Всероссийская олимпиада школьников по химии Районный (муниципальный) этап 9 декабря 2014 года

Всероссийская олимпиада школьников по химии
Районный (муниципальный) этап
9 декабря 2014 года
8 класс
1. Объясните, почему производство сахарной пудры является
пожароопасным и взрывоопасным, тогда как производство сахарного песка к
таким не относится.
(18 баллов)
2. Юный химик Савелий поместил в воду 16 г порошка сульфата меди
и полностью растворил эту соль. Раствор был оставлен на длительное время в
открытом стакане. Вода испарилась, и в стакане остались кристаллы массой
25 г.
2.1. Объясните, почему масса оставшихся кристаллов оказалась
больше массы исходного сульфата меди.
2.2. Установите формулу получившихся кристаллов.
(30 баллов)
3. Юный химик Савелий собирается получить водород действием
соляной кислоты на металлический цинк. В его распоряжении имеются три
прибора,
которые
предполагается
использовать,
чтобы
собрать
выделяющийся газ в пробирку:
3.1. Укажите, какой (или какие) из этих приборов нельзя использовать
для того, чтобы собрать водород. Объясните, на чем основан такой выбор.
3.2. Укажите, в каком из предложенных приборов собранный водород
окажется наиболее чистым. Объясните, почему именно в этом приборе будет
собран наиболее чистый газ.
(35 баллов)
4. Предложите способ, которым можно отличить дистиллированную
воду от водопроводной воды.
(17 баллов)
Всероссийская олимпиада школьников по химии
Районный (муниципальный) этап
9 декабря 2014 года
9 класс
Задача 1.
Рассмотрите таблицу, в которой приводятся различные варианты названий
соединений.
Формула вещества
Ученый, в честь
которого названа
соль
Систематическое название
вещества
Na2SO4 · 10H2O
Хлорат калия
K3[Fe(CN)6]
Л.Гмелин
Г.Каро
Пероксомоносерная кислота
NaHCO3
1.1. Заполните пропуски в таблице.
1.2. Предложите один способ превращения NaHCO3 в Na2SO4 · 10H2O, напишите
уравнение химической реакции.
(20 баллов)
Задача 2.
При нормальных условиях в одном объеме воды плотностью 1000 г/л растворяется
500 объемов хлороводорода. Рассчитайте массовую долю хлороводорода в таком растворе.
(25 баллов)
Задача 3.
В смеси алюминия и серы массой 17.7 г произошла химическая реакция до полного
исчерпания одного из веществ. После ее завершения полученный продукт растворили в
избытке концентрированного раствора гидроксида натрия. При этом выделился бесцветный
газ объемом 3.36 л (н.у.).
3.1. Напишите уравнения протекающих реакций.
3.2. Рассчитайте массовую долю алюминия в исходной смеси.
(30 баллов)
Задача 4.
Описывая наблюдаемые явления, юный химик отмечает:
«При растворении металла A в избытке концентрированной азотной кислоты
выделился бурый газ Б с резким запахом. Добавление в полученный раствор гидроксида
натрия вызывает образование синего осадка, прокаливание которого приводит к веществу В
черного цвета.»
4.1. Установите вещества А, Б и В, указанные в тексте.
4.2. Напишите уравнения реакций, приведенные в описании опытов.
4.3. Предложите один способ превращения вещества В в вещество А в одну стадию,
напишите уравнение реакции.
(25 баллов)
Всероссийская олимпиада школьников по химии
Районный (муниципальный) этап
9 декабря 2014 года
10 класс
Задача 1. Минерал карбонатапатит является двойной средней солью кальция и двух
кислот  ортофосфорной и угольной. Массовая доля кислорода в минерале составляет
41.94 %.
1.1. Выведите формулу карбонатапатита.
1.2. Напишите уравнение реакции термического разложения минерала, расставьте
коэффициенты.
1.3. Вычислите потерю массы (в процентах) минералом в процессе его термического
разложения.
