Ответы на задания 2 этапа олимпиады Росрыболовства по химии

Ответы на задания 2 этапа олимпиады Росрыболовства по химии
8 класс
8-1
1) SO3 – оксид серы (VI)
SO3 + H2O → H2SO4
SO3 + K2O → K2SO4
SO3 + P2O5 → (реакция не протекает)
SO3 + HCl → (реакция не протекает)
SO3 + 2NaOH → Na2SO4 + H2O
2) H2SO4 – серная кислота
H2SO4 + H2O → (реакция не протекает)
H2SO4 + K2O → K2SO4 +H2O
H2SO4 + P2O5 → (реакция не протекает)
H2SO4 + HCl → (реакция не протекает)
H2SO4 + 2NaOH → Na2SO4 + 2H2O
3) Al(OH)3 – гидроксид алюминия
Al(OH)3 + H2O → (реакция не протекает)
Al(OH)3 + K2O → KAlO2
2Al(OH)3 + P2O5 →2AlPO4 + H2O
Al(OH)3 + 3HCl → AlCl3 + 3H2O
Al(OH)3 + NaOH → Na[Al(OH)4] или NaAlO2 + 2H2O
Правильное название вещества
Верная запись уравнения реакции
1 балл
1 балл
Итого: 18 баллов
8-2
1
2
3
4
5
Да
Нет
Нет
Да
Нет
6
7
8
9
10
Да
Нет
Нет
Нет
Нет
Один правильный ответ
1 балл
Итого: 10 баллов
8-3
Дано:
V(CO2) = 300 мл
P = 97.500 Па
T = 15 ºC = 288 K
P0 = 101300 Па
Т0 = 273 К
Найти: N - ?
1 способ
1.
𝑃𝑉
𝑇
=
2. V0 =
𝑃0 𝑉0
𝑇0
𝑇𝑉𝑃0
𝑇𝑃0
=
𝑉
3. При н. у.
4.
97500∙300∙273
𝑉𝑚
288∙101300
=
79852500
291744
𝑁
=𝑁 ;
𝐴
𝑁𝐴 = 6,02 ∙ 1023 молекул;
𝑉𝑁𝐴
;
𝑉𝑚
5. 𝑁 =
𝑁=
273,707∙6,02∙1023
22,4
= 73,56 ∙ 1023 молекул.
2 способ
𝑁
𝑁
𝑃𝑉𝑁
𝑃𝑉 = 𝑛𝑅𝑇; 𝑛 = 𝑁 ; 𝑃𝑉 = 𝑁 𝑅𝑇; 𝑁 = 𝑅𝑇 𝐴
𝐴
𝐴
𝑁 = 73,5 ∙ 1023 молекул.
Ответ: 𝑁 = 73,5 ∙ 1023 молекул
п.1
п.2
п.3
п.4
п.5
2 балла
2 балла
1 балл
1 балл
2 балла
Итого: 8 баллов
8-4
Дано:
V(CO2)=2,24 л
V(CO)= 2,24 л
m (CO2) ≶ m (CO) - ?
1.
𝑚
𝑀
𝑉
𝑉∙𝑀
𝑚
𝑉𝑚
=𝑉 ; m=
2. m(CO2) =
m(CO) =
2,24∙44
22,4
2,24∙28
22,4
; Vm = 2,4 л/моль
= 4,4г
= 2,8г
Ответ: m(CO2) > m(CO)
п.1
п.2
= 273,707 мл
2 балла
2 балла
Итого: 4 балла
9 класс
9-1
1. m(H2S) = m (NH3)
1. n1 (H2S) =
2. n2 (NH3) =
3.
n1
n2
𝑚
1
= 34 = 0,0294 моль
𝑀
𝑚
𝑀
0,0294
=
=
0,0588
1
=
17
1
2
= 0,0588 моль
n1:n2 = 1:2
4. H2S+2NH3 = (NH4)2S
2. V(H2S)=V(NH3)
𝑉
1
1
22,4
1.n1 = 𝑉 =
= 0,0446 = n2
2. H2S+NH3 = NH4HS
п.1.1
п.1.2
п.1.3
п.1.4
п.2.1
п.2.2
1 балл
1 балл
1 балл
1 балл
2 балла
2 балла
Итого: 8 баллов
9-2
Дано:
V(O2)=2,24 л
V(SO2)= 3,36 л
m (смеси O2 + SO2) - ?
