Заочного этапа для учащихся 8 классов

…..

ЗАДАНИЯ и РЕШЕНИЯ

Очного (городского) этапа Санкт-Петербургской олимпиады школьников по химии

Для учащихся 8 классов

Задача № 1.

Бинарное соединение, содержащие углерод и водород, смешали в замкнутом сосуде со строго необходимым для реакции объемом кислорода при 150⁰С и смесь подожгли. После завершения реакции и приведения продуктов к первоначальной температуре давление в сосуде не изменилось. Установите формулу исходного соединения, если средняя молярная масса полученной смеси составила 33,6 г/моль.

Возможный вариант решения.

2С_XH_Y + (2x+0,5y) O₂ = 2х CO₂ + y H₂O

При температуре 150⁰С H₂O – газ, по условию Р исх.= Р кон.,

следовательно n(С_XH_Y) + n(O₂) = n(CO₂) + n(H₂O); 2+2x+0,5y=2х+ y; y=4, следовательно соединение содержит Н₄.

Мср.=[ n(CO₂)* М(CO₂)+ n(H₂O)* М(H₂O)] : [n(CO₂)+ n(H₂O) ]; [2х*44+4*18] : [2х+4]=33,6 ; х=3, следовательно соединение содержит С₃ ; формула соединения С₃Н₄.

Задача 2.

Химик смешал 3 сложных вещества и получил соединение содержащие азот, водород, кислород и некоторый элемент Х в массовом соотношении 2,8 : 1,0 : 9,6 : 2,4 соответственно, причем количество вещества азота равно количеству вещества Х. Установите формулу соединения, назовите его и запишите уравнение химической реакции, которую осуществил Химик.

Возможный вариант решения.

n(N) : n(H) : n(X) : n(O) ; 2,8/14 : 1,0/1 : 9,6/16 : 2,4/х ; 0,2 : 1 : 0,6 : 0,2 ; 1:5:3:1 ; 2,4/х = 0,2 следовательно х=12 – углерод С.

Формула соединения – NH₄HCO₃, это гидрокарбонат аммония, возможный способ получения: NH₃ + H₂O + CO₂ = NH₄HCO₃

Задача № 3.

Запишите уравнения химических реакций получения солей: а) из двух газообразных веществ, б) из двух твердых веществ, в) из твердого и газообразного веществ.

Возможный вариант решения.

а) NH₃ + HCl = NH₄Cl; б) 3CaO + P₂O₅ = Ca₃(PO₄)₂ ; в) CaO + CO₂ = CaCO₃

Задача № 4.

Завершите уравнения химических реакций:

1.	Ca(HCO3)2	+		→	H2O	+		+
2.	HgCl	+		→	Hg	+		+
3.	2 KOH	+		→	K2CO3	+		+
4.	KOH	+		→	NH3	+		+
5.	FeS	+		→	FeCl2	+		+
6.		+		→	Fe(OH)2	+	BaSO4	+
7.	CaCO3	+		→	Ca(NO3)2	+		+
8.	Fe	+		→	Cu	+		+
9.	6 LiOH	+		→	3 Li2SO4	+		+
10.	NH4HSO3	+		→	NH4 NO3	+		+

Возможный вариант решения.

11.	Ca(HCO3)2	+	Ca(OH)2	→	H2O	+	2CaCO3
12.	2HgCl	+	Fe	→	2Hg	+	FeCl2
13.	2 KOH	+	CO2	→	K2CO3	+	H2O
14.	KOH	+	NH4Cl	→	NH3	+	H2O	+	НCl
15.	FeS	+	2НCl	→	FeCl2	+	Н2S
16.	FeSO4	+	Ba(OH)2	→	Fe(OH)2	+	BaSO4
17.	CaCO3	+	2НNO3	→	Ca(NO3)2	+	H2O	+	CO2
18.	Fe	+	CuSO4	→	Cu	+	FeSO4
19.	6 LiOH	+	Al2(SO4)3	→	3 Li2SO4	+	2Al(OH)3
20.	NH4HSO3	+	НNO3	→	NH4 NO3	+	H2O	+	SO2

Задача № 5.

Предложите способ разделения смеси железных опилок, оксида меди (II), оксида цинка и порошкообразного угля. Все эти вещества должны после разделения находится в том же химическом соединении в котором они присутствуют в смеси. Напишите уравнения используемых реакций.

Возможный вариант решения.

Из всех компонентов железо обладает магнетизмом и его можно отделить магнитом. Далее, на оставшуюся смесь действуем соляной кислотой, растворяются соли цинка и меди, и отфильтровываем уголь. Оставшийся раствор солей обрабатываем избытком щелочи, получая осадок гидроксида меди и раствор гидроксокомплекса цинка. Отделяем осадок от раствора. Раствор гидроксокомплекса цинка обрабатываем кислотой, добавляя ее по каплям для полного осаждения гидроксида цинка. Полученные гидроксиды нагревают на воздухе с образованием оксидов.

