ІІ етап Всеукраїнської олімпіади з хімії 2018/2019, 11 клас

1. На 10 км шляху легковий автомобіль витрачає 1 л бензину (ρ = 0,8 г/см3). Який об’єм повітря необхідний для спалювання 10 л бензину, якщо вважати, що масова частка н-гептану в бензині становить 10%, а решта 2,2,4-триметилпентан?

Розв’язання.

C7H16 + 11O2 = 7CO2 + 8H2O                     (1)

2C8H18 + 25O2 = 16CO2 + 18H2O               (2)

Знайдемо масу 10 л бензину:

m(бензину) = 10 ∙ 1000 ∙ 0,8 = 8000 г.

н-Гептан – C7H16, 2,2,4-триметилпентан – C8H18.

Знайдемо склад бензину:

m(C7H16) = 8000 ∙ 0,1 = 800 (г);

m(C8H18) = 8000 – 800 = 7200 (г).

Знайдемо об’єм кисню за реакціями (1) та (2):

V1(O2) = 800 ∙ 11 ∙ 22,4 / 100 = 1971,2 (л);

V2(O2) = 7200 ∙ 25 ∙ 22,4 / 228 = 17684,2 (л).

Знайдемо загальний об’єм кисню:

V(O2) = 1971,2 + 17684,2 = 19655,4 (л).

Враховуючи, що об’ємна частка кисню в повітрі 21% знайдемо об’єм повітря:

V(повітря) = 19655,4 / 0,21 ≈ 93597 л ≈ 93,4 м3.

Відповідь: V(повітря) = 93,4 м3.

2. Визначте невідомі речовини і напишіть рівняння реакцій, за якими можна здійснити такі перетворення.

201819102

Масові частки Карбону, Гідрогену, Хлору у речовині D становить відповідно 31,86%, 5,31% та 62,83%. Сполука E реагує з амоніачним розчином аргентум(I) оксиду.

Розв’язання.

Знайдемо речовину D, яка має склад CxHyClz. Нехай m(D) = 100 г, тоді m(C) = 31,86 г, m(H) – 5,31 г, m(Cl) = 62,83 г.

x : y : z = n(C) : n(H) : n(Cl) = 31,86/12 : 5,31/1 : 62,83/35,5 = 2,655 : 5,31 : 1,77 = 1,5 : 3 : 1 = 3 : 6 : 2

Речовина D – C3H6Cl2.

Проаналізувавши схему перетворень можна зробити висновок, що кількість атомів Карбону в речовинах не змінюється. Отже речовниа А – пропан, при хлоруванні якого утворюється хлоропропан B. При дегідрогалогенуванні хлоропропану утворюється пропен C. Аналогічна реакція з дихлоропропаном D призводить до утворення пропіну E, який реагує з Ag2O утворюючи аргентум пропінід F.

1) C3H8 + Cl2 = C3H7Cl + HCl

2) C3H7Cl + KOH = C3H6 + KCl + H2O

3) C3H6 + Cl2 = C3H6Cl2

4) C3H6Cl2 + 2KOH = C3H4 + 2KCl + 2H2O

5) 2C3H4 + Ag2O = 2C3H3Ag↓ + H2O

A – C3H8, пропан;
B – C3H7Cl, хлоропропан (можливі ізомери 1-хлоропропан або 2-хлоропропан);
C – C3H6, пропен;
D – C3H6Cl2, 1,2-дихлоропропан;
E – C3H4, пропін;
F – C3H3Ag, аргентум пропінід.

3. У результаті деякої реакції в посудині об’ємом 1 л за одиницю часу утворилось 6,6 г карбон(II) оксиду. В результаті іншої реакції за тих самих умов утворилось 8,0 г сульфур(IV) оксиду. Яка з реакцій відбувається з більшою швидкістю? Відповідь підтвердити розрахунками.

Розв’язання.

Середня швидкість утворення речовин визначається за формулою:

201819114

Знайдемо кількості речовини оксидів:

n(CO) = 6,6 / 28 ≈ 0,2357 (моль);

n(SO2) = 8,0 / 64 = 0,125 (моль).

