Химия

Министерство образования Пермского края

Химия

Задания муниципального этапа

всероссийской олимпиады школьников

в Пермском крае

2012/2013 учебный год

МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

ПО ПРОВЕДЕНИЮ МУНИЦИПАЛЬНОГО ЭТАПА

ВСЕРОССИЙСКОЙ ОЛИМПИАДЫ ШКОЛЬНИКОВ

ПО ХИМИИ

В муниципальном этапе принимают участие обучающиеся 8 – 11 классов общеобразовательных учреждений – победители и призеры школьного этапа Олимпиады текущего года: четыре возрастные группы: 8, 9, 10, 11 классы.

Муниципальный этап проводится в письменной форме (решение задач).

На решение задач отводится 240 минут.

Задания для 9 класса

Задача № 9-1

Одинаково ли число молекул при одинаковых условиях содержится в смесях 1,1 г CO2 c 2,4 г O3 и 1,32 г CO2 c 2,16 г O3?

Задача № 9-2

Закончите уравнения реакций, расставьте коэффициенты методом электронного баланса, укажите окислитель и восстановитель.

Задача № 9-3

Составьте уравнения реакций в соответствии со схемой:

Известно, что реакция 1 –замещения; 2 – соединения; 3,5,6,7 – обмена; 4,8 – разложения.

Задача № 9-4

В каком соотношении по массе следует взять две навески меди, чтобы при внесении одной в концентрированную серную кислоту, а второй в разбавленную азотную кислоту, выделились равные объемы газа?

Задача № 9-5

Продукты полного взаимодействия 1,17 г калия и 0,8 г серы внесли в воду и образовавшийся прозрачный раствор разбавили до объема 50 мл.

Определите молярные концентрации соединений, образовавшихся в растворе. Вычислите максимальную массу брома, которая может прореагировать с полученным раствором.

Задания для 10 класса

Задача № 10-1

При сжигании в токе кислорода некоего алкана (Х) массой 20,0 г выделяется 61,6 г углекислого газа.

Для установления структуры Х провели ряд экспериментов:

1.  Хлорирование Х на свету дает один продукт – третичный хлорзамещенный алкан (Х1)

2.  Х1 обработали спиртовым раствором NaOH, и полученный алкен (Х2) окислили раствором перманганата калия в сильнокислой среде. В результате образовался углекислый газ и образовался метилтретбутилкетон.

Вопросы:

1.  Установите состав и строение углеводорода Х

2.  Напишите уравнения реакции горения Х и реакций используемых при анализе структуры.

Задача № 10-2

Имеется эквимолярная смесь неизвестного алкана и хлора общей массой 130,656 г. При освещения смеси ультрафиолетовым излучением происходит химическая реакция. Продукты этой реакции пропустили через твердый гидроксид натрия массой 100,000 г, при этом его масса увеличилась до 121,016 г.

1.  Определите какой алкан находится в смеси.

2.  Рассчитайте массовые доли компонентов в смеси.

Задача № 10-3

Уважаемый участник олимпиады, пожалуйста, вспомните уравнения возможных реакций термической диссоциации хлората калия и предложите схему, соответствующую разложению 98 г этой соли с образованием 44,7 г хлорида калия. Рассчитайте массу перхлората калия и объём кислорода (при н. у.), образующихся по предложенной схеме.

Задача № 10-4

Какой объём бромоводорода, взятого при 24ºС и 99,7 кПа нужно пропустить через 350 мл 10,4%-го водного раствора аммиака (ρ = 956 г/л) для его полной нейтрализации? Рассчитайте массовую долю продукта в полученном растворе.

Задача № 10-5

Продукты полного взаимодействия 1,17 г калия и 0,8 г серы внесли в воду и образовавшийся прозрачный раствор разбавили до объема 50 мл.

Определите молярные концентрации соединений, образовавшихся в растворе. Вычислите максимальную массу брома, которая может прореагировать с полученным раствором.

