Задача Чтобы установить формулу хромокалиевых квасцов Х k so ∙ y Cr (so ) ∙ z h o



страница1/4
Дата05.03.2019
Размер0.57 Mb.
ТипЗадача
  1   2   3   4

Муниципальный этап Всероссийской олимпиады школьников

по химии в 2015/2016 учебном году

Теоретический тур
9 КЛАСС

Задача 1.

Для восстановления 3,2 г оксида металла требуется 1,344 л водорода (н.у.). При растворении полученного металла в избытке соляной кислоты выделяется 0,896 л водорода (н.у.). Определите металл.

(20 баллов)

Задача 2.

Чтобы установить формулу хромокалиевых квасцов



хK2SO4yCr2(SO4)3zH2O,

был приготовлен 1 л раствора, содержащего 99,8 г квасцов. При добавлении к 200 мл этого раствора нитрата бария образовалось 18,64 г осадка, при добавлении к такому же объему (200 мл) раствора квасцов избытка раствора аммиака образовалось 4,12 г осадка. Определите формулу исходного вещества.

(20 баллов)


Задача 3.

При взаимодействии вещества А с HCl выделяется газ без цвета и запаха. Если к смеси, оставшейся после завершения реакции добавить твердую щелочь, снова выделится газ, причем вдвое больше по объему, но меньше по массе. Какое соединение А отвечает этим условиям? Напишите уравнения происходящих реакций.



(20 баллов)

Задача 4.

Для нейтрализации серной кислоты массой 49 г был взят гидроксид натрия массой 20 г. Какова масса образовавшейся соли?



(20 баллов)


Задача 5. А теперь получите «пятёрку»!

Две вертикали и три горизонтали «пятерки» содержат пять уравнений реакций разных типов. Впишите в свободные ячейки необходимые формулы веществ, участвующих в приведенных реакциях (обратите внимание на стрелки!). Укажите для каждого полученного уравнения тип реакции.











+




=

CaCl2




+










=




H2




+







+

2HCl

=

2H2O

+
















+

Na2CO3

=




+







=




+

CO2

+




(20 баллов)

Муниципальный этап Всероссийской олимпиады

школьников по химии в 2015/2016 учебном году

Теоретический тур

10 КЛАСС

Задача 1.

Одним из путей экономии энергетических ресурсов является использование для отопления газа, получающегося из органических отходов (навоз, опилки, щепа) путем брожения под действием микроорганизмов. Этот газ, называемый биогазом, имеет состав 65% метана, 33% СО2 и 2% азота, кислорода и сероводорода (по объему) и теплотворную способность 21000кДж/кг. Рассчитайте количество условного топлива (теплотворная способность 29000кДж/кг), которое можно сэкономить, применяя биогаз на сельскохозяйственном предприятии, которое нуждается в 29·106 кДж/сутки энергии. Сколько щепы и опилок потребуется для получения необходимого количества биогаза, если известно, что каждые 5кг этих отходов дают 1м3 биогаза?

(20 баллов)

Задача 2.

В хлороводородной кислоте растворили 582,4г фосфида кальция и получили газ, который сожгли в избытке кислорода. Образовавшийся при этом твердый продукт растворили в 875мл 32,5%-ного по массе раствора гидроксида натрия, имеющего плотность 1,28г/см3. Составьте уравнения протекающих реакций и определите массовые доли веществ в полученном растворе.

(20 баллов)
Задача 3.

Продуктами горения газообразного органического вещества А являются минеральные вещества Б и В. При растворении первого продукта во втором образуется минеральная кислота. Вещество В при определенных условиях может взаимодействовать с веществом А. Продукт этой реакции − вещество Г − не взаимодействует с раствором гидроксида натрия, но взаимодействует с металлическим натрием, образуя вещество Д. Одним из продуктов в последней реакции будет газ (простое вещество) без цвета и запаха, способный вступать в реакцию с веществом А с образованием газообразного углеводорода Е, не обесцвечивающего бромную воду. Определите, что собой представляет вещество А, если дополнительно известно, что оно обесцвечивает бромную воду и раствор перманганата калия, а в молекуле его содержится два атома углерода. Напишите соответствующие уравнения реакций и назовите все органические вещества.

