Решения теоретического тура заключительного (городского) этапа
Санкт-Петербургской олимпиады школьников по химии 2011 г
Задача 1
2KI + Cl2 = 2KCl + I 2 (1)
166 г/моль 254 г/моль
Число молей иодида калия: 16,6: 166 = 0,1(моль).
Число моле хлора: 4,48: 22,4 = 0,2 (моль).
Иодид калия полностью вступил в реакцию и по его количеству находим массу иода
(см. уравнение 1): число молей иода в два раза меньше, чем иодида калия, т. е.0,05 моль,
масса иода : 0,05* 254 = 12,7 г.
В избытке хлора часть иода реагирует по уравнению:
I 2 + 5Cl2 + 6H2O = 2HIO3 + 10HCl (2)
Число молей хлора (по уравнению 1) : 0,05 моль
Избыток хлора: 0,2 - 0,05 = 0,15 (моль).
По уравнению « находим массу окислившегося иода: 0,15: 5 = 0,03 (моль)
Масса израсходовавшегося иода: 0,03*254 = 7,62 (г).
Таким образом, окончательная масса выделившегося иода: 12,7 – 7,62 = 5,08 (г).
Рекомендации к оценке
Уравнение реакции получения иода – 1 балл
Расчет массы иода – 4 балла
Уравнение окисления иода хлором – 2 балла
Нахождение окончательной массы иода – 3 балла
Итого 10 баллов
Задача 2
а) K2S + H2SO4 (разб.) = К2SO4 + H2Sh
б) K2S + 2H2SO4 (конц) = К2SO4 + SO2h + 2H2O
в) 3K2S + 8HNO3 (разб.) = 6 КNO3 + 2NOh +3 Si
г) K2S + FeSO4 = FeSi + К2SO4
д) 3K2S + Fe2(SO4)3 = 3 К2SO4 + Si + 2FeSi
е) K2S + 4Br2 + 4H2O = К2SO4 + 8HBr
ж) K2S + CO2 + H2O = K2CO3 + H2Sh
з) 2K2S + SO2 = 2К2SO3 + 3 Si
и) 3K2S + 2AlCl3 + 6 H2O = Al(OH)3 i + 6KCl + 3H2Sh
к) 3K2S + 2BiCl3 = 6KCl + Bi2S3i
Рекомендации к оценке:
За каждое уравнение реакции по 1 баллу
Итого – 10 баллов
Задача 3
Элементами одного периода образующими между собой соединение с массовым соотношением металла и неметалла, 1,176: 1 являются фосфор и магний. Они образуют фосфид магния – Mg3P2. При обработке его горячей водой выделяется газ фосфин:
Mg3P2 + 6 H2O = 3Mg(OH)2 i + 2PH3 h
M (PH3) = 1,518*22,4 = 34 (г/моль)
PH3 + HI = PH4I
Получить магний из водной фракции после выделения газа можно двумя способами:
1) Нейтрализовать соляной кислотой, выпарить хлорид магния и подвергнуть расплав его электролизу: Mg(OH)2 + 2 HCl = 2MgCl2 + 2H2 O ; MgCl2’(электролиз).= Mg + Cl2
2) Фракцию после выделения газа прокалить и восстановить кремнием или углеродом:
Mg(OH)2 = MgO + H2O; MgO + C = Mg + CO
Рекомендации к оценке:
За определение элементов с обоснованием по 2 балла (всего 4 б)
За уравнения химических реакций по 1 баллу (всего 6 б)
Итого 10 баллов
Задача 4
Если пропускать сухой воздух через склянки с бромной водой и раствором перманганата калия, соединенные в любой последовательности, наблюдается обесцвечивание раствора брома из-за его большой летучести при пропускании тока газа.
Карбонат кальция и цинк реагируют с соляной кислотой по уравнениям:
CaCO3 + 2HCl = CaCl2 + CO2 h + H2O
Zn + 2HCl = ZnCl2 + H2 h
Выделяющийся углекислый газ и водород не реагируют ни с бромной водой, ни с перманганатом калия. Так как была взята концентрированная соляная кислота, то надо иметь в виду, что эти газы уносят из реакционной среды системы хлороводород.
Рассмотрим два случая
!). Первая склянка содержит раствор перманганата калия, а вторая – бромную воду.
Хлороводород обесцвечивает раствор пермангената калия согласно уравнению:
2KMnO4 + 16HCl = 2KСl + 2MnCl2+ 5Cl2+ 8H2O.
Ток CO2 или H2 и образующегося хлора пробулькивает через вторую склянку и, вследствие малой растворимости брома в воде и его летучести уносит бром из раствора, обесцвечивая его.
2). Первая склянка с бромной водой, вторая – с раствором перманганата калия.
Смесь CO2 или H2 и образующегося хлора поступает в склянку с бромной водой, при этом хлороводород растворяется в воде, CO2 или H2 уносит бром из раствора, происходит обесцвечивание. Химическое взаимодействие между раствором перманганата калия и смесью CO2 или H2 и брома во второй склянке отсутствует. Обесцвечивание раствора не наблюдается.
Рекомендации к оценке:
За объяснение при пропускании воздуха - 2 б.
За объяснение при пропускании смеси газов из карбоната кальция или цинка с уравнениями реакций - 3 б.
За объяснение первого случая с уравнением - 3 б
За объяснение второго случая – 2 б.
