Iii олимпиада по химии «Юные таланты» III этап Теоретический тур - vnekl.netnado.ru o_O
Главная
Поиск по ключевым словам:
страница 1
Похожие работы
Название работы Кол-во страниц Размер
Медицинские противопоказания 1 31.84kb.
Iii городской молодёжный конкурс граффити состоялся 1 20.91kb.
Концертно – творческая деятельность школы №1 им. В. С. Калинникова... 1 180.83kb.
Eminem, настоящее имя Маршалл Мэзерс (Marshall Mathers) или Маршалл... 1 87.74kb.
Отборочные чм, Групповой этап, 10 Тур 1 58.89kb.
Iii республиканская олимпиада по программированию и информационным... 1 24.04kb.
Г. Гибралтар, стадион М. Ю. Арена Отборочные чм, Групповой этап,... 1 72.77kb.
Г. Гибралтар, стадион М. Ю. Арена Отборочные чм, Групповой этап,... 1 44.55kb.
Г. Шан, стадион Аззури Штадион Отборочные чм, Групповой этап, 14 Тур 1 45.91kb.
Iii. Особенности образовательной программы 5 1024.54kb.
Iii. Управление системой образования 1 339.96kb.
Творческая работа метод проектов как технология формирования ключевых... 1 314.21kb.
"Обозначение мягкости согласных на письме" 1 53.8kb.
Iii олимпиада по химии «Юные таланты» III этап Теоретический тур - страница №1/1





III олимпиада по химии «Юные таланты»

III этап

Теоретический тур
Задания для 9 класса
Задача № 9-1
При растворении 8,70 г фтороводорода в 100 г воды плотность образующегося раствора составляет 1,028 г/см3 (при 20С), а при растворении 19,05 г; 31,58 г; 47,06 г фтороводорода в 100 г воды плотность растворов составляет 1,057, 1,084 и 1,107 г/см3, соответственно.


  1. Как называются водные растворы фтороводорода?

  2. Постройте график зависимости плотности раствора от массовой доли фтороводородной кислоты.

  3. Какой объем 10% раствора фтороводорода потребуется для приготовления 1 л 1 М раствора фтороводородной кислоты?

  4. Какой минимальный объем 20% раствора фтороводородной кислоты потребуется для полного растворения 10 г оксида кремния (IV)?

  5. Приведите уравнение реакции взаимодействия избытка фтороводородной кислоты с силикатным стеклом (состав стекла можно записать как CaONa2O6SiO2).

  6. Предложите способ получения фтороводорода из природного сырья (уравнение химической реакции).


(10 баллов)

Задача № 9-2
В газовой смеси содержится метан (СН4) (объемный процент 40%, w = 48,5%), оксид азота (II) (объемный процент 20%) и некий третий компонент.
1. Установите название третьего компонента газовой смеси.

2. Рассчитайте плотность смеси при н.у.

3. Напишите уравнения реакций, которые могут протекать при нагревании смеси.

4. Приведите по одному уравнению реакций получения компонентов смеси (среди реагентов не должно быть кислот и простых веществ).


(10 баллов)


Задача № 9-3
При разборке старых коробок на складе был найден пакет, надпись на котором разъело. Удалось прочитать: «… сода».

На приведенной ниже схеме каждое из неизвестных веществ (AD) заслуживает название «сода». Отметим только, что реакция получения А из NaCl, открытая в 1881 году известным французским физиком О. Ж. Френелем, лежит в основе промышленного способа получения А.



Известно, что С при нагревании теряет 62,9% по массе. А и С содержат в своем составе только H, C, O и Na. В и D состоят из трех элементов.

1. Расшифруйте неизвестные вещества на схеме, напишите уравнения реакций.

2. Какое слово могло быть разъедено в надписи «… сода»? Предложите не менее двух вариантов.

(10 баллов)
Задача № 9-4
На складе минеральных удобрений агротехника имеются простые – удобрения нитрат аммония, хлорид калия, суперфосфат и комплексное гранулированное удобрение с агрохимической формулой N : К2О : Р2О5 = 1 : 2 : 2 и с содержанием фосфора 8.% . В разные сезоны вегетации плодовым и ягодным культурам соотношение питательных элементов, вносимых с удобрениями необходимо следующее. В начале вегетации – весна, начало лета нужно удобрение формулой N : К2О : Р2О5 = 2 : 1: 0,5 и дозой внесения на 1 м2 по азоту 50 г. В период созревание плодов необходимо больше калия и применяется удобрение формулой N : К2О : Р2О5 = 0,5 : 2 : 1 с дозой внесения на 1 м2 по калию 320 г, а осенью для благоприятной перезимовки растений нужно больше фосфора: N : К2О : Р2О5 = 1 : 1 : 2 с дозой внесения на 1 м2 по фосфору 175 г.


  1. Определите соотношение масс простых и комплексного удобрений в смесях, соответствующих указанным агрохимическим формулам;

  2. Определите массы удобрений, для внесения в1м2 почвы весной в соответствии с необходимыми агрохимическими приемами;

  3. Определите массы удобрений, для внесения в1м2 почвы летом в соответствии с необходимыми агрохимическими приемами;

  4. Определите массы удобрений, для внесения в1м2 почвы осенью в соответствии с необходимыми агрохимическими приемами;

(10 баллов)

Задача № 9-5
По результатам исследований состояния лесов, проведенных в странах Восточной Европы, эксперты ООН пришли к выводу, что большинство деревьев в населенных пунктах, а также в лесах ряда государств региона неизлечимо больны вследствие ухудшения состояния окружающей среды и в результате хозяйственной деятельности.

