Муниципальный этап Всероссийской олимпиады школьников по химии, 2008/2009 учебный год.Решения.

Всероссийская олимпиада школьников по химии
II этап 8 класс 2008-2009 уч. Год
Решения:

1.Учёный – Авогадро. Закон: Равные объёмы различных газов при одинаковых условиях содержат одинаковое число молекул.
2.1) Mr(A)/ Mr(O₂) = ½ ; Mr(A)/ 32 = ½ ; Mr(A)= 16
Так как при горении образуются углекислый газ и вода, то исходное вещество состоит из атомов углерода и водорода, т.к Mr(A)= 16, то А-СН₄
Mr(Б)/ Mr(O₂) = 1/16 ; Mr(Б)/ 32 = 1/16 ; Mr(Б)= 2
Так как при горении образуются только вода, то исходное вещество состоит из атомов водорода, т.к Mr(Б)= 2, то Б – Н₂
Mr(В)/ Mr(O₂) = 1/8; Mr(В)/ 32 = 1/8 ; Mr(В)= 4
Так как с кислородом не взаимодействует и имеет Mr(В)= 4, то В- Не
2) СН₄ + 3О₂ = СО₂ + 2Н₂О, 2Н₂ + О₂ = 2Н₂О
3) в атмосфере Земли содержится только гелий
4)Рассмотрим 1моль газовой смеси, тогда n(CH₄) = 0,02 моль, n(H₂) = 0,83 моль, n(He) = 0,15моль.
m(CH₄) = 0,02 моль×16г/моль = 0,32г
m(H₂) = 0,83 моль×2г/моль = 1,66г
m(He) = 0,15моль×4г/моль = 0,6г
m(CH₄) + m(H₂) + m(He) = 2,58г
ω(CH₄) =0,32г/2,58г×100% = 12,4%
ω(H₂) =1,66г/2,58г×100% = 64,3%
ω(He) =0,6г/2,58г×100% = 23,3%
3.H₂O P₂O₅ Al O₂ Na H₂ O₃ CO₂ Na₃N C FeCl₃ N₂ К₂S SiO₂
Формулировка задания:
Составьте формулы веществ, имеющих следующие названия: вода, оксид фосфора (V), алюминий, кислород, водород, озон, углекислый газ (или оксид углерода(IV)), нитрид натрия, уголь (алмаз), хлорид железа (III), азот, сульфид калия, оксид кремния (кремнезём).
4.2Mg + O₂ =2 MgO
3Mg + O₃ =3 MgO
Mg + Cl₂ = MgCl₂
2Mg + CO₂ = 2MgO +C
Mg + H₂O = Mg(OH)₂ + H₂ (допустима запись уравнения с образованием оксида магния)
Данные реакции протекают с выделением тепла и света, поэтому их называют горением.

5.1) n(N₂) = 22.4л÷22.4л/моль = 1 моль
2) так как у кислорода валентность II, то формула оксида хрома может быть выражена формулой Сr₂O_x используя данные о массовой доле кислорода можно найти х . 0,3158 = х×16÷(2×52 + х×16) х= 3, формула Сr₂O₃
3) n (H₂O) = 72г÷18г/моль = 4 моль
4) 1 NаН_бСr_вО_г = 1 N₂ + 1Сr₂O₃ + 4H₂O Из этого следует, что а=2, б=8, в=2, г=7
Формула: N₂H₈Cr₂O₇ или (NH₄)₂Cr₂O₇


Всероссийская олимпиада школьников по химии
II этап 9 класс 2008-2009 уч.год
Решения:

1.В настоящее время алебастром называют минерал, состав которого соответствует дигидрату сульфата кальция. При прокаливании вода частично удаляется и образуется полугидрат:
2CaSO_4∙2H₂ O → 2CaSO₄∙0,5H₂ O + 3H₂ O
Мелкоразмолотый полугидрат используют в качестве вяжущего в строительных смесях для оштукатуривания стен, в травматологии – для гипсовых повязок и т.д.
Ранее алебастром называли минерал, состоящий из карбоната кальция (кальцитовый алебастр).
При обжиге карбонат кальция разлагается с образованием оксида кальция (негашеная известь):
CaCO₃ → CaO + CO₂
Обработка полученного твердого вещества водой (гашение) приводит к образованию гидроксида кальция (гашеной извести):
CaO + H₂O → Ca(OH)₂
Раствор гидроксида кальция используют для побелки стен, так как при взаимодействии с углекислым газом, содержащимся в воздухе, он образует карбонат кальция (мел).
Ca(OH)₂ + CO₂ → CaCO₃
При горении древесины, кроме углекислого газа образуется уголь. Сплавление оксида кальция с углем приводит к образованию карбида кальция:
CaO + 3 C → CaC₂ + CO
Гидролиз карбида кальция:
CaC₂ + 2 H₂O → Ca(OH)₂ + C₂H₂
приводит к выделению ацетилена – газа, сгорающего в кислороде с выделением большого количества теплоты. Горение ацетилена применяют для получения высокотемпературного пламени, используемого в газосварке:
2 C₂H₂ + 5 O₂ → 4 CO₂ + 2 H₂O
Отрывок взят из эпилога романа Ф.М. Достоевского «Преступление и наказание». Главного героя зовут Родион Романович Раскольников.
2.Бесцветное кристаллическое вещество – это безводный сульфат меди. При растворении его в воде образуется синий раствор комплексной соли сульфата тетрааква меди (II):
CuSO₄ + 4H₂O = [Cu(H₂O)4]SO₄
При высокой концентрации хлорид-ионов, которой можно добиться добавлением соляной кислоты или хорошо растворимого хлорида, вода замещается на хлорид ионы, в результате этого образуется хлоридный комплекс меди, придающий раствору зеленую окраску:
[Cu(H₂O)4]₂⁺ + 4Cl^- = [CuCl₄] ^2-+ 4H₂O
Можно условно записать уравнение этой реакции в молекулярной форме:
[Cu(H₂O)₄]SO₄ + 4 HCl = H_2[CuCl₄] + 4H₂O + H₂SO₄
Можно предположить, что добавление к раствору небольшого количества аммиака приводит к образованию голубого осадка гидроксида меди:
H₂[CuCl₄] + 4 NH₃ + 2 H₂O = Cu(OH)₂↓ + 4 NH₄Cl
Можно также считать, что образующийся светлоголубой осадок – это основная соль – гидроксосульфат меди (II):
H₂[CuCl₄] + H₂SO₄ + 6 NH₃ + 2 H₂O = [Cu(OH)]₂SO₄ ↓ + 4 NH₄Cl + (NH₄)₂SO₄
Легкий дым, о котором идет речь в задаче, это хлорид аммония:
NH₃ + HCl = NH₄Cl
При добавлении избытка аммиака в растворе образуется комплексный катион – тетрааминмеди (II) темно-синего цвета.
Cu²⁺ + 4NH₃ = [Cu(NH₃)₄]²⁺
В молекулярной форме:
Cu(OH)₂ + 4NH₃ = [Cu(NH₃)₄](OH)₂
Или:
[Cu(OH)]₂SO₄ + 4NH₃ = [Cu(NH₃)₄] SO₄
3.Речь идет о производстве фосфорной кислоты экстракционным способом. Из курса географии известно, что фосфорную кислоту и фосфатные удобрения получают из фосфорита. Этот минерал в основном состоит из фосфата кальция. Фосфорную кислоту вытесняют более сильной серной кислотой:
Ca₃(PO₄)₂ + 3H₂SO₄ = 3CaSO₄ + 2H₃PO₄
В результате этой реакции образуется «фосфогипс» - сульфат кальция (правильнее - дигидрат сульфата кальция CaSO₄∙2H₂ O). Он и является твердым отходом.
Прокаливанием этого кристаллогидрата можно получать полугидрат, который используется для производства гипсовых смесей:
2CaSO₄∙2H₂ O → 2CaSO₄∙0,5H₂ O + 3H₂ O
На самом деле, в настоящее время это превращение проводят нагреванием фосфогипса в водном растворе при температуре 90оС и при рН = 9.0 – 9.5. Полученный осадок высушивают и прокаливают.
Можно также использовать сульфат кальция для получения серы или ее соединений, таких как сульфид кальция:
CaSO₄ + 4С = СaS + 4CO
Сероводород:
CaS + 2HCl = CaCl₂ + H₂S
Сернистый газ:
2H₂S + 3O₂ = 2H₂O + 2SO₂
При смешивании этих газов образуется молекулярная сера:
2H₂S + SO₂ = 2H₂O + 3S

4.1. Допустим, что масса исходной смеси mисх.=100г
Пусть количество вещества нитрата меди ν(Cu(NO3)2) – х моль, ν(Cu) – y моль.
2. Уравнение реакции разложения нитрата меди:

х моль х моль
2Cu(NO₃)₂ = 2 CuO + 4NO₂↑ + O₂↑
2х188г 2х80г
Выделяющийся кислород соединяется с металлической медью:

y моль 0,5у моль y моль
2Cu + O₂ = 2CuO
2х64г 2х80г

3. II. Допустим, что х > у. то есть вся медь переходит в оксид CuO. Масса оксида меди (II) после прокаливания:
m(CuО) = 100 – 45,45 = 54,55 (г)
Составим систему уравнений:
80х + 80у = 54,55
188х + 64у = 100
х=0,4545 (моль); у=0,2274(моль)
m(Cu(NO3)2) = 0,4545 х 188 = 85,45 г; ω(Cu(NO3)2) = 85,45%
m(Cu) = 0,2274 х 80 = 14,55 г; ω(Cu) = 14,55%

4. II. Допустим, что x < y. Только часть меди переходит в оксид.
Тогда масса меди, которая не прореагировала: m(Cu) = 64 – (у-х)
Составим систему уравнений:
80х + 80х + 64 – (у-х) = 54,55
188х + 64у = 100
х=0,494 (моль); у=0,11 (моль), но в этом случае х > у, что противоречит допустимому условию II подхода.

Ответ: вся медь прореагировала.
Состав исх.смеси: ω(Cu(NO3)2) = 85,45% и ω(Cu) = 14,55%

5.Для получения этого стекла использовались силикаты, которые древние египтяне могли обнаружить в виде отдельных минералов. По причине климатических особенностей, в Египте не могут образовываться залежи растворимых силикатов - силикатов натрия и калия. Таким образом, египтяне могли использовать для производства стекла минералы, содержащие силикаты магния, алюминия, железа (III) и марганца.
Кальций, присутствующий в стекле, вводился туда в виде карбоната (известняк). Соду (смесь карбоната и гидрокарбоната натрия) добывали по берегам озер в ливийской пустыне, поташ (карбонат калия) извлекали из золы, получающейся при сжигании водорослей.
Схема получения стекла могла бы выглядеть так: В тигле, например, глиняном, нагревали мелко растертую смесь известняка, песка, соды и поташа до получения однородного расплава. Известняк могли и не добавлять, так как песок (белый) содержит большое количество карбоната кальция. Для получения стекла разного цвета и качества в расплав добавляли минералы, содержащие силикаты других металлов. Приготовленный расплав разливали в глиняные формы. После застывания стекла, полученные предметы подвергали механической обработке.

SiO₂ + Na₂ СO₃ + K₂ CO₃ + Ca CO₃ + MgSiO3 + Al₂ (SiO₃)₃ + Fe₂ (SiO₃)³⁺ MnSiO₃.→

→SiO₂ ∙ Na₂O ∙ K₂O ∙ CaO ∙ MgO ∙ Al₂O₃ ∙ Fe₂O₃ ∙ MnO.

6. За каждое вещество в качестве примера
2. Обозначим формулу вещества SbX_n
3. Тогда ν(Х)= nν(Sb)
97,6n/122 = (100 – 97,6)/ М(Х)
М(Х) = 3/ n, n = 3; М(Х) = 1, след. это водород.
Формула вещества - SbН₃


Всероссийская олимпиада школьников по химии
II этап 10 класс 2008-2009 уч.год


Решения:

1.2KBr + MnO₂ + 2H₂SO₄ → Br₂ + MnSO₄ + K₂SO₄ + 2H₂O
Al₂S₃ + 8HNO₃ разб. → 2Al(NO₃)₃ + 2NO↑ + 3S↓ + 4H₂O
5H₂S + 2KMnO₄ + 3H₂SO₄ .→ 5S↓ + 2MnSO₄ + K₂SO₄ + 8H₂O
2FeCl₃ + 3Na₂S → S↓+ 2FeS + 6NaCl
2FeBr₂ + 3Cl₂ → 2Br₂ + 2FeCl₃
Ba(HSO₃)₂ + 2KOH → BaSO₃↓ + K₂SO₃ + 2H₂O
3CuO + 2NH₃ = 3Cu↓ + N₂↑ + 3H₂O
(NH₄)₂HPO₄ + 3KOH → K₃PO₄ + 2NH₃↑+ 3H₂O
KHCO₃ + Ca(OH)₂ → CaCO₃↓ + KOH + H₂O
Ba(HCO₃)₂ + NH₄HSO₄ → CO₂↑ + H₂O + BaSO₄↓ + NH₄HCO₃

