Разработка заданий школьного этапа Всероссийской олимпиады школьников по химии 2019-2020 учебного года

Пояснительная записка к проекту

Смысл проекта в том, чтобы составить неординарные задачи для школьной олимпиады по химии и предложить их участникам интеллектуального состязания. Продуктом проекта – сборник задач  с ответами и критериями оценивания (Приложении 1) и анализ результатов олимпиады (Приложение 3. Статистика).

Цели проекта:

1. Составить задачи для проведения школьного тура ВСОШ по химии;

2. Оценить примерный уровень подготовки учащихся к олимпиадам, их способность грамотно применять школьные знания.

Задачи, поставленные при выполнении проектной работы:

1. Изучить учебную школьную программу с 8 по 11 классы;

2. Составить задачи для проведения школьного тура ВСОШ по химии;

3. Согласовать их с районным методистом;

4. Предоставить решения составленных задач;

5. Проанализировать результаты олимпиады;

6. Провести несколько занятий с учащимися 11 «М» класса ГБОУ СОШ №422 по методам решения олимпиадных заданий.

 Ход работы над проектом можно разделить на 3 этапа:

1. Составление задач и критериев оценивания;

2. Провести олимпиаду и проанализировать результаты;

3. Провести несколько занятий с учащимися 11 «М» класса ГБОУ СОШ №422 по методам решения олимпиадных заданий.

При выполнении работы были использованы следующие источники:

1.Габриелян О. Химия. 8 класс: Учеб. Для общеобразоват. Учреждений. – М.:Дрофа, 2004. – 208 с.

2.Габриелян О. Химия. 9 класс: Учеб. Для общеобразоват. Учреждений. – М.:Дрофа, 2004. –  319 с.

3.Габриелян О. Химия. Углубленный уровень. 10 кл.: Учеб. Для общеобразоват. Учреждений. – М.:Дрофа, 2004. – 368с.

4.Габриелян О. Химия. Углубленный уровень. 11 кл.: Учеб. Для общеобразоват. Учреждений. – М.:Дрофа, 2019. – 397, [3] с.

5.Моррисон Р. Органическая химия. – М. Мир, 1974. –1133 с.

6. Химик ру – сайт о химии. – Режим доступа: http://www.xumuk.ru, свободный

Государственное бюджетное общеобразовательное учреждение

средняя общеобразовательная школа № 422

Кронштадтского района Санкт-Петербурга

Разработка задач школьного этапа Всероссийской олимпиады школьников по химии 2019-2020 г.

Социальный, информационный проект

Санкт-Петербург

2019-2020 г.

Содержание

1. ВВЕДЕНИЕ

Олимпиады школьников имеют большое значение для старшеклассников, так как могут давать значительные льготы при поступлении в высшие учебные заведения, вплоть до зачисления без вступительных испытаний. Именно поэтому необходимо тренироваться решать задания высокого уровня сложности, начиная с 8-9 класса. Мне показалось интересным попробовать свои силы в написании подобных задач для учащихся школ Кронштадта, особенно для одноклассников, интересующихся химией и планирующих сдавать этот предмет на ЕГЭ.

1.1. Проблема: современному школьнику для успешного  поступления в престижные высшие учебные заведения необходимы умения решения олимпиадных задач.

Актуальность: в настоящее время существует большое множество олимпиад школьников разного уровня, призёрство или победа в которых гарантирует льготное поступление в Вузы по данному направлению.

1.2. Цели:

1. Составить задачи для проведения школьного тура ВСОШ по химии;

2. Оценить примерный уровень подготовки учащихся к олимпиадам, их способность грамотно применять школьные знания.

Задачи:

1. Изучить учебную школьную программу с 8 по 11 классы;

2. Составить задачи для проведения школьного тура ВСОШ по химии;

3. Согласовать их с районным методистом;

4. Предоставить решения составленных задач;

5. Проанализировать результаты олимпиады;

6. Провести несколько занятий с учащимися 11 «М» класса ГБОУ СОШ №422 по методам решения олимпиадных заданий.

1.3. Продукт проекта: сборник олимпиадных заданий для 8-11 классов с решениями.

2. ВЫПОЛНЕНИЕ РАБОТЫ

2.1. Составление задач

Для того, чтобы успешно составить олимпиадные задания для школьников из разных классов необходимо изучить школьную программу по химии (математике в меньшей степени) и отталкиваться именно от неё при разработке, потому что так задачи будут соответствовать тому уровню знаний, которого  ребята уже достигли (или должны были достичь). Кроме того, задачи должны содержать в себе не только определённый вопрос, но и некоторое описание или характеристику того, с чем ученику придётся работать, чтобы вызвать определённый интерес к теме и расширить кругозор, что особенно важно для восьмиклассников, только начинающих постижение такой многогранной науки как химия. После этого уже сформировался примерный круг тем, выносимый в заданиях:

8 класс (см. Приложение 1):

1. Определение массовой доли элемента в соединении;

2. Определение элемента по предложенному описанию, характеристика его атома;

3. Химический состав воздуха, определение валентностей элементов в соединениях;

4. Расчеты масс и числа молекул по массовым долям веществ в сплаве;

5. Составление формул сложного вещества, расчёт числа нуклонов и электронов в молекуле.

Как легко заметить, почти все предложенные задачи касаются строения молекулы или атома, что изучается в самом начале учебного года. Также присутствуют вопросы, для правильного ответа на которые необходимо было посещать уроки математики (задача 4) и естествознания (задача 3).

Для девятых классов задания обязаны быть намного сложнее, так как ребята уже изучили много тем, касающихся различных химических реакций, процессов, происходящих в растворах, строения более сложных веществ, а также улучшили математический аппарат.

9 класс (см. Приложение 1):

1. Расчеты по уравнению реакции, вычисление массовой доли вещества в растворе;

2. Кристаллогидраты: определение формулы, нахождение массой доли вещества в соединении;

3. Простейший качественный анализ неорганических соединений;

4. Расчет числа протонов, образовавшихся при диссоциации неорганической кислоты;

5. Составление уравнений окислительно-восстановительных реакций.

