Московская химическая олимпиада

9 класс

2008/09 уч. год

9-1. С какими из перечисленных веществ может реагировать 25%-ная соляная кислота:

1) Ba(NO3)₂ , 2) Fe₂O₃ , 3) Zn(OH)₂ , 4) SiO₂ , 5) AgNO₃ , 6) KMnO₄ , 7) Cu , 8)Ag

Напишите уравнения соответствующих реакций, если они возможны.

9-2. Даны вещества: алюминий, оксид марганца (IV), водный раствор сульфата меди (II) и концентрированная соляная кислота.

Напишите уравнения четырех возможных реакций между этими веществами.

9-3. Для получения раствора сульфата калия рассчитанное количество карбоната калия растворили в 5%-ной серной кислоте. Определите массовую долю сульфата калия в полученном растворе, если это единственное растворенное вещество.

9-4. При полном сгорании 1 моль уротропина (сухое горючее) С₆Н₁₂N₄ в избытке кислорода выделяется 4212 кДж тепла. Сколько тепла выделится, если для сжигания использовано 5,6 л кислорода (н.у.) и соответствующее количество уротропина? Какая масса уротропина при этом сожжена? Напишите уравнение реакции горения.

9-5. При реакции металлического стронция с избытком вещества Х выделился газ У. Твердый продукт реакции содержит 71% стронция. Газом У объемом 2,24 л при н.у. наполнили резиновую оболочку массой 2,5 г, при этом шарик свободно висит в воздухе (н.у.), не поднимаясь и не опускаясь. Если эту же оболочку наполнить при н.у. 2,24 л газа Z, то шарик будет обладать той же подъемной силой. Что представляют собой газы У и Z?

Напишите уравнение реакции стронция с Х.

9-6. Стружки металла А сожгли в токе воздуха, получившийся продукт реакции содержит 72,4% А. Этот продукт растворили в избытке 50%-ной азотной кислоты. Полученный при растворении нитрат прокалили на воздухе до окончания реакции. Образовался оксид, содержащий 70,0% А. Определите металл А, напишите уравнения реакций Напишите три разных уравнения реакций металла А с избытком азотной кислоты, укажите условия их протекания. Как в промышленности получают металл А из его оксидов?
РЕШЕНИЯ 2008/09 уч. Год
9-1.

Ba(NO₃)₂ – не реагирует

Fe₂O₃ + 6 HCl = 2 FeCl₃ + 3 H₂O ; Zn(OH)₂ + 2 HCl = ZnCl₂ + 2 H₂O

SiO₂ – не реагирует ; AgNO₃ + HCl = AgCl + HNO₃

2 KMnO₄ + 16 HCl = 2 KCl + 2 MnCl₂ + 8 H₂O + 5 Cl₂

Cu + 2 HCl = H[CuCl₂] + ½ H₂ - реакция с конц. соляной кислотой возможна потому, что

образуется не ион меди, а комплексное соединение

Ag + 2 HCl = H[AgCl₂] + ½ H₂ - реакция с конц. соляной кислотой возможна потому, что

образуется не ион серебра, а комплексное соединение

9-2.

1) 2 Al + 6 HCl = 2 AlCl₃ + 3 H₂ 2) 3MnO₂ +4Al = 3Mn + 2Al₂O₃

3) 3CuSO₄ + 2Al = 3Cu + Al₂(SO4)₃ 4) 4HCl(конц.) + MnO₂ = MnCl₂ + Cl₂ + 2H₂O

9-3.

1) К₂CO₃ + H₂SO₄ = К₂SO₄ + H₂O + CO₂↑

2) В каждых 100 г раствора серной кислоты содержится 5 г или

n(H₂SO₄) = 5/98 = 0,051 моль

n(K₂C_O3) = n(H₂SO₄) = 0,051 моль; n(CO₂) = n(H₂SO₄) = 0,051 моль;

n(K₂SO₄) = n(H₂SO₄) = 0,051 моль,

3) Массы веществ:

m(K₂CO₃) = nM = 0,051·138 = 7,04 г ; m(K₂SO₄) = nM = 0,051·174= 8,87 г;

m(CO₂) = nM = 0,051·44 = 2,24 г

4) Масса раствора и определена массовая доля сульфата калия в нем:

m(раствора) = 100 + 7,04 – 2,24 = 104,8 г ω(K2SO4) = (8,87/104,8)*100%= 8,5%

9-4.

