Этап Всероссийской олимпиады школьников по химии 2013/2014 уч год класс (30 баллов) 9-1



Скачать 278.5 Kb.
Дата17.12.2017
Размер278.5 Kb.
#3897
ТипРешение

2 этап Всероссийской олимпиады школьников по химии 2013/2014 уч.год

9 класс (30 баллов)

9-1. В ряду активности натрий находится левее меди. Какие процессы протекают при внесении натрия в водный раствор сульфата меди (II). Приведите уравнения соответствующих реакций и поясните (3 балла).

Решение:

Несмотря на то, что натрий стоит левее в ряду активности, вытеснение меди не происходит (1 балл), а происходит взаимодействие натрия с водой

Na + 2H2O = 2NaOH + H2­ (1 балл)

Образовавшийся NaOH взаимодействует с сульфатом меди с образованием осадка гидроксида меди

CuSO4 + 2NaOH = Cu(OH)2¯ + Na2SO4 (1 балл).
9-2. Предложите 5 различных способов получения оксида серы (IY). (5 баллов).

Решение:

1) S + O2 ® SO2

2) 2 H2S + 3O2 ® 2H2O + 2SO2

3) Na2SO3 + 2HCl ® 2 NaCl + SO2 + H2O

4) SOCl2 + H2O ® SO2 + 2 HCl

5) Cu + 2 H2SO4 ® CuSO4 + SO2 + 2 H2O

По 1 баллу за каждый способ. Возможны и другие варианты.
9-3. Соль угольной кислоты содержит 27,38% металла по массе. Найдите формулу этой соли, если известно, что металл одновалентен (7 баллов).
Решение:


Запишем формулу карбоната в виде M2CO3, обозначим Х – отн. атомную массу металла. Тогда можно записать уравнение: 2х/(2х+60)=0,2738.

1

Решение уравнения дает х= 11,3.

1

: Металла с такой атомной массой не существует. Значит рассматриваемая соль – не карбонат

2

Кроме карбонатов угольная кислота образует гидрокарбонаты. Тогда запишем формулу соли в виде MHCO3

1

Можно составить уравнение: х/(х+61)=0,2738. Решение уравнения дает х = 23. Значит металл – натрий, а соль – гидрокарбонат натрия NaHCO3.

2

Итого

7 баллов


9-4. Образец карбоната бария растворили в избытке 5% раствора соляной кислоты. На полученный раствор подействовали избытком раствора сульфата натрия. При этом выпало 7г осадка, а на нейтрализацию полученного таким образом раствора потребовалось 25 г раствора гидроксида натрия с массовой долей NaOH 4%. Определите массы исходного образца карбоната бария и раствора соляной кислоты. (7 баллов).

Решение:

Уравнения протекающих реакций:

BaCO3 + 2 HCl = BaCl2 + CO2 + H2O

BaCl2 + Na2SO4 = BaSO4¯ + 2 NaCl

HCl + NaOH = NaCl + H2O



3 балла

Из уравнений реакций следует, что из 1 моля BaCO3 получается 1 моль BaSO4, значит масса образца карбоната бария составляет (7/233)*197= 5,92г

1 балл

Масса хлороводорода, необходимого в первой реакции: (5,92/197)*2*36,5=2,19г, в третьей реакции (25*0,04/40)*36,5=0,91г.

2 балла

Масса раствора соляной кислоты (2,19+0,91)/0,05=62г

1 балл

Итого

7 баллов



9-5. В пробирках находятся растворы соляной кислоты, карбоната натрия, нитрата серебра и бромида калия. Как распознать каждый из растворов, используя только их в качестве реактивов? Составьте план определения, напишите уравнения реакций и поясните ход распознавания. (8 баллов)

Решение: Составление плана-таблицы -2 балла.






HCl

Na2CO3

AgNO3

KBr

HCl




­, б/цв

¯, бел.,

-

Na2CO3

­, б/цв




¯, бел.,

-

AgNO3

¯, бел.,

¯, бел.,




¯, желтоватый

KBr

-

-

¯, желтоватый




Уравнения протекающих реакций (по 1 баллу за реакцию=4 балла):

Na2CO3 + 2 HCl ® 2 NaCl + H2O + CO2

AgNO3 + HCl ® AgCl¯ + HNO3

Na2CO3 + AgNO3 ® 2 NaNO3 + Ag2CO3¯

AgNO3 + KBr ® KNO3 + AgBr¯

Объяснение: а) Нитрат серебра дает три осадка, а бромид калия – только один. Их можно распознать. (1 балл)

б) Карбонат натрия и соляная кислота дают по одному разу осадок и газ. Их можно распознать по реакции между собой. При приливании раствора карбоната к соляной кислоте газ выделяется сразу, а при обратном порядке сливания газ выделяется только после приливания достаточно большого количества кислоты, так как сначала образуется гидрокарбонат, а только затем он реагирует с соляной кислотой с выделением углекислого газа. (1 балл). Всего до 8 баллов.