1. m (смеси) = m(O2)+m (SO2)
2.
𝑚
𝑀
=
𝑉
𝑉𝑚
3. m(O2) =
𝑀∙𝑉
=
𝑉𝑚
𝑀∙𝑉
4. m(SO2) =
𝑉𝑚
32∙2,24
=
= 3,2г
22,4
64∙3,36
22,4
= 9,6 г
5. m(смеси) = 3,2+9,6=12,8 г
п.1
п.2
п.3
п.4
п.5
1 балл
1 балл
1 балл
1 балл
1 балл
Итого: 5 баллов
9-3
Дано:
m(монеты)=0,3 г
m(осадка)= 0,199 г
ω (Ag) = ?
1. Ag + 2HNO3 → AgNO3 + NO2 + H2O
2. AgNO3 + HCl → AgCl + HNO3
0,199
3. n(AgCl) = 143,5 = 0,0014 моль
4. n(AgCl) = n(Ag) ⇒ n(Ag) = 0,0014 моль
0
n AgCl : n Ag = 1:1
5. m(Ag) n ∙ M(Ag) = 0,0014∙108 = 0,1512 г
m(Ag)
6. ω(Ag) = m(монеты) = 100 % =
п.1
п.2
п.3
п.4
п.5
п.6
2 балла
2 балла
2 балла
2 балла
2 балла
2 балла
Итого: 12 баллов
9-4
1. Be – BeO – BeCl2 – Be(OH)2 – Na2BeO2
2Be + O2 ⇒ 2BeO
0
BeO + 2HCl ⇒ BeCl2 + H2O
0
BeCl2 + 2NaOH ⇒ Be(OH)2 + 2NaCl
0
Be(OH)2 + 2NaOH ⇒ Na2BeO2 + 2H2O
0
2. S – H2S – SO2 – H2SO3 – CaSO3
S + H2 ⇒ H2S
0
2H2S + 3O2 ⇒ 2SO2 + 2H2O
0
SO2 + H2O ⇒ H2SO3
0
H2SO3 + Ca(OH)2 ⇒ CaSO3 + 2H2O
0
Формула вещества (кроме исходных веществ)
0,5 балла
Верная запись уравнения реакции
2 балла
Итого: 20 баллов
10 класс
Задача 1.
Приведены правые части окислительно-восстановительных реакций. Запишите эти
уравнения реакций полностью.
→ Pb(NO3)2 + NO +H2O,
→ S + K2SO4 + MnSO4 + H2O,
→ I2 + K2SO4 + Na2SO4 + NO + H2O,
→ Br2 + Cr2 (SO4)3 + K2SO4 + H2O,
→ KClO3 + KCl + H2O.
Ответ
В задании идет речь о протекании следующих окислительно-восстановительных реакций:
2KI + 2NaN02 + 2H2S04 = I2↓ + K2S04 + Na2S04 + 2NO↑ + 2H20,
2 балла
6KBr + K2Cr207 + 7H2S04 = 3Br2 + Cr2(S04)3 + 4K2S04 + 7H20,
2 балла
3Pb + 8HN03 = 3Pb(N03)2 + 2NO↑ + 4H20,
2 балла
2KMn04 + 3H2S04 + 5H2S = 5S↓ + K2S04 + 2MnS04 + 8H20,
2 балла
NaCIO + 2KI + H20 = NaCl +12↓ + 2KOH.
2 балла
Задача 2.
Уравновешены два сосуда с растворами гидроксида натрия и соляной кислоты. В первый
добавили 10.7 г хлорида аммония. Сколько граммов карбоната кальция надо добавить во
второй сосуд, чтобы они снова уравновесились, если газы выделяются из растворов
полностью?
