Поволжская открытая олимпиада школьников «Будущее медицины» химия задания 2 тура icon

Поволжская открытая олимпиада школьников «Будущее медицины» химия задания 2 тура


Смотрите также:
Методические и справочно-информационные материалы для подготовки к олимпиаде Рекомендуемые для...
Ii химия, биология Олимпиада школьников "Покори Воробьевы горы!"...
Олимпиада школьников "Ломоносов" (химия)-2009...
Рабочая инструкция интернет этап Олимпиада для школьников 9-11 классов Инструкция по выполнению...
Итоги проверки II заключительного тура межрегиональной олимпиады школьников «Будущие...
Результаты финального тура олимпиады школьников "Будущие исследователи будущее науки" в ннгу по...
Итоги проверки II заключительного тура межрегиональной олимпиады школьников «Будущие...
Итоги проверки II заключительного тура межрегиональной олимпиады школьников «Будущие...
Итоги проверки II заключительного тура межрегиональной олимпиады школьников «Будущие...
Итоги проверки II заключительного тура межрегиональной олимпиады школьников «Будущие...
Задачами Олимпиады является...
1 г. Заочная дистанционная олимпиада по физике и естествознанию «Построй свое Будущее...



Загрузка...
скачать
Поволжская открытая олимпиада школьников «Будущее медицины»

ХИМИЯ


ЗАДАНИЯ 2 ТУРА

11 КЛАСС


Задача 1.

Оксид железа (II), полученный восстановлением 8 г оксида железа (III), растворен в строго необходимом количестве 24,5%-ной серной кислоты. Полученный раствор охлажден до 0оС. При этом выпали кристаллы железного купороса. Насыщенный раствор при указанной температуре содержит 13,6% безводной соли. Вычислить массу выпавших кристаллов.

(15 б.)



Задача 2.

При гидролизе сложного эфира этиленгликоля массой 31,2 г получено 18 г предельной одноосновной кислоты, на нейтрализацию которой пошло 120 г 10%-ного водного раствора гидроксида натрия. Установить формулу исходного сложного эфира. (15 б)


Задача 3.

Вещества, образовавшиеся после нагревания смеси кальция и фосфора, растворили в соляной кислоте. При этом выделилось 2,8 л газа (н.у.), который затем сожгли в избытке воздуха. Полученный оксид фосфора (V) растворили в гидроксиде натрия с образованием 12 г гидрофосфата натрия. Определите массы фосфора и кальция в исходной смеси. (25 б.)


Задача 4.

Смесь диметилэтиламина, втор.- бутиламина и метилпропиламина общей массой 29,2 г сожгли в двукратном, по сравнению с необходимым, объеме воздуха. Вычислите объемную долю кислорода в конечной смеси до и после конденсации паров воды.

(20 б.)

Задача 5.

Газ, полученный прокаливанием 9,8 г бертолетовой соли в присутствии катализатора MnO2 , смешали c газом, полученным на аноде в результате полного электролиза расплава 22,2 г хлорида кальция. Полученную смесь газов пропустили через 400 г 2%-ного горячего раствора гидроксида натрия. Определите, какие вещества содержатся в полученном растворе, какова массовая доля каждого из них и каков состав оставшейся смеси газов (в % по объему). (25 б.)


^ ЭТАЛОНЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ (11 класс)


Задача 1.

Оксид железа (II), полученный восстановлением 8 г оксида железа (III), растворен в строго необходимом количестве 24,5%-ной серной кислоты. Полученный раствор охлажден до 0оС. При этом выпали кристаллы железного купороса. Насыщенный раствор при указанной температуре содержит 13,6% безводной соли. Вычислить массу выпавших кристаллов.


Решение:


  1. Восстановление оксида железа(III) проходит по схеме:



^

Fe2O3  2FeO (1)




n(Fe2O3) = m(Fe2O3) : M(Fe2O3) = 8г : 160г/моль = 0,05моль.

Согласно схеме (1): n(FeO) = 2n(Fe2O3) = 2 · 0,05 = 0,1 (моль).

m(FeO) = n(FeO) · M(FeO) = 0,1моль ·72 г/моль = 7,2 г.