Десятиклассники уже имеют намного больший багаж знаний по химии. В девятом классе они изучили основные свойства многих элементов, их групп (по положению в Периодической таблице) и образованных ими веществ, а также ещё более развили математический аппарат. Кроме того, в нынешнем учебном году ребята прошли несколько тем по органической химии, касающихся строения и состава органических соединений, и рассмотрели решения связанных с ними задач на занятиях. Все приобретённые навыки позволяют включать в олимпиаду задания более интересные и сложные, позволяющие лучше показать знание предмета.

10 класс (см. Приложение 1):

1. Определение неизвестного элемента в соединении по массовой доле; качественный анализ; неорганический синтез.

2. Расчетная задача на определение молекулярной формулы органического вещества по продуктам сгорания; составление структурных формул изомеров по приведённому описанию.

3. Задача «на пластинку» на расчет массовой доли соли в растворе.

4. Схема, иллюстрирующая химические свойства щелочного металла; написание уравнений реакций.

5.  Определение количественного состава смеси металлов.

Одиннадцатиклассники, в отличие от десятиклассников, обладают знаниями в области органической химии, позволяющими рассуждать о химических свойствах соответствующих соединений, принадлежащих разным классам в зависимости от наличия определённых функциональных групп.

11 класс (см. Приложение 1):

1.  Необычная, на мой взгляд, задача по неорганической химии, решаемая с помощью введения неизвестного; неорганический синтез.

2. Расчет молекулярной формулы органического соединения по массовым долям элементов; разветвлённая цепочка превращений органических соединений.

3. Определение формулы неизвестного неорганического вещества из расчетов по уравнениям реакции.

4. Составление уравнений окислительно-восстановительных реакций (с самостоятельным указанием продуктов); определение окислителя и восстановителя.

5. См. задачу 5 для десятых классов.

 Полные решение всех заданий олимпиады приведены в    Приложении 1, где также дана их подробная разбалловка, в зависимости от полноты и правильности решения.

Задачи для решения на элективах (см. Приложение 2)

Помимо задач, приведённых выше, мною были придуманы несколько задач более высокого уровня сложности, предназначенные для совместного решения с 11-тиклассниками на элективных занятиях. Здесь уже можно ещё более углубиться и отойти от школьной программы, чтобы показать некоторые приёмы решения заданий олимпиад более высокого уровня.

1. 5 задач по теме «Растворы и растворимость», подготовленные к уроку по соответствующей теме. Среди них две имеют низкий уровень сложности, одна – средний, а последние – высокий.

2. «Не всё так просто» - сюжетная задача про двух братьев-химиков, не сколько сложная, сколько, на мой взгляд, интересная. Также, решая её, ученик узнаёт новые свойства алканов, не описанные в используемом учебнике, что полезно и занимательно.

3.  «Цепочечка»  - задача по органическому синтезу. Учащемуся предлагается расшифровать вещества, описанные в цепочке превращений,  конечным продуктом которой является триметилкарбинол. Предполагается умение определять вещество (подробно изучаемое в школьной программе) по приведённому описанию, а также знание химических свойств Аренов, кетонов, алкилгалогенидов, некоторых принципов органического катализа.

2.2 Проведение школьного тура олимпиады

Школьный этап ВСоШ по химии был проведён __ октября 2019 года. На выполнение работы было отведено 3 академических часа. Во время тура в ГБОУ СОШ №422 нарушений участниками правил написания олимпиады не выявлено.

Максимальные баллы за всю работу в каждом классе такие:

8 класс – 27 баллов; 9 класс – 30 баллов;

10 класс – 27 баллов; 11 класс – 32 балла.

Число участников от каждой школы:

422 – 51 человек;   418 – 17 человек;

423 – 34 человека;  425 – 47 человек;

КМКВК – 23 человека.

Окончательные результаты олимпиады см. в приложении 3.

2.3 Анализ результатов олимпиады

Сразу стоит отметить, что хотя и вычисление среднего значения является мощным инструментом статистических исследований, уделять ему много внимания в данном случае не следует, так как он не покащывает соотношение по количеству участников из разных школ. Например, в 11 классе ученикам школы №422 принадлежат 2 лучших результата, однако      из-за того, что другие участники из этого учреждения набрали меньшее количество баллов, средний результат по школе оказался ниже, чем у учеников СОШ №418, занявших следующие две позиции в итоговом списке.

8 Класс: средний балл для каждой школы отображён таблице:

Как легко заметить, наибольший средний балл у учащихся КВКМК, а наименьший – у учеников 423 школы. В школах 422 и 425 также балл ниже среднего, а в 418 – выше.

Распределение числа учащихся по баллам, набранным ими, отображено в диаграмме:

Как видно, почти четверть участников набрал минимальное количество баллов (меньше 5), и примерно столько же сделали почти половину всей работы. 40% из общего числа получили менее трети баллов. И всего лишь десять процентов участников сделали более половины работы.

    Как можно будет убедиться потом, восьмиклассники справились с олимпиадой лучше всех, даже по сравнению с учащимися 10 или 11 класса. Однако баллы всё равно следует считать низкими, так как ни в одном задании нет вопросов, затрагивающих темы вне школьной программы. От участников требовалось применить базовые знания химии, других предметов, а также показать эрудированность, но оказалось, что это выше их уровня.

   9 класс: балл для каждой школы отображён таблице:

Наилучшие результаты показали учащиеся КВКМК, а худшие – школа №425. Средний результат учеников школы №422 немного ниже среднего по району. Но следует отметить, что и сам средний результат намного меньше 30% от тех баллов, которые можно было набрать, выполнив работу полностью.

 Распределение числа учащихся по баллам, набранным ими, отображено в диаграмме:

Больше, чем треть участников набрала менее 6 баллов (21 человек), ведь и в этой параллели, как в 8 классе, все задания не выходят за рамки школьной программы, следовательно, любой отличник может набрать более половины всех баллов, а таких всего 13% (7 человек из всего района). При этом никто не перешагнул через порог 66% от работы.

