8 класс Часть Разминка (общая оценка 20 баллов)

Заключительный этап межрегиональной межвузовской олимпиады школьников

Сибирского федерального округа «Будущее Сибири» 2012-2013 г.

Решения олимпиадных заданий по химии

8 класс
Часть 1. Разминка (общая оценка 20 баллов).

Вставьте пропущенный текст в следующие фразы.

1.1. Переход воды из жидкого состояния в газообразное при нагревании – это...физическоеявление, а разложение воды под действием электрического тока – ...химическоеявление.

1.2. При давлении 1 атм и температуре 271 Квода находится в ...твердомагрегатном состоянии, которое называется ...лед.

1.3. Атомные ядра состоят из положительно заряженных …протонов, и не заряженных ...нейтронов.

1.4. Процесс очистки жидкости от нерастворимых примесей, заключающийся в пропускании смеси через пористые материалы, называется ...фильтрование, а процесс, заключающийся в сливании жидкости с осевшего на дно осадка – ...отстаивание (или декантация).

1.5. В большинстве химических реакций газообразный кислород выполняет функцию …окислителя,агазообразный водород ...восстановителя.

Система оценивания:

Каждый правильный ответ по 2 б всего 2*2*5 =20 баллов;

Итого 20 баллов

Часть 2. Качественные задания(общая оценка 40 баллов).

2.1. Уравнения реакций, протекающих при попарном сливании растворов:

2NaOH + CuSO₄ = 2NaCl + Cu(OH)₂↓ –голубой осадок;

2NaOH + Pb(NO₃)₂ = 2NaNO₃ + Pb(OH)₂↓ – белыйосадок;

2NaCl + Pb(NO₃)₂ = 2NaNO₃ + PbCl₂↓ – белая муть(осадок);

CuSO₄ + Pb(NO₃)₂ = Cu(NO₃)₂ + PbSO₄↓ – белыйосадок;

CuSO₄ + Na₂S = Na₂SO₄ + CuS↓ – черныйосадок;

2CuSO₄ + 2Na₂CO₃ + H₂O = 2Na₂SO₄ + (CuOH)₂CO₃↓ + CO₂↑ – зеленыйосадок, газ;

Pb(NO₃)₂+ Na₂S = 2NaNO₃ + PbS↓ – черныйосадок;

Pb(NO₃)₂ + Na₂CO₃ = 2NaNO₃ + PbCO₃↓ – белыйосадок.

Один из имеющихся растворов по-разному реагирует с оставшимися пятью, не взаимодействуя с одним из них и давая разные осадки с четырьмя остальными (в одном случае можно обнаружить и выделение пузырьков газа). Это раствор CuSO₄, который легко узнаваем по собственному голубому цвету, поскольку остальные растворы не окрашены.

Система оценивания:

Уравнения реакций по 1 б всего 1*8 = 8 баллов;

Наблюдаемые эффекты по 0,5 б всего 0,5*8 = 4 балла;

Выбор CuSO₄2 б, голубой цвет раствора 2 б всего 2+2 = 4 балла;

Итого 16 баллов
2.2. Ядовитый желто-зеленый газ, имеющий молярную массу 29*2,45 = 71, – это Сl₂.

Пусть бинарное соединение, содержащее 47,55 % Cl, имеет формулу ЭCl_n.Составим уравнение: 35,5n/(M_Э+35,5n) = 0,4755, откуда M_Э = 39,16n. Единственное разумное решение получается при n=1, откуда Э = К, о чем можно было догадаться и просто глядя на схему.

«Белильная известь», применяющаяся как антисептическое и дезинфицирующее средство, имеет формулуСаОСl₂ (CaCl(OCl)).

X₁– Сl₂(хлор);Х₂ – KCl(хлорид калия); Х₃ – CaOCl₂(хлорид-гипохлорит кальция).

Названия остальных хлорсодержащих соединений:

KClO₃– хлорат калия; HCl– хлороводород;

Уравнения реакций:

3Cl₂ + 6KOHKClO₃ + 5KCl + 3H₂O;

2KClO₃ 2KCl + 3O₂; KCl + H₂SO₄₍_конц₎KHSO₄ + HCl↑;

4HCl₍_конц₎ + MnO₂ = MnCl₂ +2KCl +Cl₂↑;Ca(OH)₂ + Cl₂ = CaCl(OCl) + H₂O;

CaCl(OCl) + CO₂ = Cl₂↑ + CaCO₃.

Система оценивания:

Формулы соединений Х₁ – Х₃ по 1 б всего 1*3 = 3 балла;

Названия хлорсодержащих соединений по 1 б всего 1*5 = 5 баллов;

Уравнения реакций по 1 б всего 1*6 = 6 баллов;

Итого 14 баллов
2.3. а) FeS + 2HCl = FeCl₂ + H₂S;FeS + 2H⁺ = Fe²⁺ + H₂S.

б) CaBr₂ + Na₂SiO₃ = CaSiO₃ + 2NaBr; Ca²⁺ + SiO₃²^ = CaSiO₃ .

в) Fe(ClO₄)₃ + (NH₄)₃PO₄ = 3NH₄ClO₄ + FePO₄;Fe³⁺ + PO₄^3- = FePO₄.

