ІІ етап Всеукраїнської олімпіади з хімії 2018/2019, 9 клас

1. У посудинах без етикеток у порошкоподібному вигляді містяться такі речовини: барій нітрат, купрум(ІІ) оксид, кальцій карбонат, натрій хлорид, калій перманганат. Як визначити ці речовини використовуючи найменшу кількість реактивів.

Розв’язання.

Опис речовин:

Ba(NO₃)₂ – білий, розчинний у воді;

CuO – чорний, нерозчиннй у воді;

CaCO₃ – білий, нерозчиннй у воді;

NaCl – білий, розчинний у воді;

KMnO₄ – темно-фіолетовий, розчинний у воді.

Хід аналізу

• розчинити у воді. Всі речовини крім CuO та CaCO₃ розчиняються. KMnO₄ утворює фіолетовий розчин. Його визначаємо за забарвленням розчину. Чорний порошок, який не розчинився – CuO. Білий порошок, що не розчинився – CaCO₃.
• до розчинів в яких міститься Ba(NO₃)₂ та NaCl додаємо сульфатну кислоту. В пробірці де випав білий кристалічний осад міститься Ba(NO₃)₂.
• додатково можна перевірити CaCO₃, CuO та KMnO₄ дією сульфатної кислоти. При взаємодії CaCO₃ з кислотою будемо спостерігати виділення газу. Чорний CuO розчиниться з утворенням синього розчину. KMnO₄ з сульфатною кислотою не реагує тому ніяких змін не буде.
• NaCl окремо можна перевірити дією AgNO₃. Утворення білого сирнистого осаду підтвердить наявність хлорид-аніонів.

Ba(NO₃)₂ + H₂SO₄ = BaSO₄↓ +2HNO₃

Ba²⁺ + 2NO₃^– + 2H⁺ + SO₄^2– = BaSO₄↓ + 2H⁺ + 2NO₃^–

Ba²⁺ + SO₄^2– = BaSO4↓

 

CaCO₃ + H₂SO₄ = CaSO₄↓ + CO₂↑ + H₂O

CaCO₃ + 2H⁺ + SO₄^2– = CaSO₄↓ + CO₂↑ + H₂O

 

CuO + H₂SO₄ = CuSO₄ + H₂O

CuO + 2H⁺ + SO₄^2– = Cu²⁺ + SO₄^2– + H₂O

CuO + 2H⁺ = Cu²⁺ + H₂O

 

NaCl + AgNO₃ = AgCl↓ + NaNO₃

Na⁺ + Cl^– + Ag⁺ + NO₃^– = AgCl↓ + Na⁺ + NO₃^–

Ag⁺ + Cl^– = AgCl↓

Висновок: для ідентифікації речовин достатньо використати воду та розчин сульфатної кислоти.

2. При розчиненні 123 г кристалогідрату MeSO₄ ∙ 7H₂O у воді масою 277 г отримали розчин з масовою часткою розчиненої речовини 0,15. Визначте формулу кристалогідрату. Запропонуйте формули трьох інших кристалогідратів, назвіть їх і вкажіть галузі застосування.

Розв’язання.

Знайдемо масу розчину:

m(р-ну MeSO₄) = 123 + 277 = 400 (г).

Маса солі в розчині:

m(MeSO₄) = 400 ∙ 0,15 = 60 (г).

MeSO₄ ∙ 7H₂O → MeSO₄

Ar(Me) = x;

123 / (x + 222) = 60 / (x + 96);

123(x + 96) = 60(x + 222);

123x + 11808 = 60x + 13320;

63x = 1512;

x = 24.

Елемент з відносною атомною масою 24 це Магній.

MgSO₄ ∙ 7H₂O.

Відповідь:

MgSO₄ ∙ 7H₂O.

Приклади кристалогідратів:

CuSO₄ ∙ 5H₂O – мідний купорос – для призупинення розвитку і поширення грибкових захворювань плодових і деяких ягідних культур;

CaSO₄ ∙ 2H₂O – гіпс – виготовлення будматеріалів;

Na₂SO₄ ∙ 10H₂O – глауберова сіль – використовується у медицині.

