Задания для школьного тура Олимпиады школьников по химии 2012-2013 учебный год
олимпиадные задания по химии (11 класс) по теме

9 класс

9-1. Смесь оксида и гидроксида бария массой 15 г содержит 6•1022 атомов водорода. Найти массовые доли компонентов в смеси.                                              (5 баллов)

9-2. Смесь водорода и кислорода массой 6,8 г при нормальных условиях занимает объем 8,96 л. Смесь подожгли. Определить объем газа, оставшегося после реакции.

                                                                                                                      (5 баллов)

9-3. Некоторый объем хлора растворили в 60 мл воды. Полученный раствор оставили на свету. Через некоторое время из него выделилось 60 мл (н. у.) кислорода. Вычислить массовую долю кислоты в образовавшемся растворе.

                                                                                                                      (5 баллов)

9-4. Смесь карбоната магния с магнием прокалили на воздухе. При этом масса смеси не изменилась. Рассчитать массовые доли компонентов в исходной смеси.

                                                                                                                       (5 баллов)

9-5. На чашках весов уравновесили два стакана соляной кислоты одинаковой концентрации. В один из них опустили 4,2 г пищевой соды, которая полностью прореагировала с кислотой. Какую массу железа нужно добавить во второй стакан, чтобы чашки весов остались в равновесии?                                               (5 баллов)

10 класс

10-1.  Привести примеры реакций замещения, в которых: а) образуется соль, но не образуется металл; б) образуется металл, но не образуется соль; и реакций разложения, в которых образуются: в) два сложных вещества; г) три сложных вещества; д) два простых вещества.                                                            (5 баллов)

10-2. Чтобы посеребрить медную пластину массой 17 г, опустили в стакан с 200 г 25%-ного раствора нитрата серебра. Когда пластину вынули, масса нитрата серебра уменьшилась на 30%. Какой стала масса пластины? Какова массовая доля нитрата серебра в оставшемся растворе?                                                                 (5 баллов)

10-3. Газообразный углеводород сожгли в избытке кислорода. При этом число молей в системе не изменилось. Найти формулу углеводорода.              (5 баллов)

10-4. При количественном анализе смеси метана с ацетиленом общее содержание углерода оказалось равным 88,46%. Определить объемный состав смеси (в %).

                                                                                                                      (5 баллов)

10-5. Привести пять способов получения этана из разных классов органических веществ в одну стадию. Составить уравнения необходимых реакций.                                

                                                                                                                         (5 баллов)

11 класс

11-1. Массовая доля металла в его гидроксиде составляет 52,3%. Определить формулу гидроксида. Составить два уравнения способов его получения и уравнения, иллюстрирующие его свойства.                                                                 (5 баллов)

11-2. К раствору, содержащему 11,76 г ортофосфорной кислоты, прибавили раствор, содержащий 16,8 г едкого кали. Полученный раствор выпарили досуха. Определить массы веществ в сухом остатке.                                                                 (5 баллов)

11-3. При взаимодействии 6,4 г предельного одноатомного спирта с натрием выделилось 2,24 л (н. у.) водорода. Составить уравнение реакции в общем виде и указать: относительную молекулярную массу спирта, молекулярную формулу спирта, объем водорода, который выделится при взаимодействии 1 моль спирта с натрием.                                                                                                       (5 баллов)

11-4. Составить уравнения реакций, с помощью которых осуществимы следующие превращения. Каждой стрелке соответствует одна реакция.

                       1 моль Cl2    +Na     1 моль Cl2         КОНспирт            KMnO4, Н2О

С6Н5СН3   ----→  А →  В   -----→   С  ------→   D  ----------→  Е

                             свет                             свет                                                                                  (5 баллов)

11-5. Для проведения реакции взяли 7 г железа и 20 г хлора. Полученный хлорид растворили в 200 г воды. Вычислить массовую долю соли в полученном растворе.