Одной из причин вымирания лесов эксперты считают кислотные дожди уничтожающие лесные почвы. Группа биологов из России, США и Швеции провела исследование почв в окрестностях Санкт-Петербурга. Согласно их заключению, за последние 50 лет кислотные дожди привели к значительной деградации лесных почв, которые во многих местах уже не могут поддерживать здоровый рост хвойных пород деревьев. Даже то, что климат в этом регионе становится более теплым и влажным, не может скомпенсировать ухудшение почвы.

Для охраны лесонасаждений, поврежденных кислотными дождями, используется распыление с самолета свежепомолотого доломита.

Вопросы:


  1. Объясните возникновение кислотных дождей;

  2. Объясните описанный способ охраны насаждений;

  3. Почему кислотные дожди наносят вред не только живой природе, но и известковым образованиям, скульптурам из мрамора и облицовке домов из известкового туфа?

(ответы на все вопросы подтвердите химическими реакциями)

  1. Назовите кислоты, которые вы получили в п1., приведите их структурные формулы.

  2. Можно ли применять данные неорганические кислоты в «мирных» целях? Где?


(10 баллов)

Задания для 10 класса

Задача № 10-1

При получении экстракционной фосфорной кислоты из природного минерала фосфорита, содержащего 9,3% нецелевых примесей в виде оксидов железа, алюминия и кремния, для реакции вытеснения используют концентрированную серную кислоту (78 мас.%). Получающийся в обменной реакции осадок (твердый отход) после соответствующей подготовки может использоваться как строительный, медицинский или художественный (лепка, скульптура) материал. Получаемая фосфорная кислота содержит 4 % мас. примесей в виде растворимых однозамещенных фосфатов металлов и используется для получения фосфорных удобрений.



  1. Определите массу получаемой экстракционной фосфорной кислоты в указанных условиях и её концентрацию в масс.% из природного минерала фосфорита массой 1т;

  2. Определите формулу природного минерала фосфорита в виде оксидов считая, что примесные оксиды железа, алюминия и кремния присутствуют в мольном соотношении 0.5 : 1.0 : 4.0;

  3. Рассчитайте массу рассмотренного фосфорита необходимого для получения суперфосфата со всей массой экстракционной фосфорной кислоты, рассчитанной по пункту а);

  4. Определите массовые доли примесей железа, алюминия и кремния в полученном удобрении.


(10 баллов)

Задача № 10-2

Тяжёлая жидкость (А), способная растворять некоторые металлы, в том числе и такие как серебро и золото сама легко растворяется в концентрированной азотной кислоте с выделением оксида азота (IV) и образованием прозрачного раствора. Упаривание раствора позволяет получить гигроскопичные кристаллические вещества (Б – с избытком и В – с недостатком HNO3), химический состав которых зависит от соотношения исходной жидкости А и азотной кислоты. Термическое разложение веществ Б и В сопровождается образованием в обоих случаях оранжевого порошка (Г). Взаимодействие раствора вещества Б с раствором щёлочи приводит к выпадению жёлтого осадка (Д), свойства которого практически не отличаются от свойств вещества Г. Например и Г и Д в азотной кислоте образуют Б, а при нагревании выше 400°С разлагаются на вещество А и кислород. Следует отметить, что плотность паров жидкости А по воздуху равна 6,9169 и электрическая проводимость этого очень простого вещества иногда принимается за единицу.

Вам, после плодотворных раздумий, следует:


  1. Догадаться, о какой жидкости здесь идёт речь;

  2. Рассчитать её молярную массу и отметьте число атомов, составляющих молекулу;

  3. Вспомнить общее название растворов металлов в этой жидкости;

  4. Понять, какие реакции упоминаются в условии задачи;

  5. Представить уравнения упомянутых реакций;

  6. Не забыть всё это написать.

(10 баллов)
Задача № 10-3

Лаборант обнаружил в шкафу с реактивами увесистую банку, содержащую белый сыпучий порошок. К сожалению, банка была без этикетки, а предварительный осмотр не позволил идентифицировать вещество. По инструкции неизвестные реактивы следовало утилизировать, но университету не хватало для этого средств, впрочем, их не хватало и для приобретения новых реактивов, поэтому в свободное от работы время рачительный молодой человек решил определить, какое вещество находится в найденной им банке.

Сначала юноша решил проверить, как вещество относится к различным растворителям. Он выяснил, что оно не растворяется в ацетоне, этаноле, бензоле и диэтиловом эфире, но достаточно хорошо растворяется в воде. Растворение сопровождалось слабым охлаждением.

Водный раствор вещества обладал кислой реакцией среды. Приливание к нему раствора гидроксида калия приводило к выпадению белого осадка, который, будучи промытым и высушенным при прокаливании плавился и терял 22,43 % массы. После прибавления к водному раствору исследуемого вещества йодида натрия выпадал тёмно фиолетовый кристаллический осадок, нагревание которого приводило к образованию фиолетового пара. Введение в тот же раствор пероксида водорода сопровождалось выделением газа, поддерживающего горение и такого же осадка, как и при взаимодействии с йодидом натрия. Бесцветный кристаллический продукт термического разложения белого осадка растворённый в воде с нитратом свинца образовывал ярко жёлтый осадок (1), с нитратом ртути (II) − тёмно красный (2), с нитратом серебра − светло жёлтый (3), с нитратом меди − смесь белого и тёмно фиолетового (4), с нитратом висмута – тёмно серый (5). Полученные осадки растворялись в избытке раствора продукта термического разложения.

