Школьные олимпиады по химии

LX Московская городская олимпиада школьников по химии

Городской этап              2003/2004 уч. год

Задания 9 класса

9-1Красящий пигмент оранжевой краски – свинцового сурика – имеет состав Pb₃O₄.
1. Какова возможная степень окисления свинца в этом соединении?
2. К какому классу химических соединений можно отнести это вещество?
3. При взаимодействии свинцового сурика с углем можно получить металлический свинец. Напишите уравнение реакции.
4. Сколько г свинца можно получить из 6,85 г сурика, если выход реакции от теоретически возможного составляет 97%?

9-2 Вещество массой 14,9 г, образованное двумя видами химических частиц с одинаковым электронным строением 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶, полностью прореагировало с 20,0 г 98%-ной серной кислоты.
1. Напишите уравнение реакции.
2. Определите массу образовавшейся соли.
3. Напишите уравнение реакции водного раствора образовавшейся соли с металлическим магнием.

9-3 При взаимодействии водных растворов, содержащих 36,5 г хлороводорода и 40 г гидроксида натрия, выделилось 57 кДж тепла.
1. Напишите полные и сокращенные ионные уравнения реакций.
2. Сколько тепла выделится при взаимодействии 150 г 10%-ного раствора серной кислоты и 50 г 11,2%-ного раствора гидроксида калия?

9-4  Если к твердому нитрату натрия добавить концентрированную фосфорную кислоту, то при нагревании смеси из нее можно отогнать азотную кислоту.
1. Напишите уравнение реакции (фосфорная кислота в избытке).
2. Означает ли данный эксперимент, что фосфорная кислота сильнее азотной?
3. Можно ли получить азотную кислоту при реакции 30%-ных растворов азотнокислого натрия и фосфорной кислоты?

9-5      При взаимодействии 69,8 г смеси карбоната и гидрокарбоната одного и того же щелочного металла с соляной кислотой выделяется 30,8 г оксида углерода (IV).
Определите щелочной металл и массы солей в исходной смеси.

9-6 В сосуде при 300 К (градусах абсолютной температуры) и давлении 2 атм содержится 1 моль водорода и 1 моль хлора. После освещения смеси ультрафиолетом и окончания реакции температура сосуда составила 600 К.
1. Напишите уравнение реакции.
2. Почему эта реакция может начаться при освещении?
3. Какой процесс является первой стадией реакции при освещении?
4. Какое давление (атм) было в сосуде при измерении температуры после окончания реакции?
5. Сколько г хлороводорода содержится в сосуде после окончания реакции?

9-1.  1) Pb₂PbO₄ - степени окисления +2 и +4 или (не совсем верное, но оценивается) Pb(PbO₂)₂ Степени окисления свинца +2 и +3
2) Это свинцовая соль свинцовой (свинцовистой) кислоты
3) Pb₃O₄ + 2 C = 3 Pb + 2 CO₂         
4) 6,85 г составляет 0,01 моль сурика; из него получится 0,01 моль или 6,21 г свинца.  С учетом выхода 6,21 г свинца х 0,97 = 6,02 г

9-2. Электронному строению соответствуют KCl, CaS, ScP и сочетания этих катионов и анионов. 
20 г серной кислоты соответствуют 20/98 = 0,204 моль
Тогда 14,9 г соответствует 0,2 или 0,4 моль соли.
Подходит KCl (74,5)
14,9 г CaS соответствуют 0,207 моль соли; из него с серной кислотой образуется только CaSO₄, почти не растворимый в воде и не реагирующий в растворе с магнием. 14,9 г ScP соответствуют 0,196 моль соли; при этом серная кислота в недостатке. Формально подойдет K₂S - получится средний и кислый сульфат.
По 0,2 моль KCl  и H₂SO₄
1) KCl + H₂SO₄ = HCl + KHSO₄  
2) Получится 0,2 моль или 27,2 г кислой соли      
3) 2 KHSO₄ + Mg = K₂SO₄ + MgSO₄ + H₂  

