Задания всероссийской олимпиады школьников по химии - 2004 года.9 класс

Всероссийская олимпиада школьников по химии - 2004 г.

ДЕВЯТЫЙ КЛАСС

Задача 9-1.в

"За ручкою руку опустишь в карман -
а дальше ответ однозначен…"
(Бахыт Кенжеев)

"Селитреный газ, согласно Кирвану, имеет удельный вес 1,19; согласно Дэви 1,102; последнее и теперь является наилучшим приближением, поскольку это показывают мои опыты. Этот газ чрезвычайно вреден при вдыхании его в разбавленном состоянии: в чистом состоянии он мгновенно убивает. Селитряный газ, как уже было замечено, разлагается электричеством; половина азота освобождается, а другая половина соединяется с выделившимся кислородом и образует селитреную кислоту. Согласно анализу Дэви по углю, селитреный газ состоит из 2,2 частей азота и трех частей кислорода по весу или почти 42% азота и 58% кислорода; это то же, что я получаю путем электризации и другими средствами.

Др. Генри недавно открыл, что селитреный газ разлагается аммиачным газом; если смешать оба газа над ртутью в эвдиометре Вольта, то электрической искры оказывается достаточно для того, чтобы их взорвать. Если присутствует избыток селитреного газа, то продуктами являются азотный газ и вода с небольшим количеством селитреной кислоты; если присутствует избыток аммиака, то получаются азотный газ, вода и водород. Если аммиачный газ пропускать через трубку, наполненную раскаленным докрасна пиролюзитом, то, как нашел др. Мильнер, образуется селитреный газ."

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

"Джон Дальтон" (сборник избранных работ по атомистике 1802-1810), Л., 1940, стр 129)
Определите состав "селитреного газа" (формула).
С какой точностью определили "удельный вес" Кирван и Дэви (отн. %)?
Напишите уравнение реакции "разложения электричеством селитреного газа".
Напишите уравнение реакции "селитреного газа с аммиачным газом в эвдиометре". Как меняется объем в результате реакции, если использовать стехиометрическую смесь (после приведения продуктов к исходным условиям)?
Оцените точность результатов химического анализа "селитреного газа" по Дэви (ошибка в относительных %).
Напишите уравнение реакции "аммиачного газа с пиролюзитом".
Предложите уравнения реакций получения "селитреного газа" (два примера).
На рисунке в конце текста приведены формулы, которыми пользовался Дж. Дальтон для соединений азота. Определите под каким номером обозначен "селитреный газ", каким составам соответствуют другие формулы.

Задача 9-2.

" все ж, став записным пиитом, я по-иному подхожу
к старинным истинам избитым, поскольку ясно и ежу …"
(Бахыт Кенжеев)

В 1923 г. А. Кэмпбелл изучал растворение металлов в азотной кислоте. Согласно его данным, при растворении 6,714 г некоторого металла в 25%-ной азотной кислоте выделяется 1500 мл газовой смеси, содержащей окись азота (j = 39,0%, w = 53,81%), закись азота (j = 21,0%) и ещё один компонент.
Установите название третьего компонента газовой смеси и рассчитайте его массовую долю.
Рассчитайте плотность выделившейся смеси газов при н.у.
Какой металл растворял в своих опытах Кэмпбелл? Ответ подтвердите расчетом.
Приведите суммарное уравнение изученной Кэмпбеллом реакции (в расчете на
1 моль металла).
Какие химические реакции возможны при нагревании выделившейся смеси газов?

Задача 9-3.

"…обнаружить истину, из числа
тех, что спят в земле, и рудничной соли,
и любовной влаге."
(Бахыт Кенжеев)

Минерал термонатрит встречается в виде выцветов в аридных областях, в отложениях фумарол. Его плотность составляет 2,255 г/см³, твердость 1 - 1,5. Минерал легко растворяется в воде. Если растворить 45 г термонатрита в 100 г воды при 80 ^оС, то при охлаждении до 20 оС можно выделить 65,35 г другого минерала (II). При аккуратном добавлении к оставшемуся раствору 25 мл 36%-ного раствора соляной кислоты (пл. 1,18 г/см³) образуется 103,23 г раствора, при испарении которого досуха получается 15,72 г еще одного минерала (III). Растворение в воде этих минералов сопровождается различными тепловыми эффектами (см. таблицу).

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

1.Определите состав минералов (формулы).
2.Предложите названия минералов II, III.
3.Рассчитайте тепловой эффект растворения минералов (кДж/моль), можно считать теплоемкость образующихся растворов равной теплоемкости воды (4,18 Дж/г град).
4.При длительном выдерживании в сушильном шкафу при 100 ^оС минерал IIпревращается в термонатрит. Рассчитайте тепловой эффект для этой реакции (кДж/моль) и изменение массы (%).
5.Для указанных минералов нарисуйте качественные графические зависимости растворимости от температуры (s - ось абсцисс, t – ось ординат).
6.Какой элемент, на Ваш взгляд, обязан своим названием минералу II?