С₆Н₁₂N₄ + 9 O₂ = 2 N₂ + 6 CO₂ + 6 H₂O + 4212 кДж

При н.у. на 1 моль (140 г)уротропина нужно 9*22,4 = 201,6 л кислорода

Если кислорода затрачено 5,6 л, то сгорит: (201,6/5,6) = (1/Х)

Х = 0,0278 моль уротропина

Тепла выделится 4212*0,0278 = 117 кДж Масса уротропина 140*0,0278 = 3,89 г

9-5.

Подъемная сила газа У: (масса 2,24 л воздуха) – (масса 2,24 л газа У) = 2,5 г

2,9 г – мУ = 2,5 г; 2,24 л газа У имеет массу 0,4 г, т.е. молярная масса 4 г.

Это молярная (атомная) масса гелия, но гелий – это газ Z, а не У, потому что У – не

инертный газ, а продукт реакции.

При реакции металлического стронция с кислотами и водой выделяется водород, но

молярная масса водорода 2. Можно предположить, что У не водород, а дейтерий D₂ с

молярной массой 4. Его можно получить по реакции: Sr + D₂O = Sr(OD)₂ + D₂

Проверим: Массовая доля стронция в Sr(OD)₂ : 88/124 = 0,71

9-6.

Определим металл по формулам оксидов.

Для одновалентного металла: (72,4/Х) = (27,6/8) ; Х = М1 = 21 - нет;

М2 = 42 – нет; М3 = 63 – нет

Повторяем для второго оксида: (70/Х) = (30/8) ; Х = М1 = 18,7 – нет;

М2 = 37,4 – нет; М3 = 56 – железо

Тогда второй оксид _Fe2O3 Первый оксид – смешанный – железная окалина Fe₃O₄

Реакции:

3 Fe + 2 O₂ = Fe₃O₄ ; Fe₃O₄ + 10 HNO₃ = 3 Fe(NO₃)₃ + NO₂ + 5 H₂O

2 Fe(NO₃)₃ = Fe₂O₃ + 3 N₂ + 7,5 O₂ (NO, NO₂)

Все версии реакций:

8 Fe + 30 HNO₃ = 8 Fe(NO₃) ₃ + 3 NH₄NO₃ + 9 H₂O

10 Fe + 36 HNO₃ = 10 Fe(NO₃)₃ + 3 N₂ + 18H₂O

8 Fe + 30 HNO₃ = 8 Fe(NO₃)₃ + 3 N₂O + 15 H₂O

Fe + 4 HNO₃ = Fe(NO₃)₃ + NO + 2 H₂O

Fe +6 HNO₃ = Fe(NO₃)₃ + 3 NO₂ + 3 H₂O + Описание доменного процесса

2007/08 уч. год

9-1. Выберите из приведенного списка вещества, с которыми может реагировать оксид серы (IV). Если реакции возможны, напишите для них уравнения, укажите условия, при которых они могут протекать.

Вещества: 1) NaOH, 2) H₂O, 3) H₂O₂, 4) NO₂, 5) H₂S, 6) Na₂SO₃ , 7) Na₂SO₄.

9-2. В сообщениях об экологической обстановке в Москве нередко говорят, что, например, содержание монооксида углерода над … улицей составляет 80% от нормы. Нормой обычно считают предельно допустимую концентрацию, которая для монооксида углерода составляет 1,0 мг/м³. Кроме того, воздухе над … улицей содержится углекислый газ в концентрации около 1,3 мг/м³.

Сколько молекул оксида углерода (II) содержится в 1 л воздуха над … улицей? Сколько мг кислорода нужно, чтобы окислить весь оксид углерода (II) в 1 л такого воздуха до оксида углерода (IV) ?

Какая минимальная масса гидроксида натрия может прореагировать со всем оксидом углерода (IV), содержащемся в одном литре воздуха (над … улицей) после окисления оксида углерода (II)?