10 класс: средний балл для каждой школы отображён таблице:

Лучший результат снова у КВКМК, а худший – у школы 425 (1 балл). Нужно напомнить, что максимальный балл для этой параллели – 27,        то есть в среднем каждый участник справился лишь с одной седьмой частью работы.

Распределение числа учащихся по баллам, набранным ими, отображено в диаграмме:

Больше 75% участников набрали меньше 6 баллов (23 человека), что очень мало. По 10% (3 человека) учащихся получили за работу от 6 до 11 баллов и от 11 до 16 баллов соответственно. И лишь один человек справился более чем с половиной всех заданий (17 баллов).

Это показывает, что десятиклассники многое забыли за лето после экзаменов, а также их неумение  решать нестандартные задачи, отличающиеся от предлагаемых в школе.

11 класс: средний балл для каждой школы отображён таблице:

Наилучшие средние результаты показали ученики школы №418, а худшие – участники от школы №425,  набравшие только 3 балла на шесть участвовавших человек.    Максимальный балл из всей параллели – 17 из 32.

Распределение числа учащихся по баллам, набранным ими, отображено в диаграмме:

70% участников (19 человек) набрали менее 6 баллов. 19% дополнительно не смогли перешагнуть порог одной трети от работы. 7% набрали от 11 до 16 баллов (2 человека).

В итоге видно, что в ряду параллелей 8-9-10-11 результаты ухудшаются. Это возможно объяснить усложнением заданий для участников, изучающих химию на протяжении нескольких лет. Однако также закономерно было ожидать того, что старшеклассники будут более подготовленными в связи с приближающимися экзаменами (ведь подготовку лучше начинать ещё раньше 11 класса). Из этого можно сделать достаточно очевидный  вывод, что умение решать ЕГЭ  не обязательно коррелируется со умением решать школьные олимпиады.

3. ВЫВОД

Выполняя работу я понял, насколько непросто составлять задания даже для школьного тура олимпиады, где задачи максимально приближены к обычной программы. Полученные навыки могут быть полезны в дальнейшей деятельности (в будущем я планировал участвовать в организации Санкт-Петербургской олимпиады школьников по химии). Кроме того, результаты конкурса являются объективными показателями того, как хорошо учащиеся Кронштадтского  района могут применять знания, полученные на занятиях.

4. СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1.Габриелян О. Химия. 8 класс: Учеб. Для общеобразоват. Учреждений. – М.:Дрофа, 2004. – 208 с.

2.Габриелян О. Химия. 9 класс: Учеб. Для общеобразоват. Учреждений. – М.:Дрофа, 2004. –  319 с.

3.Габриелян О. Химия. Углубленный уровень. 10 кл.: Учеб. Для общеобразоват. Учреждений. – М.:Дрофа, 2004. – 368с.

4.Габриелян О. Химия. Углубленный уровень. 11 кл.: Учеб. Для общеобразоват. Учреждений. – М.:Дрофа, 2019. – 397, [3] с.

5.Моррисон Р. Органическая химия. – М. Мир, 1974. –1133 с.

6. Химик ру – сайт о химии. – Режим доступа: http://www.xumuk.ru, свободный

Задачи школьного тура олимпиады по химии

8 класс

8-1. Даны соединения: FeCl2 и FeCl3. Определите их молярные массы и массовые доли железа в них. Можно ли сравнить массовые доли железа в соединениях, не производя расчеты? Свой ответ обоснуйте.

8-2. Соединения некоторого элемента широко используются в промышленности. Одно из его соединений называется кварцем (разновидности: горный хрусталь, кремнезём, аметист). Так, простое вещество добавляют в сплавы и стали для повышения их жаропрочных и кислотоупорных свойств. Различные оксиды используются в производстве компьютерной техники, приборов. Оказалось, что в ядре атома этого элемента 14 нейтронов. Охарактеризуйте атом этого элемента по следующему плану:

1) Название, произношение в химических соединениях;

2) Номер периода, группы (подгруппы);

3) Строение ядра;

4) Строение электронной оболочки (напишите электронную и графическую формулы);

К какой группе элементов он относится (к металлам или неметаллам)? Ответ обоснуйте.

8-3. В 1754 году шотландский физико-химик Джозеф Блэк обнаружил, что при нагревании карбоната магния (MgCO3) выделяется  «связанный воздух» (CO2). Это открытие положило начало развитию пневматической химии (химии газов) и натолкнуло учёного на мысль о том, что воздух имеет сложный состав, что и было впоследствии доказано. Сейчас ни у кого нет сомнений в том, что воздух – это смесь нескольких газообразных веществ. Поэтому:

1) Назовите 4 основных компонента воздуха, разделите их на простые и сложные вещества;

2) Определите валентности элементов в этих соединениях. Валентность – это количество связей, образованных атомом этого элемента;

3) Где концентрация углекислого газа будет выше: в мегаполисе или в сельской местности? Ответ аргументируйте.

8-4. Автоматная латунь – сплав, содержащий медь, цинк, свинец с массовыми долями 60%, 39,5%, 0,5%, из которого производят гайки, болты и другие детали массового производства.

1) Какие массы металлов-компонентов смеси содержатся в слитке латуни массой 3 кг?

2) Определите число атомов металлов в слитке, если в килограмме меди, цинка, свинца содержится 1,69*1022, 1,097*1022, 4,36*1017 атомов соответственно.

8-5. Некоторое сложное химическое соединение является основным в таких минералах как корунд, сапфир, опал, рубин. Оно отличается крайне высокой прочностью, лишь немного уступающей алмазу. При анализе этого соединения выяснили, что в его состав входят атомы алюминия и кислорода в соотношении 2 к 3. Напишите молекулярную и структурную формулы соединения. Рассчитайте число протонов, нейтронов и электронов в молекуле.

9 класс

9-1. Смешали 175 г. 16%-ного раствора гидроксида калия с 300 г. 17%-ного раствора нитрата серебра (1). Вычислите массовую долю щёлочи в полученном растворе.

