Задачи - Центр дополнительного образования одаренных

Десятый класс 2002 год
Тестовое задание
1). Какой из оксидов обладает кислотными свойствами:
а) MnO;
б) MnO2;
в) Mn2О7?
2). Какая из солей в растворе имеет кислую реакцию среды:
а) КСl;
б) Na2S;
в) NH4Cl?
3). Сколько изомеров имеет соединение состава С4Н8:
а) 3
б) 4
в) 5
г) 6?
4). Чему равна ковалентность азота в азотной кислоте:
а) 5
б) 3
в) 4?
5). 1 л газа имеет массу, равную массе 1 л азота. Какова формула газа:
а) СО2
б) СО
в) СН4?
6). Какой заряд имеет радикал метил:
а) –1
б) 0
в) +1?
7). Какая из кислот имеет наибольшую степень диссоциации:
в) HClO3
г) HClO4?
а) НClO
б) HClO2
8). Сколько молей сульфата калия содержится в растворе, если на
взаимодействие с ним затратили 41,6 г хлорида бария:
а) 0,1
б) 0,2
в) 0,5
г) 1?
9). Какой тип реакций характерен для алкенов:
а) замещения
б) обмена
в) присоединения
г) разложения
10). Какое из веществ является катализатором в реакции Кучерова:
а) CuCl2
б) FeSO4
в) AlCl3
г) HgSO4?
Ключ к тесту
Номер задания
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Правильный ответ в в г в б б г б в г
За каждый правильный ответ
– 1 балл
Максимальное число баллов за задание
– 10 баллов
Задача 10-1. Имеется смесь хлорида калия, нитрата калия и бертолетовой
соли. Определите массовые доли солей в смеси, если при нагревании 16,98 г этой
смеси выделяется 2,24 л газа, а при действии соляной кислоты на ту же массу смеси
– 2,688 л газа.
Рекомендации к решению и оценке
При нагревании разлагаются соли KNO3 и KClO3, с соляной кислотой
реагирует КСlО3:
t
2KNO3 →
2KNO2 + O2
(1)
t
2KClO3 → 2KCl + 3O2
(2)
KClO3 + 6HCl → KCl + 3Cl2 + 3H2O
(3)
Зная, что при взаимодействии с соляной кислотой выделилось 2,688 г хлора,
по уравнению (3) рассчитаем массу бертолетовой соли в смеси:
2,688
ν(Cl 2 ) =
= 0,12 (моль);
22,4
ν(КСlО3) = 0,12 : 3 = 0,04 (моль); m(КСlО3) = 0,04 ⋅ 122,5 = 4,9 (г).
Зная массу (количество) КСlО3, по уравнению (2) находим объем
выделившегося кислорода (V2):
o
o
ν2(О2) = 0,06 моль; V2(О2) = 0,06 ⋅ 22,4 = 1,344 (л).
Находим объем кислорода, образовавшийся в реакции (1) и массу нитрата
калия:
0,896
V1(O2) = 2,24 – 1,344 = 0,896 (л); ν1(О2) =
= 0,04 (моль).
22,4
ν(KNO3) = 0,08 моль; m(KNO3) = 0,08 ⋅ 101 = 8,08 (г).
Находим массу хлорида калия:
m(KCl) = 16,98 – 8,08 – 4,9 = 4 (г).
Рассчитываем массовые доли солей в смеси:
4,9
ω(KClO3) =
= 0,2886, или 28,86%;
16,98
8,08
ω(KNO3) =
= 0,4758, или 47,58%;
16,98
ω(KCl) = 100 – 28,86 – 47,58 = 23,56%.
За написание уравнений реакций (1) – (3), всего
– 3 балла
За расчет массы бертолетовой соли в смеси
– 1 балл
За расчет массы нитрата калия в смеси
– 1 балл
За расчет массовых долей солей в смеси
– 1 балл
Максимальное число баллов за задачу
– 6 баллов
Задача 10-2. При действии на твердое вещество А веществом В образуются
вещества С и D. C – бесцветное газообразное вещество, обесцвечивающее бромную
воду. При горении вещества С образуются вещество В и газ Е, вызывающий
помутнение раствора вещества D. Назовите вещества А, В, С, D и Е. Напишите
уравнения реакций, о которых идет речь в задаче.