г)Al₂(SO₄)₃ + 8KOH_изб_. = 4K₂SO₄ + 2K[Al(OH)₄] (допустимо2KAlO₂ + 4H₂O);

Al³⁺ + 4OH^ = [Al(OH)₄]^илиAl³⁺ + 4OH^ = AlO₂^ + 2H₂O.

д) 2AgNO₃ + Na₂SO₃ = Ag₂SO₃ + 2NaNO₃;2Ag⁺ + SO₃²^ = Ag₂SO₃.

Система оценивания:

Уравнения реакций в молекулярной форме по 1б всего 1*5 = 5 баллов;

Уравнения реакций в сокращенной ионной форме по 1б всего 1*5 = 5 баллов;

Итого 10 баллов
Часть 3. Расчетные задачи (общая оценка 40 баллов).

3.1.Кремний в соляной кислоте не растворяется и не реагирует с ней, поэтому 0,28 г остатка от растворения – это кремний, входивший в состав смеси. m(Si) = 0,28 (г).

(Si) = m(Si)/m(сплава) = 0,28/22,12 = 0,013 или 1,3%.

Тогда суммарная масса алюминия и магния в смеси 22,12-0,28 = 21,84 г. Обозначим количество алюминия в смеси за х моль, количество магния – за у моль. Составим первое уравнение:

27х + 24у = 21,84.

Алюминий и магний растворяются всоляной кислотес выделением водорода:

2Al + 6HCl = 2AlCl₃ + 3H₂↑;Mg + 2HCl = MgCl₂ + H₂↑.

Общее количество выделившегося водорода составляет 27,104/22,4 = 1,21 моль. Составим второе уравнение: 1,5х + у = 1,21. Умножив второе уравнение на 24, и вычтя из него первое, получим 9х = 7,2, откуда х = 0,8 (моль). Тогда у = 1,21 – 1,5*0,8 = 0,01 (моль).

Массы веществ равны:m(Al) = n(Al)M(Al) = 0,827 = 21,6 (г).

m(Mg) = n(Mg)M(Mg) = 0,0124 = 0,24 (г).

Массовые доли равны:

(Al) = m(Al)/m(сплава) = 21,6/22,12 = 0,976 или 97,6%.

(Mg) = m(Mg)/m(сплава) = 0,24/22,12 = 0,011 или 1,1%.

Рассчитаем объем соляной кислоты. Для выделения 1 моля водорода необходимо 2 моль HCl, следовательно, для выделения 1,21 моль водорода требуется 1,21*2 = 2,42 моль HCl. Эту же величину мы получим, если будем считать, исходя из количества каждого металла, но в этом нет необходимости.

Объем кислоты равен:V = n/C_М = 2,42/1 = 2,42 (л).

Система оценивания:

Вывод о том, что масса кремния0,28 г2 б всего 2*1 = 2 балла;

Массовая долякремния 2 б всего 2*1 = 2 балла;

Уравнения реакций по 1 б всего 1*2 = 2 балла;

Массы алюминия и магния по 3 б всего 3*2 = 6 баллов;

Массовые доли алюминия и магния по 2 б всего 2*2 = 4 балла;

Количество HCl2 б, объем HCl2 б всего 2+2 = 4 балла;

Итого 20 баллов
3.2. При сливании растворов протекает реакция:

BaCl₂ +Na₂SO₄ = 2NaCl + BaSO₄↓.

Вычислимколичество веществ хлорида бария и сульфата натрия, находящихся в растворах. n(BaCl₂) = 0,05*416/208 = 0,1 (моль), n(Na₂SO₄) = 0,1*71/142 = 0,05(моль). По уравнению реакции эти вещества реагируют в соотношении 1:1, следовательно, хлорид бария останется в избытке, а сульфат натрия прореагирует полностью. Осадка сульфата бария получится столько же, сколько было сульфата натрия, то есть 0,05 моль.

а) масса осадка m(BaSO₄) = m(BaSO₄)*M(BaSO₄) = 0,05*233 = 11,65 (г).

б) в избытке осталось n(BaCl₂) = 0,1 – 0,05 = 0,05 (моль).

m(BaCl₂) =n(BaCl₂)*M(BaCl₂) = 0,05*208 = 10,4 г.

Масса раствора составит m_р-ра = 416+71-11,65 = 475,35 (г).

(BaCl₂) = m(BaCl₂)/m_р-ра = 10,4/475,35 = 0,022 или 2,2%.

в) хлорида натрия образовалосьn(NaCl) =2*0,05 = 0,1 (моль).

m(NaCl) = n(NaCl)*M(NaCl) = 0,1*58,5 = 5,85г.

(NaCl) = m(NaCl)/m_р-ра = 5,85/475,35 = 0,012 или 1,2 %.

Система оценивания:

Уравнение реакции 1 б всего 1*1 = 1 балл;

Количество (или массы*) реагирующих веществ по2 б всего 2*2 = 4 балла;

Массаосадка 3 б, масса раствора 4 б всего 3+4 = 7 баллов;

Массы веществ в растворе по 2 б всего 2*2 = 4 балла;

Массовые доли веществ в растворе по 2 б всего 2*2 = 4 балла;

Итого 20 баллов если задача решена без расчета количества веществ, например, через пропорцию.