3. Нагрівання 36,6 г суміші купрум(ІІ) гідроксиду і натрій гідроксиду, одержали водяну пару, яку конденсували і повністю використали для реакції з барій оксидом. Одержали 0,2 моль барій гідроксиду. Обчисліть масову частку натрій гідроксиду в суміші (%).

Розв’язання.

Cu(OH)₂ = CuO + H₂O            (1)

BaO + H₂O = Ba(OH)₂            (2)

За реакцією (2) знайдемо кількість речовини води:

n(H₂O) = n(Ba(OH)₂) = 0,2 моль

За реакцією (1) знайдемо масу купрум(ІІ) гідроксиду:

m(Cu(OH)₂) = 98 ∙ 0,2 / 1 = 19,6 (г)

Знайдемо масову частку купрум(ІІ) гідроксиду в суміші:

ω(Cu(OH)₂) = 19,6 / 36,6 ∙ 100% ≈ 53,55%

ω(NaOH) = 100% – 53,55% = 46,45%

Відповідь: ω(NaOH) = 46,45%.

4. Для виготовлення підшипників використовують сплави, що містять свинець, олово, стибій та мідь. Вміст міді у зразку сплаву масою 76,125 г становить 2%. Із вказаної маси сплаву отримали 52,49 г плюмбум(ІІ) оксиду. Масова частка двох інших складових однакова. Вкажіть склад сплаву. Яку масу станум(ІІ) хлориду можна добути з цієї кількості сплаву.

Розв’язання:

Знайдемо масу міді:

m(Cu) 76,125 ∙ 0,02 = 1,5225 (г).

Знайдемо масу свинцю:

PbO → Pb

m(Pb) = 52,49 ∙ 207 / 223 ≈ 48,7239 (г).

ω(Pb) = 48,7239 / 76,125 ∙ 100% = 64%

ω(Sn + Sb) = 100% – 64% – 2% = 34%

Оскільки ω(Sn) = ω(Sb) то:

ω(Sn) = ω(Sb) = 34%/2 = 17%.

Знайдемо масу Sn в сплаві:

m(Sn) = 76,125 ∙ 0,17 = 12,94125 г.

Знайдемо масу SnCl₂, яку можна добути із сплаву:

Sn → SnCl₂

m(SnCl₂) = 12,94125 ∙ 190 / 119 = 20,6625 ≈ 20,66 (г).

Відповідь: склад сплаву: ω(Pb) = 64%; ω(Sn) = 17%; ω(Sb) = 17% ω(Cu) = 2%; m(SnCl₂) = 20,66 г.

5. До 400 г розчину натрій гідроксиду з масовою часткою лугу 20% додали натрій оксиду масою 12,4 г. Обчисліть масову частку розчиненої речовини в одержаному розчині. Який об’єм карбон(IV) оксиду треба пропустити через добутий розчин щоб одержати середню сіль?

Розв’язання.

Na₂O + H₂O = 2NaOH                     (1)

2NaOH + CO₂ = Na₂CO₃ + H₂O        (2)

Маса натрій гідроксиду в першому розчині:

m₁(NaOH) = 400 ∙ 0,2 = 80 (г).

Маса другого розчину:

m₂(р-ну NaOH) = 400 + 12,4 = 412,4 (г).

Знайдемо масу лугу, який утворився при взаємодії оксиду з водою за реакцією (1):

m(NaOH) = 12,4 ∙ 80 / 62 = 16 (г).

Знайдемо масу лугу в одержаному розчині:

m₂(NaOH) = 80 + 16 = 96 (г).

ω₂(NaOH) = 96 / 412,4 ∙ 100% ≈ 23,28%.

Знайдемо об’єм карбон(IV) оксиду за реакцією (2):

V(CO₂) = 96 ∙ 22,4 / 80 = 26,88 (л).

Відповідь: ω(NaOH) = 23,28%; V(CO₂) = 26,88 л.