Окружная олимпиада школьников по химии. 10 класс

Задача 1. Через водные растворы Na2CO3пропустили газы:

1)NH3 2)CO2 3)Cl2 4)NO2 5)HCl 6)O3 7)SiF4 8)I2(при нагрев.)

Во всех ли случаях происходят химические реакции?

Написать уравнения реакций.

(8 баллов)

Задача 2. Ученик 9-го класса выбрал тему учебной исследовательской работы по химии «Свойства пентаоксида дифосфора».

Чтобы изучить поведение этого вещества в воде, он растворил 10,65 г P2O5 в холодной воде. Был получен раствор объемом 500 мл. Измерив pH раствора, ученик установил, что концентрация протонов равна 0,1 моль/л. Через день он повторил измерение pH и обнаружил уменьшение концентрации протонов, несмотря на то, что раствор был закрыт. Уменьшение концентрации протонов продолжалось в течение нескольких дней, пока она не достигла некоторого постоянного значения.

-Написать уравнение реакции, протекающей при растворении этого вещества в холодной воде.

-Рассчитать молярную концентрацию исходного раствора.

-Почему концентрация ионов водорода уменьшается со временем?

-Рассчитайте для раствора с установившимся постоянным значением водородного показателя молярную концентрацию протонов и концентрацию аниона, доля которого наиболее высока. Учтите, что константа равновесия наиболее глубоко протекающего процесса равна 0,01. Объем раствора считать равным 0,5 л.

-Объясните, почему концентрация протонов в исходном растворе равна 0,1 моль/л. Как это связано со строением вещества?

Как можно объяснить уменьшение концентрации протонов со временем, учитывая строение веществ?

(14 баллов)

Задача 3. При электролизе водного раствора сульфата кобальта (II) на катоде выделился металл. Если же соль растворять до насыщения в 40% -ной серной кислоте, то при электролизе выделения металла не происходит, зато у анода при охлаждении до 0°С выпадают кристаллы зеленовато-синего цвета, содержащего 16,2 % кобальта (по массе). Определите химическую формулу этих кристаллов и опишите процесс электролиза в нейтральной и сильнокислой среде (на инертных электродах).

(9 баллов)

Задача 4. Содержание ионов калия (К+) в сыворотке крови колеблется от 16 до 19 мг %. Вычислите содержание К+ в сыворотке крови в моль/л, если ее плотность равна 1,025 г/мл.

(7 баллов)

Задача 5. Определите состав смеси ацетилена и формальдегида в процентах, которая полностью прореагировала с 69,6 г оксида серебра, использованного в виде аммиачного раствора. Известно, что молярное соотношение ацетилена и формальдегида равно 1: 1.

(12 баллов)

 

Задача 1.

  1. Na2CO3 + NH30,5 балла
  2. Na2CO3 + CO2 + H2O = 2NaHCO3 0,5 балла
  3. 2Na2CO3 + Cl2 + H2O = 2NaHCO3 + NaCl + NaClO 1 балл
  4. 2 Na2CO3 + 3NO2 + H2O = 2NaNO3 + NO + 2NaHCO3 1,5 балла
  5. Na2CO3 + 2HCl = 2NaCl + CO2 + H2O 0,5 балла
  6. Na2CO3 + O30,5 балла
  7. Na2CO3 + SiF4 + 3H2O = 2NaF + CO2 +H4SiO4 + 2HF 2 балла
  8. 3Na2CO3 + 3I2 = 5NaI + NaIO3 + 3CO21,5 балла

или:

6 Na2CO3 +3H2O + 3I2 = 5NaI + NaIO3 + 6NaHCO3

Оценка решения:

Итого: 8 баллов

 

Задача 2. При растворении P2O5 в холодной воде образуется метафосфорная кислота, являющаяся в основном циклическим тримером (HPO3)3:

3P2O5 + 3H2O = 2(HPO3)3(1)

В этой циклической молекуле каждый атом фосфора имеет по два атома кислорода, не связанных с атомами кислорода в гидроксильных группах, поэтому эта кислота сильная и практически полностью диссоциирует по первой ступени (также ведет себя серная кислота), по второй ступени диссоциация неполная(K2диссоциации = 0,02). В результате ионы водорода образуются в основном за счет диссоциации метафосфорной кислоты по первой ступени:

(HPO3)3H+ + H2P3O9_ (2)

ν(P2O5) = m/M = 10,65/142 = 0,075 моль

ν(HPO3)3 = 0,05 моль

CМ(HPO3)3 = 0,05/0,5 = 0,1моль/моль = CH+

Наблюдаемая после растворения P2O5 в холодной воде концентрация протонов объясняется полной диссоциацией метафосфорной кислоты.
Изменение концентрации протонов со временем связано с образованием вначале пирофосфорной (H4P2O7), а затем ортофосфорной кислоты (H3PO4):