После проведённых опытов лаборант понял, что представляет собой вещество, находившееся в банке, написал уравнения проведённых реакций и проверил свои размышления расчётом.

Попытайтесь:



  1. Представить себя на месте этого лаборанта;

  2. Выяснить какое вещество находилось в банке;

  3. Написать уравнения проведённых лаборантом реакций;

  4. Привести расчёт, выполненный молодым человеком.

(10 баллов)

Задача № 10-4

Хлор – ядовитый газ желто-зеленого цвета с резким запахом. Тяжелее воздуха в 2,5 раза. В качестве первого химического отравляющего вещества использовали именно хлор.



  1. Напишите химическое уравнение, с помощью которого можно объяснить действие хлора на дыхательные органы.

  2. Какое средство можно использовать в качестве самой эффективной защиты от воздействия хлора, если у вас нет противогаза?

В промышленности хлор получают электролизом раствора хлорида натрия с инертными электродами.

  1. Напишите, какие реакции протекают при электролизе хлорида натрия на аноде, катоде и суммарную реакцию процесса.

  2. Как можно получить хлор в лабораторных условиях?

(10 баллов)

Задача № 10-5

Смесь 1 моль диметилоксалата и 1 моль ацетофенона медленно прилили к раствору 1 моль метилата натрия в безводном метаноле, в результате было получено твердое вещество (I). Эту же смесь ацетофенона и диметилоксалата прилили к 2 моль метилата натрия в безводном метаноле, в результате проведенной реакции было выделено твердое вещество (II). После растворения вещества (I) и (II) по раздельности и в теплой воде и добавления соляной кислоты до pH 2-3 получили осадки веществ (III) и (IV) соответственно. Вещество (III) - низкоплавкое соединение, дающее яркое окрашивание со спиртовым раствором хлорида железа(III). Вещество (IV) плавиться с разложением, и дает яркое окрашивание со спиртовым раствором хлорида железа (III). При нагревании вещества (IV) в течении 3-х часов в хлористом тиониле при температуре 60 °С было получено вещество (V), не обладающее резким запахом и не дающее положительной реакции на пробу Бельштейна. При перекристаллизации вещества (V) из метанола было получено вещество (III), а при перекристаллизации из водно-диоксановой смеси 2:1, было выделено вещество (IV). Установите структуры соединений (I-V), напишите все проведенные превращения.



(10 баллов)

Задания для 11 класса
Задача № 11-1
Лаборант обнаружил в шкафу с реактивами увесистую банку, содержащую белый сыпучий порошок. К сожалению, банка была без этикетки, а предварительный осмотр не позволил идентифицировать вещество. По инструкции неизвестные реактивы следовало утилизировать, но университету не хватало для этого средств, впрочем, их не хватало и для приобретения новых реактивов, поэтому в свободное от работы время рачительный молодой человек решил определить, какое вещество находится в найденной им банке.

Сначала юноша решил проверить, как вещество относится к различным растворителям. Он выяснил, что оно не растворяется в ацетоне, этаноле, бензоле и диэтиловом эфире, но достаточно хорошо растворяется в воде. Растворение сопровождалось слабым охлаждением.

Водный раствор вещества обладал кислой реакцией среды. Приливание к нему раствора гидроксида калия приводило к выпадению белого осадка, который, будучи промытым и высушенным при прокаливании плавился и терял 22,43 % массы. После прибавления к водному раствору исследуемого вещества йодида натрия выпадал тёмно фиолетовый кристаллический осадок, нагревание которого приводило к образованию фиолетового пара. Введение в тот же раствор пероксида водорода сопровождалось выделением газа, поддерживающего горение и такого же осадка, как и при взаимодействии с йодидом натрия. Бесцветный кристаллический продукт термического разложения белого осадка растворённый в воде с нитратом свинца образовывал ярко жёлтый осадок (1), с нитратом ртути (II) − тёмно красный (2), с нитратом серебра − светло жёлтый (3), с нитратом меди − смесь белого и тёмно фиолетового (4), с нитратом висмута – тёмно серый (5). Полученные осадки растворялись в избытке раствора продукта термического разложения.

После проведённых опытов лаборант понял, что представляет собой вещество, находившееся в банке, написал уравнения проведённых реакций и проверил свои размышления расчётом.

Попытайтесь:


  1. представить себя на месте этого лаборанта,

  2. выяснить какое вещество находилось в банке,

  3. написать уравнения проведённых лаборантом реакций,

  4. привести расчёт, выполненный молодым человеком.

(10 баллов)

Задача № 11-2

При электролизе раствора хлорида калия был получен раствор гидроксида калия с концентрацией КОН 56 г/дм3. За это время в медном кулонометре (прибор для определения без потерь количества электричества по выделившейся в нем меди, включаемый с электролизером последовательно) выделилось 20,2г меди. Выход по току при электролизе раствора КСl составил 73,6%.

а) определите объем полученного раствора КОН;

б) определите концентрацию соли в использованном растворе;

в) определите объем полученного газа при 20 С и нормальном давлении 101,3 кПа;

г) дайте подробную схему электролиза раствора соли на угольных электродах.



(10 баллов)
Задача №11-3

При взаимодействии воды с продуктом прокаливания негашеной извести и угля выделился газ (I), который при взаимодействии с раствором солей ртути и железа подкисленным серной кислотой образует вещество(II). Вещество (II) в присутствии кислот способно отщеплять воду и давать вещество (III). Вещества (II) и (III), реагируют с аммиачным раствором нитрата серебра с образованием осадка серебра и веществ (IV) и (V) соответственно. Вещество (V) реагирует с щелочами, обесцвечивает бромную воду и раствор перманганата калия. При сжигании 3,87 г вещества (V), образуется 7.92 г двуокиси углерода и 2.43 г воды.