10 класс (42 балла)

10-1. Определите элементы X, Y и Z, если известно, что они принимают участие в следующих превращениях (7 баллов).

Z2 +3X2 http://www.alhimik.ru/protolis/image.gif2ZX3 (кат., Р, to)

2X2 + Y2 = 2X2Y

4Z X3 + 3Y2 = 2Z2 + 6 X2Y

4XZY3 = 4ZY2 +Y2 + 2 X2Y (to)

Z2 +Y2 = 2YZ (эл. разряд)

2ZY + Y2 = 2ZY2

2ZY2 + X2Y= XZY3 + XZY2



Решение: X=H, Z=N, Y=O и соответствующие уравнения реакций.

10-2. Напишите уравнения не менее четырех реакций, которые могут проходить при добавлении в водный раствор нитрата алюминия избытка лития (5 баллов).

Решение :




1) 2 Li + 2 H2O = 2 LiOH + H2

2) 3 LiOH + Al( NO3)3 = 3 LiNO3 + Al(OH)3¯

3) 3 LiOH + Al(OH)3¯ = Li3[Al(OH)6]

Или LiOH + Al(OH)3¯ = Li[Al(OH)4



3 балла




4) 8 Li + LiNO3 + 6 H2O = 9 LiOH + NH3

В случае, если приведена реакция восстановления нитрат - аниона, но продуктом восстановления является не аммиак – то 1 балл.



2 балла




Реакции вытеснения алюминия литием не оценивать







Итого

5 баллов

10-3. Дайте определения понятиям: “изомеры”, “гомологи”, “предельные и непредельные углеводороды”. Используя эти понятия, решите задачу:

Непредельный углеводород А является единственным изомером предельного углеводорода Б. Углеводород В является ближайшим гомологом А и не имеет изомеров. Углеводороды Г и Д изомерны друг другу и являются ближайшими гомологами Б. Определите все указанные углеводороды, приведите формулы и названия (8 баллов).


Решение:




Изомеры – вещества имеющие одинаковый качественный и количественный состав, но отличающиеся строением и свойствами.

0,5 балл




Гомологи – вещества, молекулы которых отличаются на одну или несколько групп CH2, принадлежащие к одному классу и обладающие сходным строением и сходными химическими свойствами

0,5 балл




Непредельные углеводороды – содержат двойные и (или) тройные С-С связи

0, 5 балла




Предельные углеводороды – содержат только одинарные С-С связи

0,5 балла




A- СH2=CH-CH3 пропен (пропилен);

Б – (CH2)3 циклопропан;

В – CH2=CH2 этен (этилен);

Г-(СH2)4 –циклобутан;

Д – СH3-CH(CH2)2 –метилциклопропан


5 баллов (5х0,5 за формулы и 5х0,5 за названия)




Итого

  1. баллов


10-4. 21,1 г смеси цинка и алюминия растворили в 565 мл раствора азотной кислоты, содержащего 20 масс. % НNО3 и имеющего плотность 1,115 г/мл. Объем выделившегося газа, являющегося простым веществом и единственным продуктом восстановления азотной кислоты, составил 2,912 л (н.у.). Определите состав полученного раствора в массовых процентах (13 баллов).

Решение:




Простое вещество азот







Определяем количество вещества газа:
nN2 = V/Vm = 2,912 / 22,4 = 0,13 моль

1




Определяем массу раствора азотной кислоты, массу и количество вещества растворенной HNO3:

mраствора = ρ • V = 1,115 • 565 = 630,3 г


mHNO3 = ω • mраствора = 0,2 • 630,3 = 126,06 г
nHNO3 = m / M = 126,06 / 63 = 2 моль


2




так как металлы полностью растворились, значит — кислоты точно хватило (с водой эти металлы не реагируют). Соответственно, надо будет проверить, не оказалась ли кислота в избытке, и сколько ее осталось после реакции в полученном растворе







