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



страница2/4
Дата05.03.2019
Размер0.57 Mb.
ТипЗадача
1   2   3   4

(20 баллов)
Решение.

Этим условиям отвечает карбонат аммония (NH4)2CO3, (5б) поскольку:

1) при взаимодействии этого вещества с соляной кислотой HCl выделяется углекислый газ CO2 – газ без цвета и запаха:

(NH4)2CO3 + 2HCl = 2NH4Cl + Н2О + CO2↑ (1); (3б)


2) при взаимодействии смеси, оставшейся после завершения реакции (1), со щелочью, например гидроксидом натрия NaOH, выделяется аммиак NH3 (необходимое для этого нагревание обеспечивает процесс растворения твердой щелочи в водном растворе, содержащем хлорид аммония NH4Cl и, возможно, соляную кислоту HCl, если в реакции (1) она была в избытке):
NH4Cl + NaOH = NaCl + Н2О + NH3↑ (2); (4б)
3) Объем аммиака NH3 − газа, выделившегося в ходе реакции (2), в два раза больше объема углекислого газа CO2 - газа, выделившегося в ходе реакции (1), т.е. V(NH3) : V(CO2) = 2 :1, поскольку
n(NH3) = n(NH4Cl)2 = n(NH4Cl)1 = 2n(CO2); (2б)
4) масса аммиака NH3, выделившегося в ходе реакции (2), меньше массы углекислого газа CO2 , выделившегося в ходе реакции (1), т.е. m(NH3) < m(CO2), поскольку

m(NH3) = M(NH3)∙n(NH3) = M(NH3)∙2n(CO2) = 17∙2n(CO2) = 34n(CO2); (2б)

m(CO2) = M(CO2) ∙ n(CO2) = 44n(CO2); (2б)

m(CO2) : m(NH3) = 44n(CO2) : 34n(CO2);

m(CO2) : m(NH3) = 1,3 (2б)
Ответ: соединение А – карбонат аммония (NH4)2CO3.
Задача 4.

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



(20 баллов)
Решение.

Поскольку для реакции были взяты двухосновная кислота и однокислотное основание (щелочь), то в зависимости от соотношения количеств кислоты и основания может образоваться как средняя, так и кислая соль:

H2SO4 + 2NaOH = Na2SO4 + 2H2O (1); (3б)

H2SO4 + NaOH = NaHSO4 + H2O (2); (3б)


Определим имеющееся, согласно условию задачи, соотношение количеств кислоты и щелочи:

n(H2SO4) = m(H2SO4) : M(H2SO4) = 49 : 98 = 0,5 (моль); (2б)

n(NaOH) = m(NaOH) : M(NaOH) = 20 : 40 = 0,5 (моль); (2б)

n(H2SO4) : n(NaOH) = 1 : 1. (4б)

Следовательно, при взаимодействии серной кислоты и гидроксида натрия в этих условиях протекает реакция (2), в результате которой образуется кислая соль гидросульфат натрия NaHSO4. Причем исходные вещества находятся в растворе в необходимых (эквивалентных) количествах (здесь нет ни избытка, ни недостатка).

Расчет количества гидросульфата натрия NaHSO4 можно вести как по количеству кислоты, так и по количеству щелочи, т.к. n(H2SO4) = n(NaOH):


n(NaHSO4) = n(NaOH) = 0,5 моль. (4б)
Масса гидросульфата натрия NaHSO4 равна:

m(NaHSO4) = n(NaHSO4) ∙ М(NaHSO4) = 0,5 ∙ 120 = 60 (г) (2б)


Ответ: Масса образовавшейся соли (NaHSO4) равна 60 г.


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)

Решение.







Ca

+

Cl2

=

CaCl2




+




2H2O




=




H2




+




Ca(ОН)2

+

2HCl

=

2H2O

+

CaCl2













+

Na2CO3

=

2NaCl

+




Ca(НCO3)2

=

H2O

+

CO2

+

CaCO3

Типы реакций:

1) реакция соединения

Ca + Cl2 = CaCl2 (3б)

2) реакция замещения

Ca + 2H2O = Н2 + Ca(ОН)2 (4б)

3) реакция нейтрализации

Ca(ОН)2 + 2HCl = 2H2O + CaCl2 (4б)

4) реакция ионного обмена

CaCl2 + Na2CO3 = 2NaCl + CaCO3 (4б)

5) реакция разложения

Ca(НCO3)2 = H2O + CO2 + CaCO3 (5б)

Муниципальный этап Всероссийской олимпиады

школьников по химии в 2015/2016 учебном году

Теоретический тур (решения)

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)

Решение.

