Занимательные задачи по химии
олимпиадные задания по химии (8, 9, 10, 11 класс) по теме

Занимательные задачи по химии

В каждой науке ровно столько науки, сколько в ней математики  

Химия-наука точная и конкретная. Многие дети это не сразу понимают и принимают. Поэтому неплохо было бы вносить в точные дисциплины элементы гуманизации. Ведь не все станут химиками. Это каждый из нас понимает. А вот выпустить из школы человека с определенными ценностями, для которого не чужда доброта, было бы достоинством каждой школы. Чем с большим количеством ценностей личности человек встречается в жизни, тем больше он их перенимает.

В химии есть много мест, где можно обратить взор ученика на человеческие качества личности, моменты добра и юмора, человечности. Одним из них являются задачи. С их помощью можно наглядно показать, где и как применяются знания предмета, невзначай обратить внимание на моменты нашей жизни, которые часто остаются без внимания. Г. Остер давно подметил это, и мы имеем возможность пользоваться его задачами по физике и математике. Такие задачи учат сосредотачиваться на необходимом, принимать к сведению побочные и поучительные факты.

Мною была сделана попытка составить несколько подобных задач по химии на тему «Массовая доля вещества». Пусть условия задач несколько пространны, но они вносят в урок некоторую разрядку,  снимают строгость и скупость условий, которыми отличаются задачники, да и урок становится более раскованным, поскольку учащиеся ведут себя более непосредственно.

                                  I Неорганическая химия

Условия задач

Задача 1. Определите массу раствора фосфорной кислоты, пролитую на себя неаккуратным лаборантом, если кислоты в растворе было 4 г, а её массовая доля составляла 0,001.

Задача 2. Миша с пеленок был заядлым экспериментатором. Однажды он решил получить кристаллы йода из 5%-го спиртового раствора йода путем выпаривания спирта. Выпарную чашку он вылил из флакончика 25 г раствора и начал процесс выпаривания.

Объясните, почему в конце работы у Миши округлились глаза, и было недоумевающее лицо. Сколько граммов йода мог бы получить Миша теоретически?

Задача 3. Познакомившись на уроках химии со способами выражения концентрации растворов, Оля для себя решила, что станет фармацевтом. Для домашней аптечки 3%-й раствор перекиси водорода она взялась приготовить сама. Сполоснув флакончик из - под спирта дистиллированной водой, и бросив в него четыре таблетки гидропирита (каждая по 0,75 г), она отмерила 97 мл все той же воды, влила во флакон и плотно закрутила крышечку.

Как вы полагаете, получилось ли у Оли медицинское средство?

Задача 4. Ученик выполняет контрольное задание. Ему нужно приготовить 100 г раствора поваренной соли с её массовой долей 7%. Он взвешивает 7 г соли, отмеряет 100г воды и помещает все это в стаканчик. Размешивает палочкой и видит колючие глаза учителя с поджатыми губами. Ученик сразу все понял.

Что понял ученик?

Задача 5. Алена уже целый год воспитывает полосатого кота Матрос. Матрос неравнодушен к запаху одеколона «Гвоздика», который девочка использует для отпугивания комаров. Оставшись дома один, он пролежал клубочком до обеда на диване, затем потянулся, выгнулся дугой и важно зашагал к трюмо, потерся усами о крышечку флакона и слегка ударил лапой по стеклу. Покатав с грохотом флакон по полу, кот принялся грызть крышечку. От первых капель жидкости Матрос громко чихнул, затем принюхался и начал подлизывать.

Войдя в дом, Алена устремилась в зал. Во флаконе еще оставалось 20 г содержимого (это половина того, что было), а кот лежал на полу, как большая белая плюшка, растопырив лапы, и продолжая лизать пол.

Сколько граммов спирта слизал кот с пола, если его доля в одеколоне – 96% (испарением пренебречь)?

Задача 6. Со шкафа техничка уронила сосуд, где содержалось 700г раствора гидроксида натрия с массовой долей NaOH 10%.