Ответ
1.Составим уравнения химических реакций (2 балла)
NaOH +NH4Cl = NH3+NaCl+H2O
2HCl+CaCO3 = CO2+CaCl2+H2O
2.Определяем массу выделившегося аммиака (4 балла)
М (NH4Cl) = 14+1·4+35,5 = 53,5 г/моль
М (NH3) = 14 + 1·3 = 17 г/моль
m (NH3) =
10,7  17
= 3,4 г
53,5
Так как аммиак улетучивается то фактическая масса первого сосуда составляет 10,7 – 3,4 = 7,3
3. Определяем массу карбоната кальция
(4 балла)
М(CaCO3) = 40+12+16·3 = 100 г/моль
М(CO2) = 12+16 · 2 = 44 г/моль
М(CaCO3) – M(CO2) = 100 – 44 = 56 г/моль
Пусть х – масса CaCO3
100 г/моль – 56 г/моль
хг
х=
– 7,3 г
100  7,3
= 13,03 г
56
Задача 3.
В водном растворе серной кислоты атомов водорода в 10 раз больше, чем атомов серы.
Определите массовую долю серной кислоты в растворе.
Ответ
В чистой серной кислоте атомов Н в 2 раза больше, чем атомов серы, значит, нужно еще 8
Н или 4 воды: H2SO4·4H2O. (3 балла)
Массовая доля 98/[98+(18х4)] = 98/98+72 = 98/170 = 0,5765 или 58% (2 балла)
Ответ: 0,5765 или 58%
Задача 4.
1. Обнаружено, что объемы продуктов сгорания смеси равных мольных количеств
бензола и углеводорода А при 300°С относятся как 5:3. Углеводород А не обесцвечивает
бромную воду и реагирует с концентрированной азотной кислотой в присутствии серной
кислоты.
При окислении углеводорода А перманганатом калия в растворе образуется кислота,
содержащая (по массе) 68,85% углерода, 26,23% кислорода и 4,92% водорода.
Определите строение углеводорода А. Приведите структуры всех возможных изомеров.
Напишите уравнения упомянутых реакций. 10 баллов.
Ответ
1) Судя по свойствам, углеводород А является ароматическим и не содержит двойных
связей (помимо тех, что в бензольном кольце) 2балла
2) один моль С6H6 образует 6 CO2 + 3 H2O т.е. 9 моль продуктов, газообразных при 300°
один моль А образует таким образом 15 моль (т.к. отношение 5:3).
Так как углеводород ароматический и не содержит дополнительных двойных связей это
соответствует C9H12 (9CO2 + 6 H2O) 2 балла
3) Такую суммарную формулу может иметь пропилбензол, метилэтилбензол и
триметилбензол. Чтобы выбрать правильный вариант, нужно определить формулу
кислоты. Содержание элементов в кислоте соответсвует бензойной C6H5COOH 2 балла
4) Так как при окислении А получается бензойная кислота, значит А имеет один
заместитель в кольце, т.е. это н-пропилбензол или изопропилбензол. 2 балла. За
структуры 2 балла
10 баллов
Задача 5.
Дана схема последовательных реакций:
CH2
A
CH2
B
C
D
E
F
G
H
CCl3
CCl3
Известно, что реакции включают присоединение хлора и отщепление хлороводорода.
Назовите реактивы, используемые на каждой стадии, и установите строение вещества
А-Н. 10 баллов.
Ответ
CH2
CH2
1 балл
+Cl 2
CCl 4
1 балл
-HCl
CH2Cl
Ca(OH)2
+Cl2
-HCl
CH2
KOH
CH
CH2Cl
CHCl
CH
A
B
C
1 балл
1 балл
1 балл
CHCl2
CHCl
CHCl2
Ca(OH)2
E
D
+Cl2
CCl2
CCl3
CCl2
CCl3
H
За название соединений 1 балл
CCl4
1 балл
-HCl
+Cl2
CHCl
10 баллов
1 балл
1 балл
+Cl2
-HCl
CCl2
CCl3
CHCl
F
CHCl2
G
Ca(OH)2
11 класс
Задача 1.
Иногда над трясиной болот наблюдаются вспышки газа, выделяющегося со дна стоячих
водоёмов. Основным компонентом «болотного газа» является газ А, который образуется
при анаэробном (без доступа кислорода) гниении остатков отмерших растений.
1. Установите состав основного компонента «болотного газа» (соединения А), если
известно, что он является углеводородом, а содержание водорода в нем по молям в 4
раза больше, чем углерода. Назовите А и напишите уравнение реакции его сгорания на
воздухе.