9-3. Напишите уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить цепочку превращений: Ca → Ca(OH)₂ → CaCO₃ → CaO → CaCl₂ → Ca(NO₃)₂

Каждой стрелке соответствует одна реакция.

9-4. Для получения раствора хлорида натрия рассчитанную заранее массу карбоната натрия растворили в 5,0%-ной соляной кислоте. Определите массовую долю хлорида натрия в полученном растворе.

9-5. Оксид элемента А массой 4,35 г (содержание элемента А в оксиде 81,6%) полностью прореагировал с алюминием массой 1,80 г. При реакции выделилось большое количество тепла. Продукты реакции полностью растворены в 10%-ной соляной кислоте, при этом выделения газа не наблюдали. В растворе обнаружено единственное вещество – хлорид алюминия.

Определите состав оксида элемента А, напишите уравнения реакций.

9-6. В четырех порциях 30%-ного раствора гидроксида калия растворили простые вещества: алюминий, кремний, серу, бром. К образовавшимся растворам медленно прилили 20%-ную соляную кислоту.

1) Напишите уравнения реакций растворения простых веществ в щелочи.

2) Напишите уравнения реакций, происходящих при добавлении к щелочным растворам кислоты. Опишите изменения (цвет, осадок) которые будут происходить после добавления избытка кислоты?


РЕШЕНИЯ 2007/08 уч. год

9-1.

SO₂ + 2 NaOH = Na₂SO₃ + H₂O

SO₂ + NO₂ = SO₃ + NO

SO₂ + NaOH = NaHSO₃

избыток SO₂ SO₂ + 2 H₂S = 3 S + 2 H₂O

SO₂ + H₂O ↔ H₂SO₃

SO₂ + Na₂SO₃ + H₂O = 2 NaHSO₃ в воде

SO₂ + H₂O₂ = H₂SO₄

9-2.

1) в 1 м³ над …улицей содержится 0,8 мг СО,

в литре (1/1000 м³) 0,8*10^-3 мг или 0,8*10^-6 г = 8*10^-7 г

8*10^-7 г/28 = 2,86*10^-8 моль. 6,023*10²³ х 2,86*10^-8 = 17,21*10¹⁵ молекул в 1 литре

2) 2 СО + О₂ = 2 СО₂

Кислорода нужно 0,5* 2,86*10^-8 моль или 32*0,5*2,86*10^-8 = 4,576*10^-7 г

3) В 1 л уже содержалось 1,3*10^-3 мг СО₂ или 2,955*10^-8 моль

После окисления добавилось в 1 л 2,86*10^-8 моль СО₂ ; стало 5,82*10^-8 моль

Минимальная масса гидроксида дает гидрокарбонат: NaOH + CO₂ = NaHCO₃

Т.е. 5,82*10^-8 моль NaOH или 40*5,82*10^-8 г = 2,33*10^-6 г гидроксида натрия

9-3.

Возможное решение:

Ca + H₂O = Ca(OH)₂ + H₂ ↑

CaO + 2 HCl = CaCl₂ + H₂O

Ca(OH)₂ + CO₂ = CaCO₃ ↓ + H₂O

CaCl₂ + 2 AgNO₃ = Ca(NO₃)₂ + 2 AgCl ↓

CaCO₃ = CaO + CO₂ реакция при прокаливании

9-4.

Na₂CO₃ + 2 HCl = 2 NaCl + CO₂ + H₂O

Возьмем 100 г 5%-ной соляной кислоты.

С 5 г HCl реагирует Х = (106*5)/73 = 7,26 г Na₂CO₃ , при этом из раствора выделяется

У = (44*5)/73 = 3,01 г CO₂ Получится хлорида натрия Z = (117*5)/73 = 8,01 г

Массовая доля NaCl 100% (8,01/(100 + 7,26 – 3,01)) = 7,7 %

9-5.

На 8 г кислорода в оксиде приходится 1-валентного элемента: (81,6*8)/18,4 = 35,5 г

Двухвалентного элемента с М = 71 нет

3-валентный с М = 106,5 – почти подходит палладий

4-валентного с М = 142 – нет

Однако в конечном растворе нет других элементов, кроме, хлора, алюминия, водорода, кислорода. Получается, что это оксид хлора Cl₂O

4,35 Х

3 Cl₂O + 4 Al = Al₂O₃ + 2 AlCl₃

261 108

Х = 1,8 г, т.е. подтверждается состав оксида

9-6.