9-2.Кристаллогидраты – вещества, молекулы которых состоят из молекулы какого-то соединения, связанной с кристаллизационной водой. Так, медный купорос имеет формулу CuSO4*5H2O, а кристаллическая сода – Na2CO3*10H2O. В одной молекуле некоторого кристаллогидрата сульфата железа 286 протонов. Определите формулу вещества, дайте ему название и определите массовую долю кислорода в нём.

9-3. В четырёх пробирках без этикеток находятся водные растворы азотнокислого серебра, карбоната натрия, серной кислоты, хлорида бария.

Напишите схему определения содержимого каждой из пробирок, используя не более одного дополнительного реактива. Укажите признаки протекающих реакций и составьте их уравнения.

9-4. Из 2 моль некоторой кислоты Н2А получили насыщенный раствор. Составьте уравнение диссоциации кислоты и найдите число протонов, образовавшихся при диссоциации кислоты, если её степени диссоциации по первой и второй ступеням соответственно равны 13% и 1%. Дайте определение термину «диссоциация».

Справка: степень диссоциации – это отношение продиссоциировавших молекул вещества к их общему числу.

9-5. Подберите коэффициенты в схемах окислительно-восстановительных реакций. Напишите уравнения электронного баланса. Укажите окислитель и восстановитель.

а) K2CrO4 + HCl  - > KCl + CrCl3 + Cl2 + H2O;

б) Cu2S + O2 + CaCO3 –> CuO + CaSO3 + CO2.

10 класс

10-1. В хлориде двухвалентного металла массовая доля хлора 52,6%. Определите формулу хлорида, составьте уравнения реакций его получения из металла, раствора соляной кислоты. С помощью каких реагентов можно доказать наличие этого вещества в растворе? Напишите уравнения реакций качественного анализа этого хлорида и укажите признаки реакций.

10-2. При сгорании 49,7 г. некоторого углеводорода образовалось 78,4л углекислого газа и 69,3 г воды. Определите молекулярную формулу вещества и изобразите структурные формулы всех возможных изомеров, кроме оптических, если известно, что в одной молекуле вещества нет третичных атомов углерода, но и вторичных не более двух. Дайте названия этим изомерам.

10-3. В 496,5 г 20%-ного раствора нитрата свинца (2) внесли железную пластинку. Через некоторое время её вытащили, просушили и взвесили: её масса увеличилась на 30,2 г. Определите массовую долю нитрата свинца (2) в полученном растворе.    

10-4. Ниже представлена схема превращений натрийсодержащих веществ. Определите вещества А – H. Напишите уравнения реакций.

10-5. Смесь цинка и железа массой 53,1 г внесли в сосуд, заполненный избытком ядовитого желто-зелёного газа. По окончании реакции оказалось, что объём газа уменьшился на 26,88 л. Определите массовые доли металлов в смеси.

11 класс

11-1. Некоторую массу чистой меди внесли при нагревании в 96%-ную серную кислоту. В результате реакции металл растворился не полностью, а из выделившегося газа синтезировали такое количество серной кислоты, необходимой для растворения оставшейся меди (выход во всех реакциях синтеза равен 100%). Во сколько раз масса навески меди меньше взятой 96%-ной кислоты?

11-2. Ниже представлена схема превращений органических соединений. Известно, что А – углеводород, в котором массовая доля углерода 80%.

Составьте уравнения всех реакций, определите зашифрованные соединения. Дайте названия веществам C, D, I, J.

11-3. Через оксид двухвалентного металла пропустили угарный газ. Масса полученного остатка составляет 77,78% от массы оксида. Определите оксид, запишите уравнение реакции с угарным газом. Напишите уравнения реакций получения этого оксида из металла и любых других реактивов.

11-4. Определите продукты следующих окислительно-восстановительных реакций и напишите их уравнения. Назовите окислитель и восстановитель.

а) FeCl3 + KI  🡪 …

б) KMnO4  (прокаливание) 🡪 ….

в) пропин + KMnO4 🡪…

11-5. Смесь цинка и железа массой 53,1 г внесли в сосуд, заполненный избытком ядовитого желто-зелёного газа.По окончании реакции оказалось, что объём газа уменьшился на 26,88 л. Определите массовые доли металлов в смеси.

Решение задач школьного этапа ВСОШ по химии

8 класс

8-1. Определим молярные массы предложенных соединений по формуле (1):  

М(FeCl2) = 127                                                                1 балл

M(FeCl3) = 162,5                                                             1 балл                                                                                                                                                Определим массовые доли железа в соединениях по формуле (2) и сравним их: W1(Fe) = 0,44;    44 %                                                           1 балл

     W2(Fe) = 0,345;  34,5 %                                                         1 балл

В молекуле хлорида железа (III) на один атом хлора больше, чем в хлориде железа (II), количество атомов железа одинаково, следовательно, молекулярная масса  хлорида железа (III) больше, и тогда по закону сравнения чисел получаем, что массовая доля железа в соединении 1 (FeCl2) больше.                                                                                        1 балл

Итого: 5 баллов

8-2. 1) Элементом является кремний.                                  0,5 баллов

В соединениях произносится как «силициум».        0,5 баллов

2) Находится в третьем периоде (малом) в главной подгруппе четвёртой группы.                                                                  0,5 баллов

3) Ядро состоит из 14 протонов (равно порядковому номеру элемента)  и 14 нейтронов (равно разности между относительной атомной массой и числом протонов).                                                                   0,5 баллов

4) Электронная оболочка состоит из 14 электронов (соответствует числу протонов): 2, 8, 4                                                          0,5 баллов

Электронная формула: 1s22s22p63s23p2                       0,5 баллов     

Графическая формула: ________________                 0,5 баллов

5) Элемент относится к группе неметаллов, так как на последнем уровне у него находится более 3 электронов, (или в Периодической системе находится в треугольнике с неметаллами (от бора до астатата по диагонали)                       0,5 баллов

Итого: 4 балла

8-3. 

