Окружная олимпиада школьников по химии. 11 класс

Задача 1. Иод очень плохо растворяется в воде, поэтому обычным лабораторным реактивом является раствор иодида калия, в котором иод легко растворяется с образованием аниона I3- :

I2(водн. р-р) + I-(водн. р-р) = I3-(водн. р-р)

 

При добавлении к 1л 0,5 М раствора KI 2,54 г I2 и установления равновесия раствор содержит 9,8·10-3 моль I3-. Считая объем получившегося раствора равным 1л, рассчитайте константу этого равновесия.

(5 баллов)

Задача 2. Образец стали в течение первого часа пребывания в водном растворе, содержащем 15% FeCl3 и 5% HNO3, теряет 67% прочности при ничтожно малой потере массы. Как это объяснить? Можно ли считать этот процесс коррозией?

(7 баллов)

Задача 3. Смесь, состоящую из 63,17 г HIO3 и H5IO6, нагревают при 250°С до прекращения образования газов в закрытом сосуде объемом 5 л. После охлаждения системы до 25°С давление в ней составило 49,5 кПа.

- Рассчитайте количественный состав исходной смеси (г) и концентрацию получившегося раствора в массовых долях после охлаждения системы.

- Рассчитайте массу твердого остатка, если такую же исходную смесь нагревать при той же температуре в открытом сосуде.

(11 баллов)

Задача 4. Бриллиантовый зеленый (зеленка) – лекарственный препарат, обладающий противомикробными свойствами. Определите его брутто-формулу, если известно, что при сгорании 0,01моль этого соединения образуется 0,18 моль воды и выделяется 6,048 л СО2 (при нормальных условиях). Суммарная массовая доля азота, серы и кислорода равна 0,2562, а их мольное соотношение (N : S : O) в веществе равно 2 : 1 :4.

(8 баллов)

Задача 5. Определите структурную формулу соединения, если известно, что оно состоит из 37,7% углерода, 6,3% водорода и 56,0% хлора (по массе). 6,35 г паров этого соединения занимают объем 1,12 л (при нормальных условиях). При его гидролизе образуется вещество, которое состоит из углерода, водорода и кислорода, а при его восстановлении – вторичный спирт. Приведите уравнения соответствующих реакций.

(7 баллов)

Задача 6. Используя в качестве исходных веществ метан и бензол, а также неорганические реагенты, предложите схему получения соединения, имеющего формулу:

(12 баллов)

Задача 1.

Kравн. = [I3-]/ [I2]·[I-]

ν(I2) = 2,54:254 = 0,01 моль; C0 (I2) = 0,01/1 = 0,01 моль/л; С0(KI) = С0 (I-) = 0,5моль/л.

Если в результате реакции концентрация I3- составила 9,8·10-3 моль/л, то к моменту химического равновесия концентрации I2 и I-, вступивших в реакцию равны 9,8·10-3 моль/л.

Равновесные концентрации веществ равны:

[I2] = 0,01 – 0,0098 = 0,0002 моль/л

[I-] = 0,5 – 0,0098 = 0,4902 моль/л

[I3-] = 0,0098 моль/л

Kравн. = 0,0098/0,0002 ·0,4902 = 99,96 = 100

Оценка решения:

Итого: 5 баллов

 

Задача 2. Коррозия –разрушение металла под действием окружающей среды.

В данном случае происходит электрохимическая коррозия, так как возникают микрогальванические пары и внутри образца возникает электрический ток: в роли анода выступает железо, а в роли катода углерод, а также примеси менее активных, по сравнению с железом, металлов.

На электродах происходят следующие процессы:

Анод (Fe): Fe – 2e = Fe2+ — катионы переходят в раствор

Катод (C) : Fe3+ + e = Fe2+ — катионы переходят в металл

H+ +e = 0,5 H2

Fe + Fe3+ + H+ = 2Fe2+ + 0,5 H2

2Fe + 2Fe3+ + 2H+ = 4Fe2+ + H2

Так как приблизительно одно и то же количество катионов железа из металла в раствор и из раствора в металл, то масса образца стали не меняется.

Прочность стали уменьшается, так как происходит нарушение структуры металла, уменьшается число электронов, участвующих в образовании металлической связи.

Оценка решения:

1. Определение коррозии: 1 балл

2 Доказательство электрохимической коррозии, выявление катода и анода:

2 балла

3. Запись электродных процессов 2 балла

4. Доказательство постоянства образца в ходе коррозии 1 балл

5. Установление причины уменьшения прочности образца: 1 балл

Итого: 7 баллов

Задача 3.

