Задача 1. Оксид хрома (VI) массой 1,42 г растворили в воде. Через полученный раствор пропустили избыток диоксида серы, а затем добавляли раствор аммиака до прекращения образования осадка. Полученный осадок отделили от раствора и прокалили.

Напишите уравнения химических реакций.

Почему для осаждения осадка на раствор действовали раствором аммиака, а не раствором щелочи? Подтвердите объяснение уравнением реакции.

Порошок, какого вещества можно добавить вместо раствора аммиака, чтобы добиться аналогичного результата? Как называется протекающий при этом процесс? Напишите уравнение реакции.

Вычислите массу остатка после прокаливания.

(9 баллов)

Задача 2. Рассчитайте отношение числа молекул O₂ к числу молекул COпри вдыхании 1 л воздуха с предельной допустимой концентрацией CO, равной 0,03 мг/л. Объемная доля O₂ в воздухе составляет 20,95%.

Опишите строение молекулы монооксида углерода с позиции любой из современных теорий химической связи. Какую валентность проявляет кислород и углерод в этом соединении? Укажите знаки частичных зарядов на этих атомах.

Предложите химическое объяснение чрезвычайно высокой ядовитости монооксида углерода.

(9 баллов)

Задача 3. Углекислый газ пропустили через склянки, содержащие:

а) CaCl₂ (раствор) б)↓CaCO₃ + H₂O в)↓Al(OH)₃ + H₂O г) Hg(NO₃)₂ (раствор)

д) Ca(OH)₂ (раствор) е) Na₂O₂ (кристаллический) д) (CuOH)₂CO₃

Напишите уравнения прошедших реакций.

(7 баллов)

Задача 4. В семи пробирках находятся растворы:

а) KI б)Na₂S в)NaClO г)Na₂CO₃ д)Pb(NO₃)₂ е)KOH д) Hg(NO₃)₂

— При сливании растворов 1 и 2 , 1 и 6 выпадает желтый осадок.

— При добавлении раствора 3 к раствору 1 выпадает красный осадок, а при добавлении раствора 1 к раствору 3 осадок не выпадает.

— При добавлении небольшого количества раствора 2 к раствору 4 выпадает осадок белого цвета, если же добавлять небольшое количество раствора 4 к раствору 2 осадок не выпадает.

— При добавлении небольшого количества раствора 3 к раствору 4 выпадает желтый осадок.

— При добавлении небольшого количества раствора 7 к раствору 3 получается раствор с красно-коричневой окраской, наоборот, при добавлении небольшого количества раствора 3 к раствору 7 изменения окраски не наблюдается.

— При добавлении небольшого количества раствора 7 к раствору 5 выпадает бледно-желтый осадок, а при добавлении небольшого количества раствора 5 к раствору 7 осадок не выпадает.

— При сливании растворов 5 и 1, а также 5 и 4 образуются черные осадки.

— При добавлении раствора 4 к раствору 7 выпадает черный осадок.

Установить содержимое каждой пробирки, написать уравнения реакций, протекающих при смешивании указанных растворов.

(17 баллов)

Задача 5. Навеска смеси нитрата серебра и кристаллогидрата нитрата меди общей массой 9,93 г растворили в воде и раствор обработали 5 г порошкообразного железа. Осадок отделили от раствора, промыли водой и высушили на воздухе. Его масса оказалась равной 7,55 г. Определите состав кристаллогидрата, если известно, что прокаливание такого же количества смеси дает 4,83 г остатка, для растворения которого требуется 45,45 мл 10,08%-ной азотной кислоты (ρ = 1,1 г/мл).

(8 баллов)

Решение

9 класс

Задача 1.

