shkolaput.ru 1


Межрегиональная олимпиада школьников

«БУДУЩИЕ ИССЛЕДОВАТЕЛИ - БУДУЩЕЕ НАУКИ»

Задания по химии


9 класс


Задача 1.

Четыре простые вещества А, Б, В и Г являются бесцветными, газообразными при н.у. веществами. В их состав входят три различных химических элемента. Вещество В обладает сильнейшим запахом, термически неустойчиво, взрывоопасно, ядовито. Остальные вещества не имеют запаха, устойчивы. Существуют два бинарных соединения Д и Е, которые можно получить в одну или несколько стадий как из пары Б - А, так и из пары Б - В. Вещество Г в жестких условиях может обратимо реагировать с А, Б, В. Расшифруйте А, Б, В, Г, Д, Е. Запишите уравнения и назовите продукты реакций А с Г, Б с Г, реакции термораспада В.


Задача 2.

Вычислите степень диссоциации соляной кислоты в 8,5% растворе (=1,04 г/мл), если в 1 мл этого раствора содержится 1,381021 хлорид-ионов.


Задача 3.

Сколько граммов нитрата серебра выпадет в осадок из 10 г раствора, насыщенного при 80 °С, при охлаждении его до 20 °С? Растворимость нитрата серебра составляет 635 г при 80 °С и 228 г при 20 °С.


Задача 4.

Как химическим путем из смеси, содержащей Au, Al и Cu, получить отдельно растворы хлоридов этих металлов? Приведите уравнения реакций и условия их протекания.


Межрегиональная олимпиада школьников

«БУДУЩИЕ ИССЛЕДОВАТЕЛИ - БУДУЩЕЕ НАУКИ»

Задания по химии


10 класс


Задача 1.

Смесь 1 моль бутена-2, 2 моль неона и 3 моль хлороводорода выдержали в закрытом сосуде емкостью 1 л при такой температуре, чтобы началась обратимая реакция присоединения с образованием некоторого органического продукта и установилось равновесие. При этом расход HCl cоставил 20%. Запишите уравнение протекающей экзотермической реакции, назовите продукт. Вычислите молярные концентрации всех веществ в равновесной смеси, значение константы равновесия Kc реакции. Как нужно изменить температуру для уменьшения выхода реакции?



Задача 2.

Смесь нитрата серебра и нитрата меди массой 5,46г растворили в 50г воды. В полученном растворе выдержали до окончания реакции цинковую пластинку массой 3,9г. Какую массу воды следует выпарить из образовавшегося раствора, чтобы получить Zn(NO3)2·6H2O, если известно, что количество нитрата меди в исходной смеси в 2 раза больше, чем нитрата серебра.


Задача 3.

После нагревания 28,44 г перманганата калия образовалось 27,16 г твёрдой смеси. Какой максимальный объём хлора (н.у.) можно получить при действии на образовавшуюся смесь 36,5%-ной соляной кислоты (плотность 1,18 г/мл)? Какой объём кислоты для этого понадобится?


Задача 4.

50,0 мл толуола, имеющего плотность 0,867 г/мл, подвергли каталитическому бромированию. Реакция прошла с выходом 75,0%. В результате реакции была получена смесь двух монобромпроизводных и выделился газ. Образовавшийся газ поглоти 70,0 г раствора бутена-1 в октане с массовой долей растворенного вещества 0,4. Вычислите массовые доли веществ в получившемся растворе. Напишите уравнения протекающих реакций.


Межрегиональная олимпиада школьников

«БУДУЩИЕ ИССЛЕДОВАТЕЛИ - БУДУЩЕЕ НАУКИ»

Очный тур 2010 года

Задания по химии


11 класс


Задача 1.