Установите структуру полученных соединений

(10 баллов)

Задача №11-4
В 1953 году в Журнале общей химии ученые Ленинградского университета под руководством профессора Ф.Я.Первеева опубликовали статью, в которой в числе других было описано взаимодействие 2-(3-бутен-1-ин-1-ил)-2-метилоксирана с селеноводородом. В результате реакции было получено соединение, котором (согласно данным элементного анализа) массовые доли углерода, водорода и селена составляли 49.10, 4.70 и 46.20%, соответственно. Каково строение полученного соединения (приведите структурную формулу). Оказалось, что оксираны ацетиленового ряда, подобно описанному выше, реагируют с аммиаком, сероводородом. Напишите уравнения реакций 2-метил-2-(фенилэтинил)оксирана с аммиаком и сероводородом.

(20 баллов)

Решение заданий для 9 класса
Задача № 9-1


  1. Плавиковая кислота.







  1. Плотность 10%-ного раствора составляет 1,035 (1,036) г/см3 .

Для 1 л 1 М раствора требуется 20 г HF, которое содержится в 200 г 10%-ного раствора .

Объем составляет 200/1,035 = 193,2 (193,1) см3 (мл).



  1. Для растворения 10 г SiO2 по реакции:

SiO2 + 6HF = H2[SiF6] + 2H2O

потребуется 10206/60 = 20 (г) HF или 100 г 20%-ного раствора HF.

Плотность 20%-ного раствора составляет 1,07 (1,069) г/см3.

Минимальный объем составляет 100/1,07 = 93,5 (см3).



  1. CaONa2O6SiO2 + 36HF = Ca[SiF6] + Na2[SiF6] + 4H2[SiF6] + 14H2O

  2. Основной природный минерал фтора – CaF2 (флюорит).

CaF2 + H2SO4 = CaSO4 + 2HF

Всего: 10 баллов

Задача № 9-2

1. Для удобства расчетов составим таблицу:

Газ

М, г/моль

Объемный процент

V, л (на 100 л смеси)

m (газа), г

CH4

16

0,40

40

40/22,4  16 = 28,57

NO

30

0,20

20

20/22,4  30 = 26,78

X

x

0,40

40

40/22,4  x = 1,79x

Т.к. известна массовая доля метана в смеси, то

откуда х = 2.

Газом с молярной массой 2 г/моль может быть только водород Н2.

(Определение третьего компонента смеси – 4 балла)

2.  = m/V = (28,57 + 26,78 + 1,792)/100 = 0,589 г/моль

(Расчет плотности – 1 балл)

3. Например:

2 + NO  2H2O + N2

CH4 + 4NO  CO2 + 2H2O + 2N2

(Примеры реакций в смеси – 2 балла)

4. Например:

NaН + H2O  NaOH + H2

Al4C3 + 12H2O  4Al(OH)3 + 3CH4

2NO2 2NO + O2



(Правильные примеры реакций получения – 3 балла)
Всего: 10 баллов
Задача № 9-3

1. Поскольку А состоит из четырех упомянутых элементов и получается при избытке СО2, вероятнее всего, что это гидрокарбонат натрия – NaHCO3. Термическое разложение последнего приводит только к одному соединению, состоящего из трех элементов – Na2CO3 (B). Вещество С – кристаллогидрат В, судя по тому, что вода не вступает в химическое взаимодействие с Na2CO3 с образованием твердых продуктов. Исходя из этого предположения, можно рассчитать значение n в Na2CO3nH2O по потере массы в ходе термического разложения С:

n = [M(Na2CO3)/18]/[100%/w(%) – 1]  10.

С – Na2CO310H2O.

D не содержит кальций, т.к. из образовавшегося после обработки углекислым газом раствора кристаллизуется только С. Так как D содержит три элемента, то в результате реакции обмена мог образоваться только NaOH.

Уравнения реакций:

NaCl + NH3H2O + CO2 = NH4Cl + NaHCO3

2NaHCO3 = Na2CO3 + H2O + CO2

Na2CO3 + 10H2O = Na2CO310H2O (кристаллизация из конц. раствора)

Na2CO310H2O = Na2CO3 + 10H2O

Na2CO3 + Ca(OH)2 = CaCO3 + 2NaOH

2NaOH + СО2 + 9Н2О = Na2CO310H2O (кристаллизация из конц. раствора)

Na2CO3 + СО2 + H2O = 2NaHCO3

2NaCl + 2H2O = 2NaOH + H2 + Cl2 (электролиз раствора с диафрагмой)



(По одному баллу за уравнение реакции – 8 баллов)

2. Это могла быть питьевая (пищевая) сода (NaHCO3), кальцинированная сода (Na2CO3), каустическая сода (NaOH), кристаллическая сода (Na2CO310H2O).

(По 0,5 балла за название – 2 балла)
Всего: 10 баллов
Задание № 9-4

  1. Определяем содержание питательных форм N , К2О и Р2О5 комплексного удобрения в массовых долях концентрации, используя его агрохимическую формулу и концентрацию в нем фосфора. ωР2О5 = 142·8/62 = 18,32%, столько же ωК2О = 18,32%, а азота в половину ωN = 9,16%. Содержание азота в нитрате аммония составляет 28·100%/80 = 35%, в хлориде калия содержание К2О составляет 63,09%, в суперфосфате Р2О5 составляет 60,68%.