Заключительный этап межрегиональной межвузовской олимпиады школьников

Сибирского федерального округа «Будущее Сибири» 2012-2013 г.

Решения олимпиадных заданий по химии

9 класс
Часть 1. Разминка (общая оценка 20 баллов).

1.1. Согласно теории Бренстеда-Лоури, частица, в ходе химической реакции отдающая протон, называется ...кислота, а принимающая протон – ...основание.

1.2. Среда водного раствора Na₂SO₃ ...щелочная, а водного раствора BaCl₂ – ...нейтральная.

1.3. В атоме железа в основном состоянии количество неспаренных электронов равно …4, а в ионеFe²⁺ ...тоже 4.

1.4. В реакции 2C_(тв) + О_2(газ) = 2CО_(газ) + Q установилось химическое равновесие. Если увеличить температуру, то равновесие сместится ...влево, а если увеличить давление – ...тоже влево.

1.5. Кислотные свойства водородных соединений элементов VIIА группы с увеличением порядкового номера ...усиливаются (возрастают), а восстановительные свойства этих соединений ...тоже усиливаются (возрастают).

1.6. В молекуле COCl₂ гибридизация атома углерода ... sp², а в молекуле CH₂Cl₂ ...sp³.

1.7. Степени окисления азота в нитрите аммония ...-3 и ...+3.

1.8. При электролизе водного раствора Cu(NO₃)₂ на катоде выделяется ...медь, а на аноде ...кислород.

1.9. В большинстве химических реакций газообразный кислород выполняет функцию …окислителя,а газообразный водород ... восстановителя.

1.10. При сильном нагревании карбоната кальция образуется …углекислый газ,а в остатке остается ...оксид кальция.

Система оценивания:

Каждый правильный ответ по 1 б всего 1*2*10 =20 баллов;

Итого 20 баллов

Часть 2. Качественные задания(общая оценка 40 баллов).

2.1. Один из имеющихся растворов по-разному реагирует с оставшимися пятью, не взаимодействуя с одним из них и давая разные осадки с четырьмя остальными (в одномслучае можно обнаружить и выделение пузырьков газа). Это раствор CuSO₄, который и нужно попросить подписать.

Уравнения реакций, протекающих при попарном сливании раствора CuSO₄ с остальными:

2NaCl + CuSO₄ – нет взаимодействия;

2NaOH + CuSO₄ = 2NaCl + Cu(OH)₂↓ –голубой осадок;

CuSO₄ + Na₂S = Na₂SO₄ + CuS↓ – черныйосадок;

2CuSO₄ + 2Na₂CO₃ + H₂O = 2Na₂SO₄ + (CuOH)₂CO₃↓ + CO₂↑ – зеленыйосадок, газ;

CuSO₄ + Pb(NO₃)₂ = Cu(NO₃)₂ + PbSO₄↓ – белыйосадок;

Отметим, что нитрат свинца и вовсе реагирует со всеми растворами:

2NaOH + Pb(NO₃)₂ = 2NaNO₃ + Pb(OH)₂↓ – белыйосадок;

2NaCl + Pb(NO₃)₂ = 2NaNO₃ + PbCl₂↓ – белая муть (осадок);

Pb(NO₃)₂+ Na₂S = 2NaNO₃ + PbS↓ – черныйосадок;

Pb(NO₃)₂ + Na₂CO₃ = 2NaNO₃ + PbCO₃↓ – белыйосадок.

Однако почти все осадки, кроме одного, белые. Тем не менее, опытный экспериментатор может справиться и в этом случае. Сульфат меди он увидит по цвету раствора в пробирке, хлорид свинца будет заметно растворяться при нагревании, ав избытке щелочиосадок гидроксида свинца растворится с образованием гидроксокомплекса:

Pb(OH)₂ + 2NaOH = Na₂[Pb(OH)₄].

Система оценивания:

Выбор CuSO₄^*5 б, всего 5 баллов;

(*если выбранPb(NO₃)₂, то ставится 2 б, но еще 3 б добавляется, если описано как отличать белые осадки);

Уравнения реакций по 1 б всего 1*5 = 5 баллов;

Наблюдаемые эффекты по 1 б всего 1*5 = 5 баллов;

Итого 15 баллов
2.2. Ядовитый желто-зеленый газ, имеющий молярную массу 29*2,45 = 71, – это Сl₂.

X₁ – Сl₂(хлор);Х₂ – KCl (хлорид калия); Х₃ – CaOCl₂(хлорид-гипохлорит кальция).

Названия остальных хлорсодержащих соединений:

KClO₃ – хлорат калия; HCl – хлороводород; CaCO₃ - карбонат кальция.

Уравнения реакций:

3Cl₂ + 6KOHKClO₃ + 5KCl + 3H₂O;

2KClO₃ 2KCl + 3O₂; KCl + H₂SO₄₍_конц₎KHSO₄ + HCl↑;

4HCl₍_конц₎ + MnO₂ = MnCl₂ +2KCl +Cl₂↑;Ca(OH)₂ + Cl₂ = CaCl(OCl) + H₂O;

CaCl(OCl) + CO₂ = Cl₂↑ + CaCO₃.

