ІІ етап Всеукраїнської олімпіади з хімії 2014/2015
ІІ етап Всеукраїнської олімпіади з хімії 2014/2015, 8 клас
1. У якій кількості речовини вуглекислого газу міститься стільки ж атомів Оксигену, скільки їх є у воді масою 9 г ? Обчислити масу та об’єм даної порції газу.
Розв’язання:
Знаходимо кількість атомів Оксигену у воді.
n(O) = n(H2O);
n(H2O) = 9 / 18 = 0,5 (моль).
Знаходимо кількість речовини вуглекислого газу, що містить 0,5 моль атомів Оксигену.
n(O) = 2 · n(CO2);
n(CO2) = 0,5 · n(O);
n(CO2) = 0,5 · 0,5 = 0,25 (моль).
Знаходимо масу та об’єм вуглекислого газу.
m(CO2) = 0,25 моль · 44 г/моль = 11 г;
V(CO2) = 0,25 моль · 22,4 л/моль = 5,6 л.
Відповідь: n(CO2) = 0,25 моль; m(CO2) = 11 г; V(CO2) = 5,6 л.
2. Речовина складається з Цинку, Нітрогену і Оксигену. Із 1,136 г її добули 0,486 г цинк оксиду, а з 1,325 г – 0,420 г нітроген монооксиду. Визначити процентний склад речовини і вивести її формулу.
Розв’язання:
Використовуючи нітроген монооксид та цинк оксид знайдемо масові частки Нітрогену та Цинку відповідно.
0,486 г
|
x г
| |
ZnO
|
→
|
Zn
|
81 г
|
65 г
|
0,486 : 81 = x : 65
x = 0,39 г
ω(Zn) = 0,39 / 1,136 · 100 % = 34,33 %
0,420 г
|
y г
| |
NO
|
→
|
N
|
30 г
|
14 г
|
0,420 : 30 = y : 14
y = 0,196 г
ω(N) = 0,196 / 1,325 · 100 % = 14,79 %
ω(O) = 100 % – 34,33 % – 14,79 % = 50,88 %
Нехай є 100 г речовини.
m(Zn) = 34,33 г; m(N) = 14,79 г; m(O) = 50,88 г.
n(Zn) : n(N) : n(O) = 34,33 / 65 : 14,79 / 14 : 50,88 / 16;
n(Zn) : n(N) : n(O) = 0,5282 : 1,0564 : 3,18 = 1 : 2 : 6
Найпростіша формула – ZnN2O6 або Zn(NO3)2 – цинк нітрат.
Відповідь: ω(Zn) = 34,33 %; ω(N) = 14,79 %; ω(O) = 50,88 %; Zn(NO3)2.
3. Елементи А, В, С, Д стоять у сусідніх групах одного з малих періодів. Вищі солетвірні оксиди цих елементів – тверді кристалічні речовини. Оксиди елементів А і В реагують з кислотами утворюючи солі. Оксид елемента С – сполука двох найпоширеніших у земній корі елементів; у воді не розчиняється; утворює солі при сплавлянні з лугами і карбонатами металів. Оксид елемента Д добре розчиняється у воді; з основами утворює солі, деякі з них є цінними добривами. Визначити елементи і скласти відповідні рівняння реакцій.
Розв’язання:
А і В – метали, так як утворюють основні або амфотерні оксиди.
Найпоширеніші елементи у земній корі – О, Si, Al, Fe, Ca.
Елемент С може бути Силіцій або Алюміній.
Елемент Д є неметал, так як утворює кислотний оксид. Оскільки солі є цінні добрива, даний елемент може бути Нітроген або Фосфор.
Так як елементи знаходяться в сусідніх групах малого періоду робимо висновок, що:
А – Mg; B – Al; C – Si; Д – P.
MgO + 2HCl = MgCl2 + H2O;
Al2O3 + 6HCl = 2AlCl3 + 3H2O;
SiO2 + 2KOH = K2SiO3 + H2O;
SiO2 + Na2CO3 = Na2SiO3 + CO2;
P2O5 + H2O = H3PO4;
P2O5 + 6KOH = 2K3PO4 + 3H2O.
4. Твердий продукт, який отримали внаслідок прожарювання кальцій карбонату розчинили в надлишку води. Отриманий розчин при взаємодії з сульфур (IV) оксидом утворює 101 г кальцій гідрогенсульфіту. Розрахуйте вихідну масу кальцій карбонату та об’єм газу, що виділився.
Розв’язання:
CaCO3 = CaO + CO2;
CaO + H2O = Ca(OH)2;
Ca(OH)2 + SO2 = Ca(HSO3)2;
n(Ca(HSO3)2) = 101 г / 202 г/моль = 0,5 моль;
n(Ca(HSO3)2) = n(CaCO3) = n(CO2) = 0,5 моль;
m(CaCO3) = 0,5 моль · 100 г/моль = 50 г;
V(CO2) = 0,5 моль · 22,4 л/моль = 11,2 л.
Відповідь: m(CaCO3) = 50 г; V(CO2) = 11,2 л.
5. Через вапняну воду пропустили 1 л суміші карбон (II) оксиду і карбон (IV) оксиду. Осад, що утворився в результаті реакції відфільтрували й висушили, його маса виявилася рівною 2,45 г. Обчисліть:
1) об’ємні частки газів у вихідній суміші;
2) молярну масу газової суміші та її густину за воднем;
3) масову частку СО в суміші.
Розв’язання:
x л
|
2,45 г
| |||
Ca(OH)2 +
|
CO2
|
=
|
CaCO3↓
|
+ H2O;
|
22,4 л
|
100 г
|
x : 22,4 = 2,45 : 100;
x = 0,5488 л.
1) φ(CO2) = 0,5488 л / 1 л · 100 % = 54,88 %;
φ(CO) = 100 % – 54,88 % = 45,12 %.
2) М(CO + CO2) = φ(CO2) · M(CO2) + φ(CO) · M(CO);
М(CO + CO2) = 0,5488 · 44 + 0,4512 · 28 = 36,78 г/моль.
3) m(CO2) = 0,5488 л · 44 г/моль / 22,4 л/моль = 1,078 г;
m(CO) = 0,4512 л · 28 г/моль / 22,4 л/моль = 0,564 г;
m(CO + CO2) = 1,078 г + 0,564 г = 1,642 г;
ω(CO) = 0,564 г / 1,642 г · 100 % = 34,35 %.
Відповідь: φ(CO2) = 54,88 %; φ(CO) = 45,12 %; М(CO + CO2) = 36,78 л/моль; ω(CO) = 34,35 %.
ІІ етап Всеукраїнської олімпіади з хімії 2014/2015, 9 клас
1. Твердий продукт, який отримали внаслідок прожарювання кальцій карбонату розчинили в надлишку води. Отриманий розчин при взаємодії з сульфур (IV) оксидом утворює 101 г кальцій гідрогенсульфіту. Розрахуйте вихідну масу кальцій карбонату та об’єм газу, що виділився.
Розв’язок задачі поданий у олімпіаді за 8 клас.
2. Хімічний елемент Х широко застосовується в металургії, літакобудуванні та інших галузях промисловості. Найважливіші руди цього елемента містять його вищий солетвірний оксид. Хлорид, у якому елемент проявляє валентність відповідно до його місця в періодичній системі, містить 74,74 % хлору. Густина пари цього хлориду за воднем – 95. Який це елемент? Дайте характеристику будови його атома.
Розв’язання:
За відносною густиною знайдемо відносну молекулярну масу хлориду:
Mr(EClx) = 2 · DH2(EClx);
Mr(EClx) = 2 · 95 = 190;
ω(Cl) = x · Ar(Cl) / Mr(EClx);
0,7474 = 35,5x / 190;
142 = 35,5x;
x = 4.
Хімічна формула хлориду ECl4. Знаходимо атомну масу елемента:
Mr(ECl4) = Ar(E) + 4 · Ar(Cl);
190 = Ar(E) + 142;
Ar(E) = 48. E – це Титан, Ti.
22Ti 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d2 4s2;
N(e–) = N(p+) = 22;
N(n0) = 26.
3. Для хімічного прополювання бур’янів застосовується залізний купорос. Скільки залізного купоросу, що містить 4% нерозчинних домішок, і скільки води треба взяти, щоб приготувати 300 кг розчину, який містить 20 % солі.
Розв’язання:
Знаходимо масу солі в кінцевому розчині:
m(FeSO4) = 300 · 0,2 = 60 кг.
Знаходимо масу чистого залізного купоросу:
x кг
|
60 кг
| |
FeSO4 · 7H2O
|
→
|
FeSO4
|
278 кг
|
152 кг
|
x : 278 = 60 : 152;
x = 109,74 кг.
Знаходимо масу води яку потрібно взяти для приготування розчину:
m(H2O) = 300 – 109,74 = 190,26 кг.
Знаходимо масу залізного купоросу, який використовують для приготування розчину:
109,74 кг – 96 %;
y кг – 100 %;
y = 109,74 · 100 / 96 = 114,31 кг.
Відповідь: m(мідного купоросу) = 114,31 кг; m(H2O) = 190,26 кг.
4. 5 л суміші карбон (II) оксиду і карбон (IV) оксиду, густина якої за воднем становить 18,39, пропустили через вапняну воду. Яка маса осаду утвориться? Якою була масова частка карбон (II) оксиду в суміші?
Розв’язання:
Знайдемо молярну масу суміші:
M(CO + CO2) = 2 · DH2(CO + CO2);
M(CO + CO2) = 18,39 · 2 = 36,78 г/моль.
Знаходимо вміст газів у суміші:
M(CO + CO2) = φ(CO) · M(CO) + φ(CO2) · M(CO2);
Нехай об’ємна частка чадного газу рівна φ(CO) = x, тоді об’ємна частка вуглекислого газу – φ(CO2) = 1 – x.
36,78 = 28x + 44(1 – x);
x = 0,4513;
V(CO) = 5 л · 0,4513 = 2,26 л.
m(CO) = 2,26 л · 28 г/моль / 22,4 л/моль = 2,825 г;
V(CO2) = 5 л – 2,26 л = 2,74 л;
m(CO2) = 2,74 л · 44 г/моль / 22,4 л/моль = 5,382 г;
m(CO + CO2) = 2,825 г + 5,382 г = 8,207 г;
ω(CO) = 2,825 г / 8,207 г · 100 % = 34,42 %.
Знаходимо масу осаду:
2,74 л
|
y г
| |||
Ca(OH)2 +
|
CO2
|
=
|
CaCO3↓
|
+ H2O;
|
22,4 л
|
100 г
|
2,74 : 22,4 = y : 100;
y = 2,74 · 100 / 22,4 = 12,23 (г).
Відповідь: ω(CO) = 34,42 %; m(CaCO3) = 12,23 г.