1) Компоненты воздуха: N2, O2, CO2, H2O. Первые два относятся к простым веществам, остальные  - к сложным.                               1 балл

          2) Запишем структурные формулы соединений и определим валентности в них:

В N2 валентность азота равна III, N = N (тройная связь)              1 балл

В O2 валентность кислорода равна II, O = O (двойная связь)      1 балл

В CO2 валентность кислорода равна II, валентность углерода равна IV,

O = С = O                                                                                           1 балл

В H2O валентность водорода равна I, валентность кислорода равна II

H – O – H                                                                                            1 балл

          3) Содержание углекислого газа будет выше в месте с большим количеством его источников, то есть в мегаполисе. Источниками углекислого газа являются выхлопные газы автомобилей и промышленные выбросы.                                      1 балл

Итого: 6 балла

8-4. 

1. Определим массы металлов в сплаве:

m(Cu) = 0,6 * 3000 г = 1800 г (возможно в кг)                     1 балл

m(Zn) = 0,395 * 3000 г = 1185 г (возможно в кг)                  1 балл

m(Pb) = 0,005 * 3000 г = 15 г (возможно в кг)                      1 балл

2) Для того, чтобы найти общее число атомов необходимо определить его для каждого металла и полученные результаты сложить:

1000 г меди содержит 1,69*1022 атомов

1800 г меди содержит   Х атомов

Тогда   Х = 1,69*1022* 1800/ 1000 = 3,042* 1022 атомов меди.         1 балл

1000 г цинка содержит 1,097* 1022 атомов

1185 г цинка содержат Y атомов  

Тогда   Y = 1,097*1022* 1085/1000 = 1,190245* 1022  атомов.          1 балл

1000 г свинца содержит 4,36*1017 атомов

15 г свинца содержит   Z атомов

Тогда   Z = 4,36*1017* 15/ 1000 = 0,0654* 1017 = 6,54* 1015 атомов меди.   1 балл

Итого: 6 баллов

8-5.

Формула вещества Al2O3                                          1 балл

Структурная формула: O = Al – O – Al = O            1 балл

Число протонов: протоны кислорода + протоны алюминия = 8*3 + 13*2 = 50 протонов                                                                     1 балл

Число нейтронов: нейтроны кислорода + нейтроны алюминия = 8*3 + 14*2 = 52 нейтрона                                                                 1 балл

Число электронов: электроны кислорода + электроны алюминия = 8* 3 + 13*2 = 50 электронов                                                 1 балл

Общее число частиц: 50 + 50 + 52 = 152                 1 балл

Итого: 6 баллов

Всего за выполненные задания 8 класса: 27 баллов

9 класс

9-1.  Запишем уравнение реакции и определим количества реагентов в растворах:

2KOH + 2AgNO3 = 2KNO3 + Ag2O + H2O                           1 балл

n(KOH) = 175* 0,16/56  = 0,5 моль (в избытке)                   1 балл

n(AgNO3) = 300*0,17/170 = 0,3 моль (в недостатке)           1 балл

Гидроксид калия в избытке – определим массы оставшейся щёлочи и выпавшего осадка:

n(KOH) = 0,5 – 0,3 = 0,2 моль КОН осталось

m(KOH) = 0,2 * 56 = 11,2 г КОН осталось                           1 балл

Определим массу полученного раствора:

m(раствора) = 175 + 300 – 34,8 = 440,2 г                             1 балл

n(Ag2O) = 232 * 0,15 = 34,8 г

Найдём массовую долю щёлочи:

w(KOH) = 11,2 / 440,2 = 0,025;   2,5 %                                 1 балл

(Допускается сразу запись: w(KOH) = 0,2* 56/ (175 + 300 – 34,8) = 0,025;  2,5 %

тогда сразу 3 балла)

Итого: 6 баллов.

9-2. Кристаллогидрат сульфата железа может иметь формулы FeSO4*nH2O или Fe2(SO4)3*nH2O (n – целое число), так как степень окисления железа неизвестна. Тогда найдём количества протонов для каждого случая:

Если FeSO4*nH2O, то n(p)= 74+10n;                                  1 балл

Если Fe2(SO4)3*nH2O, то n(p)=196+10n.                            1 балл   

Если С.О.(Fe)=+2, то уравнение не имеет целочисленных решений, если С.О.(Fe)=+3, то n=9, следовательно, вещество - Fe2(SO4)3*9H2O, нонагидрат сульфата железа (III).                                                                                     2 балла

Определим массовую долю кислорода в соединении:

w(O)=(16*(4*3+9))/(400+9*18)=0.598 59.8%                    1 балл

Итого: 5 баллов.

9-3. В качестве дополнительного реактива можно взять соляную кислоту. Добавим реагент к исходным веществам:

2HCl + Na2CO3 ->2 NaCl + CO2  H2O                0,5 балла

AgNO3 + HCl -> AgCl + NaNO3                         0,5 балла

В пробирке с нитратом серебра образуется белый творожистый осадок – 1 балл, в пробирке с карбонатом натрия – выделяется бесцветный газ без запаха – 1 балл, а в остальных признаков реакции не наблюдается.

Добавим карбонат натрия (идентифицированный) к растворам оставшихся веществ: в пробирке с серной кислотой образуется углекислый газ, что показывает наличие в ней серной кислоты, а в последней – хлорида бария, так как выпадает осадок (помутнение раствора):

Na2CO3 + H2SO4 -> CO2 + H2O + Na2SO4           0,5 балла

Na2CO3 + BaCl2 -> BaCO3 + 2 NaCl                       0,5 балла

В пробирке с серной кислотой выделение газа без запаха и цвета – 1 балл, в пробирке с хлоридом бария – помутнение (или выпадает осадок белого цвета)  – 1 балл.

За каждое верно определённое вещество выставляется                   0,5 балла

Итого:  8 баллов.