Рекомендации к решению и оценке
А – карбид кальция СаС2; В – вода Н2О; С – ацетилен
кальция Са(ОН)2; Е – углекислый газ СО2.
Уравнения реакций:
СаС2 + 2Н2О → Са(ОН)2 + С2Н2;
НС≡СН + Вr2 → СНВr2–СНВr2;
2С2Н2 + 5О2 → 4СО2 + 2Н2О;
Са(ОН)2 + СО2 → СаСО3↓ + Н2О.
За определение вещества А
За определение веществ В, С, D и Е, всего
За написание уравнений реакций, всего
Максимальное число баллов за задачу
С2Н2; D – гидроксид
– 1 балл
– 2 балла
– 2 балла
– 5 баллов
Задача 10-3. Алюмосиликаты составляют основную массу земной коры.
Одним из представителей этой группы минералов является полевой шпат анортит, в
состав которого входят 20,1 мас.% кремния, 46,0 мас.% кислорода, остальное –
кальций и алюминий. Выведите простейшую формулу анортита.
Рекомендации к решению и оценке
На кальций и алюминий в анортите приходится 100–20,1–46,0 = 33,9%.
Пусть х – массовая доля кальция (в %), тогда (33,9–х) – массовая доля
алюминия. Соотношение количеств элементов в минерале равно:
х 33,9 − х 20,1 46,0
х 33,9 − х
:
:
:
: 0,72 : 2,88
:
=
40
27
28 16
40
27
Для любого соединения алгебраическая сумма произведений положительных
степеней окисления на число соответствующих атомов и отрицательных степеней
окисления на число соответствующих атомов равна 0, так как соединение
электронейтрально, отсюда
х
 33,9 − х 
2 ⋅ + 3
 + 4 ⋅ 0,72 = 2 ⋅ 2,88 .
40  27 
Решая уравнение, получим х = 14,6, тогда:
ν(Са) : ν(Al) : ν(Si) : ν(О) = 0,36 : 0,72 : 0,72 : 2,88 = 1 : 2 : 2 : 8.
Следовательно, простейшая формула минерала анортита – СаАl2Si2О8.
За нахождение массовой доли кальция и алюминия в анортите – 0,5 балла
За составление соотношения количеств элементов
– 1 балл
За составление алгебраического уравнения по степеням окисления атомов
элементов и его решение
– 4 балла
За нахождение простейшей формулы анортита
– 0,5 балла
Максимальное число баллов за задачу
– 6 баллов
ν(Са) : ν(Al) : ν(Si) : ν(О) =
Задача 10-4. Определите объем озоно-кислородной смеси, необходимый для
сжигания 3,36 л этана, если массовая доля озона в смеси составляет 15%.
Рекомендации к решению и оценке
Уравнения реакций:
2С2Н6 + 7О2 → 4СО2 + 6Н2О
(1)
3С2Н6 + 7О3 → 6СО2 + 9Н2О
(2)
Пусть V – объем озоно-кислородной смеси, тогда:
V(О3) = 0,15V, а V(O2) = 0,85V.
По уравнению (1) V1(С2Н6) = 2 ⋅ 0,85V.
7
По уравнению (2) V2(С2Н6) = 3 ⋅ 0,15V.
7
По условию задачи V1(С2Н6) + V2(С2Н6) = 3,36 л, т.е.:
2 ⋅ 0,85V + 3 ⋅ 0,15V = 3,36.
7
7
Решая уравнение, получаем V = 10,94 л.
За написание уравнений реакций, всего
За нахождение объемов этана по уравнениям реакций, всего
За составление алгебраического уравнения и его решение
Максимальное число баллов за задачу
– 2 балла
– 1 балл
– 2 балла
– 5 баллов
Задача 10-5. Какую структуру может иметь изомер нонана, если при его
бромировании получается одно третичное монобромпроизводное, а при
хлорировании – 4 монохлорпроизводных? Объясните свой ответ.
Рекомендации к решению и оценке
1. При бромировании алкана замещается атом водорода при третичном атоме
углерода, а при хлорировании – при любых атомах углерода.
2. Если образовалось 4 монохлорида, то в молекуле имеется 4 равноценных
атома углерода и минимально 1 должен быть третичным.
3. Возможные структурные формулы:
а). СН3–СН(СН3)–СН2–СН2–СН2–СН(СН3)–СН3 – 2,6-диметилгептан.