Составляем уравнения реакций и, для удобства расчетов, принимаем за 5х — количество цинка, а за 10у — количество алюминия. Тогда, в соответствии с коэффициентами в уравнениях, азота в первой реакции получится х моль, а во второй — 3у моль:

5Zn+ 12HNO3 =5Zn(NO3)2 + N2+ 6H2O

10Al+ 36HNO3 =10Al(NO3)3 +3N2+ 18H2O


2




учитывая, что масса смеси металлов 21,1 г, их молярные массы — 65 г/моль у цинка и 27 г/моль у алюминия, получим следующую систему уравнений:

{

х + 3у = 0,13 (количество азота)

65 • 5х + 27 • 10у = 21,1 (масса смеси двух металлов)

х=0,04, значит, nZn=0,04•5=0,2моль
у = 0,03, значит, nAl = 0,03 • 10 = 0,3 моль

2




По уравнениям реакций, количество кислоты, вступившей в реакцию:

nHNO3=0,48+1,08=1,56 моль, т.е. кислота была в избытке и можно вычислить её остаток в растворе:

nHNO3ост. = 2 − 1,56 = 0,44 моль.


1




в итоговом растворе содержатся:

нитрат цинка в количестве 0,2 моль:


mZn(NO3)2=n•M=0,2•189=37,8г
нитрат алюминия в количестве 0,3 моль:
mAl(NO3)3=n•M=0,3•213=63,9г
избыток азотной кислоты в количестве 0,44 моль:
mHNO3ост. = n • M = 0,44 • 63 = 27,72 г

3




mнов. раствора = масса раствора кислоты + масса сплава металлов — масса азота
mN2=n•M=28•(0,03+0,09)=3,36г
mнов. раствора = 630,3 + 21,1 − 3,36 = 648,04 г

1




Теперь можно рассчитать массовые доли веществ в получившемся растворе:

ωZn(NO3)2=mв-ва/mр-ра=37,8/648,04=0,0583


ωAl(NO3)3=mв-ва/mр-ра=63,9/648,04=0,0986
ωHNO3ост. = mв-ва / mр-ра= 27,72 / 648,04 = 0,0428

1




Ответ: 5,83% нитрата цинка, 9,86% нитрата алюминия, 4,28% азотной кислоты.







Итого

13 баллов



10-5. В четырех пробирках без этикеток находятся растворы сульфида натрия, карбоната натрия, нитрата серебра и соляная кислота. Как, не используя других реактивов, в какой пробирке находится каждое из веществ? Мысленный эксперимент оформите в виде таблицы, поясните выводы, сделанные на основе таблицы и приведите уравнения соответствующих реакций в молекулярном и ионном виде (9 баллов).
Результаты, полученные при попарном смешивании растворов, приведены в таблице (2 балла):

Вещества

Na2S

Na2CO3

AgNO3

HCl

Na2S




-

Ag2S¯ черн

H2

Na2CO3

-




Ag2CO3¯ бел

СО2­

AgNO3

Ag2S¯ черн

Ag2CO3¯ бел




AgCl¯ бел

HCl

H2

СО2­

AgCl¯ бел



Следовательно (2 балла),



  1. в пробирке, раствор из которой дает черный осадок и газ с запахом, содержится Na2S;

  2. в пробирке, раствор из которой дает белый осадок и газ без запаха, содержится Na2СО3;

  3. в пробирке, раствор из которой дает два белых и один черный осадок, содержится AgNO3;

  4. в пробирке, раствор из которой дает белый осадок и два газа, содержится HCl.

Уравнения протекающих реакций (5 баллов):

1) Na2S + 2AgNO3 = Ag2S¯ + 2NaNO3

2Na+ + S2- + 2Ag+ + 2NO3- = Ag2S¯ + 2Na+ + 2NO3-

S2- + 2Ag+ = Ag2

2) Na2S + 2HCl = H2S­ + 2NaCl

2Na+ + S2- + 2H+ + 2Cl- = H2S­ + 2Na+ + 2Cl-

S2- + 2H+ = H2

3) Na2CO3 + 2AgNO3 = Ag2CO3¯ + 2NaNO3

2Na+ + CO32- + 2Ag+ + 2NO3- = Ag2CO3¯ + 2Na+ + 2NO3-

CO32- + 2Ag+ = Ag2CO3¯

4) Na2CO3 + 2HCl = 2NaCl + CO2­ + H2O

2Na+ + CO32- + 2H+ + 2Cl- = 2Na+ + 2Cl- + CO2­ + H2O

CO32- + 2H+ = CO2­ + H2O

5) AgNO3 + HCl = AgCl¯ + HNO3

Ag+ + NO3- + H+ + Cl- = AgCl¯ + H+ + NO3-

Ag+ + Cl- = AgCl¯


11 класс (40 баллов)