(20 баллов)

Задача 4.

При дегидратации 23,2г органического вещества получена смесь трех алкенов общей массой 14,7г. Доля выхода продуктов дегидратации – 75% от теоретически возможного. Напишите уравнение этой реакции. Установите формулы веществ, предложите структурные формулы исходного вещества и продуктов реакции. Назовите все вещества. Объясните, почему в смеси полученных алкенов один из продуктов образуется в значительно меньшем объеме?

(20 баллов)
Задача 5.

Какие ценные промышленные материалы можно получить в результате следующих реакций:

1). Na 2CO3 + CaCO3 + SiO2

2). Ca3 (PO4)2 + H2 SO4

3). Ca3 (PO4)2 + H3 PO4

4). Al2O3

5). Ca3 (PO4)2 + SiO2 + C →

6). SiO2 + C →

7). NaCl + H2 O →

8). Cl2 + Ca(OH)2

9). Cl2 + KOH(горячий)

10). N2 + H2

Напишите полные уравнения реакций, укажите условия протекания реакций (для окислительно-восстановительных реакций составьте уравнения электронного баланса). Назовите продукты реакций и укажите области их применения.

(20 баллов)



Городская школьная олимпиада по химии 2015/2016 уч. год

Теоретический тур

11 КЛАСС

Задача 1.

На какую максимальную глубину может опуститься уровень природного известнякового плато за 1000 лет за счет растворения карбоната кальция в выпадающей на плато дождевой воде, если дождевая вода полностью стекает с поверхности плато, но лишь после установления равновесия между дождевой водой и карбонатом кальция? Уровень осадков, выпадающих ежегодно на плато в течение 1000 лет, принять одинаковым и равным 800 мм/год. Концентрация диоксида углерода в дождевой воде равна 0,005% (мас.). Плотность известняка примите равной 2700 кг/м3.



Задача 2.

В колбе объемом 5 л установилось химическое равновесие:

2NO + O2 ↔ 2NO2.

Равновесная концентрация оксида азота (IV) составляет 0,03 моль/л. Как изменится скорость обратной реакции, если в колбу добавить 13,8 г NO2? Обратная реакция элементарная.



Задача 3.

Объем смеси газов, состоящей из водорода и двух гомологов ацетиленовых углеводородов, отличающихся на две метиленовые группы, в результате каталитического гидрирования уменьшился на 4,48л (н.у.). При пропускании такого же объема исходной смеси через бромную воду масса раствора увеличилась на 4,28г. Определите ацетиленовые углеводороды, считая, что в обоих случаях происходит полное насыщение связей. Смесь продуктов гидратации гомологов дает отрицательную реакцию серебряного зеркала. Для соединения с большей молярной массой составьте структурные формулы возможных изомеров.



Задача 4.

Составьте уравнения химических реакций. При написании уравнений используйте структурные формулы органических веществ. Назовите органические вещества.





Задача 5.

Основная масса анилина используется для производства красителей. Кроме того, анилин является сырьем для синтеза многих лекарственных препаратов, анилиноформальдегидных смол. Напишите уравнения реакций получения анилина из метана в 4 стадии. Рассчитайте объем природного газа, содержащего 96% (об.) метана, необходимого для получения 1тонны анилина, при 298К и давлении 101,3 кПа. Выход продукта составляет 30%, 50%, 20% и 75% на первой, второй, третьей и четвертой стадиях соответственно.



Муниципальный этап Всероссийской олимпиады школьников

по химии в 2015/2016 учебном году

Теоретический тур (решения)
9 КЛАСС

Задача 1.

Для восстановления 3,2 г оксида металла требуется 1,344 л водорода (н.у.). При растворении полученного металла в избытке соляной кислоты выделяется 0,896 л водорода (н.у.). Определите металл.

(20 баллов)
Решение.