  1. Реакция оксида железа (II) c cерной кислотой протекает по уравнению (2):


FeO + H2SO4  FeSO4 + H2O (2)


По уравнению (2): n(H2SO4) = n(FeO) = 0,1 моль.


m(H2SO4) = n(H2SO4) · M(H2SO4) = 0,1 моль· 98 г/моль = 9,8 г

m(H2SO4)p-pa = m(H2SO4) : = 9,8 : 0,245 = 40 (г)


n(FeSO4) = n(FeO) = 0,1 моль.

m(FeSO4) = m(FeSO4) · M(FeSO4) = 0,1 моль· 152 г/моль = 15,2 г

m(FeSO4)p-pa = m(FeO) + m(H2SO4)p-pa = 7,2 г + 40 г = 47,2 г


  1. После охлаждения из полученного раствора сульфата железа выпадает осадок в виде FeSO4· 7H2O.


FeSO4 + 7H2O  FeSO4  7 H2O (3)


  1. Пусть выпало x моль FeSO4· 7H2O;

тогда масса выпавшего кристаллогидрата равна n(FeSO4) · M(FeSO4) = x· 278.

При этом из раствора ушло х моль FeSO4 , что составляет по массе 152 х .

5. Масса раствора FeSO4 после охлаждения: 47,2 – 278х

Масса FeSO4 в растворе после охлаждения: 15,2 – 152x

6. Массовая доля сульфата железа в растворе после охлаждения равна 13,6%



Решая уравнение, определяем количество выпавшего кристаллогидрата:

х= 0,0769 моль. Масса кристаллогидрата равна 0,0769 моль · 278 г/моль = 21,38 г.


Ответ: 21,38 г.


Задача 2.

При гидролизе сложного эфира этиленгликоля массой 31,2 г получено 18 г предельной одноосновной кислоты, на нейтрализацию которой пошло 120 г 10%-ного водного раствора гидроксида натрия. Установить формулу исходного сложного эфира.


Решение:


Этиленгликоль может образовывать два сложных эфира :

R(O)COCH2-СH2OC(O)R ; OHCH2-CH2OC(O)R

Полный Неполный

Предположим, что эфир полный. Тогда при гидролизе идет реакция (1)


R(O)COCH2-СH2OC(O)R + H2O ↔ OHCH2-CH2^ OH + 2 R'COOH (1)

Кислота нейтрализуется щелочью по уравнению:

R’COOH + NaOH = R’COONa + H2O (2)


  1. Рассчитываем количество вещества щелочи:


a) m(NaOH) = m(р-ра) · ω_= 120· 0,1= 12 (г)

b) n(NaOH) = m(NaOH): M(NaOH) =

= 12 г : 40 г/моль = 0,3 моль


  1. Рассчитаем молекулярную массу кислоты и установим ее формулу.

n(R’COOH) = n(NaOH); n(R’COOH) = 0,3(моль).



По условию задачи кислота – предельная. Следовательно, общая формула - СnH2n+1COOH .

M(СnH2n+1COOH) = 14n+46. 14n + 46 = 60; n = 1.

Формула кислоты – СH3COOH.


  1. По уравнению (1) n(эфира) = ½ n(кислоты). n(эфира) = 0,15 моль.




M СH3(O)СOCH2-СH2OC(O)CH3 = 146г/моль; Следовательно, эфир не может быть полным.

  1. Если эфир неполный, то уравнение гидролиза (3)


HOCH2-СH2OC(O)CH3 + H2O ↔ OHCH2-CH2OH + CH3COOH (3)

M = 104г/моль

Согласно уравнению (3)

n(эфира) = n(кислоты). n(эфира) = 0,3 моль.



Что соответствует формуле ; OHCH2-CH2OC(O)CH3

^ Ответ: исходное вещество – неполный эфир этиленгликоля и уксусной кислоты.


Задача 3.

Вещества, образовавшиеся после нагревании смеси кальция и фосфора, растворили в соляной кислоте. При этом выделилось 2,8 л газа (н.у.), который затем сожгли в избытке воздуха. Полученный оксид фосфора (V) растворили в гидроксиде натрия с образованием 12 г гидрофосфата натрия. Определите массы фосфора и кальция в исходной смеси.