При нагревании до 2500С происходит разложение H5IO6 и HIO3 согласно уравнениям:

 

2H5IO6 = 2HIO3 + O2 + 4H2O

2HIO3 = I2O5 + H2O

При охлаждении до 250С вода конденсируется, образуется раствор HIO3. Таким образом, давление в закрытом сосуде создается выделившимся кислородом:

ν(O2) = PV/RT = 49,5· 10+3 · 5· 10‾3/8,31· 298 = 0,1 моль

 

ν(Н5IO6) = 2 ν(O2) = 0,2 моль; m5IO6) = 0,2· 227,9 = 45,58 (г)

m(HIO3) = 63,17 – 45,58 = 17,59 ( г); ν(НIO3) =17,59 : 175,9 = 0,1 моль

m(раствора)= m(исходной смеси) — m(O2) = 63,17 – 3,2 = 59,97 (г)

m(HIO3) = 175,9 (0,2 + 0,1) = 52,77 (г)

W(HIO3) = 52,77/59,97 = 0,88 = 88%

 

При нагревании смеси при той же температуре в открытом сосуде до 250С образуется твердый остаток I2O5.

ν(I2O5) = 0,5 ν(НIO3) = 0,5[ν(Н5IO6) + ν(НIO3) ] = 0,5· 0,3 = 0,15 моль

Масса твердого остатка:

m (I2O5) = 0,15 · 333,8 = 50,1 (г)

Оценка решения:

 

1. Запись уравнений: 2 балла

2. Расчет количественного состава исходной смеси: 4 балла

3. Расчет концентрации полученного раствора: 3 балла

4. Расчет массы твердого остатка после нагревания смеси в открытом сосуде:

2 балла

Итого: 11 баллов

 

Задача 4.

 

Уравнение реакции:

СхHyN2zSzO4z + O2 xCO2 + y/2H2O + …….

Соотношение х и у:

(в-ва) : 1 = (СО2) : х = (H2O) : (y/2)

6,048 л

Кол-во СО2: (СО2) = ———— = 0,27 моль

22,4 л

0,27 моль

Т.к. (в-ва) : 1 = (СО2) : х, то х = ————— = 27

0,01 моль

2(H2O) 0,36 моль

Т.к. (в-ва) : 1 = (H2O) : (y/2), то у = ————- = ————— = 36

( в-ва) 0,01 моль

Формула соединения: С27H36N2zSzO4z.

Его молекулярную массу можно выразить следующей формулой:

2712 + 361+ 0,2562М(в-ва)

Отсюда М(в-ва) = 484.

М(в-ва) = 2712 + 361+(142z + 32z + 16•4z) = 484. Значит z = 1.

Формула бриллиантового зеленого С27H36N2SO4.

 

Оценка решения:

1. Уравнение реакции: 2 балла

2. Расчет количества атомов углерода и водорода в 1 моле вещества 2 балла

3. Расчет количества атомов азота, серы и кислорода 2 балла

4 Вывод брутто-формулы 2 балла

Итого: 8 баллов

Задача 5.

 

В 1,12 л соединения составляет 0,05 моль. Отсюда молекулярная масса — 6,35/0,05 = 127г/моль. Содержание хлора — 1270,56 = 71 (2 моль), углерода 1270,377 = 48 (4 моль), 1270,063 = 8 (8 моль). Брутто формула С4Н8Cl2.

Вторичные спирты образуются при восстановлении кетонов, поэтому при гидролизе С4Н8Cl2 образуется кетон. Значит исходное вещество — 2,2-дихлорбутан.

Уравнения реакций:

2,2-дихлорбутан

Оценка решения:

1. Уравнение реакции: 2 балла

2. Вывод простейшей формулы 2 балла

3. Вывод истинной формулы 1 балл

4. Нахождение структурной формулы исходного соединения 2 балла

Итого: 7 баллов

 

Задача 6.

 

Оценка решения:

1. Синтез хлорангидрида бензойной кислоты 5 баллов.

2. Синтез фенолята натрия 5 баллов

3. Синтез конечного продукта 2 балла

При отсутствии описания условий протекания реакций оценка снижается по 0.5 балла за каждую стадию.

Итого: 12 баллов.

Поделиться:

Добавить комментарий

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

*