Система оценивания:

Формулы соединений Х₁ – Х₃ по 1 б всего 1*3 = 3 балла;

Названия соединений по 1 б всего 1*6 = 6 баллов;

Уравнения реакций по 1 б всего 1*6 = 6 баллов;

Итого 15баллов
2.3. а) FeS + 2HCl = FeCl₂ + H₂S;FeS + 2H⁺ = Fe²⁺ + H₂S.

б) 2Cr(BrO₃)₃ + 3Rb₂CO₃ + 3H₂O = 2Cr(OH)₃ + 6RbBrO₃ + 3CO₂↑;

2Cr³⁺ + 3CO₃^2- + 3H₂O = 2Cr(OH)₃ + 3CO₂↑.

в) 2Fe(ClO₄)₃ + MgI₂ = Mg(ClO₄)₂ + 2Fe(ClO₄)₂ + I₂; 2Fe³⁺ + 2I^- = 2Fe²⁺ + I₂.

г)Al₂(SO₄)₃ + 8KOH_изб_. = 4K₂SO₄ + 2K[Al(OH)₄] (допустимо2KAlO₂ + 4H₂O);

Al³⁺ + 4OH^ = [Al(OH)₄]^илиAl³⁺ + 4OH^ = AlO₂^ + 2H₂O.

д) 2AgNO₃ + Na₂SO₃ = Ag₂SO₃ + 2NaNO₃;2Ag⁺ + SO₃²^ = Ag₂SO₃.

Система оценивания:

Уравнения реакций в молекулярной форме по 1б всего 1*5 = 5 баллов;

Уравнения реакций в сокращенной ионной форме по 1б всего 1*5 = 5 баллов;

Итого 10 баллов
Часть 3. Расчетные задачи (общая оценка 40 баллов).

(Si) = m(Si)/m(сплава) = 0,28/22,12 = 0,013 или 1,3%.

27х + 24у = 21,84.

Алюминий и магний растворяются всоляной кислотес выделением водорода:

2Al + 6HCl = 2AlCl₃ + 3H₂↑;Mg + 2HCl = MgCl₂ + H₂↑.

Общее количество выделившегося водорода составляет 27,104/22,4 = 1,21 моль. Составим второе уравнение: 1,5х + у = 1,21. Умножив второе уравнение на 24 и вычтя из него первое, получим 9х = 7,2, откуда х = 0,8 (моль). Тогда у = 1,21 – 1,5*0,8 = 0,01 (моль).

Массы веществ равны:m(Al) = n(Al)M(Al) = 0,827 = 21,6 (г).

m(Mg) = n(Mg)M(Mg) = 0,0124 = 0,24 (г).

Массовые доли равны:

(Al) = m(Al)/m(сплава) = 21,6/22,12 = 0,976 или 97,6%.

(Mg) = m(Mg)/m(сплава) = 0,24/22,12 = 0,011 или 1,1%.

Объем кислоты равен:V = n/C_М = 2,42/1 = 2,42 (л).

Система оценивания:

Вывод о том, что масса кремния0,28 г2 б всего 2*1 = 2 балла;

Массовая долякремния 2 б всего 2*1 = 2 балла;

Уравнения реакций по 1 б всего 1*2 = 2 балла;

Массы алюминия и магния по 3 б всего 3*2 = 6 баллов;

Массовые доли алюминия и магния по 2 б всего 2*2 = 4 балла;

Количество HCl2 б, объем HCl2 б всего 2+2 = 4 балла;

Итого 20 баллов
3.2. Уравнение реакции сгорания пропана:

C₃H₈ + 5O₂ = 3CO₂ + 4H₂O + Q_r.

Тепловой эффект этой реакции и будет теплотой сгорания пропана. По следствию из закона Гесса, тепловой эффект химической реакции равен сумме теплот образования продуктов реакции за вычетом теплот образования реагентов с учетом стехиометрических коэффициентов. Теплоты образования простых веществ в их устойчивых состояниях равны нулю.

ОтсюдаQ_r = 4Q(H₂O) + 3Q(CO₂) - 5Q(O₂) - Q(C₃H₈) = 4*242 + 3*394 - 5*0 - 1*104 = 2046 (кДж/моль).

Термохимическое уравнение будет выглядеть так:

C₃H_8(газ) + 5O_2(газ) = 3CO_2(газ) + 4H₂O_(газ) + 2046 кДж/моль.

Количество пропана в 13,2 г n(C₃H₈) = m/M = 13,2/44 = 0,3 (моль). При его сжигании выделится 0,3*2046 = 613,8 кДж.

Количество тепла, которое необходимо затратить для нагрева 2 л (2000 г) воды на 100-25 = 75 градусов, составит Q = m*c*∆T = 2000*4,2*75 = 630000 Дж = 630 кДж. С учетом 10 % потерь, потребуется 630/0,9 = 700 кДж.

