ІІ етап Всеукраїнської олімпіади з хімії 2014/2015, 10 клас

1. Суміш газів, що містить амоніак, після пропускання крізь розведений розчин сульфатної кислоти, зайняла об’єм 776 мл. Знаючи, що вбирається лише амоніак і при цьому на утворення середньої солі було витрачено 100 мл розчину, який містить в 1 л 4,9 г кислоти, знайти об’ємний процент аміаку в цій суміші.

Розв’язання:

Амоніак поглинається сульфатною кислотою:

2NH3 + H2SO4 = (NH4)2SO4

Знаходимо вміст сульфатної кислоти в розчині:

1 л – 4,9 г
0,1 л – x г;

x = 0,1 · 4,9 / 1 = 0,49 (г).

За рівнянням реакції знаходимо об’єм амоніаку:

n(H2SO4) = 0,49 г : 98 г/моль = 0,005 моль;

n(NH3) = 2 · n(H2SO4);

n(NH3) = 2 · 0,005 моль = 0,01 моль.

V(NH3) = 0,01 моль · 22,4 л/моль = 0,224 л = 224 мл.

V(суміші газів) = 776 мл + 224 мл = 1000 мл.

ω(NH3) = 224 мл / 1000 мл · 100 % = 22,4 %

Відповідь: ω(NH3) = 22,4 %

2. Два хімічних елемента X і Y, які мають велике застосування в народному господарстві, стоять в одній групі періодичної системи Д.І. Менделєєва. Вони утворюють між собою сполуку YX2. Елемент X у вільному стані – газ, який легко сполучається з воднем. Елемент Y може витіснити Гідроген з розведеної безоксигенової кислоти, утвореної елементом X. Вищі солетвірні оксиди цих елементів є ангідридами одноосновних кислот. Калійна сіль такої кислоти, утвореної елементом Y, застосовується для лабораторного добування елемента X з його безоксигенової кислоти. Визначити елементи X і Y і скласти відповідні рівняння реакцій.

Розв’язання:

X – Манган; Y – Хлор.

YX2 – MnCl2 – манган (ІІ) хлорид.

H2 + Cl2 = 2HCl;

Mn + 2HCl = MnCl2 + H2;

Cl2O7 + H2O = 2HClO4;

Mn2O7 + H2O = 2HMnO4;

2KMnO4 + 16HCl = 2MnCl2 + 5Cl2 + 2KCl + 8H2O.

3. Металева пластинка масою 50 г після перебування в розчині хлоридної кислоти зменшилась в масі на 1,68 %. При цьому виділилось 0,336 л газу. З якого металу може бути виготовлена пластинка? Яку масу продукту реакції можна одержати при взаємодії цього металу з киснем?

Розв’язання:

Знаходимо масу металу, що розчинився:

m(Me) = 50 · 1,68 % / 100 % = 0,84 г.

За законом еквівалентів:

nекв(Me) = nекв(H2);

Позначимо молярну масу еквівалента металу за x г·екв/моль

0,84 г / x г·екв/моль = 0,336 л / 11,2 л·екв/моль;

x = 11,2 · 0,84 / 0,336 = 28 (г·екв/моль).

Mекв(Me) = Аr(Me) / n;

n = 1; Ar(Me) = 28; Si – не задовольняє умову задачі (неметал);

n = 2; Ar(Me) = 56; Fe, залізо.

Fe + 2HCl = FeCl2 + H2.

Знаходимо масу продукту взаємодії заліза з киснем:

3Fe + 2O2 = Fe3O4

50 / 112 = y / 232;

y = 103,57.

Відповідь: Fe, залізо; m(Fe3O4) = 103,6 г.

4. Зразок сплаву кальцію і кремнію розчинили в надлишку розчину калій гідроксиду. При цьому виділився водень об’ємом 13,8 дм3. При взаємодії такої ж наважки сплаву з надлишком хлоридної кислоти виділився газ об’ємом 2,76 л. Обчислити співвідношення кількостей речовин складових у сплаві та масову частку кальцію у сплаві.

Розв’язання:

З калій гідроксидом взаємодіє кремній

Si + 2KOH + H2O = K2SiO3 + 2H2

Знаходимо кількість речовини та масу кремнію:

n(Si) = 0,5 n(H2);

n(H2) = 13,8 л / 22,4 л/моль = 0,616 моль;

n(Si) = 0,5 · 0,616 моль = 0,308 моль;

m(Si) = 0,308 моль · 28 г/моль = 8,624 г.