9-4. Напишем уравнения диссоциации кислоты:

H2A 🡪 H+ + HA-

HA-  🡪 H+ + A2-                                                                             2 балла

Пусть степени диссоциации кислоты по первой и по второй ступеням соответственно равны а1 и а2. Тогда определим количество моль протонов, образовавшихся при диссоциации по первой ступени. Оно также равно количеству ионов HA-.

n(H+)1=n(HA-)=n(H2A)*a1=2*0,13=0,26 (моль )

Определим количество моль протонов, образовавшихся при диссоциации по второй ступени:

n(H+)2= n(HA-)*a2=0.26*0.01=2.6*10-3 (моль)

Найдём общее количество моль протонов, сложив два полученных результата:

n(H+)= n(H+)1 + n(H+)2= 0,2626 (моль)                                         1 балл

Определим число протонов:

N(H+)= n(H+)*Na=  1.58*1023                                                          1 балл

Диссоциация – процесс распада электролита на ионы в растворе или расплаве.                                                                                                      1 балл

Итого: 5 баллов

9-5. а) 2KI + 2KNO2 + 2H2SO4  🡪 2K2SO4 + I2 + 2NO + 2H2O;

          2I-1 – 2e 🡪I20 - восстановитель

          N+4 + 2e 🡪N+2 - окислитель

б) 2K2CrO4 +16 HCl 🡪2 CrCl3 + 3Cl2 + 4KCl + 8H2O

Cr+6 + 3e 🡪Cr+3 - окислитель

2Cl-1 – 2e 🡪 Cl20 – восстановитель

За каждое уравнение с правильно расставленными коэффициентами по 1 баллу;

За электронный баланс по 1 баллу;

За указание окислителя и восстановителя по 1 баллу.

Итого: 6 баллов.

Итого за всю работу 30 баллов.

10 класс

10-1. Пусть искомый металл – Me. Тогда его хлорид – MeCl2 . Составим выражение значения массовой доли металла в соединении:

W(Me)=Ar(Me)/(Ar(Me)+71)=0,526;                                    0,25 балла

Так как она равна 0,526, то составим и решим линейное уравнение:

Ar(Me)=(Ar(Me)+71)* 0,526;

Ar(Me)=64  г/моль                                                                  0,75 балла

Атомная масса металла 64 г/моль, что соответствует меди.

Так как медь в ряду напряжений металлов стоит правее водорода, то с раствором соляной кислоты она не будет реагировать, следовательно, хлорид получится при взаимодействии металла с хлором, получившимся при электролизе раствора:

2HCl -> H2 + Cl2

Cu + Cl2 ->Cu Cl2                                                                                                               2 балла

Качественная реакция на катион Cu2+ - реакция с раствором гидроксида натрия, впадает голубой осадок:

Cu Cl2 +2 NaOH -> Cu(OH)2 + 2NaCl                                       1 балл

Качественная реакция на хлорид-анион – взаимодействие с раствором нитрата серебра (1), выпадает белый творожистый осадок:

Cu Cl2 +2 AgNO3 -> Cu(NO3)2 + 2 AgCl                                    1 балл

Итого 5 баллов

10-2. Определим массы углерода и водорода в углекислом газе и воде соответственно (они будут равны массам в углеводороде):

m(C) = Ar(C)*n(CO2) = 42г;

m(H)= Ar(H)*n(H2O)*2=7,7 г

Определим  простейшую формулу вещества:

n(C):n(H)=42/12:7.7/1=5:11          

Так как формула C5H11 соответствует пентильному радикалу, то делаем вывод, что исходное вещество имеет молекулярную формулу C10H22.                                           2 балла

Всего существует 4 изомерных вещества с данной        формулой, удовлетворяющих условию задачи:

2,2,5,5-тетраметилгексан;  

2,2,3,3- тетраметилгексан;

2,2,4,4- тетраметилгексан;

3,3,4,4- тетраметилгексан

За каждую правильную структурную формулу и название  - 1 балл

Итого:6 баллов.

10-3. Запишем уравнение реакции между нитратом свинца (2) и металлическим железом:

Pb(NO3)2 +Fe ->Fe(NO3)2 +Pb                                                                                1 балл

Составим выражение для изменения массы пластинки и определим количество нитрата, вступившего в реакцию:

∆m(пл.)=m(Pb)-m(Fe)=n(Pb(NO3)2)p*M(Pb(NO3)2) - n(Pb(NO3)2)p *M(Fe)= n(Pb(NO3)2)p *(207г/моль-56г/моль)= n(Pb(NO3)2)p *151г/моль. n(Pb(NO3)2)p  =0,2 моль.                                                                                                  1 балл

Найдём массу оставшегося нитрата свинца и массу полученного раствора:

m(Pb(NO3)2)ост)=( n(Pb(NO3)2)1 - n(Pb(NO3)2)p )*M(Pb(NO3)2)=0.1моль*331г/моль=33,1г

                                                                                                                                  1 балл

Определим массовую долю соединения в растворе:

w(Pb(NO3)2)ост)=m(Pb(NO3)2) ост /m(р-ра)=33,1г/(496,5г - 30,2г) 0, 71; 7,1%                                                                                                           1 балл

Итого: 5 баллов

10-4. A - NaH, B – Na2O2, C - NaOH, D - Na2O, E + H – NaCl + NaClO3, F – NaNO3, G – NaNO2. Уравнения реакций:

              1)    2Na + H2 🡪2 NaH;

1. 2Na + O2  🡪 Na2 O2 ;
2. 2Na + Na2O2 🡪2 Na2O;
3. NaH +H2O 🡪 NaOH + H2 ;
4. 2Na2 O2 + 2H2O 🡪 4 NaOH + O2;
5. Na2 O + H2O 🡪 2 NaOH;
6. 6NaOH + 3Cl2 🡪 5 NaCl + NaClO3 + 3H2O;
7. 2NaOH + 2AgNO3 🡪 Ag2O +2 NaNO3 + H2O;
8. 2 NaNO3 🡪 2 NaNO2 + O2  

За каждое правильно написанное и уравненное уравнение 0,5 балла. За уравнение 7 – 1 балл.   Если коэффициенты не расставлены, то за него ставится половина баллов.

Итого: 5 баллов

10-5. Жёлто-зелёный газ – Cl2 . Тогда составим уравнения реакций:

2Fe + 3Cl2 ->2 FeCl3

Zn + Cl2 -> ZnCl2                                                                         2 балла

n(Cl2) = 1.5*n(Fe) + n(Zn)=1,2 моль;

m(смеси)=m(Fe) + m(Zn)= 56* n(Fe)+ 65* n(Zn)=53.1 г.