Удобрительная смесь для начала вегетации N : К2О : Р2О5 = 2 : 1: 0,5 составляется на основе комплексного гранулированного удобрения с добавлением хлорида калия и аммиачной селитры, с расчетом, чтобы К2О возросло в два раза (до 36,64%), а азота в восемь раз (до 73,28%), т.е. на 100г комплексного удобрения добавляем хлорида калия 18,32·100/63,09 = 29,04г, селитры соответственно (73,28 - 9,16)·100/35 = 183,2г. Таким образом, соотношение масс NН43 :КСl:Ком.Удоб. = 183 : 29: 100 или 6,32: 1 : 3,45.

Удобрительная смесь для периода созревания плодов N : К2О : Р2О5 = 0,5 : 2 : 1 требует увеличения в два раза оксида калия, поэтому на 100г Ком.Удоб добавляем массу КСl равную 18,32·100/63,09 = 29,04г или КСl:Ком.Удоб. = 29 : 100 или 1 : 3,45.

Удобрительная смесь для осени N : К2О : Р2О5 = 1 : 1 : 2 готовят на базе комплексного удобрения с добавлением суперфосфата Р2О5 ( до 36,64%) и N до (18,32%), т.е. суперфосфата добавляем 18,32·100/60,68 = 30,2г , селитры (18,32 - 9,16)·100/35 = 26,2г. Таким образом, соотношение масс NН43 :Суперфосфат:Ком.Удоб. = 30,2 : 26,2 : 100 или 1 : 1,15: 3,82.

  1. Смесь для начала вегетации с формулой N : К2О : Р2О5 = 2 : 1: 0,5 имет массу 183 + 29 + 100 = 312г с массовой долей азота = (183·0,35 + 100·0,0916)/312 = 0,2349, т.е. на 1м2 почвы следует внести этой смеси: 50г·/0,2349 = 212,86г.

  2. Смесь для периода созревания плодов N : К2О : Р2О5 = 0,5 : 2 : 1 массой129г содержит К2О 36,64 г или калия 78·36,64/94 = 30,40г, что составляет в смеси массовую долю 0,2357. Таким образом, на 1м2 почвы следует внести этой смеси:320/0,2357 = 1357,7г.

  3. Смесь для осени N : К2О : Р2О5 = 1 : 1 : 2 общей массой 156,4г содержит Р2О5 36,64г, т.е.масса фосфора в ней составляет 36,64·142/62 = 83,92г, а доля его 83,92/156,4 = 0,5366. Таким образом, на 1м2 почвы следует внести этой смеси: 175/0,5366 = 326,12г.


За решение 1-го вопроса – 4 балла, за остальные по 2 балла.

Всего: 10 баллов
Задача № 9-5


  1. Кислотные дожди образуются в результате взаимодействия паров воды с оксидом серы (IV) или с оксидом азота (IV), которые являются продуктами жизнедеятельности человека (например, неполное сгорание топлива, выхлопные газы двигателей, газообразные отходы химического производства): SO2 + H2OH2SO3; 2NO2 + H2O HNO3 +HNO2

  2. Доломит является смешанным карбонатом, который реагирует с кислотами с образованием безвредных продуктов:

CaMg(CO3)2 +2H2SO3=CaSO3+ MgSO3+2CO2 +2H2O

CaMg(CO3)2 +2HNO3=Ca(NO3)2 + Mg(NO3)2 +2CO2 +2H2O



  1. Разрушение известняка, мрамора и известкового туфа выражают следующими реакциями:

CaCO3 + H2SO3= CaSO3 + 2CO2 +2H2O

CaCO3 +2HNO3=Ca(NO3)2 +2CO2 +2H2O

4.


Сернистая кислота




Азотная кислота




Азотистая кислота

5.

Серную кислоту применяют в производстве минеральных удобрений; как электролит в свинцовых аккумуляторах; для получения различных минеральных кислот и солей; в производстве химических волокон, красителей, дымообразующих веществ и взрывчатых веществ; в нефтяной, металлообрабатывающей, текстильной, кожевенной и др. отраслях промышленности; в пищевой промышленности — зарегистрирована в качестве пищевой добавки E513(эмульгатор); в промышленном органическом синтезе в реакциях.

Азотная кислота применяется в производстве минеральных удобрений; в военной промышленности; в фотографии — подкисление некоторых тонирующих растворов; в станковой графике — для травления печатных форм (офортных досок, цинкографических типографских форм и магниевых клише).

Азотистая кислота применяется для диазотирования первичных ароматических аминов и образования солей диазония. Нитриты применяются в органическом синтезе при производстве органических красителей.

Всего: 10 баллов
Решение заданий для 10 класса
Задача № 10-1


  1. Из описания условия задания следует, что фосфорит содержит целевое вещество – соль фосфорной кислоты, а именно соль кальция, которая подвергнута реакции обмена с концентрированной серной кислотой:

Са3(РО4)2 + 3Н24 ↔ 2Н3РО4 + 3СаSО4 (1).

Таким образом, масса фосфорной кислоты, получаемой по этой реакции с фосфатом кальция массой 907кг составит 2·98·907/310 = 573, 458 кг или 5851,612 молей.