Решение:


При нагревании смеси кальция и фосфора идет реакция (1)

3 Ca + 2 P → Ca3P2 (1)

После растворения в соляной кислоте образовался газ – фосфин :


Ca3P2 + 6 HCl → 3 CaCl2 + 2 PH3↑ (2)


2 PH3 + 4 O2 → P2O5 + 3 H2O (3)


P2O5 + 4 NaOH → 2 Na2HPO4 + H2O (4)


1. Рассчитаем количество вещества гидрофосфата натрия:



2. n(P2O5) = ½ n(Na2HPO4) = 0.0845 : 2 = 0,04225 (моль) ур-ние (4)

3. n (PH3) = 2 n(P2O5) = 0,04225 · 2 = 0,0845 (моль) ур-ние (3)

4. V(PH3) = n (PH3) · VM = 0,0845 · 22,4 л/моль = 1,89 л.

5. n (Ca3P2) = ½ (PH3) = 0,0845 : 2 = 0,04225 (моль) ур-ние (2)

n(Ca) = 3n(Ca3P2) = 0,04225 · 3 = 0,127 (моль) ур-ние (1)

m(Ca) = n(Ca) · M(Ca) = 0,127моль · 40 г/моль = 5.08 г.

n(P) = 2 n (Ca3P2) = 0,04225 · 2 = 0,0845 (моль) ур-ние (1)

m(P) = n(P) · M(P) = 0,0845моль · 31 г/моль = 2.62 г.


Если бы в реакции с HCl образовался бы только фосфин, то объем выделившегося газа должен был быть равным 1,89 л. По условию задачи объем газа равен 2,8 л. Разница в объеме газа (2.8 л – 1,89 л), равная 0,91 л может соответствовать объему водорода, который образуется при взаимодействии HCl c избытком кальция в исходной смеси. Т.е. после реакции (1) кроме фосфида кальция есть еще избыток Ca.


Сa + 2 HCl → CaCl2 + H2 (5)


По уравнению (5)

n(H2) = V(H2) : VM = 0,91л : 22,4л/моль = 0,041 моль

n(Ca) = n(H2) = 0,041 моль

m(Ca) = n(Ca) · M(Ca) = 0,041моль · 40 г/моль = 1.64 г.

^ Масса Са в исходной смеси составляет 5,08 г + 1,64 г = 6,72 г

Масса P в исходной смеси составляет 2,62 г


Ответ: Масса Са в исходной смеси 6,72 г; масса P в исходной смеси 2,62 г


Задача 4.

Смесь диметилэтиламина, втор.бутиламина и метилпропиламина общей массой 29,2 г сожгли в двукратном, по сравнению с необходимым, объеме воздуха. Вычислите объемную долю кислорода в конечной смеси до и после конденсации паров воды.


Решение:


  1. (СH3)2NH- C2H5 – диметилэтиламин ; СH3-CH-CH2-CH3 – втор.бутиламин ;

|

NH2

CH3-NH-C3H7 – метилпропиламин.

Все амины – изомеры с общей формулой C4H11N.

  1. Реакция горения смеси аминов протекает по уравнению:

4 C4H11N + 27 О2 → 16 СО2 + 2 N2 + 22 H2O(1)

Рассчитаем количество вещества изомерных аминов

n(C4H11N) = m(C4H11N) : M(C4H11N) = 29,2 г : 73 г/моль = 0,4 моль.


  1. По уравнению (1) рассчитаем количество вещества чистого кислорода для сжигания аминов:

n(O2) = 27/4 n(C4H11N) = 2,7 моль.

Т.к. объемная доля кислорода в воздухе составляет 21% , то необходимое количество воздуха для сжигания аминов равно 2,7 моль : 0,21 = 12.86 моль.

По условию задачи для сжигания взяли двукратное количество воздуха т.е. 25,72 моль, в котором находилось : n(O2) = 25,72 · 0,21 = 5,4 (моль);

n(N2) = 25,72 · 0,79 = 20,32 (моль)


4. После реакции (1) в реакционной смеси образуются:

n(CO2) = 4n(C4H11N) = 1,6 моль;

n(N2) = ½ n(C4H11N) = 0,2 моль;

n(H2O) = 22/4 n (C4H11N) = 2,2 моль;

Кроме этого присутствуют:

Избыток кислорода n(O2) = 5,4 – 2,7 = 2,7 (моль)

и не прореагировавший азот воздуха n(N2) = 20,32 (моль)

Общее количество газов в конечной смеси равно: 27,02 моль.

