Единое окно доступа к образовательным ресурсам

Краевая олимпиада школьников по химии. Заочный тур. Задания и решения

Голосов: 6

Приведены задачи, предложенные для учащихся 9-11 классов общеобразовательных школ Алтайского края на краевой олимпиаде по химии. Все задачи снабжены решениями с рекомендациями по оценке каждого этапа.

Приведенный ниже текст получен путем автоматического извлечения из оригинального PDF-документа и предназначен для предварительного просмотра.
Изображения (картинки, формулы, графики) отсутствуют.
    МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
КОМИТЕТ АДМИНИСТРАЦИИ АЛТАЙСКОГО КРАЯ ПО ОБРАЗОВАНИЮ
         Алтайский государственный университет
                 Химический факультет




   КРАЕВАЯ ОЛИМПИАДА ШКОЛЬНИКОВ
                    ПО ХИМИИ
                     ЗАОЧНЫЙ ТУР

                Задания и решения




                    Барнаул 2001 г.


                            Составители:

                  Базарнова Н.Г., д.х.н., профессор
                   Богданкова Л.А., к.х.н., доцент
                        Катраков И.Б., к.х.н.
                   Котванова М.К., к.х.н., доцент
                        Маркин В.И., к.х.н.
                     Сиянко П.И., к.х.н., доцент
                      Стась И.Е., к.х.н., доцент




       Приведены задачи, предложенные для учащихся 9–11 классов
общеобразовательных школ Алтайского края на краевой олимпиаде по
химии. Все задачи снабжены решениями с рекомендациями по оценке
каждого этапа.




Подписано в печать 24.12.2001. Формат 60*80/16. Бумага офсетная.
Печать офсетная. Усл. п.л. 1. Тираж 100 экз. Заказ



Отпечатано в типографии Некоммерческого партнерства «Азбука»:
656099, Барнаул, пр. Красноармейский, 98а, тел. 22-91-03, 22-77-25


                                                                 3

                           9 КЛАСС
                            ЗАДАНИЯ


1. Х.А. Армстронг, автор статьи «Химия», помещенной в 9-м изда-
   нии «Британской энциклопедии» (1878 г.), писал, что
   Д.И. Менделеев предложил для атомного веса урана значение 240
   вместо старого значения 120, установленного Берцелиусом. При
   этом Армстронг отдавал предпочтение третьему значению, рав-
   ному 180. Как теперь известно, прав был Менделеев. Истинная
   формула урановой смолки, одного из важнейших минералов ура-
   на, U3O8. Какую формулу могли бы написать для этого минерала
   Берцелиус и Армстронг.
                                                        (3 балла)

2. Переместительный закон сложения гласит: «Если слагаемые по-
   менять местами, значение суммы не изменяется». Это правило
   является верным в математике. Для химии его можно перефрази-
   ровать следующим образом: «От изменения порядка введения
   реагентов результат химической реакции не изменяется». На-
   сколько применимо подобное утверждение к химическим реак-
   циям? Приведите примеры реакций как подтверждающие, так и
   опровергающие это утверждение.
                                                       (4 балла)

3. На полное взаимодействие 16,0 г железа и, возможно, продукта
   его окисления пошло 174,3 мл соляной кислоты с массовой до-
   лей HCl 10,0% (плотность 1,047 г/см3), при этом объем выделив-
   шегося водорода составил 2,80 л. Определите состав исходного
   продукта.
                                                         (6 баллов)

4. Колбу, наполненную воздухом, взвесили вместе с пробкой. Ее
   масса составила 152,34 г. Масса той же колбы, наполненной уг-
   лекислым газом, составляет 153,73 г, а если колбу наполнить га-
   зом Х, имеющим резкий запах, масса ее составит 151,23 г. Назо-
   вите вещество Х.
                                                         (6 баллов)


4

5. Навеску KClO3 массой 61,25 г подвергли разложению и по полу-
   ченным экспериментальным данным (изменение массы m образ-
   ца от времени τ) построили графическую зависимость (см. рис.).
   Напишите уравнения реакций, соответствующих приведенным
   ниже условиям, и определите, какое из них отвечает представ-
   ленной графической зависимости:
           1) при температуре примерно 400°С;
           2) в присутствии MnO2, при температуре примерно 200°С.
       Свой ответ обоснуйте. Вычислите значение m в точке Х.
             m, г




                                             Х
                                             .
                                             τ, мин

             Изменение массы KClO3 при разложении
                                                        (6 баллов)


                                                                  5

                         РЕШЕНИЕ ЗАДАНИЙ

                                                    Всего: 25 баллов
        Задание 1 (3 балла)
        1. Истинная формула урановой смолки (по Менделееву) – 1 балл
U3O8.
     На 240 ⋅ 3 = 720 г урана приходится 8 ⋅ 16 = 128 г ки-
слорода.