(25 баллов)
Задача 2. На полную нейтрализацию раствора, полученного при растворении
пентахлорида фосфора в горячей воде, потребовалось 200 мл 10 % (по массе) раствора NaOH
плотностью 1.109 г/мл.
2.1. Вычислите массу растворенного пентахлорида фосфора.
2.2. Предложите возможный способ получения пентахлорида фосфора и варианты
его использования.
(25 баллов)
Задача 3. Алюминиевый шарик полностью растворяется в растворе гидроксида
натрия за 18 минут при 25 оС или за 2 минуты при 45 оС.
3.1. Объясните, благодаря каким свойствам используемых веществ происходит
растворение шарика.
3.2. Составьте уравнение протекающей реакции.
3.3. Рассчитайте время, необходимое для полного растворения шарика при 75 оС.
(25 баллов)
Задача 4. Смесь алкана и циклоалкана, газообразных при н.у., имеет плотность,
равную плотности хлороводорода. Для полного сгорания смеси требуется объем кислорода, в
4.125 раза больший объема смеси. Все измерения проводились при одинаковых условиях.
4.1. Составьте в общем виде уравнения реакций сгорания в кислороде алканов и
циклоалканов.
4.2. Определите природу алкана и циклоалкана в смеси. Рассчитайте объемные доли
(в процентах) компонентов этой смеси.
4.3. Рассчитайте, какая наибольшая масса осадка может получиться при пропускании
продуктов сгорания 1 моль исходной смеси через известковую воду.
(25 баллов)
Всероссийская олимпиада школьников по химии
Районный (муниципальный) этап
9 декабря 2014 года
11 класс
1. При действии избытка металлического натрия на 36.7 мл
вещества А (плотность 0.806 г/см3) выделяется столько же водорода, сколько
его требуется для полного гидрирования 10 мл изопрена (плотность
0.681 г/см3). При действии на вещество А бромоводорода в присутствии
концентрированной серной кислоты образуется вторичное бромпроизводное,
а при действии только H2SO4 при нагревании – алкен.
1.1. Определите строение вещества А.
1.2. Запишите уравнение указанных реакций, назовите полученные
соединения.
1.3. Укажите, какие природные соединения являются полимерами
изопрена.
(25 баллов)
2. При сгорании 157 г 3 % (по массе) раствора фенола в диэтиловом
эфире выделилось 5699 кДж энергии в форме теплоты, а при сгорании 1 моль
фенола выделяется 3064 кДж теплоты.
2.1. Запишите уравнения реакций, соответствующие описанным в
задаче химическим процессам.
2.2. Рассчитайте, какое количество теплоты выделится при сгорании
1 г эфира. Теплотой растворения фенола в диэтиловом эфире можно
пренебречь.
(25 баллов)
3. Закрытая колба со смесью воздуха и кислорода имеет массу
104.328 г. Если ту же колбу наполнить углекислым газом, ее масса составит
104.538 г, а с газом A она имеет массу 104.243 г. При взаимодействии газа А
с хлороводородом одним из продуктов является соединение B, нагревание
которого под давлением в присутствии органического пероксида приводит к
образованию твердого вещества C белого цвета.
3.1. Назовите вещества А, В и С.
3.2. Напишите реакции превращения A  B  C.
3.3. Перечислите области применения вещества C.
(25 баллов)
4. Рассмотрите цепочку превращений:
CrCl2
5
4
1
Cr(OH)3
6
Cr(OH)2
2
Cr
7
3
Cr2(SO4)3
CrCl3
9
8
K2Cr2O7
4.1. Запишите уравнения реакций превращений 1 − 9, протекающих в
одну стадию. Укажите условия.
4.2. Назовите указанные в цепочке превращений хромсодержащие
вещества.
(25 баллов)
Решение задач
8 класс
Задача 1.
