Олимпиада по химии

8 класс

8-1

1. Число атомов водорода в молекуле хлорной кислоты - 1

2. Число атомов в молекуле серы – 8

3. Число молекул воды в кристаллогидрате медного купороса – 5

4. Число элементов в молекуле аммиака - 2

Система оценивания:

За каждый верный ответ по 2 балла

Итого: 8 баллов

8 -2

Переведем данные концентрации хлоридов в удобные единицы:

27 200 000 т/км³ – 27,2 г/л NaCl

3 800 000 т/км³ – 3,8 г/л MgCl₂

750 000 т/км³ - 0,75 г/л KCl.

Количество вещества солей: n(NaCl) = 27,2 : 58,5 = 0,465 моль

n(MgCl₂ ) = 3,8 : 95 = 0,04 моль, n(KCl) = 0,75 : 74,5 = 0,01моль.

Суммарное количество вещества хлорид-ионов :

n(Cl^-) = 0,465 +0,08 + 0,01 = 0,555 моль.

m(Cl^-) = 0,555 моль⋅35,5 г/моль= 19,7 г

Это во много раз превышает благоприятное для растений содержание хлорид-ионов. Вода для полива не пригодна.

Система оценивания:

Пересчет содержания солей - 3 балла

Расчет количества вещества солей – 3 балла

Расчет количества вещества хлорид-ионов - 3 балла

Расчет массы хлорид-ионов в литре воды - 1 балл

Итого: 10 баллов

8 -3

Химический процесс – горение;

Физические процессы – экстракция солей из золы, фильтрация

Формулы солей - NaCl, Na₂CO₃, K₂CO₃,

Система оценивания:

За химический и физические процессы по 1 баллу - 3 балла

За формулы солей по 2 балла - 6 баллов

Итого: 9 баллов

8- 4

1) С + 2Н₂О = СО₂+ 2Н₂ 2Н₂ + О₂ = 2Н₂О

2) Известно, что присутствие воды в процессе горения не обязательно, но вода выступает в роли катализатора окисления, как для углерода, так и для водорода.

Система оценивания:

За уравнения реакций по 3 балла – 6 баллов

За установление роли воды - 4 балла

Итого: 10 баллов

8 -5

Схема реакции: Ме + НAn = MeAn + ½ H₂

Масса прореагировавшего металла:

m(Me) = 0,182⋅50 = 0,913 г

n(H₂) = 0,365 л : 22,4 л/моль = 0,0163 моль.

Если степень окисления металла +1, то М(Ме) = m/n = 0,193 : 2⋅0,0163 =28 г/моль.

Такого металла нет.

Если степень окисления металла +2, то М(Ме) = 0,193 : 0,0163 = 56 г/моль.

Искомый металл - железо.

Система оценивания:

За схему реакции – 3 балла

За расчет массы металла – 2 балла

За расчет объема водорода – 2 балла

За определение металла - 6 баллов

Итого: 13 баллов

9 класс

9 – 1

Уравнение реакции: 2Mg + CO₂ = 2MgO + C.

По уравнению реакции: n(MgO) = n(Mg); n(C) = 0,5n(Mg).

По условию задачи:

n(MgO) = m(Mg) : M(Mg) = 18 г : 24 г/моль = 0,75 моль

n(MgО) = 0,75 моль, m(MgО) = 0,75 моль ⋅40 г/моль = 30 г

n(C) = 0,375 моль; m( C) = 0,375 моль ⋅12 г/моль = 4,5 г.

ω(MgO) = m(MgO)/ m_{тв. остатка} = 30: 34,5⋅ 100% = 87%

ω(С) = 0,13.

По уравнению: n(CО₂) = 0,5n(Mg),

По условию задачи: n(CО₂) = 0,375 моль;

V_{прореагировавшего}(CО₂) = 0,375 моль⋅22.4 л/моль = 8,4 л.