      2. Если А(U) = 120 г/моль, то для формулы UхOу:         1 балл
              720 128
       х: у =    :     = 6:8 = 3: 4 .
              120 16
      Соответственно, формула урановой смолки по Берце-
лиусу – U3O4.

     3. Если А(U) = 180 г/моль, то для формулы UхOу:          1 балл
             720 128
      х: у =    :     = 4 : 8 = 1: 2 .
             180 16
     Соответственно, формула урановой смолки по Арм-
сронгу – UO2.

                                   Ответ: формула урановой смолки
        по Берцелиусу могла бы писаться – U3O4, по Армстронгу – UO2


     Задание 2 (4 балла)
     Например. При сливании растворов сильной одноос- 2 балла
новной кислоты и щелочи протекает реакция нейтрализации:
                NaОH + HСl = NaCl + H2O.

      Например. При опускании раскаленного уголька в со- 2 балла
суд с кислородом протекает реакция с образованием оксида
углерода (IV):
                        О2 + С = СО2.
а при пропускании кислорода над раскаленным углем (рус-
ская печь) образуется и другой продукт – оксид углерода (II):
                       2С + О2 = 2СО.


6

    Задание 3 (6 баллов)
     1. Продукты окисления железа при взаимодействии с          1 балл
кислотой не образуют водород. Поэтому весь водород, вы-
делившийся при взаимодействии, образуется в реакции с
железом:
                                     2,80 л
           Fe + 2HCl = FeCl2 + H2.                   (1)
         1 моль 2 моль              1 моль

      2. Масса кислоты, взаимодействующая с железом, равна:    0,5
      m(НСl) = V ⋅ ρ ⋅ ω = 174,3 см3 ⋅ 1,047 г/см3 ⋅ 0,100 = баллов
= 18,25 г.

                    V          2,80 л                             1,5
      3. н( 2 ) =
          Н              =                 = 0,125 моль .       баллов
                    Vm       22,4 л/моль
      По уравнению реакции (1) ν(Н2) = ν (Fe) = 0,125 моль, и
масса железа составляет:
      m(Fe) = ν ⋅ М = 0,125 моль ⋅ 56 г/моль = 7,0 г.
      Значит, исходная масса содержит оксиды железа и их
масса равна:
      m(FeхОу) = 16,0 – 7,0 = 9,0 г.

      4. Согласно уравнению реакции (1) ν(Fe):ν (НСl) = 1:2 =   0,5
= 0,125 моль : 0,25 моль, тогда масса израсходованной кислоты баллов
составит: m(НСl) = 0,25 моль ⋅ 36,5 г/моль = 9,125 г, т.е. по-
ловину из прибавленной.

     5. Оксидами железа могут быть FeO, Fe2O3 или смешан-   1,5
ный оксид Fe3O4. В общем случае – FeхОу.                  баллов
                  FeхОу + 2уHCl = хFeCl2у/х + уH2О.   (2)

      6. На 9,0 г оксида железа пошла оставшаяся масса соля-    1 балл
ной кислоты – 9,125 г. Составляем уравнение и решаем:
          9,0        9,125
                  =          ;        х = у.
      56 х + 16 у 2 у ⋅ 36,5
      Значит, в исходной смеси содержался оксид железа FeO.

          Ответ: состав исходных продуктов – 7,0 г Fe и 9,0 г FeO


                                                                        7

     Задание 4 (6 баллов)
      1 способ. 1. По закону Авогадро:                               2
      m(СО 2 ) М (СО 2 ) ,                                         балла
               =
        mвозд      М возд
              m(СО 2 ) − mвозд М (СО 2 ) − М возд
      или                     =                   .
                   mвозд              М возд
      Отсюда 153,72 − 152,34 = 44 − 29 и масса воздуха в
                  mвозд          29
колбе равна: mвозд = 2,69 г.

      2. Масса пустой колбы mколбы = 152,34 – 2,69 = 149,65 г.     1 балл
      Масса неизвестного газа Х: m(Х) = 151,23 – 149,65 =
= 1,58 г.

      3. По закону Авогадро:                                         3
      mвозд М возд ,                                               балла
             =
      m( Х ) М ( Х )
      отсюда
                         m( Х )               1,58 г
      М ( Х ) = М возд ⋅        = 29 г/моль ⋅        = 17 г/моль
                         mвозд                2,69 г
      Значит, газ с резким неприятным запахом – это амми-
ак. M(NH3) = 17 г/моль.