Составим формулы оксида и хлорида искомого металла в общем виде2Ох и МCly) и уравнения приведенных реакций:


М2Ох + хН2 = 2М + хН2О (1); (2б)

М + уНCl = 0,5уН2↑+ МCly (2). (2б)


Согласно условию задачи, n(M)1 = n(M)2 и V(Н2)1 ≠ V(Н2)2, следовательно степени окисления металла в его оксиде и хлориде не равны.

Согласно уравнениям реакций (1) и (2) соотношение х : у = n(Н2)1 : n(Н2)2 и, следовательно, х : у = V(Н2)1 : V(Н2)2;


х : у = 1,344 : 0,896;

х : у = 3 : 2. (3б)

Значит, степени окисления металла в его оксиде и хлориде относятся друг к другу как 3 : 2.

Очевидно, возможны два варианта сочетаний формул оксида и хлорида металла:



  1. М2О3 и МCl2; (2б)

  2. МО3 и МCl4. (1б)

Наиболее вероятен первый вариант сочетаний формул оксида и хлорида металла (М2О3 и МCl2), в этом случае уравнения реакций (1) и (2) имеют вид:

М2О3 + 3Н2 = 2М + 3Н2О (1); (1б)

М + 2НCl = Н2↑+ МCl2 (2). (1б)

Согласно уравнению (1), n(М2О3) = 1/3 n(Н2), где


n(Н2)1 = V02)1 : Vm,0 = 1,344 : 22,4 = 0,06 (моль); (1б)

n(М2О3) = 1/3∙0,06 = 0,02 (моль). (2б)

Находим молярную и относительную молекулярную массу оксида:
М(М2О3) = m(М2О3) : n(М2О3) = 3,2 : 0,02 = 160 (г/моль); (1б)

Мr2О3) =160.

Теперь находим относительную атомную массу металла:
2Ar(M) + 3Ar(O) = Мr2О3)

2Ar(M) + 3∙16 = 160; Ar(M) =56 (2б)

Таким образом, искомый металл – железо, что подтверждается свойствами химического элемента (железо проявляет степени окисления +2 и +3) и свойствами простого вещества – при взаимодействии железа с соляной кислотой образуются хлорид железа (II) FeCl2 и водород:
Fe + 2НCl = Н2↑+ FeCl2. (1б)
Рассмотрим второй вариант сочетаний формул оксида и хлорида металла (МО3 и МCl4), в этом случае уравнения реакций (1) и (2) имеют вид:
МО3 + 3Н2 = М + 3Н2О (1);

М + 4НCl = 2Н2↑+ МCl4 (2). (1б)

Аналогично предыдущим рассуждениям:
n(МО3) = 1/3 n(Н2) = 1/3∙0,06 = 0,02 (моль);

М(МО3) = m(МО3) : n(МО3) = 3,2 : 0,02 = 160 (г/моль);

Мr(МО3) =160.

Ar(M) + 3Ar(O) = Мr(МО3)

Ar(M) + 3∙16 = 160; Ar(M) =112.

Металла с таким значением относительной атомной массы нет, наиболее близко к полученному значение относительной атомной массы кадмия:

Ar(Cd) =112,4.

Однако кадмий не может быть искомым металлом, поскольку кадмий не проявляет степени окисления +4 и +6.


Ответ: искомый металл – железо.

Задача 2.

Чтобы установить формулу хромокалиевых квасцов



хK2SO4yCr2(SO4)3zH2O,

был приготовлен 1 л раствора, содержащего 99,8 г квасцов. При добавлении к 200 мл этого раствора нитрата бария образовалось 18,64 г осадка, при добавлении к такому же объему (200 мл) раствора квасцов избытка раствора аммиака образовалось 4,12 г осадка. Определите формулу исходного вещества.

(20 баллов)
Решение. Способ 1.