Количество вещества серной кислоты – моногидрата необходимо для процесса как минимум равное 3·5851,612/2 = 8777,418 молей или 860,187 кг. Масса воды, вносимая с раствором серной кислоты, составляет величину 860,187/0,78 – 860,187 = 242,617кг. В растворе экстракционной фосфорной кислоты находятся также соли растворимых однозамещенных фосфатов алюминия и железа, которые получаются по реакциям:

Аl2О3 + 6Н3РО4↔ 2Аl(Н2РО4)3 + 3Н2О (2) и

2О3 + 6Н3РО4↔ 2Fе(Н2РО4)3 + 3Н2О (3).

Исходя из мольного соотношения примесных оксидов металлов и содержания нецелевых примесей находим их количества вещества в форме оксидов. МАl2О3 = 102г/моль; МFе2О3 = 160г/моль; МSiО2 = 60г/моль. (0,5·102 +160 + 4·60)·х = 97000г; Коэффициент х = 205,945, т.е. число молей Аl2О3 и Fе2О3 равно соответственно 102,9725 ; 205,945 и 823,78 молей SiО2, а их массы 10,5; 32,95 и 49,45кг соответственно.

На реакции с оксидами израсходовано Н3РО4 молей (102,9725 + 205,945)·6 = 1853,505 молей, а её масса·равна181643,49г =181,64кг, т.е. масса Н3РО4 в растворе составляет 573, 458 - 181,64 = 391,82кг, а масса раствора складывается из массы Н3РО4, полученной по реакции (1) + массы оксидов алюминия и железа, перешедших в раствор в виде солей, + масса воды, вносимая раствором серной кислоты: 573, 458 + 242,617 + 10,5 + 32,95 = 859,525 кг. Массовая концентрация экстракционной фосфорной кислоты равна: 391,82·100%/859,525 = 45,58% (4 баллов)

2.Для определения формулы минерала фосфорита в виде оксидов по основному веществу следует представить формулой 3СаО·Р2О5, с учетом нецелевых примесей оксидов алюминия, железа и кремния, содержание молей которых в природном фосфорите массой 1 т на 907000/310 молей фосфата приходятся молей оксидов алюминия, железа и кремния 102,9725 ; 205,945 и 823,78 соответственно. Поэтому формулу минерала следует написать такой 3СаО·Р2О5·0,0356 Аl2О3·0,0712Fе2О3·0,285 SiО2. (3балла)

3. Суперфосфат из фосфорита и фосфорной кислоты получают по реакции:

Са3(РО4)2 + 4Н3РО4 ↔ 3Са(Н2РО4)2 (4). Непосредственно с фосфоритом взаимодействует 391,82 кг Н3РО4 или 3998,16 молей Таким образом, фосфата кальция необходимо на это 3998,16/4 = 999,54 молей, а массы фосфорита соответственно 999,54·310/0,907 = 341,63кг. (1 балл)

4. Примеси металлов алюминия и железа присутствуют как в использованной фосфорной кислоте, так и в фосфорите, который содержит ещё и кремний. Эти примеси переходят в удобрение.

МАl(Н2РО4)3 = 318 г/моль; МFе(Н2РО4)3 = 347г/моль. Масса фосфатов алюминия и железа соответственно в кислоте составляет : 102,97·2·318 = 65,49кг и 105,95·2·347 = 142,93кг соответственно. Масса полученного удобрения составляется из массы фосфорной кислоты, растворимых солей алюминия и железа и массы фосфорита = 391,82 + 65,49 + 142,93 + 341,63 = 876,05кг. Масса алюминия в удобрении складывается из масс числа молей Аl2О3 в кислоте102,97 и в фосфорите 999,54·0,0356, т.е. (102,97 + 999,54·0,0356)·2·27 = 7,48 кг; аналогично железа (205,945 + 999,54·0,0712)·2·56 = 31,04кг. Масса кремния в удобрении определяется массой фосфорита, т.е. 999,54·0,285·28 = 7,98кг.

ωАl = 7,48·100%/876,05 = 0,85%; ω = 31,04·100%/876,05 = 3,54%; ωSi = 7,98·100%/876,05 = 0,91%. (2 балла)
Всего: 10 баллов

Задача № 10-2
1) Из простых веществ только два являются жидкими – бром и ртуть, очевидно, что описанные свойства относятся к ртути (Hg).

2) Рассчитаем молярную массу вещества А



М = DMвозд. = 6,9169 ∙ 29 = 200,5901 г/моль.

Полученное значение подтверждает, что в условии говорится о ртути и указывает на то, что в парах её молекулы одноатомны.

3) Общее название растворов (сплавов) металлов и ртути – амальгамы.

4) В условии задачи говорится о взаимодействиях ртути с избытком и недостатком азотной кислоты, в результате которых образуются нитраты ртути (II) (Б) и (I) (В)

Hg + 4HNO3 = Hg(NO3)2 + 2NO2↑ + 2H2O,

2Hg + 4HNO3 = Hg2(NO3)2 + 2NO2↑ + 2H2O.

Упариванием растворов можно выделить эти нитраты в виде гигроскопичных кристаллогидратов.

Оба нитрата при термическом разложении дают оксид ртути (II) «красный» - оранжевого цвета

Hg(NO3)2 = HgO + 2NO2↑ + O2↑,

Hg2(NO3)2 = 2HgO + 2NO2↑.

Обменная реакция нитрата ртути (II), например с гидроксидом калия даёт осадок оксида ртути (II) жёлтого цвета

Hg(NO3)2 + 2KOH = HgO↓ + 2KNO3.

Взаимодействия различных модификаций оксида ртути (II) протекают одинаково, так с азотной кислотой они дают нитрат ртути (II) по уравнению

HgO↓ + 2HNO3 = Hg(NO3)2 + H2O,

а при нагревании выше 400°С разлагаются по уравнению

2HgO = 2Hg + O2

с образованием ртути.

