Всероссийская олимпиада школьников по химии
Муниципальный этап
Задача 1
Заполните пропуски (вещества вместо... и коэффициенты вместо _) в уравнениях химических реакций:
1. ... = CaO + ...
2. 3... + N2 = Ca3N2
3. ... + 2H2O = H2SO4 + 2HCl
4. _CaH2 + _H2O = _Ca(OH)2 + _...
5. _... = 2CuO + 4NO2 + O2
Решение
1. CaCO3 = CaO + CO2;
2. 3Ca + N2 = Ca3N2.
3. SO2Cl2 + 2H2O = H2SO4 + 2HCl
4. CaH2 + 2H2O = Ca(OH)2 + 2H2
5. 2Cu(NO3)2 = 2CuO + 4NO2 + O2
Разбалловка задания
За каждое верно написанное уравнение реакции — 2 балла.
Итого — 10 баллов за задание
Задача 2
Химический анализ показал, что массовая доля натрия в веществе составляет (58±2)%. Предложите формулы не меньше четырех веществ, удовлетворяющие этому условию.
Решение
Массовая доля натрия (58±2)% означает, что в соединении NaX молярная масса X должна быть от 23 : 60 · 40 = 15,3 до 23 : 56 · 44 = 18, а в соединении Na2X молярная масса X составляет от 30,3 до 36.
Примеры соединений, которые подходят: Na2O2, Na2S, NaOH, NaNH2, NaBH2D2.
Разбалловка задания
За нахождение молярной массы остатка для формулы NaX — 3 балла
За нахождение молярной массы остатка для формулы Na2X — 3 балла
За определение возможной структуры — по 1 баллу но не больше 4 баллов.
Итого — 10 баллов за задание
Задача 3
Известно, что массы протонов и нейтронов выражаются целыми числами, а массы электронов пренебрежимо малы. Однако атомные массы, которые приведены для элементов в таблице Менделеева, почти всегда дробные. Как можно это объяснить? (приведите две возможные причины)
Решение
Многие элементы могут существовать в виде нескольких изотопов (т. е. атомы данного элемента могут содержать разное число нейтронов). Изотопы по-разному распространены в природе. Экспериментально определенная атомная масса — это средневзвешенная величина для всех природных изотопов данного элемента. Именно эти величины и приведены в таблице Менделеева, поэтому они дробные.
Есть и вторая причина — так называемый дефект массы, то есть уменьшение массы, сопровождающее образование ядра из протонов и нейтронов (массовый эквивалент энергии, которая выделяется при образовании ядра, E = mc2).
Разбалловка задания
За объяснение разности масс наличием изотопов — 4 балла
За объяснение разности масс за счет дефекта масс — 6 баллов
Задача 4
Какие из приведенных ниже формул, отражающих состав минералов алюмосиликатов, содержат ошибки: Ca(AlSi3O8)2, NaAl2Si2O8, KAl3Si3O10(OH)2, NaCaAl2Si3O10, Ca2AlSi3O10 ?
Решение
Пусть соединение содержит a1 атомов элемента A1 со степенью окисления е1, a2 атомов элемента A2 со степенью окисления е2 и т. д. Если сумма a1 · e1 + э · e2 + ... + ai · ei = 0,
формула соединения записана верно. Таким образом сумма для соединения Ca(AlSi3O8)2 равна нулю, соединение существовать может; для соединения NaAl2Si2O8 сумма равна -1, то есть соединение существовать не может; для соединения Kal3Si3O10(OH)2 сумма равна нулю — следовательно соединение существовать может; для соединения NaCaAl2Si3O10 сумма равна 1, следовательно соединение существовать не может; для соединения Ca2AlSi3O10 сумма равна -1, то есть соединение существовать не может.
Разбалловка задания
За верный ответ о том существует ли структура — 2 балла (всего 10 баллов)
Итого 10 баллов за задание.
Задача 5
Стакан (200 мл) водного раствора аммиака с массовой долей растворенного вещества 5% (плотность раствора 1,0 г/мл) вылили в Черное море. Сколько приблизительно молекул аммиака снова окажется в стакане, если через некоторое время им зачерпнуть воды из моря? При расчетах принять, что молекулы аммиака равномерно распределяются в верхнем слое воды, свободном от сероводорода, толщиной 200 м. Площадь поверхности Черного моря 420 тыс. км2.
Решение
Масса аммиака m(NH3) = 200 мл · 1,0 г/мл · 0,05 = 10 г. Количество вещества n(NH3) = m(NH3)/M(NH3), где M(NH3) — молярная масса NH3 (17 г/моль). Таким образом, n(NH3) = 10 г/17 г ·моль-1 = 0,588 моль. Количество молекул аммиака в стакане N(NH3) = n(NH3) · NA (NA — число Авогадро, 6,02 · 1023 моль-1), N(NH3) = 0,588 · 6,02 · 1023 = 3,54 · 1023 молекул. Объем воды, в котором распределились эти молекулы, V = 200 м · 420000 · 106 м2 = = 8,4 · 1013 м3 (8,4 · 1016 л). Следовательно, в 1л воды будет содержаться 3,54 · 1023/8,4 · 1016 = 4,21 · 106 молекул/л, в 200 мл — 4,21 · 106 молекул/л · 0,2 л = 840000 молекул.
Разбалловка задания
За определение количества вещества аммиака — 2 балла
За определние числа молекул аммиака — 2 балла
За определение объема воды — 2 балла
за полное решение задачи, включая правильный ответ — 4 балла
Итого 10 баллов за задание