Количество пропана, которое нужно сжечь для выделения такого количества тепла, составит n = 700/2046 = 0,342 (моль). Объем, который он займет в заданных условиях, будет равен V= nRT/P = 0,342*8,31*298/10⁵ = 0,00847 м³или около 8,5 л.

Система оценивания:

Уравнение реакции 1 б всего 1*1 = 1 балл;

Расчет теплоты сгорания пропана 4 б всего 4*1 = 4 балла;

Термохимическое уравнение1 б всего 1*1 = 1 балл;

Расчет тепла при сгорании 13,2 г пропана2 б всего 2*1 = 2 балла;

Расчет тепла на нагрев чайника 4 б всего 4*1 = 4 балла;

(если неправильно учтены потери, то 3 б)

Расчет количества пропана 4 б всего 4*1 = 4 балла;

Расчет объема пропана4 б всего 4*1 = 4 балла;

(если объем рассчитан при н.у., то 2 б)

Итого 20 баллов

Заключительный этап межрегиональной межвузовской олимпиады школьников

Сибирского федерального округа «Будущее Сибири» 2012-2013 г.

Решения олимпиадных заданий по химии

10 класс
Часть 1. Разминка (общая оценка 20 баллов).

1.2. Среда водного раствора Na₂SO₃ ...щелочная, а водного раствора BaCl₂ – ...нейтральная.

1.3. В атоме железа в основном состоянии количество неспаренных электронов равно …4, а в ионеFe²⁺ ...тоже 4.

1.6. В молекуле хлороформа гибридизация атома углерода ... sp³, а в молекулефосгена ...sp².

1.7. Степени окисления азота в нитрите аммония ...-3 и ...+3.

1.8. При электролизе водного раствора Cu(NO₃)₂ на катоде выделяется ...медь, а на аноде ...кислород.

1.9. Общей формуле C_nH₂_n_-6 соответствуют соединения, являющиеся гомологами …бензола и относящиеся к классу ... аренов (или ароматических соединений).

1.10. Органический продукт, образующийся при сплавлении соли предельной карбоновой кислоты со щелочью, относится к классу …алканов,а происходящий процесс называется реакция ...декарбоксилирования (или Дюма).

Система оценивания:

Каждый правильный ответ по 1 б всего 1*2*10 =20 баллов;

Итого 20 баллов

Часть 2. Качественные задания(общая оценка 40 баллов).

2.1. Один из имеющихся растворов по-разному реагирует с оставшимися пятью, давая разные осадки и окраски (в одном случае можно обнаружить и выделение пузырьков газа). Это раствор CuSO₄, который и нужно попросить подписать.

Уравнения реакций, протекающих при попарном сливании раствора CuSO₄ с остальными:

2NaOH + CuSO₄ = 2NaCl + Cu(OH)₂↓ –голубой осадок;

4NH₃ + CuSO₄= [Cu(NH₃)₄]SO₄–темно-синий раствор при избытке NH₃;

CuSO₄ + Pb(NO₃)₂ = Cu(NO₃)₂ + PbSO₄↓ – белыйосадок;

2CuSO₄ + 5KI = 2K₂SO₄ +KI₃ +2CuI↓ – желтыйосадокибурыйрастворприизбытке KIлибо2CuSO₄ + 4KI = 2K₂SO₄ + I₂↓ + 2CuI↓ – смесьжелтогоитемно-бурогоосадков;

2CuSO₄ + 2Na₂CO₃ + H₂O = 2Na₂SO₄ + (CuOH)₂CO₃↓ + CO₂↑ – зеленыйосадок, газ;

Отметим, что нитрат свинцатоже реагирует со всеми растворами:

2NaOH + Pb(NO₃)₂ = 2NaNO₃ + Pb(OH)₂↓ – белыйосадок;

Pb(NO₃)₂+ 2NH₃ + 2H₂O = 2NH₄NO₃ + Pb(OH)₂↓ – белыйосадок;

2KI + Pb(NO₃)₂ = 2KNO₃ + PbI₂↓ – желтыйосадок;

Pb(NO₃)₂ + Na₂CO₃ = 2NaNO₃ + PbCO₃↓ – белыйосадок.

Однако почти все осадки, кроме раствора, где был иодид калия, белые.Еще по цвету раствора в пробирке можно увидеть сульфат меди, а вот остальные три раствора различить не получится.

Система оценивания:

Выбор CuSO₄^*2,5 б, всего 2,5 балла;

(*если выбранPb(NO₃)₂, то за всю задачу ставитсяне более 3 б);

Уравнения реакций по 1 б всего 1*5 = 5 баллов;

Наблюдаемые эффекты по 0,5 б всего 0,5*5 = 2,5 балла;

Итого 10 баллов
2.2. Пусть бинарное соединение, содержащее 11,44 % P, имеет формулу PHal_n.Составим уравнение: 31/(31+n*M_Hal) = 0,1144, откуда M_Hal = 240/n. Единственное разумное решение получается при n=3, Hal = Br.

Основной компонент фосфоритов, являющихся исходным сырьем для получения фосфора в промышленности, имеет формулу Са₃(PO₄)₂.

Бесцветный ядовитый газ с неприятным запахом гниющей рыбы - PH₃.