Эта структура отвечает условию задачи, так как атомы углерода 2 и 6
равноценны, они третичные и при бромировании замещается атом водорода у
любого из них. Хлор, как менее селективный, замещает атомы Н у атомов С-1, 2, 3, 4.
б). СН3–С(СН3)2–СН(С2Н5)–СН2–СН3 – 2,2-диметил-3-этилпентан.
Эта структура также отвечает условию задачи, так как у этого изомера при
бромировании будет замещаться атом Н у атома С-3, а при хлорировании – у атомов
С-1, 3, 4 и 5.
За предположение 1
– 2 балла
За предположение 2
– 2 балла
За написание возможных структурных формул и объяснение – по 2 балла за
формулу, всего
– 4 балла
Максимальное число баллов за задачу
– 8 баллов
Максимальное число баллов за задачи 10 класса
– 40 баллов
Десятый класс 2003 год
Тестовое задание
1). Какие степени окисления имеют атомы железа в Fe3O4:
а) +2, +2, +3;
б) +3, +3, +2;
в) +3, 0, +2?
2). Электролиз раствора какой соли аналогичен электролизу воды:
а) CuSO4;
б) CaCl2;
в) K2SO4;
г) AgNO3?
3). Для расплавления 1 г льда при 0°С необходимо 333,5 кДж теплоты.
Теплота плавления 1 моль льда равна:
а) 667 кДж;
б) 6003 кДж;
в) 18,5 кДж.
4). Правильное название соединения
H3C
H3C
H
C
H
C
C
C
CH3
CH3
а) 2,3-диметилгексин-4;
б) 4,5-диметилгексен-4;
в) 4,5-диметилгексен-4;
г) 4,5-диметилгексин-2.
5). Имеется 1 л раствора некоторого слабого электролита концентрацией 2
моль/л.
Степень
диссоциации
электролита
равна
25%.
Количество
непродиссоциировавших молекул в растворе составляет:
а) 1,5 моль;
б) 0,5 моль;
в) 0,25 моль?
6). Смесь магниевых и медных опилок массой 1,5 г обработали избытком соляной
кислоты. Выделился газ объемом 560 мл (н.у.). Массовая доля меди в смеси равна:
а) 60%;
б) 40%;
в) 2,6%.
7). При термическом разложении какой соли образуется наибольший объем
газообразных продуктов (количества солей равные):
а) Cu(NO3)2;
б) BaCO3;
в) KClO3
г) NaHCO3?
8). При взаимодействии хлорида натрия на холоду с концентрированной
серной кислотой одним из продуктов реакции является:
а) вода; б) гидросульфат натрия;
в) сернистый газ;
г) сульфат натрия?
2+
9). Сколько электронов находится на d-подуровне иона Mn :
а) 2
б) 4
в) 5
г) 7?
10). В каком мольном соотношении взрывается смесь метана и воздуха:
а) 1 : 2;
б) 1 : 4
в) 1 : 5
г) 1 : 10?
Ключ к тесту
Номер задания
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Правильный ответ б в б г а а а б в г
За каждый правильный ответ
– 1 балл.
Максимальное число баллов за задание
– 10 баллов.
Задача 10-1. При пропускании хлора через раствор карбоната натрия
выделяется углекислый газ.
1. Объясните это явление. Напишите уравнения происходящих реакций.
2. Приведите уравнение реакции, с помощью которой можно доказать, что
образующийся газ – углекислый.
3. Как получают углекислый газ и хлор в лаборатории? Назовите приборы,
которые можно использовать для получения этих газов. Напишите уравнения реакций.
Рекомендации к решению и оценке
1. При пропускании хлора через водный раствор карбоната натрия в первую
очередь протекает реакция:
Cl2 + H2O ⇄ HCl + HClO.
(1)
Образующаяся при этом соляная кислота как более сильная вытесняет слабую
угольную кислоту из ее соли:
Na2CO3 + 2HCl → 2NaCl + H2O + СО2↑. (2)
2. Качественной реакцией на углекислый газ является его взаимодействие с
известковой водой:
Са(ОН)2 + СО2 → СаСО3↓ + Н2О.