2. Чистый газ А вполне устойчив на воздухе и не подвержен самовозгоранию. Появление
наблюдающихся иногда вспышек «болотного газа» обусловлено присутствием в его
составе очень небольшого количества водородного соединения фосфора – газа Б,
способного самовозгораться на воздухе. Установите молекулярную формулу Б, если
известно, что его плотность по воздуху больше 1,5, но не превышает 3. Изобразите
структурную формулу молекулы соединения Б. Назовите Б и напишите уравнение
реакции его самовозгорания на воздухе.
3. В качестве небольших примесей в состав «болотного газа» помимо Б могут входить
газы В, Г и Д. Газ В не имеет запаха, используется для газирования напитков, при
пропускании его через известковую воду образуется белый осадок. Газ Г имеет
неприятный запах, при соприкосновении его с влажной бумажкой, смоченной нитратом
свинца (II), появляется черное окрашивание. Газ Д – довольно инертное соединение и
неохотно вступает при комнатной температуре в большинство химических реакций.
4. Приведите молекулярные формулы и названия газов В, Г и Д, если известно, что
молекулярные массы В и Г различаются на 10, а Г и Д – на 6 а. е. м. Запишите уравнения
реакций, описанных в задаче для газов В и Г.
Ответ
Газ Д, неохотно вступающий при комнатной температуре в большинство химических реакций и
имеющий молекулярную массу 28 а. е. м. (34 − 6 = 28 а. е. м.) – азот (N2).
1. Молекулярная формула вещества А
1 балл
2. Название А
1 балл
3. Уравнение реакции горения метана
1 балл
4. Молекулярная формула вещества Б
1 балл
5. Название Б
1 балл
6. Структурная формула дифосфина
1 балл
7. Уравнение реакции горения дифосфина (одно из возможных)
1 балл
(уравнение реакции с образованием Р2О5 и Н2О)
8. Формулы газов В-Д
9. Названия В-Д
10. Уравнения реакций с участием В и Г
(0,5 балла)
3 балла (1+1+1)
3 балла (1+1+1)
2 балла (1+1)
Итого 15 баллов
Задача 2.
В результате электролиза 0,5 л раствора гидроксида натрия с массовой долей 4 %
(плотность 1,04 г/мл) концентрация щелочи в растворе увеличилась на 2,1 %. Определите
объём газа (н.у.), который выделится на нерастворимом аноде в процессе электролиза.
Ответы
При электролизе раствора NaOH происходит разложение воды, что приводит к увеличению
концентрации щелочи:
электролиз
2H2 O →
2H2 ↑ +O2 ↑
Масса раствора до электролиза была:
m (p-pa) = V(p-pa) ·ρ = 500 • 1,04 = 520 г
Масса NaOH в растворе:
m (NaOH) = m (раствора) ·ω = 520 • 0,04 = 20,8 г
Масса раствора после электролиза:
m (раствора) = m (NaOH) / ω = 20,8 : 0,061 = 340,98 г
Масса воды, разложившейся при электролизе:
m (H2О) = 520 - 340,98 = 179,02 г;
Вычислим количество вещества воды:
n (H2О) = 179,02 : 18 = 9,95 моль
Согласно уравнению реакции электролиза:
n (O2) = 1/2 n (H2O) = 9,95 : 2 = 4,975 моль
Объем кислорода, который выделяется на аноде, равен:
V(О2) = 4,975 · 22.4 = 111,4 л
1. При электролизе раствора NaOH происходит разложение воды, что
приводит к увеличению концентрации щелочи:
электролиз
2H2 O →
2 балла
2H2 ↑ +O2 ↑
2. Масса раствора до электролиза была:
1 балл
m (p-pa) = V(p-pa) ·ρ = 500 • 1,04 = 520 г
3. Масса NaOH в растворе:
1 балл
m (NaOH) = m (раствора) ·ω = 520 • 0,04 = 20,8 г
4. Масса раствора после электролиза:
1 балл
m (раствора) = m (NaOH) / ω = 20,8 : 0,061 = 340,98 г
5. Масса воды, разложившейся при электролизе:
2 балла
m (H2О) = 520 - 340,98 = 179,02 г;
6. Вычислим количество вещества воды:
1 балл
n (H20) = 179,02 : 18 = 9,95 моль
7. Согласно уравнению реакции электролиза:
1 балл
n (O2) = 1/2 n (H2O) = 9,95 : 2 = 4,975 моль
8. Объем кислорода, который выделяется на аноде, равен:
1 балл
V(О2) = 4,975 · 22.4 = 111,4 л
Итого
10 баллов
Задача 3.