5. Сплав міді, заліза і цинку масою 6 г (маси всіх компонентів рівні) внесли в хлоридну кислоту масою 150 г з масовою часткою хлороводню 15 %. Розрахуйте масові частки речовин у розчині, що утворився.
Розв’язання:
Оскільки маси металів у суміші рівні, то кожного є по 2 г.
Знаходимо масу хлоридної кислоти в розчині:
m(HCl) = 150 г · 0,15 = 22,5 г.
З кислотою реагують залізо та цинк:
Fe + 2HCl = FeCl2 + H2↑ (І);
Zn + 2HCl = ZnCl2 + H2↑ (ІІ);
Розчин буде складатись з хлоридів металів та хлоридної кислоти, що не прореагувала.
За реакцією (І) знаходимо масу ферум (ІІ) хлориду, що утворився, масу хлоридної кислоти, що прореагувала та масу водню, що виділився:
m1(HCl) = 2 · 73 / 56 = 1,3 г;
m(FeCl2) = 2 · 127 / 56 = 4,54 г;
m1(H2) = 2 · 2 / 56 = 0,07 г.
За реакцією (ІІ) знаходимо масу цинк хлориду, що утворився, масу хлоридної кислоти, що прореагувала та масу водню, що виділився:
m2(HCl) = 2 · 73 / 65 = 2,25 г;
m(ZnCl2) = 2 · 136 / 65 = 4,18 г;
m2(H2) = 2 · 2 / 65 = 0,06 г.
Знаходимо масу хлоридної кислоти в розчині, що утворився:
m3(HCl) = m(HCl) – m1(HCl) – m2(HCl);
m3(HCl) = 22,5 – 1,3 – 2,25 = 18,95 г.
Знаходимо масу одержаного розчину:
m(розчину) = m(р-ну HCl) + m(Fe) + m(Zn) – m(H2);
m(H2) = m1(H2) + m2(H2);
m(H2) = 0,07 + 0,06 = 0,13 г;
m(розчину) = 150 + 2 + 2 – 0,13 = 153,87 г.
Знаходимо масові частки речовин у розчині:
ω(FeCl2) = 4,54 / 153,87 · 100 % = 2,95 %;
ω(ZnCl2) = 4,18 / 153,87 · 100 % = 2,72 %;
ω(HCl) = 18,95 / 153,87 · 100 % = 12,32 %.
Відповідь: ω(FeCl2) = 2,95 %; ω(ZnCl2) = 2,72 %; ω(HCl) = 12,32 %.
ІІ етап Всеукраїнської олімпіади з хімії 2014/2015, 10 клас
1. Суміш газів, що містить амоніак, після пропускання крізь розведений розчин сульфатної кислоти, зайняла об’єм 776 мл. Знаючи, що вбирається лише амоніак і при цьому на утворення середньої солі було витрачено 100 мл розчину, який містить в 1 л 4,9 г кислоти, знайти об’ємний процент аміаку в цій суміші.
Розв’язання:
Амоніак поглинається сульфатною кислотою:
2NH3 + H2SO4 = (NH4)2SO4
Знаходимо вміст сульфатної кислоти в розчині:
1 л – 4,9 г
0,1 л – x г;
0,1 л – x г;
x = 0,1 · 4,9 / 1 = 0,49 (г).
За рівнянням реакції знаходимо об’єм амоніаку:
n(H2SO4) = 0,49 г : 98 г/моль = 0,005 моль;
n(NH3) = 2 · n(H2SO4);
n(NH3) = 2 · 0,005 моль = 0,01 моль.
V(NH3) = 0,01 моль · 22,4 л/моль = 0,224 л = 224 мл.
V(суміші газів) = 776 мл + 224 мл = 1000 мл.
ω(NH3) = 224 мл / 1000 мл · 100 % = 22,4 %
Відповідь: ω(NH3) = 22,4 %
2. Два хімічних елемента X і Y, які мають велике застосування в народному господарстві, стоять в одній групі періодичної системи Д.І. Менделєєва. Вони утворюють між собою сполуку YX2. Елемент X у вільному стані – газ, який легко сполучається з воднем. Елемент Y може витіснити Гідроген з розведеної безоксигенової кислоти, утвореної елементом X. Вищі солетвірні оксиди цих елементів є ангідридами одноосновних кислот. Калійна сіль такої кислоти, утвореної елементом Y, застосовується для лабораторного добування елемента X з його безоксигенової кислоти. Визначити елементи X і Y і скласти відповідні рівняння реакцій.
Розв’язання:
X – Манган; Y – Хлор.
YX2 – MnCl2 – манган (ІІ) хлорид.
H2 + Cl2 = 2HCl;
Mn + 2HCl = MnCl2 + H2;
Cl2O7 + H2O = 2HClO4;
Mn2O7 + H2O = 2HMnO4;
2KMnO4 + 16HCl = 2MnCl2 + 5Cl2 + 2KCl + 8H2O.
3. Металева пластинка масою 50 г після перебування в розчині хлоридної кислоти зменшилась в масі на 1,68 %. При цьому виділилось 0,336 л газу. З якого металу може бути виготовлена пластинка? Яку масу продукту реакції можна одержати при взаємодії цього металу з киснем?
Розв’язання:
Знаходимо масу металу, що розчинився:
m(Me) = 50 · 1,68 % / 100 % = 0,84 г.
За законом еквівалентів:
nекв(Me) = nекв(H2);
Позначимо молярну масу еквівалента металу за x г·екв/моль
0,84 г / x г·екв/моль = 0,336 л / 11,2 л·екв/моль;
x = 11,2 · 0,84 / 0,336 = 28 (г·екв/моль).
Mекв(Me) = Аr(Me) / n;
n = 1; Ar(Me) = 28; Si – не задовольняє умову задачі (неметал);
n = 2; Ar(Me) = 56; Fe, залізо.
Fe + 2HCl = FeCl2 + H2.
Знаходимо масу продукту взаємодії заліза з киснем:
3Fe + 2O2 = Fe3O4
50 / 112 = y / 232;
y = 103,57.
Відповідь: Fe, залізо; m(Fe3O4) = 103,6 г.
4. Зразок сплаву кальцію і кремнію розчинили в надлишку розчину калій гідроксиду. При цьому виділився водень об’ємом 13,8 дм3. При взаємодії такої ж наважки сплаву з надлишком хлоридної кислоти виділився газ об’ємом 2,76 л. Обчислити співвідношення кількостей речовин складових у сплаві та масову частку кальцію у сплаві.
Розв’язання:
З калій гідроксидом взаємодіє кремній
Si + 2KOH + H2O = K2SiO3 + 2H2↑
Знаходимо кількість речовини та масу кремнію:
n(Si) = 0,5 n(H2);
n(H2) = 13,8 л / 22,4 л/моль = 0,616 моль;
n(Si) = 0,5 · 0,616 моль = 0,308 моль;
m(Si) = 0,308 моль · 28 г/моль = 8,624 г.
З хлоридною кислотою взаємодіє кальцій:
Ca + 2HCl = CaCl2 + H2;
Знаходимо кількість речовини та масу кальцію:
n(Ca) = n(H2);
n(H2) = 2,76 л / 22,4 л/моль = 0,1232 моль;
n(Ca) = 0,1232 моль;
m(Ca) = 0,1232 моль · 40 г/моль = 4,928 г.
Знаходимо масову частку кальцію:
m(сплаву) = 8,624 г + 4,928 г = 13,552 г;
ω(Ca) = 4,928 г / 13,552 г · 100 % = 36,36 %.
Знаходимо відношення кількостей речовин складових сплаву:
n(Si) : n(Ca) = 0,616 : 0,1232 = 5 : 1
Відповідь: n(Si) : n(Ca) = 5 : 1; ω(Ca) = 36,36 %
5. Газ, що утворився в результаті спалювання 5,6 л суміші етану і пропану, густина якої за воднем дорівнює 19,9 пропустили через 160 г розчину натрій гідроксиду, в якому масова частка гідроксиду 20 %. Визначте маси солей у розчині, що утворився.
Розв’язання:
При спалювання суміші етану та пропану утворюється вуглекислий газ та вода:
2C2H6 + 7O2 = 4CO2 + 6H2O (I)
C3H8 + 5O2 = 3CO2 + 4H2O (II)
Знайдемо вміст етану та пропану в суміші:
M(C2H6 + C3H8) = 19,9 · 2 = 39,8 г/моль
Позначимо за x об’ємну частку етану. Об’ємна частка пропану буде рівна 1 – х.
39,8 = 30x + 44(1 – x);
x = 0,3.
V(C2H6) = 5,6 · 0,3 = 1,68 л;
V(C3H8) = 5,6 – 1,68 = 3,92 л.
За рівнянням реакції (І) знаходимо об’єм вуглекислого газу:
V1(CO2) = 2 · V(C2H6);
V1(CO2) = 2 · 1,68 = 3,36 л.
За рівнянням реакції (ІІ) знаходимо об’єм вуглекислого газу:
V2(CO2) = 3 · V(C3H8);
V2(CO2) = 3 · 3,92 = 11,76 л.
Загальний об’єм вуглекислого газу:
V(CO2) = V1(CO2) + V2(CO2);
V(CO2) = 1,68 + 11,76 = 13,44 л.
Кількість речовини вуглекислого газу:
n(CO2) = 13,44 / 22,4 = 0,6 моль.
Знаходимо масу та кількість речовини натрій гідроксиду в розчині:
m(NaOH) = 160 · 0,2 = 32 г;
n(NaOH) = 32 г : 40 г/моль = 0,8 моль.
При пропусканні вуглекислого газу через розчин лугу проходять наступні реакції:
2NaOH + CO2 = Na2CO3 + H2O (I)
Na2CO3 + CO2 + H2O = 2NaHCO3 (II)
Порахуємо скільки вуглекислого газу поглинається за реакцією (І) та скільки натрій карбонату утвориться:
n(CO2) = 0,5 · n(NaOH);
n(CO2) = 0,5 · 0,8 моль = 0,4 моль;
n(Na2CO3) = n(CO2);
n(Na2CO3) = 0,4 моль.
Вуглекислий газ в надлишку. На реакцію (ІІ) залишилось вуглекислого газу:
n(CO2) = 0,6 моль – 0,4 моль = 0,2 моль.
За рівнянням (ІІ) знайдемо кількість натрій карбонату, що прореагував:
n(Na2CO3) = n(CO2);
n(Na2CO3) = 0,2 моль.
В розчині залишилось Na2CO3:
n(Na2CO3) = 0,4 моль – 0,2 моль = 0,2 моль;
m(Na2CO3) = 0,2 моль · 106 г/моль = 21,2 г.
Знаходимо масу натрій гідрогенкарбонату за реакцією (ІІ):
n(NaHCO3) = 2 · n(CO2);
n(NaHCO3) = 2 · 0,2 = 0,4 моль;
m(NaHCO3) = 0,4 моль · 84 г/моль = 33,6 г.