Уравнения протекаемых химический реакций.
ZnO + 2HCl → ZnCl₂ + H₂O
CuO + 2HCl → CuCl₂ + H₂O
ZnCl₂ + 4NaOH → Na₂Zn(OH)₄ + 2NaCl
CuCl₂ + 2NaOH → Cu(OH)₂ + 2NaCl
Na₂Zn(OH)₄ + 2HCl → Zn(OH)₂ + 2NaCl + 2H₂O

Cu(OH)₂ → CuO + H₂O
Zn(OH)₂ → ZnO + H₂O

Задача № 6.

Газовую смесь (состав приведен в таблице) объемом 5 литров (н.у.) пропустили через 50 г горячего раствора гидроксида калия с массовой долей КОН 20%, так что хлороводород и хлор полностью поглотились. Какие вещества оказались в растворе и какова их масса?

Состав газовой смеси (объемные доли, %)	НСl	Cl2	N2

Возможный вариант решения.

V (НСl)=1,25 л, V (Cl₂)=0,15 л; n(НСl)=0,556 моль, n(Cl₂)=0,0067 моль.

1) КOH + НСl = КСl + H₂O

2) 6КOH + 3Cl₂ = КСlО₃ + 5КСl + 3H₂O

n(КСl)= n(КСl)₁+ n(КСl)₂= n(НСl)₁+5/3 n(Cl₂)₂ = 0,0556 + 0,0112 = 0,0668 моль

n(КСlО₃)= 1/3n(Cl₂)₂ = 0,0022 моль

m (КСl) ≈ 5 г m (КСlО₃) ≈ 0,3 г

ЗАДАНИЯ и РЕШЕНИЯ

Отборочного (районного) этапа для учащихся 9 -11 классов

Класс

Задача 1

1 вариант

Какой объем кислорода необходим для сгорания 3 л смеси аммиака и водорода, плотность которой по воздуху равна 0,12? Объемы измерены при одинаковых условиях.

Решение:

Относительная молекулярная масса смеси: 29*0,12 = 3,48

Находим долю каждого газа в смеси: 17х + 2(1-х) = 3,48 . Из этого уравнения рассчитываем долю аммиака – 0,1 и долю водорода – 0,9 .

Следовательно, в смеси было 0,3 л аммиака и 2,7 л водорода

Уравнения горения газов:

0,3 л 0,225 л

4NH₃ + 3O₂ à 2N₂ + 6H₂O

4 л 3 л

2,7 л 1,35 л

H₂ + 0,5O₂ à H₂O

По этим уравнениям находим общий объем кислорода: 0,225 + 1,35 = 1,575 (л).

2 вариант

Какой объем воздуха необходим для сгорания 10 м³ смеси пропана (С₃Н₈) и водорода, плотность которой по гелию равна 9,95? Объемы измерены при одинаковых условиях.

Решение:

Относительная молекулярная масса смеси: 4*9,95 = 39,8

Находим долю каждого газа в смеси: 44х + 2(1-х) = 39,8 . Из этого уравнения рассчитываем долю пропана – 0,9 и долю водорода – 0,1 .

Следовательно, в смеси было 9 м³ пропана и 1м³ водорода

Уравнения горения газов:

0,9м³ 4,5м³

С₃Н₈ + 5O₂ à 3CO₂ + 4H₂O

0,1м³ 0,05м³

H₂ + 0,5O₂ à H₂O

По этим уравнениям находим общий объем кислорода: 4,5 + 0,05 = 4,55 (м³).

Воздуха необходимо в 5 раз больше: 4,55*5 = 22,75 (м³).

Задача 2

1 вариант

В трех склянках без надписей находятся растворы следующих веществ: едкого натра, фторида калия и нашатыря. Как с помощью одного реактива определить эти растворы? Напишите уравнения соответствующих реакций в молекулярном и ионном виде, укажите признаки их протекания.

Растворы: NaOH (каустическая сода), KF, NH₄Cl (нашатырь).

Реактив – раствор AgNO₃. Уравнения реакций:

2NaOH + 2AgNO₃ = 2NaNO₃ + Ag₂Oi + H₂O (Ag₂O -бурый осадок)

2Na⁺ + 2OH^- + 2Ag⁺ + 2NO₃^- = 2Na⁺ + 2NO₃^- + Ag₂Oi + H₂O

2OH^- + 2Ag⁺ = Ag₂Oi + H₂O

KF + AgNO₃ = реакция не идет

NH₄Cl + AgNO₃ = Ag Cli + NH₄ NO₃ (Ag Cli - белый осадок)

NH₄⁺ + Cl^- + Ag⁺ + NO₃^- = Ag Cli + NH₄⁺ + NO₃^-

Cl^- + Ag⁺ = Ag Cli

2 вариант

В трех склянках без надписей находятся растворы следующих веществ: азотной кислоты, ляписа и аммонийной селитры. Как с помощью одного реактива определить эти растворы? Напишите уравнения соответствующих реакций в молекулярном и ионном виде и укажите их признаки.

