Олимпиадные задания по химии 9 класс Задача 1 (7 баллов)

Олимпиадные задания по химии 9 класс
Задача 1 (7 баллов)
В воде растворили 29 г NH4NO3, 54 г K2SO4, 58 г KNO3; при этом получили 800 г
раствора. Такой же раствор может быть получен путем растворения в воде (NH4)2SO4,
KNO3 и K2SO4. Какие массы этих веществ необходимы для приготовления 800 г
раствора.
Задача 2 (10 баллов)
Смесь, состоящая из сероводорода и кислорода, находится в закрытом сосуде при
температуре 20oС и давлении несколько ниже атмосферного. Смесь нагрели и дождались
окончания протекания реакции, после чего температуру довели до исходной. При этом
давление понизилось на 28,6% по сравнению с первоначальным. Затем в сосуд добавили
80 г кислорода и снова нагревали до прекращения реакции, после чего температуру
вернули к исходной (20oС). Давление в сосуде стало в 1,43 раза выше первоначального.
Определите состав исходной смеси в объемных долях, если известно, что в конечной
смеси еще остался кислород.
Задача 3 (6 баллов)
Используя минимальное количество распространенных реактивов определите 4
неподписанных водных раствора: H2SO4 , Na2SO4, HCl, NaCl. Напишите уравнения
реакций.
Задача 4 (10 баллов)
При действии избытка углекислого газа на 32,9 г неизвестного соединения металла с
кислородом образовалось твердое вещество А, и выделился газ В. Вещество А растворили
в воде, и добавили избыток раствора нитрата бария, при этом выпало 27,58 г осадка. Газ В
пропустили через трубку с раскаленной медью, и масса трубки увеличилась на 6,72 г.
Установите формулу исходного соединения.
Возможные решения задач
Задача 1 (7 баллов)
1.
n(NH4NO3 ) = 29 /80 = 0,3625 (моль)
n(K2SO4 ) = 54 /184 = 0,31 (моль)
n(KNO3 ) = 58 / 101 = 0,5743 (моль)
2.
n(NH4+) = 0,3625 (моль)
n(K+) = 2×0,31 + 0,5743 = 1,1943 (моль)
n(NO3-) = 0,5743 + 0,3625 = 0,9368 (моль)
n(SO42-) = 54 /184 = 0,31 (моль)
(3×0.5 = 1.5 балла)
(4×0.5 = 2 балла)
3.
n((NH4)2SO4) = n(NH4+)/2 = 0,3625/2 = 0,18125 (моль)
n(KNO3) = n(NO3-) = 0,9368 (моль)
n(K2SO4) = n(SO42-) - n((NH4)2SO4) = 0,31 - 0,18125 = 0,12875 (моль) или
n(K2SO4) = [n(K+) - n(KNO3)]/2 = 0,12875 (моль)
(4×0.5 = 2 балла)
4.
m((NH4)2SO4) = 0,18125×132 = 23,9 г
m(KNO3) = 0,9368×101 = 94,6 г
m(K2SO4) = 0,12875×184 = 23,7 г
(3×0.5 = 1.5 балла)
Задача 2 (10 баллов)
1.
В зависимости от объемных соотношений реагирующих веществ могут протекать
две реакции:
2H2S + 3O2 → 2H2O + 2SO2
(1)
2H2S + O2 → 2H2O + 2S
(2)
(2 балла)
2.
Если отношение H2S/O2 = 2/3, то протекает реакция (1) и начальное давление
уменьшается на 20%; если отношение H2S/O2 = 2/1, то протекает реакция (2) и начальное
давление уменьшается на 33,3%. По условиям задачи давление уменьшилось на 28,6%, т.е.
обе реакции протекают одновременно.
Пусть x – количество моль взятого сероводорода и образовавшейся воды, y – количество
моль взятого кислорода, z – количество моль диоксида серы, a – количество моль серы.
Тогда получаем: a + z = x и 0,5a + 1,5z = y, откуда высчитываем z = y – 0,5x. При
постоянных температуре и объеме (по условиям задачи) давление пропорционально
количеству молей газообразных веществ.
Откуда получаем уравнение 1:
p/(1 – 0,286)p = (x + y)/(x + y – 0,5x),
где p – давление смеси.
После введения 2,5 моль кислорода (80/32 г/моль) вся сера сгорела (т.к. в конечной смеси
остался кислород). В этом случае взаимодействием x моль сероводорода с 1,5x моль
кислорода образуется x моль паров воды и x моль двуокиси серы. После реакции в сосуде
содержатся 2x + y + 2,5 – 1,5x = y + 0,5x + 2,5 моль газов.
Из чего составляем уравнение 2:
p/1,43p = (x + y)/(y + 0,5x + 2,5).
После решения системы уравнений 1 и 2 получаем x = 2 моль, y = 1,5 моль.
(6 баллов)
3.
Соответственно объемные доли:
(2 балла)
Задача 3 (6 баллов)
1.
По изменению цвета индикаторной бумаги определим в каких двух пробирках
находятся кислоты, в двух других - соли (среда этих растворов нейтральная).
(2 балла)
2.
Затем добавим к двум пробиркам, где находятся кислоты, реактив – раствор
хлорида бария. Там, где находится HCl, ничего не произойдет. При взаимодействии с
серной кислотой появится осадок белого цвета.
H2SO4 + BaCl2 BaSO4 + 2HCl
(2
балла)
3.
Добавим к двум другим пробиркам, где находятся соли, тот же реактив – раствор
хлорида бария. Там, где находится NaCl, ничего не произойдет, в пробирке с Na2SO4
появится осадок белого цвета.
Na 2SO4 + BaCl2 BaSO4 + 2NaCl
(2 балла)
Задача 4 (10 баллов)
1.
Из условия задачи ясно, что после пропускания СО2 над кислородным
соединением металла образовался карбонат металла, причем щелочного (поскольку
карбонаты только щелочных металлов достаточно хорошо растворимы в воде), и
выделился кислород. Пусть формула исходного соединения – МеxОy.
(1 балл)
2.
Уравнения реакций:
2МехОу + хСО2 = хМе2СО3 + (у-0,5х)О2↑,
Ме2СО3 + ВаСl2 = 2МеСl + ВаСО3↓,
2Сu + О2 = 2СuО.
(3×1 = 3 балла)
3.
Увеличение массы трубки с нагретой медью равно массе прореагировавшего по
последней реакции кислорода, поэтому:
n(О2) = 6,72/32 = 0,21 моль.
(1 балл)
4.
По второй реакции:
n(ВаСО3) = 27,58 / 197 = 0,14 моль = n(Ме2СО3), следовательно,
n(Ме) = 2×n(Ме2СО3) = 0,28 моль.
(1 балл)
5.
Отношение коэффициентов в уравнении реакции равно отношению количеств
веществ (в молях), поэтому из первого уравнения следует, что х/(у-0,5х) = 0,14/0,21,
откуда получаем, что х:у = 1:2. Поэтому можно заключить, что простейшая формула
кислородного соединения МеО2.
(2 балла)
6.
Поскольку n(МеО2) = n(Ме) = 0,28 моль, то молярная масса кислородного
соединения равна:
М(МеО2) = 39,2 / 0,28 = 117,5 г/моль,
атомная масса металла:
М(Ме) = 117,5-32 = 85,5 г/моль.
Этот металл - рубидий (Rb). Искомая формула RbО2
(2 балла)