Школьная олимпиада по химии 9-10 класс.
олимпиадные задания по химии (10 класс) по теме

Олимпиада по  химии  9- 10 класс.

Задача 1

Ниже представлена таблица, описывающая взаимодействие растворов бинарных солей калия и элементов X1, X2, X3 и X4, расположенных в одной группе периодической таблицы, с растворами нитратов серебра, свинца и ртути.

Вопросы:

1. Определите соли элементов X1, X2, X3 и X4.
2. Напишите уравнения взаимодействия бинарных солей элементов X1, X2, X3 и X4 с нитратами серебра, свинца и ртути. В уравнениях обязательно укажите вещество, выпадающее в осадок.
3. Напишите уравнения взаимодействия твёрдых бинарных солей калия элементов X1, X2, X3 и X4 с концентрированной серной кислотой.
4. При взаимодействии смеси сухих солей LiX2, NaX2 и KX2 массой 5,85 г с концентрированной серной кислотой образовалось 12,0 г гидросульфатов. Определите объём (при 30 °С и 130 кПа) газа, который может выделится.

Задача 2

Однажды химик Юра Б., разбирая в своей лаборатории старый заброшенный сейф, обнаружил в нём неподписанную банку с белым кристаллическим веществом (соль X), окрашивающим пламя в фиолетовый цвет.

«Что же там?» – подумал Юра.

И, взяв с соседней полки концентрированную серную кислоту, прилил её к навеске соли массой 7,35 г (реакция 1). При этом он наблюдал выделение бурого газа с удушающим запахом (газ A) с плотностью по водороду 33,75.

«Налью-ка я туда чего-нибудь другого», – решил Юра и добавил к аликвоте соли этой же массы концентрированную соляную кислоту (реакция 2). Каково было удивление химика, когда он обнаружил выделение жёлто-зелёного газа (газ B). Плотность газовой смеси по водороду составляла 35,5.

«Как опасно!», – воскликнул Юра и осторожно прибавил к навеске данной соли немного концентрированного раствора щавелевой кислоты (реакция 3). При этом он наблюдал бурное выделение из раствора смеси газов A и С (плотность смеси по водороду 29,83).

«Теперь мне всё ясно, надо её подальше убрать, а то мало ли что может случиться», – твёрдо сказал химик и спрятал банку с солью подальше в сейф.

Результаты опытов сведены в таблицу.

Вопросы:

1. Расшифруйте формулы газов А, B, C. Ответ подтвердите расчётами.
2. Напишите уравнения реакций поглощения газов А, В, С раствором KOH.
3. Какую соль обнаружил Юра у себя в сейфе? Приведите необходимые расчёты.
4. Напишите уравнения реакций 1–3.
5. Напишите уравнения разложения соли X при 400 °C в присутствии катализатора (MnO2) и без него.
6. Объясните, чего опасался Юра? Где применяется соль X? Дайте её тривиальное название.

Решения

Задача 1 (автор – Антонов А. А.)

1. Нитрат свинца и нитрат серебра являются качественными реагентами на галогены. При этом фторид серебра является растворимым. Значит, зашифрованные элементы являются галогенами. Фторид серебра, как указано выше, является растворимым, значит KX3 – KF. Белый осадок при взаимодействии с нитратом серебра образуют хлориды, значит KX2 – KCl. Самыми интенсивно окрашенными являются йодиды серебра и свинца, тогда KX1 – KI, а KX4 – KBr.

KX1 – KI, KX2 – KCl, KX3 – KF, KX4 – KBr.

2.

3.         KX1:                2KI + 3H2SO4 → 2KHSO4 + I2 + SO2 + 2H2O или

                        6KI + 7H2SO4 → 6KHSO4 + 3I2 + S + 4H2O или

                        8KI + 9H2SO4 → 8KHSO4 + 4I2 + H2S + 4H2O

KX2:                KCl + H2SO4 → KHSO4 + HCl↑

KX3:                KF + H2SO4 → KHSO4 + HF

KX4:                KBr + H2SO4 → KHSO4 + HBr↑ или

                2KBr + 3H2SO4 → 2KHSO4 + Br2 + SO2 + 2H2O

Во всех случаях будет образовываться кислая соль, так как используется концентрированная серная кислота, т. е. имеется значительный избыток кислоты.