Сахарный песок и сахарная пудра состоят из одного и того же
вещества – сахарозы. Сахароза, подобно другим органическим веществам,
является горючим. В отличие от крупных кристаллов сахарного песка
сахарная пудра является тонкоизмельченным порошком, который легко
переходит в пыль. Пыль сахарной пудры, взвешенная в воздухе, в силу
мелкого размера частиц и их высокой удельной поверхности реагирует с
кислородом воздуха с высокой скоростью. Поэтому от действия случайной
искры сахарная пудра легко воспламеняется или взрывается.
Задача 2.
2.1. Из раствора сульфата меди закристаллизовался кристаллогидрат
сульфата меди – медный купорос. Часть воды, использованной для
приготовления раствора, вошла в состав кристаллогидрата.
2.2. В составе кристаллогидрата оказалось 16 г сульфата меди
(0.1 моль) и 9 г воды (0.5 моль). Соотношение количеств безводного
вещества и кристаллизационной воде соответствует формуле CuSO4 · 5H2O.
Задача 3.
3.1. Непригоден прибор 1, поскольку водород будет покидать
пробирку через отверстие, являясь газом, который легче воздуха.
3.2. Рекомендуется собирать водород над водой в приборе 3. В этом
случае он не смешивается с воздухом, что возможно при использовании
прибора 2. Дополнительно вследствие контакта водорода с водой он
освобождается от примеси хлороводорода, который увлекается потоком
водорода из пробирки, где этот газ получается.
Задача 4.
Воду нужно выпарить. При выпаривании дистиллированной воды не
останется сухого остатка. Водопроводная вода оставляет остаток
растворенных солей.
Рекомендации по оценке решения
Задача 1.
За объяснение причины воспламеняемости и взрывоопасности
Всего
18 баллов
18 баллов
Задача 2.
За указание на образование кристаллогидрата
За установление формулы кристаллогидрата
Всего
12 баллов
18 баллов
30 баллов
Задача 3.
За указание на прибор 1 как на непригодный
За объяснение причины непригодности прибора 1
За указание на предпочтительность прибора 3
За объяснение выбора прибора 3
Всего
5 баллов
10 баллов
5 баллов
15 баллов
35 баллов
Задача 4.
За предложенный способ и комментарий к нему
Всего
17 баллов
17 баллов
Максимальная возможная оценка решения
100 баллов
9 класс
Задача 1
1.1. Заполненная таблица:
Формула вещества
Na2SO4 · 10H2O
KClO3
K3[Fe(CN)6]
H2SO5
NaHCO3
Ученый, в честь
Систематическое название
которого названа
вещества
соль
Декагидрат сульфата
И.Р.Глаубер
натрия
К.Бертолле
Хлорат калия
Гексацианоферрат(III)
Л.Гмелин
калия
Пероксомоносерная
Г.Каро
кислота
Бульрих
Гидрокарбонат натрия
1.2. Превращение можно осуществить по реакции:
2NaHCO3 + H2SO4 → Na2SO4 + 2H2O + 2CO2
Na2SO4 + 10H2O → Na2SO4 · 10H2O (при кристаллизации раствора)
Задача 2
Примем объем воды за 1 л, тогда в нем будет растворено 500 л
хлороводорода.
Количество вещества HCl будет равно
n( HCl) 
V ( HCl)
500 л

 22.3 моль
Vm
22.4 л / моль
Масса хлороводорода будет равна
m( HCl)  n( HCl)  M ( HCl)  22.3 моль  36.5 г / моль  815 г
Масса воды будет равна
m( H 2O)   ( H 2O)  V ( H 2O)  1000 г / л  1 л  1000 г
Масса раствора складывается из массы воды и растворенного в ней
хлороводорода
m р  ра  m( H 2O)  m( HCl)  1000 г  815 г  1815 г
Массовая доля хлороводорода будет равна

m( HСС)
815 г
 100% 
 100%  45%
m р  ра
1815 г
Задача 3
Взаимодействие алюминия и серы протекает по уравнению реакции
2Al + 3S → Al2S3
Если в избытке был алюминий, то по окончании реакции в смеси
будет находиться сульфид алюминия с алюминием. Если в избытке была
сера, то получится смесь сульфида алюминия и серы.