V_оставш(CО₂) = 28л – 8,4л = 19,6 л

(CО₂) = 19,6 : 28 ⋅ 100% = 70%

Объем добавленного воздуха = 8,4 л

В нем (О₂) = 0,21V(О₂ ) = 8,4 ⋅0,21 = 1,76 л;

(N₂) = 0,78; V(N₂) = 8,4 ⋅0,78 = 6,64 л.

В оставшейся газовой смеси:

(О₂) = 1,76 : 28 = 6,3%

(N₂) = 6,64 : 28 ⋅ 100% = 23,7%

Система оценивания:

За уравнение реакции – 2 балла

За расчет массовых долей компонентов твердого остатка - 3 балла

За расчет объемной доли СО₂ - 3 балла

За расчет объемных долей кислорода и азота - 5 баллов.

Итого: 13 баллов

9 -2

Поскольку кислота может проходить через медные трубы лишь в разбавленном состоянии, то это значит, что в концентрированном состоянии она их разрушает, реагируя с медью. В условиях указано, что кислота образована одним из элементов первых трех периодов, то есть это может быть либо H₂SO₄, либо HNO₃. Но так как исходное вещество — твердое, то оно может быть только серой.

Если сера проходит через огонь, она, естественно, сгорает до SO₂:

S + O₂ = SO₂ (1)

Растворение SO₂ в воде приводит к образованию сернистой кислоты:

SO₂ + H₂O = H₂SO₃ (2)

При хлорировании же сернистой кислоты протекает дующая реакция:

H₂SO₃ + Н₂O + Cl₂= H₂SO₄ + 2HCl (3)

Серной кислоте, которая при этом образуется, в концентрированном состоянии, да еще при повышенной температуре, медные трубы и впрямь не преодолеть, так как будет протекать следующая реакция:

Сu + 2H₂SO_4(конц.) = CuSO₄ + SO₂ + 2H₂O (4)

Система оценивания:

За установление исходного вещества - 2 балла

За уравнения 1, 2 по 1 баллу - 2 балла

За уравнения 3, 4 по 2 балла – 4 балла

Итого: 8 баллов

9-3

А – NaCl, Б – NaI, В – HCl, Г – I₂, Д – H₂S

NaCl + H₁SO₄ = HCl + NaHSO₄ (1)

8NaI + H₁SO₄ = 4I₂ + H₂S + 8NaHSO₄ + 4H₂O (2)

4HCl + 4NaI + O₂ = 2 I₂ + 4NaCl + 2 H₂O (3)

Cистема оценивания:

За каждое вещество по 1 баллу - 5 баллов

За уравнение (1) - 1 балл

За уравнения (2), (3) по 2 балла - 4 балла

Итого: 10 баллов.

9-4

Из описания опыта видно, что летучее масло с запахом хлора - это и есть хлор, только жидкий. Следовательно, Фарадей получил гидрат хлора; при нагревании он разлагается на воду и хлор, который в условиях опыта перешел в жидкое состояние. (Даже если Вы не знали о существовании такого соединения, то из условия задачи следует, что оно все-таки существует.) 21,5 г кристаллогидрата содержат 21,5–14,4 = 7,1 г хлора,

Следовательно, формула кристаллогидрата С1₂‧8Н₂O.

Система оценивания:

За объяснение результатов опыта – 5 баллов

За расчет формулы кристаллогидрата – 3 балла.

Итого: 8 баллов

9-5

Из уравнения реакции

NaHCO₃ + HCl = NaCl + H₂O + CO₂↑

Видно, что n(CO₂) = n(NaCl)

⇒n_(NaCl) = C_(NaCl)V_(NaCl)

Из условия известно, что объем выделившегося газа в 2 раза больше, чем объем раствора соли.

Обозначим V_(NaCl) = х, тогда

Решая уравнение, получим C_(NaCl) = 0,09 моль/дм³

Система оценивания:

За уравнение реакции - 1 балл

За выражение концентрации хлорида натрия - 4 балла

За расчет концентрации - 6 баллов.