Решение:

Растворы: HNO₃, AgNO₃ (ляпис) , NH₄ NO₃ (аммонийная селитра).

Реактив – раствор КОН. Уравнения реакций:

HNO₃ + КОН = КNO₃ + H₂O (нет видимых изменений)

Н⁺ + NO₃^- + К⁺ + OH^- = К⁺ + NO₃^- + H₂O

Н⁺ + OH^- = H₂O

2AgNO₃ + 2КОН = Ag₂O↓ + H₂O + 2КNO₃

2Ag⁺ + 2NO₃^- + 2К⁺ + 2OH^- = Ag₂O↓ + H₂O + 2К⁺ + 2NO₃^-

2Ag⁺ + 2OH^- = Ag₂O↓ + H₂O

NH₄ NO₃ + КОН = КNO₃ + NH₃ + H₂O

NH₄⁺ + NO₃^- + К⁺ + OH^- = К⁺ + NO₃^- + NH₃↑ + H₂O

NH₄⁺ + OH^- = NH₃↑ + H₂O

Задача 3

1 вариант

Термохимическое уравнение разложения нитрата меди имеет вид:

2Cu(NO₃)_2(тв) = 2CuO_(тв) + 4NO_2(тв) + O_2(г) – 613,6 кДж

Вычислите теплоту образования нитрата меди, если известно, что теплоты образования оксида меди (II) и оксида азота (IV) равны 155,1 и –33,8 кДж/моль соответственно.

Решение:

2Cu(NO₃)_2(ТВ.) = 2CuO_(ТВ.) + 4NO_2(г.) + O_2(г.) - 613,6 кДж или

Cu(NO₃)_2(ТВ.) = CuO_(ТВ.) + 2NO_2(г.) + 0,5O_2(г.) - 306,8 кДж

По следствию из закона Гесса тепловой эффект реакции равен сумме теплот образования продуктов реакции за вычетом суммы теплот образования исходных веществ. Причем, теплота образования простых веществ принята равной нулю.

На этом основании составляем выражение:

Q_{(реакции)} = q(CuO) + 2q(NO₂) - q(Cu(NO₃)₂). Отсюда получаем:

q(Cu(NO₃)₂) = q(CuO) + 2q(NO₂) - Q_{(реакции)}

Подставляем в это выражение известные теплоты образования и находим теплоту образования нитрата меди:

q(Cu(NO₃)₂) = 155,1 + (-33,8*2) – (-306,8) = 394,3 кДж

2 вариант

Термохимическое уравнение обжига сульфида цинка имеет вид:

2ZnS_(тв.) + 3O_2(г.) = 2ZnO_(тв.) + 2SO_2(г.) + 885,7 кДж

Вычислите теплоту образования оксида серы (IV), если известно, что теплоты образования оксида и сульфида цинка равны 347,8 и 201,5 кДж/моль соответственно.

Решение:

2ZnS_(ТВ.) + 3O_2(г.) = 2ZnO_(ТВ.) + 2SO_2(г.) + 885,7 кДж или

ZnS_(ТВ.) + 1,5O_2(г.) = ZnO_(ТВ.) + SO_2(г.) + 442,85 кДж

По следствию из закона Гесса тепловой эффект реакции равен сумме теплот образования продуктов реакции за вычетом суммы теплот образования исходных веществ. Причем, теплота образования простых веществ принята равной нулю.

На этом основании составляем выражение:

Q_{(реакции)} = q(ZnO) + q(SO₂) - q(ZnS). Отсюда получаем:

q(SO₂) = - q(ZnO) + q(ZnS) + Q_{(реакции)}

Подставляем в это выражение известные теплоты образования и находим теплоту образования оксида серы (IV):

q(SO₂) = - 347,8 + 201,5 + 442,85 = 296,55 кДж

Задача 4

1 вариант

В мерную колбу объемом 250 мл поместили 3,58 г кристаллогидрата Cr₂(SO₄)₃·18H₂O. Затем в колбу налили дистиллированной воды, добились растворения соли, довели водой до метки и перемешали. Сколько моль ионов SO₄^2- содержится в одном литре такого раствора?

Cr₂(SO₄)₃.18H₂O

М = 716 г/моль

Число молей соли: 3,58 : 716 = 0,005 (моль)

0,005 моль 0,015 моль

Cr₂(SO₄)₃ = 2Cr³⁺ + 3SO₄^2-

1 моль 3 моль

Концентрация (SO₄^2-) равна: 0,015 : 0,25 = 0,06 (моль/л)

2 вариант

Имеется раствор хлорида железа (III) с концентрацией 0,03 моль ионов Cl^- в одном литре. Какая масса кристаллогидрата FeCl₃.6H₂O получится при медленном испарении 200 мл такого раствора?