Действие
щелочи
на
получившиеся
вещества
протекает
по
уравнениям:
2Al + 2NaOH + 6H2O → 2Na[Al(OH)4] + 3H2
Al2S3 + 8NaOH → 2Na[Al(OH)4] + 3Na2S
3S + 6NaOH → 2Na2S + Na2SO3 + 3H2O
Выделение газа происходит только в том случае, если алюминий был
взят в избытке, и часть алюминия осталась. Выделяющийся газ – водород.
Количество вещества водорода, выделившееся в результате реакции, будет
равно
n(H2) = V(H2)/Vm = 3.36 л / 22.4 (л/моль) = 0.15 моль.
В соответствии с уравнением реакции алюминия со щелочью для
получения такого количества вещества водорода требуется 0.1 моль
алюминия, или 2.7 г алюминия.
Таким образом, из 17.7 г исходной смеси в реакции участвовало
17.7 − 2.7 = 15.0 г алюминия и серы. Если x − количество вещества
алюминия, прореагировавшего с серой, то 1.5x − количество вещества серы,
вступившее в реакцию. Масса прореагировавшего алюминия 27x, масса
прореагировавшей серы – 32 · 1.5x = 48x. Получаем уравнение 27x + 48x = 15,
откуда x = 0.2 моль.
Таким образом, в исходной смеси было 0.2 · 27 + 2.7 = 8.1 г
алюминия, включая непрореагировавший. Масса серы 0.2 · 48 = 9.6 г.
Массовая доля алюминия 8.1 / 17.7 = 0.46, или 46 %.
Задача 4
4.1. A – медь, Б – диоксид азота, В − оксид меди (II).
4.2. Уравнения реакций:
Cu + 4HNO3 → Cu(NO3)2 + 2NO2 + 2H2O
Cu(NO3)2 + 2NaOH → Cu(OH)2 + 2NaNO3
Cu(OH)2 → CuO + H2O
4.3. Превращение оксида меди CuO в медь Cu может быть
осуществлено применением различных восстановителей, например,
2CuO + C → 2Cu + CO2
CuO + CO → Cu + CO2
3CuO + 2Al → 3Cu + Al2O3
CuO + H2 → Cu + H2O
10 класс
Задача 1.
1.1. Минерал карбонатапатит является двойной средней солью
кальция и двух кислот  ортофосфорной и угольной – Ca3(PO4)2
((О)=41.29%) и CaCO3 ((О)=48.00%). Учитывая содержание кислорода в
каждой из солей, представим его формулу в общем виде: хCa3(PO4)2CaCO3.
Из соотношения:
(О) 
(8  x  3)  16
 0.4194
(3  x  1)  40  2  x  31  1  12  (8  x  3)  16
Находим, что х = 3. Таким образом, формула карбонапатита
3Ca3(PO4)2CaCO3 или Ca10(PO4)6CO3.
1.2. Термическое разложение протекает по реакции:
3Ca3(PO4)2·CaCO3= 3Ca3(PO4)2+ CaO + СО2.
1.3. Потеря массы в процессе термического разложения:
m 
12  2  16
 100%  4.27%
10  40  (31  4  16)  6  12  3  16
Рекомендации по оценке решения:
Операция
Баллы
10
5
10
25
Установление формулы
Написание уравнения реакции
Расчет убыли массы
Всего
Задача 2
2.1. Запишем уравнение реакции, происходящей при растворении
пентахлорида фосфора в воде:
PCl5 + 4H2O = H3PO4 + 5HCl
Для сохранения заданного этим уравнением соотношения количеств
фосфорной и соляной кислоты представим уравнения нейтрализации смеси
кислот в виде:
H3PO4 + 3NaOH = Na3PO4 + 3H2O
5HCl + 5NaOH = 5NaCl + 5H2O
Из
совокупности
этих
уравнений
реакции
следует,
что
для
нейтрализации водного раствора, полученного при растворении 1 моль
пентахлорида фосфора, требуется 8 моль гидроксида натрия.