     2 способ (более рациональный). Изменение массы                  6
колбы при замене воздуха другим газом пропорционально              баллов
разности их молярных масс:
      М (СО 2 ) − М возд m(СО 2 ) − mвозд .
                        =
       М возд − М ( Х )   mвозд − m( Х )
     Подставляем значения:
       44 − 29     153,73 − 152,34 .
                 =
     29 − М ( Х ) 152,34 − 151,23
     Отсюда М(Х) = 17 г/моль. Значит, газ с резким непри-
ятным запахом – это аммиак NH3.

                                      Ответ: вещество Х – аммиак


8

    Задание 5 (6 баллов)
     1. При первом условии:                                    2
                                o
                            400 C                            балла
                4KClO 3              3KClO 4 + KCl.    (1)
      Согласно закону сохранения массы веществ, измене-
ния массы для данного уравнения нет, так как летучих про-
дуктов не образуется. График изменения массы m от време-
ни τ не изменится (был бы прямолинейным).

     2. При втором условии:                                    2
                          MnO2                               балла
             2KClO3         o       2KCl + 3O2 .       (2)
                          200 C
     Уравнение (2) условию графика удовлетворяет.

                                                               2
     3. ν ( KClO ) = m =     61,25 г
                                        = 0,500 моль
                3
                    M      122,5 г/моль                      балла
      По уравнению реакции ν(KClO3) = ν(KCl) = 0,500
моль. М(KCl) = 74,5 г/моль.
      Оставшаяся масса образца m после реакции составляет:
m = 0,500 моль ⋅ 74,5 г/моль = 37,25 г, что соответствует
значению точки Х.

               Ответ: значение массы m в точке Х равно 37,25 г


                                                                  9

                           10 КЛАСС
                             ЗАДАНИЯ


1. По объему производства полимеры в несколько раз превосходят
   цветные металлы. Однако прогресс в создании полимеров сдер-
   живается их высокой возгораемостью. Так, теплотворная спо-
   собность полиолефинов, полиметилметакрилата и др. составляет
   27000–46000 кДж/кг, тогда как для древесины она равна
   19000 кДж/кг. Некоторым решением вопроса явилось использо-
   вание антипиренов, которые вводятся в полимеры и другие мате-
   риалы для снижения их горючести. Хлорпарафины, используе-
   мые в качестве антипиренов, получаются хлорированием смеси
   алканов состава С20–С25. Согласно требованиям технических ус-
   ловий (ТУ), хлорпарафин (ХП-1100) должен содержать хлор в
   количестве не менее 70%. Рассчитайте, сколько атомов хлора в
   среднем будет входить в состав молекулы хлорпарафина С20 при
   70%-ном содержании в ней хлора.
                                                        (3 балла)

2. Кристаллы металлической меди имеют кубическую элементарную
   ячейку, в которой находятся 4 атома меди. С помощью рентгенов-
   ских методов исследования установлено, что длина ребра этой
   элементарной ячейки составляет 3,610 Е (1 Е = 1 ⋅ 10–10 м). Плот-
   ность меди равна 8,920 г/см3, ее относительная атомная масса –
   63,54. На основании этих данных рассчитайте число Авогадро.
                                                           (4 балла)

3. При пропускании смеси N2 и NO2, средняя молярная масса кото-
   рой равна 40 г/моль, через раствор NaOH образовалось 77 г сме-
   си солей, в которой число моль каждой соли одинаково. Рассчи-
   тайте число моль каждого газа в исходной смеси.
                                                        (4 балла)

4. В химической лаборатории случайно разбили ртутный термо-
   метр. Мельчайшие капельки ртути разлетелись в разные сторо-
   ны. За счет большой общей поверхности ртути интенсивность ее
   испарения велика. В помещении лаборатории может создаться
   концентрация паров ртути больше, чем предельно допустимая


10

     (ПДК паров ртути составляет 0,01 мг/м3). Предложите сотрудни-
     кам лаборатории один-два достаточно простых способа демерку-
     ризации (так называют процесс очистки за счет связывания рту-
     ти). Опишите эти способы. Составьте уравнения соответствую-
     щих реакций. Какое влияние пары ртути оказывают на организм
     человека?
                                                         (5 баллов)

5. Сера и алюминий, содержащиеся в смеси, прореагировали друг с
   другом. Продукт реакции обработали горячей водой. Часть вы-
   делившегося газа пропустили через хлорную воду, отделили вы-
   павший осадок, а к раствору добавили избыток нитрата серебра.
   Образовалось 8,61 г белого творожистого осадка. Оставшуюся
   часть газа пропустили через 145 мл 10%-ного раствора сульфата
   меди (II) плотностью 1,10 г/мл, в результате чего массовая доля
   сульфата меди (II) в растворе понизилась до 6,09%. Напишите
   уравнения всех реакций. Рассчитайте массу серы, вступившей в
   реакцию.
                                                         (9 баллов)



    
Яндекс цитирования Яндекс.Метрика