11-1. Имеется раствор, содержащий хлорид и сульфат меди (II). Этот раствор подвергли электролизу. При этом на катоде образовалась медь, а газов на катоде при электролизе не выделялось. На аноде выделилось 5,6 л (норм. усл.) смеси двух газов, объемная доля хлора в которой составляла 80%. Напишите уравнения процессов, протекавших при электролизе на катоде и аноде и найдите массу меди, выделившейся на катоде (8 баллов).

Решение:




Катодный процесс: Cu2+ + 2e Cu

1 балл




Анодные процессы:

2Cl- -2e Cl2

2 H2O - 4e 4H+ +O2

2 балла




Таким образом, на аноде выделилась смесь кислорода и хлора, в которой содержится 5,6*0,8/22,4= 0,2 моль хлора

и 5,6*0,2/22,4= 0,05 моль кислорода



2 балла




Для образования этой смеси необходимо, чтобы через раствор прошло 0,2*2+ 0,05*4=0,6 моль электронов.

1 балл




Прохождение такого же количества электронов через катод вызовет образование 0,6/2=0,3 моль или 19,2 г меди.

2 балл




Итого

8 баллов


11-2. Имеющийся в продаже в магазинах бытовой химии растворитель "Ксилол" представляет собой четырехкомпонентную смесь изомерных ароматических углеводородов с массовой долей углерода 90,57%. Известно, что при окислении раствором перманганата калия в присутствии разбавленной серной кислоты из 5,3г "Ксилола" образуется 168 мл (н.у.) углекислого газа.

а) Какие компоненты содержит растворитель "Ксилол"?

б) Напишите уравнения реакции компонентов "Ксилола" с раствором перманганата калия.

в) Рассчитайте массовую долю одного из компонентов в "Ксилоле". (12 баллов).


Решение:




Рассчитаем формулу углеводорода. Ароматические углеводороды имеют состав CnH2n-6

1 балл




тогда 12n/(12n+2n-6)=0,9057, откуда n=8.

1 балл




Ароматические углеводороды состава С8Н10 имеют 4 изомера орто, мета и пара диметилбензолы С6Н4(СН3)2 и этилбензол С6Н5С2Н5. (по 0,5 балла за каждый изомер)

2 балла




Уравнение реакции любого из первых трех изомеров с перманганатом калия запишется так:

6Н4(СН3)2 + 12KMnO4 + 18H2SO4 6K2SO4 + 12MnSO4 + 28H2O + 5 С6Н4(СOOН)2



2 балла




уравнение реакции этилбензола - так:

6Н5С2Н5 + 12KMnO4 + 18H2SO4 6K2SO4 + 12MnSO4 + 5С6Н5СOOН + 28H2O +



2 балла




Таким образом, углекислый газ образуется только по последней реакции. Поэтому исходя из последнего уравнения можно рассчитать содержание этилбензола в смеси. Количество углекислого газа: 0,168/22.4=0,0075 моль. Количество этилбензола равно количеству углекислого газа, а его масса равна 0,0075* (8*12+10)=0,795г.

3 балла




Массовая доля этилбензола в смеси 0,795/5,3*100%= 15%

1 балл




Итого

12 баллов


11-3. Некоторый металл образует два хлорида. Один из них образуется при реакции металла с хлором, а второй – при действии на металл соляной кислоты. Из раствора он выделяется в виде дигидрата, массовая доля металла в котором составляет 0,5265. Определите металл, какие хлориды он образует? Назовите еще два металла, которые образуют разные хлориды при реакции с хлором и с соляной кислотой (7 баллов).
Решение:




Рассчитаем относительную атомную массу металла по известной массовой доле в MCln*2H2O:

M/(M+35,5n+2*18)=0,5265

Отсюда: М=39,47n +40,03


2 балла




При n=1 получаем М = 79,5 – селен (неметалл)

n=2 М = 119 – олово

n=3 М = 158,5 – тербий – образует только один хлорид.

n=4 М = 198 ------. Дальнейший перебор валентностей лишен смысла, так как хлориды валентности более 4 при реакции с HCl не образуются



2 балла




Итак металл – олово, образует SnCl2 и SnCl4.