Итого: 11 баллов

10 класс

10-1

Для определения металла в составе карбоната Ме₂(CO₃)_n составим уравнение:

Обозначим молярную массу металла через х.

ω(Ме)= 2x/ (2x+60n)= 0,2857, откуда x = 12n

Поскольку карбонат титана (II) не существует, искомый металл – магний.

n(MgCO₃) = 4,2: 84 = 0,05 моль.

Так как в растворе после удаления осадка остались только хлорид- и карбонат-анионы, в состав бишофита входят хлорид-ионы.

Проверим, входит ли в состав минерала натрий.

n(Na₂CO₃) = ω(Na₂CO₃) ·m_p-pa·ρ / M(Na₂CO₃) = 0,1· 100 ·1,102 / 106 = 0,104 моль

n(Na⁺)= 0,208 моль.

m_{оставшегося раствора} = 10,15 + 50 + 110,2 – 4,2 = 166,15 г

m(Na⁺) = 166,15 · 0,288 = 4,79 г n(Na⁺)= 4,79 : 23 = 0,208 моль.

То есть весь натрий, содержащийся в растворе, был в составе карбоната натрия.

В бишофите его нет. Следовательно, получена формула MgCl₂.

Установим, является ли она истинной.

n(MgCl₂) = n(Mg) = 0,05 моль

m(MgCl₂) = 0,05 моль ·95г/моль = 4,75 г. Значит бишофит – кристаллогидратMgCl₂·хН₂О

Найдем количество кристаллизационной воды

(95 + 18х) ·0,05 = 10,15, х = 6

Истинная формула бишофита - MgCl₂·6Н₂О

Система оценивания:

Определение катиона металла - 3 балла

Установление аниона - 1 балл

Доказательство отсутствия катиона натрия - 3 балла

Расчет кристаллизационной воды - 3 балла

Итого: 10 баллов

10-2

Уравнения реакций нейтрализации:

SO₃ + 2NaOH = Na₂SO₄ + H₂O (1)

H₂SO₄ + 2NaOH = Na₂SO₄ + 2H₂O (2)

Обозначим количества вещества компонентов олеума:

n(SO₃) = x; n(H₂SO₄) = y;

По уравнению (1): n(NaOH) = 2x;

По уравнению (2): n(NaOH) = 2y.

Масса щелочи в растворе:

m(NaOH) = ω(NaOH) ⋅V_p-pa⋅ρ = 0,3⋅105⋅1,33= 41,9 г

Составим систему уравнений:

8 0х + 98y = 50

80x + 80y = 41,9 , откуда y = 0,45 моль, х= 0,074 моль.

m(SO₃) = М(SO₃) ⋅ n(SO₃) = 80г/моль ⋅0,074 моль = 5,9 г

ω(SO₃) = m(SO₃)/ m_олеума = 5,9 г : 50 г = 0,118 или 11,8%

Система оценивания:

За уравнения реакций по 1 баллу - 2 балла

За расчет массы щелочи -1 балл

За составление системы уравнений – 5 баллов

За расчет массовой доли SO₃ - 3 балла

Итого: 10 баллов

10-3

При 300 ºС германий реагирует с йодом, давая дийодид:

Ge + I₂ = GeI₂,

который, диффундируя в другой конец трубки, при 250 ºС диспропорционирует по схеме:

2GeI₂ = Ge + GeI₄

В результате на подложке осаждается пленка чистого германия. Но тетрайодид, диффундируя в горячий конец трубки, начинает взаимодействовать с германием, давая дийодид, так как при 250 °С равновесие второй реакции смещено влево: дийодид, диффундируя в холодный конец трубки, вновь диспропорционирует, и слой германия на подложке растет.