CrO₃ + H₂O = H₂CrO₄0,5 балла

2H₂CrO₄ + 3SO₂ = Cr₂(SO₄)₃ + 2H₂O 2 балла

Cr₂(SO₄)₃ + 6NH₃ + 6H₂O = 2Cr(OH)₃ + 3(NH₄)₂SO₄1 балл

2Cr(OH)₃ Cr₂O₃ + 3H₂O 0,5 балла

M (СrO₃) = 100 г/моль; ν(СrO₃) = 1,42/100 = 0,0142 моль

Чтобы осадить Cr(OH)₃ с помощью щелочи, необходимо добавлять точно эквивалентное ее количество, так как при добавлении даже небольшого избытка щелочи происходит частичное растворение Cr(OH)₃ из-за образования гидроксокомплекса: 0,5 балла

Cr(OH)₃ + 3KOH = K₃[Cr(OH)₆] 0,5 балла

Для осаждения Cr(OH)₃ вместо раствора аммиака можно использовать соду Na₂CO₃. При этом протекает необратимый гидролиз: 1 балл

Cr₂(SO₄)₃ + 3Na₂CO₃ + 3H₂O = 2Cr(OH)₃↓ + 3Na₂SO₄ + 3CO₂↓ 1 балл

ν(Cr₂O₃) = 0,5 ν СrO₃ = 0,5 ν H₂CrO₄ = 0,0071 моль

M(Cr₂O₃) = 152г/моль

m (Cr₂O₃) = 0,0071∙ 152 = 1,08 (г)

Оценка решения:

Уравнения реакций: 5,5 баллов

Объяснение причины использования раствора аммиака: 0,5 балла

Выбор другого вещество для осаждения Cr(OH)₃ и название

протекающего процесса: 1 балл

Расчет: 2 балла

Итого: 9 баллов

Задача 2:

ν(O₂) = 0,2095/22,4 = 9,35 · 10‾³ моль

ν(СO) = 3 · 10‾⁵/28 = 1,07· 10‾⁶моль

N (O₂)/ N (CO) = ν(O₂)/ ν(CO) = 9,35 · 10‾³/1,07· 10‾⁶ = 8,74 · 10³

В молекуле CO между атомами имеются три ковалентных связи: две из них образованы по обменному механизму, третья – по донорно-акцепторному механизму. При образовании этой связи кислород выступает в роли донора электронной пары, а атом углерода – предоставляет вакантную орбиталь. 2 балла

Каждый из атомов проявляет валентность три. 1 балл

За счет сильного смещения электронной плотности при образовании донорно-акцепторной связи на атоме углерода возникает частичный отрицательный заряд, а на атоме кислорода – частичный положительный заряд. 1 балл

В связи с такими особенностями строения для СО характерно выступать в роли лиганда, причем координация осуществляется через атом углерода. Известны многочисленные карбонильные комплексы с d-металлами. Сильная ядовитость CO объясняется образованием комплекса с железом (II) в составе гемоглобина. При вдыхании воздуха с высоким содержанием CO, он занимает место кислорода в гемоглобине, в результате чего ткани не получают кислорода – наступает удушье. 2 балла

Оценка решения:

Расчет: 3 балла

Описание строение молекулы: 3 балла

Указание знаков зарядов на атомах углерода и кислорода: 1 балл

Описание механизма вредного воздействия CO на организм: 2 балла

Итого: 9 баллов

Задача 3:

1) CaCl₂ + CO₂ + H₂O ≠ 1 балл

2) ↓CaCO₃ + CO₂ + H₂O = Ca(HCO₃)₂ 0,5 балла

3) Al(OH)₃ + CO₂ + H₂O ≠ 1 балл

4) 3K₂MnO₄ + 4CO₂ + 2H₂O = MnO₂ + 2KMnO₄ + 4KHCO₃2 балла

5) Ca(OH)₂ + CO₂ = CaCO₃ ↓ 0,5 балла

6) 2Na₂O₂ + 2CO₂ = 2 Na₂CO₃ + O₂ 1 балл

7) ↓(CuOH)₂CO₃ + CO₂ = 2CuCO₃ + H₂O 1 балл

Итого: 7 баллов

Задача 4:

1. Hg(NO₃)₂ 2)KOH 3)KI 4)Pb(NO₃)₂ 5)Na₂S 6) Na₂CO₃ 7)NaClO

В таблице результаты соответствуют добавлению раствора, указанного в верхней строке, к раствору, стоящему в первом столбце.

