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 + NH₃ ≠ 0,5 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 + O₃ ≠ 0,5 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(K_{2диссоциации} = 0,02). В результате ионы водорода образуются в основном за счет диссоциации метафосфорной кислоты по первой ступени:

(HPO₃)₃ → H⁺ + H₂P₃O₉^_ (2)

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

ν_{(HPO3)3 = 0,05 моль}

C_М(HPO3)3 = 0,05/0,5 = 0,1моль/моль = C_H⁺

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)

С_{М(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^_

K_дисс = 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 = x}²_{/ (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

m_{сыворотки 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/моль•0,0976 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) = 0,1•26 = 2,6, m (СH₂O) = 0,1•30 = 3,0.

Масса смеси равна 5,6 г.

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

(СH₂O) = 3,0/5,6 = 0,536 (53,6%)

Оценка решения:

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

Итого: 12 баллов