Всего: 10 баллов


Задача № 10-3
Проведённые реакции указывают, что найденное вещество является соединением йода, точнее оксидом йода (V) I2O5, который с водой образует йодноватую кислоту

I2O5 + H2O → 2HIO3, (1)

которая с гидроксидом калия образует мало растворимый йодат калия

HIO3 + KOH → KIO3 + H2O, (2)

c йодидом натрия вступает в реакцию конпропорционирования

2HIO3 + 10NaI + 4H2O → 6I2↓ + 10NaOH (3)

и окисляет пероксид водорода

2HIO3 + 5H2O2 → 2I2↓ + 5O2↑ + 6H2O. (4)

Йодат калия при прокаливании разлагается до йодида калия

2KIO3→ 2KI + 3O2, (5)

с которым нитраты образуют окрашенные осадки соответствующих йодидов,

Pb(NO3)2 + 2KI → PbI2↓ + 2KNO3, (6)

Hg(NO3)2 + 2KI → HgI2↓ + 2KNO3, (7)

AgNO3 + KI → AgI↓ + KNO3, (8)

2Cu(NO3)2 + 4KI → 2CuI↓ + I2↓ + 4KNO3, (9)

Bi(NO3)3 + 3KI → BiI3↓ + 3KNO3, (10)

растворяющиеся в избытке йодида калия с образованием комплексов

PbI2+ 2KI → K2[PbI4], (11)

HgI2 + 2KI → K2[HgI4], (12)

AgI + KI → K[AgI2] , (13)

CuI + 4KI → K[CuI2], (14)

I2 + KI → K[I(I2)], (15)

BiI3+ KI → K[BiI4]. (16)

Расчёт, который мог провести лаборант связан с потерей массы (22,43 %) при термическом разложении йодата калия за счёт удаления кислорода

М(KIO3) = 214 г/моль,

М(KI) = 166 г/моль.



.

Расчёт подтверждает, что белый осадок является йодатом калия, который образовался из йодноватой кислоты – продукта взаимодействия оксида йода (V) с водой.



Всего: 10 баллов

Задача № 10-4


  1. При взаимодействии хлора с водой в животных тканях образуется хлороводородная и хлорноватистая кислоты, которые поражают слизистые оболочки дыхательных путей: Н2О + Cl2 = HCl + HClO.

  2. Самым эффективным средством защиты от воздействия хлора является маска из ткани, смоченной в растворе карбоната натрия, который взаимодействует с хлороводородной и хлорноватистой кислотами с образованием солей, оксида углерода (IV) и воды: Na2CO3 + 2HCl = 2NaCl+CO2+H2O; Na2CO3 + 2HClO = 2NaClO+CO2+H2O.

3. Электролиз хлорида натрия на инертных электродах:

Катод (-) 2H2O + 2е = Н2 + 2ОН

Анод (+) 2Сl 2е =Cl2




2NaCl + 2H2O 2NaOH + Н2 + Cl2

4. 4HCl + MnO2 = Cl2 +MnCl2 + 2H2O

или


16HCl + 2КMnO4 = 5Cl2 + 2MnCl2 + 2КCl + 8H2O

Задание 1 – 2 балла

2 – объяснение 1б, за реакцию по 1 б – всего 3 балла

3 – 3 балла

4 – 2 балла

Всего: 10 баллов
Задача № 10-5

Взаимодействие альф-метиленкетонов и сложных эфиров в присутствии оснований носит название сложноэфирной конденсации Кляйзена. И в результате реакции образуются бета-дикетоны. Низкая температура плавления указывает на маленькое межмолекулярное взаимодействие характерное для сложных эфиров в отличии от кислот, где образуются межмолекулярные водородные связи у карбоксильных групп.



Бета-дикетоны могут находиться в енолизованной форме и давать реакцию с хлоридом железа (III)



При избытке основания происходит гидролиз сложноэфирной группы и в результате реакции образуется соль II.




Карбоновые кислоты плавятся с разложением при нагревании с выделение оксида углерода (IV) (реакция декарбоксилирования), что может указывать на наличие карбоксильной группы в полученном соединении., в противовес реакции с образованием 1,6-дифенил-1,3,4,6-гекстетраона.




Нагревание в хлористом тиониле может привести к образованию хлорангидрида кислоты, но отсутствие резкого запаха характерного для хлорангидридов и отрицательная проба Бейльштейна указывающая на отсутствие галогенов в соединении позволяет предположить, что хлористый тионил выступил суммарно как водоотнимающее средство при образовании гамма-лактонов.

Гамма-лактоны под действием воды претерпевают обратную реакцию дециклизации с образованием исходной кислоты IV.