4. Запишем уравнения всех реакций:

LiCl + H2SO4 → LiHSO4 + HCl↑

NaCl + H2SO4 → NaHSO4 + HCl↑

KCl + H2SO4 → KHSO4 + HCl↑

Пусть во взаимодействия вступило x моль серной кислоты, тогда в результате выделилось x моль хлороводорода. Масса реакционной смеси до взаимодействия 5,85 + 98x, а после взаимодействия 12 + 36,5x. По закону сохранения массы

5,85 + 98x = 12 + 36,5x,

откуда x = 0,1 моль. Значит V = νRT/p = 0,1∙8,31∙303:130 = 1,94 л

Система оценивания:

1. По 1 баллу за верное определение каждого вещества (элемента)        4 балла. Примечание для проверяющих: если угадана группа (т. е. что зашифрованы галогены), но в неправильном порядке, то не более 1 балла за данный пункт.
2. 9 уравнений по 1 баллу.                                                        9 баллов.
3. 4 уравнения по 1 баллу.                                                        4 балла

Примечание для проверяющих: в реакции с бромом и йодом засчитывать любую одну реакцию. Если вместо гидросульфатов указаны сульфаты, то 0,5 балла за реакцию.

1. По 0,5 балла за уравнения с хлоридами лития и натрия. За расчёт числа молей 1,5 балла.
   За расчёт объёма 0,5 баллов.                                всего        3 балла.

ИТОГО:                                                                                 20 баллов

Задача 2  (автор – Куриленко К. А.)

1. Рассчитываем молярную массу газа В

(г/моль),

учитывая, что этот газ получен при взаимодействии соли X c соляной кислотой, им может быть хлор. B – Cl2.

Рассчитаем молярную массу газа А.

(г/моль)

Исходя из дробной молярной массы A, его бурой окраски и удушающего запаха, можно предположить, что данный газ содержит хлор, тогда на оставшиеся элементы приходится 67,5 – 35,5 = 32 г/моль. Это соответствует 2 атомам кислорода, тогда возможная формула A – ClO2.

Зная молярную массу A и мольное соотношение, можно определить газ С.

 г/моль. Газом с такой молярной массой, выделяющимся из раствора щавелевой кислоты, может быть лишь CO2. C – CO2.

A – ClO2

B – Cl2

C – CO2.

2. Уравнения реакций взаимодействия газов со щёлочью в соответствии с условием задачи:

2ClO2 + 2KOH = KClO2 + KClO3 + H2O         (1)

3Cl2 + 6KOH = KClO3 + 5KCl + 3H2O (2)

Cl2 + 2KOH = KCl + KOCl + H2O (2а)

CO2 + 2KOH = K2CO3 + H2O (3)

3. По окраске пламени и выделении двуокиси хлора при взаимодействии соли X с концентрированной H2SO4 можно судить о наличии в её составе калия и хлора. По реакции 1 рассчитаем молярную массу X.

, по уравнению реакции 

Составим таблицу

Из таблицы видно, что единственной солью с данной молярной массой, в которой присутствуют хлор и калий, может являться хлорат калия.

X – KClO3

4. Уравнения взаимодействия KClO3 c кислотами.

3KClO3 + 3H2SO4 → 3KHSO4 + HClO4 + 2ClO2 + H2O

KClO3 + 6HCl → KCl + 3Cl2 + 3H2O

2KClO3 + H2C2O4 → K2CO3 + CO2 + 2ClO2 + H2O

5. Разложение KClO3 начинается уже при 400 °C. Так, в присутствии катализатора (MnO2 и др.) разложение преимущественно идёт по следующей реакции:

2KClO3 → 2KCl + 3O2

В отсутствие катализатора образуются хлорид и перхлорат калия:

4KClO3 → 3KClO4 + KCl

6) Тривиальное название соли X – бертолетова соль. Она применяется в спичечном производстве, при изготовлении взрывчатых веществ и сигнальных ракет. Смеси этой соли с восстановителями (серой, фосфором и др.) легко взрываются от удара (видимо, это вызвало опасения Юры, и он аккуратно убрал банку с бертолетовой солью глубоко в сейф).

Система оценивания:

1. 3 газа + 3 расчёта = 3∙2 балла + 3∙0,5 балла                                 7,5 баллов
2. 3 уравнения по 1 баллу                                                         3 балла
3. соль + расчёт = 2 балла + 0,5 балла                                         2,5 балла
4. 3 уравнения по 1 баллу                                                         3 балла
5. 2 уравнения по 1 баллу                                                         2 балла
6. Объяснение опасений Юры + применение 2∙0,5 балла
   + название 1 балл                                                                 2 балла

ИТОГО                                                                                20 баллов