ІІ етап Всеукраїнської олімпіади з хімії 2017/2018, 9 клас

1. За схемами перетворень напишіть рівняння реакцій, визначте невідомі речовини:

Cu → X → Cu(NO3)2Y → CuSO4Z → AgCl

Рівняння реакцій 2 і 5 записати у йонно-молекулярному вигляді

Розв’язання:

Одни з можливих варіантів даного перетворення:

1) 2Cu + O2 = 2CuO

2) CuO + 2HNO3 = Cu(NO3)2 + H2O

3) Cu(NO3)2 + 2NaOH = Cu(OH)2↓ + 2NaNO3

4) Cu(OH)2 + H2SO4 = CuSO4 + 2H2O

5) CuSO4 + BaCl2 = CuCl2 + BaSO4

6) CuCl2 + 2AgNO3 = Cu(NO3)2 + 2AgCl↓

X – CuO, Y – Cu(OH)2, Z – CuCl2

Йонно-молекулярні рівняння реакцій:

2) CuO + 2HNO3 = Cu(NO3)2 + H2O

CuO + 2H+ + 2NO3 = Cu2+ + 2NO3 + H2O

CuO + 2H+ = Cu2+ + H2O

5) CuSO4 + BaCl2 = CuCl2 + BaSO4

Cu2+ + SO42– + Ba2+ + 2Cl = Cu2+ + 2Cl + BaSO4

Ba2+ + SO42– = BaSO4

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. У скільки разів зміниться швидкість прямої та оборотної реакції в системі 2SO2(г) + О2(г) ↔ 2SO3(г), якщо об’єм газової суміші зменшити в три рази? В який бік зміститься рівновага даної системи?

Розв’язання:

Розглянемо зміну прямої реакції.

Запишемо кінетичне рівняння прямої реакції:

v = k1[SO2]2[O2]

Нехай [SO2]1 = a моль/л, [O2]1 = b моль/л, тоді

v1 = k1a2b;

Якщо об’єм газової суміші зменшити в три рази то концентрація речовин збільшиться в три рази:

[SO2]2 = 3a; [O2]2 = 3b

v2 = k1(3a)23b = 27k1a2b

Знайдемо як і у скільки разів змінилась швидкість прямої реакції:

v2/v1 = 27k1a2b/k1a2b = 27

Швидкість прямої реакції збільшиться у 27 разів.

Розглянемо зміну зворотної реакції.

Запишемо кінетичне рівняння зворотної реакції:

v = k2[SO3]2

Нехай [SO3]1 = с моль/л, тоді

v1 = k2с2;

Якщо об’єм газової суміші зменшити в три рази то концентрація речовин збільшиться в три рази:

[SO3]2 = 3с;

v2 = k2(3с)2 = 9k2с2

Знайдемо як і у скільки разів змінилась швидкість зворотної реакції:

v2/v1 = 9k2с2/k2с2 = 9

Швидкість зворотної реакції збільшиться у 9 разів.

Так як швидкість прямої реакції буде більша за швидкість зворотної то рівновага зміститься в бік утворення сульфур(VI) оксиду, що підтверджується принципом Ле-Шательє.

Відповідь:

1) швидкість прямої реакції збільшиться у 27 разів;

2) швидкість зворотної реакції збільшиться у 9 разів;

3) рівновага зміститься у бік утворення сульфур(VI) оксиду.

4. Вивести формулу речовини Х, яка при нагріванні розкладається на азот, хром(III) оксид та воду у масовому співвідношенні 7 : 38 : 18. Написати рівняння реакцій розкладу цієї речовини. Яке природне явище імітує розклад даної речовини? Яка маса твердого залишку утворюється при повному розкладі 13,3 г речовини Х.

Розв’язання:

X → N2 + Cr2O3 + H2O

Визначимо кількості речовин продуктів реакції. Нехай m(N2) = 7 г, m(Cr2O3) = 38 г, m(H2O) = 18 г.

n(N2) = 7/28 = 0,25 моль

n(Cr2O3) = 38/152 = 0,25 моль

n(H2O) = 18/18 = 1 моль

n(N2) : n(Cr2O3) : n(H2O) = 0,25 : 0,25 : 1 = 1 : 1 : 4

Отже, коефіцієнти в реакції розкладу наступні:

X = N2 + Cr2O3 + 4H2O

Молекула речовини Х має склад

N2H8Cr2O7 або (NH4)2Cr2O7

(NH4)2Cr2O7 = N2 + Cr2O3 + 4H2O

Розклад даної речовини імітує вулкан.

n((NH4)2Cr2O7) = 13,3/252 = 0,05278 моль

В твердому залишку буде лише Cr2O3. Знайдемо його масу:

n(Cr2O3) = n((NH4)2Cr2O7) = 0,05278 моль

m(Cr2O3) = 0,05278 ∙ 152 = 8,023 г.

Відповідь:

1) X – (NH4)2Cr2O7;

2) (NH4)2Cr2O7 = N2 + Cr2O3 + 4H2O;

3) вулкан;

4) m(Cr2O3) = 8,023 г.

5. При розчиненні металу в надлишку HCl виділилось 4,48 л газу (н. у.) і утворилось 17,8 г хлориду. Який метал було використано?

Розв’язання:

Me + nHCl = MeCln + 0,5nH2

Нехай Ar(Me) = х.

17,8 / (x + 35,5n) = 4,48/(0,5n ∙ 22,4)

17,8 / (x + 35,5n) = 4,48 / 11,2n

17,8 ∙ 11,2n = 4,48 ∙ (x + 35,5n)

44,5n = x + 35,5n

x = 9n

n Ar(Me) Me Пояснення
1 9 Be Берилій двохвалентний, тому цей  варіант неможливий
2 18 ~ O, F Варіант немає сенсу
3 27 Al Трьохвалентний метал, цей варіант задовільняє умову задачі

Відповідь: метал, який було використано, є алюміній Al.

Додати коментар

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