задания с 1-12

35ая Международная Химическая Олимпиада
Задания теоретического Тура
РАЗДЕЛ A: Общая химия
Решения.
Задание 1
Th(IO3)4 → Th4+ + 4IO3-.
[Th4+] = s, [IO3- ] = 4s.
Ksp = [Th4+]×[IO3-]4 = s × (4s)4 = 256 s5.
s = (Ksp / 256)1/5. Правильный ответ – (2).
B
B
B
P
B
B
B
B
P
PBP
B
P
P
P
B
PB
B- P
B
B
P
P
P
P
P
P
P
P
P
P
Задание 2
В общем случае, при любой молярной концентрации cHCl, ионы водорода образуются в двух
реакциях:
B
B
HCl → H+ + Cl -,
H2O ς H+ + OH- .
P
P
B
B
P
P
P
P
-
-
P
Если предположить, что молекулы хлороводорода диссоциируют полностью, то [H+]1 = cHCl. Из
уравнения второй реакции следует, что [H+]2 = [OH-], а последняя концентрация находится из
ионного произведения воды:
P
P
P
B
B
P
B
B
B
B
P
[OH-] = Kw / [H+].
P
P
B
B
P
P
Общая концентрация ионов водорода: [H+] = [H+]1 + [H+]2 = cHCl + Kw / [H+]. Это уравнение
можно использовать и при больших, и при очень малых концентрациях HCl. Правильный ответ
- (2).
P
P
P
P
B
B
P
P
B
B
B
B
B
B
P
P
Задание 3
Неверно утверждение (5). В 100 мл 0.10 М раствора глюкозы содержится 0.1×0.1 = 0.01 моль
глюкозы массой 0.01×180 = 1.8 г, а не 18 г.
Задание 4
Масса вещества в 1 литре (1000 см3): m = 1000 × ρ (г). Количество вещества: ν = m / M = 1000 ×
ρ / M (моль). Число молекул: N = ν × NA = (1000 × ρ × NA) / M. Правильный ответ – (2).
P
P
B
B
B
B
Задание 5
K = [CrO42−] / [Cl−]2.
Ksp(Ag2CrO4) = [Ag+]2×[CrO42−]
Ksp(AgCl) = [Ag+]×[Cl−]
K = Ksp(Ag2CrO4) / Ksp(AgCl)2
Правильный ответ – (1).
B
P
PB
B
B
B
P
P
B
P
P
P
P
B
P
B
P
P
P
B
P
B
PB
P
P
PB
P
Задание 6
В буферном растворе, содержащем кислоту HA и сопряженное ей основание A-, выполняется
приближенное соотношение (иногда его называют уравнением Гендерсона):
P
[H + ] ≈ K a
C HA
C A
В данном случае, по условию задачи, pH = pK2, следовательно концентрация ионов водорода
совпадает с константой диссоциации кислоты H2PO4-, поэтому в растворе после нейтрализации
B
B
B
B
B
PB
P
концентрации H2PO4- (HA) и HPO42- должны быть равны. Это соответствует уравнению
нейтрализации:
B
B
B
PB
B
PB
3NaOH + 2H3PO4 = NaH2PO4 + Na2HPO4 + 3H2O.
B
B
B
B
B
B
B
B
B
B
B
B
B
B
ν(H3PO4) = 0.1 × 0.1 = 0.01 моль. ν(NaOH) = 0.01 × 3/2 = 0.015 моль. V(р-ра NaOH) = 0.015 / 1 =
0.015 л = 15 мл. Правильный ответ – (3).
B
B
B
B
Задание 7
(1) При титровании чистой H3PO4 первый скачок на кривой титрования происходит, когда вся
H3PO4 прореагирует по уравнению:
B
B
B
B
B
B
B
B
NaOH + H3PO4 = NaH2PO4 + H2O.
B
B
B
B
B
B
B
B
B
B
Второй скачок соответствует реакции:
H3PO4 + 2NaOH = Na2HPO4 + 2H2O.
B
B
B
B
B
B
B
B
B
B
Из этих уравнений следует, что объемы растворов NaOH, соответствующие двум скачкам на
кривой титрования, должны отличаться ровно в два раза. Правильная кривая – А.
(2) При титровании смеси H3PO4 : NaH2PO4 = 2 : 1 первый скачок произойдет после реакции:
B
B
B
B
B
B
B
B
2NaOH + 2H3PO4 = 2NaH2PO4 + 2H2O.
B
B
B
B
B
B
B
B
B
B
Второй скачок соответствует полной нейтрализации NaH2PO4 (и того, который сначала был в
растворе, и того, который образовался после нейтрализации H3PO4):
B
B
B
B
B
B
B
B
3NaOH + 3NaH2PO4 = 3Na2HPO4 + 3H2O.