                                                                                                                       (5 баллов)

Решения олимпиадных заданий

9 класс

9-1. Приведены формулы оксида и гидроксида бария ВаО и Ва(ОН)2        1 балл

Рассчитано количество атомов водорода по формуле n=N/NA= 6•1022/6•1023=0,1моль; указано, что количество гидроксида бария в 2 раза меньше количества атомов водорода и равно 0,05 моль.                                                                           2 балла

Найдена масса гидроксида бария по формуле m=n•M=0,05моль•171г/моль=8,55г

                                                                                                                           1 балл

Найдена массовая доля вещества в смеси по формуле ω= mв-ва:mсмеси=8,55:15=0,57 или 57%.                                                                                                             1 балл

                                                                                                              Всего:  5 баллов

9-2. Приведено уравнение реакции     2Н2 + О2 = 2Н2О                                  1 балл

Составлены формулы для нахождения массы и объема смеси mсмеси= m(Н2) + m(О2)  Vсмеси= V(Н2) + V(О2)                                                                                          1 балл

Введены неизвестные величины количества вещества каждого газа в смеси, составлена и решена система уравнений. Пусть n(Н2)=Х моль, n(О2)=y моль, тогда 2х+32у=6,8   22,4(х+у)=8,96  х=0,2 у=0,2                                                        2 балла

Найден объем оставшегося кислорода в смеси после реакции. Так как количества газов одинаковы, значит, их объемы в исходной смеси одинаковы. По уравнению реакции кислорода требуется в два раза меньше, чем водорода. Значит, половина кислорода остается. Vост.(О2)=0,1моль•22,4л/моль= 2,24л.                            1 балл

                                                                                                            Всего: 5 баллов

9-3.Составлено одно или два уравнения реакций     2Cl2 + 2H2O = 4HCl + O2    или     Cl2 + H2O = HCl + HClO и 2HClO = 2HCl + O2                                                2 балла

Рассчитано количество кислорода по формуле  nгаза= V: VМ = 0,06:22,4= 0,00268моль по уравнению найдены количества хлора и хлороводорода n(Cl2)=2n(O2)=0,00535моль, n(HCl)=4n(O2)=0,0107моль.                              1 балл

Найдена масса раствора после реакции и масса хлороводорода                                  mр-ра = m(Cl2) + m(H2O) – m(O2) = 0,00535•71 + 60 – 0,00268•32 = 60,294 г  m(HCl)=0,0107•36,5=0,39г.                                                                               1 балл

Найдена массовая доля кислоты в полученном растворе ω(HCl)=0,39:60,294=0,0064 или 0,64%.                                                                                                           1 балл

                                                                                                             Всего: 5 баллов

9-4.Составлены уравнения реакций MgCO3=MgO+CO2; 2Mg+O2=2MgO       2 балла

Обозначено условие задачи в виде формулы m(MgO)=m(Mg)+m(MgCO3)   1 балл

Количества веществ в исходной смеси приняты за неизвестные и подставлены в формулу. Пусть n(Mg)=xмоль,  n(MgCO3)=yмоль, тогда 24х+84у=40(х+у), х=2,75у

                                                                                                                            1 балл

Найдены массовые доли компонентов в исходной смеси ω(MgCO3)=84y:(66y+84y)=0,56 или 56%, соответственно ω(Mg)=44%           1 балл

                                                                                                             Всего: 5 баллов

9-5. Составлены уравнения реакций       HCl +NaHCO3= NaCl+H2O+CO2↑и 2HCl+Fe=FeCl2+H2↑                                                                                           2 балла

Выведены формулы изменения массы первой и второй чаши весов, величины приравнены по условию m(NaHCO3)-m(CO2)=m(Fe)+m(H2)                          1 балл

Найдено количество соды, углекислого газа, величина изменения массы в первой чаше: n(NaHCO3)=4,2:84=0,05моль, n(CO2)=0,05 моль, m(CO2)=0,05•44=2,2г, Δm=2г

                                                                                                                            1 балл

Найдена масса железа. Так как количества веществ железа и водорода равны, а также известна разница массы, составляется уравнение: 56х-2х=2, х=0,037 моль, тогда m(Fe)= 0,037•56=2,07г.                                                                            1 балл

                                                                                                              Всего: 5 баллов

Решение олимпиадных заданий

10 класс

10-1. А) Взаимодействие металлов, стоящих в ряду активности до водорода, с кислотами, например: 2HCl + Mg = MgCl2 + H2

Б) Восстановление металла из оксида углеродом или другим металлом, например: FeO+C=CO+Fe или натрия из карбоната Na2CO3+2C=2Na+3CO