Уравнение реакции горения метана в составе биогаза:

CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O + QкДж (2б)
Масса условного топлива, которое можно сэкономить в сутки, равна:

m(усл. топлива) = 29∙106 (кДж/сут.) : 29000(кДж/кг) = 1000кг/сут. (2б)


Масса биогаза, необходимого для с/х предприятия в сутки:

m(биогаза) = 29∙106 (кДж/сут.) : 21000(кДж/кг) = 1380кг/сут. (2б)


Чтобы рассчитать количество отходов, необходимых для получения 1м3 биогаза, следует рассчитать массу 1м3 биогаза.

Объем каждого газа в 1 м3 биогаза:

V(газа) = V(биогаза)∙φ(газа)

V(CH4 ) = V(биогаза)∙φ(CH4 ) = 1∙0,65 = 0,65 м3 = 650л (2б)

V(CO2) = V(биогаза)∙φ(CO2) = 1∙0,33 = 0,33 м3 = 330л (2б)

V(остальных газов) = V(биогаза)∙φ(остальных газов ) = 1∙ 0,02 = 0,02м3 = 20л (2б)

Определяем массу 1м3 биогаза.

Так как метан и углекислый газ составляют в сумме 98% биогаза, то массу 1м3 биогаза можно с достаточной точностью оценить, учитывая присутствие в смеси только этих газов.

m(газа) = М∙n(газа) = М(газа)∙V(газа) / VM

m(CH4 ) = М(CH4 )∙V(CH4) / VM = 16∙650 / 22,4 = 464 г (2б)

m(CO2 ) = М(CO2)∙V(CO2 ) / VM = 44∙330 / 22,4 = 648 г (2б)

m(1м3 биогаза) = m(CH4 ) + m(CO2 ) = 464 + 648 = 1112 г = 1,112 кг (2б)

Определяем массу щепы:

5 кг отходов(щепы) дают 1 м3 или 1,112 кг биогаза

х кг отходов(щепы) необходимо для получения 1380 кг биогаза

m(щепы) = х = 1380∙5 / 1,112 = 6200 кг (2б)



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)
Решение.

При растворении Ca3P2 в растворе хлороводородной кислоте образуется фосфин

1). Ca3P2 + 6HCl = 2PH3 ↑ + 3CaCl2 (2б)

При горении фосфина образуются пентаоксид фосфора и вода

2). 2PH3 + 4O2 = P2O5 + 3H2O (2б)
В зависимости от количественного соотношения P2O5 и NaOH могут образоваться различные соли:

3). P2O5 + 2NaOH + H2O = 2NaH2PO4 (2б)

4). P2O5 + 4NaOH = 2Na2HPO4 + H2O (2б)

5). P2O5 + 6NaOH = 2Na3PO4 + 3H2O (2б)


Количество фосфида кальция:

n(Ca3P2 ) = m(Ca3P2 ) : M(Ca3P2 ) = 582,4 : 182 = 3,2 моль

Из уравнений (1) и (2) следует, что

n( P2O5 ) = 2n(PH3 ) = n(Ca3P2 ) = 3,2 моль (1б)


Масса раствора гидроксида натрия:

mр-ра(NaOH) = Vр-ра ∙ρр-ра = 875∙1,28 = 1120 г

Масса гидроксида натрия:

m(NaOH) = mр-ра(NaOH) ∙ω(NaOH) = 1120∙0,325 = 364 г

Количество гидроксида натрия:

n(NaOH ) = m( NaOH) : M( NaOH) = 364 : 40 = 9,1 моль (1б)


Мольное соотношение P2O5 и NaOH по условию задачи:

n( P2O5 ) : n(NaOH ) = 3,2 : 9,1 = 1 : 2,84375

Такое мольное соотношение соответствует образованию смеси двух солей: дигидрофосфата натрия и гидрофосфата натрия.