Задача 9-4.

"пытаясь в мире добавить что-то, как соль на кончике ножа…"
(Бахыт Кинжеев "Из старых тетрадей")

При длительном электролизе насыщенного раствора гидрокарбоната калия (при охлаждении, I=250 мА, U> 16 В, платиновые электроды) выпадают голубоватые, похожие на лед, кристаллы (пл. 2,14 г/см3). При нагревании выше 140оС соединение разлагается, теряя в массе 30,3%. Плотность газообразных продуктов по воздуху 1,38. Навеска вещества массой 0,1000 г была растворена в 10 мл 10%-ного раствора KI, подкисленного серной кислотой. На титрование образовавшегося иода пошло 10,1 мл 0,1 М раствора тиосульфата натрия.
Определите состав полученного вещества (формула).
Напишите уравнение реакций синтеза, термического разложения и анализа полученного препарата.
Напишите уравнение реакции полученного вещества с разбавленным раствором серной кислоты.
Почему, на Ваш взгляд, для синтеза был использован гидрокарбонат калия, а не более доступный гидрокарбонат натрия?
Каково, по Вашему мнению, строение (геометрическое) полученного соединения (рисунок).
Какое из известных Вам соединений получают аналогичным способом? Какими сходными свойствами они обладают (уравнения реакций)?

Задача 9-5.

"Дай-ка поделимся, милый, добычей,
всю аккуратно сочтём."

(Бахыт Кенжеев)

В четыреххлористом углероде (600 мл) растворили бесцветную жидкость (200 г,
пл. 1,57 г/см3; tкип.= 75,3 ^оС), которую можно получить при взаимодействии двух простых желтоватых веществ. К полученному раствору при перемешивании и охлаждении добавили 75 мл воды. После расслоения реакционной смеси нижний слой был отделен на делительной воронке, прогрет до 60 ^оС на водяной бане с вакуумированием. После кристаллизации в вакуумном эксикаторе было получено бесцветное кристаллическое вещество (пл. 1,65 г/см³; tпл.= 74 ^оС) с выходом 90%.
Навеску полученного вещества массой 0,5986 г растворили в воде. Объем раствора довели до 100 мл. На титрование аликвоты 10 мл полученного раствора расходуется 7,3 мл 0,1 М раствора гидроксида натрия при использовании в качестве индикатора метилового красного (рН перехода красный - желтый 4,2 - 6,2), а при использовании в качестве индикатора фенолфталеина (рН перехода 8,0 - 9,6 бесцветный - малиновый) расходуется 14,6 мл 0,1 М раствора гидроксида натрия. Нейтральный (по фенолфталеину) раствор дает белый осадок с раствором хлорида бария, а с нитратом серебра образующийся белый осадок достаточно быстро темнеет.
Определите состав синтезированного вещества (формула), предложите его название.
Какое строение имеет данное вещество (графическая формула и геометрическое строение - рисунок.)?
Напишите уравнение реакции синтеза.
Напишите уравнение реакции получения исходной жидкости.
Напишите уравнения реакций полученного вещества с гидроксидом натрия, хлоридом бария, нитратом серебра.

Задача 9-6.

Рассмотрите перечень солей, представленных в данной таблице:

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

Константы диссоциации (К_а) некоторых кислот представлены в следующей таблице:

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

Из первой таблице приведите примеры солей, которые являются по составу: а) кислыми; б) средними.
Из первой таблицы приведите примеры солей, водные растворы которых будут: а) нейтральными (рН = 7 ± 1); б) щелочными; в) кислыми.

Приведите уравнения реакций (в краткой ионной форме), определяющих среду раствора.
Рассчитайте массу и концентрацию (можно по отдельным ионам) раствора, который образуется при сливании 100 мл 1 М раствора K₂CO₃ и 50 мл 1 М раствора K₂S₂O₇. (Плотности растворов можно принять за 1,1 г/мл).
Напишите уравнения реакций, происходящих при добавлении раствора BaCl₂ к растворам K₂SO₄; KHSO₄; K₂S₂O₇; K₂CO₃; KHCO₃; K₂HPO₄.
Приведите реакции взаимного превращения солей, используя не более одного дополнительного реактива (не приведенного в данном списке, вода не учитывается) для групп: а) K₂SO₄, KHSO₄, K₂S₂O₇; б) K₂CO₃, KHCO₃; в) KH₂PO₄, K₂HPO₄, K₄P₂O₇. Укажите условия проведения реакций (водный раствор, расплав, температурные условия, …).