Областная олимпиада школьников по химии 2004/2005 г.Тюменская область.9 класс.Решения

Областная олимпиада школьников по химии 2004/2005 г.
Решения задач.
Девятый класс.
Задача 9-1.

1. Уравнение реакции (2 балла):

3 I₂ + 3Na₂CO₃ = 5NaI + NaIO₃ + 3СО₂↑

2. Количества исходных веществ: n = m/M

n(I₂) = 0,00394 (моль), n(Na₂CO₃*10H₂O) = 0,0245 (моль).

По уравнению реакции определяем, что йод вступит в реакцию полностью, при этом образуется 0,0066 моль NaI; 0,0013 моль NaIO₃ и останется 0,0206 моль Na₂CO₃. Молярные концентрации с = n/V будут численно равны (3 балла):

с(NaI) = 0,0066 моль/л; с(NaIO₃) = 0,0013 моль/л и с(Na₂CO₃) = 0,0206 моль/л.

3. В растворе остался избыток карбоната натрия, который будет определять щелочную среду раствора (2 балла):

СО₃^2– + Н₂О <=> НСО₃ ^– + ОН ^–

Na₂CO3 +Н₂О <=> NaHCO₃+NaOH

4. Уравнение реакции: 2NaI + Сl₂ = 2NaCl + I₂ Выделившийся иод с крахмалом дает синее окрашивание (1 балл)

5. Иод может образоваться также за счет сопропорционирования иодида и иодата при подкислении бумажки, под действием, например хлороводорода (сначала произойдет нейтрализация избытка карбоната):

5I ^– + IO₃ ^– + 6Н + = 3I₂ + 3Н₂О (1 балл)

Или при действии окислителя (не галогена) на иодид-ион:

2I ^– + О₃ + Н₂О = I₂ + О₂ + 2ОН ^– (1 балл)

(10 баллов)


Задача 9-2.

Водород является экологически чистым топливом, поскольку при его сгорании образуются только пары воды. Его можно получить, например
- взаимодействием металлов с кислотами Me + 2HCl = MeCl₂ + H₂↑
- некоторых металлов со щелочами: 2Al + 2NaOH + 6H2O = 2Na[Al(OH)₄] + 3H₂↑
- электролизом воды: 2H₂O = O₂↑ + 2H₂↑
- разложением природного газа СH₄ = С + 2H₂↑ (по 0,5 балла, до 2-х баллов)

1. Определим массу бензина и количество теплоты необходимые для пробега 100 км. m = r*V = 0,830*7 = 5,81 кг. Q₁ = 5,81*42 = 244 МДж (1 балл)

2. Используя уравнение Клапейрона-Менделеева найдем количество вещества водорода в баллоне:
pV=nRT; n = pV/(RT) = 150*105*50*10-3/(8,31*300) = 301 моль (2 балла)

3. По термохимическому уравнению найдем количество теплоты которое выделится при сгорании водорода:
Q₂ = 301*490,3/2 = 73790 кДж = 73,8 МДж (1 балл)

4. Расстояние, которое пройдет автомобиль:
S = 100*73,8/244 = 30,2 км. (1 балл)

(7 баллов)


Задача 9-3.

Уравнения реакций (z – валентность металла):
Me + 2zНNO₃ = Me(NO₃)z + z NO₂↑ + zH₂O
3Me + 4zНNO₃ = 3Me(NO₃)z + z NO↑ + 2z H₂O (2 балла)
Общее количество вещества смеси n = V/VM = 89,6/22400 = 4 ммоль, ее молярная масса M = 2DH2 = 34 г/моль. Пусть смесь содержит х ммоль NO₂, тогда:
46x + 30(4-x) = 34*4, откуда x = n(NO2) = 1 ммоль, n(NO) = 3 ммоль (2 балла)
Количество вещества металла согласно уравнению 1 равно 1/z ммоль, согласно уравнению 2 – 3/z ммоль, общее количество вещества 4/z ммоль.
Тогда молярная масса металла M = m/n = (m/4)z = (0,225*103/4)z = 56,25z
При z=2 это соответствует кадмию (Ar(Cd) = 112,4) (3 балла)

(7 баллов)


Задача 9-4.

1. Название задачи, а также то, что этот элемент в природе сопутствует сере, должны подсказать, что искомый элемент - селен (греческое слово «селене» означает «Луна»). Для подгруппы серы характерны степени окисления –2, +4, +6, формулы оксидов ЭО₂ и ЭО₃, формулы кислот Н₂ЭО₃ и Н₂ЭО₄.
Массовая доля элемента в кислоте может быть расчитана по формуле
w(Э) = Ar(Э)/Мr(к-ты)), откуда для Н₂SeО₃ w(Se) = 79/129 = 0,612,
а для Н₂SeО₄ w(Se) = 79/129 = 0,545, что отвечает условию.
Таким образом, элемент селен – Se, Кислота селеновая - H₂SeO₄
2Se + 5F₂ = SeF₄ + SeF₆ (1)
Se + 2C1₂ = SeCl₄, (2)
Se + O₂ = SeO₂ (3)
Реакция с золотом (получаются соединения Au⁺³ и Se⁺⁴)
2Au + 6H₂SeO₄ = Au₂(SeO₄)₃ + 3SeO₂ + 6H₂O или
2Au + 7 H₂SeO₄ = 2H[Au(SeO₄)₂] + 3H₂SeO₃ + 3H₂O
Учитывая, что сера находится в группе выше, чем селен, она является более электроотрицательным элементом, и возможная формула сульсена SeS₂

Установление селена (без расчетов) – 1 балл, обоснование выбора селена по формуле кислоты, формула кислоты – 2 балла, уравнения реакций 1-3 – 3 балла, уравнение реакции 4 - 3 балла, формула сульсена – 1 балл

(10 баллов)


Задача 9-5.

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