Пусть в реакцию (3) вступает количество n(3)(P2O5) = х моль. Тогда в соответствии с уравнением (3) с ним взаимодействует n(3)(NaOH) = 2x моль и образуется n(NaH2PO4) = 2x моль.

Пусть в реакцию (4) вступает количество n(4)(P2O5) = y моль. Тогда в соответствии с уравнением (4) с ним взаимодействует n(4)(NaOH) = 4y моль и образуется n(Na2HPO4 ) = 2y моль.

Получим систему уравнений:

(1) x + y = 3,2

(2) 2x + 4y = 9,1


Решая систему уравнений, получаем: 2x = 3,7 и 2y = 2,7

Таким образом, n( NaH2PO4) = 3,7 моль; n(Na2HPO4 ) = 2,7 моль. (5б)


Массы солей:

m( NaH2PO4) = n( NaH2PO4)∙M( NaH2PO4) = 3,7∙120 = 444 г

m(Na2HPO4 ) =n(Na2HPO4 )∙M(Na2HPO4 ) = 2,7∙142 = 383,4 г (1б)
Масса раствора солей:

mр-ра = mр-ра(NaOH) + m(P2O5) = 1120 + 3,2 ∙142 = 1120 + 454,4 = 1574,4 г (1б)


Массовые доли солей:

ω(NaH2PO4) = m( NaH2PO4) : mр-ра = 444 : 1574,4 = 0,282 или 28,2%

ω(Na2HPO4) = m(Na2HPO4) : mр-ра = 383,4 : 1574,4 = 0,2435 или 24,35% (1б)


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)

Решение.

При сгорании любого органического вещества образуется СО2 и Н2О − минеральные вещества, которые в растворе образуют угольную кислоту. Вещество Б − СО2 и В − Н2О.

Анализируя свойства вещества Г − продукта гидратации вещества А, можно сделать вывод, что непредельным углеводородом является алкен. Вещество А по условию содержит 2 атома углерода. Следовательно А – этен С2Н4. (2б)
Уравнения реакций:
1). СН2 = СН2 + 3О2 = 2СО2 + 2Н2О (2б)

А: СН2 = СН2 − этен-; Б: СО2; В: Н2О (1,5б)

2). СО2 + Н2О = Н2СО3 (1б)
3). СН2 = СН2 + Н2О СН3−СН2 (ОН) (2б)

Г: СН3−СН2 (ОН) – этанол (0,5б)


4). 2СН3−СН2(ОН) + 2Na = 2СН3−СН2(ОNa) + Н2 (2б)

Д: СН3−СН2(ОNa) − этилат натрия (0,5б)


5). СН2 =СН2 + Н2 СН3–СН3 (2б)

Е: СН3 –СН3 – этан (0,5б)


6). СН2 =СН2 + Br2 = СН2(Br)–СН2(Br) (2б)

СН2(Br)−СН2(Br) – 1,2-дибромэтан (0,5б)


7). 3СН2 =СН2 + 2KMnO4 + 4Н2О = 3СН2(ОН)−СН2(ОН) + 2KOН + 2MnО2

(3б)

СН2(ОН)−СН2(ОН) – этандиол-1,2 (этиленгликоль) (0,5б)



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 количестве?



(20 баллов)

Решение.

Расчет теоретической массы, образовавшихся изомерных алкенов:

m(теор) = 14,7 / 0,75 = 19,6г (2б)
Реакция дегидратации одноатомного предельного спирта

СnН2n+1 ОН СnН2n + Н2О (2б)


Согласно уравнению реакции количество алкена, образующегося при дегидратации спирта равно количеству исходного вещества

n(СnН2n+1 ОН) = n(СnН2n)

n(СnН2n+1 ОН) = m(СnН2n+1 ОН) / M(СnН2n+1 ОН)

n(СnН2n) = m(СnН2n) / M(СnН2n)



Молярная масса спирта (14n +18); молярная масса алкена 14n. По условию из 23,2 г спирта образуется 19,6 г алкенов (при выходе продукта 100%).

Получим уравнение

Решая уравнение, найдем n =7. (3б)


Обоснование выбора структурной формулы спирта, удовлетворяющей условию задачи.


Поделитесь с Вашими друзьями:
1   2   3   4


База данных защищена авторским правом ©vossta.ru 2017
обратиться к администрации

    Главная страница