X₁ – PBr₃(бромид фосфора(III));Х₂ – Са₃(PO₄)₂ (ортофосфаткальция); Х₃ – PH₃(фосфин).

Названия остальных соединений:

H₃PO₃ – фосфористая кислота; H₃PO₄ – фосфорная кислота;Р₄ - белый фосфор; PH₄I - иодид фосфония.

Уравнения реакций:

PBr₃ + 3H₂O = 3HBr + H₃PO₃;

H₃PO₃ + I₂ + H₂O = 2HI + H₃PO₄ (подойдутлюбыеокислители; с кислородом реакция идет медленно, но засчитать следует);

2H₃PO₄ + 3Ca(OH)₂ = 6H₂O + Ca₃(PO₄)₂;

2Ca₃(PO₄)₂ + 10C + 6SiO₂_6CaSiO₃ _{+ 10CO↑ + P}₄_↑;

_2P₄ _{+ 3Ba(OH)}₂ _{+ 6H}₂_O _3Ba(H₂_PO₂₎₂ _{+ 2PH}₃_↑_или

P₄ + 6H₂ 4PH₃;

PH₃ + HI = PH₄I.

Система оценивания:

Формулы соединений Х₁ – Х₃ по 1 б всего 1*3 = 3 балла;

Названия соединений по 1 б всего 1*7 = 7 баллов;

Уравнения реакций по 1 б всего 1*6 = 6 баллов;

Итого 16баллов

2.3. CH₂=CH₂ + Br₂ = CH₂Br-CH₂Br (1,2-дибромбутан);

CH₂Br-CH₂Br + 2KOH = 2KBr + 2H₂O + CH≡CH (ацетилен);

2CH≡CH + 2Na = H₂ + CH≡CNa (ацетиленид натрия);

CH≡CNa + CH₃I = NaI + CH≡C-CH₃ (пропин);

CH≡C-CH₃ + H₂ = CH₂=CH-CH₃ (пропен);

CH₂=CH-CH₃ + HCl = CH₃-CHCl-CH₃ (2-хлорпропан);

CH₃-CHCl-CH₃ + С₆Н₆ = HCl + C₆H₅-CH(CH₃)₂ (2-фенилпропан илиизопропилбензол).

Система оценивания:

Уравнения реакций со всеми продуктами по 1б всего 1*7 = 7 баллов;

Структурные формулы А-G по 0,5 б всего 0,5*7 = 3,5 балла;

Названия А-G по 0,5 б всего 0,5*7 = 3,5 балла;

Итого 14 баллов
Часть 3. Расчетные задачи (общая оценка 40 баллов).

3.1.С гидроксидом натрия реагируют алюминий и кремний:

2Al + 2NaOH + 6H₂O = 2Na[Al(OH)₄] + 3H₂↑;

Si + 2NaOH + H₂O = Na₂SiO₃ + 2H₂↑.

C соляной кислотой реагируют алюминий и магний:

2Al + 6HCl = 2AlCl₃ + 3H₂↑;Mg + 2HCl = MgCl₂ + H₂↑.

Обозначим за х – n(Al); y – n(Mg); z – n(Si), тогда

27х + 24y + 28z = 22,12.

Количество водорода, выделившееся при реакции с гидроксидом натрия равно:

n(H₂) = V/V_m = 27,328/22,4 = 1,22 (моль), тогда с учетом реакций со щелочью получим:

1,5х + 2z = 1,22.

Количество водорода, выделившееся при реакции с соляной кислотой равно:

n(H₂) = V/V_m = 27,104/22,4 = 1,21 (моль), тогда с учетом реакций с кислотой получим:

1,5х + y = 1,21.

Решая систему 3 уравнений, найдем: х(nAl) = 0,8,y(nMg) = 0,01,z(nSi) = 0,01 (моль).

Массы веществ равны:

m(Al) = n(Al)M(Al) = 0,827 = 21,6 (г).

m(Mg) = n(Mg)M(Mg) = 0,0124 = 0,24 (г).

m(Si) = n(Si)M(Si) = 0,0128 = 0,28 (г).

Массовые доли равны:

(Al) = m(Al)/m(сплава) = 21,6/22,12 = 0,976 или 97,6%.

(Mg) = m(Mg)/m(сплава) = 0,24/22,12 = 0,011 или 1,1%.

(Si) = m(Si)/m(сплава) = 0,28/22,12 = 0,013 или 1,3%.

Объем кислоты равен:V = n/C_М = 2,42/1 = 2,42 (л).

Система оценивания:

Уравнения реакций по 1 б всего 1*4 = 4 балла;

Система уравнений 3 б всего 3*1 = 3 балла;

Массы металлов по 2 б всего 2*3 = 6 баллов;

Массовые доли металлов по 1 б всего 1*3 = 3 балла;

Количество HCl2 б, объем HCl2 б всего 2+2 = 4 балла;

Итого 20 баллов
3.2. Уравнение реакции сгорания пропана:

C₃H₈ + 5O₂ = 3CO₂ + 4H₂O + Q_r.