Количество
вещества
гидроксида
натрия,
потраченного
нейтрализацию:
 ( NaOH ) 
200 мл 1.109 г / мл  0.1
 0.5545 моль .
40 г / моль
на
Это количество вещества щелочи необходимо для нейтрализации
продуктов гидролиза 0.5545/8 = 0.069 моль PCl5. Масса PCl5 равна
0.069 моль  208.5 г/моль = 14.4 г.
2.2. Пентахлорид фосфора получают действием избытка хлора на
хлорид фосфора (III):
PCl3 + Cl2 = PCl5
PCl5  сильный хлорирующий агент, его используют при получении
хлорангидридов фосфорных и фосфоновых кислот из олефинов, в
производстве лекарственных средств и красителей.
Рекомендации по оценке решения:
Операция
Написание уравнений реакций (3 уравнения по 3 балла)
Расчет массы PCl5
Уравнение реакции получения PCl5
Перечень областей применения
Всего
Баллы
9
10
3
3
25
Задача 3
3.1. Реакция протекает, так как а) оксид алюминия, покрывающий
шарик, растворяется в растворе щелочи; б) алюминий – активный металл,
реагирующий с водой; в) гидроксид алюминия – амфотерное основание.
3.2. Уравнение реакции:
2Al + 2NaOH + 6H2O = 2Na[Al(OH)4] + 3H2
3.3. Из правила Вант-Гоффа для средней скорости реакции следует:
где
– промежуток времени, необходимый для протекания реакции, индексы
1 и 2 соответствуют температурам
и
.
Температурный коэффициент реакции (фактор Вант-Гоффа) равен:
откуда для температур
Тогда для температур
=25 оС и
=25оС и
=45 оС:
=75оС:
или:
минуты или 4.4 секунды.
Рекомендации по оценке решения:
Операция
За объяснение растворения алюминия в растворе щелочи
За составление суммарного уравнения реакции
За расчет времени растворения шарика, основанный на
правиле Вант-Гоффа
Всего
Задача 4
4.1. Уравнения сгорания в общем виде:
Баллы
6
4
15
25
2CnH2n+2 + (3n+1)O2 = 2nCO2 + (2n+2)H2O для алкана,
2CmH2m + 3mO2 = 2mCO2 + 2mH2O для циклоалкана.
4.2. Газообразными при н.у. являются алканы с n≤4 и циклоалканы с
m=3 или m=4. Обозначим объемную долю алкана в смеси х:
(CnH2n+2)=x.
Тогда объемная доля циклоалкана:
(CmH2m)=1-x.
В смеси объемом V объем алкана равен:
V(CnH2n+2)= Vx,
а объем циклоалкана:
V(CmH2m)=V(1-x).
При этом на сжигание алкана потребовался объем кислорода:
V(O2)=V1=(3n+1)Vx/2,
на сжигание циклоалкана
V(O2)=V2=3mV(1-x)/2.
Отсюда, общий объем израсходованного кислорода равен:
V(O2) = V1 + V2= (3n+1)Vx/2 + 3mV(1-x)/2 = (3nx+x+3m-3mx)V/2,
откуда в соответствии с условием задачи:
(3nx+x+3m-3mx)/2=4.125.
Молярная масса исходной смеси равна:
M(смеси)=Dвозд(смеси)·M(воздуха)=1.2529=36.5 г/моль.
С другой стороны, ее можно выразить через молярные массы компонентов
смеси и ее состав:
M(смеси)=M(CnH2n+2)(CnH2n+2)+ M(CmH2m) (CmH2m)
M(смеси)=(14n+2)x+14m(1-x).