Сколько граммов воды и щелочи взял лаборант для приготовления нового такого же раствора?

Задача 7. У Виталия пониженная кислотность желудка. Врач порекомендовал ему запивать принимаемую пищу 3%-м раствором соляной кислоты. В день Виталий выпивает 10 г такого раствора. Чтобы не ходить часто в аптеку, Виталий предложил маме купить средство сразу на весь год. Мама посмотрела на сына и предложила ему сначала подумать, а затем самому воплотить в жизнь это решение.

Почему мама так себя повела? Найдите массу выпитой Виталием кислоты за год.

Задача 8. Завхоз школы обратился за помощью  в химический кружок школы. Выдав кружковцам 500 г 25%-го раствора технического аммиака (нашатырный спирт), он поставил передними задачу: обеспечить каждый из 30 кабинетов школы флакончиком для аптечки, где содержалось бы 20 г раствора аммиака с его массовой долей 10% .

Справится ли с поставленной задачей кружковцы?

Задача 9. В лаборатории был разбит градусник, и ртуть раскатилась по полу. Её собрали в сосуд, который закупорили. Учитель химии дал строгое распоряжение лаборанту провести демеркуризацию помещения подкисленным соляной кислотой раствором марганцовки с массовой долей перманганата калия 10%.

Предложите быстрый грубый способ приготовления раствора в 12-литровом ведре. А как приготовить раствор точно?

Задача 10. Студент химического факультета в очередной раз после стирки любовно разглаживал свой халат. Дойдя до рукавов, он решил бросить эту затею и купить новый, ибо это остался без отпавшего рукава.  Причина этого была в попадании на ткань всего лишь 100 г раствора соляной кислоты с массовой долей HCl, равной 5%. Оставшиеся 400 г раствора находились в колбе.

Сколько граммов хлороводорода осталось в колбе?

Задача 11. Подоив корову, хозяйка налила в горшок 2 литра молока с жирностью 4,6%. Выспавшийся за целый день толстый пушистый кот прыгнул на стол и слизал   200 г отстоявшихся сливок с жирностью 15%.

Подсчитайте, много ли жира осталось в горшке? Сколько граммов жира съел кот? Плотность молока принять за 1 г/см3.

Задача 12. Определите массовую долю сахара в сгущенном молоке, которое вылизал из банки пудель Тотоша, пока его хозяева купались в реке. Тотоше показалось, что во всей 400-граммовой массе молока сахара было 180 г.

Задача 13. Юлина мама взвешивала сахар для вишневого варенья. Она попросила папу подать полиэтиленовый  пакет с верхней полки, где был сахар. Пробегающая мимо Юля с ножницами в руках случайно проткнула пакет, он разорвался, и весь килограмм сахара оказался на полу. Рассерженная мама заставила папу и Юлю убрать сахар с пола и высыпать в мусорное ведро. Папа решил восстановить справедливость. Он сказал, что все сделает сам и отпустит девочку играть, если она предложит способ очистки рассыпанного сахара и определит его массовую долю в водном растворе 15 литрового ведра, где воды было 12 л.

Поставьте себя на место Юли и дайте ответы на все вопросы.

Задача 14. Четыре подряд съеденных мороженых обернулись для Насти температурой и ангиной. Врач назначил ей почаще полоскать горло 2%-м раствором фурацилина.

Сколько 250-граммовых  стаканов этого средства попало в канализацию, если было израсходовано 8 стандартов фурацилина по 10 таблеток каждый? Каждая пилюля весит по 0,5 г.

Задача 15. Определите массу воды, идущую на промывание желудка при отравлении щелочами, если при этом необходимо выпить пять стаканов теплой воды и вызвать рвоту, затем столько же стаканов раствора уксусной кислоты с массовой долей её 2%. После чего сделать еще два промывания чистой теплой водой по пять стаканов каждое. Стакан вмещает 250 г жидкости. Какой вывод вы сделаете для себя?

