Задачи для школьной олимпиады по химии для учащихся 10 класса
Учитель химии МОУ Школы № 29 г.о. Самара Атапина Ирина Михайловна
Задания химической олимпиады для учащихся 10 класса
Смесь аммиака с водородом, объемом 0, 56 л (н.у.), пропущена при нагревании над 3,2 г оксида меди (II). Образовавшаяся в трубке смесь обработана 7,7 мл соляной кислоты (массовая доля кислоты 13,7%, плотность раствора 1,04 г/мл). Оставшаяся в растворе кислота, может прореагировать с 16 мл раствора гидрокарбоната калия с концентрацией 0,625 моль/л. Вычислите массовые доли газов в смеси и объем газа (при н.у.), выделяющийся при реакции с избытком кислоты. (8 баллов)
Для газообразного вещества Х с резким запахом известны следующие превращения:
Х + Na A + ...
A + H2O X +
X + HCl B
B = X + ( при нагревании)
X + O2 C + H2O
X + O2 D + H2O (реакция в присутствии катализатора)
D + O2 E
E + O2 + H2O F
F + P2O5 G +
X + F H
Н = I + H2O (при нагревании)
Назовите соединения A –I, X. Напишите уравнения всех реакций.
В ряду соединений J–D–E–G не хватает еще одного соединения J. Назовите его и напишите реакцию получения с использованием только веществ, указанных в задаче. (7 баллов)
3. При смешивании водных растворов двух веществ, взятых в эквивалентных количествах, выпало 1, 25 г осадка, представляющего собой соль металла (М). Осадок отделили фильтрованием и нагрели до 11000С. в результате образовалось 0,7 г твердого оксида МО и газообразный оксид. При выпаривании фильтрата после отделения осадка получилось 2 г сухого остатка, который при термическом разложении при 2150с дает газообразный оксид и 0,9 г водяных паров. общий объем парогазовой смеси составил 1,68 л ( в пересчете на нормальные условия). определите исходные вещества и напишите все уравнения протекающих реакций.
(12 баллов)
4. Углеводород А, массой 0,19 г, простейшая формула которого C3H2, реагирует с 0,115 г металлического натрия. При гидрировании его в присутствии тонкоизмельченного никеля образуется углеводород В, имеющий простейшую формулу C3H7. Установите структурные формулы веществ А и В. Существуют ли данные соединения в виде пространственных изомеров, если существуют, приведите их формулы.
(8 баллов)
5. При пропускании эквивалентного количества фосфина через подкисленный серной кислотой раствор перманганата калия образовался 5%-ный раствор фосфорной кислоты. Напишите уравнение химической реакции. Вычислите массовые доли остальных продуктов реакции. (5 баллов)
Учитель химии МОУ Школы № 29 г.о. Самара Атапина Ирина Михайловна
Решения задач химической олимпиады для 10 класса
1.При пропускании смеси аммиака и водорода над CuO происходят реакции восстановления оксида меди:
3CuO +2NH3 =3Cu + N2 +3 H2O (1)
CuO + H2 = Cu + H2O (2)
В результате этих реакций в трубке образуется смесь Cu и CuO. То, что CuO не прореагировал до конца, следует из реакции смеси с HCl (чистая медь не растворяется в соляной кислоте):
CuO + 2HCl = CuCl2 + H2O (3)
Избыток HCl нейтрализуется гидрокарбонатом калия:
KHCO3 + HCl = KCl +CO2 + H2O (4)
Найдем количество веществ:
· (HCl) = V ·
· ·
· / М = 7,7 · 1,04 · 0,137 /36,5 =0,03 моль;
· (KHCO3) = c · V = 0,625 ·0,016 = 0,01 моль.
В реакцию (4) вступило 0,1 моль HCl, следовательно, на растворение CuO по реакции (3) израсходовано 0,03 – 0,01 = 0,02 моль HCl. Таким образом, после реакции восстановления в трубке осталось 0,01 моль CuO; до реакции количество CuO составляло 3,2/80 = 0,04 моль; в реакции (1) и (2) вступило 0,03 моль CuO.
Пусть в смеси было x молей NH3 и y молей H2. эти количества газов могут восстановить по реакциям (1) и (2) 3/2 · x + y =0,03 (5)
Объем смеси газов равен 0,56 л (н.у.), следовательно
x + y = 0,56/22,4 = 0,025 (6)
Решая систему уравнений (5) и (6), находим:
x = 0,01 =
· (NH3); m (NH3) = 0,01· 17 = 0,07 г;
y = 0,015 =
· (H2); m (H2) = 0,015·2 =0,03 г.
Общая масса смеси равна m = m (NH3) + m (H2) = 0,17+ 0,03= 0,2 г. Массовые доли газов равны:
· (NH3) = 0,17/0,2·100%= 85%;
· (H2) = 0,03/0,2·100%= 15%.
По реакции (4),
· (CO2) =
· (KHCO3)= 0,01 моль.
V (CO2) = 0,01 · 22,4
·= 0,224 л.
Ответ:
· (NH3) = 85%;
· (H2) = 15%; V (CO2) = 0,224 л.