При 600ºС равновесие реакции германия с йодом сильно сдвинуто в сторону исходных веществ и из трубки откачиваются только пары йода. Если откачку производить при 250°, когда в газовой фазе находится тетрайодид, потери составят

Система оценивания:

За уравнения реакций по 2 балла - 4 балла

За объяснения равновесий - 5 баллов

За расчет потерь - 3 балла

Итого: 10 баллов

10-4

Уравнения oписанных процессов:

2Ме¹ + Н₂ = 2Ме¹Н (1)

Ме² + Н₂ = Ме²Н₂ (2)

Ме¹Н + Н₂О = Ме²ОН + Н₂ (3)

Ме²Н₂+ 2Н₂О = Ме²(ОН)₂ + 2Н₂ (4)

Нерастворимыми карбонатами являются соли щелочно-земельных металлов, поэтому:

Ме²(ОН)₂ + Na₂CO₃ = Me²CO₃ + 2NaOH (5)

Me²CO₃ + 2 HCl = Me²Cl₂ + CO₂ +Н₂О (6).

По уравнению (6): n(CO₂) = n (Me²CO₃),

по условию задачи n(CO₂) =V/V_m = 1,12 л : 22,4 л/моль = 0,05 моль.

Отсюда М(Me²CO₃) = m/M = 7,38 : 0,05 = 147,6г/моль

M(Me²) = 147,6г/моль - 60 г/моль = 87,6 г/моль.

Щелочно-земельный металл – Sr.

Поскольку n(SrCO₃) = n(Sr), m(Sr) = 0,05 моль⋅87,6 г/моль = 4,38 г.

Тогда m(Me¹) = 8,98 – 4,38 = 4,6 г.

По уравнению (4) n(H₂) = 2n(SrH₂), по условию задачи n(H₂) = 0,1 моль.

Суммарное количество вещества выделившегося газа:

n(H₂) = PV/RT = 103,96 кПа⋅6,95/ 8,31⋅290K = 0,3 моль.

Следовательно, Ме¹ выделил n(H₂) = 0,3 – 0,1 = 0,2 моль.

Отсюда по уравнению (3) n(Me¹Н) = n(H₂)= 0,2 моль.

По уравнению (1) n(Me¹Н) = n(Me¹), по условию n(Me¹)= 0,2 моль.

Отсюда М(Ме¹) = 4,6 : 0,2 = 23 г/моль.

Щелочной металл – Na.

Cистема оценивания:

За написание уравнений 1-6 по 0,5 балла - 3 балла

За определения стронция - 3 балла

За определение натрия - 4 балла

Итого: 10 баллов

10 -5

При нагревании спиртов выше 170 °С образуются алкены, по­этому

D – этилен С₂Н₄, Е – этан С₂Н₆, F – сажа.

Так как из вещества С образуется при восстановлении С₂Н₅ОН,

то С – уксусный альдегид СН₃СНО, В — ацетилен С₂Н₂, А — кар­бид кальция СаС₂, Н – гидроксид кальция Са(OН)₂ , J – хлорид кальция СаС1₂, I – гидрокарбонат кальция Са(НСO₃)₂, К – карбонат кальция СаСO₃, L – оксид кальция СаО,

1. СаС₂ (А) + 2H₂O → С₂Н₂ (В) + Са(ОН)₂ (Н)

2. С₂Н₂ (В) + Н₂O → СН₃СНО (С)

3. CH₃CHO (С) + Н₂ → СН₃СН₂ОН

4. С₂Н₅ОН → Н₂O + СН₂=СН₂ (D)

5. СН₂=СН₂ (D) + Н₂ → CH₃-CH₃ (E)

6. С₂Н₆ (Е) → 3Н₂ + 2С(F)

7. Са(ОН)₂ (Н) + 2HCI → 2Н₂O + CaCl₂ (J)

8. CaCl₂ (J) + Na₂CO₃ → CaCO₃ + 2NaCl

9. CaCO₃ + CO₂ + H₂O →Ca(HCO₃)₂ (I)

10. Ca(HCO₃)₂ (I) → CO₂ + H₂O + CaCO₃ (К)

11. CaCO₃ (K) → CO₂ + CaO (L)

12. 2CaO + 5C → 2CaC₂ + CO₂

Система оценивания:

1. За определение веществ A-L по 0,5 балла - 5,5 баллов

2. За составление уравнений 1 - 6 – по 0,25 балла - 1,5 баллa

за составление уравнений 7 - 12 – по 0,5 балла - 3 балла

Всего:10 баллов

11 класс

11-1.