Задания для 11 класса

Задача №11-1

Бесцветную, легкокипящую, несмешивающуюся с водой органическую жидкость А обработали смесью концентрированных серной и азотной кислот. В результате получили высококипящую жидкость В с характерным запахом.

Жидкое органическое вещество С, являющееся ближайшим гомологом вещества А обработали раствором KMnO4. После окончания реакции раствор подкислили и выделили кристаллическое вещество D, определение температуры плавления которого требует выполнения особого условия.

При нагревании вещества D с MnO2 в присутствии муравьиной кислоты образуется жидкость Е с запахом, аналогичным запаху вещества В.

1.  Написать структурные формулы и назвать вещества А, В, С, D, Е.

2.  Указать, какого дополнительного условия требует определение температуры плавления вещества D и почему.

3.  Указать запах веществ В и Е.

4.  Написать уравнения превращений А→В и С→D.

Задача № 11-2

1) Укажите структурные формулы веществ А – Ж

2) Укажите структурные формулы веществ из смеси 3 продуктов.

Задача № 11-3

Уважаемый участник олимпиады, пожалуйста, вспомните уравнения возможных реакций термической диссоциации хлората калия и предложите схему, соответствующую разложению 98 г этой соли с образованием 44,7 г хлорида калия. Рассчитайте массу перхлората калия и объём кислорода (при н. у.), образующихся по предложенной схеме.

Задача № 11-4

Для определения строения двухатомного спирта, который имеет тривиальное название пинакон, провели ряд превращений. Его дегидратация на оксиде алюминия дает непредельный углеводород (A), 1 моль которого при озонолизе дает 2 моль формальдегида и 1 моль бутан-2,3-она

1.  Напишите структурную формулу пинакона и назовите его по систематической номенклатуре.

2.  Напишите реакции, которые использовались при анализе.

Полученный углеводород А, может использоваться для синтеза соединения, являющегося основой для синтеза биологических веществ:

3.  Напишите приведенные реакции и назовите вещества.

Задача № 11-5

Выполняя квалификационную работу, четверокурсник Фёдор провёл ряд реакций. Он взял навеску шестиводного сульфата кобальта квалификации «ХЧ», насыпал её в подходящий по объёму тигель, поместил в муфельную печь и нагрел до 1000ºС (А). После охлаждения печи, Фёдор достал тигель и обнаружил в нём чёрный порошок, взвесил его и, убедившись, что предварительный расчёт оказался верным, высыпал в концентрированный раствор хлороводородной кислоты (Б). После растворения порошка в кислоте, Фёдор к полученному красному раствору стал приливать водный раствор карбоната натрия до исчезновения красной окраски и прекращения выделения пузырьков газа. При этом на дне стакана образовался розовый осадок (В). Тщательно отмыв осадок от хорошо растворимого в воде продукта реакции и высушив его, к полученному порошку Фёдор стал приливать концентрированный раствор метановой кислоты до прекращения выделения газа и полного растворения порошка (Г). Полученный раствор студент осторожно упарил на водяной бане, получив красные кристаллы. После нагревания этих кристаллов в инертной атмосфере до 300ºС был получен чёрный порошок с магнитными свойствами (Д). Проведя заключительный расчёт, Фёдор выяснил, что практический выход конечного продукта составил 97 %.

Напишите уравнения проведённых Фёдором реакций, назвав продукты, содержащие кобальт и рассчитайте массу конечного продукта, зная, что масса исходной соли 80,923 г.

Решение заданий

Предложено по одному варианту решений каждой задачи. Возможен другой ход решения, не противоречащий смыслу задачи.

9 класс

Задача № 9-1

моль

моль

Количество молей одинаково, поэтому число молекул тоже одинаково и равно:

Разбалловка

Расчет количества вещества	1*4=4 б.
Расчет общего количества вещества в смесях	1,5*2=3 б.
Вывод о равенстве числа молекул	2 б.
Расчет числа молекул	1 б.
ИТОГО	10 б.