9-3. 1) HCl + NaOH = NaCl + H₂O
            H⁺ + OH^– = H₂O
Тепловой эффект относится к реакции нейтрализации: H⁺ + OH^– = H₂O + Q
2) 36,5 г хлороводорода и 40 г гидроксида натрия составляют по 1 моль, т.е. тепловой эффект реакции нейтрализации  Q = 57 кДж/моль. В 150 г 10%-ного раствора 15 г серной кислоты, или более 0,15 молью
В 50 г 11,2%-ного раствора 5,6 г гидроксида калия или 0,1 моль. Серная кислота в избытке, расчет по КОН
На 0,1 моль образующейся при нейтрализации воды выделится 57х0,1 = 5,7 кДж

9-4. 1) H₃PO₄ + NaNO₃ = NaH₂PO₄ + HNO₃­ (при нагревании)
2) Сила кислоты определяется ее способностью диссоциировать в водном растворе, а в описанной реакции равновесие сдвигается вправо за счет разной летучести кислот, но не их силы. Т.е. фосфорная кислота может быть и слабее азотной (так оно и есть на самом деле).
3) В водном растворе в равновесии будут находиться несколько ионов. Поскольку при реакции не выделяется газ, не образуется осадок или вода, азотную кислоту в этом случае получить нельзя.

            106Х + 84У = 69,8
            Х + У = 0,7

Решая систему, получаем: Х = 0,5;  У = 0,2

Ответ: 0,5 моль Na₂CO₃ (53,0 г);  0,2 моль NaHCO₃   (16,8 г) (дубль: авторское решение (А.Е.Леонтьев):
Суммарная стехиом. схему по углероду: х Ме₂СО₃ + у МеНСО₃ = (х + у) СО₂
М(Ме₂СО₃) = 2а + 60                  М(МеНСО₃) = а + 61

n(CO₂) =  = 0,70 моль

Получаем систему двух уравнений с тремя неизвестными.

 Поскольку суммарные количества вещества в обеих частях стехиометрической схемы равны (х + у), можно определить числовое значение средней молярной массы смеси солей.

М =  =  = 100 г/моль

Предположим, что система состоит только из одного вещества: либо Ме₂СО₃, либо МеНСО₃. В таком случае должно выполняться соответственно одно из равенств.

Для Ме₂СО₃: 2а + 60 = 100, отсюда а = 20
Для МеНСО₃: а + 61 = 100, отсюда а = 39
Допущение позволило найти левую и правую границу промежутка, в котором содержится искомое значение а. Получаем двойное неравенство:   20 < а < 39
Значение а (атомной массы металла) лежит в промежутке [20; 39]. Условиям задачи удовлетворяет только одно значение: а = 23, т. е. искомый металл – натрий.  

 
Отсюда х(Na₂СО₃) = 0,50 моль, у(NaНСО₃) = 0,20 моль.

     m(Na₂СО₃) = 0,50 * 106 = 53,0 г                   m(NaHСО₃) = 0,20 * 84 = 16,8 г

9-6. 1) H₂ + Cl₂ = 2 HCl
2) Это цепная реакция, которую инициирует свет, вызывающий распад молекулы хлора на атомы: Cl₂®  [hn] ® 2 Cl^. 
3) Затем идет реакция: H₂ + Cl^. = HCl + H^.  Цепь продолжают атомы водорода: H^. + Cl₂ = HCl + Cl^.
4) В ходе реакции объем газа не меняется, следовательно изменение давления может быть связано только с изменением температуры газа: P₁/T₁ = P₂/T₂ ; P₂ = P₁T₂/T₁ .
Тогда P₂ = 2*600/300 = 4 (атм)
5) Из 1 моль водорода и 1 моль хлора получится 2 моль HCl:  36,5*2 = 73 г