ОтсюдаQ_r = 4Q(H₂O) + 3Q(CO₂) - 5Q(O₂) - Q(C₃H₈) = 4*242 + 3*394 - 5*0 - 1*104 = 2046 (кДж/моль).

Термохимическое уравнение будет выглядеть так:

C₃H_8(газ) + 5O_2(газ) = 3CO_2(газ) + 4H₂O_(газ) + 2046 кДж/моль.

Количество пропана в 13,2 г n(C₃H₈) = m/M = 13,2/44 = 0,3 (моль). При его сжигании выделится 0,3*2046 = 613,8 кДж.

Количество пропана, которое нужно сжечь для выделения такого количества тепла, составит n = 700/2046 = 0,342 (моль). Объем, который он займет в заданных условиях, будет равен V= nRT/P = 0,342*8,31*298/10⁵ = 0,00847 м³или около 8,5 л.

Система оценивания:

Уравнение реакции 1 б всего 1*1 = 1 балл;

Расчет теплоты сгорания пропана 4 б всего 4*1 = 4 балла;

Термохимическое уравнение 1 б всего 1*1 = 1 балл;

Расчет тепла при сгорании 13,2 г пропана 2 б всего 2*1 = 2 балла;

Расчет тепла на нагрев чайника 4 б всего 4*1 = 4 балла;

(если неправильно учтены потери, то 3 б)

Расчет количества пропана 4 б всего 4*1 = 4 балла;

Расчет объема пропана 4 б всего 4*1 = 4 балла;

(если объем рассчитан при н.у., то 2 б)

Итого 20 баллов

Заключительный этап межрегиональной межвузовской олимпиады школьников

Сибирского федерального округа «Будущее Сибири» 2012-2013 г.

Решения олимпиадных заданий по химии

11 класс
Часть 1. Разминка (общая оценка 20 баллов).

1.2. Среда водного раствора Na₂SO₃ ...щелочная, а водного раствора BaCl₂ – ...нейтральная.

1.3. В атоме железа в основном состоянии количество неспаренных электронов равно …4, а в ионеFe²⁺ ...тоже 4.

1.6. В молекуле хлороформа гибридизация атома углерода ... sp³, а в молекулефосгена ...sp².

1.7. Степени окисления азота в нитрите аммония ...-3 и ...+3.

1.8. При электролизе водного раствора Cu(NO₃)₂ на катоде выделяется ...медь, а на аноде ...кислород.

Уравнения реакций, протекающих при попарном сливании раствора CuSO₄ с остальными:

2NaOH + CuSO₄ = 2NaCl + Cu(OH)₂↓ – голубой осадок;

4NH₃ + CuSO₄ = [Cu(NH₃)₄]SO₄ – темно-синий раствор при избытке NH₃;

CuSO₄ + Pb(NO₃)₂ = Cu(NO₃)₂ + PbSO₄↓ – белыйосадок;

2CuSO₄ + 5KI = 2K₂SO₄ + KI₃ + 2CuI↓ – желтыйосадокибурыйрастворприизбытке KI либо 2CuSO₄ + 4KI = 2K₂SO₄ + I₂↓ + 2CuI↓ – смесьжелтогоитемно-бурогоосадков;

2CuSO₄ + 2Na₂CO₃ + H₂O = 2Na₂SO₄ + (CuOH)₂CO₃↓ + CO₂↑ – зеленыйосадок, газ;

Отметим, что нитрат свинцатоже реагирует со всеми растворами:

2NaOH + Pb(NO₃)₂ = 2NaNO₃ + Pb(OH)₂↓ – белыйосадок;

Pb(NO₃)₂+ 2NH₃ + 2H₂O = 2NH₄NO₃ + Pb(OH)₂↓ – белыйосадок;

2KI + Pb(NO₃)₂ = 2KNO₃ + PbI₂↓ – желтыйосадок;

Pb(NO₃)₂ + Na₂CO₃ = 2NaNO₃ + PbCO₃↓ – белыйосадок.

Бесцветный ядовитый газ с неприятным запахом гниющей рыбы - PH₃.

X₁ – PBr₃(бромид фосфора(III));Х₂ – Са₃(PO₄)₂ (ортофосфаткальция); Х₃ – PH₃(фосфин).

Названия остальных соединений:

H₃PO₃ – фосфористая кислота; H₃PO₄ – фосфорная кислота;Р₄ - белый фосфор; PH₄I - иодид фосфония.

Уравнения реакций:

PBr₃ + 3H₂O = 3HBr + H₃PO₃;

H₃PO₃ + I₂ + H₂O = 2HI + H₃PO₄ (подойдутлюбыеокислители; с кислородом реакция идет медленно, но засчитать следует);

2H₃PO₄ + 3Ca(OH)₂ = 6H₂O + Ca₃(PO₄)₂;

2Ca₃(PO₄)₂ + 10C + 6SiO₂_6CaSiO₃ _{+ 10CO↑ + P}₄_↑;

_2P₄ _{+ 3Ba(OH)}₂ _{+ 6H}₂_O _3Ba(H₂_PO₂₎₂ _{+ 2PH}₃_↑_или

P₄ + 6H₂ 4PH₃;

