Московская городская олимпиада школьников по химии. Окружной этап. 2007 г. » 9 класс ◊

1.Имеется смесь оксидов кремния, цинка и меди (II). Предложите способ выделения каждого компонента смеси. Запишите уравнения химических реакций.

2.Металл А в свободном виде был выделен в 1808 г. английским ученым-химиком Г. Дэви. Неметалл В был открыт в 1826 г. французским химиком А.Ж. Баларом. Эти два элемента образуют соединение, в котором массовое отношение элемента А к элементу В равно 1:4. Установите элементы А и В, а также формулу образуемого ими бинарного соединения.

3.Юный химик получил от учителя четыре склянки без этикеток, содержащие растворы гидроксида калия, хлорида цинка, хлорида бария и сульфида калия. Концентрация веществ в каждом из выданных растворов составляла 0,1 моль/л. Как, не используя дополнительные реактивы и имея в своем распоряжении только фенолфталеиновую бумагу (бумагу, пропитанную спиртовым раствором фенолфталеина), определить содержимое склянок? Предложите последовательность действий юного химика. Запишите уравнения происходящих реакций.

4.К 265 г раствора нитрата свинца (II) с массовой долей соли 15% добавили цинковые опилки. Через некоторое время массовая доля нитрата свинца (II) в растворе стала равна 12,6 %. Вычислите массу выделившегося свинца.

5.«Глава 13. Что есть живое серебро, и каково его происхождение
...Оно источник всех металлов, как уже отмечено мною раньше. Все металлы сотворены из него. Оно смешивается с железом, и ни один металл не может быть озолочен без помощи живого серебра.
Прибавлю еще. Живое серебро и сера, если их подвергнуть возгонке с нашатырем, обратятся в сверкающий красный порошок. Когда же этот порошок сгорает в пламени, он вновь возвращается к прежнему состоянию»...
Альберт Великий «Малый алхимический свод» XIII в.
«Живое серебро» образует два хлорида (472,1 г/моль и 271,5 г/моль), известных человеку за 500–300 лет до н.э. Название первого — «каломель». Белая блестящая масса кристалликов каломели на свету быстро темнеет и частично превращается во второй хлорид — «сулему». Сулему из каломели можно получить действием на последнюю хлором. Возможно и обратное превращение — действием на водный раствор сулемы сернистым газом.
Какое вещество называл Альберт Великий «живым серебром»?
«Живое серебро» часто можно встретить в природе в виде сульфида. Как получают его из природных сульфидов? Напишите соответствующее уравнение реакции.
Установите состав и современные названия хлоридов «живого серебра», если известно, что в составе каломели его содержится 85% по массе.
Напишите уравнения реакций превращения каломели в сулему и наоборот.

6.В первую мировую войну, как боевое отравляющее вещество, использовался фосген — жидкость с температурой кипения +8°С. Он содержит С — 12%, О — 16% и Cl — 72% по массе. Фосген легко дезактивируется (теряет свои отравляющие свойства) при взаимодействии с водой, раствором щелочи, аммиаком и легко разрушается при контакте с нагретым оксидом меди (II). Определите формулу фосгена и запишите уравнения его взаимодействия с водой, гидроксидом натрия, аммиаком и оксидом меди (II).

РЕШЕНИЯ:
1.На смесь действуют сильной кислотой:
CuO + 2H⁺ = Cu²⁺ + H₂O
ZnO + 2H⁺ = Zn²⁺ + H₂O
Отделяют осадок оксида кремния.
К растворам солей меди (II) и цинка приливают избыток раствора щелочи, кипятят полученную смесь. Выпавший осадок гидроксида меди (II) разлагается:
Cu²⁺ + 2ОН^– = Cu(ОН)₂↓
Zn²⁺ + 4ОН^– = [Zn(ОН)₄]^2–
Cu(ОН)₂ = CuO + H₂O
Отфильтровывают осадок оксида меди (II), фильтрат нейтрализуют кислотой, выпадает осадок гидроксида цинка. При прокаливании осадка образуется оксид цинка.
[Zn(ОН)₄]^2– + 2Н⁺ = Zn(ОН)₂ + 2H₂O
Zn(ОН)₂ = ZnO + H₂O

2.Требованию задачи отвечают элементы кальций (Аr = 40) и бром (Аr = 80). Они образуют соединение СаВr₂, в котором отношение масс элементов равно 1:4.