1. Растворение соли B в растворе аммиака:

CuCl + 3NH₃ ⋅ H₂O = [Cu(NH₃)₂]OH + NH₄Cl (1)

Окисление комплекса меди(I) в комплекс меди(II):

4[Cu(NH₃)₂]OH + 2 H₂O + O₂ + 8 NH₃ = 4[Cu(NH₃)₄](OH)₂ (2)

Примеры стабильных солей меди(I): CuCl, CuI, CuSCN

2. Вещества: B – CuCl, C - CaC₂; D - H₂C₂; F - Cu₂C₂; J - CO₂; H - CaCO₃;

Уравнения происходящих реакций:

Реакция карбида кальция с водой:

CaC₂ + 2H₂O = H₂C₂↑ + Ca(OH)₂ (3)

Взаимодействие аммиаката меди (I) с ацетиленом с образованием красного осадка ацетиленида меди (I):

H₂C₂ + 2 [Cu(NH₃)₂]OH = Cu₂C₂↓ + 2 NH₃ + 2 H₂O (4)

Реакция сгорания ацетиленида меди(I):

Cu₂C₂ + 3O₂ = 2CuO + 2 CO₂↑ (5)

При горении пламя окрашивается медью в характерный зеленый цвет;

Взаимодействие углекислого газа с гидроксидом кальция в водном растворе.

Ca(OH)₂ + CO₂ = CaCO₃ ↓ + H₂O (6)

1. Решение задачи начинают с последнего уравнения реакции

По условию задачи:

По цепочке последовательных уравнений реакций количества вещества соотносятся: (CaC₂)= ( H₂C₂)= ( Cu₂C₂)= 2 (CO₂)= 2 CaCO₃

Следовательно, вычисляем количество 100%-ного карбида кальция:

(CaC₂)=1/2 ∙ CaCO₃= 0,01 / 2= 0,005

m(100%CaC₂)= n ∙ M = 0,005∙64.10=0,32 .

Система оценивания:

1. За уравнения 1,2 и примеры солей - 2 балла

2. За определенные вещества B - H по 0,5 балла за каждое - 3 балла

за уравнения реакций 3 и 6 по 1 баллу - 2 балла

за уравнения реакция 4 и 5 по 2 балла - 4 балла

3. За нахождение массы карбида кальция - 4 балла.

Всего:15 баллов

11-2

1. В банке находился фенол, известный во времена Холмса, как «карболовая кислота», в одной бутыли находилась азотная кислота, а в другой концентрированная серная кислота, известная также, как «купоросное масло». А желтые ядовитые взрывчатые кристаллы – это тринитрофенол, широко известный как пикриновая кислота.

2. Реакция получения тринитрофенола:

Под действием сульфида натрия происходит восстановление пикриновой кислоты в пикраминовую:

1. Название продукта восстановления – пикраминовая кислота, именно при помощи нее были открыты реакции диазотирования и азосочетания. Путем азосочетания получают азокрастели, которые до сих пор широко используются, например

Система оценивания:

1. За определение веществ, описанных в задаче - 2 балла

2. За составление уравнений химических реакций: получения тринитрофенола – 1 балл,

взаимодействия тринитрофенола с сульфидом натрия – 1 балл,

3. За название продукта восстановления пикриновой кислоты – 1 балл,

за название типа реакций - 1 балл,

за название соединений – 1 балл

пример уравнения реакций – 1 балл,

за уравнение реакции – 2 балла

Всего:10 баллов

11 – 3.

