10 класс 10-1

10 класс
10-1. Бишофит – это природный минерал, образующийся на дне водоемов. Он нашел широкое
применение в медицине и косметологии. Целебные свойства бишофита определяются его
составом.Для установления состава минерала бишофит 10.15 г этого вещества было растворено в
50 мл воды. К раствору добавили 100 мл 10% -ного раствора карбоната натрия (ρ= 1,102 г/мл).
Выпавший в осадок массой 4,2 г представляет собой карбонат и содержит 28,57% металла. После
полного удаления осадка остался раствор, содержащий хлорид и карбонат натрия, в котором
массовая доля катионов натрия составляет 2,88%. Определите состав бишофита.
10-2. На нейтрализацию 50 г олеума израсходовано 105 г 30%-ного раствора гидроксида натрия
(плотность 1,33 г/см3). Определите процентную концентрацию олеума.
10-3. В производстве интегральных микросхем используется следующий способ получения пленок
сверхчистого германия: подложку, на которой необходимо вырастить микросхему, и образец
германия располагают в противоположных концах запаянной стеклянной трубки, из которой
откачан воздух, но содержится несколько кристалликов йода. Затем трубку нагревают так, чтобы
на конце, где находится образец германия, температура была равна 300 ºС, а в зоне подложки —
250°С; спустя некоторое время всю трубку нагревают равномерно до 600 °С и пары йода
откачивают. В результате на подложке получается пленка германия заданной толщины, а часть
германия оседает на стенках трубки.
На каких химических реакциях и равновесиях основан этот способ? Каковы максимально
возможные потери германия, если пары йода откачивать при при 250 °С? Масса исходного
германия — 1,450 г, йода — 0,063 г.
10-4. Твердое вещество, полученное при длительном пропускании тока водорода над 8.98 г смеси
щелочного и щелочно-земельного металлов, внесено в 1 л воды. При этом выделилось 6, 95 л газа (
780 мм рт. ст. , 170С). При добавлении к полученному раствору избытка раствора соды выпало 7,38
г осадка. При растворении осадка в избытке раствора соляной кислоты выделилось 1,12 л газа
(н.у.). Какие металлы были взяты для опыта? Запишите уравнения описанных реакций.
10 -5. Расшифруйте, какие вещества обозначены как А-К, и напишите уравнения реакций:
Ответы
10 класс
10-1
Для определения металла в составе карбоната Ме2(CO3)n составим уравнение:
Обозначим молярную массу металла через х.
ω(Ме)= 2x/ (2x+60n)= 0,2857, откуда x = 12n
n
x
Me
1
12
2
24
Mg
3
36
4
48
Ti
Поскольку карбонат титана (II) не существует, искомый металл – магний.
n(MgCO3) = 4,2: 84 = 0,05 моль.
Так как в растворе после удаления осадка остались только хлорид- и карбонат-анионы, в состав
бишофита входят хлорид-ионы.
Проверим, входит ли в состав минерала натрий.
n(Na2CO3) = ω(Na2CO3) ·mp-pa·ρ / M(Na2CO3) = 0,1· 100 ·1,102 / 106 = 0,104 моль
n(Na+)= 0,208 моль.
mоставшегося раствора = 10,15 + 50 + 110,2 – 4,2 = 166,15 г
m(Na+) = 166,15 · 0,288 = 4,79 г n(Na+)= 4,79 : 23 = 0,208 моль.
То есть весь натрий, содержащийся в растворе, был в составе карбоната натрия.
В бишофите его нет. Следовательно, получена формула MgCl2.
Установим, является ли она истинной.
n(MgCl2) = n(Mg) = 0,05 моль
m(MgCl2) = 0,05 моль ·95г/моль = 4,75 г. Значит бишофит – кристаллогидратMgCl2·хН2О
Найдем количество кристаллизационной воды
(95 + 18х) ·0,05 = 10,15, х = 6
Истинная формула бишофита - MgCl2·6Н2О
Система оценивания:
Определение катиона металла
- 3 балла
Установление аниона
- 1 балл
Доказательство отсутствия катиона натрия
- 3 балла
Расчет кристаллизационной воды - 3 балла
Итого: 10 баллов
10-2
Уравнения реакций нейтрализации:
SO3 + 2NaOH = Na2SO4 + H2O
(1)
H2SO4 + 2NaOH = Na2SO4 + 2H2O (2)
Обозначим количества вещества компонентов олеума:
n(SO3) = x; n(H2SO4) = y;
По уравнению (1): n(NaOH) = 2x;
По уравнению (2): n(NaOH) = 2y.