Відповідь: m(Na2CO3) = 21,2 г; m(NaHCO3) = 33,6 г.
ІІ етап Всеукраїнської олімпіади з хімії 2014/2015, 11 клас
1. Спалили гомолог метану масою 5,8 г. Вуглекислий газ, який утворився, поглинувся надлишком розчину натрій гідроксиду. Утворився натрій карбонат масою 26,5 г та натрій гідрогенкарбонат кількістю речовини 0,15 моль. Визначте формулу вуглеводню.
Розв’язання:
CnH2n+2 + (1,5n + 0,5)O2 = nCO2 + (n+1)H2O (I)
2NaOH + CO2 = Na2CO3 + H2O (II)
Na2CO3 + CO2 + H2O = 2NaHCO3 (III)
Знайдемо кількість речовини вуглекислого газу, що утворився при згорянні алкану. Для цього скористаємось рівняннями (ІІ) та (ІІІ).
n(Na2CO3) = 26,5 г / 106 г/моль = 0,25 моль.
За рівнянням (ІІІ) знайдемо кількість речовини CO2 та Na2CO3, що прореагував:
n(Na2CO3) = n(CO2) = 0,5 · n(NaHCO3);
n(Na2CO3) = n(CO2) = 0,5 · 0,15 моль = 0,075 моль.
За рівнянням (І) знайдемо кількість речовини CO2:
n(Na2CO3) = 0,075 моль + 0,25 моль = 0,325 моль;
n(CO2) = n(Na2CO3);
n(CO2) = 0,325 моль.
Всього вуглекислого газу утворилось:
n(CO2) = 0,325 моль + 0,075 моль = 0,4 моль.
За рівнянням (І) визначаємо алкан:
5,8 / (14n + 2) = 0,4 / n;
5,6n + 0,8 = 5,8n;
n = 4.
C4H10 – бутан.
Відповідь: C4H10.
2. При пропусканні суміші етану і ацетилену через склянку з бромною водою маса вмісту склянки збільшилась на 1,3 г, а при повному згорянні такої ж кількості суміші вугдеводнів виділився вуглекислий газ об’ємом 14 л. Який об’єм вихідної суміші?
Розв’язання:
C2H2 + 2Br2 = C2H2Br4 (I)
2C2H2 + 5O2 = 4CO2 + 2H2O (II)
2C2H6 + 7O2 = 4CO2 + 6H2O (III)
При пропусканні суміші крізь бромну воду маса склянки збільшилась за рахунок приєднання Br2. За рівнянням (І) знаходимо об’єм ацетилену в суміші:
V(C2H2) = 1,3 · 22,4 / 160 · 2 = 0,091 л.
За рівнянням (ІІ) знаходимо об’єм вуглекислого газу:
V(CO2) = 0,091 · 4 / 2 = 0,182 л.
Знаходимо об’єм CO2, який виділився за рівнянням (ІІІ):
V(CO2) = 14 л – 0,182 л = 13,818 л.
За рівнянням (ІІІ) знаходимо об’єм етану:
V(C2H6) = 2 · 13,818 / 4 = 6,909 л.
Знаходимо об’єм вихідної суміші:
V(C2H6 + C2H2) = 0,091 л + 6,909 л = 7 л.
Відповідь: V(C2H6 + C2H2) = 7 л.
3. Дано суміш, що складається з калій йодиду і калій хлориду. Наважку цієї суміші 12,94 г розчинили у воді і пропустили хлор до повного виділення йоду. Маса йоду, що виділився – 7,62 г. Після вилучення йоду і надміру хлору об’єм розчину довели до 0,5 л. Яка молярна концентрація добутого розчину? Який процент калій йодиду в суміші?
Розв’язання:
2KI + Cl2 = 2KCl + I2
Знаходимо вміст KI у вихідній суміші та кількість речовини KCl, що утворився:
m(KI) = 7,62 · 166 · 2 / 254 = 9,96 г.
n(KCl) = 7,62 · 2 / 254 = 0,06 моль
Знаходимо масу та кількість речовини KCl у вихідній суміші:
m(KCl) = 12,94 г – 9,96 г = 2,98 г;
n(KCl) = 2,98 г / 74,5 г/моль = 0,04 моль.
Сумарний вміст KCl в кінцевому розчині становить:
n(KCl) = 0,04 моль + 0,06 моль = 0,1 моль.
Молярна концентрація KCl та масова частка калій йодиду в суміші:
C(KCl) = 0,1 моль / 0,5 л = 0,2 моль/л;
ω(KI) = 9,96 г / 12,94 г · 100 % = 76,97 % ≈ 77 %
Відповідь: C(KCl) = 0,2 моль/л; ω(KI) = 77 %.
4. 5,6 л карбон (IV) оксиду пропустили над розжареним вугіллям масою 3 г. Отриману сполуку пропустили крізь нагріту трубку у якій поміщено 72 г оксиду невідомого двовалентного металу. Який об’єм 32 % нітратної кислоти (ρ=1,2 г/ мл) необхідно для розчинення продуктів реакції. Відомо, що оксид металу містить 20 % Оксигену.
Розв’язання:
n(CO2) = 5,6 л / 22,4 л/моль = 0,25 моль;
n(C) = 3 г / 12 г/моль = 0,25 моль;
Вуглекислий газ та вугілля повністю прореагували.
За рівнянням реакції знаходимо кількість речовини карбон (ІІ) оксиду, що утворився:
CO2 + C = 2CO
n(CO) = 2 · n(CO2)
n(CO) = = 2 · 0,25 моль = 0,5 моль.
Знаходимо молярну масу металу за масовою часткою Оксигену в оксиді:
0,2 = 16 / (16 + M(Me));
M(Me) = 64;
Me – Cu, Купрум. Оксид – CuO – купрум (ІІ) оксид.
CuO + CO = Cu + CO2
n(CuO) = 72 г / 80 г/моль = 0,9 моль.
З карбон (ІІ) оксидом прореагує 0,5 моль CuO. Залишиться:
n(CuO) = 0,9 моль – 0,5 моль = 0,4 моль.
n(Cu) = n(CO);
n(Cu) = 0,5 моль.
CuO + 2HNO3 = Cu(NO3)2 + H2O (I)
3Cu + 8HNO3 = 3Cu(NO3)2 + 2NO + 4H2O (II)
Знаходимо масу нітратної кислоти за рівнянням (І):
m1(HNO3) = 0,4 · 63 · 2 / 1= 50,4 г.
Знаходимо масу нітратної кислоти за рівнянням (ІІ):
m2(HNO3) = 0,5 · 63 · 8 / 3 = 84 г.
m(HNO3) = m1(HNO3) + m2(HNO3);
m(HNO3) = 50,4 г + 84 г = 134,4 г.
Знаходимо масу та об’єм розчину нітратної кислоти:
m(р-ну HNO3) = 134,4 / 0,32 = 420 г;
V(р-ну HNO3) = 420 / 1,2 = 350 мл.
Відповідь: V(HNO3) = 350 мл.
5. Яка кількість теплоти виділиться при спалюванні 250 л пропан-ацетиленової суміші, густина якої за повітрям 1,38? Стандарті теплоти утворення пропану, ацетилену, карбон (IV) оксиду та води становлять відповідно –103,8 кДж/моль, +226,8 кДж/моль, –393,3 кДж/моль та –286,2 кДж/моль.
Розв’язання:
Знаходимо об’ємні частки пропану та ацетилену в суміші. Позначимо об’ємну частку пропану x, об’ємна частка ацетилену – (1 – x).
M(C3H8 + C2H2) = 29 · 1,38 = 40,02 г/моль;
40,02 = 44 · x + 26 · (1 – x);
x = 0,7789.
Знаходимо об’єм пропану та ацетилену в суміші:
V(C3H8) = 250 л · 0,7789 = 194,725 л;
V(C2H2) = 55,275 л.
C3H8 + 5O2 = 3CO2 + 4H2O; ∆H1
2C2H2 + 5O2 = 4CO2 + 2H2O; ∆H2
Знайдемо стандартні ентальпії згоряння пропану та ацетилену:
∆H1 = 4 · ∆H(H2O) + 3 · ∆H(CO2) – ∆H(C3H8);
∆H1 = 4 · (–286,2) + 3 (–393,3 ) – (–103,8) = –2220,9 кДж;
∆H2 = 2 · ∆H(H2O) + 4 · ∆H(CO2) – 2 · ∆H(C2H2);
∆H2 = 2 · (–286,2) + 4 (–393,3 ) – 2 · 226,8 = –2599,2 кДж;
Запишемо термохімічні рівняння горіння пропану та ацетилену:
C3H8 + 5O2 = 3CO2 + 4H2O; ∆H = –2220,9 кДж (І)
2C2H2 + 5O2 = 4CO2 + 2H2O; ∆H = –2599,2 кДж (II)
За рівнянням (І) виділиться теплоти:
Q1 = 194,725 · 2220,9 / 22,4 = 19306 кДж.
За рівнянням (ІІ) виділиться теплоти:
Q2 = 55,275 · 2599,2 / 22,4 = 6414 кДж.
Q = Q1 + Q2;
Q = 19306 + 6414 = 25720 кДж.
Відповідь: Q = 25720 кДж
ІІ етап Всеукраїнської олімпіади з хімії 2016|2017
ІІ етап Всеукраїнської олімпіади з хімії 2016/2017, 8 клас
1. Назвіть речовини, формули яких наведені нижче. У якому агрегатному стані перебувають ці речовини за кімнатної температури? Які із них можна одержати в результаті реакції окиснення?
Cl2, SO3, MnO2, SO2, CaO, H2SO4, N2, HNO3, O2, H2O, Ca(OH)2, NaCl, I2, Br2, CO2, NaOH.