Следовательно:
(14n+2)x+14m(1-x)=36.5.
Получили систему из двух уравнений с тремя неизвестными:
(3nx+x+3m-3mx)/2=4.125.
(14n+2)x+14m(1-x)=36.5.
Переменная m может принимать только два значения – или 3, или 4.
Для m=3 система имеет решения:
n=0.52, x=0.12. Первое значение не является целочисленным и поэтому не
может быть равно числу атомов углерода в алкане. Это решение
отбрасываем.
Для m=4 система имеет решения:
n=2, x=0.75. Следовательно, смесь состояла из этана (=0.75) и циклобутана
(или метилциклопропана) (=0.25).
4.3. В 1 моль исходной смеси 0.75 моль этана, из которого при
сгорании получится 1.5 моль углекислого газа, и 0.25 моль циклобутана
(метилциклопропана), из которого при сгорании получится 1 моль
углекислого газа, т.е. всего выделится 2.5 моль углекислого газа.
CO2 + Ca(OH)2 = CaCO3
Следовательно, может получиться 2.5 моль карбоната кальция, т.е.
m(CaCO3)=2.5 моль100 г/моль=250 г.
Рекомендации по оценке решения:
Операция
За составление двух уравнений в общем виде (по 3 балла)
За расчет значения молярной массы смеси
За расчет состава смеси
За расчет массы осадка
Всего
Баллы
6
4
10
5
25
Рекомендации по оценке решения
Задача 1.
За заполненные пропуски (8 пропусков)
За уравнение реакции
Всего
16 баллов
4 балла
20 баллов
Задача 2.
За расчет количества вещества хлороводорода
За расчет массы воды
За расчет массы хлороводорода
За расчет массы раствора
За расчет массовой доли
Всего
5 баллов
5 баллов
5 баллов
5 баллов
5 баллов
25 баллов
Задача 3.
За уравнения реакции получения Al2S3
За уравнения реакции с NaOH (3 уравнения)
За вывод о недостатке серы
За расчет количества вещества водорода
За расчет количества оставшегося алюминия
За расчет массовой доли алюминия
Всего
3 балла
15 баллов
4 балла
4 балла
4 балла
4 балла
30 баллов
Задача 4.
За определение веществ А, Б и В (3 вещества)
За уравнения реакций превращений А, Б и В (3 уравнения)
За способ превращения CuO в Cu и уравнение реакции
Всего
9 баллов
12 баллов
4 балла
25 баллов
Максимальная возможная оценка
100 баллов
11 класс
Задача 1.
Рассчитываем количество изопрена n = 10×0.681/68 = 0.1 моль. Тогда
в соответствии с уравнением гидрирования изопрена:
CH2
C
CH
+ 2H2
CH2
CH3
CH
CH2
CH3
CH3
CH3
количество водорода будет равно 0.2 моль. Вещество А – предельный
вторичный одноатомный спирт, содержащий в своем составе не менее трех
атомов водорода. Спирты реагируют с натрием с выделением водорода, при
взаимодействии с галогеноводородами образуют галогенпроизводные, при
этом вторичные спирты дают вторичные галогеналканы, а действие серной
кислоты приводит к элиминированию, в результате которого образуется
алкен. В общем виде реакция спирта с натрием выглядит так:
2ROH + 2Na
RONa + H2
В соответствии с уравнением количество вещества спирта, вступившего в
реакцию с натрием, равно 0.4 моль. Масса спирта m = 36.7×0.806 = 29.58 г.