Знайдемо концентрації газів:

C(CO) = 0,2357 / 1 = 0,2357 моль/л;

C(SO2) = 0,125 / 1 = 0,125 моль/л.

Знайдемо середню швидкість утворення даних оксидів:

υ(CO) = 0,2357 / τ;

υ(SO2) = 0,125 / τ.

Знайдемо відношення швидкостей даних реакцій:

υ(CO) / υ(SO2) = 0,2357τ / 0,125τ = 1,89.

Відповідь: швидкість утворення CO більша за швидкість утворення SO2 у 1,89 разів.

4. Унаслідок розкладу 34 г аргентум нітрату виділилась суміш газів, один з яких має буре забарвлення. Таку ж кількість цього газу було отримано при розчиненні 6,4 г невідомого металу в 60% розчині нітратної кислоти (ρ = 1,37 г/см3). При цьому утворилась сіль Me(NO3)2. Визначте невідомий метал. Який об’єм розчину нітратної кислоти витратили на розчинення?

Розв’язання.

2AgNO3 = 2Ag + 2NO2 + O2                                (1)

Me + 4HNO3 = Me(NO3)2 + 2NO2 + 2H2O           (2)

За реакцією (1) знайдемо кількість NO2:

n(NO2) = 34 ∙ 1 / 170 = 0,2 моль.

Нехай Ar(Me) = x. За реакцією (2) визначимо невідомий метал:

6,4 / x = 0,2 / 2;

x = 64.

Me – Cu, Купрум.

За реакцією (2) знайдемо масу нітратної кислоти:

m(HNO3) = 4 ∙ 63 ∙ 0,2 / 2 = 25,2 (г).

Знаходимо масу розчину нітратної кислоти:

m(р-ну HNO3) = 25,2 / 0,6 = 42 (г).

Знаходимо об’єм розчину нітратної кислоти:

V(р-ну HNO3) = 42 / 1,37 ≈ 30,66 (см3).

Відповідь: Me – Cu, Купрум; V(р-ну HNO3) = 30,66 см3.

5. До суміші етану, водню і азоту об’ємом 35 мл додали 56 мл кисню. Після завершення реакцій і конденсації водяної пари об’єм суміші став рівний 40,6 мл. При пропусканні продуктів через надлишок розчину калій гідроксиду об’єм зменшився до 13,72 мл. Визначте об’ємні частки етану, водню і азоту у вихідній суміші.

Розв’язання.

2C2H6 + 7O2 = 4CO2 + 6H2O            (1)

2H2 + O2 = 2H2O                              (2)

CO2 + 2KOH = K2CO3 + H2O           (3)

Після завершення реакцій (1) та (2) та конденсації водяної пари в суміші залишаться СO2, N2 та можливо О2, який не прореагував. Після пропускання цієї суміші через розчин КОН об’єм зменшується за рахунок поглинання CO2:

V(CO2) = 40,6 – 13,72 = 26,88 (мл).

За реакцією (1) знаходимо об’єм C2H6:

V(C2H6) = 26,88 ∙ 2 / 4 = 13,44 (мл).

Нехай в суміші було V(H2) = x мл.

Знайдемо об’єм кисню який витратився на взаємодію:

V1(O2) = 13,44 ∙ 7 / 2 = 47,04 (мл);

V2(O2) = x ∙ 1 / 2 = 0,5x (мл).

Внаслідок згорянні водню та етану об’єм початкової суміші зменшиться на V(C2H6), V(H2) та V(O2), що витратився на реакцію (1) і (2). Водночас об’єм зросте на V(CO2). Складаємо баланс:

35 + 56 – 13,44 – x – 47,04 – 0,5x + 26,88 = 40,6;

1,5x = 16,8;

x = 11,2.

V(H2) = x = 11,2 (мл).

Знаходимо об’ємні частки газів у вихідній суміші:

φ(C2H6) = 13,44 / 35 ∙ 100% = 38,4%;

φ(H2) = 11,2 / 35 ∙ 100% = 32%;

φ(N2) = 100% – 38,4% – 32%  = 29,6%.

Відповідь: φ(C2H6) = 38,4%; φ(H2) = 32%; φ(N2) = 29,6%.

Додати коментар

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