2CH≡CH + 2Na = H₂ + CH≡CNa (ацетиленид натрия);

CH≡CNa + CH₃-CH₂-I = NaI + CH≡C-CH₂-CH₃ (бутин-1);

CH≡C-CH₂-CH₃+ H₂O = CH₃-C(O)-CH₂-CH₃ (бутанон, можнозачестьметилэтилкетон);

CH₃-C(O)-CH₂-CH₃ + H₂ = CH₃-CH(OH)-CH₂-CH₃ (бутанол-2);

3CH₃-CH(OH)-CH₂-CH₃ + PBr₃ = H₃PO₃ + 3CH₃-CHBr-CH₂-CH₃ (2-бромбутан);

CH₃-CHBr-CH₂-CH₃ + C₆H₆ =HBr +CH₃-CH(C₆H₅)-CH₂-CH₃ (2-фенилбутаниливтор-бутилбензол).

Система оценивания:

Уравнения реакций со всеми продуктами по 1б всего 1*7 = 7 баллов;

Структурные формулы А-G по 0,5 б всего 0,5*7 = 3,5 балла;

Названия А-G по 0,5 б всего 0,5*7 = 3,5 балла;

Итого 14 баллов
Часть 3. Расчетные задачи (общая оценка 40 баллов).
3.1.С аммиачным раствором оксида серебра взаимодействует альдегид, а с раствором гидроксида натрия – кислота.

CH₃CHO + 2Ag[(NH₃)₂]OH = CH₃COONH₄ + 2Ag↓ + 3NH₃ + H₂O;

CH₃COOН + NaOH = CH₃COONa + H₂O.

m (р-раNaOH) = 35,7*1,11 = 39,627 г.

m (NaOH) = 39,627*0,101 = 4 г.

n (CH₃COOН) = n (NaOH) = 4/40 = 0,1 моль.

m (CH₃COOН) = 60*0,1 = 6 г.

n (CH₃CHO) = n(Ag)/2 = 54/108*2 = 0,025 моль.

m (CH₃CHO) = 44*0,025=1,1 г.

m (С₂Н₅ОН) = 8-6-1.1 = 0,9 г.

ω (CH₃COOН) = 6/8 = 0,75 или 75 %;

ω (CH₃CHO) = 1,1/8 = 0,1375 или 13,75 %;

ω (С₂Н₅ОН) = 0,9/8 = 0,1125 или 11,25%.

В 0,40 г такой кислоты содержится 0,75*0,4 = 0,3 г CH₃COOH, что составляет 0,3/60 = 0,005 моль. Концентрация CH₃COOH в растворе 0,005/0,5 = 0,01 моль/л. В водном растворе уксусная кислота подвергается диссоциации по уравнению:

CH₃COOH = CH₃COO^- + H⁺.

При степени диссоциации 4,2 % концентрация ионов [Н⁺] будет равна 0,042*0,01 = 0,00042 или 4,2*10^-4 моль/л. По определению рН = -lg[H⁺], отсюда pH = -lg4,2*10^-4 = 4 - lg4,2 = 3,38.

Система оценивания:

Уравнения реакций по 1 б всего 1*2 = 2 балла;

Расчет количества кислоты и альдегида по3 б всего 3*2 = 6 баллов;

Расчет массовых долей спирта и альдегида по 2 б всего 2*2 = 4 балла;

Расчет концентрации кислоты 4 б, расчет рН 4 б всего 4+4 = 8 баллов;

Итого 20 баллов
3.2. Уравнение реакции сгорания пропана:

C₃H₈ + 5O₂ = 3CO₂ + 4H₂O + Q_r.

ОтсюдаQ_r = 4Q(H₂O) + 3Q(CO₂) - 5Q(O₂) - Q(C₃H₈) = 4*242 + 3*394 - 5*0 - 1*104 = 2046 (кДж/моль).

Термохимическое уравнение будет выглядеть так:

C₃H_8(газ) + 5O_2(газ) = 3CO_2(газ) + 4H₂O_(газ) + 2046 кДж/моль.

Количество пропана в 13,2 г n(C₃H₈) = m/M = 13,2/44 = 0,3 (моль). При его сжигании выделится 0,3*2046 = 613,8 кДж.

Количество пропана, которое нужно сжечь для выделения такого количества тепла, составит n = 700/2046 = 0,342 (моль). Объем, который он займет в заданных условиях, будет равен V= nRT/P = 0,342*8,31*298/10⁵ = 0,00847 м³или около 8,5 л.

Система оценивания:

Уравнение реакции 1 б всего 1*1 = 1 балл;

Расчет теплоты сгорания пропана 4 б всего 4*1 = 4 балла;

Термохимическое уравнение 1 б всего 1*1 = 1 балл;

Расчет тепла при сгорании 13,2 г пропана 2 б всего 2*1 = 2 балла;

Расчет тепла на нагрев чайника 4 б всего 4*1 = 4 балла;

(если неправильно учтены потери, то 3 б)

Расчет количества пропана 4 б всего 4*1 = 4 балла;

Расчет объема пропана 4 б всего 4*1 = 4 балла;

(если объем рассчитан при н.у., то 2 б)

Итого 20 баллов