Решение:

Число моль ионов Cl^- в 200 мл в 5 раз меньше: 0,03 : 5 = 0,006 (моль)

FeCl₃ = Fe³⁺ + 3Cl^-

1 моль 3 моль

Число молей соли в три раза меньше (см.равнение диссоциации) : 0,006: 3 = 0,002 (моль)

М (FeCl₃*6H₂O) = 276,5 г/моль

Масса (FeCl₃*6H₂O) = 0,002*276,5 = 0,553 (г).

Задача 5

1 вариант

При обработке 17,40 гсмеси железа, алюминия и меди концентрированной азотной кислотой выделилось 4,48 л газа (н.у.), а при действии на такую же массу смеси соляной кислоты – 8,96 л газа (н.у.). Определите состав смеси металлов в массовых долях.

Решение:

С концентрированной азотной кислотой реагирует только медь:

6,4 г 4,48 л

Cu + 4HNO₃ = Cu(NO₃)₂ + 2NO₂h + 2H₂O (1)

64 г 44,8 л

По этому уравнению (1) находим массу меди: 6,4 г .

Масса смеси железа и алюминия: 17,4 – 6,4 = 11 (г)

С соляной кислотой реагируют железо и алюминий:

Fe + 2HCl = FeCl₂ + H₂h (2)

56 г 22,4 л

2Al + 6HCl = Al Cl₃ + 3H₂h (3)

54 г 67,2 л

На основе уравнений 2 и 3 составляем алгебраическое уравнение:

(Х:56)*22,4 + (11 – Х): 27*1,5*22,4 = 8,96 , где Х – масса железа в смеси.

Решая это алгебраическое уравнение находим массу железа: 5,6 г .

Масса алюминия: 11 – 5,6 = 5,4 (г).

W (Cu) = 6,4 : 17,4 = 0,368 или 36,8%

W (Fe) = 5,6 : 17,4 = 0,322 или 32,2%

W (Al) = 5,4 : 17,4 = 0,310 или 31,0%

2 вариант

Определите состав смеси меди, железа и алюминия в массовых долях, если известно, что при действии на 19,5 г этой смеси раствором гидроксида натрия выделилось 10,08 л газа (н.у.), а при действии на такую же массу смеси соляной кислотой 13,44 л газа (н.у.)

Решение:

С гидроксидом натрия реагирует только алюминий

10,08 л

2Al + 2NaOH + 6H₂O = 2Na[Al(OH)₄] + 3H₂h 1)

54 г 67,2 л

С раствором соляной кислоты реагируют железо и медь:

Fe + 2HCl = FeCl₂ + H₂h (2)

56 г 22,4 л

2Al + 6HCl = Al Cl₃ + 3H₂h (3)

54 г 67,2 л

По уравнению (1) находим массу алюминия:

(54*10,08) : 67,2 = 8,1 (г) .

Алюминий с соляной кислотой реагирует с выделением водорода в такой же стехиометрии, как и с гидроксидом натрия (см. уравнения 1 и 3). Значит объем водорода, выделенного алюминием из соляной кислоты равен 8,96 л .

Объем водорода, который выделило железо из соляной кислоты, равен:

13,44 – 8,96 = 4,48 (л). По этому объему водорода из уравнения (2) находим массу железа: (56*4,48) : 22,4 = 11,2 (г).

Масса меди в смеси: 19,5 – 8,1 – 11,2 = 0,2 (г)

W (Al) = 8,1 : 19,5 = 0,415 или 41,5 %

W (Fe) = 11,2 : 19,5 = 0,575 или 57,5%

W (Cu) = 0,2 : 19,5 = 0,010 или 1,0%

Класс

Задача 1

1 вариант

Навеску цинка массой 3,0 г сожгли в 0,5 л (н.у.) газа, имеющего при н.у. плотность 3,17 г/л, после чего реакционную смесь охладили до комнатной температуры и полностью растворили в 40% водном растворе гидроксида натрия (плотность 1,43 г/мл). Какой минимальный объем раствора щелочи для этого потребовался? Какова будет массовая доля растворенного вещества в полученном растворе?

Решение:

Для начала определим, о каком газе идет речь в задаче. Поскольку его

плотность при н.у. составляет 3.17 г/л, молярная масса этого газа равна:

М = 3.17·22.4 = 71.008 г/моль. По-видимому, искомый газ – хлор, при взаимодействии которого с цинком протекает реакция:

Zn + Cl₂ = ZnCl₂

По условию задачи в реакцию вступило 3.0/65.4 = 0.046 моль цинка и 0.5/22.4 = 0.022 моль хлора. Следовательно, после окончания реакции смесь содержит 0.024 моль цинка и 0.022 моль хлорида цинка.