Задача 16. Чтобы продемонстрировать детям, пришедшим на экскурсию в аптеку, важность знаний по химии, директор показал на женщину, работающую со склянками, и сказал, что здесь готовится 5%-й спиртовой раствор борной кислоты, и тут же дал школьникам задачку на 5 мин. Решите и вы её.

Определите долю воды в 5%-м спиртовом растворе борной кислоты, если использован 96%-й раствор спирта.

Задача 17. Уходя на работу, мама поручила Ксюше постирать тюль и свести пятно от ржавчины лимонной кислотой. Покопавшись в книге «Домоводство», Ксюша поняла, что нужно приготовить 10%-й раствор кислоты и погрузить туда на 30 мин ткань с ржавым пятном размером с её ладошку.

Будь вы Ксюшей, сколько взяли бы воды и кислоты для приготовления раствора? В какой ёмкости выводили бы пятно?

Задача 18. Плохо, когда родители медики. Они часто замечают то, что другие упустили бы из вида. Когда Никита вошел в квартиру со двора, его мама мельком глянула на грязное, обветрившиеся руки сына и удалилась в свою комнату. По запаху Никита понял, что для него мама готовит «гремучую смесь» из глицерина и 10%-го раствора нашатырного спирта в весовом соотношении 1:1.

Определите массу аммиака, выпущенного в воздух мальчиком, если морщить нос и пускать слезы при смазке рук ему пришлось два раза. Первый раз мама налила на руки  7 г смеси, а второй-5 г. Третьего раза не понадобилось, т.к. цыпки исчезли.

Задача 19. Открыв дверь в квартиру, вернувшаяся из гостей семья ощутила «запах больницы». Первым провел расследование глава семьи – отец. На полу он обнаружил осколки флакона от 5%-го спиртового раствора йода, где его до этого было 8 г, а из-под шкафа мерцали две пары шкодливых глаз (кота и щенка). Отец все решил миром, объявив, что состоялась игра в футбол со счетом 1:1.

Определите, сколько граммов йода и спирта создали «запах больницы»?

Ответы

1. Пользуясь формулой ω = mв-ва/mр-ра, определяем массу раствора фосфорной кислоты. Она равна 4000 г (4 кг).
2. В выпарной чашке ничего не осталось. Йод испарился, как и спирт. Испарение твердых веществ, минуя жидкую фазу, называют возгонкой. Теоретически можно было бы получить 1,25 г йода.
3. Оля все сделала правильно: 3%-й раствор перекиси водорода получился.
4. Ученик понял, что сделал работу неправильно: нужно было к 7 г NaCl добавить 93 г Н2О.
5. Кот слизал 19,2 г 100%-го спирта.
6. Лаборанту пришлось смешать 70 г NaOH и 630 г Н2О.
7. Мама - не грузовик. Она не может сразу принести 36,5 кг раствора кислоты. За год мальчик выпьет 1,095 кг 100%-й кислоты.
8. Да, справятся. На каждый кабинет получится даже по 40г нашатырного спирта и еще останется 50 г (для завхоза лично или для медпункта). Вообще получится 1250 г 10%-го раствора аммиака.
9. Быстро готовят так: в ведро наливают 10 л воды и растворяют в нем литровую банку марганцовки, доливают примерно столовую ложку соляной кислоты. Точно готовят так: к 9 кг воды добавляют 1 кг марганцовки, получают 10 кг 10%-го раствора. Далее его подкисляют.
10. 20 г хлороводорода осталось в колбе.
11. Кот съел 30 г жира из 92 г. Осталось 62 г, что составит жирность, равную 3,4%.
12. Доля сахара была 0,45, или 45%.
13. Доля сахара – 7,69%. Очистить можно следующим образом: 1) Растворить в воде и отфильтровать; 2) Отфильтрованный раствор выпарить до патоки, который и использовать для варки варенья, компотов, киселей.
14. В канализацию попадет 2000 г, т.е. 8 стаканов 2%-го раствора фурацилина.
15. На промывание желудка пойдет 4975 г воды.
16. Доля воды составляет 3,8% (каждые 100 г раствора содержат 3,8 г воды).
17. Отбеливать нужно в пластмассовой, керамической, стеклянной или эмалированной посуде. 300 г раствора достаточно. Нужно отмерить 270 г воды и 30 г кислоты. (Практически это полный до краев стакан воды, смешанный со столовой ложкой лимонной кислоты, набранной с горкой).
18. 0,4 г йода и 7,6 г 96%-го раствора спирта создали специфический запах в квартире.
19. После смешивания с глицерином содержание аммиака в растворе стало 5%. Из использованных 12 г смеси улетело 0,6 г аммиака.