(3)
3. Углекислый газ в лаборатории получают по реакции мрамора с соляной
кислотой в аппарате Киппа или приборе для получения газов:
СаСО3 + 2НСl → СаСl2 + Н2О + СО2↑. (4)
Хлор получают взаимодействием концентрированной соляной кислоты с
твердым перманганатом калия или с оксидом марганца (IV) в колбе Вюрца при
нагревании:
16НСl + 2KMnO4 → 5Сl2 + 2MnCl2 + 2KCl + 8H2O (5)
(6)
MnO2 + 4HCl → Cl2 + MnCl2 + 2H2O
За объяснение выделения углекислого газа при пропускании хлора через
раствор карбоната натрия
– 1 балл.
За написание уравнения реакции (1)
– 1 балл.
За написание уравнения реакции (2)
– 0,5 балла.
За написание уравнений реакций (3) и (4)– по 0,5 балла, всего
– 1 балл.
За написание уравнений реакций (5) и (6)– по 1 баллу, всего– 2 балла.
За название приборов для получения газов:
– прибор для получения газов
– 0,5 балла.
– аппарат Киппа
– 1 балл.
– колба Вюрца
– 1 балл.
Максимальное число баллов за задачу
– 8 баллов.
Задача 10-2. При действии на непредельный углеводород А избытком
раствора хлора в четыреххлористом углероде образовалось 2,295 г дихлорида. При
действии на такую же массу углеводорода А избытком бромной воды образовалось
3,63 г дибромида.
1. Определите молекулярную формулу углеводорода А.
2. Напишите структурную формулу углеводорода А. Приведите его название.
3. Напишите структурные формулы и названия любых 4-х изомеров
углеводорода А, удовлетворяющих условию задачи.
Рекомендации к решению и оценке
1. Схемы реакций:
CxHy + 2Cl2 → СxНyCl2;
CxHy + Вr2 → СxНyВr2.
По условию задачи:
3,63
2,295
,
ν(СxНyCl2) = ν(СxНyВr2); ν(СxНyCl2) =
; ν(СxНyВr2) =
12x + y + 71
12х + y + 160
3,63
2,295
; y = 82 – 12х,
отсюда:
=
12x + y + 71 12х + y + 160
где х и y – целые положительные числа, причем 5 < х < 7 (т.е. х = 6), т.к.:
– если х = 7, то у = 82 – 12⋅7 = – 2, что не может быть;
– если х = 5, то у = 22, а углеводорода С5Н22 не существует;
– если х = 4, то у = 34, а углеводорода С4Н34 тоже не существует, и т.д.
Если же х = 6, то у = 10, следовательно, молекулярная формула углеводорода
А – С6Н10.
2. Структурная формула и название углеводорода А:
– циклогексен.
3. Примеры возможных изомеров:
H3C
C2H5
CH3
– 1,2-диметилциклобутен;
– 1-этилциклобутен
C2H5
CH3
– 3-этилциклобутен;
– 3-метилциклопентен.
За определение молекулярной формулы А
За написание структурной формулы А и его название
За написание формул изомеров А и их названия
Максимальное число баллов за задачу
– 5 баллов.
– 1 балл.
– 4 балла.
– 10 баллов.
Задача 10-3. При нагревании 0,496 г бесцветного кристаллического вещества
А с избытком концентрированного раствора щелочи выделилось 110 мл газа В (181
кПа; 25°С), плотность которого по воздуху 0,59. При нагревании такой же навески
вещества А с избытком концентрированной серной кислоты выделяется такой же
объем газа С, однако его плотность по воздуху 1,24. При пропускании газа С через
раствор щелочи объем газа уменьшается в 2 раза, а плотность по воздуху
уменьшается в 1,29 раза.
1. Определите вещества А, В, С. Выводы подтвердите расчетами.
2. Напишите уравнения всех реакций.
Рекомендации к решению и оценке
1. Молярная масса газа В: М(В) = 0,59⋅29 = 17,11 (г/моль). Значит, газ В –
аммиак, а А – соль аммония.
2. С является смесью газов, средняя молярная масса которой: М (С) = 1,24×
×29 = 35,96 (г/моль).
1,24 ⋅ 29
Молярная масса не поглотившегося щелочью газа: М(газа1) =
= 27,87
1,29
(г/моль). Этим газом может быть угарный газ СО.