2(HPO3)3 + 3H2O = 3H4P2O7(3)

H4P2O7 + H2O = 2H3PO4(4)

 

СМ(H3PO4) = 3CМ(HPO3)3= 0,3моль/л

В ряду кислот: метафосфорная- пирофосфорная- ортофосфорная — сила кислот уменьшается из-за уменьшения числа атомов кислорода, не связанных с атомами водорода гидроксильных групп. H3PO4 диссоциирует по трем ступеням, но сильнее всего диссоциация идет по первой ступени, поэтому больше всего протонов образуется при диссоциации по этой ступени, а из анионов больше всего в растворе содержится H2PO4_:

H3PO4H+ + H2PO4_

Kдисс = 0,01 = С H+ ∙С H2PO4_ / С H3PO4

Пусть концентрация H3PO4, распавшейся на ионы, равна x.

Тогда С H+ = С H2PO4_ = x; С H3PO4 = 0,3 — x

0,01 = С H+ ∙С H2PO4_ / С H3PO4

0,01 = x2/ (0,3-x)

x = 0,05 моль/л = С H+ = С H2PO4_

 

Оценка решения:

1. Уравнение взаимодействия P2O5 с холодной водой с записью метафосфорной кислоты в виде (HPO3)3 или H3P3O9 : 3 балла

( в виде HPO3):(2 балла)

2. Расчет молярной концентрации исходного раствора: 1 балл

3. Объяснение, почему концентрация протонов в исходном растворе равна 0,1моль/л : 3 балла

4. Объяснение, почему концентрация ионов уменьшается со временем с привлечением информации о строении каждой из кислот и правила Полинга:

3 балла

5. Расчет концентрации протонов и аниона с максимальной концентрацией в конечном растворе 4 балла

Итого: 14 баллов

 

Задача 3. При электролизе в водном растворе в нейтральной среде на катоде восстанавливается катион кобальта до металла, а на аноде происходит окисление воды:

К(-) Co2+ + 2e = Co

A(+) 2H2O –4e = O2 + 4H+

________________________________

(1)

2CoSO4 + 2H2O = 2Co + O2 + 2H2SO4

В случае насыщенного раствора соли в концентрированной серной кислоте, на катоде восстанавливается не катион кобальта (кобальт – металл средней активности), а протоны. На аноде окисляется Co2+. Это можно объяснить образованием в сильнокислой среде анионных комплексов кобальта [Co(SO4)2]2- и других, а также высокой концентрацией катионов Co2+.

Уравнение реакции:

2H+ + 2Co2+ = 2Co3+ + H2

H2SO4 + 2CoSO4 = Co2(SO4)3 + H2 (2)

W(Co)Co2(SO4)3 = 58,9·2/405,8 = 0,29 = 29%

Содержание кобальта в безводной соли слишком велико, следовательно, это может быть кристаллогидрат:

 

0,161 =; n = 18

 

Оценка решения:

 

1. Уравнение электролиза в нейтральной среде: 1 балл

2. Обоснование возможности окисления Co2+ в насыщенном растворе в сильнокислой среде: 2 балла

3. Уравнение электролиза в насыщенном растворе сульфата кобальта в 40%-ном растворе серной кислоты. 2 балла

4. Расчет состава кристаллогидрата: 4 балла

 

Итого: 9 баллов

 

Задача 4.

К+ = m /MV

mсыворотки крови 100 г

V = —————- = ————— = 97,6 мл = 0,0976 л.

сыворотки крови 1,025 г/мл

 

(16 19)10-3 г

К+ = ———————- = (4,2 5,0) 10-3 моль/л = = (4,2 5,0)•ммоль/л.

39 г/моль0,0976 л

 

Оценка решения:

 

Итого: 7 баллов

 

Задача 5.

 

Если C2H2 и СH2O – по Х моль, и эта смесь прореагировала с 69,6/232=0,3 моль Аg2O, то в первую реакцию вступило Х моль Аg2O, а во вторую – 2Х моль Аg2O. Отсюда Х = 0,1, m (C2H2) = 0,126 = 2,6, mH2O) = 0,1•30 = 3,0.

Масса смеси равна 5,6 г.

Массовые доли компонентов: (C2H2) = 2,6/5,6 = 0.464 (46,4%)

H2O) = 3,0/5,6 = 0,536 (53,6%)

Оценка решения:

  1. Уравнения реакций: ……………………………………………4 балла
  2. Расчет: 8 баллов

Итого: 12 баллов

Поделиться:

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

*