Смесь этана и этанамина с массовой долей азота 24,486 % обработали газообразным
бромоводородом. Массовая доля азота в полученной газообразной смеси уменьшилась в
1,756 раза. Полученную газообразную смесь сожгли в достаточном количестве кислорода,
продукты сгорания пропустили через избыток водного раствора щелочи. При этом не
поглотилось 227,46 мл газа. Определите объем исходной газовой смеси и объем
добавленного бромоводорода.
Ответ
Решение: Уравнения протекающих реакций:
1. С2H6 + HBr  ;
2. C2H5NH2 + HBr = C2H5NH3Br 2 балла
В смеси после взаимодействия с бромоводородом присутствуют и этан и этанамин,
поскольку в продуктах сгорания этой смеси находится азот, не поглощенный раствором
щелочи. Уравнения сгорания компонентов смеси:
3. С2H6 + 3,5 O2 = 2 CO2 + 3 H2O;
4. 2 C2H5NH2 + 7,5 O2 = 4 CO2 + 7 H2O + N2
 (N2) = 0,22746 л/ 22,4 моль/л = 0,01015 моль,
 (C2H5NH2)в ост смеси = 2 (N2) = 0,02030 моль.
2 балла
Количество вещества этана рассчитываем по массовой доле азота в смеси,
полученной после обработки исходной смеси бромоводородом:

14. 0,02030
30 C
.
= 0,24486/1,756= 0,13944
2 балла
 (С2Н6) = 0,0375 моль в исходной смеси.
Количество вещества этанамина в исходной смеси рассчитываем по массовой доле азота
в исходной смеси:

14. C2H5NH2) è ñõîä í
. C2H5NH2)è ñõîä í
30. 0,0375 
= 0,24486
2 балла
 (С2Н5NH2) = 0,0924 моль в исходной смеси.  (HBr) =  (С2Н5NH2)(прореаг) = 0,0924 – 0,02030
= 0,0721 моль, V (HBr) = 1,62 л. V (исх смеси) = (0,0924 +0,0375)х 22,4 = 2,91 л.
2 балла
Задача 4.
При гидролизе трипептида было получено 0,5 моль смеси двух изомерных дипептидов и
аминокислота массой 57,5 г. Обработка этой смеси азотистой кислотой (проба Ван Слайка)
привела к образованию 17,92 л газа (н.у.), а аналогичная обработка исходного
трипептида к выделению 11,2 л газа (н.у.). Определите строение трипептида, если
известно, что массовая доля азота в нем составляет 16,47 %. (Все аминокислоты,
входящие в состав трипептида относятся к природным аминокислотам.)
Ответ:
Исходя из условий задачи (образование двух изомерных дипептидов) трипептид имеет
строение А1- А2- А1 и при гидролизе фрагментируется по схеме:
A1 A2 A1
A1 A2 + A1
A1 + A2
A1
2 балла
 (А1) в смеси продуктов гидролиза =  смеси изомерных дипептидов = 0,5 моль,
следовательно М(А1) = 57,5/0,5 = 115 г/моль. 2 балла
Рассчитав М (А1) и учитывая, что все аминокислоты, входящие в состав трипептида
– природные, по молярной массе методом подбора можно определить, что А1 –это
пролин. 2 балла
Однако, лучше обратить внимание на результаты взаимодействия исходного трипептида
и смеси продуктов гидролиза с азотистой кислотой. Согласно пробе Ван Cлайка число
моль выделенного азота соответствует числу моль аминогрупп, содержащихся в
тестируемом образце.
 (N2), полученного при обработке трипептида = 11,2/22,4 =0,5 моль
 (N2), полученного при обработке смеси после гидролиза = 17,92/22,4 =0,8 моль. 2 балла
Если бы в состав трипептида входили бы «обычные» аминокислоты, т.е.