Розв’язання:
Cl2 – хлор, газуватий
SO3 – сульфур(VI) оксид, твердий
MnO2 – манган(IV) оксид, твердий
SO2 – сульфур(IV) оксид, газуватий
CaO – кальцій оксид, твердий
H2SO4 – сульфатна кислота, рідкий
N2 – азот, газуватий
HNO3 – нітратна кислота, рідкий
O2 – кисень, газуватий
H2O – гідроген оксид, рідкий
Ca(OH)2 – кальцій гідроксид, твердий
NaCl – натрій хлорид, твердий
I2 – йод, твердий
Br2 – бром, рідкий
CO2 – карбон(IV) оксид, газуватий
NaOH – натрій гідроксид
SO3 – сульфур(VI) оксид, твердий
MnO2 – манган(IV) оксид, твердий
SO2 – сульфур(IV) оксид, газуватий
CaO – кальцій оксид, твердий
H2SO4 – сульфатна кислота, рідкий
N2 – азот, газуватий
HNO3 – нітратна кислота, рідкий
O2 – кисень, газуватий
H2O – гідроген оксид, рідкий
Ca(OH)2 – кальцій гідроксид, твердий
NaCl – натрій хлорид, твердий
I2 – йод, твердий
Br2 – бром, рідкий
CO2 – карбон(IV) оксид, газуватий
NaOH – натрій гідроксид
Взаємодією простих або складних речовин з киснем (якщо вважати окиснення процес взаємодії саме з киснем) можна одержати наступні речовини:
SO3: SO2 + O2 → SO3
MnO2: Mn + O2 → MnO2
SO2: S + O2 → SO2
CaO: Ca + O2 → CaO
H2O: H2 + O2 → H2O
CO2: C + O2 → CO2
Якщо вважати окиснення хімічний процес під час якого підвищується ступінь окиснення то можна добути і всі інші речовини:
Cl2: HCl + MnO2 → Cl2 + MnCl2 + H2O
H2SO4: S + HNO3 → H2SO4 + NO
Ca(OH)2: Ca + H2O → Ca(OH)2 + H2
NaCl: Na + Cl2 → NaCl
I2: NaI + Cl2 → NaCl + I2
Br2: KBr + Cl2 → KCl + Br2
NaOH: Na + H2O → NaOH + H2
SO3: SO2 + O2 → SO3
MnO2: Mn + O2 → MnO2
SO2: S + O2 → SO2
CaO: Ca + O2 → CaO
H2O: H2 + O2 → H2O
CO2: C + O2 → CO2
Якщо вважати окиснення хімічний процес під час якого підвищується ступінь окиснення то можна добути і всі інші речовини:
Cl2: HCl + MnO2 → Cl2 + MnCl2 + H2O
H2SO4: S + HNO3 → H2SO4 + NO
Ca(OH)2: Ca + H2O → Ca(OH)2 + H2
NaCl: Na + Cl2 → NaCl
I2: NaI + Cl2 → NaCl + I2
Br2: KBr + Cl2 → KCl + Br2
NaOH: Na + H2O → NaOH + H2
2. З наважки чавунних ошурок масою 3,426 г після відповідної хімічної обробки одержали 0,0998 г SiO2. Обчислити масову частку Силіцію в зразку чавуну.
Розв’язання:
Знаходимо масу Силіцію в його оксиді за схемою:
SiO2 → Si
m(Si) = 0,0998 г · 28 г / 60 г = 0,04657 г;
ω(Si) = 0,04657 г / 3,426 г · 100 % = 1,36 %.
Відповідь: ω(Si) = 1,36 %
3. У дві однакові посудини помістили по 30 г калій перманганату (І посудина) та калій нітрату (ІІ посудина). Після термічного розкладання солей посудини помістили на шальки терезів. Яка з них буде важча й на скільки?
Розв’язання:
Під час нагрівання солі розкладаються:
2KMnO4 = K2MnO4 + MnO2 + O2 (І)
2KNO3 = 2KNO2 + O2 (II)
Знайдемо маси кисню за реакціями розкладу солей.
За реакцією (І):
m1(O2) = 30 г · 32 г / 316 г = 3,04 г;
За реакцією (ІІ):
m2(O2) = 30 г · 32 г / 202 г = 4,75 г;
Маса посудин зменшиться за рахунок виділення кисню.
m(І посудини) = 30 г – 3,04 г = 26,96 г;
m(ІІ посудини) = 30 г – 4,75 г = 25,25 г;
І посудина буде важча на 26,96 г – 25,25 г = 1,71 г;
Відповідь: І посудина буде важча на 1,71 г
4. Невідомий елемент E, будова зовнішнього енергетичного рівня якого ns2 np4, утворює сполуки з Гідрогеном і Натрієм. Відносні молекулярні маси цих сполук відносяться як 17 : 39. Визначте невідомий елемент. Складіть формули оксидів цього елемента та вкажіть їх характер.
Розв’язання:
Електронна формула зовнішнього енергетичного рівня ns2 np4 вказує на те, що невідомий елемент знаходиться в 16 групі. Хімічні формули сполук даного елемента з Гідрогеном та Натрієм H2E та Na2E відповідно.
Нехай Ar(E) = x. Знайдемо молекулярні формули сполук з Гідрогеном та Натрієм:
Mr(H2E) = 2 + x;
Mr(Na2E) = 46 + x.
Mr(Na2E) = 46 + x.
За умовою Mr(H2E) / Mr(Na2E) = 17 : 39. Складаємо рівняння:
(2 + x) / (46 + x) = 17 / 39;
х = 32.
Невідомий елемент – S, Сульфур.
SO2 – кислотний
SO3 – кислотний.
SO3 – кислотний.
Відповідь: E – S, Сульфур; SO2, SO3 – кислотні.
5. При охолодженні 300 г розчину з масовою часткою розчиненої речовини 15 %, частина розчиненої речовини випала в осад і масова частка зменшилась до 8 %. Обчислити масу утвореного осаду.
Розв’язання:
Маса розчиненої речовини в початковому розчині становить:
m(р. р.) = 300 · 0,15 = 45 г.
Нехай при охолодженні випало в осад х г розчиненої речовини. Маса розчину буде становити (300 – х) г. В розчині розчиненої речовини залишиться (45 – х) г.
0,08 = (45 – x) / (300 – x);
x = 22,83 г.
Відповідь: m(осаду) = 22,83 г.
ІІ етап Всеукраїнської олімпіади з хімії 2016/2017, 9 клас
1. Скласти рівняння реакцій таких перетворень:
K → KOH → K2CO3 → BaCO3 → CO2 → Ca(HCO3)2 → CaCO3
Обчислити об’єм вуглекислого газу, який можна одержати з 300 г розчину поташу з масовою часткою розчиненої речовини 13,8 %.
Розв’язання:
1) 2K + 2H2O = 2KOH + H2
2) 2KOH + CO2 = K2CO3 + H2O
3) K2CO3 + BaCl2 = BaCO3 + 2KCl
4) BaCO3 + 2HCl = BaCl2 + H2O + CO2
5) CO2 + H2O + CaCO3 = Ca(HCO3)2
6) Ca(HCO3)2 = CaCO3 + CO2 + H2O
2) 2KOH + CO2 = K2CO3 + H2O
3) K2CO3 + BaCl2 = BaCO3 + 2KCl
4) BaCO3 + 2HCl = BaCl2 + H2O + CO2
5) CO2 + H2O + CaCO3 = Ca(HCO3)2
6) Ca(HCO3)2 = CaCO3 + CO2 + H2O
Знайдемо масу K2CO3 в розчині:
m(K2CO3) = 300 г · 0,138 = 41,4 г
Для знаходження об’єму вуглекислого газу, який можна добути з поташу використаємо схему:
K2CO3 → CO2
V(CO2) = 41,4 г · 22,4 л / 138 г = 6,72 л
Відповідь: V(CO2) = 6,72 л.
2. Обчислити об’єм води і масу мідного купоросу необхідного для приготування 1 л розчину з масовою часткою розчиненої речовини 8% (ρ = 1,084 г/см3).
Розв’язання:
Знаходимо масу розчину:
m(р-ну CuSO4) = 1000 мл · 1,084 г/см3 = 1084 г
Знаходимо масу розчиненої речовини в даному розчині:
m(CuSO4) = 1084 г · 0,08 = 86,72 г
За стехіометричною схемою
CuSO4 · 5H2O → CuSO4
знаходимо масу кристалогідрату:
m(CuSO4 · 5H2O) = 86,72 г · 250 г / 160 г = 135,5 г.
Масу води знаходимо за різницею маси розчину та кристалогідрату:
m(H2O) = 1084 г – 135,5 г = 948,5 г.
V(H2O) = 948,5 г / 1 г/мл = 948,5 мл.
Відповідь: m(CuSO4 · 5H2O) = 135,5 г; V(H2O) = 948,5 мл.
3. Атом невідомого хімічного елемента має на 2 електрони більше, ніж йон Хлору. Проста речовина, утворена цим елементом, реагує з газоподібною речовиною B з утворенням речовини C. Речовина Cенергійно взаємодіє з рідиною Д з виділенням великої кількості теплоти та утворенням речовини Е, розчин якої взаємодіючи з оксидом Ж утворює осад К. Якщо на осад К подіяти будь-якою кислотою, то виділиться газ Ж. Визначити речовини В, С, Д, Е, Ж, К та напишіть рівняння відповідних реакцій.
Розв’язання:
Невідомий елемент – Ca, Кальцій.
В – O2
С – CaO
Д – H2O
Е – Ca(OH)2
Ж – CO2
К – CaCO3
С – CaO
Д – H2O
Е – Ca(OH)2
Ж – CO2
К – CaCO3
2Ca + O2 = 2CaO
CaO + H2O = Ca(OH)2
Ca(OH)2 + CO2 = CaCO3↓ + H2O
CaCO3 + 2H+ = Ca2+ + CO2↑ + H2O
CaO + H2O = Ca(OH)2
Ca(OH)2 + CO2 = CaCO3↓ + H2O
CaCO3 + 2H+ = Ca2+ + CO2↑ + H2O
4. На розчинення суміші цинку та цинк оксиду витратили 132,8 мл хлоридної кислоти з масовою часткою хлороводню 20 % і густиною 1,1 г/см3. Газ, що виділився, спалили й одержали 3,6 г води. Обчислити масові частки цинку та цинк оксиду у вихідній суміші.
Розв’язання:
Zn + 2HCl = ZnCl2 + H2↑ (1)
ZnO + 2HCl = ZnCl2 + H2O (2)
2H2 + O2 = 2H2O (3)
Знаходимо масу HCl в розчині хлоридної кислоти:
m(HCl) = 132,8 мл · 1,1 г/см3 · 0,2 ≈ 29,2 г.
За рівнянням реакції (3) знаходимо кількість речовини водню:
n(H2) = 3,6 г · 2 моль / 36 г = 0,2 моль.
За рівнянням реакції (1) знаходимо масу цинку:
m(Zn) = 0,2 моль · 65 г / 1 моль = 13 г.
Знаходимо масу HCl яку витратили на реакцію (1):
m(HCl) = 0,2 моль · 73 г = 14,6 г.
На реакцію (2) витратили m(HCl) = 29,2 г – 14,6 г = 14,6 г.
Знаходимо масу цинк оксиду за реакцією (2):
m(ZnO) = 14,6 г · 81 г / 73 г = 16,2 г.
Маса суміші цинку та цинк оксиду:
m(Zn + ZnO) = 13 + 16,2 = 29,2 г.
Масові частки цинку та цинк оксиду:
ω(Zn) = 13 г / 29,2 г · 100 % = 44,5 %
ω(ZnO) = 100 % – 44,5% = 55,5 %
Відповідь: ω(Zn) = 44,5 %, ω(ZnO) = 55,5 %.