При обработке смеси раствором гидроксида натрия протекают реакции:

ZnCl₂ + 4NaOH = 2NaCl + Na₂[Zn(OH)₄]

Zn + 2NaOH + 2H₂O = Na₂[Zn(OH)₄] + H₂

Для растворения смеси требуется не менее (4·0.022 + 2·0.024) ·40 = 5.44 г гидроксида

натрия, что соответствует 13.6 г (или 9.51 мл) водного раствора этой щелочи.

При взаимодействии выделится 0.024 моль (0.048 г) водорода.

Масса раствора после окончания реакции составит: 13.6 + 3 + 0.5·3.17 – 0.048 =18.137 г

Масса растворенного вещества (тетрагидроксоцинката натрия и хлорида натрия) – 0.046·179.4 + 0.022·58.5 = 9.539 г

Массовая доля растворенного вещества: 9.539/18.137 = 52.6%

2 вариант

Навеску алюминия массой 2,0 г обработали при нагревании 1,0 л (н.у.) газообразного вещества, имеющего при 100 ^оС плотность 5,23 г/л, после чего реакционную смесь охладили до комнатной температуры и полностью растворили в 40% водном растворе гидроксида калия (плотность 1,40 г/мл). Какой минимальный объем раствора щелочи для этого потребовался? Какова будет массовая доля растворенного вещества в полученном растворе?

Решение:

Для начала определим, о каком газе идет речь в задаче. Поскольку его плотность при н.у. составляет 5.23 г/л, молярная масса этого газа равна:

М = 5.23·22.4·373,15/273,15 = 159.936 г/моль. По-видимому, искомый газ – пары брома, при взаимодействии которых с алюминием протекает реакция:

2Al + 3Br₂ = 2AlBr₃

По условию задачи в реакцию вступило 2.0/27 = 0.074 моль алюминия и 1.0/22.4 = 0.0446 моль брома. Следовательно, после окончания реакции смесь содержит 0.044 моль алюминия и 0.030 моль бромида алюминия.

При обработке смеси раствором гидроксида калия протекают реакции:

AlBr₃ + 4KOH = 3KBr + К[Al(OH)₄]

2Al + 2KOH + 6H₂O = 2K[Al(OH)₄] + 3H₂

Для растворения смеси требуется не менее (4·0.030 + 0.044) ·56 = 9.184 г гидроксида

калия, что соответствует 22.96 г (или 16.4 мл) водного раствора этой щелочи.

При взаимодействии выделится 0.066 моль (0.132 г) водорода.

Масса раствора после окончания реакции составит: 22.96 + 2 + 7.14 – 0.132 = 31.968 г

Масса растворенного вещества (тетрагидроксоалюмината калия и бромида калия) – 0.044·134 + 0.030·3·119 = 16.606 г

Массовая доля растворенного вещества: 16.606/31.968 = 51.9%

Задача 2

1 вариант

Пользуясь Периодическим Законом Д. И. Менделеева, дайте характеристику элемента № 114 по следующей схеме: электронное строение атома, характерные степени окисления, 2-3 характерные реакции простого вещества, его высшего оксида и соответствующего гидроксида.

Решение:

Электронный паспорт элемента № 114: 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s²3d¹⁰4p⁶5s²4d¹⁰5p⁶6s²4f¹⁴5d¹⁰6p⁶7s²5f¹⁴6d¹⁰7p²

Поскольку речь идет о металле, отрицательные степени окисления для данного элемента должны быть нехарактерны. Тогда можно ожидать проявления данным элементов четырех степеней окисления: 0, +2, +4.

Характерные реакции простого вещества:

Э + 2F₂ = ЭF₄

Э + О₂ = ЭО₂

Э + I₂ = ЭI₂

Высший оксид и соответствующий ему гидроксид будут, вероятно, проявлять амфотерные свойства:

ЭО₂ + 4HCl = ЭCl₄ + 2H₂O

ЭО₂ + 2NaOH = Na₂ЭO₃ + H₂O (сплавление)

ЭО₂·nH₂O + 4HCl = ЭCl₄ + (2+n)H₂O

ЭО₂·nH₂O + 2NaOH = Na₂[Э(OH)₆] + (n-2)H₂O

2 вариант

Пользуясь Периодическим Законом Д. И. Менделеева, дайте характеристику элемента № 116 по следующей схеме: электронное строение атома, характерные степени окисления, 2-3 характерные реакции простого вещества, его высшего оксида и соответствующего гидроксида.

