ІІ етап Всеукраїнської олімпіади з хімії 2016/2017, 11 клас

1. Суміш невідомої органічної речовини з киснем використовують як засіб для анестезії. При повному згорянні 1 г цієї речовини утворюється 3,14 г карбон діоксиду і 1,29 г води. Яка найпростіша формула речовини? До яких гомологічних рядів може належати речовина з такою емпіричною формулою? Відповідь підтвердити прикладами.

Розв’язання:

CxHyOz + O2 → CO2 + H2O

Знаходимо кількість речовини Карбону, який міститься у вуглекислому газі:

n(C) = n(CO2);

n(C) = 3,14 г / 44 г/моль = 0,0714 моль.

Знаходимо кількість речовини Гідрогену, який міститься у воді:

n(H) = 2n(H2O);

n(H) = 2 · 1,29 г / 18 г/моль = 0,1433 моль.

Перевіримо наявність кисню у складі органічної речовини. Для цього знайдемо маси Карбону та Гідрогену і віднімемо їх від маси сполуки.

m(C) = 0,0714 моль · 12 г/моль = 0,8568 г;

m(H) = 0,1433 моль · 1 моль = 0,1433 г;

m(O) = 1 г – 0,8568 г – 0,1433 г ≈ 0.

Отже, у складі органічної речовини Оксиген відсутній. Знаходимо найпростішу формулу:

x : y = n(C) : n(H);

x : y = 0,0714 : 0,1433 = 1 : 2.

CH2.

Відповідь:

Найпростіша формула CH2. Дана речовина належить до гомологічного ряду циклоалканів, загальна формула яких CnH2n. Для анестезії використовують суміш циклопропану з киснем. Таку ж загальну формулу має гомологічний ряд алкенів.

Приклади алкенів:

H2C=CH2 – етилен, CH3–CH=CH2 – пропен тощо.

Приклади циклоалканів: циклопропан C3H6, циклогексан C6H12 тощо.

2. Яку кількість речовини літію необхідно взяти, щоб в результаті його взаємодії з водою об’ємом 200 мл утворився розчин з масовою часткою літій гідроксиду 5 %.

Розв’язання:

2Li + 2H2O = 2LiOH + H2

m(H2O) = 200 мл / 1 г/мл = 200 г.

Нехай прореагувало х г літію. Знайдемо маси лугу та водню які утворились:

m(LiOH) = 48 г · x г / 14 г = 3,4286x г;

m(H2) = 2 г · x г / 14 г = 0,1429x г.

Маса кінцевого розчину буде:

m(р-ну LiOH) = x + 200 – 0,1429x = 0,8571x + 200 (г).

Враховуючи вміст лугу складаємо рівняння:

0,05 = 3,4286x(0,8571x + 200);

m(Li) = x = 2,95 г.

n(Li) = 2,95 г / 7 г/моль = 0,42 моль.

Відповідь: n(Li) = 0,42 моль.

3. У певний момент перебігу реакції A2 + 3B2 ↔ 2AB3 у замкненому об’ємі концентрації A2, B2 та AB3 відповідно становили 2; 0,5 та 4 моль/л. Визначте вихідні концентрації реагентів.

Розв’язання:

Нехай реакційна суміш має об’єм 1 л. Тоді кількості речовин рівні відповідним концентраціям.

Початкова суміш містила лише речовини A2 та B2. Отже за речовиною AB3 можна порахувати кількості речовин A2 та B2, які прореагували:

n(A2) = 4 моль · 1 моль / 2 моль = 2 моль;

n(B2) = 4 моль · 3 моль / 2 моль = 6 моль.

Початкові кількості речовин A2 та B2 становили:

n(A2) = 2 моль + 2 моль = 4 моль;

n(B2) = 6 моль + 0,5 моль = 6,5 моль

Початкові концентрації речовин рівні:

C0(A2) = 4 моль/л; C0(B2) = 6,5 моль/л; C0(AB3) = 0 моль/л.

Відповідь: C0(A2) = 4 моль/л; C0(B2) = 6,5 моль/л; C0(AB3) = 0 моль/л.