В результате полного щелочного гидролиза жира и последующего подкисления раствора была получена смесь трех органических веществ. Одно из веществ (Х) реагирует со свежеосажденным гидроксидом меди(II) с образованием соединения ярко-синего цвета. Два другие (Y и Z) имеют неразветвленную структуру углеродной цепи и окрашивают лакмус в красный цвет. Вещество Y легко присоединяет хлор, образуя дихлорпроизводное с массовой долей хлора 0,2011. Вещество Z не присоединяет галогены, а массовая доля кислорода в нем 0,2758. Установите формулы X, Y, Z. Напишите уравнения протекающих реакций.



Задача 2.

Два электролизера соединили последовательно и пропустили постоянный электрический ток. В результате этого масса первого электролизера уменьшилась на 1,6 г, а масса второго – на 0,1 г. Как изменилась масса электродов, если известно, что, первый электролизер заполнен водным раствором сульфата меди(II), а второй - водным раствором сульфата никеля(II). Анодом второго электролизера является никелевая пластинка, все остальные электроды угольные. Установите, какие вещества и в каком количестве образовались в растворах? Напишите уравнения электрохимических реакций.


Задача 3.

После нагревания 28,44 г перманганата калия образовалось 27,16 г твёрдой смеси. Какой максимальный объём хлора (н.у.) можно получить при действии на образовавшуюся смесь 36,5%-ной соляной кислоты (плотность 1,18 г/мл)? Какой объём кислоты для этого понадобится?


Задача 4.

Смесь 1 моль бутена-2, 2 моль неона и 3 моль хлороводорода выдержали в закрытом сосуде емкостью 1 л при такой температуре, чтобы началась обратимая реакция присоединения с образованием некоторого органического продукта и установилось равновесие. При этом расход HCl cоставил 20%. Запишите уравнение протекающей экзотермической реакции, назовите продукт. Вычислите молярные концентрации всех веществ в равновесной смеси, значение константы равновесия Kc реакции. Как нужно изменить температуру для уменьшения выхода реакции?


БИ-БН Химия.

Решения


9 класс


Задача 1.

А – кислород. Б – водород. В – озон. Г – азот. Д – вода. Е – пероксид водорода.

О2 + N2  2NО N2 + 3Н2  2NН33  3О2


Задача 2.

HCl  H+ + Cl- Степень диссоциации определяется отношением количества продиссоциировавших молекул к общему количеству молекул:





Из уравнения реакции видно, что количество продиссоциировавших HCl n(продиссоциировавших) равно количеству хлорид-ионов n(Cl-). В этом случае справедливо:




Найдем количество вещества HCl и Cl- в 1мл.

n(HCl)=m(HCl)/M(HCl) = m(р-ра HCl)(HCl)/M(HCl) =

=V(р-ра HCl)(HCl)/M(HCl) = 1 мл1,040 г/мл0,085/(36,5 г/моль)=0,00242 моль;

Количество хлорид-ионов найдем как отношение числа ионов к числу Авогадро:

n(Cl-)=N(Cl-)/NA=1,381021/6,021023=0,00229;

Теперь вычислим степень диссоциации: =0,00229/0,00242=0,9463. Ответ: 94,63%.


Задача 3.

Найдем состав исходного раствора:

 вещества в насыщенном растворе связана с растворимостью соотношением:

 = S/(S +100)

При 80С (AgNO3) = 635/735 = 0,864, m (AgNO3) = 10 .0,864 = 8,64 г.

Пусть при охлаждении выпало  г AgNO3. Тогда масса конечного раствора равна:

(AgNO3) = (8,64 – )/(10 –) = 228/ 328, откуда х = 5,54 г.


Суммарное уравнение реакции, протекающей при электролизе, имеет вид:

MgBr2 + 2H2O  H2 + Br2 + Mg(OH)2


Задача 4.

Обработкой смеси соляной кислотой и фильтрованием получим раствор хлорида алюминия.

2Al + 6HCl → 2AlCl3 + 3H2

Обработкой оставшейся смеси азотной кислотой и фильтрованием получим раствор нитрата меди:

3Cu + 8HNO3(разб.) → 3Cu(NO3)2 + 2NO + 4H2O

Из нитрата сначала получаем нерастворимый гидроксид меди(II), котрый отделяем и растворяем в соляной кислоте.