Пусть n(Zn)=y, n(Fe)=x. Составим систему уравнений:         1 балл

1,5x + y=1.2                       x=0.6                n(Fe)=0.6моль      m(Fe)=33.6 г

56x + 65y=53.1                  y=0.3                n(Zn)=0,3 моль    m(Zn)=19.5 г        2 балла

Тогда w(Fe)=m(Fe)/m(смеси)=0,632 ; w(Zn)=1- w(Fe)=0,36   1 балл

Итого:6 баллов

Итого за всю работу 27 баллов

11 класс

11-1. Составим уравнение реакции растворения меди в концентрированной серной кислоте:

Cu + 2H2SO4  -> Cu SO4  + SO2 + 2 H2O                                    1 балл

Пусть количество исходной серной кислоты – х моль. Тогда

n(Cu)1=0.5x= n(SO2)

Напишем схему синтеза серной кислоты из сернистого газа:

2SO2 + O2 -> 2SO3

SO3 + H2O -> H2SO4                                                                                                          2 балла

Так как выход в реакциях синтеза количественный, то количество полученной серной кислоты равно количеству диоксида серы, и оно способно растворить в два раза меньшее количество меди:

n(Cu)2=0.25x

Найдём суммарное количество меди и её массу:

n(Cu)= n(Cu)1 + n(Cu)2 =0.75x ; m(Cu)=0.75x*64=48x              1 балл

Найдём массу 96% серной кислоты и соотношение масс:

m(H2SO4)= (n(H2SO4)*M(H2SO4))/ w(H2SO4)=(98x)/0.96         1 балл

m(H2SO4)/m(Cu)=102.1/48=2.13                                                 1 балл

Итого: 6 баллов

10-2. Пусть А - CxHy . Тогда определим формулу соединения A:

x:y=w(C)/12:w(H)/1=1:3=2:6    A – C2H6                                                1 балл

А – этан. Тогда составим уравнения реакций:

CH3-CH3 + Br2  (при облучении)-> CH3-CH2-Br (B) + HBr;

CH3-CH2-Br + NH3 -> [CH3-CH2 NH3]+ Br- (C);

[CH3-CH2 NH3]+ Br- + NaOH -> CH3-CH2 NH2 (D) + NaBr + H2O;

2CH3-CH2-Br + 2Na -> CH3-CH2- CH2- CH3 (E) + 2NaBr;

CH3-CH2- CH2- CH3 + Br2  (при облучении) -> CH3-CH(Br)- CH2- CH3 (F)+ HBr;

CH3-CH(Br)- CH2- CH3 + NaOH(сп.)  -> CH3-CH= CH- CH3(G) + NaBr +        +H2O;

5CH3-CH= CH- CH3 + 8KMnO4  + 12H2SO4  ->10 CH3-COOH (H) + +4K2SO4  + 8MnSO4  +12H2O;

CH3-CH2 NH2 + CH3-COOH -> CH3-COO[NH3 CH2 CH3] (I);

CH3-COO[NH3 CH2 CH3] -> CH3-CONH- CH2 CH3 + H2O.

За каждое уравнение с расставленными коэффициентами по 0,5 балла. За уравнение реакции  с пермантанатом калия – 1 балл.

C – бромид этиламмония, D – этиламин, I – ацетат этиламмония, J – этиламид уксусной кислоты.  За каждое правильное название по 0,5 балла

Итого за задание:8 баллов.

11-3. Пусть неизвестный металл – Me, тогда его оксид – MeO. Составим уравнение реакции оксида с угарным газом:

MeO  + CO -> Me + CO2                                                              1 балл

Пусть атомная масса металла – Х г/моль. Тогда M(MeO)=x + 16; m(Me):m(MeO)=M(Me): M(MeO)=x/(x+16) (так как количества веществ одинаковы)

Решив уравнение получаем x=56(моль)                                     2 балла

 Х=56 г/моль, значит металл – железо, а оксид – FeO. Пример синтеза оксида из металла:

Fe +2 HCl -> FeCl2 + H2;                                                                1 балл

FeCl2 + 2NaOH-> 2NaCl + Fe(OH)2;                                             1 балл

Fe(OH)2 ->FeO  + H2O.                                                                  1 балл

Итого за задание: 6 баллов

11-4. а) 2FeCl3 + 2KI  🡪 2FeCl2 +2 KCl + I2

Fe+3 +1e- -> Fe+2  - окислитель

2I-1 -2e -> I20 - восстановитель

б) 2KMnO4  (прокаливание) 🡪 K2MnO4 + MnO2 + O2

Mn+7 +3e -> Mn+4 - окислитель

Mn+7 +1e -> Mn+6 - окислитель

2O-2 -4e -> O20 - восстановитель

в) 3CH3-C≡CH + 4KMnO4 + 2H2O -> 3CH3-C(O)-C(O)H + 4MnO2 +4 KOH

C0 -2e -> C+2 – восстановитель

C-1 -2e -> C+1 - восстановитель

Mn+7 +3e -> Mn+4 – окислитель

За каждое уравнение реакции (без коэффициентов) – 0,5 балла;

За правильно расставленные коэффициенты – 0,5 балла;

За электронный баланс – 0,5 балла;

За указание окислителя и восстановителя – 0,5 балла.

Итого – 6 баллов.

11-5. Жёлто-зелёный газ – Cl2 . Тогда составим уравнения реакций:

2Fe + 3Cl2 ->2 FeCl3

Zn + Cl2 -> Zn Cl2                                                                 2 балла

n(Cl2) = 1.5*n(Fe) + n(Zn)=1,2 моль;

m(смеси)=m(Fe) + m(Zn)= 56* n(Fe)+ 65* n(Zn)=53.1 г.

Пусть n(Zn)=y, n(Fe)=x. Составим систему уравнений:   1 балл

1,5x + y=1.2                       x=0.6                n(Fe)=0.6моль      m(Fe)=33.6 г

56x + 65y=53.1                  y=0.3                n(Zn)=0,3 моль    m(Zn)=19.5 г        2 балла

Тогда w(Fe)=m(Fe)/m(смеси)=0,632 ; w(Zn)=1- w(Fe)=0,368 1 балл

Итого – 6 баллов.