4. У результаті пропускання 11,2 л суміші метану, карбон(IV) оксиду і карбон(II) оксиду через розчин гідроксиду натрію взятого в надлишку, об’єм вихідної суміші зменшився на 4,48 л (н. у.). Для повного згоряння суміші, що залишилася, витратили 6,72 л кисню (н. у.). Визначте:

– склад вихідної суміші (об’ємні частки);

– густину вихідної суміші.

Розв’язання:

CO2 + 2NaOH = Na2CO3 + H2O (1)

CH4 + 2O2 = CO2 + 2H2O (2)

2CO + O2 = 2CO2 (3)

Внаслідок пропускання суміші газів через розчин лугу поглинеться вуглекислий газ. Отже, V(CO2) = 4,48 л.

V(CH4 + CO) = 11,2 л – 4,48 л = 6,72 л.

Нехай в суміші було х л CH4 та (6,72 – х) л CO. За реакцією (2) об’єм кисню становить:

V1(O2) = 2 л · х л / 1 л = 2x л.

За реакцією (3) об’єм кисню становить:

V2(O2) = (6,72 – х) л · 1 л / 2 л = 3,36 л – 0,5х л

Всього витратили 6,72 л кисню. Складаємо рівняння:

2x + 3,36 – 0,5x = 6,72;

х = 2,24 л.

V(CO) = 6,72 л – 2,24 л = 4,48 л.

Знаходимо об’ємні частки газів у суміші:

φ(CO2) = 4,48 л / 11,2 л · 100 % = 40 %;

φ(CH4) = 2,24 л / 11,2 л · 100 % = 20 %;

φ(CO) = 4,48 л / 11,2 л · 100 % = 40 %.

Щоб знайти густину суміші необхідно порахувати молярну масу суміші:

M(CO2 + CH4 + CO) = 44 · 0,4 + 16 · 0,2 + 28 · 0,4 = 32 (г/моль).

ρ(CO2 + CH4 + CO) = 32 г/моль / 22,4 л/моль = 1,43 г/л.

Відповідь: φ(CO2) = 40 %; φ(CH4) = 20 %; φ(CO) = 40 %; ρ(CO2 + CH4 + CO) = 1,43 г/л.

5. Суміш магній нітрату, калій нітрату й кальцій карбонату нагрівали до завершення хімічних реакцій. У результаті добули твердий залишок, у якому маса оксидів становила 19,2 г і суміш газів об’ємом 17,92 л (н. у.). Об’ємна частка карбон діоксиду в газовій суміші 25 %. Обчислити масу вихідної суміші солей.

Розв’язання:

2Mg(NO3)2 = 2MgO + 4NO2 + O2 (1)

2KNO3 = 2KNO2 + O2 (2)

CaCO3 = CaO + CO2 (3)

Знаходимо об’єм вуглекислого газу у суміші:

V(CO2) = 17,92 л · 0,25 = 4,48 л.

За реакцією (3) обчислимо масу кальцій карбонату та кальцій оксиду:

m(CaCO3) = 100 г · 4,48 л / 22,4 л = 20 г;

m(CaO) = 56 г · 4,48 л / 22,4 л = 11,2 г

Знайдемо масу магній оксиду який міститься у твердому залишку:

m(MgO) = 19,2 г – 11,2 г = 8 г.

За реакцією (1) обчислимо масу магній нітрату, а також об’єм суміші NO2 + O2:

m(Mg(NO3)2) = 296 г · 8 г / 80 г = 29,6 г;

V(NO2 + O2) = 8 г · 112 л / 80 г = 11,2 л.

Знаходимо об’єм кисню, який виділився за реакцією (2):

V(O2) = 17,92 л – 4,48 л – 11,2 л = 2,24 л.

Знаходимо масу солі яка розклалась за реакцією (2):

m(KNO3) = 202 г · 2,24 л / 22,4 л = 20,2 г.

Знаходимо масу суміші солей:

m(Mg(NO3)2 + KNO3 + CaCO3) = 29,6 г + 20 г + 20,2 г = 69,8 г.

Відповідь: m(Mg(NO3)2 + KNO3 + CaCO3) = 69,8 г.

Додати коментар

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