5. Нітроген утворює з Гідрогеном сполуку, у якій масова частка Гідрогену 12,5 %. Відносна молекулярна маса сполуки більша за відносну молекулярну масу амоніаку, але менша за відносну молекулярну масу нітроген(IV) оксиду. У воді об’ємом 200 мл розчинили 21,76 мл невідомої сполуки (ρ = 1,021 г/мл). Визначити формулу невідомої сполуки. Яка масова частка речовини в одержаному розчині?
Розв’язання:
Нехай є 100 г речовини NxHy. m(H) = 12,5 г, а m(N) = 87,5 г.
х : у = n(N) : n(H);
x : y = 87,5 г / 14 г/моль : 12,5 г / 1 г/моль = 1 : 2
Емпірична формула невідомої сполуки NH2. M(NH2) = 16 г/моль. За умовою невідома сполука важча за амоніак (M(NH3) = 17 г/моль) та легша за нітроген(IV) оксид (M(NO2) = 46 г/моль). Отже, молекулярна формула даної сполуки N2H4 (M(N2H4) = 32 г/ моль; 17 < 32 < 46).
Знаходимо масу N2H4, яку розчинили у воді:
m(N2H4) = 21,76 мл · 1,021 г/мл = 22,22 г.
Маса води рівна m(H2O) = 200 мл · 1 г/мл = 200 г.
Знаходимо масову частку N2H4:
ω(N2H4) = 22,22 г/ (200 + 22,22 г) · 100 % = 10 %.
Відповідь: N2H4, ω(N2H4) = 10 %.
ІІ етап Всеукраїнської олімпіади з хімії 2016/2017, 10 клас
1. Який об’єм повітря необхідний для повного згоряння суміші, що складається з 32 г метану, 10 моль чадного газу і 44,8 л кисню.
Розв’язання:
CH4 + 2O2 = CO2 + 2H2O (1)
2CO + O2 = 2CO2 (2)
Знаходимо об’єм кисню витрачений на реакцію (1):
V1(O2) = 32 г · 44,8 л / 16 г = 89,6 л.
Знаходимо об’єм кисню витрачений на реакцію (2):
V2(O2) = 10 моль · 22,4 л / 2 моль = 112 л.
Сумарний об’єм кисню необхідний для спалювання суміші:
V3(O2) = 89,6 л + 112 л = 201,6 л.
Враховуючи, що кисень міститься в суміші знайдемо об’єм якого не вистачає:
V(O2) = 201,6 л – 44,8 л = 156,8 л.
Знаходимо об’єм повітря, який необхідний для повного згоряння суміші:
156,8 л – 21 %
х л – 100 %
х л – 100 %
х = 156,8 · 100 / 21 = 746,67 л ≈ 747 л.
Відповідь: V(повітря) = 747 л.
2. Нітроген утворює з Гідрогеном сполуку, у якій масова частка Гідрогену 12,5 %. Відносна молекулярна маса сполуки більша за відносну молекулярну масу амоніаку, але менша за відносну молекулярну масу нітроген(IV) оксиду. У воді об’ємом 200 мл розчинили 21,76 мл невідомої сполуки (ρ = 1,021 г/мл). Визначити формулу невідомої сполуки. Яка масова частка речовини в одержаному розчині?
Розв’язок даної задачі можна подивитись тут.
3. При згорянні в калометричній бомбі 1,8 г алюмінію виділяється 55,7 кДж тепла. Складіть термохімічне рівняння реакції та визначіть теплоту утворення алюміній оксиду.
Розв’язання:
4Al + 3O2 = 2Al2O3; ΔH = – x
За термохімічним рівнянням знаходимо ентальпію реакції:
x = 108 г · 55,7 кДж / 1,8 г = 3342 кДж.
Знаходимо ентальпію утворення Al2O3:
2 моль Al2O3 – 3342 кДж
1 моль Al2O3 – у кДж
1 моль Al2O3 – у кДж
у = 1 моль · 3342 кДж / 2 моль = 1671 кДж/моль
Відповідь: 4Al + 3O2 = 2Al2O3; ΔH = – 3342 кДж; ΔH(Al2O3) = – 1671 кДж/моль.
4. Сульфід двовалентного металічного елемента Х масою 22 г обробили надлишком хлоридної кислоти. Газ, що виділився, пропустили крізь розчин натрій гідроксиду, об’ємом 50 мл з концентрацією лугу 7,5 моль/л. Внаслідок цього утворилося дві солі, причому в однакових кількостях речовин. Визначте відносну атомну масу елемента Х.
Розв’язання:
ES + 2HCl = ECl2 + H2S↑ (1)
2NaOH + H2S = Na2S + H2O (2)
Na2S + H2S = 2NaHS (3)
Знаходимо кількість речовини NaOH:
n(NaOH) = 0,05 л · 7,5 моль/л = 0,375 моль
За реакцією (2) знаходимо кількість речовини H2S, що поглинувся та кількість речовини Na2S, що утворився:
n1(H2S) = 0,375 моль · 1 моль / 2 моль = 0,1875 моль;
n(Na2S) = n1(H2S) = 0,1875 моль.
Нехай у реакцію (3) вступило х моль Na2S. Кількість речовини NaHS, що утворився буде рівна n(NaHS) = 2x моль. Не прореагує n(Na2S) = 0,1875 – х (моль). За умовою n(Na2S) = n(NaHS). Складаємо рівняння:
0,1875 – x = 2x;
x = 0,0625 моль
За рівнянням (3) знаходимо кількість речовини H2S, що поглинувся:
n2(H2S) = x = 0,0625 моль.
Всього поглинулось H2S:
n(H2S) = n1(H2S) + n2(H2S);
n(H2S) = 0,1875 моль + 0,0625 моль = 0,25 моль.
Нехай Ar(E) = y. За рівнянням (1) знаходимо невідомий металічний елемент:
22 / (y + 32) = 0,25 / 1;
Ar(E) = y = 56.
E – Fe, Ферум.
Відповідь: Ar(Fe) = 56.
5. Стальну пластинку масою 40 г, з масовою часткою заліза 0,98 занурили в розчин купрум(ІІ) сульфату. Через деякий час маса висушеної пластинки становила 42 г. Визначте масу міді, яка осіла на пластинці. Який об’єм розчину нітратної кислоти з масовою часткою розчиненої речовини 20 % витратиться на розчинення одержаної міді (ρ = 1,119 г/см3). Чи є розв’язок задачі однозначним?
Розв’язання:
Fe + CuSO4 = FeSO4 + Cu (1)
3Cu + 8HNO3(р.) = 3Cu(NO3)2 + 2NO↑ + 4H2O (2)
Знайдемо теоретичну та практичну зміну маси пластинки за рівнянням реакції (1):
Δm(пр.) = 42 г – 40 г = 2 г;
Δm(теор.) = 64 г – 56 г = 8 г.
Знаходимо масу міді, яка утворилась внаслідок реакції (1):
m(Cu) = 64 г · 2 г / 8 г = 16 г.
Знаходимо масу кислоти, яка витратиться на реакцію (2):
m(HNO3) = 16 г · 504 г / 192 г = 42 г.
Знаходимо об’єм розчину нітратної кислоти:
V(р-ну HNO3) = 42 г / 0,2 / 1,119 г/см3 = 187,7 см3.
Відповідь: m(Cu) = 16 г; V(р-ну HNO3) = 187,7 см3.
ІІ етап Всеукраїнської олімпіади з хімії 2016/2017, 11 клас
1. Суміш невідомої органічної речовини з киснем використовують як засіб для анестезії. При повному згорянні 1 г цієї речовини утворюється 3,14 г карбон діоксиду і 1,29 г води. Яка найпростіша формула речовини? До яких гомологічних рядів може належати речовина з такою емпіричною формулою? Відповідь підтвердити прикладами.
Розв’язання:
CxHyOz + O2 → CO2 + H2O
Знаходимо кількість речовини Карбону, який міститься у вуглекислому газі:
n(C) = n(CO2);
n(C) = 3,14 г / 44 г/моль = 0,0714 моль.
Знаходимо кількість речовини Гідрогену, який міститься у воді:
n(H) = 2n(H2O);
n(H) = 2 · 1,29 г / 18 г/моль = 0,1433 моль.
Перевіримо наявність кисню у складі органічної речовини. Для цього знайдемо маси Карбону та Гідрогену і віднімемо їх від маси сполуки.
m(C) = 0,0714 моль · 12 г/моль = 0,8568 г;
m(H) = 0,1433 моль · 1 моль = 0,1433 г;
m(O) = 1 г – 0,8568 г – 0,1433 г ≈ 0.
Отже, у складі органічної речовини Оксиген відсутній. Знаходимо найпростішу формулу:
x : y = n(C) : n(H);
x : y = 0,0714 : 0,1433 = 1 : 2.
CH2.
Відповідь:
Найпростіша формула CH2. Дана речовина належить до гомологічного ряду циклоалканів, загальна формула яких CnH2n. Для анестезії використовують суміш циклопропану з киснем. Таку ж загальну формулу має гомологічний ряд алкенів.
Приклади алкенів:
H2C=CH2 – етилен, CH3–CH=CH2 – пропен тощо.
Приклади циклоалканів: циклопропан C3H6, циклогексан C6H12 тощо.
2. Яку кількість речовини літію необхідно взяти, щоб в результаті його взаємодії з водою об’ємом 200 мл утворився розчин з масовою часткою літій гідроксиду 5 %.
Розв’язання:
2Li + 2H2O = 2LiOH + H2
m(H2O) = 200 мл / 1 г/мл = 200 г.
Нехай прореагувало х г літію. Знайдемо маси лугу та водню які утворились:
m(LiOH) = 48 г · x г / 14 г = 3,4286x г;
m(H2) = 2 г · x г / 14 г = 0,1429x г.
Маса кінцевого розчину буде:
m(р-ну LiOH) = x + 200 – 0,1429x = 0,8571x + 200 (г).
Враховуючи вміст лугу складаємо рівняння:
0,05 = 3,4286x(0,8571x + 200);
m(Li) = x = 2,95 г.
n(Li) = 2,95 г / 7 г/моль = 0,42 моль.
Відповідь: n(Li) = 0,42 моль.
3. У певний момент перебігу реакції A2 + 3B2 ↔ 2AB3 у замкненому об’ємі концентрації A2, B2 та AB3відповідно становили 2; 0,5 та 4 моль/л. Визначте вихідні концентрації реагентів.
Розв’язання:
Нехай реакційна суміш має об’єм 1 л. Тоді кількості речовин рівні відповідним концентраціям.
Початкова суміш містила лише речовини A2 та B2. Отже за речовиною AB3 можна порахувати кількості речовин A2 та B2, які прореагували:
n(A2) = 4 моль · 1 моль / 2 моль = 2 моль;
n(B2) = 4 моль · 3 моль / 2 моль = 6 моль.