Решение:

Электронный паспорт элемента № 116: 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s²3d¹⁰4p⁶5s²4d¹⁰5p⁶6s²4f¹⁴5d¹⁰6p⁶7s²5f¹⁴6d¹⁰7p⁴

Поскольку речь идет о металле, отрицательные степени окисления для данного элемента должны быть нехарактерны. Тогда можно ожидать проявления данным элементов трех степеней окисления: 0, +2, +4, +6.

Характерные реакции простого вещества:

Э + 3F₂ = ЭF₆

2Э + 3О₂ = 2ЭО₃

Э + 2Br₂ = ЭBr₄

Высший оксид и соответствующий ему гидроксид будут, вероятно, проявлять кислотные свойства, высший оксид должен проявлять и свойства окислителя:

ЭО₃ + 2КОН = К₂ЭО₄ + H₂O

ЭО₃ + СО = ЭО₂ + СО₂

Н₂ЭО₄ + 2КОН = К₂ЭО₄ + 2Н₂О

Н₂ЭО₄ + КОН = КНЭО₄ + Н₂О

Задача 3

1 вариант

В раствор, содержащий равное число молей хлоридов железа(III), ртути (II) и магния, опустили оловянную пластинку массой 20,00 г. После окончания реакции ее масса изменилась на 2,00 г. Определите массы всех солей в полученном растворе.

Решение:

При взаимодействии материала пластинки с солями в растворе будут протекать реакции:

Sn + 2FeСl₃ = SnCl₂ + 2FeCl₂

Sn + HgCl₂ = SnCl₂ + Hg

Изменение массы пластинки будет обусловлено растворением олова и выделением на пластинке ртути.

Пусть в растворе содержалось х моль хлорида ртути. Тогда в ходе реакции на пластинке выделилось х моль ртути, а в раствор перешло 1.5х моль олова (х при взаимодействии с солью ртути и 0.5х при взаимодействии с хлоридом железа).

Изменение массы пластинки составляет: х·200.6 – 1.5х·118.7 = 2.00 г. Тогда х = 0.091 моль

По окончании реакции в растворе будут содержаться:

х моль хлорида железа(II) – 11.56 г

1,5х моль хлорида олова (II) – 25,89 г

х моль хлорида магния – 8,65 г

2 вариант

В раствор, содержащий равное число молей нитратов железа(III), серебра и цинка, опустили медную пластинку массой 10,00 г. После окончания реакции ее масса изменилась на 1,52 г. Определите массы всех солей в полученном растворе.

Решение:

При взаимодействии материала пластинки с солями в растворе будут протекать реакции:

Cu + 2Fe(NO₃)₃ = Cu(NO₃)₂ + 2Fe(NO₃)₂

Cu + 2AgNO₃ = Cu(NO₃)₂ + 2Ag

Изменение массы пластинки будет обусловлено растворением меди и выделением на пластинке серебра.

Пусть в растворе содержалось х моль нитрата серебра. Тогда в ходе реакции на пластинке выделилось х моль серебра, а в раствор перешло х моль меди (0.5х при взаимодействии с солью серебра и 0.5х при взаимодействии с нитратом железа).

Изменение массы пластинки составляет: х·108 – х·63.5 = 1.52 г. Тогда х = 0.034 моль

По окончании реакции в растворе будут содержаться:

х моль нитрата железа(II) – 6.12 г

х моль нитрата меди (II) – 6.375 г

х моль нитрата цинка – 6.44 г

Задача 4

1 вариант

Укажите, какие из приведенных ниже факторов влияют на скорость взаимодействия железа с водным раствором хлорида меди(II): 1) температура; 2) давление; 3) освещение; 4) концентрация хлорида меди в растворе; 5) степень измельчения железа; 6) концентрация хлорида железа в растворе. Приведите номера правильных ответов, расположив их в порядке убывания. Ответ поясните.

Решение:

Ответ: 5, 4, 1.

При повышении температуры увеличивается число столкновений взаимодействующих частиц, а сами частицы обладают большей энергией (выше вероятность протекания реакции при столкновении)

С повышением концентрации хлорида меди растет вероятность столкновений

С увеличением степени измельчения железа увеличивается площадь соприкосновения двух фаз, растет вероятность столкновений

2 вариант

Равновесие в системе H₂ + Br_{2 (газ)} 2HBr _(газ) + Q не смещается под влиянием следующих факторов: 1) температура; 2) давление; 3) освещение; 4) присутствие катализатора; 5) присутствие ингибитора; 6) концентрация паров брома. Приведите номера правильных ответов, расположив их в порядке убывания. Ответ поясните.

Решение:

Ответ: 5, 4, 3, 2.

Катализатор и ингибитор одинаково влияют на скорости прямой и обратной реакции, потому смещения равновесия не происходит.

В ходе указанной реакции не меняется число молей газа, поэтому изменение давления не вызывает смещения равновесия.

Освещение может инициировать протекание реакции (но тогда вещества не находились в состоянии равновесия) и изменить скорость протекания (для прямой и обратной реакции – одинаково).