Cu(NO3)2 + 2КОН  Cu(ОН)2 + 2KNO3

Cu(ОН)2 + 2НCl  CuCl2 + 2H2O

Золото растворяется в царской водке с образованием золотохлористоводородной кислоты.

Au + HNO3 + 3HCl  НAuCl4 + NO + 3H2O

Можно хлорировать золото при 250С и полученный AuCl3 растворить в воде.

2Au + 3Сl2  2AuCl3


БИ-БН Химия.

Решения


10 класс


Задача 1.

Расход HCl cоставил 20% от 3 моль, т.е. прореагировало 0.6 моль.

Уравнение получения 2-хлорбутана:

С2Н5СН=СН2 + НCl  С2Н5СНCl-СН3 + Q

Было, моль 1 3 0

Прореагировало 0,6 0,6 0

Выделилось 0 0 0,6

Стало 0,4 2,4 0,6

Следовательно, C(C4H8) = 0,4 моль/л, C(HCl) = 2,4 моль/л, C(C4H9Cl) = 0,6 моль/л.

Определим Kc = C(C4H9Cl) / [C(C4H8) • C(HCl)] = 0,6 / (0,4•2,4) = 0,625 л/моль.

С увеличением температуры выход экзотермической реакции снизится.


Задача 2.

В первую очередь определим количество каждого вещества в исходной смеси. Для этого обозначим количество нитрата серебра в исходной смеси через х, тогда количество нитрата меди 2·х. Масса смеси равна сумме масс каждого компонента:

m(смеси)=m(AgNO3)+m(Cu(NO3)2)=

=n(AgNO3)·M(AgNO3)+n(Cu(NO3)2)·M(Cu(NO3)2)=

=х·170+2·х·188=546·х=5,46г. Отсюда х=0,01.

Таким образом, в исходной смеси находилось 0,01моль AgNO3 и 0,02моль Cu(NO3)2. Количество вещества цинка равно: 3,9/65=0,06моль.

Запишем уравнения реакций, которые протекают, когда опускают цинковую пластинку в раствор смеси нитратов серебра и меди:

Zn + 2AgNO3  Zn(NO3)2 + 2Ag; Zn + Cu(NO3)2  Zn(NO3)2 + Cu.

На реакцию с 0,01моль AgNO3 потребовалось 0,01/2=0,005моль Zn и образовалось такое же количество Zn(NO3)2. На реакцию с 0,02моль Cu(NO3)2 потребовалось 0,02моль Zn и образовалось такое же количество Zn(NO3)2. Всего в результате реакций израсходовалось 0,025моль Zn и образовалось 0,025моль Zn(NO3)2. Для выделения 0,025моль гексагидрата нитрата цинка Zn(NO3)2·6Н2О требуется 0,025·6=0,15 моль H2O массой 0,15·18=2,7г. Остальные 50-2,7=47,3г необходимо выпарить.


Задача 3.

При нагревании перманганат калия разлагается по уравнению:

2KMnO4 = K2MnO4 + MnO2 + O2 (1)

Продукты окисления и сам перманганат калия окисляют соляную кислоту до хлора:

2KMnO4 + 16HCI = 5CI2 + 2KCI + 2 MnCI2 + 8H2O (2)


K2MnO4 + 8HCI = 2CI2 + 2KCI + MnCI2 + H2O (3)

MnO2 + 4HCI = CI2 + MnCI2 + 2H2O (4)

Уменьшение массы смеси при разложении происходит за счёт кислорода:

m(O2) = 28,44 – 27,16 = 1,28 г, (O2) = 1,28/32 = 0,04 моль.

После первой реакции в смеси осталось:

(KMnO4) = 28,44/158 - 0,04 . 2 = 0,1 моль;  (K2MnO4) = 0,04 моль; (MnO2) = 0,04 моль.