Початкові кількості речовин A2 та B2 становили:
n(A2) = 2 моль + 2 моль = 4 моль;
n(B2) = 6 моль + 0,5 моль = 6,5 моль
Початкові концентрації речовин рівні:
C0(A2) = 4 моль/л; C0(B2) = 6,5 моль/л; C0(AB3) = 0 моль/л.
Відповідь: C0(A2) = 4 моль/л; C0(B2) = 6,5 моль/л; C0(AB3) = 0 моль/л.
4. У результаті пропускання 11,2 л суміші метану, карбон(IV) оксиду і карбон(II) оксиду через розчин гідроксиду натрію взятого в надлишку, об’єм вихідної суміші зменшився на 4,48 л (н. у.). Для повного згоряння суміші, що залишилася, витратили 6,72 л кисню (н. у.). Визначте:
– склад вихідної суміші (об’ємні частки);
– густину вихідної суміші.
Розв’язання:
CO2 + 2NaOH = Na2CO3 + H2O (1)
CH4 + 2O2 = CO2 + 2H2O (2)
2CO + O2 = 2CO2 (3)
Внаслідок пропускання суміші газів через розчин лугу поглинеться вуглекислий газ. Отже, V(CO2) = 4,48 л.
V(CH4 + CO) = 11,2 л – 4,48 л = 6,72 л.
Нехай в суміші було х л CH4 та (6,72 – х) л CO. За реакцією (2) об’єм кисню становить:
V1(O2) = 2 л · х л / 1 л = 2x л.
За реакцією (3) об’єм кисню становить:
V2(O2) = (6,72 – х) л · 1 л / 2 л = 3,36 л – 0,5х л
Всього витратили 6,72 л кисню. Складаємо рівняння:
2x + 3,36 – 0,5x = 6,72;
х = 2,24 л.
V(CO) = 6,72 л – 2,24 л = 4,48 л.
Знаходимо об’ємні частки газів у суміші:
φ(CO2) = 4,48 л / 11,2 л · 100 % = 40 %;
φ(CH4) = 2,24 л / 11,2 л · 100 % = 20 %;
φ(CO) = 4,48 л / 11,2 л · 100 % = 40 %.
Щоб знайти густину суміші необхідно порахувати молярну масу суміші:
M(CO2 + CH4 + CO) = 44 · 0,4 + 16 · 0,2 + 28 · 0,4 = 32 (г/моль).
ρ(CO2 + CH4 + CO) = 32 г/моль / 22,4 л/моль = 1,43 г/л.
Відповідь: φ(CO2) = 40 %; φ(CH4) = 20 %; φ(CO) = 40 %; ρ(CO2 + CH4 + CO) = 1,43 г/л.
5. Суміш магній нітрату, калій нітрату й кальцій карбонату нагрівали до завершення хімічних реакцій. У результаті добули твердий залишок, у якому маса оксидів становила 19,2 г і суміш газів об’ємом 17,92 л (н. у.). Об’ємна частка карбон діоксиду в газовій суміші 25 %. Обчислити масу вихідної суміші солей.
Розв’язання:
2Mg(NO3)2 = 2MgO + 4NO2 + O2 (1)
2KNO3 = 2KNO2 + O2 (2)
CaCO3 = CaO + CO2 (3)
Знаходимо об’єм вуглекислого газу у суміші:
V(CO2) = 17,92 л · 0,25 = 4,48 л.
За реакцією (3) обчислимо масу кальцій карбонату та кальцій оксиду:
m(CaCO3) = 100 г · 4,48 л / 22,4 л = 20 г;
m(CaO) = 56 г · 4,48 л / 22,4 л = 11,2 г
Знайдемо масу магній оксиду який міститься у твердому залишку:
m(MgO) = 19,2 г – 11,2 г = 8 г.
За реакцією (1) обчислимо масу магній нітрату, а також об’єм суміші NO2 + O2:
m(Mg(NO3)2) = 296 г · 8 г / 80 г = 29,6 г;
V(NO2 + O2) = 8 г · 112 л / 80 г = 11,2 л.
Знаходимо об’єм кисню, який виділився за реакцією (2):
V(O2) = 17,92 л – 4,48 л – 11,2 л = 2,24 л.
Знаходимо масу солі яка розклалась за реакцією (2):
m(KNO3) = 202 г · 2,24 л / 22,4 л = 20,2 г.
Знаходимо масу суміші солей:
m(Mg(NO3)2 + KNO3 + CaCO3) = 29,6 г + 20 г + 20,2 г = 69,8 г.
Відповідь: m(Mg(NO3)2 + KNO3 + CaCO3) = 69,8 г.
ІІ етап Всеукраїнської олімпіади з хімії 2017/2018
ІІ етап Всеукраїнської олімпіади з хімії 2017/2018, 8 клас
1. Дано елементи: Ga, Se, Br, Ba
– розмістіть елементи в порядку зростання неметалічних властивостей;
– запишіть формули вищих оксидів та вкажіть їх характер;
– запишіть формули гідратів вищих оксидів цих елементів;
– для вищих оксидів Ba та Se напишіть рівняння реакцій з такими речовинами: калій гідроксид, вода, карбон(IV) оксид, нітратна кислота, натрій оксид.
Розв’язання:
1) Неметалічні властивості зростають в ряду Ba < Ga < Se < Br.
2) Вищі оксиди
BaO – основний оксид;
Ga2O3 – амфотерний оксид;
SeO3 – кислотний оксид;
Br2O7 – кислотний оксид.
3) Гідрати вищих оксидів
Ba(OH)2, Ga(OH)3, H2SeO4, HBrO4.
4) Реакції
BaO + H2O = Ba(OH)2
BaO + CO2 = BaCO3
BaO + HNO3 = Ba(NO3)2 + H2O
SeO3 + H2O = H2SeO4
SeO3 + KOH = K2SeO4 + H2O
SeO3 + Na2O = Na2SeO4
2. Зовнішній електронний шар атома невідомого елемента має будову ns2 np3. Кислота, що відповідає вищому оксиду цього елемента, має відносну молекулярну масу 124. Визначте невідомий елемент та напишіть будову електронної оболонки його атома в основному та збудженому станах.
Розв’язання:
Невідомий елемент розташований в VА групі. Вищий оксид даного елемента має формулу E2O5, а кислота, яка йому відповідає HEO3 (або H3EO4). Нехай Ar(E) = x.
Mr(HEO3) = x + 49
124 = x + 49
x = 75
E – Арсен, As.
Відповідь:
1) As, Арсен;
2) Електронна формула основного стану:
As 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p3 4d0
3) Електронна формула збудженого стану:
As* 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s1 4p3 4d1
3. Натрій бромід – один з поширених заспокійливих засобів. Для дітей віком 10- 15 років його рекомендують застосовувати у вигляді розчину з масовою часткою активної речовини 3% по 1 столовій ложці (15 г розчину). Яка кількість йонів Натрію і Брому попадає в організм пацієнта?
Розв’язання:
m(NaBr) = 15 ∙ 0,03 = 0,45 (г)
NaBr → Na+
NaBr → Br–
N(Na+) = 0,45 ∙ 6,02 ∙ 1023 / 103 = 0,0263 ∙ 1023 = 2,63 ∙ 1021
N(Br–) = N(Na+) = 2,63 ∙ 1021
Відповідь: N(Na+) = 2,63 ∙ 1021, N(Br–) = 2,63 ∙ 1021
4. Елементи X та Y утворюють сполуки складу X4Y2O7 та X3YO4 з масовими частками Оксигену відповідно 62,92% та 65,3%. Визначте елементи X та Y, складіть формули сполук. До якого класу неорганічних сполук відносяться речовини? Яка з них використовується в харчовій промисловості?
Розв’язання:
Нехай Ar(X) = x, Ar(Y) = y
Масова частка Оксигену в речовині X4Y2O7 становить:
0,6292(4x + 2y + 112) = 112
4x + 2y + 112 = 178
4x + 2y = 66
y = 33 – 2x
Масова частка Оксигену в речовині X3YO4 становить:
0,653(3x + y + 64) = 64
3x + y + 64 = 98
3x + y = 34
y = 34 – 3x
Складаємо систему рівнянь:
33 – 2x = 34 – 3x
x = 1
y = 33 – 2 ∙ 1 = 31
Ar(X) = 1, це Гідроген, H
Ar(Y) = 31, це Фосфор, P
Відповідь:
1) Формули речовин: H4P2O7, H3PO4;
2) кислоти;
3) В харчовій промисловості використовується ортофосфатна кислота H3PO4.
5. Вивести формулу речовини Х, яка при нагріванні розкладається на азот, хром(III) оксид та воду у масовому співвідношенні 7 : 38 : 18. Написати рівняння реакцій розкладу цієї речовини. Яке природне явище імітує розклад даної речовини? Яка маса твердого залишку утворюється при повному розкладі 13,3 г речовини Х.
Розв’язання:
X → N2 + Cr2O3 + H2O
Визначимо кількості речовин продуктів реакції. Нехай m(N2) = 7 г, m(Cr2O3) = 38 г, m(H2O) = 18 г.
n(N2) = 7/28 = 0,25 моль
n(Cr2O3) = 38/152 = 0,25 моль
n(H2O) = 18/18 = 1 моль
n(N2) : n(Cr2O3) : n(H2O) = 0,25 : 0,25 : 1 = 1 : 1 : 4
Отже, коефіцієнти в реакції розкладу наступні:
X = N2 + Cr2O3 + 4H2O
Молекула речовини Х має склад
N2H8Cr2O7 або (NH4)2Cr2O7
(NH4)2Cr2O7 = N2 + Cr2O3 + 4H2O
Розклад даної речовини імітує вулкан.
n((NH4)2Cr2O7) = 13,3/252 = 0,05278 моль
В твердому залишку буде лише Cr2O3. Знайдемо його масу:
n(Cr2O3) = n((NH4)2Cr2O7) = 0,05278 моль
m(Cr2O3) = 0,05278 ∙ 152 = 8,023 г.
Відповідь:
1) X – (NH4)2Cr2O7;
2) (NH4)2Cr2O7 = N2 + Cr2O3 + 4H2O;
3) вулкан;
4) m(Cr2O3) = 8,023 г.