содержащие одну -аминогруппу и одну карбоксильную группу, то, проводя пробу с
азотистой кислотой мы получили бы азота из гидролизной смеси в два раза больше, чем
из исходного трипептида.
Поэтому можно предположить, что одна из аминокислот имеет атом азота в -положении
к карбоксильной группе, не дающий пробу Ван Слайка. 3 балла
Предположив, что А1- это пролин, можно сделать вывод, что в структуре А2
присутствуют два атома азота в аминогруппах и в трипептиде содержится всего четыре
атома азота. На основании этого можно рассчитать М трипептида и М(А2):
M òðèï åï òèäà =
4 M(N)
N)
=
4 . 14
0,1647
= 340 ã/ìîëü
4 балла
М(А2)= 146 г/моль – это лизин.
Строение трипептида:
COOH
NH
CO NH CH CO N
(CH2)3
CH2NH2
Pro-Lys-Pro.
5 баллов
Задача 5.
Дана следующая схема превращений:
a+b
a+e
(AlCl3)
c
+2Cl2
(AlCl3)
-HCl
[O]
f
-HCl
d + CO2 + 2H2O
k
H2O
m
[O]
d
2CH4
g+m
h
-3H2
C2H2
+H2O
HgSO4 + H2SO4
-H2O
[O]
h
(OH-)
реактив Толленса l
i + KMnO4 + H2SO4
g
d + 2CO2 + H2O
[O]
d+i
?
Напишите структурные формулы веществ а – i, если известно, что d и i
представляют собой кислоты; при обработке вещества d этанолом в присутствии серной
кислоты образуется вещество, у которого Mr = 150, а относительная молекулярная масса
вещества i, содержащего 71,12% О (по массе), равна 90. Напишите уравнения реакций,
приведенных в схеме. Назовите все вещества.
Ответ
а) При взаимодействии кислот с этанолом образуются сложные эфиры:
(𝐻2 𝑆𝑂4 )
CxHy(COOH)z + z C2H5OH →
CxHy(COOC2H5)z + zH2O
Выразим относительную молекулярную массу полученного сложного эфира, равную по
условию задачи 150, через x, y и z:
Mr = 12x + y + 73z = 150
(1)
2 балла
Очевидно, что z=1 (при z ≥ 2 Mr > 150, так как x ≥1, y ≥ 1). Таким образом, уравнение (1)
принимает вид
12x + y = 77
(2)
2 балла
Химический смысл имеет только одно решение уравнения (2): x = 6, y = 5. Следовательно,
этерификации была подвергнута бензойная кислота C6H5COOH (вещество d). Наличие
бензольного кольца в молекуле вещества d подтверждается схемой превращений,
приведенной в условии задачи.
В одном моле вещества i содержится 90*0,7112/16 = 4 моль атомов кислорода. Если
формула i – CαHβO4, то его относительная молекулярная масса
Mr = 12α + β + 64 = 90, откуда 12 α + β = 26
(3)
2 балла
Существует только одно решение уравнения (3), имеющее химический смысл: α = 2, β = 2,
т.е. формула вещества i – C2H2O4. Единственное вещество с такой формулой – щавелевая
кислота HOOC—COOH. Уравнения реакций, приведенных в схеме:
COOH
H2C CH3
+
(AlCl3)
[O]
a
2балла
b
CH3Cl
CHCl2
(AlCl3)
+2 Cl2
-HCl
-2 HCl
e
a
CO2
+
2 H2O
d
c
CH3
+
+
H2C CH2
f
COOH
CHO
[O]
H 2O
k
d
m
2 балла
1500 C
2 CH4 -3H
2
C2H2
+ H2O
(HgSO4 + H2SO4)
CH3CHO
2 балла
g
[O]
- H2O
OH
CH3CHO +
m
COOH
HC C CHO
H
CHO
+
d
h
2 балла
2 CO2
+
2 H2O
HC C CHO
H
Реактив
COOH
HC C COOH
H
[O]
Толленса
+ HOOC
COOH
То
h
d
l
i
2 балла
5 HOOC—COOH + 2 KMnO4 + 3 H2SO4 → 10 CO2 + 8H2O + K2SO4 + 2 MnSO4
2 балла
За название соединений 2 балла