В результате реакций 2-4 израсходовано 0,1 . 8 + 0,04 . 8 + 0,04 . 4 = 1,28 моль HCI, и образовалось 0,1 . 2,5 + 0,04 . 2 + 0,04 . 1 = 0,37 моль хлора. Объём хлора равен 0,37 . 22,4 = 8,288 л.

Масса хлороводорода равна 1,28 . 36,5 = 46,72 г, масса раствора соляной кислоты 46,72/0,365 = 128 г, объём раствора 128/1,18 = 108,5 мл.

Задача 4.

При каталитическом бромировании толуола образуется смесь о-бромтолуола и п-бромтолуола и выделяется газообразный бромоводород:




.


Найдем количество веществ толуола и образовавшегося бромоводорода.

m(C6H5CH3)=Vρ=50мл0,867г/мл=43,35г. n(C6H5CH3)=m/M=43,35г/(92г/моль)=0,471 моль. Из уравнения реакции видно, что при каталитическом бромировании 0,471 моль толуола с учетом 75,0%-ного выхода реакции выделяется


n(HBr)=0,471 моль0,75=0,353 моль бромоводорода.

Образовавшийся бромоводород обработали 70,0г раствора бутена-1 в октане. При этом протекает реакция присоединения:




Найдем количество бутена-1 в исходной смеси и рассчитаем количество вещества продукта реакции. m(C4H8)=m(р-ра)=70,0г0,4=28 г.

n(C4H8)=m/M=28г/56г/моль=0,5 моль. Так как количество вещества бромоводорода 0,353 моль, то бромоводород был в недостатке и весь прореагировал. В результате реакции образовалось 0,353 моль 2-бромбутана и осталось 0,5-0,353=0,147 моль бутена-1. Таким образом, полученный раствор содержит 0,353моль137г/моль=48,361 г С4Н9Br,

0,147моль56г/моль=8,232 г С4Н8 и 70г-28г=42г С8Н18. По известным формулам вычислим массовые доли веществ в этой смеси:









БИ-БН Химия.

Решения


11 класс


Задача 1.

При щелочном гидролизе жира протекает реакция:




Подкисление полученного раствора приводит к переходу солей высших карбоновых кислот в кислоты:

R1COONa + Н+  RCOOН + Na+;

R2COONa + Н+  RCOOН + Na+;

R3COONa + Н+  RCOOН + Na+.

Судя по тому, что после гидролиза выделено лишь три вещества, можно заключить, что в состав жира входят кислотные остатки лишь двух карбоновых кислот.


Вещество Х – это глицерин. При добавлении к нему свежеприготовленного гидроксида меди(II) образуется ярко-синий глицерат меди(II):

Вещества Y и Z – это карбоновые кислоты. Найдем их формулы. Вещество Y присоединяет хлор и образует дихлорпроизводное, значит – это непредельная карбоновая кислота с одной двойной связью и ее формулу в общем виде можно записать так:

CnH2n-1COOH. Формула дихлорпроизводного - CnH2n-1Cl2COOH. Зная массовую долю хлора, найдем молярную массу дихлорпроизводного:







Теперь найдем молярную массу и формулу радикала:




12n+2n-1=237; n=17.

Таким образом, вещество Y – это олеиновая кислота: C17H33COOH.

Вещество Z не присоединяет галогены, значит это предельная кислота с общей формулой: CmH2m+1COOH. Аналогично, зная массовую долю кислорода в кислоте, найдем формулу этой кислоты:








Теперь найдем молярную массу и формулу радикала:

М(CmH2m+1)=116 - (12 +162+1) =71 г/моль.

12m+2m+1=71; n=5. Вещество Z – капроновая или гексановая кислота: C5H12COOH.


Задача 2.

На электродах первого электролизера протекают реакции:

Катод: Cu2++2eCu0


Анод: 2H2O-4e4H++O2.

Суммарная реакция, протекающая в электролизере, отражается следующим уравнением: 2CuSO4+2H2O2Cu0+2H2SO4+O2.