1) Al + KOH + 3 H₂O = K[Al(OH)₄] + 1,5 H₂ ↑

Si + 2 KOH + 4 H₂O = K₂[Si(OH)₆] + 2 H₂ ↑ или K₂SiO₃

3 S + 6 KOH = 2 K₂S + K₂SO₃ + 3 H₂O

Br₂ + 2 KOH = KBr + KBrO + H₂O

или 3 Br₂ + 6 KOH = 5 KBr + KBrO₃ + 3 H₂O

2) K[Al(OH)₄] + HCl = KCl + Al(OH)₃ ↓ + H₂O студенист.

Al(OH)₃+ 3 HCl = AlCl₃ + 3 H₂O

или K[Al(OH)₄] + 4 HCl = KCl + AlCl₃ + 4 H₂O

K₂SiO₃ + 2 HCl = 2 KCl + H₂SiO₃ ↓ гель

2 K₂S + K₂SO₃ + 6 HCl = 3 S ↓ + 6 KCl + 3 H₂O светло-желт.

KBr + KBrO + 2 HCl = Br₂ ↓ + 2 KCl + H₂O коричн.

2009/10 уч. год

9-1. В комнате размером 3х5 метров с высотой потолка 2,5 метра упала на пол люстра с тремя энергосберегающими лампами. Все лампы разбились. Каждая из ламп содержит 2 мг ртути, которая полностью испарилась. Предельно допустимая концентрация паров ртути в воздухе жилого помещения 0,0003 мг/м³ . Будет ли достигнута в комнате предельно допустимая концентрация паров ртути? Сколько атомов ртути содержится в 1 л воздуха комнаты до проветривания?

9-2. С какими из перечисленных веществ может реагировать бром и при каких условиях: 1) бромид калия, 2) иодид калия, 3) хлор, 4) вода, 5) серная кислота, 6) сернистый газ Напишите уравнения соответствующих реакций, если они возможны.

9-3. Напишите уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить цепочку превращений: Ba → Ba(OH)₂ → BaSO₄ → BaS → BaO → BaO₂ → H₂O₂

Укажите условия проведения процессов. Каждой стрелке соответствует одна реакция.

9-4. Горением называется реакция с самопроизвольным выделением тепла и света; при этом на 1 г смеси исходных веществ выделяется более 1,5 кДж тепла. При полном хлорировании 1 моль углерода выделяется 133 кДж, а при полном хлорировании 1 моль магния выделяется 645 кДж. Может ли гореть магний, залитый четыреххлористым углеродом жидкостью, которую использовали для наполнения огнетушителей? Приведите уравнения возможных реакций и расчеты.

9-5. Предложите 3 примера солей разных кислот, каждая из которых разлагается при нагревании по схеме:

Соль = Твердое + Жидкое + Газ

Агрегатные состояния указаны при комнатной температуре и атмосферном давлении. В каждом агрегатном состоянии может быть один или несколько продуктов.

9-6. В избыток воды массой А г поместили кусочек металлического натрия массой В г. Затем в раствор пропустили V мл хлороводорода (н.у.) до полной нейтрализации (без избытка). В растворе осталось одно растворенное вещество Определите его массовую долю ω (%), выраженную через А, В, V. Напишите уравнения реакций.
РЕШЕНИЯ 2009/10 уч. Год
9-1.

Объем комнаты: 3х5х2,5 = 37,5 м³ В комнате 6 мг ртути, может быть достигнуто:

6/37,5 = 0,16 мг/м³, что превышает ПДК в 533 раза.

В комнате 37500 л, в 1 л будет 0,00016 мг ртути; тогда

160*10^-6 мг/201мг/ммоль = 0,796*10^-6 ммоль.

0,796*10^-6 ммоль * 6,023*10²⁰ ат/ммоль = 4,79*10¹⁴ атомов

9-2.

