Областной тур олимпиады школьников по химии 2007-2008 г.г. 9 класс Решения

Областной тур олимпиады школьников по химии 2007-2008 г.г.
9 класс
Решения
ЗАДАЧА 1
1. Пишем уравнение реакции в самом общем виде:
3 MexSy + 8yHNO3 = 3xMe(NO3)2y/x + 3yS↓ + 3yNO↑ + 4yH2O
Молярная масса азотной кислоты 63 г/моль, оксида азота 30, воды 18. Через Ме
обозначен неизвестный металл и его атомная масса.
2. Рассматривая уравнение видно, что изменение массы веществ в жидком
состоянии происходит оттого, что растворяется металл, который был слева в осадке, а
справа из системы уходит в виде газа оксид азота. Все остальные вещества не изменили
своего состояния. Сера как была в твердом осадке, так и осталась в твердом состоянии.
Появившиеся справа вода и нитрат ионы были слева так или иначе в растворенном
состоянии в виде азотной кислоты. По условию задачи прирост массы жидких веществ на
единицу массы исходной жидкой смеси равен 2,167 – 1 = 1,167.
3. Расписываем прирост массы с учетом химического уравнения:
(3х * Ме – 2у * 30) : (8у * 63) = 1,167 или Ме = 216 * у/х.
4. В зависимости от валентности металла величины «х» и «у» могут принимать
такие значения: для валентности 1 х = 2, у = 1; для валентности 2 х = 1, у = 1; для
валентности 3 х = 2, у = 3; для валентности 4 х = 1, у = 2. Из них только валентность 1 дает
разумное значение атомной массы металла Ме = 216 *1/2 = 108. Значит металл – серебро.
Критерии оценивания:
Уравнение реакции в общем виде
Обоснование и определение прироста массы по условию
Определение прироста массы с учётом химического уравнения
Установление металла
Итого:
3 балла
1 балл
2 балла
2 балла
8 баллов
ЗАДАЧА 2
1. Пишем уравнение реакции, а под ним записываем объемы компонентов в
исходной смеси, если суммарный ее объем равен 100 л. В следующей строке записываем
изменения объемов, обозначая изменение объема оксида углерода через «х». Тогда
очевидной будет еще одна строка. В ней через старые объемы и через «х» будут записаны
новые объемы всех компонентов в изменившихся условиях.
СН4 + Н2О = СО + 3Н2
30
30
10
30
х
х
х
3х
30-х 30-х 10+х 30+3х
Суммарный объем в изменившихся условиях составит, как видно из последней
строки, 100 + 2х.
2. Тогда объемное содержание водорода может быть записано уравнением:
(30 + 3х) : (100 + 2х) = 0,6.
Решение этого уравнения дает х = 16,67.
3. Тогда объемное содержание оксида углерода в новых условиях равно:
100 * (10 + 16,67) : (100 + 2 * 16,67) = 20%.
4. Объемные содержания метана и паров воды определяются соотношением:
100 * (30 + 16,67) : (100 + 2 * 16,67) = 10%, т.е. по 10%. Сумма 2 * 10 + 20 + 60 = 100 дает
100% новой смеси.
Критерии оценивания:
Выражение суммы изменившихся объёмов
Запись уравнения объемного содержание водорода
Определение объёмного содержания оксида углерода в новых условиях
2 балла
2 балла
2 балла
Определение объёмного содержания метана и паров воды
Итого:
2 балла*2=4 балла
10 баллов
ЗАДАЧА 3
1. В первом стакане происходит реакция:
MgCO3 + 2 HCl = MgCl2 + CO2 + H2O.
2. Количество вещества карбоната магния рассчитываем по массе:
n(MgCO3) = 1,68 / 84 = 0,02 (моль),
Количество кислоты составляет
n(HCl) = 18,25 / 36,5 = 0,5 (моль) – кислота в избытке.
Следовательно, в результате реакции улетучивается 0,02 моль СО2
3. Масса первого стакана после реакции составит:
m = 100 + m(MgCO3) – m(CO2) = 100 + 1,68 – 0,02  44 = 101,44 (г)
4. Во втором стакане происходит реакция:
Zn + CuSO4 = ZnSO4 + Cu
5. Выделяющаяся медь остается в стакане, поэтому увеличение массы стакана происходит
только за счет добавления цинка.
m(Zn) = 101,44 – 100 = 1,44 (г)
Критерии оценивания:
Уравнения реакции в первом стакане
Определение количество вещества карбоната магния
Определение количество вещества кислоты
Определение массы первого стакана
Уравнения реакции во втором стакане
Определение массы цинка
Итого:
1 балл
0,5 балла
0,5 балла
1 балл
2 балла
1 балла
6 баллов
ЗАДАЧА 4
Растворение хрома происходит в соответствии с уравнениями:
Cr + 2H+  Cr2+ + H2, в присутствии окислителя:
4Cr2+ + O2 + 4H+  4Cr3+ + 2H2O
Окислители пассивируют металл, образуя оксидную плёнку, препятствующую
растворению.