B) Разложение нерастворимых гидроксидов, карбонатов, кристаллогидратов, например: Fe(OH)2=FeO+H2O,  CaCO3=CaO+CO2,  CuSO4•5H2O=CuSO4+5H2O

Г) Разложение кислых и основных карбонатов, например: Ca(HCO3)2=CaO+2CO2+H2O;  (CuOH)2CO3=2CuO+CO2+H2O

Д) Разложение оксидов металлов, например: 2HgO=2Hg+O2 или воды 2Н2О=2Н2+О2

Каждое правильное уравнение реакции 1 балл.                                Всего: 5 баллов

10-2. Составлено уравнение реакции 2AgNO3+Cu=Cu(NO3)2+2Ag                1 балл

Найдена масса нитрата серебра в исходном растворе, изменение массы и остаток нитрата серебра после реакции: m1(AgNO3)= ω•mp-pa=0,25•200= 50г,Δm=50•0,3=15г, mост.(AgNO3)=50-15=35г                                                                                     1 балл

Найдено количество прореагировавшего нитрата серебра и по уравнению реакции количества и масса меди и серебра: n(AgNO3)=m/M=15:170=0,088моль, n(Ag)=0,088моль, n(Cu)=0,044 моль, m2(пл.)=m1(пл.)+m(Ag)-m(Cu)=17+9,5-2,8=23,7г

                                                                                                                             1 балл

Найдена масса раствора после реакции и массовая доля нитрата серебра в этом растворе: m2(p-pa)=m1(p-pa)+m(Cu)p-m(Ag)p=250+2,8-9,5=243,3г; ω2(AgNO3)=35:243,3=0,122 или 14,4%.                                                            2 балла

                                                                                                             Всего: 5 баллов

10-3. Составлено уравнение реакции горения углеводорода в общем виде: СхНу+(х+у/4)О2→хСО2+у/2Н2О                                                                      2 балла

Решено уравнение по соблюдению условия, что количества веществ равны. 1+х+у/4=x+y/2; y=4                                                                                          1 балл

Предложены формулы возможных углеводородов: СН4; С2Н4; С3Н4 и т.д.  2 балла

                                                                                                               Всего: 5 баллов

10-4. Приведены формулы метана и ацетилена: СН4 и С2Н2                          1 балл

Произведен расчет количеств составных частей в смеси. Пусть количество смеси газов 1 моль, n(CH4)= х моль, n(C2H2)= (1-х) моль; m(CH4)=16x(г); m(C2H2)=26(1-x)г; m(C)в смеси=12х+24(1-х), тогда (24-12х) : (26-10х)=0,8846, отсюда х=0.32.   2 балла

Найдены количества метана – 0,32 моль, ацетилена – 0,68 моль.                 1 балл

Так как мольная и объемная доли равны для газов, то известен %-ный состав смеси газов 32% метана и 68% ацетилена. Допускается, что рассчитаны объемы и найдена объемная доля каждого газа.                                                                            1 балл

                                                                                                             Всего: 5 баллов

10-5. 1 способ – из этилена: С2Н4+Н2→С2Н6, 2 способ – из ацетилена: С2Н2+2Н2→С2Н6, 3 способ – реакцией Вюрца: 2CH3Br+2Na→C2H6+2NaBr, 4 способ – из соли пропионовой кислоты со щелочью:С2H5COONa+NaOH→C2H6+Na2CO3,     5 способ – электролиз ацетата натрия: 2СH3COONa+2H2O→C2H6+2CO2+H2+2NaOH.

За каждый принципиально правильный способ по 1 баллу.            Всего: 5 баллов

Решение олимпиадных заданий

11 класс

11-1. Составлена формула гидроксида в общем виде, выражена массовая доля металла. Ме(ОН)х; ω(Ме)=М(Ме):(М(Ме)+17х)=0,523                                   1 балл

Произведены расчеты методом перебора валентности металла. Если валентность Ме равна 1,то 0,523у=у+17, где у –молярная масса Ме. У=18,65. Металла с такой молярной массой не существует. Х=2; 0,523у=у+34; у=36,3. Такого Ме не существует. Х=3; 0,523у=у+51; у=55,95. Такую молярную массу имеет железо, для него характерна валентность 3. Значит, формула гидроксида Fe(OH)3.        1 балл