М(газа 2 ) + М(СО)
По условию задачи V(газа2) = V(СО). Тогда М (С) =
= 35,96
2
(г/моль). Отсюда М(газа2) = 71,92 – 27,87 = 44,05 (г/моль). Значит, второй газ в
смеси С – углекислый газ СО2.
3. Схема реакции А со щелочью:
(NH4)вХ + вNаОН → NaвХ + вNH3 + вН2О (в – валентность кислотного остатка Х)
По условию задачи: ν(NH3) = ν(СО + СО2); ν(СО) = ν(СО2)
По уравнению Менделеева–Клапейрона:
pV 181 ⋅ 0,11
ν(NH3) = ν(СО + СО2) =
=
= 0,008 (моль), тогда
RT 8,31 ⋅ 298
ν(СО) = ν(СО2) = 0,004 моль, а ν(NH3) : ν(СО) : ν(СО2) = 2 : 1 : 1,
откуда следует, что валентность кислотного остатка в(Х) = 2.
0,496 ⋅ 2
По схеме реакции М((NH4)2Х) =
= 124 (г/моль), а М(Х) = 124 – 36 = 88
0,008
(г/моль). Следовательно, А – оксалат аммония (NН4)2С2О4.
4. Уравнения реакций:
(NН4)2С2О4 + 2NаОН → Na2C2O4 + 2NH3 + 2H2O
(1)
(NН4)2С2О4 + 2H2SO4 → 2NH4HSO4 + CO + CO2 + H2O
(2)
(3)
CO2 + NaOH → NaHCO3
(4)
CO2 + 2NaOH → 2Na2CO3 + H2O
За определение газа В
– 1 балл.
За определение состава смеси газов С – по 2 балла за каждый газ, всего
– 4 балла.
За определение вещества А
– 3 балла.
За написание уравнения реакции (1)
– 0,5 балла.
За написание уравнения реакции (2)
– 1 балл.
За написание уравнения реакции (3) и/или (4)
– 0,5 балла.
Максимальное число баллов за задачу
– 10 баллов.
Задача 10-4. Эквимолярная смесь оксида, сульфата и нитрата неизвестного
металла после прокаливания при температуре выше 350°С потеряла в массе 10,14 г.
Массовая доля металла в смеси соелинений составляет 75,63%.
1. Определите, соединения какого металла входят в состав смеси.
2. Рассчитайте массы соединений в смеси и массу всей смеси.
Рекомендации к решению и оценке
1. Предположим, что в смеси соединений металла Ме, имеющего валентность
в, ν(Ме(NO3)в) = ν(Ме2(SО4)в) = ν(Ме2Ов) = 1 моль, тогда общая масса смеси равна:
m(смеси) = 5х + (62 + 96 + 16)в = 5х + 174в,
где х – молярная масса металла.
Массовая доля металла в смеси равна:
ω(Ме) =
5х
= 0,7563
m(смеси )
(1)
(2)
Из уравнений (1) и (2) следует, что:
х = 108в.
Если в = 1, тогда М(Ме) = х = 108 г/моль, значит металл – серебро.
(Если в = 2, тогда М(Ме) = х = 216 г/моль, металла с такой молярной массой
нет. Если в = 3, тогда М(Ме) = х = 324 г/моль, элемента с такой молярной массой
нет. Дальнейшее увеличение в приводит к еще большей молярной массе).
2. При температуре более 350°С разлагаются нитрат и оксид серебра:
2AgNO3 → 2Ag + 2NO2 + O2
(3)
2Ag2O → 4Ag + O2
(4)
Из уравнений (3) и (4) и условия задачи о том, что ν(AgNO3) = ν(Ag2О),
следует, что ν(NО2) = ν(О2) и при разложении смеси, содержащей по 1 моль нитрата
и оксида серебра, образуется по 1 моль оксида азота (IV) и кислорода (М(NO2 + О2)
= = 32 + 46 = 78 г/моль).
Тогда ν(AgNO3) = ν(Ag2О) = ν(Ag2SO4) =
10,14
= 0,13 (моль).
78
По формуле m = ν ⋅ М рассчитаем массы всех компонентов смеси:
m(AgNO3) = 170 ⋅ 0,13 = 22,1 (г);
m(Ag2O) = 232 ⋅ 0,13 = 30,16 (г);
m(Ag2SO4) = 312 ⋅ 0,13 = 40,56 (г).
