ІІ етап Всеукраїнської олімпіади з хімії 2017/2018, 10 клас

1. Написати рівняння реакцій, участь в яких беруть різні речовини, причому в склад кожної з цих речовин входить одна частинка з електронною будовою 1s22s2 2p6 3s2 3p6.

Розв’язання:

Таку електронну будову має атом Аргону та йони:

Катіони – K+, Ca2+;

Аніони – Cl, S2–.

Орієнтовні рівняння реакцій між речовинами в яких є дані йони:

1) 2K3PO4 + 3Ca(NO3)2 = Ca3(PO4)2 + 6KNO3

2) MgCl2 + 2KOH = Mg(OH)2 + 2KCl

3) BaS + K2SO4 = BaSO4 + K2S

2. Розчини деяких речовин використовують як предмети побутової хімії, лікарські препарати, засоби боротьби з шкідниками тощо. Для їх приготування можна використовувати різні речовини: солі, оксиди, кислоти. У три посудини, що містять по 190 мл води кожна, помістили по 10 г таких речовин: у першу – мідного купоросу; у другу – натрій оксиду; у третю – натрій сульфату. Для кожного розчину вкажіть масову частку розчиненої речовини.

Розв’язання:

m(H2O) = 190 мл ∙ 1 г/мл = 190 г

Маси всіх розчинів однакові:

m(р-ну) = 10 г + 190 г = 200 г

Розчин №1.

Розчиненою речовиною буде купрум(ІІ) сульфат CuSO4:

CuSO4 ∙ 5H2O = CuSO4 + 5H2O

m(CuSO4) = 10 ∙ 160 / 250 = 6,4 (г)

w(CuSO4) = (6,4 / 200) ∙ 100% = 3,2 %

Розчин №2.

Розчиненою речовиною буде натрій гідроксид NaOH

Na2O + H2O = 2NaOH

m(NaOH) = 10 ∙ 80 / 62 = 12,9 (г)

w(NaOH) = (12,9 / 200) ∙ 100% = 6,45 %

Розчин №3.

Розчиненою речовиною буде Na2SO4.

w(Na2SO4) = (10 / 200) ∙ 100% = 5 %

Відповідь: w(CuSO4) = 3,2 %, w(NaOH) = 6,45 %, w(Na2SO4) = 5 %.

3. Один з газів, наявність якого в атмосфері приводить до парникового ефекту, здатний реагувати з хлором і киснем. При взаємодії з надлишком кисню з 1 об’єму вихідного газу отримуємо 1 об’єм іншого парникового газу. Один об’єм вихідного газу може прореагувати з 4 об’ємами хлору. При цьому утворюється рідина, що використовується при гасінні пожеж і 4 об’єми газу, уже добре розчинного у воді (pH < 7). Обчислити масу води, утвореної при взаємодії 11,2 л (н. у.) вихідного газу з надлишком кисню. Напишіть рівняння відповідних реакцій.

Розв’язання:

Позначимо перший невідомий газ А, другий B, С – рідина для гасіння пожеж, D – кислота. Запишемо всі схеми реакцій, які згадуються в умові задачі:

A + O2 → B + H2O

A + 4Cl2 → C + 4D

При згорянні речовини А утворюється вода. Отже речовина А містить Гідроген. Отже речовина D є гідроген хлорид, водний розчин якого є кислота (pH < 7).

До основних парникових газів належать пари води H2O, вуглекислий газ CO2, метан CH4, нітроген(І) оксид та інші.

Вода, вуглекислий газ та N2O не задовольняють умову задачі, так як з киснем не реагують.

Єдиний логічний варіант це метан CH4.

Знайдемо масу води, яка утвориться при повному згорянні метану:

CH4 + 2O2 = CO2 + 2H2O

m(H2O) = 11,2 ∙ 2 ∙ 18 / 22,4 = 18 г.

Відповідь:

1) m(H2O) = 18 г;

2) CH4 + 2O2 = CO2 + 2H2O

CH4 + 4Сl2 = CCl4 + 4HCl

4. Суміш натрій гідроген карбонату та амоній гідроген карбонату прожарили до припинення виділення газів. Газоподібну суміш привели до початкових умов і пропустили через хлоридну кислоту. Об’єм суміші зменшився на 11,2 л. Твердий залишок продуктів розкладу обробили водою внаслідок чого отримали 200 г розчину з масовою часткою розчиненої речовини 21,2 %. Обчисліть масові частки солей у вихідній суміші.

Розв’язання:

2NaHCO3 = Na2CO3 + CO2 + H2O (1)

(NH4)2CO3 = 2NH3 + 2H2O + CO2 (2)

При пропусканні продуктів розкладу солей через хлоридну кислоту буде поглинатись амоніак. Його об’єм становить V(NH3) = 11,2 л.

Знайдемо масу амоній карбонату за реакцією (2):

m((NH4)2)CO3) = 11,2 ∙ 96 / 44,8 = 24 (г).

В твердому залшику, який розчинили у воді, залашиться натрій карбонат. Знайдемо його масу в утвореному розчині.

m(Na2CO3) = 200 ∙ 0,212 = 42,4 (г).

Знайдемо масу натрій гідрогенкарбонату за реакцією (1).

m(NaHCO3) = 2 ∙ 84 ∙ 42,4 / 106 = 67,2 (г).

Знайдемо масові частки солей у вихідній суміші:

m(NaHCO3 + (NH4)2CO3) = 24 + 67,2 = 91,2 (г);

w(NaHCO3) = (24 / 91,2) ∙ 100 % = 26,32 %

w((NH4)2)CO3) = 100 – 26,32 = 73,68 %

Відповідь: w(NaHCO3) = 26,32 %, w((NH4)2)CO3) = 73,68 %.

5. У 50 мл 5% розчину (ρ = 1,10 г/см3) сильної одноосновної оксигеновмісної кислоти із ступенем окиснення невідомого елемента +5 міститься 3,29 ∙ 1022 йонів. Яка це кислота? Які солі цієї кислоти мають практичне використання.

Розв’язання:

Одноосновна оксигеновмісна кислота із ступенем окиснення невідомого елемента +5 має формулу HEO3. За умовою вона є сильна тому вважаємо, що дисоціює повністю:

HEO3 ↔ H+ + EO3

Знайдемо кількість речовини йонів, що утворюються внаслідок електролітичної дисоціації:

n(H+, NO3) = 3,92 ∙ 1022 / 6,02 ∙ 1023 = 0,0651 моль.

Знайдемо масу кислоти в розчині:

m(HEO3) = 50 ∙ 1,10 ∙ 0,05 = 2,75 г.

Нехай Ar(E) = x

При дисоціації 1 моль кислоти утворюється 2 моль йонів. Складаємо пропорцію

2,75 / (x + 49) = 0,0651 / 2

x + 49 = 84,485

x = 35,485 ≈ 35,5

E – Cl, Хлор, кислота HClO3 – хлоратна кислота.

Відповідь:

1) HClO3 – хлоратна кислота.

2) KClO3 – калій хлорат, бертолетова сіль та NaClO3 – натрій хлорат. Використовують в піротехніці, для виготовлення сірників, для одержання ClO2 – відбілювача паперу, тканин.

NH4ClO3 – високобризантна речовина. Використовується в вибухових сумішах.

Ca(ClO3)2 – кальцій хлорат. Використовується як гербіцид.

Додати коментар

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