Составлены уравнения реакций, с помощью которых можно получить Fe(OH)3:     FeCl3+3KOH=3KCl+Fe(OH)3↓     4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3                      1 балл

Составлены уравнения , подтверждающие свойства нерастворимого и амфотерного гидроксида: 2Fe(OH)3=Fe2O3+3H2O;  Fe(OH)3+3HCl=FeCl3+3H2O;   Fe(OH)3+3KOH=K3Fe(OH)6  или Fe(OH)3+KOH t= KFeO2+2H2O                      2 балла

                                                                                                             Всего: 5 баллов

11-2. Рассчитано количество исходных веществ по формуле: n = m : M, n(H3PO4)=11,76:98=0,12моль; n(KOH)=16,8:56=0,3моль.                             1 балл

Составлены уравнения возможных реакций. Соотношение реагентов меньше, чем 1:3, но больше, чем 1:2, поэтому возможны две последовательные реакции: H3PO4+2KOH=K2HPO4+2H2O (1) и K2HPO4+KOH=K3PO4+H2O (2)                   2 балла

Рассчитаны количества веществ по уравнениям реакций: n(KOH)1=2n(H3PO4)=0,24моль; n(K2HPO4)=0,12моль; остаток КОН для 2 реакции 0,06моль; n(K2HPO4)реаг.2=0,06моль; n(K2HPO4)ост.=0,06моль; n(K3PO4)2=0,06моль.

                                                                                                                            1 балл

Найдены массы веществ в сухом остатке по формуле:m=n•M. m(K2HPO4)=0,06•174=10,44г;  m(K3PO4)=0,06•212=12,72г.                           1 балл

                                                                                                              Всего: 5 баллов

11-3. Составлено уравнение реакции: 2ROH+2Na→2RONa+H2↑                  1 балл

Рассчитано количество водорода и количество спирта по уравнению реакции: n(ROH)=2n(H2)=2•2,24:22,4=0,2моль                                                               1 балл

Найдена молярная масса спирта, выведена формула, исходя из условия. Мсп.=6,4:0,2=32г/моль. Формула предельного спирта CnH2n+1OH; M(CnH2n+1OH)=14n+18=32г/моль; 14n=14, n=1. Формула спирта СН3ОН.    2 балла

Найден объем водорода, образованный из 1 моль спирта. По уравнению реакции из 1 моль спирта получается 0,5 моль водорода, объем 11,2л.                          1 балл

                                                                                                               Всего: 5 баллов

11-4. Составлены все уравнения реакций. Схемы реакций не оцениваются. C6H5CH3+Cl2→ C6H5CH2Cl+HCl;  

2C6H5CH2Cl+2Na→C6H5CH2CH2C6H5+2NaCl;

C6H5CH2CH2C6H5+Cl2→ C6H5CHClCH2C6H5+HCl;

C6H5CHClCH2C6H5+KOHспирт→ C6H5CH=CHC6H5+KCl+H2O

3C6H5CH=CHC6H5+2KMnO4+4H2O→ 3C6H5CH(OH)CH(OH)C6H5+2MnO2+2KOH

Каждое уравнение по 1 баллу.                                                            Всего: 5 баллов

11-5. Составлено уравнение реакции: 2Fe+3Cl2=2FeCl3                                  1 балл

Найдены количества веществ, определено, какое вещество в избытке, а какое реагирует полностью. n(Fe)=7:56=0,125моль,  n(Cl2)=20:71=0,282моль, так как соотношение веществ по уравнению 1:1,5, видно, что в избытке хлор, а железо реагирует полностью.                                                                                        2 балла

Найдена масса продукта реакции: m(FeCl3)=0,125•162,5=20,3г                    1 балл

Найдена масса раствора и массовая доля вещества в растворе: mp-pa=200+20,3=220,3г ω(FeCl3)=20,3:220,3=0,092 или 9,2%                                                               1 балл

                                                                                                              Всего: 5 баллов

Данные решения носят рекомендательный характер. Возможны иные, более интересные решения. Каждое правильное решение засчитывается в пользу ученика. Некоторые задания легкие, но они включены, чтобы поставить ученика в ситуацию успешности (утешительные задания).