Следовательно, молярная масса спирта М = 29,58/0,4 = 74 г/моль. Поскольку
молярная масса спирта М = 14n + 18, то 14n + 18 = 74; n = 4. Вещество А –
втор.бутиловый спирт или бутанол-2. Уравнения:
2CH3 CH2
CH
OH
+ 2Na
2CH3 CH2
CH3
CH
ONa
+ H2
CH3
втор.бутилат натрия
H2SO4
CH3
CH2
CH
OH
+ HBr
CH3
CH2
CH3
CH
Br
+ H2O
CH3
втор.бутилбромид или 2-бромбутан
H2SO4
CH3
CH2
CH
OH
CH3
CH
CH
CH3
бутен-2
CH3
+ H2O
Полимерами изопрена являются натуральный каучук и гуттаперча.
Рекомендации по оценке решения задачи
За расчет количеств изопрена и спирта 2 балла за каждый
4
За нахождение брутто формулы спирта
3
За установление структуры спирта
3
За уравнения реакций бутанола-2 с натрием, бромоводородом и 9
серной кислотой по 3 балла за каждое
За названия алкоголята, галогеналкана и алкена по 1 баллу за 3
каждое
За указание природных соединений
3
Всего
25
Задача 2.
2.1. Сгорание компонентов раствора фенола в диэтиловом эфире
описывается следующими уравнениями:
OH + 7O2
CH3
CH2
O
CH2
6CO2 + 3H2O
CH3 + 6O2
4CO2 + 5H2O
2.2. Рассчитываем количества вещества компонентов раствора фенола
в эфире. n(фенола) = 0.03×157/94 = 0.05 моль.
n(эфира) = 0.97×157/74 = 2.06 моль.
Теплота сгорания фенола
∆rH (фенола) = −3064×0.05 = −153.2 кДж, тогда на сгорание эфира придется
∆rH (эфира) = −5699 – (−153.2) = −5545.8 кДж.
Теплота сгорания 1 г эфира составит −5545.8/0.97×157 = −36.42 кДж.
Рекомендация по оценке решения задачи
За расчет количеств фенола и эфира (по 2 балла за каждый)
4
За написание уравнений горения фенола и эфира по 3 б. за каждое 6
За расчет энтальпии сгорания фенола
6
За расчет энтальпии сгорания эфира
4
За расчет теплоты сгорания 1 г эфира
5
Всего
25
Задача 3.
3.1. Поскольку объем газа в каждом случае один и тот же, количества
вещества газов по следствию из закона Авогадро тоже одинакова (n моль).
Принимая массу колбы за m0, получаем систему уравнений:
m0 + М(см)n = 104.328
(1)
m0 + 44n = 104.538
(2)
m0 + M(A)n = 104.243,
(3)
где M(см) – молярная масса смеси воздуха и кислорода, M(A) – молярная
масса газа А.
Вычитая из (2) уравнения (1) и (3), получаем:
(44 – M(см))n = 0.210
(4)
(44 – M(А))n = 0.295
(5)
Разделим (4) на (5):
откуда M(А) = 1.4M(см) – 17.8
Найдем диапазон значений молярной массы газа А, рассмотрев предельные
случаи:
для воздуха (29 г/моль) M(A) = 22.8 г/моль
для кислорода (32 г/моль) M(A) = 27.0 г/моль.
Таким образом, молярная масса газа А лежит в интервале 24.3 – 28.2 г/моль.
Условию задачи удовлетворяет лишь ацетилен с молярной массой 26 г/моль.
Он реагирует с хлороводородом с образованием винилхлорида:
СНСН + HCl  CH2=CHCl
А
B
При нагревании винилхлорида (40 − 70 оС) под давлением 5 − 10 атм в
присутствии соединений, которые распадаются на радикалы (пероксиды,
азосоединения), образуется поливинилхлорид:
ROOR
n CH2= CH
CH2 CH
Cl
n
Cl
поливинилхлорид (C)
Поливинилхлорид применяется как заменитель кожи, для изготовления труб,
изоляционных материалов, оконных профилей, линолеума.
Рекомендации по оценке решения
За нахождение диапазона молярных масс газа А
16
За установление природы веществ А, B и С – по 1 баллу
3
За реакции превращения A  B, B  C – по 2 балла
4
За области применения вещества С
2
Всего
25 баллов
Задача 4.