1. Ионы Ag+ катализируют многие реакции окисления. В последующем серебро не
мешает процессу титрования, т.к. при добавлении поваренной соли к
анализируемому раствору серебро выпадает в осадок в виде хлорида:
Ag+ + Cl–  AgCl
2. Реакции окисления ионов хрома и марганца:
2Cr3+ + 3S2O82– + 7H2O  Cr2O72– + 6SO42– + 14H+
2Mn2+ + 5S2O82– + 8H2O  2MnO4– + 10SO42– + 16H+
Появление характерной фиолетово-красной окраски перманганат-ионов
указывает на то, что окисление хрома уже закончено, т.к. ионы Mn2+
окисляются после ионов Cr3+ (Eo MnO4–/Mn2+ = +1,51В, Eo Cr2O72–/Cr3+ =
+1,33В). Поэтому марганец специально вводят в ходе анализа для определения
окончания окисления хрома.(0,5 балла)
3. Перед окончательным титрованием перманганат-ионы разрушают кипячением
кислого раствора с хлорид-ионами:
2MnO4– + 16H+ + 10 Cl–  2Mn2+ +5Cl2 + 8H2O
Дихромат-ионы в этих условиях не восстанавливаются, поэтому фиолетовая
окраска при кипячении изменяется на оранжевую.
4. Титрование солью Мора:
Cr2O72– + 6Fe2+ + 14H+  2Cr3+ + 6Fe3+ + 7H2O
Критерии оценивания:
Реакции растворения
Роль хлорида серебра
(0,5 балла за обоснование + 0,5 балла за реакцию)
Хром и марганец с персульфатом
Объяснение отсутствия окислителей
Объяснение роли марганца
Реакция с хлоридом натрия
Реакция с солью Мора
Итого:
1 балл
1 балл
3 балла
0,5 балла
0,5 балла
2 балла
2 балла
10 баллов
ЗАДАЧА 5
1. При действии соляной кислоты происходит растворение цинка и алюминия:
2 Al + 6 HCl = 2 Al Cl3 + 3H2
Zn + 2 HCl = 2 Zn Cl2 + H2
2. Медь и кремний при действии соляной кислоты не растворяются.
Следовательно, в 1000 мг сплава содержится 170 мг меди и кремния. Масса алюминия и
цинка в первой навеске составит 830 мг.
3. При растворении сплава в соляной кислоте выделилось 843 мл водорода, что
соответствует количеству вещества водорода, равному 0,843/22,4 = 0,0376 моль.
4. Если обозначить количества вещества цинка через x и алюминия через y, то
можно составить систему уравнений:
0,0376 = х+1,5 y
0,83 = 65 х +27 y
Решая систему уравнений, находим y= 0,0228 моль или 615,7 мг алюминия (61,5%) и х=
0,0034 моль или 220 мг цинка (22%).
5. При действии на тот же сплав избытка раствора щелочи происходит
Растворение трёх компонентов- цинка, алюминия, кремния:
Zn + 2 H2O +2 NaOH = Na2 Zn(OH)4+ H2
2 Al + 6 H2O + NaOH = 2 Na Al (OH)4 + 3H2
Si + H2O + 2 NaOH = Na2 SiO3 + 2H2
6. Цинк и алюминий при этом выделяют столько же водорода. Как и в реакции с
кислотой. Следовательно, выделение дополнительного водорода (517 мл из 500 мг или
1034 мл из 1000 мг вместо 843 мл, т.е. 1034 – 843 = 191мл) связано со взаимодействием
кремния с раствором щелочи). Тогда количество кремния составит 0,191/(2х 22,4) =
0,00425 моль или 119 мг (11,9%).
7. Масса меди составит 170 – 119 = 51 мг или 5,1 %. Таким образом, исходный
сплав содержал 61,5% -Al, 22 %- Zn, 11,9% - Si, 5,1% - Cu.
Критерии оценивания:
Уравнения реакций цинка и алюминия с кислотой
Знание химических свойств меди и кремния и расчёты
Нахождение массы цинка и алюминия
Нахождение количества водорода
Составление и решение системы уравнений
Уравнения реакций раствора Щёлочи с цинком, алюминием и кремнием
Анализ расчётов
Итого:
14,5 баллов
ЗАДАЧА 6
Твердое вещество, брошенное в воду – сухой лед (твердый Н2СО3).
СО2 + Mg = 2MgО + С
С + О2 = СО2
Вещество А – СО2; вещество Б – С.
2 балла
1 балл
2 балла
0,5 балла
3 балла
3 балла
3 балла
Критерии оценивания:
Определение веществ
Уравнения реакций
Итого:
2 балла * 2=4 балл
1 балл
5 баллов
ЗАДАЧА 7
1. В стакан помещаем данную смесь и приливаем 50 мл воды. Перемешиваем.
Отфильтровываем. Фильтрат упариваем. В фильтрат ушел хлорид кальция.
2. К оставшемуся осадку прибавляем воду и продуваем раствор выдыхаемым
углекислым газом:
MgCO3 + CO2 + H2O = Mg(HCO3)2 – растворим в воде.
Отфильтровываем. Фильтрат упариваем досуха:
to
Mg(HCO3)2 = MgCO3↓ + CO2 + H2O
На фильтре остался сульфат бария.
20 баллов
ИТОГО общая сумма баллов: 73,5 балла