Масса щелочи в растворе:
m(NaOH) = ω(NaOH) ⋅Vp-pa⋅ρ = 0,3⋅105⋅1,33= 41,9 г
Составим систему уравнений:
80х + 98y = 50
80x + 80y = 41,9 , откуда y = 0,45 моль, х= 0,074 моль.
m(SO3) = М(SO3) ⋅ n(SO3) = 80г/моль ⋅0,074 моль = 5,9 г
ω(SO3) = m(SO3)/ mолеума = 5,9 г : 50 г = 0,118 или 11,8%
Система оценивания:
За уравнения реакций по 1 баллу - 2 балла
За расчет массы щелочи
-1 балл
За составление системы уравнений – 5 баллов
За расчет массовой доли SO3
- 3 балла
Итого: 10 баллов
10-3
При 300 ºС германий реагирует с йодом, давая дийодид:
Ge + I2 = GeI2,
который, диффундируя в другой конец трубки, при 250 ºС диспропорционирует по схеме:
2GeI2 = Ge + GeI4
В результате на подложке осаждается пленка чистого германия. Но тетрайодид,
диффундируя в горячий конец трубки, начинает взаимодействовать с германием, давая дийодид,
так как при 250 °С равновесие второй реакции смещено влево: дийодид, диффундируя в холодный
конец трубки, вновь диспропорционирует, и слой германия на подложке растет.
n(Ge) 
n(I2 ) 
m(Ge)
M (Ge)
m(I2 )
M (I2 )


1,450г
 0,02 моль
72,5г / моль
0,063г
 0,0025 моль
254г / моль
При 600ºС равновесие реакции германия с йодом сильно сдвинуто в сторону исходных
веществ и из трубки откачиваются только пары йода. Если откачку производить при 250°, когда в
газовой фазе находится тетрайодид, потери составят
1
1
n(I 2 )  0,0025 моль  0,00125 моль
2
2
m(Ge)  0,00125 моль  72,5 г / моль  0,091 г
n(GeI 4 ) 
Система оценивания:
За уравнения реакций по 2 балла - 4 балла
За объяснения равновесий
- 5 баллов
За расчет потерь
- 3 балла
Итого: 10 баллов
10-4
Уравнения oписанных процессов:
2Ме1 + Н2 = 2Ме1Н
(1)
Ме2 + Н2 = Ме2Н2
(2)
Ме1Н + Н2О = Ме2ОН + Н2
(3)
Ме2Н2+ 2Н2О = Ме2(ОН)2 + 2Н2
(4)
Нерастворимыми карбонатами являются соли щелочно-земельных металлов, поэтому:
Ме2(ОН)2 + Na2CO3 = Me2CO3 + 2NaOH (5)
Me2CO3 + 2 HCl = Me2Cl2 + CO2 +Н2О (6).
По уравнению (6): n(CO2) = n (Me2CO3),
по условию задачи n(CO2) =V/Vm = 1,12 л : 22,4 л/моль = 0,05 моль.
Отсюда М(Me2CO3) = m/M = 7,38 : 0,05 = 147,6г/моль
M(Me2) = 147,6г/моль - 60 г/моль = 87,6 г/моль.
Щелочно-земельный металл – Sr.
Поскольку n(SrCO3) = n(Sr), m(Sr) = 0,05 моль⋅87,6 г/моль = 4,38 г.
Тогда m(Me1) = 8,98 – 4,38 = 4,6 г.
По уравнению (4) n(H2) = 2n(SrH2), по условию задачи n(H2) = 0,1 моль.
Суммарное количество вещества выделившегося газа:
n(H2) = PV/RT = 103,96 кПа⋅6,95/ 8,31⋅290K = 0,3 моль.
Следовательно, Ме1 выделил n(H2) = 0,3 – 0,1 = 0,2 моль.
Отсюда по уравнению (3) n(Me1Н) = n(H2)= 0,2 моль.
По уравнению (1) n(Me1Н) = n(Me1), по условию n(Me1)= 0,2 моль.
Отсюда М(Ме1) = 4,6 : 0,2 = 23 г/моль.
Щелочной металл – Na.
Cистема оценивания:
За написание уравнений 1-6 по 0,5 балла
- 3 балла
За определения стронция 3 балла
За определение натрия 4 балла
Итого: 10 баллов
10 -5
При нагревании спиртов выше 170 °С образуются алкены, поэтому
D – этилен С2Н4, Е – этан С2Н6, F – сажа.
Так как из вещества С образуется при восстановлении С2Н5ОН,
то С – уксусный альдегид СН3СНО, В — ацетилен С2Н2, А — карбид кальция СаС2, Н – гидроксид
кальция Са(OН)2 , J – хлорид кальция СаС12, I – гидрокарбонат кальция Са(НСO3)2, К – карбонат
кальция СаСO3, L – оксид кальция СаО,
1. СаС2 (А) + 2H2O → С2Н2 (В) + Са(ОН)2 (Н)
2. С2Н2 (В) + Н2O → СН3СНО (С)
3. CH3CHO (С) + Н2 → СН3СН2ОН
4. С2Н5ОН → Н2O + СН2=СН2 (D)
5. СН2=СН2 (D) + Н2 → CH3-CH3 (E)
6. С2Н6 (Е) → 3Н2 + 2С(F)
7. Са(ОН)2 (Н) + 2HCI → 2Н2O + CaCl2 (J)
8. CaCl2 (J) + Na2CO3 → CaCO3 + 2NaCl
9. CaCO3 + CO2 + H2O →Ca(HCO3)2 (I)
10. Ca(HCO3)2 (I) → CO2 + H2O + CaCO3 (К)
11. CaCO3 (K) → CO2 + CaO (L)
12. 2CaO + 5C → 2CaC2 + CO2
Система оценивания:
1. За определение веществ A-L по 0,5 балла 2. За составление уравнений 1 - 6 – по 0,25 балла
за составление уравнений 7 - 12 – по 0,5 балла
Всего:10 баллов
5,5 баллов
- 1,5 баллa
- 3 балла