З хлоридною кислотою взаємодіє кальцій:

Ca + 2HCl = CaCl2 + H2;

Знаходимо кількість речовини та масу кальцію:

n(Ca) = n(H2);

n(H2) = 2,76 л / 22,4 л/моль = 0,1232 моль;

n(Ca) = 0,1232 моль;

m(Ca) = 0,1232 моль · 40 г/моль = 4,928 г.

Знаходимо масову частку кальцію:

m(сплаву) = 8,624 г + 4,928 г = 13,552 г;

ω(Ca) = 4,928 г / 13,552 г · 100 % = 36,36 %.

Знаходимо відношення кількостей речовин складових сплаву:

n(Si) : n(Ca) = 0,616 : 0,1232 = 5 : 1

Відповідь: n(Si) : n(Ca) = 5 : 1; ω(Ca) = 36,36 %

5. Газ, що утворився в результаті спалювання 5,6 л суміші етану і пропану, густина якої за воднем дорівнює 19,9 пропустили через 160 г розчину натрій гідроксиду, в якому масова частка гідроксиду 20 %. Визначте маси солей у розчині, що утворився.

Розв’язання:

При спалювання суміші етану та пропану утворюється вуглекислий газ та вода:

2C2H6 + 7O2 = 4CO2 + 6H2O (I)

C3H8 + 5O2 = 3CO2 + 4H2O (II)

Знайдемо вміст етану та пропану в суміші:

M(C2H6 + C3H8) = 19,9 · 2 = 39,8 г/моль

Позначимо за x об’ємну частку етану. Об’ємна частка пропану буде рівна 1 – х.

39,8 = 30x + 44(1 – x);

x = 0,3.

V(C2H6) = 5,6 · 0,3 = 1,68 л;

V(C3H8) = 5,6 – 1,68 = 3,92 л.

За рівнянням реакції (І) знаходимо об’єм вуглекислого газу:

V1(CO2) = 2 · V(C2H6);

V1(CO2) = 2 · 1,68 = 3,36 л.

За рівнянням реакції (ІІ) знаходимо об’єм вуглекислого газу:

V2(CO2) = 3 · V(C3H8);

V2(CO2) = 3 · 3,92 = 11,76 л.

Загальний об’єм вуглекислого газу:

V(CO2) = V1(CO2) + V2(CO2);

V(CO2) = 1,68 + 11,76 = 13,44 л.

Кількість речовини вуглекислого газу:

n(CO2) = 13,44 / 22,4 = 0,6 моль.

Знаходимо масу та кількість речовини натрій гідроксиду в розчині:

m(NaOH) = 160 · 0,2 = 32 г;

n(NaOH) = 32 г : 40 г/моль = 0,8 моль.

При пропусканні вуглекислого газу через розчин лугу проходять наступні реакції:

2NaOH + CO2 = Na2CO3 + H2O (I)

Na2CO3 + CO2 + H2O = 2NaHCO3 (II)

Порахуємо скільки вуглекислого газу поглинається за реакцією (І) та скільки натрій карбонату утвориться:

n(CO2) = 0,5 · n(NaOH);

n(CO2) = 0,5 · 0,8 моль = 0,4 моль;

n(Na2CO3) = n(CO2);

n(Na2CO3) = 0,4 моль.

Вуглекислий газ в надлишку. На реакцію (ІІ) залишилось вуглекислого газу:

n(CO2) = 0,6 моль – 0,4 моль = 0,2 моль.

За рівнянням (ІІ) знайдемо кількість натрій карбонату, що прореагував:

n(Na2CO3) = n(CO2);

n(Na2CO3) = 0,2 моль.

В розчині залишилось Na2CO3:

n(Na2CO3) = 0,4 моль – 0,2 моль = 0,2 моль;

m(Na2CO3) = 0,2 моль · 106 г/моль = 21,2 г.

Знаходимо масу натрій гідрогенкарбонату за реакцією (ІІ):

n(NaHCO3) = 2 · n(CO2);

n(NaHCO3) = 2 · 0,2 = 0,4 моль;

m(NaHCO3) = 0,4 моль · 84 г/моль = 33,6 г.

Відповідь: m(Na2CO3) = 21,2 г; m(NaHCO3) = 33,6 г.

Додати коментар

Ваша e-mail адреса не оприлюднюватиметься. Обов’язкові поля позначені *