Хромокалиевые квасцы представляют собой кристаллогидрат двойной соли, в которой ионы K+, Cr3+, SO42- содержатся в соотношении:

n(K+) : n(Cr3+) : n(SO42-) = 2x : 2у : (х + 3у). (2б)

С раствором аммиака реагируют ионы Cr3+ с образованием гидроксида хрома (III) Cr(ОН)3:

Cr3+ + 3NH3∙H2O = Cr(ОН)3↓ + 3NH4+ (1); (2б)

n(Cr(ОН)3) = m(Cr(ОН)3) : M(Cr(ОН)3) = 4,12 : 103 = 0,04 (моль). (1б)

Согласно уравнению (1) , в 200 мл приготовленного раствора количество ионов Cr3+ равно: n(Cr3+) = n(Cr(ОН)3) = 0,04 моль. (1б)

Пусть 2у = 0,04, тогда у = 0,02. (1б)

С нитратом бария реагируют ионы SO42- с образованием сульфата бария BaSO4:

SO42- + Ba2+ = BaSO4↓ (2); (1б)

n(BaSO4) = m(BaSO4) : M(BaSO4) = 18,64 : 233 = 0,08 (моль). (1б)

Согласно уравнению (2), в 200 мл приготовленного раствора количество ионов SO42- равно: n(SO42-) = n(BaSO4) = 0,08 моль. Тогда



х + 3у = 0,08; х = 0,02 (2б)

Следовательно, в 200 мл приготовленного раствора количество ионов K+ равно:

n(K+) = 2х = 2∙0,02 = 0,04 (моль). (1б)

Соотношение количеств ионов в хромокалиевых квасцах имеет вид:

n(K+) : n(Cr3+) : n(SO42-) = 0,04 : 0,04 : 0,08; (1б)

n(K+) : n(Cr3+) : n(SO42-) = 1 : 1 : 2. (1б)

Безводная двойная соль имеет формулу KCr(SO4)2, ее количество и масса в 200 мл приготовленного раствора равны:

n(KCr(SO4)2) = 0,04 моль; (1б)

m(KCr(SO4)2) = n(KCr(SO4)2) ∙ М(KCr(SO4)2) = 0,04∙283 = 11,32 (г). (1б)

Кристаллогидрат двойной соли (хромокалиевые квасцы) имеет формулу KCr(SO4)∙ zH2O, где z - количество моль воды в 1 моль кристаллогидрата, приходящееся на 1 моль безводной двойной соли.

Масса кристаллизационной воды в 200 мл приготовленного раствора равна разности между массой кристаллогидрата KCr(SO4)∙ zH2O, содержащегося в 200 мл раствора, и массой безводной двойной соли в этом же объеме раствора:

m(H2O) = m(KCr(SO4)∙ zH2O) - m(KCr(SO4)2);

m(H2O) = 200:1000∙99,8 – 11,32 = 8,64 (г) (1б)

Количество кристаллизационной воды в 200 мл приготовленного раствора равно:

n(H2O) = m(H2O) : М(H2O) = 8,64 : 18 = 0,48 (моль). (1б)
Соотношение в кристаллогидрате KCr(SO4)∙ zH2O количеств безводной соли KCr(SO4)и кристаллизационной воды H2O равно:
n(KCr(SO4)2) : n(H2O) = 0,04 : 0,48;

n(KCr(SO4)2) : n(H2O) = 1: 12; z = 12. (1б)


Формула кристаллогидрата хромокалиевых квасцов KCr(SO4)∙ 12H2O, или, что равнозначно K2SO∙ Cr2(SO4)∙24H2O, т.к. x : у : z = 0,02 : 0,02 : 0,48. (2б)

Ответ: Формула хромокалиевых квасцов KCr(SO4)∙ 12H2O, или K2SO4∙Cr2(SO4)∙ 24H2O.

Решение. Способ 2.

Хромокалиевые квасцы представляют собой кристаллогидрат двойной соли, в котором K2SO4, Cr2(SO4) и H2O находятся в соотношении:

n(K2SO4) : n(Cr2(SO4)3) : n(H2O) = x : у : z .

С раствором аммиака реагирует сульфат хрома (III) Cr2(SO4)3 с образованием гидроксида хрома (III) Cr(ОН)3:


Cr2(SO4)3 + 6NH3∙H2O = 2Cr(ОН)3↓ + 3(NH4)2 SO4 (1);

n(Cr(ОН)3) = m(Cr(ОН)3) : M(Cr(ОН)3) = 4,12 : 103 = 0,04 (моль).