3.Фенолфталеин принимает малиновую окраску в щелочной среде. Окраска появляется в растворах гидроксида калия и сульфида калия:
К₂S + НОН = КНS + КОН
Определяем, в какой склянке находятся гидроксид калия и сульфид калия.
Приливаем к пробам растворов, в которых окраска фенолфталеина не изменилась, содержимое одной из склянок. Если выпадает белый осадок, не растворяющийся в избытке раствора реактива – это раствор сульфида калия, а анализируемый раствор содержит хлорид цинка.
К₂S + ZnCl₂ = ZnS↓ + 2КCl
Если выпадает студенистый осадок, растворимый в избытке реактива, то приливаемый раствор содержит гидроксид калия, а анализируемый раствор содержит хлорид цинка.
2КОН + ZnCl₂ = Zn(ОН)₂↓ + 2КСl
Zn(ОН)₂↓ + 2КОН = К₂[Zn(OH)₄] или
Zn(ОН)₂↓ + 2КОН = К₂ZnО₂ + 2Н₂О
В склянке, к пробам которой при приливании растворов К₂S и КОН видимых изменений не происходит, содержится хлорид бария.

4.Уравнение реакции:
Pb(NO₃)₂ + Zn = Zn(NO₃)₂ + Pb
Пусть выделится х моль свинца, тогда в раствор перейдет х моль цинка.
Масса нитрата свинца (II) в исходном растворе 265 · 0,15 = 39,75 г.
Масса нитрата свинца (II) после реакции 39,75 – х · М(Pb(NO₃)₂) = 39,75 – 331х.
Масса раствора после реакции: 265 – 207х + х · 65 = 265 – 142х.
По условию задачи в полученном растворе массовая доля Pb(NO3)2 равна 12,6% или 0,126. Получаем уравнение:
(39,75 – 331x) / (265 – 142x) = 0,126
Решая уравнение, получаем х ≈ 0,02 моль.
Масса свинца равна 4,14 г.

5.«Живое серебро» — ртуть. Можно определить по названиям веществ или рассчитать относительную атомную массу элемента в каломели.
Пусть формула хлорида — каломели — Э_xCl_y, Ar(Э) = a.

[Вы должны быть зарегистрированы и подключены, чтобы видеть это изображение]

Решая систему, получаем y = 2.
При x = 2 получаем единственное решение a = 200,6.
Таким образом искомый элемент — ртуть, а формула каломели — Hg₂Cl₂, это хлорид ртути (I).
Используя значение молярной массы сулемы, легко определить ее формулу HgCl₂, это хлорид ртути (II).
Природный сульфид ртути — киноварь — HgS. Ртуть получают окислительным обжигом сульфида:
HgS + O₂ = Hg + SO₂
Hg₂Cl₂ = HgCl₂ + Hg
Hg₂Cl₂ + Cl₂ = 2HgCl₂
2HgCl₂ + SO₂ + 2H₂O = Hg₂Cl₂ + H₂SO₄ + 2HCl

6.В 100 г вещества фосгена содержится следующие количества моль атомов:
n(С) = 12/12 = 1 моль; n(О) = 16/16 = 1 моль; n(Cl) = 72/35,5 ≈ 2 моль.
Следовательно, формула вещества фосгена СОСl₂.

СОСl₂ + Н₂О = 2НСl + СО₂
СОСl₂ + 4NaOH = Na₂CO₃ + 2NaCl + 2H₂O
СОСl₂ + 4NH₃ = NH₂–CO–NH₂ + 2NH₄Cl
СОСl₂ + CuO = CuCl₂ + CO₂