 II Органическая химия

Условия задач

Задача 1. Сколько граммов глицерина попало в организм серому коту Матросу, если он слизал из блюдца 80 г мороженого с жирностью 15%?

Реакция распада жира в организме идет согласно уравнению:

Дано:

m(мороженого) = 80 г,

(жира) = 15%.

Найти:

m (глицерина).

Решение

m(жира) = 80•15(%)/100(%) = 12 г;

12/302 = х/92, х = 3,7 г С3Н8О3.

Ответ. m(глицерина) = 3,7 г – столько глицерина попало в организм коту Матросу.

Задача 2. Сколько граммов меда, в котором было 45% глюкозы, съел медведь Топтыгин, если клетки его организма получили 200 г воды?

Реакцию превращения глюкозы в организме можно представить так:

С6Н12О6 + 6О2 6СО2 + 6Н2О.

Дано:

(глюкозы) = 45%,

m(H2O) = 200 г.

Найти:

m(меда).

Решение

х/180 = 200/108, х = 333,3 г С6Н12О6;

333,3 г – 45%,

m (меда) г – 100%;

m(меда) = 333,3•100(%)/45(%) = 740,7 г.

Ответ. m(меда) = 740,7 г – cтолько меда съел медведь Топтыгин.

Задача 3. Какой объем (н.у.) углекислого газа заполнит помещение кухни, если Петя в отсутствие родителей решил прокалить на газе 700 г толченого мела, в котором 2% примесей? (Так он решил проверить правдивость утверждения своего учителя химии о необходимости постоянного проветривания помещения, где проводится такой опыт.) Что произойдет, если Петя не откроет форточку?

Дано:

m(мела) = 700 г,

(примесей) = 2%.

Найти:

V(CO2).

Решение

Из условия следует, что содержание СаСО3 в меле 98%.

m(СаСО3) = 700•98(%)/100(%) = 686 г;

686/100 = х/22,4, х = 153,7 л СО2.

Ответ. V(CO2) = 153,7 л – такой объем СО2 скопится на кухне. Если Петя не откроет форточку, то он может задохнуться.

Задача 4. Сколько граммов глюкозы усвоило пушистое, серое, усатое создание, стащив со стола 50 г шоколада, где сахара было 20%?

В органах пищеварения сахар разлагается на глюкозу и фруктозу согласно уравнению:

Дано:

m(шоколада) = 50 г,

(сахара) = 20%.

Найти:

m(глюкозы).

Решение

m(сахара) = 50•20(%)/100(%) = 10 г;

10/342 = х/180, х = 5,26 г глюкозы.

Ответ. m(глюкозы) = 5,26 г – столько глюкозы усвоил кот.

Задача 5. Выскочив из воды, Алена помчалась во всю прыть в палатку пить горячий чай со сгущенкой. Приоткрыв сетку у входа, девочка увидела, как любимый щенок Букет чмокал и фыркал, вылизывая сгущенку из банки, надетой на нос.

Подошедший папа пообещал открыть еще одну банку и умыть шалуна, если дочь решит задачу такого содержания: сколько граммов сгущенки попало в рот щенку, если его организм получил 90 г глюкозы? (Сгущеное молоко состоит из 46,5% разных веществ («примеси») и сахара.)

Сахар в организме щенка превратился в глюкозу и фруктозу согласно уравнению:

Дано:

m(глюкозы) = 90 г,

(примесей) = 46,5%.

Найти:

m(сгущенки).