4.1.
Для
осуществления
указанных
превращений
необходимо
провести следующие реакции:
1). Взаимодействие хрома с соляной кислотой в инертной атмосфере:
Cr + 2HCl → CrCl2 + H2
2). Электролиз раствора сульфата хрома (III):
2Cr2(SO4)3 + 6H2O → 4Cr↓ (катод) + 3O2↑ (анод) + 6H2SO4
3). Взаимодействие хрома с хлором при нагревании:
2Cr + 3Cl2 → 2CrCl3
4). Взаимодействие хлорида хрома (II) со щелочью на воздухе:
4CrCl2 + 8NaOH + 2H2O + O2 → 4Cr(OH)3 + 8NaCl
5). Взаимодействие хлорида хрома (II) со щелочью в инертной атмосфере:
CrCl2 + 2NaOH → Cr(OH)2 + 2NaCl
6). Растворение гидроксида хрома (III) разбавленной серной кислотой:
2Cr(OH)3 + 3H2SO4 → Cr2(SO4)3 + 6H2O
7). Растворение гидроксида хрома (II) соляной кислотой на воздухе:
4Cr(OH)2 + 12HCl + 3O2 →4CrCl3 + 10H2O
8). Взаимодействие бихромата калия с восстановителями в среде серной
кислоты, как правило, сопровождается образование сульфата хрома (III),
следовательно, решением можно считать любое из представленных ниже
уравнений:
K2Cr2O7 + 7H2SO4(разб.) + 6KI → Cr2(SO4)3 + 3I2↓ + 4K2SO4 + 7H2O
K2Cr2O7 + 7H2SO4(конц.) + 6KBr → Cr2(SO4)3 + 3Br2 + 4K2SO4 + 7H2O
K2Cr2O7 + H2SO4(разб.) + 3SO2 → Cr2(SO4)3 + K2SO4 + H2O
K2Cr2O7 + 4H2SO4(разб.) + 3H2S → Cr2(SO4)3 + 3S↓ + K2SO4 + 7H2O
K2Cr2O7 + 4H2SO4(разб.) + 3KNO2 → Cr2(SO4)3 + 3KNO3 + K2SO4 + 4H2O
K2Cr2O7 + 7H2SO4(разб.) + 6FeSO4 → Cr2(SO4)3+3Fe2(SO4)3+K2SO4+7H2O
9). Окисление спиртов в среде соляной кислоты:
K2Cr2O7 + 8HCl(разб.) + 3C2H5OH → 2CrCl3 + 3CH3CHO + 2KCl + 7H2O
4.2. Хромсодержащие вещества:
CrCl2 - хлорид хрома (II);
Cr(OH)2 - гидроксид хрома (II);
Cr(OH)3 - гидроксид хрома (III);
Cr2(SO4)3 - сульфат хрома (III);
CrCl3 - хлорид хрома (III);
K2Cr2O7 – бихромат (дихромат) калия.
Рекомендация по оценке решения задачи
За написание уравнения взаимодействия хрома с соляной кислотой 2
в инертной атмосфере
За написание уравнения электролиза раствора сульфата хрома (III)
3
За написание уравнения взаимодействия хрома с хлором при 2
нагревании
За написание уравнения взаимодействия хлорида хрома (II) со 3
щелочью на воздухе
За написание уравнения взаимодействия хлорида хрома (II) со 2
щелочью в инертной атмосфере
За написание уравнения растворения гидроксида хрома (III) 2
разбавленной серной кислотой
За написание уравнения растворения гидроксида хрома (II) соляной 3
кислотой на воздухе
За
написание
уравнения
окисления
бихроматом
калия
в 2
присутствии серной кислоты
За написание уравнения окисления спиртов в среде соляной 3
кислоты
За названия хромсодержащих веществ (по 0.5 балла за каждое)
3
Всего
25