1) формально не реагирует

KBr + Br₂ = KBr₃ образуется комплекс

2) 2 KI + Br₂ = 2 KBr + I₂

I₂ + 5 Br₂ + 6 H₂O = 2 HIO₃ + 10 HBr в воде при избытке брома

3) 5 Cl₂ + Br₂ + 6 H₂O = 2 HBrO₃ + 10 HCl в воде при избытке хлора

4) Br₂ + H₂O = HBr + HBrO

5) не реагирует

6) Br₂ + SO₂ = SO₂Br₂ бромистый сульфурил

Br₂ + SO₂ + 2 H₂O = H₂SO₄ + 2 HBr в воде

9-3.

Ba + 2 H₂O = Ba(OH)₂ + H₂

Ba(OH)₂ + H₂SO₄ = BaSO₄ + 2 H₂O

BaSO₄ + 4 C = BaS + 4 CO при прокаливании с углем

2 BaS + 3 O₂ = 2 BaO + 2 SO₂ нагревание на воздухе при температуре выше 7000С

2 BaO + O₂ = 2 BaO₂ нагревание на воздухе или в кислороде при 5000С

BaO₂ + H₂SO₄ = BaSO₄ + H₂O₂

9-4.

C + 2 Cl₂ = CCl₄ + 133 кДж

Mg + Cl₂ = MgCl₂ + 645 кДж

2 Mg + CCl₄ + 2 Cl₂ = 2 MgCl₂ + C + 2 Cl₂ + 2*645 – 133

2 Mg + CCl₄ = 2 MgCl₂ + C + 1157 кДж

или получится 1157 кДж на 202 г смеси,

т.е. 5,73 кДж на 1 г

Энергия выделится в большом избытке, так что гореть будет

9-5. Например:

(CuOH)₂CO₃ = 2 CuO + CO₂ + H₂O

(NH₄)₂Cr₂O₇ = Cr₂O₃ + N₂ + 4 H₂O

2 Al(OH)₂Cl = Al₂O₃ + 2 HCl + H₂O

9-6.

B X Y

2 Na + 2 H2O = 2 NaOH + H2

46 80 2

X Z

NaOH + HCl = NaCl + H2O

40 58,5

Масса HCl : 36,5(V/22400)

Масса раствора в итоге : A + B – (1/23)B + 36,5(V/22400)

Масса растворенного вещества (NaCl):

Z = (58,5/40)X = (40/23)B*(58,5/40) = (58,5/23)B

Ответ: ω (%) = 100% (58,5/23)B

A + B – (1/23)B + 36,5(V/22400)

10 класс 2009/10 уч. год

10-1. Напишите уравнения реакций взаимодействия с водой следующих соединений: SOCl₂, PCl₃, P₂S₅, Al₄C₃, LiAlH₄, NaHCO₃, Na₂SiO₃.

10-2. В лаборатории имеется пять колб с водными растворами различных веществ. На первой колбе написано «гидроксид бария», на второй – «иодид калия», на третьей – «карбонат натрия», на четвертой – «соляная кислота» и на пятой – «нитрат меди». Этикетки перепутаны таким образом, что ни один из растворов не подписан правильно. При сливании раствора из второй колбы с раствором из третьей колбы выделяется газ, раствор при этом остается прозрачным. При смешивании раствора из второй колбы с содержимым четвертой колбы образуется белый осадок, цвет раствора не изменяется.

1. Укажите правильные надписи для колб №№ 1–5.

2. Напишите уравнения реакций, упомянутых в условии.

3. Какие еще реакции можно провести между указанными веществами?

10-3. Три органических вещества являются изомерами. При сжигании они образуют только CO₂ и воду. Молекулярная масса каждого из этих веществ составляет 60, при этом массовая доля водорода в молекуле в 6 раз меньше, чем массовая доля углерода.

1. Определите состав веществ, предложите их возможное строение.

2. Какие из указанных соединений взаимодействуют с а) водным раствором гидроксида натрия. в) свежеосажденным гидроксидом меди? Напишите уравнения реакций.