^ До конденсации паров воды все газы находились при одинаковых условиях. Т.к. 1 моль любого газа при одинаковых условиях занимает одинаковый объем например V0 (следствие из з-на Авогадро), то

V(смеси) =27,02·V0 ; а V(O2) = 2,7· V0



^ После конденсации воды: n(смеси) = 27,02 – 2,2 = 24,82 (моль)





Ответ: до конденсации паров воды; после конденсации паров воды.


Задача 5.

Газ, полученный прокаливанием 9,8 г бертолетовой соли в присутствии катализатора MnO2 , смешали c газом, полученным на аноде в результате полного электролиза расплава 22,2 г хлорида кальция. Полученную смесь газов пропустили через 400 г 2%-ного горячего раствора гидроксида натрия. Определите, какие вещества содержатся в полученном растворе, какова массовая доля каждого из них, и каков состав оставшейся смеси газов н.у. (в % по объему).


Решение.

Процесс прокаливания бертолетовой соли :

(1)

Электролиз расплава хлорида кальция:

(2)

  1. Рассчитаем количество вещества бертолетовой соли:

n(KClO3) = m(KClO3) : M(KClO3) = 9,8 г : 122,5 г/моль = 0,08 моль

По уравнению (1): n(O2) = 3/2 n(KClO3) = 0,12 моль


  1. Рассчитаем количество вещества хлорида кальция и хлора:

n(CaCl2) = m(CaCl2) : M(CaCl2) = 22,2 г : 111 г/моль = 0,2 моль;

n(Cl2) = n(CaCl2) = 0,2 моль

3. Cмесь газов состоит из Сl2 и O2. После пропускания смеси через горячий раствор

NaOH протекает реакция:

(3)

4. Рассчитаем количество вещества гидроксида натрия в растворе:



5. Определяем мольное соотношение взятых в реакцию хлора и гидроксида натрия

n(Cl2) : n(NaOH) = 0,2 : 0,2 = 1:1.

По уравнению (3) это соотношение равно 1:2. Следовательно, имеем недостаток

щелочи. Расчет ведем по количеству NaOH.

  1. По уравнению (3):

n(Cl2) = ½ n(NaOH) = 0,1 моль;

n(NaCl) = 5/6 n(NaOH) = 0,167 моль;

n(NaClO3) = 1/6 n(NaOH) = 0,0333 моль;

m(NaCl) = n(NaCl) · M(NaCl) = 0,167 моль · 58,5 г/моль = 9,77 г

m(NaClO3) = 0,0333 моль · 106,5 г/моль = 3,55 г

m(Cl2) = 0,1 моль· 71 г/моль = 7,1 г

  1. Рассчитаем массу раствора, содержащего эти соли:

mр-ра(NaOH) + m(Cl2) = 400 + 7,1 = 407,1 г

8 . Определим массовую долю солей в растворе: ;

  1. Определим состав газовой смеси после реакции: n(O2) = 0,12 моль (1),

n(Cl2)избвток = 0,1 моль.

V(O2) = n(O2) · VM = 0,12моль 22,4л/моль = 2,688 л; V(Cl2) = 2,24 л.

V(смеси) = 4,93 л.

;

Ответ:




Скачать 102,85 Kb.
оставить комментарий
Дата02.10.2011
Размер102,85 Kb.
ТипЗадача, Образовательные материалы
Добавить документ в свой блог или на сайт

Ваша оценка этого документа будет первой.
Ваша оценка:
Разместите кнопку на своём сайте или блоге:
rudocs.exdat.com

Загрузка...
База данных защищена авторским правом ©exdat 2000-2017
При копировании материала укажите ссылку
обратиться к администрации
Анализ
Справочники
Сценарии
Рефераты
Курсовые работы
Авторефераты
Программы
Методички
Документы
Понятия

опубликовать
Загрузка...
Документы

Рейтинг@Mail.ru
наверх