ІІ етап Всеукраїнської олімпіади з хімії 2017/2018, 9 клас
1. За схемами перетворень напишіть рівняння реакцій, визначте невідомі речовини:
Cu → X → Cu(NO3)2 → Y → CuSO4 → Z → AgCl
Рівняння реакцій 2 і 5 записати у йонно-молекулярному вигляді
Розв’язання:
Одни з можливих варіантів даного перетворення:
1) 2Cu + O2 = 2CuO
2) CuO + 2HNO3 = Cu(NO3)2 + H2O
3) Cu(NO3)2 + 2NaOH = Cu(OH)2↓ + 2NaNO3
4) Cu(OH)2 + H2SO4 = CuSO4 + 2H2O
5) CuSO4 + BaCl2 = CuCl2 + BaSO4↓
6) CuCl2 + 2AgNO3 = Cu(NO3)2 + 2AgCl↓
X – CuO, Y – Cu(OH)2, Z – CuCl2
Йонно-молекулярні рівняння реакцій:
2) CuO + 2HNO3 = Cu(NO3)2 + H2O
CuO + 2H+ + 2NO3– = Cu2+ + 2NO3– + H2O
CuO + 2H+ = Cu2+ + H2O
5) CuSO4 + BaCl2 = CuCl2 + BaSO4↓
Cu2+ + SO42– + Ba2+ + 2Cl– = Cu2+ + 2Cl– + BaSO4↓
Ba2+ + SO42– = BaSO4↓
2. Розчини деяких речовин використовують як предмети побутової хімії, лікарські препарати, засоби боротьби з шкідниками тощо. Для їх приготування можна використовувати різні речовини: солі, оксиди, кислоти. У три посудини, що містять по 190 мл води кожна, помістили по 10 г таких речовин: у першу – мідного купоросу; у другу – натрій оксиду; у третю – натрій сульфату. Для кожного розчину вкажіть масову частку розчиненої речовини.
Розв’язання:
m(H2O) = 190 мл ∙ 1 г/мл = 190 г
Маси всіх розчинів однакові:
m(р-ну) = 10 г + 190 г = 200 г
Розчин №1.
Розчиненою речовиною буде купрум(ІІ) сульфат CuSO4:
CuSO4 ∙ 5H2O = CuSO4 + 5H2O
m(CuSO4) = 10 ∙ 160 / 250 = 6,4 (г)
w(CuSO4) = (6,4 / 200) ∙ 100% = 3,2 %
Розчин №2.
Розчиненою речовиною буде натрій гідроксид NaOH
Na2O + H2O = 2NaOH
m(NaOH) = 10 ∙ 80 / 62 = 12,9 (г)
w(NaOH) = (12,9 / 200) ∙ 100% = 6,45 %
Розчин №3.
Розчиненою речовиною буде Na2SO4.
w(Na2SO4) = (10 / 200) ∙ 100% = 5 %
Відповідь: w(CuSO4) = 3,2 %, w(NaOH) = 6,45 %, w(Na2SO4) = 5 %.
3. У скільки разів зміниться швидкість прямої та оборотної реакції в системі 2SO2(г) + О2(г) ↔ 2SO3(г), якщо об’єм газової суміші зменшити в три рази? В який бік зміститься рівновага даної системи?
Розв’язання:
Розглянемо зміну прямої реакції.
Запишемо кінетичне рівняння прямої реакції:
v = k1[SO2]2[O2]
Нехай [SO2]1 = a моль/л, [O2]1 = b моль/л, тоді
v1 = k1a2b;
Якщо об’єм газової суміші зменшити в три рази то концентрація речовин збільшиться в три рази:
[SO2]2 = 3a; [O2]2 = 3b
v2 = k1(3a)23b = 27k1a2b
Знайдемо як і у скільки разів змінилась швидкість прямої реакції:
v2/v1 = 27k1a2b/k1a2b = 27
Швидкість прямої реакції збільшиться у 27 разів.
Розглянемо зміну зворотної реакції.
Запишемо кінетичне рівняння зворотної реакції:
v = k2[SO3]2
Нехай [SO3]1 = с моль/л, тоді
v1 = k2с2;
Якщо об’єм газової суміші зменшити в три рази то концентрація речовин збільшиться в три рази:
[SO3]2 = 3с;
v2 = k2(3с)2 = 9k2с2
Знайдемо як і у скільки разів змінилась швидкість зворотної реакції:
v2/v1 = 9k2с2/k2с2 = 9
Швидкість зворотної реакції збільшиться у 9 разів.
Так як швидкість прямої реакції буде більша за швидкість зворотної то рівновага зміститься в бік утворення сульфур(VI) оксиду, що підтверджується принципом Ле-Шательє.
Відповідь:
1) швидкість прямої реакції збільшиться у 27 разів;
2) швидкість зворотної реакції збільшиться у 9 разів;
3) рівновага зміститься у бік утворення сульфур(VI) оксиду.
4. Вивести формулу речовини Х, яка при нагріванні розкладається на азот, хром(III) оксид та воду у масовому співвідношенні 7 : 38 : 18. Написати рівняння реакцій розкладу цієї речовини. Яке природне явище імітує розклад даної речовини? Яка маса твердого залишку утворюється при повному розкладі 13,3 г речовини Х.
Розв’язання:
X → N2 + Cr2O3 + H2O
Визначимо кількості речовин продуктів реакції. Нехай m(N2) = 7 г, m(Cr2O3) = 38 г, m(H2O) = 18 г.
n(N2) = 7/28 = 0,25 моль
n(Cr2O3) = 38/152 = 0,25 моль
n(H2O) = 18/18 = 1 моль
n(N2) : n(Cr2O3) : n(H2O) = 0,25 : 0,25 : 1 = 1 : 1 : 4
Отже, коефіцієнти в реакції розкладу наступні:
X = N2 + Cr2O3 + 4H2O
Молекула речовини Х має склад
N2H8Cr2O7 або (NH4)2Cr2O7
(NH4)2Cr2O7 = N2 + Cr2O3 + 4H2O
Розклад даної речовини імітує вулкан.
n((NH4)2Cr2O7) = 13,3/252 = 0,05278 моль
В твердому залишку буде лише Cr2O3. Знайдемо його масу:
n(Cr2O3) = n((NH4)2Cr2O7) = 0,05278 моль
m(Cr2O3) = 0,05278 ∙ 152 = 8,023 г.
Відповідь:
1) X – (NH4)2Cr2O7;
2) (NH4)2Cr2O7 = N2 + Cr2O3 + 4H2O;
3) вулкан;
4) m(Cr2O3) = 8,023 г.
5. При розчиненні металу в надлишку HCl виділилось 4,48 л газу (н. у.) і утворилось 17,8 г хлориду. Який метал було використано?
Розв’язання:
Me + nHCl = MeCln + 0,5nH2↑
Нехай Ar(Me) = х.
17,8 / (x + 35,5n) = 4,48/(0,5n ∙ 22,4)
17,8 / (x + 35,5n) = 4,48 / 11,2n
17,8 ∙ 11,2n = 4,48 ∙ (x + 35,5n)
44,5n = x + 35,5n
x = 9n
n
|
Ar(Me)
|
Me
|
Пояснення
|
1
|
9
|
Be
|
Берилій двохвалентний, тому цей варіант неможливий
|
2
|
18
|
~ O, F
|
Варіант немає сенсу
|
3
|
27
|
Al
|
Трьохвалентний метал, цей варіант задовільняє умову задачі
|
Відповідь: метал, який було використано, є алюміній Al.
ІІ етап Всеукраїнської олімпіади з хімії 2017/2018, 10 клас
Переглядів: 241
1. Написати рівняння реакцій, участь в яких беруть різні речовини, причому в склад кожної з цих речовин входить одна частинка з електронною будовою 1s22s2 2p6 3s2 3p6.
Розв’язання:
Таку електронну будову має атом Аргону та йони:
Катіони – K+, Ca2+;
Аніони – Cl–, S2–.
Орієнтовні рівняння реакцій між речовинами в яких є дані йони:
1) 2K3PO4 + 3Ca(NO3)2 = Ca3(PO4)2 + 6KNO3
2) MgCl2 + 2KOH = Mg(OH)2 + 2KCl
3) BaS + K2SO4 = BaSO4 + K2S
2. Розчини деяких речовин використовують як предмети побутової хімії, лікарські препарати, засоби боротьби з шкідниками тощо. Для їх приготування можна використовувати різні речовини: солі, оксиди, кислоти. У три посудини, що містять по 190 мл води кожна, помістили по 10 г таких речовин: у першу – мідного купоросу; у другу – натрій оксиду; у третю – натрій сульфату. Для кожного розчину вкажіть масову частку розчиненої речовини.
Розв’язання:
m(H2O) = 190 мл ∙ 1 г/мл = 190 г
Маси всіх розчинів однакові:
m(р-ну) = 10 г + 190 г = 200 г
Розчин №1.
Розчиненою речовиною буде купрум(ІІ) сульфат CuSO4:
CuSO4 ∙ 5H2O = CuSO4 + 5H2O
m(CuSO4) = 10 ∙ 160 / 250 = 6,4 (г)
w(CuSO4) = (6,4 / 200) ∙ 100% = 3,2 %
Розчин №2.
Розчиненою речовиною буде натрій гідроксид NaOH
Na2O + H2O = 2NaOH
m(NaOH) = 10 ∙ 80 / 62 = 12,9 (г)
w(NaOH) = (12,9 / 200) ∙ 100% = 6,45 %
Розчин №3.
Розчиненою речовиною буде Na2SO4.
w(Na2SO4) = (10 / 200) ∙ 100% = 5 %
Відповідь: w(CuSO4) = 3,2 %, w(NaOH) = 6,45 %, w(Na2SO4) = 5 %.
3. Один з газів, наявність якого в атмосфері приводить до парникового ефекту, здатний реагувати з хлором і киснем. При взаємодії з надлишком кисню з 1 об’єму вихідного газу отримуємо 1 об’єм іншого парникового газу. Один об’єм вихідного газу може прореагувати з 4 об’ємами хлору. При цьому утворюється рідина, що використовується при гасінні пожеж і 4 об’єми газу, уже добре розчинного у воді (pH < 7). Обчислити масу води, утвореної при взаємодії 11,2 л (н. у.) вихідного газу з надлишком кисню. Напишіть рівняння відповідних реакцій.
Розв’язання:
Позначимо перший невідомий газ А, другий B, С – рідина для гасіння пожеж, D – кислота. Запишемо всі схеми реакцій, які згадуються в умові задачі:
A + O2 → B + H2O
A + 4Cl2 → C + 4D
При згорянні речовини А утворюється вода. Отже речовина А містить Гідроген. Отже речовина D є гідроген хлорид, водний розчин якого є кислота (pH < 7).
До основних парникових газів належать пари води H2O, вуглекислий газ CO2, метан CH4, нітроген(І) оксид та інші.
Вода, вуглекислий газ та N2O не задовольняють умову задачі, так як з киснем не реагують.
Єдиний логічний варіант це метан CH4.
Знайдемо масу води, яка утвориться при повному згорянні метану:
CH4 + 2O2 = CO2 + 2H2O
m(H2O) = 11,2 ∙ 2 ∙ 18 / 22,4 = 18 г.
