Региональная олимпиада по химии Заочный тур. 10 класс.

Региональная олимпиада по химии
учащихся средних школ и учреждений НПО и СПО
Заочный тур. 10 класс.
РЕШЕНИЯ И ОТВЕТЫ.
№ 1.
Составьте уравнения химических реакций, позволяющих осуществить
следующие превращения:
FeS2 → SO2 → SO3 → H2SO4 →CuSO4 → FeSO4 → Fe(OH)2 → Fe(OH)3 → Fe2O3 → Fe.
Укажите условия протекания реакций.
FeS2 + 11О2 = 8SO2 + 2Fe2O3;
2SO2 + О2 = 2SO3;
SO3 + H2O = H2SO4;
H2SO4 + Cu(OH)2 = CuSO4 + 2H2O;
CuSO4 + Fe = FeSO4 + Cu;
FeSO4 + 2NaOH = Fe(OH)2 + Na2SO4;
4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O = 4Fe(OH)3;
2Fe(OH)3 −t→ Fe2O3 + 3H2O;
Fe2O3 + 3CO −t→ 2Fe + 3CO2.
№ 2.
Сколько (по массе) требуется угля, содержащего 95% углерода, для получения
1000 м3 водяного газа, если потери в производстве составляют 3%?
С + H2O = CO + H2
1) Определяем объем водяного газа, полученный практически:
1000 м3 – 97 %
x
– 100 %
x = 1030,93 м3 = 1030,93*103 дм3
2) n(CO + H2)= 1030,93*103 дм3 / 22,4 дм3 моль-1 = 46,02*103 моль.
поскольку смесь CO + H2 эквимолярная n(CO)= n(H2)= 46,02*103 моль/2=23*103 моль.
3) m(С) = 23*103 моль * 12 г моль-1 = 276*103 г.
4) Находим массу угля, если содержание углерода в нем известно:
276*103 г – 95%
у
- 100 %
у = 290,5*103 г = 290,5 кг.
Ответ: потребуется 290,5 кг угля.
№ 3.
Оксид серы (IV), получившийся при сжигании 179,2 дм3 сероводорода (н.у.),
пропустили через 2 дм3 раствора гидроксида натрия, в котором массовая доля NaOH
составила 25 %. Плотность раствора 1,28 г/см3. Какая соль образовалась в реакции и
какова еѐ масса в полученном растворе?
2 H2S + 3O2 = 2 SO2 + 2 H2O
n(H2S) = 179,2 дм3 / 22,4 дм3 моль-1 = 8 моль.
n(SO2) = n(H2S) = 8 моль.
m(раствора NaOH) = 2000 см3 * 1,28 г/см3 = 2560 г.
m(NaOH) = 2560 г * 0,25 = 640 г.
n(NaOH) = 640 г / 40 г моль-1 = 16 моль.
n(NaOH): n(SO2) = 16 : 8 = 2 : 1.
Значит, образуется средняя соль:
SO2 + 2NaOH = Na2SO3 + H2O
n(Na2SO3) = n(SO2) = 8 моль.
m(Na2SO3) = 8 моль *126 г моль-1 = 1008 г.
Ответ: образуется средняя соль Na2SO3; m(Na2SO3) = 1008 г.
№ 4.
В лаборатории имеется пять колб с водными растворами различных веществ.
На первой колбе написано «гидроксид бария», на второй – «иодид калия», на третьей
– «карбонат натрия», на четвертой – «соляная кислота» и на пятой – «нитрат меди».
Этикетки перепутаны таким образом, что ни один из растворов не подписан
правильно. При сливании раствора из второй колбы с раствором из третьей колбы
выделяется газ, раствор при этом остается прозрачным. При смешивании раствора
из второй колбы с содержимым четвертой колбы образуется белый осадок, цвет
раствора не изменяется.
1. Укажите правильные надписи для колб №№ 1–5.
2. Напишите уравнения реакций, упомянутых в условии.
3. Какие еще реакции можно провести между указанными веществами?
Выделение газа (без образования осадка) означает, что соединили растворы
карбоната натрия и соляной кислоты:
Na2CO3 + 2 HCl = 2 NaCl + CO2 + H2O (колбы № 2 + № 3)
Образование белого осадка соответствует реакции:
Na2CO3 + Ba(OH)2 = BaCO3 + 2 NaOH (№ 2 + № 4)
Вторая колба встречается в обоих случаях, следовательно, это карбонат натрия
№1
№1
№2
№3
№4
№5
Можно составить такую таблицу взаимодействий:
№2
№3
№4
Na2CO3 + 2 HCl
№5
Na2CO3 + Ba(OH)2
№2 - карбонат натрия; №3 - соляная кислота; №4 - гидроксид бария.
Остались колбы №1 и №5 — иодид калия и нитрат меди. Так как по условию все
колбы подписаны неправильно, то в колбе № 1 должен быть нитрат меди, а №5 - иодид
калия (наоборот быть не может, так как номер 5 подписан как нитрат меди). Кроме того,
растворы KI и Cu(NO3)2 отличаются по цвету: нитрат меди – раствор голубого цвета.
Другие реакции, которые можно провести между указанными веществами:
2 Cu(NO3)2 + 2 Na2CO3 + H2O = (CuOH)2CO3 + CO2 + 4 NaNO3
Cu(NO3)2 + Ba(OH)2 = Cu(OH)2 + Ba(NO3)2
2 Cu(NO3)2 + 4 KI = 2 CuI + I2 + 4 KNO3
Ba(OH)2 + 2 HCl = BaCl2 + 2H2O
№ 5. В XIX веке для химического анализа различных веществ применялся раствор
«Хамелеон». В исходном состоянии он был фиолетовым, а при реакциях с
восстановителями в кислой среде обесцвечивался. Если реакции с восстановителями
протекали в щелочной среде – раствор становился зеленым, а в нейтральной – бурокоричневым. О каком веществе идет речь? Приведите примеры реакций,
подтверждающих правильность вашей догадки.
Речь идет о растворе перманганата калия: KMnO4.
Кислая среда:
2KMnO4 + 3H2SO4 + 5Na2SO3
= 2 MnSO4 + 5Na2SO4 + K2SO4 + 3H2O
Нейтральная среда:
2KMnO4 + 4H2O
= 2 MnO2 +
фиолетовый
фиолетовый
+ 3Na2SO3
Щелочная среда:
2KMnO4 + 2NaOH + Na2SO3
фиолетовый
бесцветный
осадок
бурого цвета
3Na2SO4 + 2KOH + 3H2O
= K2MnO4 + Na2MnO4
изумрудно – зеленый
раствор
+ Na2SO4 +
H2O
№ 7. В 4-х пробирках находятся вещества: этанол, этиленгликоль, ацетальдегид и
уксусная кислота. С помощью одного реактива (? какого) распознайте содержимое
каждой пробирки. Напишите уравнение соответствующих реакций.
Ответ: Cu(OH)2.
№ 8.
На сжигание природного газа объемом 200 л, содержащего метан, этан и негорючие
примеси, затратили кислород объемом 395 л. Объемы газов измерены при
нормальных условиях. Определите объемные доли метана и этана в газе, если
объемная доля негорючих примесей составляет 5 %.
Ответ: метана 90 %, этана 5 %.
№ 9.
Соединение С8Н8О2 растворяется в растворе NaHCO3 с выделением газа, а при
окислении конц. раствором КМnO4 превращается в кислоту С8Н6О4, которая при
нагревании до 230 °С выделяет воду, превращаясь в С8Н4О3. Установите строение
этих веществ, напишите соответствующие реакции.
Ответ:
СООН
СН3