ІІ етап Всеукраїнської олімпіади з хімії 2017/2018, 11 клас

1. При повному згорянні уротропіну C6H12N4 (сухе паливо) в надлишку кисню виділяється 4212 кДж тепла. Скільки теплоти виділиться, якщо для спалювання витрачено 5,6 л кисню і стехіометрична кількість уротропіну. Яку масу уротропіну спалено?

Розв’язання:

C6H12N4 + 9O2 = 6CO2 + 6H2O + 2N2; ∆H = – 4212 кДж

Q = 5,6 ∙ 4212 / (9 ∙ 22,4) = 117 (кДж)

m(C6H12N4) = 5,6 ∙ 140 / (9 ∙ 22,4) = 3,89 (г).

Відповідь:

1) Q = 117 кДж;

2) m(C6H12N4) = 3,89 г.

2. Обчисліть і вкажіть мінімальний об’єм розчину їдкого натру (ρ = 1,09 г/мл) з масовою часткою розчиненої речовини 10 %, який необхідно використати для вбирання продуктів повного окиснення 100 мл пропану з утворенням кислої солі.

Розв’язання:

C3H8 + 5O2 = 3CO2 + 4H2O (1)

NaOH + CO2 = NaHCO3 (2)

За рівнянням реакції (1) знаходимо об’єм СО2

V(CO2) = 100 ∙ 3 / 1 = 300 мл = 0,3 л

За рівнянням реакції (2) знаходимо масу NaOH

m(NaOH) = 0,3 ∙ 40 / 22,4 = 0,5357 г.

Знаходимо масу розчину NaOH:

m(р-ну NaOH) = 0,5357 / 0,1 = 5,357 г.

Знаходимо об’єм розчину NaOH

V(р-ну NaOH) = 5,357 / 1,09 = 4,91 (мл).

Відповідь: V(р-ну NaOH) = 4,91 мл.

3. Суміш KNO3 та Cu(NO3)2 масою 47,7 г прожарили до припинення виділення газів. Отриманий твердий залишок обробили водою, внаслідок чого його маса зменшилась на 8,5 г. При цьому одержали 500 см3 розчину з густиною 1,12 г/мл. Визначте масові частки компонентів вихідної суміші та розрахуйте масову частку розчиненої речовини в одержаному розчині.

Розв’язання:

2KNO3 = 2KNO2 + O2 (1)

2Cu(NO3)2 = 2CuO + 4NO2 + O2 (2)

Після прожарювання даних солей у твердому залишку буде KNO2  та CuO.

У воді розчиняється калій нітрит. Отже, m(KNO2) = 8,5 г.

За реакцією (1) знайдемо масу калій нітрату:

m(KNO3) = 8,5 ∙ 2 ∙ 101 / (2 ∙ 85) = 10,1 (г).

Знайдемо масу Сu(NO3)2:

m(Cu(NO3)2) = 47,7 – 10,1 = 37,6 (г).

Знаходимо масові частки солей у вихідній суміші:

w(KNO3) = (10,1 / 47,7) ∙ 100 % = 21,17 %;

w(Cu(NO3)2) = 100 % – 21,17 % = 78,83 %.

Знайдемо масу утвореного розчину та масову частку KNO2 в ньому:

m(р-ну KNO2) = 500 ∙ 1,12 = 560 (г).

w(KNO2) = (8,5 / 560) ∙ 100 % = 1,518 % ≈ 1,52 %

Відповідь:

1) w(KNO3) = 21,17 %;

w(Cu(NO3)2) = 78,83 %.

2) w(KNO2) = 1,52 %

4. 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.

5. Суміш алкену і алкану пропустили через склянку з 160 г 10 % розчину бромної води. При цьому маса вмісту склянки збільшилась на 2,8 г і відбулось знебарвлення бромної води. При спалюванні газу, що пройшов через склянку, утворилось 6,72 л вуглекислого газу і 7,2 г води. Визначте невідомі речовини і густину вихідної газової суміші.

Розв’язання:

CnH2n + Br2 = CnH2nBr2 (1)

CmH2m+2 + (1,5m + 0,5)O2 = mCO2 + (m+1)H2O (2)

Маса склянки з бромною водою збільшилась за рахунок приєднання алкену. Маса m(CnH2n) = 2,8 г.

m(Br2) = 160 ∙ 0,1 = 16 (г).

Знайдемо кількість атомів Карбону в алкені за реакцією (1):

2,8/14n = 16/160

14n = 28

n = 2

Алкен – C2H4, етен, етилен.

За реакцією (2) знайдемо кількість атомів Карбону в алкані:

6,72/22,4m = 7,2/((18(m+1))

161,28m = 120,96(m+1)

m = 0,75(m + 1)

m = 0,75m + 0,75

0,25m = 0,75

m = 3

Алкан – C3H8, пропан.

Знайдемо масу та об’єм пропану:

C3H8 + 5O2 = 3CO2 + 4H2O

V(C3H8) = 1 ∙ 6,72 / 3 = 2,24 (л).

m(C3H8) = 2,24 ∙ 44 / 22,4 = 4,4 (г).

Знайдемо об’єм етилену:

V(C2H4) = 2,8 ∙ 22,4 / 28 = 2,24 (л).

Об’єм початкової суміші:

V(C2H4 + C2H6) = 2,24 + 2,24 = 4,48 (л).

Маса початкової суміші:

m(C2H4 + C2H6) =2,8 + 4,4 = 7,2 (г).

ρ(C2H4 + C2H6) = 7,2 / 4,48 = 1,607 (г/л).

Відповідь:

1) С2H4 – етен, етилен; C3H8 – пропан;

2) ρ(C2H4 + C2H6) = 1,607 (г/л).

Додати коментар

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