Московская городская олимпиада школьников по химии. Районный этап. 2008 г.9 класс

1.Один из старинных промышленных способов получения водорода заключался в пропускании водяных паров через раскаленные железные стружки. Так, установка созданная в 1803 г. русским химиком Я.Д. Захаровым вмещала 819 кг железных стружек и производила 91 м3 водорода в час.
Запишите уравнение реакции получения водорода этим способом. Сколько воды потребляла данная установка в час? Сколько часов могла работать данная установка?

2.Д.И. Менделеев считал, что легче водорода могут быть два химических элемента, пока не обнаруженных в природе: ньютоний и короний. Для ньютония Менделеев ввел в свою систему нулевой период, а элемент короний он поместил в первый период до водорода. Менделеев полагал, что ньютоний не только наилегчайший, но и химически наиболее инертный элемент, обладающий высочайшей проникающей способностью. На основе современных представлений о химическом элементе объясните, возможно ли существование элементов ньютония и корония.

3.Вспомните мнемоническое правило, которое позволяет запомнить цвета радуги «Каждый охотник желает знать, где сидит фазан». Из предложенного перечня веществ выберите по одному примеру, соответствующему каждой краски радуги.
Перечень веществ: Оксид свинца (II) PbO, сульфид ртути HgS, растворы солей меди (II), оксид железа (III) Fe₂O₃, оксид ртути(II) HgO, соли никеля (II), дихроматы щелочных металлов и аммония, оксид хрома (III), пары йода, берлинская лазурь, хлорид хрома (III), лакмус, хроматы щелочных металлов.

4.Осуществите следующие превращения. Запишите уравнения реакций, необходимых для осуществления процессов:
Li → Li₂O → LiCl → LiNO₃ → Li₂SO₄ → LiСO₃

5.К раствору, содержащему 1,6 г сульфата меди (II) и 1,61 г сульфата цинка добавили разбавленный раствор щелочи, содержащий 0,24 г гидроксида натрия. Смесь отфильтровали. Определите число молей солей, содержащихся в фильтрате. Что осталось на фильтре? Запишите необходимые уравнения реакций.

6.Конструкторы первых космических кораблей и подводных лодок столкнулись с проблемой: как поддерживать на судне или космической станции постоянный состав воздуха, т.е. как избавиться от избытка углекислого газа и возобновить запас кислорода? Решение было найдено изящное — надо превратить СО2в О2! Для этого было предложено использовать надпероксид калия (КО2), который образуется при сгорании калия в кислороде. При взаимодействии надпероксида калия с углекислым газом выделяется кислород в свободном виде (атомы кислорода являются и окислителем, и восстановителем одновременно). Составьте уравнения реакций, о которых идет речь в тексте. Зная, что в сутки человек выделят в среднем 0,51 м3 углекислого газа, рассчитайте, какое количество надпероксида калия должно быть на борту космической станции, чтобы обеспечить жизнедеятельность экипажа, состоящего из трех человек в течение месяца (30 дней).

Ответы и решения:

1.3Fe + 4H₂O = Fe₃O₄ + 4H₂
Количество водорода в молях = 91 ^м3 / 0,0224^м3 = 4062,5 моль. Количество воды тоже равнялось 4062,5 моль.
Масса воды равна 4062,5 моль x 18 г/моль = 73125 г или 73,125 кг.
За 1 час работы установки расходуется 3 x 4062,5 / 4 = 3046,88 моль железа или 170,625 кг.
Общее время работы установки составляет около 5 часов: 819 кг / 170,625 кг/час = 5,2 часа.

2.Такие элементы не существуют в природе. Самый легкий элемент — водород. Порядковый номер этого элемента 1. Изотоп этого элемента (протий) содержит один протон и один электрон. Строение этого изотопа самое простое. Но строение атома было открыто позже. Этим можно и объяснить ошибочное предположение Д.И. Менделеева о существовании более легких элементов.


3.CuSO₄ + 2NaOH = Cu(OH)₂↓ + Na₂SO₄
ZnSO₄ + 2NaOH = Zn(OH)₂↓ + Na₂SO₄
Zn(OH)₂ + 2NaOH =Na₂ZnO₂ + 2H₂O или
Zn(OH)₂ + 2NaOH =Na₂[Zn(OН)₄]

5.Количества сульфата меди (II) и сульфата цинка равны 0,01 моль. Количество гидроксида натрия равно 0,06 моль. По уравнению реакций весь гидроксид натрия вступит в реакцию. На фильтре останется 0,01 моль 0,01 моль гидроксида меди (II).
В фильтрате содержится 0,02 моль сульфата натрия и 0,01 моль цинката натрия.

6.K + O₂ = KO₂
4KO₂ + 2CO₂ = 2K₂CO₃ + 3O₂

В сутки человек выделяет углекислого газа 0,51 м3 = 510 л, что составляет 510 : 22,4 = 22,77 моль, чтобы его утилизировать требуется в 2 раза больше надпероксида калия, т.е. 45,54 моль или 3,23 кг.
Для работы в течении 30 дней для троих человек потребуется 3,23 х 30 х 3 = 290,27 кг надпероксида калия