Итого – 10 баллов
Задача 5
SiO2 + 2Mg = 2MgO + Si (1)
60г/моль 24г/моль 28г/моль
MgO + 2HCl = Mg Cl2 + H2O (2)
Mg + 2HCl = Mg Cl2 + H2h (3)
Число млей SiO2 (исх.): 24:60 = 0,4 (моль)
Число молей Mg (исх.): 28,8:24 = 1,2 (моль)
Число молей выделившегося водорода: 6,72:22,4 = 0,3 (моль)
Число молей Mg по реакции (1): 0,8 (моль)
Избыток Mg: 1,2 – 0,8 = 0,4 (моль)
Число молей Mg по реакции (3): 0,3 моль
Значит часть магния израсходовалось на реакцию:
2Mg + Si = Mg2 Si (4)
Число молей Mg на реакцию (4): 0,4 – 0,3 = 0,1 (моль)
Масса кремния по реакции (1): 0,4*28 = 11,2 (г)
Масса кремния по реакции (4): 0,05*28 = 1,4 (г)
Масса полученного кремния: 11,2 – 1,4 = 9,8 (г).
Рекомендации к оценке:
Определение массы кремния по реакции (1) – 4 балла.
Определение реальной массы кремния – 6 баллов
Итого – 10 баллов
Задача 6
1) Ртуть может быть собрана с использованием зачищенной медной или другой металлической пластинки. «Прилипание» к металлу связано с образованием амальгамы (раствора металла в ртути). После удаления доступной массы ртути, ее остатки могут быть переведены в нелетучие соединения:
Hg + S = HgS; Hg + 2FeCl3 = HgCl2 + 2FeCl2;
3Hg + 2KMnO4 + H2O = 2MnO2 + 3HgO + 2KOH
2) Объем комнаты составляет: 12*2,5 = 30 (м3) = 30000 л.
Концентрация паров ртути : (2,5*103): 3*104 = 0,083 (мг/л)
Превышение ПДК: 0,083:0,01 = 8 (раз).
3) Металлическая ртуть, даже попадая в желудок человека не опасна, т. к. проходит через пищеварительную систему человека (1 сутки), не участвуя в химических превращениях в организме. Это относится и к большинству соединений ртути (1) из-за их низкой растворимости в воде. Пары ртути более токсичны при длительном вдыхании из-за накопления в организме и могут вызывать отравления.
Наиболее опасную форму ртути представляют соединения ртути (2): воздействие на центральную нервную систему, паралич, падения зрения вплоть до слепоты. Из всех форм наиболее опасны ртутьорганические соединения. При этом токсичность возрастает с увеличением углеродной цепи и уменьшением числа полярных групп, что согласуется со способностью этих веществ проникать через клеточные мембраны.
Рекомендации к оценке:
Способ сбора ртути металлической пластинкой - 2 балла
За каждое правильное уравнение реакции по 1 баллу, но не более 3 баллов
Расчет превышения ПДК ртути - 2 балла
Зависимость токсичности ртути в зависимости от ее химического состояния –
3 балла
(малотоксичность металлической ртути и соединений ртути (1) – 1 б, токсичность соединений ртути (2) – 1 б, особая токсичность ртутьорганических соединений - 1 б)
Итого 10 баллов
Задача 7.
Уравнения реакций:
CaCO3 + 2HCl = CaCl2 + CO2 h + H2O (1)
Сa(OH)2 + CO2 = СaCO3i + H2O (2)
74 г/моль 100 г/моль
СаСО3 + Н2О + СО2 , = Са (НСО3)2 (3)
Из первых двух уравнений видно, что полное растворение навески может привести к ее выпадению из раствора известковой воды. В этом случае масса исходной навески может равняться массе выпавшего осадка, т. е. 0,1 г. Тогда объем поглотившегося углекислого газа равен 22,4 мл.
Если же учесть, что в избытке углекислого газа карбонат кальция растворяется (см. уравнение 3), то масса осадка данная по условию есть остаток от растворения части осадка в избытке углекислого газа. Отсюда следует вывод, что максимальную массу исходной навески можно рассчитать по массе гидроксида кальция в литре исходной известковой воды: По уравнению (3) и массовой доле раствора известковой воды находим максимальную массу карбоната кальция: (1,48:74)*100 = 2 (г).
Масса растворившегося карбоната кальция составит: 2 – 0,1 = 1,9 (г).
Таким образом, исходная масса навески должна быть: 2 + 1,9 = 3,9 (г).
В этом случае объем поглощенного углекислого газа равен (см. уравнение 1):
(3,9:100)* 22,4 = 0,873 (л).
Рекомендации к оценке
За уравнения реакций по 1 баллу (всего – 3 балла).
Нахождение массы навески по первому варианту – 1 балл, объема углекислого газа – 1 балл
Нахождение массы навески по второму варианту – 3 балла, объема углекислого газа –2 балла
Итого 10 баллов
Задача № | Максим. сумма |
1 | 10 баллов |
2 | 10 баллов |
3 | 10 баллов |
4 | 10 баллов |
5 | 10 баллов |
6 | 10 баллов |
7 | 10 баллов |
Итого | 70 баллов |
1. Справа представлена схема превращений одного широко распространенного на Земле элемента. Известно, что при взаимодействии А и Б образуется единственный продукт – Д. Определите вещества А – Ж и напишите уравнения указанных реакций.
Решение. Способность вещества А взаимодействовать с соляной кислотой, концентрированной серной кислотой и хлором позволяет предположить, что вещество А – металл. При этом данный металл может принимать несколько степеней окисления (разные продукты взаимодействия с соляной кислотой и хлором). Об этом же говорит тот факт, что при взаимодействии А и Б образуется единственный продукт – Д.
Распространенным на Земле металлом, удовлетворяющим этим условиям, является железо. Тогда:
|
Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4 5 |