10-4. Разбирая на полках обезболивающие препараты, фармацевт наткнулся на банку с белыми кристаллами. Фирменная этикетка почти стерлась, и можно было прочесть только часть названия вещества: «S-2-(пара-изо...)- про...овая…….». На титрование водного раствора 1,0 грамма этих кристаллов было израсходовано 4,85 мл 1 М раствора NaOH. Элементный анализ показал, что помимо углерода и водорода, вещество содержит 15,5% кислорода по массе. Попробуйте по имеющимся данным восстановить брутто-формулу, а затем и структуру этого соединения. Обоснуйте свой выбор.

10-5. Навеску минерала энаргит массой 3,95 г подвергли обжигу в избытке кислорода. При обжиге получено 896 мл (н.у.) газа А с плотностью по водороду 32, а также 3,55 г смеси двух твердых продуктов Б и В. При обработке смеси Б и В разбавленным раствором гидроксида натрия вещество Б растворилось с образованием соли трехосновной кислоты. Молекула этой кислоты содержит 45,10% кислорода по массе. Нерастворившийся остаток представляет собой вещество В массой 2,40 г, оно растворимо в разбавленной серной кислоте с образованием голубого раствора.

1. Определите количественный состав (формулу) энаргита

2. Определите степени окисления входящих в его состав элементов. К какому классу соединений можно отнести этот минерал?

3. Напишите уравнения упомянутых реакций.

10-6. При кипячении 100 г раствора, содержащего вещество А, выделилось 0,448 л оксида углерода(IV) (н.у.). После прекращения выделения газа раствор осторожно упарили, получив 5,72 г вещества. При прокаливании масса этого вещества уменьшилась на 3,60 г.

1. Что представляет собой вещество А?

2. Определите массовую долю вещества в растворе, полученном после

прекращения выделения газа, если при кипячении объем раствора не изменился.

РЕШЕНИЯ 2009/10 уч. год

10-1.

SOCl₂ + H₂O → SO₂ + 2 HCl либо SOCl₂ + 2 H₂O → H₂SO₃ + 2 HCl

PCl₃ + 3 H₂O → H₃PO₃ + 3 HCl

P₂S₅ + 8 H₂O → 2 H₃PO₄ + 5 H₂S

Так как количество воды не указано, то реакции с образованием других фосфорных кислот,

например, HPO₃, тоже являются правильным решением. Однако писать в продуктах оксид

фосфора — неправильно, так как он очень гигроскопичен и взаимодействует с водой

гораздо быстрее, чем исходный сульфид.

Al₄C₃ + 12 H₂O → 4 Al(OH)₃ + 3 CH₄

LiAlH₄ + 4 H₂O → [LiAl(OH)₄] + 4 H₂

NaHCO₃ в воде гидролизуется с образованием щелочной среды.

Гидролиз лучше писать в ионном виде, однако любой способ написания

оценивался как правильный.

HCO₃^2– + H₂O → H₂CO₃ + OH^–

То же самое верно относительно силиката натрия Na2SiO3

SiO₃^2– + H₂O → HSiO₃^– + OH^–

10-2.

1. Выделение газа (без образования осадка) означает, что слили растворы

карбоната натрия и соляной кислоты: Na₂CO₃ + 2 HCl = 2 NaCl + CO₂ + H₂O (колбы № 2+ № 3)

Образование белого осадка соответствует Na₂CO₃ + Ba(OH)₂ = BaCO₃ + 2 NaOH (№ 2 + № 4)

Вторая колба встречается в обоих случаях, следовательно это карбонат натрия

№2 - карбонат натрия

№3 - соляная кислота

№4 - гидроксид бария

Остались №1 и №5 — иодид калия и нитрат меди. Так как все колбы

подписаны неправильно, то №1 - нитрат меди, а №5 - иодид калия

(наоборот быть не может, так как номер 5 подписан как нитрат меди).

Другие реакции, которые можно провести между указанными веществами:

2 Cu(NO₃)₂ + 2 Na₂CO₃ + H₂O = (CuOH)₂CO₃ + CO₂ + 4 NaNO₃

Cu(NO₃)₂ + Ba(OH)₂ = Cu(OH)₂ + Ba(NO₃)₂

2 Cu(NO₃)₂ + 4 KI = 2 CuI + I₂ + 4 KNO₃

Ba(OH)₂ + 2 HCl = BaCl₂ + 2H₂O

следующая страница>