Задача № 9-2

(1)

6

1

(2)

6

1

(3)

5

1

Разбалловка

Уравнение 1 и 3	3*2=6 б.
Уравнение 2	4 б.
ИТОГО	10 б.

Задача № 9-3

(1)

(2)

(3)

(4)

(5)

(6)

(7)

(8)

Возможны другие варианты уравнений.

Разбалловка

Написание уравнений	8*1,25 б. = 10 б.
ИТОГО	10 б.

Задача № 9-4

(1)

(2)

(1)  1 моль SO2 образуется из 1 моль Cu (64 г)

(2)  1 моль NO образуется из 1,5 моль Cu (96 г)

- соотношение масc двух навесок меди

Разбалловка

Уравнения реакций	2 б. *2=4 б.
Расчет количества меди в уравнениях	1 б.*2=2 б.
Расчет массы меди в уравнениях	1 б.*2=2 б.
Вывод соотношения масс	2 б.
ИТОГО	10 б.

Задача № 9-5

2K+S = K2S

0,03 моль К реагирует с Х моль S

2 моль К реагирует с 1 моль S

Х=0,015 моль

Избыток серы: 0,025-0,015=0,01 моль

K2S+S = K2S2 (дисульфид калия)

Образуется 0,01 моль дисульфида калия

Остается в растворе: n(K2S) = 0,015 – 0,01 = 0,005 моль

моль/л

моль/л

Бром окисляет сульфид и дисульфид калия в мольном соотношении 1:1

(1)

(2)

(1)  n(Br2) = 0,005 моль

(2)  n(Br2) = 0,01 моль

n(Br2) общ.= 0,01+0,005=0,015 моль

m(Br2) = 0,015*160=2,4 г

Разбалловка

Уравнения реакций	1 б.*4=4 б.
Расчет остатка серы	1 б
Расчет количества K2S и K2S2	1 б.*2=2 б.
Расчет концентраций солей	1 б.*2 =2 б.
Расчет массы брома	1 б.
ИТОГО	10 б.

10 класс

Задача № 10-1

Из схемы горения следует:

Искомая формула: С7H16 – один из изомерных циклогептанов

При хлорировании Х образуется третичное хлорзамещенное, следовательно Х содержит третичный атом углерода.

Образование СО2 при окислении свидетельствует о наличии двойной связи в Х2 у крайнего атома углерода: СН2=R.

Остальная часть молекулы Х2 входит в состав молекулы кетона:

Соединяя эти два элемента получим структурную формкулу Х2:

2,3,3-триметилбутен-1

Соответственно Х имеет структурную формулу:

(2,2,3-триметилбутан)

Уравнения реакций:

Разбалловка

Определение брутто-формулы Х	2 б.
Определение структурной формулы Х	0,5 б. (за написание формулы) 2 б. (за объяснение)
Уравнения реакций	4*1=4 б.
Названия веществ Х – Х2	0,5*3=1,5 б.
ИТОГО	10 б.

Задача № 10-2

После поглощения: m(NaOH)=m0(NaOH)-mp(NaOH)+m(NaCl) (1),

Где m0(NaOH) – масса гидроксида натрия начальная; mр(NaOH) – масса гидроксида натрия прореагировшая с HCl.

Пусть х – количество молей образовавшегося NaCl, тогда выражение (1) запишется так: m(NaOH)=100,000 – 40,0*х+58,5*х = 121,016

Х=1,136

Исходя из уравнений реакций и условия эквимолярности смеси: n(NaCl)=n(HCl)=n(Cl2)=n(CnH2n+2)=1,136 моль

Находим интересующие нас массы:

m(Cl2)=1,136*71,0=80,656 г

w(Cl2)=80,656/130,656=0,,7%)

Определяем состав углеводорода:

1,136=(130,656 – 80,656)/14n+2

14n = 42

n=3

Искомый углеводород – пропан

w(C3H8)=1 - 0,617=0,,2%)

Разбалловка

Определение количества NaCl	4 б.
Определение масс. доли Сl2	2 б.
Определение состава алкана	3 б.
Определение массовой доли алкана	1 б.
ИТОГО	10 б.