Итого за всю работу – 32 балла.

Приложение 2

Задачи для решения на элективных занятиях

1. Задачи по теме «растворы»

1. Какую массу хлорида натрия нужно добавить к 100 мл воды, чтобы получить 15% раствор вещества? (Ответ: 17,65 г соли)

2. Определите плотность 1 М раствора серной кислоты с массовой долей растворённого вещества 9,24%. (Ответ: 1,06 г/мл)

3. Имеются две большие склянки (в каждой 1 кг раствора) с растворами нитрата калия. Массовая доля соли равна 15% и 25% соответственно. Какую наибольшую массу 18% раствора можно  получить? (Ответ: 1,43 кг)

4*. Растворимость сульфата натрия в воде при 30 градусах и при 20 градусах по Цельсию равна 40,8 г и 19,2 г соли на 100 г воды соответственно. Из 28,4 г соли при 30 0С приготовили насыщенный при данной температуре раствор, а затем охладили до 20 0С. Найдите массу выпавшего осадка (глауберовой соли). (Ответ: 43,86 г осадка)

5*. В каком соотношении нужно взять 20% раствор сульфата цинка и цинковый купорос, чтобы получить 2,33 М раствор соли? (Ответ: 3,96:1)

2. «Не всё так просто, Вася»

Однажды десятиклассник Вася, отличник по химии, сказал старшему брату Пете, студенту химического вуза, что знает всё про химические свойства алканов.

- Да неужели, даже мне не всё известно про них  - ответил Петя.

- Значит ты просто не учился в школе, лентяй.

- Хорошо, тогда что получится при хлорировании А на свету при комнатной температуре?

- Наш замечательный учебник О.С. Габриеляна говорит, что по правилу Марковникова образуется Б, а он плохого не  может посоветовать.

- Тут ты не прав, вместе с Б получится В, и количества их будут практически равны между собой.

- Я тебе не верю, докажи мне это.

И пошли братья на химфак познавать истину…

Петя взял   24,2 г газа А, плотность которого при атмосферном давлении и температуре 30 0С равна 1770,6 г/л и прохлорировал при комнатной температуре при облучении (образовались только монохлорпроизводные Б и В). Полученные вещества студент отделил от хлора и пропустил через водный раствор гидроксида натрия. После этого в раствор при нагревании внесли навеску оксида меди (2), непрореагировавший остаток отфильтровали. И, наконец, Петя добавил к реакционной смеси избыток аммиачного раствора оксида серебра, и, к огромному удивлению Васи, выпал осадок массой 53,46 г. Тогда Вася хорошо подумал, понял, что в его учебнике (профильного уровня) всё было упрощено,  и сказал Пете: «Всё-таки ты, брат, был прав. Отныне я буду изучать химию по другим источникам».

Вот такая история…

Вопросы к задаче:

1. Определите молекулярные и структурные формулы А, Б, В;
2. Напишите уравнения всех реакций, упомянутых в задаче;

Рассчитайте массовые доли Б и В в смеси.

3. Цепочечка

Некоторое вещество Х (w(C)=87.69%) широко применяется при производстве красителей. Известно, что оно при нормальных условиях образует бесцветные кристаллы и растворяется в неполярных растворителях, таких как бензол, диэтиловый эфир и т. д. Ниже представлена цепочка превращений, в результате которых образуется Х:

A – канцерогенное вещество, массовые доли элементов в котором совпадают с другим углеводородом, используемом при сварке и резке металлов. В – моногалогенпроизводное алкана (w(C)=23.76%).

Вопросы и задания:

1. Определите структурные формулы всех зашифрованных веществ, ответ подтвердите расчетом;
2. Дайте названия веществам F, H, X;
3. Напишите уравнения всех указанных реакций;
4. Какие катализаторы можно использовать при переходе из А в С? Для чего они нужны?

Предложите альтернативный способ получения Х с использованием А, В и любых других неорганических реактивов.

Отзыв

        на проект Снеткова Дмитрия, ученика 11 «М» класса,

        ГБОУ СОШ №422 Кронштадтского района Санкт-Петербурга.

Тема проекта: «Разработка заданий школьного этапа Всероссийской олимпиады школьников по химии 2019-2020 учебного года».

Снетков Дмитрий, автор проекта,  выбрал очень актуальную для нашего района тему: «Разработка заданий школьного этапа Всероссийской олимпиады школьников по химии 2019-2020 учебного года».

Олимпиады школьников, по мнению Дмитрия, имеют большое значение для старшеклассников, так как могут давать значительные льготы при поступлении в высшие учебные заведения, вплоть до зачисления без вступительных испытаний. Именно поэтому необходимо тренироваться решать задания высокого уровня сложности, начиная с 8-9 класса. Дима считает интересным для себя попробовать свои силы в написании подобных задач для учащихся школ Кронштадта, особенно для одноклассников, интересующихся химией и планирующих сдавать этот предмет на ЕГЭ.

Актуальность и практическая значимость проекта в том, что в настоящее время существует большое множество олимпиад школьников разного уровня, призовые места или победа в которых гарантирует льготное поступление в Вузы по данному направлению.

Дмитрий Снетков поставил цель: составить задачи для проведения школьного тура ВСОШ по химии и оценить уровень подготовки учащихся к олимпиадам, их способность грамотно применять школьные знания.

Ученик выделил основные этапы реализации проекта.

Конечным продуктом проекта является сборник олимпиадных заданий для 8-11 классов с решениями.

Дмитрий  использовал несколько источников информации, показав умения работать с теоретическим материалом, анализировать его, отбирать нужную информацию, обобщать и делать выводы. Он самостоятельно составил задания для школьного этапа ВcО школьников по химии.

    Руководитель проекта: ______ Яковлева Н.В., учитель химии и биологии ГБОУ СОШ № 422 Кронштадтского района Санкт-Петербурга.