А при взаимодействии с метиловым спиртом дециклизуються с образованием эфиров (III)



Всего: 10 баллов


Решение заданий для 11 класса
Задача № 11-1

Проведённые реакции указывают, что найденное вещество является соединением йода, точнее оксидом йода (V) I2O5, который с водой образует йодноватую кислоту

I2O5 + H2O → 2HIO3, (1)

которая с гидроксидом калия образует мало растворимый йодат калия

HIO3 + KOH → KIO3 + H2O, (2)

c йодидом натрия вступает в реакцию конпропорционирования

2HIO3 + 10NaI + 4H2O → 6I2↓ + 10NaOH (3)

и окисляет пероксид водорода

2HIO3 + 5H2O2 → 2I2↓ + 5O2↑ + 6H2O. (4)

Йодат калия при прокаливании разлагается до йодида калия

2KIO3→ 2KI + 3O2, (5)

с которым нитраты образуют окрашенные осадки соответствующих йодидов,

Pb(NO3)2 + 2KI → PbI2↓ + 2KNO3, (6)

Hg(NO3)2 + 2KI → HgI2↓ + 2KNO3, (7)

AgNO3 + KI → AgI↓ + KNO3, (8)

2Cu(NO3)2 + 4KI → 2CuI↓ + I2↓ + 4KNO3, (9)

Bi(NO3)3 + 3KI → BiI3↓ + 3KNO3, (10)

растворяющиеся в избытке йодида калия с образованием комплексов

PbI2+ 2KI → K2[PbI4], (11)

HgI2 + 2KI → K2[HgI4], (12)

AgI + KI → K[AgI2] , (13)

CuI + 4KI → K[CuI2], (14)

I2 + KI → K[I(I2)], (15)

BiI3+ KI → K[BiI4]. (16)

Расчёт, который мог провести лаборант связан с потерей массы (22,43 %) при термическом разложении йодата калия за счёт удаления кислорода

М(KIO3) = 214 г/моль,

М(KI) = 166 г/моль.

.

Расчёт подтверждает, что белый осадок является йодатом калия, который образовался из йодноватой кислоты – продукта взаимодействия оксида йода (V) с водой.



Всего: 10 баллов
Задача № 11-2

  1. При электролизе раствора КСl получаются следующие продукты по реакции:

2КСl + 2Н2О ↔ Н2 + 2КОН + Сl2 , массы которых без потерь рассчитывают по формуле Фарадея: m = J·t·M/n·F (г), где количество электричества соответствует количеству электричества, потраченное на выделение меди в кулонометре, которое равно 2·20,2·96500/64 = 60915,625 А·сек. При потерях тока реальная величина количества электричества составит 60915,625·0,736 = 44833,9 А·сек. Таким образом, масса КОН получена равной 44833,9·56/96500 = 26,02г, а объем раствора, поученного после электролиза, составляет 26,02·1000/56 = 464,6 см3. (3 балла);

  1. Количество вещества разложившейся воды в процессе электролиза составило равное количеству вещества КОН, которое равно 26,02г/56 г/моль = 0,4646 моль. Масса разложившейся воды равна 0,4646 моль·18г/моль = 8,363г, а масса исходной соли соответственно 0,4646моль·74,5г/моль = 34,613г. Таким образом, объем исходного раствора составляет величину: 464,6 + 8,363 = 472,963см3 , а исходная концентрация соли 34,613г/0,472963дм3 = 73,19 г/дм3. (3 балла);

  2. По закону Бойля Мариотта объем газа при условиях (P,V,T), отличных от нормальных P0,V0,T0 будет равен V = P0·V0·T/T0·Р = 1,07326 V0 = 1,07326 ·22,4·0,4646/2 = 5,6 дм3. (2 балла);

  3. На катоде идет реакция восстановления воды по схеме: 2Н2О + 2e → Н2 +2ОН-

На аноде идет реакция окисления ионов хлора по реакции: 2Сl- – 2e → Сl2.

Суммарная реакция электролиза: 2КСl + 2Н2О ↔ Н2 + 2КОН + Сl2 (2 балла).



Всего: 10 баллов
Задача № 11-3
Задача № 11-4



  1. Сумма массовых долей элементов равна 100%, это значит, что кислорода в составе продукта реакции нет.

2. Находим брутто-формулу продукта реакции, предположив, что в составе соединения только один атом селена:

49.10/12 : 4.70/1 : 46.20/79 = 4.09 : 4.70 : 0.58

Делим на 0.58 и получаем:

4.09/0.58 : 4.70/0.58 : 0.58/0.58 = 7.05 : 8.10 : 1.00

Таким образом состав соединения описывается формулой С7Н8Se. Это значит, что все атомы углерода исходного оксирана «перешли» в продукт реакции.

В молекулах исходных соединений присутствуют 7 атомов углерода, десять атомов водорода, по одному атому кислорода и селена. В продукте реакции нет атома кислорода и на два атома водорода меньше. Это значит, что в ходе реакции выделяется молекула воды.

3. Селеноводород как нуклеофил атакует атом углерода группы СН2 оксиранового цикла и раскрывает его, что приводит к 2-гидроселено-5-гексен-3-ин-2-олу, далее имеет место циклизация за счет взаимодействия атомов селена и атома углерода С4, что приводит к 5-винил-3-метил-2,3-дигидроселенофен-3-олу. Дегидратация последнего дает 2-винил-3-метилселенофен.

Взаимодействие 2-метил-2-фенилэтинилоксирана с аммиаком и сероводородом протекает аналогично и приводит, соответственно, к 4-метил-2-фенилпирролу и 4-метил-2-фенилтиофену.


Возможная разбалловка


  1. Написание формулы исходного оксирана 3 балла.

  2. Написание формулы селеноводорода 1 балл.

  3. Установление брутто-формулы продукта реакции 5 баллов

  4. Написание формул промежуточно образующихся соединений 62 = 12 баллов

  5. Написание формулы продукта реакции 5 баллов

  6. Написание формулы 2-метил-2-фенилэтинилоксирана 3 балла.

  7. Написание формул аммиака и сероводорода 12 = 2 балла

  8. Написание формул промежуточных продуктов в реакциях с аммиаком и сероводородом 32 = 6 баллов

  9. Написание формул продуктов реакций с аммиаком и сероводородом

32 = 6 баллов

ИТОГО: 42 балла