Задача 5

1 вариант

При гидрировании пропина недостатком водорода над никелевым катализатором получена смесь двух газов с плотностью по воздуху 1,39. Напишите уравнения протекающих реакций. Каков состав полученной смеси в объемных процентах? Рассмотрите все возможные варианты, укажите наиболее вероятный.

Решение:

Средняя молярная масса смеси газов: 29*1,39=40,31 г/моль

Водород можно исключить, т.к. он изначально присутствовал в недостатке, а никелевый катализатор достаточно активный.

Варианты состава смеси:

1) Пропин+пропан

40х+44(1-х)=40,31 х=0,9225 (х – мольная доля пропина)

91,54% пропина, 8,46% пропана по массе или 92,25% и 7,75% по объему

2) Пропин+пропен

40х+42(1-х)=40.31 х=0,845

83,85% пропина, 16,15% пропена по массе или 84,5 и 15,5% по объему, соответственно

Очевидно, что при таком большом избытке пропина вероятность последующего гидрирования пропена пренебрежимо мала, т.е. ответ – вариант 2

2 вариант

При гидрировании этина недостатком водорода над палладиевым катализатором получена смесь двух газов с плотностью по воздуху 0,90. Напишите уравнения протекающих реакций. Каков состав полученной смеси в объемных процентах? Рассмотрите все возможные варианты, укажите наиболее вероятный.

Решение:

Средняя молярная масса смеси газов: 29*0,9=26,1 г/моль

Водород можно исключить, т.к. он изначально присутствовал в недостатке, а палладиевый катализатор достаточно активный.

Варианты состава смеси:

1) Ацетилен+этан

26х+30(1-х)=26,1 х=0,975 (х – мольная доля ацетилена)

97,13% ацетилена, 2,87% этана по массе

Или 97,5% и 2,5% по объему, соответственно

2) Ацетилен+этилен

26х+28(1-х)=26,1 х=0,95

94,64% ацетилена, 5,36% этилена по массе

Или 95,00% и 5,00% по объему, соответственно

Очевидно, что при таком большом избытке ацетилена вероятность последующего гидрирования этилена пренебрежимо мала, т.е. ответ – вариант 2.

Задача 6

1 вариант

Расшифруйте цепочку превращений:

Составьте названия всех приведенных в задании органических соединений по номенклатуре IUPAC.

Решение:

А – пентен-1 (отравленный катализатор); В – пентен-2 (изомеризация в более устойчивый алкен); С – 3-хлорпентан (правило Марковникова). D – 3,4-диэтилгексан (реакция Вюрца).

2 вариант

Расшифруйте цепочку превращений

Составьте названия всех приведенных в задании органических соединений по номенклатуре IUPAC.

Решение:

А – 3-метилбутен-1 (отравленный катализатор); В – 2-метилбутен-2 (изомеризация в более устойчивый алкен); С -2-бром-2-метилбутан (правило Марковникова); D – 3,3,4,4-тетраметилгексан (реакция Вюрца).

Класс

Задача 1

1 вариант

Установите соответствие между названием соли и реакцией среды ее водного раствора:

Соль: 1) валерат рубидия 2) нитрат галлия 3) бромид аммония 4) нитрит бария 5) сульфат хрома(III)	Реакция среды А) кислая В) нейтральная С) щелочная
1	2	3	4	5

Ответ подтвердите уравнениями реакций.

Решение:

С	А	А	С	А

C₅H₉O₂Rb + H₂O C₅H₉O₂H + RbOH

C₅H₉O₂^- + H₂O C₅H₉O₂H + OH^–

Ga(NO₃)₃ + H₂O Ga(OH)(NO₃)₂ + HNO₃

Ga³⁺ + H₂O Ga(OH)²⁺ + H⁺

NH₄Br + H₂O NH₄OH + HBr

NH₄⁺ + H₂O NH₄OH + H⁺

Ba(NO₂)₂ + 2H₂O Ba(OH)₂ + 2HNO₂

NO₂^– + H₂O HNO₂ + OH^–

Cr₂(SO₄)₃ + 2H₂O 2Cr(OH)(SO₄) + H₂SO₄

Cr³⁺ + H₂O Cr(OH)⁺ + H⁺

2 вариант

Установите соответствие между названием соли и реакцией среды ее водного раствора:

Соль: 1) бензоат цезия 2) иодид аммония 3) нитрат свинца 4) трифторацетат железа(III) 5) фторид натрия	Реакция среды А) кислая В) нейтральная С) щелочная
1	2	3	4	5

Ответ подтвердите уравнениями реакций.