Согласно уравнению (1), n(Cr2(SO4)3) = 0,5n(Cr(ОН)3) = 0,02 моль.

Пусть у = 0,02.

С нитратом бария реагируют и сульфат хрома (III) Cr2(SO4)3, и сульфат калия K2SO4 с образованием сульфата бария BaSO4:

Cr2(SO4)3 + 3Ba(NO3)2 = 3BaSO4↓ + 2Cr(NO3)3 (2);

K2SO4 + Ba(NO3)2 = BaSO4↓ + 2KNO3 (3);

n(BaSO4)2,3 = m(BaSO4) : M(BaSO4) = 18,64 : 233 = 0,08 (моль).


Согласно уравнению (2), n(BaSO4)2 = 3n(Cr2(SO4)3) = 3∙0,02 = 0,06 (моль).

Тогда n(BaSO4)3 = n(BaSO4)2,3 - n(BaSO4)2 = 0,08 – 0,06 = 0,02 (моль).

Согласно уравнению (3), n(K2SO4) = n(BaSO4)3 = 0,02 моль.

Тогда х = 0,02.


Масса сульфатов калия и хрома (III) в 200 мл приготовленного раствора будет равна:

m(K2SO4; Cr2(SO4)3) = m(K2SO4) + m(Cr2(SO4)3);

m(K2SO4; Cr2(SO4)3) = n(K2SO4)∙M(K2SO4) + n(Cr2(SO4)3)∙M(Cr2(SO4)3)

m(K2SO4; Cr2(SO4)3) = 0,02∙174 + 0,02∙392 = 11,32 (г).


Масса кристаллизационной воды в 200 мл приготовленного раствора равна разности между массой кристаллогидрата хK2SO4yCr2(SO4)3zH2O, содержащегося в 200 мл раствора, и массой сульфатов калия и хрома (III) в этом же объеме раствора:
m(H2O) = m(хK2SO4yCr2(SO4)3zH2O) - m(K2SO4; Cr2(SO4)3);

m(H2O) = 200:1000∙99,8 – 11,32 = 8,64 (г)

Количество кристаллизационной воды в 200 мл приготовленного раствора равно:

n(H2O) = m(H2O) : М(H2O) = 8,64 : 18 = 0,48 (моль).

Следовательно, z = 0,48.

Значит, соотношение количеств сульфата калия, сульфата хрома (III) и воды в хромокалиевых квасцах равно:

n(K2SO4) : n(Cr2(SO4)3) : n(H2O) = 0,02 : 0,02 : 0,48;

x : у : z = 0,02 : 0,02 : 0,48;

x : у : z = 1: 1 : 24.

Таким образом, состав хромокалиевых квасцов отражает формула K2SO4∙Cr2(SO4)3 ∙ 24H2O.


Ответ: Формула хромокалиевых квасцов K2SO4∙Cr2(SO4)∙ 24H2O.

Задача 3.

При взаимодействии вещества А с HCl выделяется газ без цвета и запаха. Если к смеси, оставшейся после завершения реакции добавить твердую щелочь, снова выделится газ, причем вдвое больше по объему, но меньше по массе. Какое соединение А отвечает этим условиям? Напишите уравнения происходящих реакций.



Каталог: olimpiady
olimpiady -> Всероссийская олимпиада школьников по физической культуре. 010/2011 уч год. Школьный этап класс
olimpiady -> В каждом задании 1-26 выберите только один из четырех предложенных вариантов ответа
olimpiady -> Задания по мировой художественной культуре (8, 9, 10, 11 классы) для проведения муниципального тура олимпиады в рамках фестиваля «юные интеллектуалы среднего урала»
olimpiady -> Городская олимпиада по химии 2011-2012
olimpiady -> Школьный этап Всероссийской олимпиады школьников


Поделитесь с Вашими друзьями:
  1   2   3   4


База данных защищена авторским правом ©vossta.ru 2019
обратиться к администрации

    Главная страница