1 балл




Металлы переменной валентности, реагирующие с соляной кислотой, образуют различные хлориды. Другими металлами, которые образуют разные хлориды при реакции с хлором и с соляной кислотой, являются переходные металлы, стоящие в ряду напряжений до водорода, например –Fe, Cr, V, Ti. За каждый правильный пример – по 1 баллу.

2 балла




Итого

7 баллов


11-4. В лаборатории изучалось взаимодействие с концентрированной серной кислотой этилового спирта. Спирт смешали с избытком кислоты. При этом наблюдали выделение большого количества теплоты. При нагревании полученной жидкости сначала отгонялась легкокипящая жидкость с приятным запахом. При дальнейшем нагревании выделялся бесцветный газ, обесцвечивающий бромную воду. Дальнейшее сильное нагревание привело к почернению жидкости с одновременным выделением бесцветного газа с резким запахом, обесцвечивающего бромную воду. Разбавление полученной черной массы водой привело к выпадению в осадок черного вещества, которое представляет собой практически чистый углерод. Напишите уравнения реакций, которые объясняют наблюдаемые явления. Напишите уравнения реакций выделяющихся газов с бромной водой. (7 баллов).

Решение:




Тепловыделение объясняется быстрым обратимым образованием этилсульфата и высвобождением воды, которая реагирует экзотермически с серной кислотой.

C2H5OH + H2SO4 http://www.alhimik.ru/protolis/image.gif C2H5OSO3H + H2O



1 балл




Жидкость с приятным запахом – диэтиловый эфир:

2 C2H5OH ® (C2H5 )2O + H2O

или C2H5OH + C2H5OSO3H®(C2H5 )2O + H2SO4


1 балл




Из газов сначала выделяется этилен

C2H5OH ® C2H4+ H2O



1 балл




который обесцвечивает бромную воду

C2H4+ Br2 ® C2H4Br2



1 балл




Затем идет ОВР в которой концентрированная серная кислота при нагревании играет роль окислителя: C2H5OH+ 2 H2SO4 ® 2 C + 2 SO2 + 5 H2O

2 балла




Сернистый газ обесцвечивает бромную воду

SO2 + Br2 + 2H2O ® H2SO4 + 2 HBr



1 балл




Итого

  1. баллов


11-5. Приведите 3 способа получения этилбензола реакциями разложения, соединения и замещения. Приведите по одной реакции разложения, соединения и замещения в которые может вступать этилбензол. Если условия протекания реакций отличаются от обычных – укажите это. (6 баллов).

Решение:




Способы получения:

C6H11-C2H5 (Pt,t) C6H5-C2H5 + 3H2 (разложение)

С6H5-CH=CH2 + H2 (Ni,p,t) C6H5-C2H5 (соединение)

C6H5+C2H5Cl (AlCl3) C6H5-C2H5 + HCl (замещение)



3 балла




Реакции:

C6H5-C2H5 + 3H2 (Ni,p,t) C6H11-C2H5 (соединение)

C6H5-C2H5 (Pt,t) C6H5-CH=CH2 + H2 (разложение)

С6H5-C2H5 + HNO3 пара-NO2-C6H4-C2H5 + H2O( замещение)



3 балла




Итого

6 баллов




Возможны и другие варианты для реакции замещения





10-6. В лаборатории имеются следующие вещества гидроксид калия, карбонат натрия, серная кислота, оксид железа (III), магний и вода. Можно ли получить 10 новых соединений, используя перечисленные выше вещества и некоторые (по выбору) продукты их взаимодействия в качестве исходных. Напишите уравнения соответствующих реакций (10 баллов).

Решение:

эл. ток


2О = 2Н2 + О2

2КОН + Н2SO4 = К2SO4 + 2Н2О

2СO3 + Н2SO4 = Nа2SO4 + СO2­ + Н2О

2O3 + 3Н2SO4 = Fe2(SO4)3 + 3Н2О

Mg + Н2SO4 = MgSO4 + Н2­

MgSO4 + 2KOH = Mg(OH)2¯ + К2SO4

Fe2(SO4)3 + 6KOH = 2Fе(OН)3¯ + 3К2SO4

2СO3 + MgSO4 = MgСO3 + Nа2SO4


10 веществ – 10 баллов. Возможны другие разумные варианты.
Каталог: Data -> Sites

Скачать 278.5 Kb.

Поделитесь с Вашими друзьями:




База данных защищена авторским правом ©vossta.ru 2022
обратиться к администрации

    Главная страница