Решение:

С	А	А	А	С

C₇H₅O₂Cs + H₂O C₇H₅O₂H + CsOH

C₇H₅O₂^- + H₂O C₇H₅O₂H + OH^–

NH₄I+ H₂O NH₄OH + HI

NH₄⁺ + H₂O NH₄OH + H⁺

Pb(NO₃)₂ + H₂O Pb(OH)(NO₃) + HNO₃

Pb²⁺ + H₂O Pb(OH)⁺ + H⁺

Fe(CF₃CO₂)₃ + H₂O Fe(OH)(CF₃CO₂)₂ + CF₃CO₂H

Fe³⁺ + H₂O FeOH²⁺ + H⁺

NaF + H₂O NaOH + HF

F^– + H₂O HF + OH^–

Задача 2

1 вариант

Для определения количественного состава смеси тригидрата нитрата меди и гексагидрата нитрата железа(II) навеску смеси прокалили при 800 ^оС. Масса твердого остатка составила 30% от массы исходной смеси. Определите массовые доли компонентов в исходной смеси.

Решение:

2Cu(NO₃)₂·3H₂O = 2CuO + 4NO₂ + O₂ + 6H₂O

4Fe(NO₃)₂·6H₂O = 2Fe₂O₃ + 8NO₂ + O₂ + 24H₂O

Пусть был взят один моль смеси, в котором содержалось хмоль тригидрата нитрата меди. Тогда масса исходной смеси составляла:

m1 = х·241.5 + (1 – х)·288

По окончании реакции масса твердого остатка составит:

m2 = х·79.5 + (1 – х)/2·160

По условию задачи m2/m1 = 0.3

(х·79.5 + (1 – х)/2·160)/(х·241.5 + (1 – х)·288) = 0.3

x = 0.476

В 1 моль исходной смеси содержится 0.476 моль тригидрата нитрата меди (114.954 г) и 0.524 моль гексагидрата нитрата железа (150.912 г). Массовые доли компонентов составляют 43.2% и 56.8%, соответственно.

2 вариант

Для определения количественного состава смеси моногидрата нитрата ртути(II) и гексагидрата нитрата железа(II) навеску смеси прокалили при 800 ^оС. Масса твердого остатка составила 20% от массы исходной смеси. Определите массовые доли компонентов в исходной смеси.

Решение:

Hg(NO₃)₂·H₂O = Hg + 2NO₂ + O₂ + H₂O

4Fe(NO₃)₂·6H₂O = 2Fe₂O₃ + 8NO₂ + O₂ + 24H₂O

Пусть был взят один моль смеси, в котором содержалось хмоль моногидрата нитрата ртути Тогда масса исходной смеси составляла:

m1 = х·342.6 + (1 – х)·288

По окончании реакции масса твердого остатка составит:

m2 = (1 – х)/2·160

По условию задачи m2/m1 = 0.2

(1 – х)/2·160/(х·342.6 + (1 – х)·288) = 0.2

x = 0.246

В 1 моль исходной смеси содержится 0.246 моль моногидрата нитрата ртути (84.28 г) и 0.754 моль гексагидрата нитрата железа (217.15 г). Массовые доли компонентов составляют 27.96% и 72.04%, соответственно.

Задача 3

1 вариант

Как выделить в чистом виде компоненты из следующей смеси: фтороводород, азот, оксид азота(IV), углекислый газ, водород? В случае использования химических реакций приведите их уравнения.

Решение:

Один из вариантов решения:

Пропустим исходную смесь через 10% раствор серной кислоты. Хорошо растворимый в воде фтороводород перейдет в раствор, остальные газы останутся непоглощенными. Полученный раствор далее можно нейтрализовать гидроксидом натрия, выпарить, а твердую соль обработать концентрированной серной кислотой:

NaF_тв. + H₂SO_4конц. = NaHSO₄ + HF

Оставшиеся газы пропустим через баритовую воду. При этом будут поглощены углекислый газ и оксид азота:

Ва(ОН)₂ + СО₂ = ВаСО₃ + H₂O

2Ва(ОН)₂ + 4NO₂ = Ba(NO₂)₂ + Ba(NO₃)₂ + H₂O

Выпавший осадок карбоната бария можно разложить нагреванием:

ВаСО₃ = ВаO + СО₂

Раствор нитрата и нитрита бария можно обработать концентрированной серной кислотой:

Ba(NO₂)₂ + Ba(NO₃)₂ + 2H₂SO_4конц. = 2ВaSO₄ + 4NO₂ + 2Н₂О

Оставшуюся смесь азота и водорода можно разделить физическим методом – сжижением (первым в жидкость перейдет азот), диффузией через стекло (водород диффундирует) и т.п.

2 вариант

Как выделить в чистом виде компоненты из следующей смеси: угарный газ, водород, хлороводород, сернистый газ, метан? В случае использования химических реакций приведите их уравнения.

Решение:

Один из вариантов решения:

Пропустим исходную смесь через 10% раствор серной кисл