2.4Mg + 10HNO₃ = 4Mg(NO₃)₂+ N₂O + 5H₂O x7
4Mg + 10HNO₃ = 4Mg(NO₃)₂+ NH₄NO₃ + 3H₂O x3
28Mg + 70HNO₃ = 28Mg(NO₃)₂+ 7N₂O + 35H₂O
12Mg + 30HNO₃ = 12Mg(NO₃)₂ + 3NH₄NO₃ + 9H₂O

40Mg + 100HNO₃ = 40Mg(NO₃)₂+ 7N₂O + 3NH₄NO₃ + 44H₂O

v(HNO₃)общ = 100 моль. Подверглось восстановлению v(HNO₃) = 17 моль. Молярная доля азотной кислоты, подвергшейся восстановлению, составляет:

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

3. m(SO₃)=3,00г
10 г олеума
m(H₂SO₄ )=7,00г

ν(SO₃)=3,00/80=0,0375 моль
SO₃ + H₂O = H₂SO₄
0,0375моль 0,0375моль
m(H₂SO₄ )=98х0,0375=3,675г

m(H₂SO₄ )общ.=7,00+3,675=10,675 г

пусть объем раствора азотной кислоты равен V мл, тогда m(HNO₃)=(1,413•V•0,7) г

w(H₂SO₄) / w(HNO₃) = 2; w(H₂SO₄) / w(HNO₃) = 10,675/(1,413•V•0,7)
V(HNO₃ р-ра) = 5,4 мл

4.n=4; Х : CH₃―CH₂―CHCl―CH₃
1) CH₃―CH₂―CH═CH₂ + HCl ——→ CH₃―CH₂―CHCl―CH₃
бутен-1
2) CH₃―CH₂―CHCl―CH₃ + KOHспирт. р-р ——→ CH₃―CH═CH―CH₃ + KCl + H₂O
бутен-2
Реакция полимеризации бутена-2

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

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

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

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

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

Всероссийская олимпиада школьников по химии
II этап 11 класс 2008-2009 уч.год

Решения:

1. 6FeO + 3C_l2 → t 2Fe₂O₃ + 2FeCl₃
2Cu₂(OH)₂CO₃ + 2NH₄Cl → t 3Cu↓ + CuCl₂ + N₂↑ + 2CO₂↑ + 6H₂O
Ca(HS)₂ + 2Cl₂ → CaCl₂ + 2S↓ + 2HCl
3CS₂ +4KMnO₄ + H₂O → 6S↓ + 4MnO₂↓ + 2KHCO₃ + K₂CO₃
CaCN₂ + 3H₂O → 2NH₃↑ + CaCO₃↓
COCl₂ + 2HCl → CO₂↑ + 2HCl
2Na₂O₂+ 2CO₂ → 2Na₂CO₃ + O₂↑
3FeO + 2NH₃ = 3Fe↓ + N₂↑+ 3H₂O
FeCl₂ + KNO₂ + 2HCl → NO↑ + FeCl₃ + NaCl + H₂O
4HNO₃ = 4NO₂↑ + O₂↑ + 2H₂O

2.
1) Находим количество вещества α-частиц по уравнению Клапейрона-Менделеева
ν(α)=pV|RT=(67,36 • 0,02)/(8,31•298) = 5,44•10^-4 (моль)
С другой стороны ν(α)=N(α)/NA = m(α)/mo(α)• NA
m(α)=12,93 — 10,7 = 2,23 мг
NA = m(α)/mo(α)• ν(α) = 6,15 •1023 1/моль

3.
[Вы должны быть зарегистрированы и подключены, чтобы видеть это изображение]

4.
[Вы должны быть зарегистрированы и подключены, чтобы видеть это изображение]

5.
[Вы должны быть зарегистрированы и подключены, чтобы видеть это изображение]

6.
А.
[Вы должны быть зарегистрированы и подключены, чтобы видеть это изображение]

7.
[Вы должны быть зарегистрированы и подключены, чтобы видеть это изображение]

8.
[Вы должны быть зарегистрированы и подключены, чтобы видеть это изображение]

9.
[Вы должны быть зарегистрированы и подключены, чтобы видеть это изображение]