Уравнение сгорания кислоты:

СН₃СООН + 2О₂ = 2СО₂ + 2Н₂О

По следствию из закона Гесса:

∆Н⁰ = 2∆Н_обр(СО₂) + 2∆Н_обр(Н₂О_г) - ∆Н_обр(СН₃СООН) =

2⋅( -393,5) -2⋅(-241,8) + 484,2 = -786,4 кДж/моль.

n(СН₃СООН) = ∆Н/∆Н⁰ = (-235,9) : (-786,4) = 0,3 моль.

n_{прореаг}(О₂) = 0,6 моль

n_ост(О₂) = PV/RT = 104,1⋅10,0 / (8,31⋅313) = 0,4 моль.

В исходной смеси было 0,3 моль СН₃СООН и 1 моль О₂.

m (СН₃СООН) = 0,3 моль⋅60 г/моль = 18 г

m(О₂) = 32 г.

ω (СН₃СООН) = 18/(18+32) = 0,36

ω(О₂) = 0.64

Система оценивания:

За уравнение реакции – 1 балл

За расчет энтальпии реакции - 2 балла

За расчет количества прореагировавших веществ – 1 балл

За расчет количества оставшегося кислорода – 1 балл

За расчет массовых долей – 1 балл

Итого: 6 баллов

11 -4

1. 3(NH₄)₂S + Al₂(SO₄)₃ + 6Н₂О = ^t 2Al(OH)₃ + 3H₂S + 3(NH₄)₂SO₄

2. (NH₄)₂SO₄ + (C₂H₅)₃N + 2Н₂О = 2NH₃⋅ Н₂О + [C₂H₅)₃NH]HSO₄ или

(NH₄)₂SO₄ + 2(C₂H₅)₃N + 2Н₂О = 2NH₃⋅ Н₂О + [C₂H₅)₃NH]₂SO₄

1. а) FeS + H₂SO_{4 разб} =^t Fe SO₄ + H₂S

б) FeS + 10H₂SO_{4 конц} =^t Fe₂ (SO₄)₃ + 9SO₂ + 10Н₂О

1. C₆H₅ONa + SO₂ + Н₂О = C₆H₅OH↓ +NaHSO₃

2. а)15Mg + Fe₂ (SO₄)_3тв = ^t 12MgO + 3MgS +2Fe (большой избыток магния)

б) Mg + Fe₂(SO₄)₃ = MgSO₄ + 2FeSO₄ в водном растворе

Система оценивания:

За уравнения 1, 2, 3а 4 по 1 баллу - 4 балла

За уравнения 3б, 5а, 5б по 2 балла - 6 баллов

Итого: 10 баллов

11 -5

При бромировании избытком брома из фенола образуется исключительно 2,4,6-трибромфенол, а при бромировании о-крезола в тех же условиях соответствующее дибромпроизводное:

C₆H₅OH +3Br₂ = Br₃C₆H₂OH + 3HBr

CH₃C₆H₄OH + 2Br₂ = CH₃Br₂C₆H₂OH + 2HBr

При вычитании из массы бромпроизводных массы свободных фенолов получаем массу присоединенного брома: m (Br) = 15,28 – 4,99 = 10,29 г

По ней находим количество присоединившегося брома:

n(Br) = 10, 29 : 80 = 0,13 моль

Принимаем за x количество вещества фенола, а за у – количество вещества о-крезола.

Далее составляем систему уравнений:

94,1х+108,2у = 4,99

3х+2у=0,13

Решая систему, получаем x = 0,03моль фенола и y = 0,02моль о-крезола.

Система оценивания:

За уравнения реакций по 1 баллу - 2 балла

За расчет количества вещества присоединенного брома - 1 балл

За расчет по системе уравнений – 6 баллов.

Итого: 9 баллов