Задача № 10-3

1) В литературе предлагаются три уравнения реакций термической диссоциации хлората калия:

при нагревании без катализатора: 4KClO3 KCl + 3KClO4 (А);

при нагревании в присутствии катализатора: 2KClO3 2KCl + 3O2 (Б);

при 400ºС (суммарная): 2KClO3 → KCl + KClO4 + O2 (В).

Из 98 г KClO3 по уравнению (А) должно образоваться 14,9 г KCl и 83,1 г KClO4;

по уравнению (Б) – 59,6 г KCl и 38,4 г (1,2 моль) O2;

по уравнению (В) – 29,8 г KCl, 55,4 г KClO4 и 12,8 г (0,4 моль) O2.

Следовательно, ни одно из уравнений не соответствует данным условия задачи (образованию 44,7 г KCl).

2) Сложением уравнений (Б) и (В) получаем схему реакции

4KClO3 3KCl + KClO4 + 4O2. (Г)

Только по этой схеме из 98 г (0,8 моль) хлората калия образуется 44,7 г (0,6 моль) хлорида, при этом масса образующегося перхлората составит 27,7 г (0,2 моль), а кислорода – 25,6 г (0,8 моль) или 17,92 л (при н. у.).

Ответ: масса перхлората калия составит 27,7 г, объём кислорода 17,92 л.

Разбалловка

1)  Запись уравнений реакций (А), (Б), (В) – по 1 баллу (3 балла);

2)  Запись схемы реакций (Г) – 3 балла;

3)  Расчёты по схеме (Г) – 4 балла;

Итого: 10 баллов.

Задача№ 10-4

1) Масса аммиака в исходном 10,4%-м растворе

.

2) Масса бромоводорода вступающего в реакцию

NH3 + HBr → NH4Br;

М (NH3) = 17 г/моль; M (HBr) = 80,9 г/моль.

.

1)  Объём бромоводорода вступающего в реакцию при заданных условиях

4) Масса образующегося раствора NH4Br

.

Масса NH4Br в растворе

.

5) Массовая доля продукта (NH4Br)

.

Ответ: при заданных условиях необходимо пропустить через раствор 50,697 л HBr. Массовая доля продукта (NH4Br) в полученном растворе составит 40,064 %.

Разбалловка

1)  Расчёт массы аммиака – 2 балла;

2)  Запись уравнения реакции, расчёт массы и объёма бромоводорода – 3,5 балла;

3)  Расчёт массы раствора и продукта реакции (бромида аммония) – 2 балла;

4)  Расчёт массовой доли продукта 2,5 балла.

Итого: 10 баллов.

Задача №10-5

2K+S = K2S

0,03 моль К реагирует с Х моль S

2 моль К реагирует с 1 моль S

Х=0,015 моль

Избыток серы: 0,025-0,015=0,01 моль

K2S+S = K2S2 (дисульфид калия)

Образуется 0,01 моль дисульфида калия

Остается в растворе: n(K2S) = 0,015 – 0,01 = 0,005 моль

моль/л

моль/л

Бром окисляет сульфид и дисульфид калия в мольном соотношении 1:1

(1)

(2)

(3)  n(Br2) = 0,005 моль

(4)  n(Br2) = 0,01 моль

n(Br2) общ.= 0,01+0,005=0,015 моль

m(Br2) = 0,015*160=2,4 г

Разбалловка

Уравнения реакций	1 б.*4=4 б.
Расчет остатка серы	1 б
Расчет количества K2S и K2S2	1 б.*2=2 б.
Расчет концентраций солей	1 б.*2 =2 б.
Расчет массы брома	1 б.
ИТОГО	10 б.