Решение

Содержание «примесей» – 46,5%, сахара – 53,5%.

х/342 = 90/180, х = 342•90/180 = 171 г сахара;

171 г – 53,5%,

m г – 100%;

m(сгущенки) = 171•100(%)/53,5(%) = 319,6 г.

Ответ. m(сгущенки) = 319,6 г – столько сгущенки съел щенок.

Задача 6. Сколько граммов сгущенки съел щенок во второй раз, если в организм ему попало 20 г масляной кислоты, получившейся из сливочного масла, доля которого в сгущенке составляет 8,5%?

Уравнение превращения сливочного масла в организме щенка:

Дано:

(жира) = 8,5%,

m(C4H8O2) = 20 г.

Найти:

m(сгущенки).

Решение

х/302 = 20/264, х = 22,88 г жира;

22,88 г – 8,5%,

m г – 100%;

m(сгущенки) = 22,88•100(%)/8,5(%) = 269,16 г.

Ответ. m(сгущенки) = 269,16 г – столько сгущенки съел щенок во второй раз.

Задача 7. Сколько литров (н.у.) аммиака улетучится через вентиляцию кладовой комнаты у нерадивого хозяина, хранящего на мешке с 10 кг сульфата аммония, где 4% примесей, мешок с 2 кг извести Са(ОН)2, где 2% примесей, если на момент весенней посадки растений извести осталось 200 г? Сколько килограммов сульфата аммония не получит огород хозяина?

Дано:

m1((NH4)2SO4) = 10 кг,

m1(Са(ОН)2) = 2 кг,

(примесей в (NH4)2SO4) = 4%,

(примесей в Са(ОН)2) = 2%,

m2(Са(ОН)2) = 0,2 кг.

Найти:

V(NH3),

m2(NH4)2SO4.

Решение

m(100%-го (NH4)2SO4) = 10•96(%)/100(%) = 9,6 кг.

Прореагировало 100%-го Са(ОН)2:

(2 – 0,2)•98(%)/100(%) = 1,76 кг.

Условие задачи наводит на мысль, что Ca(OH)2 в избытке. Проверим это, приняв массу необходимого Са(ОН)2 за y кг:

9,6/132 = y/74, y = 5,38 кг.

Как видно из расчетов, гидроксид кальция – в недостатке, хотя не весь прореагировал (200 г осталось). Значит, удобрение для огорода осталось в каком-то количестве.

Найдем массу прореагировавшего сульфата аммония:

m2((NH4)2SO4)/132 = 1,76/74,

m2((NH4)2SO4) = 3,14 кг.

Этого количества удобрения огород не получит (получит 9,6 – 3,14 = 6,46 кг).

Найдем объем улетучившегося аммиака:

1,76/74 = х/44,8, х = 1,07 м3 NH3.

Ответ. V(NH3) = 1,07 м3 – столько NH3 улетучится; m2((NH4)2SO4) = 3,14 кг – столько сульфата аммония не получит огород.

Задача 8. На практической работе класс получал кислород из марганцовки. Внезапно у Никиты лопнула пробирка, и 2 г марганцовки высыпалось в пламя горелки с сухим горючим. Эффект был ошеломляющим.

Определите объем (н.у.) кислорода, позволивший пламени вырасти до потолка и лишить Никиту возможности дальнейшего выполнения практических работ из-за нарушения правил техники безопасности (что категорически запрещено), если в марганцовке было 0,02 г примесей.

Дано:

m(KMnO4) = 2 г,

m(примесей) = 0,02 г.

Найти:

V(O2).

Решение

1,98/316 = х/22,4, х = 0,14 л О2.

Ответ. V(O2) = 0,14 л – такой объем кислорода оказался для Никиты роковым.

Задача 9. Какой объем (н.у.) углекислого газа займет поры бисквитного торта, если для его приготовления Станислав взял 2 г питьевой соды с содержанием примесей 0,1% и обработал уксусной кислотой?