Масса первого электролизера уменьшилась за счет выделившегося кислорода. n(O2)=1,6г/32(г/моль)=0,05 моль. Следовательно, количество меди, выделившейся на катоде равно n(Cu)=2n(O2)=20,05 моль=0,1 моль, а ее масса m(Cu)=0,1 моль63,5 г/моль = 6,35 г. Масса анода не изменилась. В первом электролизере также образовалось 0,1 моль H2SO4.

На аноде (никелевом) второго электролизера происходит окисление никеля:

Ni0-2e Ni2+.

Аналогично меди n(Ni)=0,1 моль или m(Ni)=0,1 моль58,7г/моль=5,87 г никеля перешло в раствор. Таким образом, анод второго электролизера стал легче на 5,87 г. На катоде второго электролизера протекает два процесса:

Ni2++2eNi0 и 2Н2О+2eН2+2ОН-.

Таким образом, во втором электролизере протекают две параллельных реакции:

Ni0+ NiSO4 NiSO4 + Ni0 (т.е. перенос никеля с анода на катод) и

Ni0+2Н2О  Ni(OH)2 + Н2.

Из уравнений реакций видно, что сумма количеств никеля и водорода, выделившихся на катоде равна количеству никеля, растворившегося на аноде: n(Ni)+n(H2)=0,1 моль. Масса второго электролизера уменьшилась за счет выделившегося водорода, его количество равно: n(H2)=0,1 г/(2 г/моль)=0,05 моль. Следовательно, количество выделившегося на катоде никеля n(Ni)=0,05 моль, а масса m(Ni)= =0,05 моль58,7 г/моль=2,935 г. Во втором электролизере также образовался гидроксид никеля в количестве: n(Ni(OH)2)=0,05 моль.


Задача 3.

При нагревании перманганат калия разлагается по уравнению:


2KMnO4 = K2MnO4 + MnO2 + O2 (1)

Продукты окисления и сам перманганат калия окисляют соляную кислоту до хлора:

2KMnO4 + 16HCI = 5CI2 + 2KCI + 2 MnCI2 + 8H2O (2)

K2MnO4 + 8HCI = 2CI2 + 2KCI + MnCI2 + H2O (3)

MnO2 + 4HCI = CI2 + MnCI2 + 2H2O (4)

Уменьшение массы смеси при разложении происходит за счёт кислорода:

m(O2) = 28,44 – 27,16 = 1,28 г, (O2) = 1,28/32 = 0,04 моль.

После первой реакции в смеси осталось:

(KMnO4) = 28,44/158 - 0,04 . 2 = 0,1 моль;  (K2MnO4) = 0,04 моль; (MnO2) = 0,04 моль.

В результате реакций 2-4 израсходовано 0,1 . 8 + 0,04 . 8 + 0,04 . 4 = 1,28 моль HCI, и образовалось 0,1 . 2,5 + 0,04 . 2 + 0,04 . 1 = 0,37 моль хлора. Объём хлора равен 0,37 . 22,4 = 8,288 л.

Масса хлороводорода равна 1,28 . 36,5 = 46,72 г, масса раствора соляной кислоты 46,72/0,365 = 128 г, объём раствора 128/1,18 = 108,5 мл.

Задача 4.

Расход HCl cоставил 20% от 3 моль, т.е. прореагировало 0.6 моль.

Уравнение получения 2-хлорбутана:

СН3СН=СНСН3 + НCl  С2Н5СНCl-СН3 + Q


Было, моль 1 3 0

Прореагировало 0,6 0,6 0

Выделилось 0 0 0,6

Стало 0,4 2,4 0,6

Следовательно, C(C4H8) = 0,4 моль/л, C(HCl) = 2,4 моль/л, C(C4H9Cl) = 0,6 моль/л.

Определим Kc = C(C4H9Cl) / [C(C4H8) • C(HCl)] = 0,6 / (0,4•2,4) = 0,625 л/моль.

С увеличением температуры выход экзотермической реакции снизится.