B
B
B
B
B
B
B
B
B
B
Из этих уравнений следует, что объемы растворов NaOH, соответствующие двум скачкам на
кривой титрования, должны относиться как 2 / (2+3) = 2/5. Правильная кривая – B.
(3) При титровании смеси H3PO4 : NaH2PO4 = 1 : 1 первый скачок произойдет после реакции:
B
B
B
B
B
B
B
B
NaOH + H3PO4 = NaH2PO4 + H2O.
B
B
B
B
B
B
B
B
B
B
Второй скачок соответствует полной нейтрализации NaH2PO4 (и того, который сначала был в
растворе, и того, который образовался после нейтрализации H3PO4):
B
B
B
B
B
B
B
B
2NaOH + 2NaH2PO4 = 2Na2HPO4 + 2H2O.
B
B
B
B
B
B
B
B
B
B
Из этих уравнений следует, что объемы растворов NaOH, соответствующие двум скачкам на
кривой титрования, должны относиться как 1 / (1+2) = 1/3. Правильная кривая – D.
Задание 8
Уравнение реакции:
(CH3)2NNH2 + 2N2O4 = 3N2 + 2CO2 + 4H2O.
B
B
B
B
B
B
B
B
B
B
B
B
B
B
B
B
Все вещества в правой части – газы. Из 1 моль (CH3)2NNH2 образуется 9 моль газов.
Правильный ответ – (2).
B
Задание 9
Уравнение электролитического разложения воды:
B
B
B
B
B
H2O → H2 + 1/2 O2.
B
B
B
B
B
B
При разложении 1 моль воды выделяется 1 моль водорода. Согласно уравнению катодного
процесса:
2H2O + 2e → H2 + 2 OH-.
B
B
B
B
P
для выделения 1 моль водорода требуется 2 моль электронов, которые имеют общий заряд 2F.
Правильный ответ – (4).
Задание 10
(1)
68
(2)
130
52Te
+ 21H →
(3)
214
82Pb
→
(4)
23
(5)
19
B
PB
P
PB
B
9F
B
PB
B
PB
P
PB
B
PB
P
+ 10X.
X – нейтрон.
B
B
PB
P
B
+ 0-1X.
PB
P
X – электрон (бета-частица).
B
11Na
PB
B
PB
P
53I
PB
9F
PB
P
131
P
20
B
X – альфа-частица.
24
B
+ 10n →
+ 42X.
B
P
214
83Bi
P
28Ni
PB
P
+ 10n →
11Na
PB
65
B
P
B
PB
P
PB
P
B
P
P
+ 10n →
30Zn
PB
P
B
+ 00X
P
PB
X – гамма-частица.
B
+ 00X.
P
PB
X – гамма-частица.
B
Задание 11
В обоих случаях происходит реакция нейтрализации:
H+ + OH- = H2O.
P
P
P
P
B
B
В первом случае в реакцию вступило по 0.01×0.50 = 5.0×10-3 моль ионов H+ и OH- и
образовалось столько же моль H2O (на 20 мл раствора). Во втором случае ионы OH- находятся в
недостатке: в реакцию вступило по 0.005×0.50 = 2.5×10-3 моль H+ и OH- и образовалось столько
же моль H2O, т.е. в 2 раза меньше, чем в первом случае. В результате реакции выделилось в 2
раза меньше теплоты, но эта теплота приходится на меньший объем раствора: 15 мл вместо 20.
Понижение температуры во втором случае:
P
P
B
P
P
B
P
P
B
P
P
P
P
P
- -
P
B
∆T2 = ∆T × (20/15) / 2 = (2/3) × ∆T.
B
B
Правильный ответ – (2).
Задание 12
В спектрометре низкого разрешения можно различить пики с точностью до целого числа
атомных единиц массы. Перечислим все возможные значения молекулярных масс фрагмента
SbHCl+.
P
P
157 = 121 + 1 + 35
158 = 121 + 2 + 35
159 = 123 + 1 + 35 = 121 + 1 + 37
160 = 123 + 2 + 35 = 121 + 2 + 37
161 = 123 + 1 + 37
162 = 123 + 2 + 37.
Всего – 6 пиков. Правильный ответ – (3). В спектрометре высокого разрешения наблюдалось бы
8 пиков, т.к. фрагменты 123Sb1H35Cl+ и 121Sb1H37Cl+, а также 123Sb2H35Cl+ 123Sb2H35Cl+ имеют
немного различающиеся молекулярные массы.
P
P
P
P
P
P
P
P
P
P
P
P
P
P
P
P
P
P
P
P
P
P
P
P
P
P
P
P
P
P
P
P