11 класс

Задача № 11-1

1)

2) Бензойная кислота легко возгоняется, поэтому определение проводят в запаянных капиллярах.

3) Нитробензол и бензальдегид имеют запах горького миндаля.

4)

Разбалловка

Название веществ	1*5=5 б.
Указание условия	1 б.
Указание причины	1 б.
Указание запаха	1 б.
Уравнения реакций 1 и 3	2*0,5 = 1 б.
Уравнения реакции 2	1 б.
ИТОГО	10 б

Задача № 11-2

В состав смеси входят вещества Ж, Е и З

Разбалловка

За формулы веществ А – Ж	1*7=7 б.
За вещества смеси	1*3=3 б.
ИТОГО	10 б.

Задача №11-3

1) В литературе предлагаются три уравнения реакций термической диссоциации хлората калия:

при нагревании без катализатора: 4KClO3 KCl + 3KClO4 (А);

при нагревании в присутствии катализатора: 2KClO3 2KCl + 3O2 (Б);

при 400ºС (суммарная): 2KClO3 → KCl + KClO4 + O2 (В).

Из 98 г KClO3 по уравнению (А) должно образоваться 14,9 г KCl и 83,1 г KClO4;

по уравнению (Б) – 59,6 г KCl и 38,4 г (1,2 моль) O2;

по уравнению (В) – 29,8 г KCl, 55,4 г KClO4 и 12,8 г (0,4 моль) O2.

Следовательно, ни одно из уравнений не соответствует данным условия задачи (образованию 44,7 г KCl).

2) Сложением уравнений (Б) и (В) получаем схему реакции

4KClO3 3KCl + KClO4 + 4O2. (Г)

Только по этой схеме из 98 г (0,8 моль) хлората калия образуется 44,7 г (0,6 моль) хлорида, при этом масса образующегося перхлората составит 27,7 г (0,2 моль), а кислорода – 25,6 г (0,8 моль) или 17,92 л (при н. у.).

Ответ: масса перхлората калия составит 27,7 г, объём кислорода 17,92 л.

Разбалловка

1. Запись уравнений реакций (А), (Б), (В) – по 1 баллу (3 балла);

2. Запись схемы реакций (Г) – 3 балла;

3. Расчёты по схеме (Г) – 4 балла;

Итого: 10 баллов.

Задача № 11-4

Пинакон: 2,3-диметилбутан-2,3-диол

A: 2,3-диметилбутадиен-1,3

Х1: 2-хлорбутан

Х2: бутан-2-ол

Х3: бут-2-ен

В: 1,2,4,5-тетраметилциклогексен

Разбалловка:

Написание уравнений реакций	1*6=6 б.
Название веществ Х1 – Х4, В	1*4=4 б.

Задача № 11-5

1) CoSO4∙6H2O CoO (оксид кобальта (II)) + SO3↑ + 6H2O↑; (А)

CoO + 2HCl → CoCl2 (хлорид кобальта (II)) + H2O; (Б)

2CoCl2 + 2Na2CO3 + 2H2O →

→ (CoOH)2CO3 (гидроксокарбонат кобальта (II)) + H2CO3(CO2↑ + H2O) + 4NaCl; (В)

(CoOH)2CO3 + 4HCOOH → 2Co(HCOO)2 (формиат кобальта (II)) + H2CO3(CO2↑ + H2O) + 2H2O;(Г)

Co(HCOO)2 Co (кобальт металлический) + CO↑ + CO2↑ + H2O↑; (Д)

2) M(CoSO4∙6H2O) = 263 г/моль; М (Co) = 59 г/моль;

.

Ответ: масса конечного продукта (металлического кобальта) 17,609 г.

Разбалловка

2)  Запись уравнений реакций (А), (Б), (В), (Г), (Д) с указанием названий продуктов, содержащих кобальт по 1,5 балла (7,5 баллов);

3)  Расчёт массы конечного продукта 2,5 балла.

Итого: 10 баллов.