Количеством углекислого газа, попавшего в воздух, пренебречь при протекании реакции по уравнению:

Дано:

m(NaHCO3) = 2 г,

(примесей) = 0,1 %.

Найти:

V(СO2).

Решение

m(NaHCO3)(чист.) = 2•99,9(%)/100(%) = 1,998 г;

1,998/84 = х/22,4, х = 0,53 л СО2.

Ответ. V(СO2) = 0,53 л – такой объем углекислого газа заполнит поры бисквитного торта.

Задача 10. Какой объем (н.у.) углекислого газа поглотят стены только что выбеленной квартиры, если на побелку затрачено ведро известкового молока?

Для его приготовления к 4 кг негашеной извести (кипелки) прилили 5 л (кг) воды, процедили, отбросили 100 г мелких камешков, затем добавили еще 6 л воды и хорошо все перемешали. Полученной массой выбелили стены.

Дано:

m(СаО) = 4 кг,

m(Н2О) = 5 кг,

m(примесей) = 0,1 кг.

Найти:

V(СО2).

Решение

m(100%-го СаО) = 4 – 0,1 = 3,9 кг.

Найдем необходимую массу Н2О:

3,9/56 = х/18, х = 1,25 кг H2O.

y = 3,9 + 1,25 = 5,15 кг Ca(OH)2;

5,15/74 = z/22,4, z = 1,56 м3 СО2.

Ответ. V(СО2) = 1,56 м3 – такой объем углекислого газа поглотят выбеленные стены помещения.

Задача 11. Побывав на Урале у деда – малахитовых дел мастера, Никита привез красивый зелено-голубой порошок (малахитовую пыль). На занятиях в кружке по химии все решили попробовать получить из него оксид меди. В процессе нагревания мальчик случайно чихнул, и из выпарной чашки вылетела половина содержимого. Однако черный порошок оксида меди Никита все же получил в количестве 2 г.

Какую массу малахита (СuOH)2CO3 взял Никита изначально, если в нем содержится 5% примесей?

Дано:

m(СuO) = 2 г,

(примесей) = 5%.

Найти:

m(малахита).

Решение

х/222 = 2/160, х = 2,8 г 100%-го (СuOH)2CO3;

m(малахита) = 2,8•100(%)/95(%) = 2,9 г.

Поскольку Никита половину малахита высыпал, то результат нужно увеличить в два раза.

Изначальная масса малахита: 2,9•2 = 5,8 г.

Ответ. 5,8 г малахита взял изначально Никита.

Задача 12. Какой объем (н.у.) углекислого газа попадет в вытяжной шкаф, если при прокаливании 20 г малахита Никита наденет противопыльную маску? Примесей в малахите содержится 5%.

Дано:

m(малахита) = 20 г,

(примесей) = 5%.

Найти:

V(CO2).

Решение

m(100%-го (СuOH)2CO3) = 20•95(%)/100(%) = 19 г;

19/222 = х/22,4, х = 1,9 л CO2.

Ответ. V(CO2) =1,9 л – такой объем углекислого газа попадет в вытяжной шкаф, а надетая маска на химический процесс не повлияет.

Задача 13. Какую массу 96%-го этилового спирта С2Н5ОН подвергнет Алексей сжиганию в спиртовке при получении кислорода из марганцовки, если в течение опыта спиртовка выделяет 800 мл (н.у.) углекислого газа? А сколько граммов спирта раздаст учитель в классе 27 ученикам, которые проведут такой опыт?

Дано:

(С2Н5ОН) = 96%,

V(СO2) = 0,8 л,

N = 27 человек.

Найти:

m(С2Н5ОН).

Решение

m(96%-го С2Н5ОН) = 0,8•100(%)/96(%) = 0,83 г.

На этот опыт 27 учеников израсходуют спирта: 27•0,83 = 22,5 г.

Ответ. Алексей сожжет 0,83 г, а учитель раздаст в классе для проведения опыта 22,5 г 96%-го этилового спирта.

21. 0,4 г йода и 7,6 г 96%-го раствора спирта создали специфический запах в квартире.