Відповідь:
1) m(H2O) = 18 г;
2) CH4 + 2O2 = CO2 + 2H2O
CH4 + 4Сl2 = CCl4 + 4HCl
4. Суміш натрій гідроген карбонату та амоній гідроген карбонату прожарили до припинення виділення газів. Газоподібну суміш привели до початкових умов і пропустили через хлоридну кислоту. Об’єм суміші зменшився на 11,2 л. Твердий залишок продуктів розкладу обробили водою внаслідок чого отримали 200 г розчину з масовою часткою розчиненої речовини 21,2 %. Обчисліть масові частки солей у вихідній суміші.
Розв’язання:
2NaHCO3 = Na2CO3 + CO2 + H2O (1)
(NH4)2CO3 = 2NH3 + 2H2O + CO2 (2)
При пропусканні продуктів розкладу солей через хлоридну кислоту буде поглинатись амоніак. Його об’єм становить V(NH3) = 11,2 л.
Знайдемо масу амоній карбонату за реакцією (2):
m((NH4)2)CO3) = 11,2 ∙ 96 / 44,8 = 24 (г).
В твердому залшику, який розчинили у воді, залашиться натрій карбонат. Знайдемо його масу в утвореному розчині.
m(Na2CO3) = 200 ∙ 0,212 = 42,4 (г).
Знайдемо масу натрій гідрогенкарбонату за реакцією (1).
m(NaHCO3) = 2 ∙ 84 ∙ 42,4 / 106 = 67,2 (г).
Знайдемо масові частки солей у вихідній суміші:
m(NaHCO3 + (NH4)2CO3) = 24 + 67,2 = 91,2 (г);
w(NaHCO3) = (24 / 91,2) ∙ 100 % = 26,32 %
w((NH4)2)CO3) = 100 – 26,32 = 73,68 %
Відповідь: w(NaHCO3) = 26,32 %, w((NH4)2)CO3) = 73,68 %.
5. У 50 мл 5% розчину (ρ = 1,10 г/см3) сильної одноосновної оксигеновмісної кислоти із ступенем окиснення невідомого елемента +5 міститься 3,29 ∙ 1022 йонів. Яка це кислота? Які солі цієї кислоти мають практичне використання.
Розв’язання:
Одноосновна оксигеновмісна кислота із ступенем окиснення невідомого елемента +5 має формулу HEO3. За умовою вона є сильна тому вважаємо, що дисоціює повністю:
HEO3 ↔ H+ + EO3–
Знайдемо кількість речовини йонів, що утворюються внаслідок електролітичної дисоціації:
n(H+, NO3–) = 3,92 ∙ 1022 / 6,02 ∙ 1023 = 0,0651 моль.
Знайдемо масу кислоти в розчині:
m(HEO3) = 50 ∙ 1,10 ∙ 0,05 = 2,75 г.
Нехай Ar(E) = x
При дисоціації 1 моль кислоти утворюється 2 моль йонів. Складаємо пропорцію
2,75 / (x + 49) = 0,0651 / 2
x + 49 = 84,485
x = 35,485 ≈ 35,5
E – Cl, Хлор, кислота HClO3 – хлоратна кислота.
Відповідь:
1) HClO3 – хлоратна кислота.
2) KClO3 – калій хлорат, бертолетова сіль та NaClO3 – натрій хлорат. Використовують в піротехніці, для виготовлення сірників, для одержання ClO2 – відбілювача паперу, тканин.
NH4ClO3 – високобризантна речовина. Використовується в вибухових сумішах.
Ca(ClO3)2 – кальцій хлорат. Використовується як гербіцид.
ІІ етап Всеукраїнської олімпіади з хімії 2017/2018, 11 клас
1. При повному згорянні уротропіну C6H12N4 (сухе паливо) в надлишку кисню виділяється 4212 кДж тепла. Скільки теплоти виділиться, якщо для спалювання витрачено 5,6 л кисню і стехіометрична кількість уротропіну. Яку масу уротропіну спалено?
Розв’язання:
C6H12N4 + 9O2 = 6CO2 + 6H2O + 2N2; ∆H = – 4212 кДж
Q = 5,6 ∙ 4212 / (9 ∙ 22,4) = 117 (кДж)
m(C6H12N4) = 5,6 ∙ 140 / (9 ∙ 22,4) = 3,89 (г).
Відповідь:
1) Q = 117 кДж;
2) m(C6H12N4) = 3,89 г.
2. Обчисліть і вкажіть мінімальний об’єм розчину їдкого натру (ρ = 1,09 г/мл) з масовою часткою розчиненої речовини 10 %, який необхідно використати для вбирання продуктів повного окиснення 100 мл пропану з утворенням кислої солі.
Розв’язання:
C3H8 + 5O2 = 3CO2 + 4H2O (1)
NaOH + CO2 = NaHCO3 (2)
За рівнянням реакції (1) знаходимо об’єм СО2
V(CO2) = 100 ∙ 3 / 1 = 300 мл = 0,3 л
За рівнянням реакції (2) знаходимо масу NaOH
m(NaOH) = 0,3 ∙ 40 / 22,4 = 0,5357 г.
Знаходимо масу розчину NaOH:
m(р-ну NaOH) = 0,5357 / 0,1 = 5,357 г.
Знаходимо об’єм розчину NaOH
V(р-ну NaOH) = 5,357 / 1,09 = 4,91 (мл).
Відповідь: V(р-ну NaOH) = 4,91 мл.
3. Суміш KNO3 та Cu(NO3)2 масою 47,7 г прожарили до припинення виділення газів. Отриманий твердий залишок обробили водою, внаслідок чого його маса зменшилась на 8,5 г. При цьому одержали 500 см3розчину з густиною 1,12 г/мл. Визначте масові частки компонентів вихідної суміші та розрахуйте масову частку розчиненої речовини в одержаному розчині.
Розв’язання:
2KNO3 = 2KNO2 + O2 (1)
2Cu(NO3)2 = 2CuO + 4NO2 + O2 (2)
Після прожарювання даних солей у твердому залишку буде KNO2 та CuO.
У воді розчиняється калій нітрит. Отже, m(KNO2) = 8,5 г.
За реакцією (1) знайдемо масу калій нітрату:
m(KNO3) = 8,5 ∙ 2 ∙ 101 / (2 ∙ 85) = 10,1 (г).
Знайдемо масу Сu(NO3)2:
m(Cu(NO3)2) = 47,7 – 10,1 = 37,6 (г).
Знаходимо масові частки солей у вихідній суміші:
w(KNO3) = (10,1 / 47,7) ∙ 100 % = 21,17 %;
w(Cu(NO3)2) = 100 % – 21,17 % = 78,83 %.
Знайдемо масу утвореного розчину та масову частку KNO2 в ньому:
m(р-ну KNO2) = 500 ∙ 1,12 = 560 (г).
w(KNO2) = (8,5 / 560) ∙ 100 % = 1,518 % ≈ 1,52 %
Відповідь:
1) w(KNO3) = 21,17 %;
w(Cu(NO3)2) = 78,83 %.
2) w(KNO2) = 1,52 %
4. У 50 мл 5% розчину (ρ = 1,10 г/см3) сильної одноосновної оксигеновмісної кислоти із ступенем окиснення невідомого елемента +5 міститься 3,29 ∙ 1022 йонів. Яка це кислота? Які солі цієї кислоти мають практичне використання.
Розв’язання:
Одноосновна оксигеновмісна кислота із ступенем окиснення невідомого елемента +5 має формулу HEO3. За умовою вона є сильна тому вважаємо, що дисоціює повністю:
HEO3 ↔ H+ + EO3–
Знайдемо кількість речовини йонів, що утворюються внаслідок електролітичної дисоціації:
n(H+, NO3–) = 3,92 ∙ 1022 / 6,02 ∙ 1023 = 0,0651 моль.
Знайдемо масу кислоти в розчині:
m(HEO3) = 50 ∙ 1,10 ∙ 0,05 = 2,75 г.
Нехай Ar(E) = x
При дисоціації 1 моль кислоти утворюється 2 моль йонів. Складаємо пропорцію
2,75 / (x + 49) = 0,0651 / 2
x + 49 = 84,485
x = 35,485 ≈ 35,5
E – Cl, Хлор, кислота HClO3 – хлоратна кислота.
Відповідь:
1) HClO3 – хлоратна кислота.
2) KClO3 – калій хлорат, бертолетова сіль та NaClO3 – натрій хлорат. Використовують в піротехніці, для виготовлення сірників, для одержання ClO2 – відбілювача паперу, тканин.
NH4ClO3 – високобризантна речовина, використовується в вибухових сумішах.
Ca(ClO3)2 – кальцій хлорат. Використовується як гербіцид.
5. Суміш алкену і алкану пропустили через склянку з 160 г 10 % розчину бромної води. При цьому маса вмісту склянки збільшилась на 2,8 г і відбулось знебарвлення бромної води. При спалюванні газу, що пройшов через склянку, утворилось 6,72 л вуглекислого газу і 7,2 г води. Визначте невідомі речовини і густину вихідної газової суміші.
Розв’язання:
CnH2n + Br2 = CnH2nBr2 (1)
CmH2m+2 + (1,5m + 0,5)O2 = mCO2 + (m+1)H2O (2)
Маса склянки з бромною водою збільшилась за рахунок приєднання алкену. Маса m(CnH2n) = 2,8 г.
m(Br2) = 160 ∙ 0,1 = 16 (г).
Знайдемо кількість атомів Карбону в алкені за реакцією (1):
2,8/14n = 16/160
14n = 28
n = 2
Алкен – C2H4, етен, етилен.
За реакцією (2) знайдемо кількість атомів Карбону в алкані:
6,72/22,4m = 7,2/((18(m+1))
161,28m = 120,96(m+1)
m = 0,75(m + 1)
m = 0,75m + 0,75
0,25m = 0,75
m = 3
Алкан – C3H8, пропан.
Знайдемо масу та об’єм пропану:
C3H8 + 5O2 = 3CO2 + 4H2O
V(C3H8) = 1 ∙ 6,72 / 3 = 2,24 (л).
m(C3H8) = 2,24 ∙ 44 / 22,4 = 4,4 (г).
Знайдемо об’єм етилену:
V(C2H4) = 2,8 ∙ 22,4 / 28 = 2,24 (л).
Об’єм початкової суміші:
V(C2H4 + C2H6) = 2,24 + 2,24 = 4,48 (л).
Маса початкової суміші:
m(C2H4 + C2H6) =2,8 + 4,4 = 7,2 (г).
ρ(C2H4 + C2H6) = 7,2 / 4,48 = 1,607 (г/л).
Відповідь:
1) С2H4 – етен, етилен; C3H8 – пропан;
2) ρ(C2H4 + C2H6) = 1,607 (г/л).
Немає коментарів:
Дописати коментар