1↔2: Hg(NO₃)₂ + 2KOH = HgO ↓+ 2KNO₃ + H₂O

1↔ 6 Hg(NO₃)₂ + Na₂CO₃ = HgO↓ +2NaNO₃ + CO₂

3→ 1 2KI + Hg(NO₃)₂ = HgI₂↓ + 2KNO₃

1→ 3 Hg(NO₃)₂ + 4KI (избыток) = K₂[HgI₄] + 2KNO₃

2→ 4 2KOH (недостаток) + Pb(NO₃)₂ = Pb(OH)₂↓ +2KNO₃

4→ 2 Pb(NO₃)₂ + 4KOH (избыток) = K₂[Pb(OH)₄] + 2KNO₃

3→ 4 2KI (недостаток) + Pb(NO₃)₂ = PbI₂ ↓ + 2KNO₃

7→ 3 NaClO(недостаток) + 2KI + H₂O = I₂ + NaCl + 2KOH

3→ 7 KI + 3NaClO(избыток) = KIO₃ + 3NaCl

7→ 5 NaClO(недостаток) + Na₂S + H₂O = S ↓+ NaCl + 2NaOH

5→ 7 Na₂S + 4NaClO(избыток) = Na₂SO₄ +4NaCl

5↔1 Na₂S + Hg(NO₃)₂ = HgS ↓+ 2NaNO₃

5↔4 Na₂S + Pb(NO₃)₂ = PbS ↓ + 2NaNO₃

4→ 7 Pb(NO₃)₂ + NaClO(избыток) + H₂O = PbO₂ + NaCl + 2HNO₃

Оценка решения:

Правильное определение растворов: 3 балла

За каждое уравнение реакции: 1 балл

Итого: 17 баллов

Задача 5:

Между солями и железом протекают реакции замещения:

2Ag⁺ + Fe = Fe²⁺ + 2Ag (0,5 балла)

Cu²⁺ + Fe = Fe²⁺ + Cu (0,5 балла)

При прокаливании исходной смеси протекают реакции:

2AgNO₃ = 2Ag + 2NO₂ + O₂(1балл)

2Cu(NO₃)₂·nH₂O = 2CuO + 4NO₂ + O₂ + 2n H₂O (1балл)

Введем обозначения:

Составим уравнения материального баланса, предполагая, что железо взяли в избытке:

169,9 ν₁ + (187,5 + 18n) ν₂ = 9,93 (1)

ν(Ag) = ν (AgNO₃) = ν₁; ν(Cu) = ν (Cu(NO₃)₂·nH₂O) = ν₂

Количество железа, вступившего в реакцию:

ν(Fe) = 0,5 ν₁ + ν₂; m(Fe) = 55,8 (0,5 ν₁ + ν₂)

Масса оставшегося железа:

m(Fe) = 5-55,8 (0,5 ν₁ + ν₂)

Масса осадка, образовавшегося в результате реакции замещения:

107,9 ν₁ + 63,5 ν₂ + 5 -55,8 (0,5 ν₁ + ν₂) = 7,55

Откуда можно получить уравнение:

80 ν₁ + 7,7 ν₂ = 2,55 (2)

После прокаливания исходной смеси в твердом остатке остается серебро и оксид меди:

ν(Ag) = ν (AgNO₃) = ν₁; ν(CuO) = ν (Cu(NO₃)₂·nH₂O) = ν₂

Уравнение материального баланса имеет вид:

107,9 ν₁ + 79,5 ν₂ = 4,83 (3)

Решение системы трех уравнений (1), (2), (3)дает значения

ν₁ = 0,03; ν₂ = 0,02; n = 3.

Формула кристаллогидрата: Cu(NO₃)₂·3H₂O

Оценка решения:

Уравнения реакций: 3 балла

За правильное решение: 5 баллов

Итого: 8 баллов