Оценка задачи : 8 баллов
Составлены уравнения реакции – 2 балл
Найден процентный состав смеси и объем водорода – 6 баллов
2. X аммиак.
A амид натрия NaNH2,
В хлорид аммония NH4Cl,
С азот N2,
D оксид азота(II) NO,
Е оксид азота(IV) NO2 или N2O4,
F азотная кислота HNO3,
G оксид азота(V) N2O5,
H нитрат аммония NH4NO3,
I оксид азота(I) N2O.
2NH3 + 2Na 2NaNH2 + H2
NaNH2 + H2O NH3 + NaOH
NH3 + HCl NH4Cl
NH4Cl = NH3 + HCl (при нагревании)
4NH3 + 3O2 2N2 + 6H2O
4NH3 + 5O2 4NO + 6H2O (в присутствии катализатора)
2NO + O2 2NO2
4NO2 + O2 + 2H2O 4HNO3
2HNO3 + P2O5 N2O5 + 2H3PO3 или 6HNO3 + P2O5 3N2O5 + 2H3PO4
NH3 + HNO3 NH4NO3
NH4NO3 N2O + 2H2O (при нагревании)
В ряду оксидов не хватает оксида азота(III) N2O3, который образуется при охлаждении эквимолярной смеси оксидов азота (II) и (IV):
NO + NO2 N2O3
Оценка задачи: 7 баллов
указаны все неизвестные вещества – 3 балла
составлены все уравнения химических реакций – 3,5 балла
определен недостающий оксид азота – 0,5 балла
3.
· (H2О) =0, 9/18 моль
V (H2) = 1,12 л
· (газовой смеси) = 1,68/22,4 = 0,075 моль
· (газа) = 0,075- 0,05 = 0,025 моль
Мср =2/0,075 = 26,67 г/моль
V(газа) = 1,68 – 1, 12 = 0, 56 л
Мср = Мгаза · V(газа) + М (H2O) · V(H2O) / V(газа) + V(H2O)
26,67 = Мгаза · 0, 56 + 18 · 1,12 / 0,56 + 1,12
M(газа) = 44 г/моль
Таким газом в данном случае может быть только N2O. Следовательно, соль – NH4NO3.
Разложение соли NH4NO3 происходит в соответствии с уравнением:
NH4NO3 = N2O + 2 H2O (1)
поэтому
· (NH4NO3 ) =
· (N2O) = 0,025 моль
· (М) =
· (МО) =
· (M(NO3)2 = 0,5
· (NH4NO3) = 0,0125 моль
M (MO) =0,7/0,0125 = 56 г/моль
М (М) = 56 – 16 = 40 г/моль
металл – кальций
0,7 г CаO - соответствует 0,55 г газообразного оксида
56 г CаO - соответствует x г газообразного оксида
x = 56 · 0,55/0,7 = 44 следовательно, газообразный оксид CO2.
Соль: CaCO3.
Разлагается в соответствии с уравнением: CaCO3 = CaO + CO2
При сливании растворов протекает реакция:
(NH4)2CO3 + Ca(NO3)2 = CaCO3 + 2NH4NO3 (2)
Ответ: исходные соли - (NH4)2CO3 и Ca(NO3)2.
Оценка задачи : 12 баллов
запись уравнений (1) и (2) по 2 балла
за доказательное определение исходных веществ 8 баллов
Соединение с брутто-формулой C3H2 не существует, но C6H4 – реально существующее соединение, возможно, непредельное. Молярная масса C6H4 равна 76 г/моль. Взаимодействие с натрием указывает на наличие в молекуле как минимум одной тройной связи. По условию задачи исходное соединение А в количестве 0,19 г (М = 76 г/моль,
· = 2,5 · 10-3 моль) реагирует с 0,015 г (М = 23 г/моль,
· = 5 · 10-3 моль) натрия. Это означает, что тройных связей две и они концевые. С учетом выявленного, структурная формула соединения А выглядит так:
HC
· C – CH = CH – C
· CH
Данное соединение может существовать в виде двух изомеров (цис и транс). Также возможно существование еще одной структуры:
HC
· C – C – C
· CH
·
СH2
Проверяем правильность решения задачи по соединению В. Его простейшая формула С3H7, но это после гидрирования соединения А. Полностью гидрированным может быть алкан, но с брутто-формулой C6H14. Возможно существование двух изомеров (исходя из возможных структур А):
H3C – C H2 – CH – C H2 – СH3 H3C – C H2 – C H2 – C H2 – C H2 – СH3
·
СH3
Оценка задачи : 8 баллов
количественное обоснование структурной формулы – 5 баллов
написание структурных формул изомеров – 3 балла
5. Уравнение реакции:
0,051 моль Х моль Y моль
5PH3 + 8KMnO4 + 12H2SO4 = 5H3PO4 + 8MnSO4 + 4K2SO4 + 12H2O
5моль 8моль 5моль 8моль 4моль
В 100г 5%-ного р-ра содержится 5г H3PO4.
·(H3PO4) = 5\98 = 0,051 моль
·(MnSO4) = X = 0,0816 моль, M(MnSO4) =
·(MnSO4) = 0,0816 · 151 = 12,3%
·(K2SO4) = Y = 0,0408 моль, M(K2SO4) =
·(K2SO4) = 0,0408 · 174 = 7,1%
Ответ:
·(MnSO4) = 12,3% ;
·(K2SO4) =7,1%
Оценка задачи: 5 балла
Уравнение реакции – 2 балла
Нахождение массовой доли продуктов реакции в растворе - 3 балла
15