Рассчитаем массу всей смеси:
m(смеси) = 22,1 + 30,16 + 40,56 = 92,82 (г)
За нахождение молярной массы неизвестного металла и доказательство,
что неизвестный металл – серебро
– 5 баллов.
За написание уравнений реакций (3) и (4)
– 2 балла.
За нахождение количества соединений в смеси
– 2 балла.
За расчет масс компонентов смеси и массы всей смеси
– 1 балл.
Максимальное число баллов за задачу
– 10 баллов.
Задача 10-5. Укажите, какие из следующих уравнений отражают реальное
протекание химических процессов:
I.
H3C
H
C
H3C
Cl
H
C
а) СН3–СН=СН2 + ICl →
I
б) СН3–СН=СН2 + ICl →
II.
в) С6Н6 + Br–Cl → С6Н5Cl + HBr;
г) С6Н6 + BrCl → С6Н5Br + HCl.
Ответ поясните.
CH2
I
;
CH2
Cl .
Рекомендации к решению и оценке
1. В реакциях I ICl реагирует по механизму электрофильного присоединения.
Молекула Iδ+→Clδ– полярна, причем частичный положительный заряд сосредоточен
на менее электроотрицательном атоме иода, поэтому механизм реакции следующий:
H3C
C
H
Cδ−H2 + ICl
H3C
C
H
CH2I Cl
H3C
H
C
CH2
Cl
I
.
Следовательно, реально протекает реакция по уравнению а).
2. Атом брома менее электроотрицателен, чем атом хлора, и в молекуле
δ+
Br →Clδ– атом брома имеет частичный положительный заряд. Замещение в
молекуле бензола протекает по механизму электрофильного замещения, поэтому
ароматическое ядро атакуется положительной частью молекулы:
Br
+ Brδ+
Clδ−
Br
H
медленно
−Cl
быстро
−H
Следовательно, из реакций II реально протекает реакция по уравнению г).
За объяснение механизма реакции I
За объяснение механизма реакции II
Максимальное число баллов за задачу
Максимальное число баллов за задачи 10 класса
– 2 балла.
– 3 балла.
– 5 баллов.
– 53 балла.
Десятый класс 2004 год
Тестовое задание
1). Водородные связи в воде полностью разрушаются при температуре:
а) 0ºС;
б) 4ºС;
в) 70ºС;
г) 100ºС.
2). В колбе емкостью 200 мл находится раствор хлорида натрия, концентрация
которого равна 0,1 моль/л. Если из колбы отлить 50 мл, то концентрация
оставшегося раствора будет равна (моль/л):
а) 0,2;
б) 0,1;
в) 0,075;
г) 0,025.
3) Поглощение теплоты происходит при растворении в воде:
а) NH4NO3;
б) H2SO4;
в) AlCl3;
г) KOH.
4) Соединение (СН3)3С–СН(ОН)–СН(ОН)–СН2–СН3 называется:
а) 2,3,5-триметилгексантриол-1,3,5;
б) 3,3-диметилпентандиол-1,5;
в) 2,2-диметилгександиол-3,4;
г) 2-метил-3-этилгександиол-2,3.
5) Какой объем кислорода потребуется для полного сгорания 44,8 л сероводорода?
а) 6,72;
б) 44,8;
в) 67,2;
г) 134,4.
6) Массовая доля водорода наименьшая в:
а) бутане;
б) пропане;
в) этане;
г) метане.
7) К растворам хлорида натрия и хлорида алюминия добавили по 2 капли
раствора лакмуса. Лакмус в растворах приобрел окраску, соответственно:
а) фиолетовую и красную;
б) красную и фиолетовую;
в) в обоих растворах – красную;
г) в обоих растворах – фиолетовую.
8) Бромную воду не обесцвечивают вещества, указанные в паре:
а) этан и этилен;
б) ацетилен и этилен;
в) бензол и гексан;
г) бензол и этилен.
9) По термохимическому уравнению горения оксида углерода (II)
2CO + O2 = 2CO2 + 564 кДж
определите, какое количество теплоты выделится при сжигании 5,6 л угарного газа:
а) 1128 кДж;
б) 70,5 кДж;
в) 141кДж;
г) 423кДж.
10) В схеме превращений
+А
+Б
+В
FeCl3 → Fe(OH)3 → FeCl3 → AgCl
веществами А, Б, В являются соответственно:
а) H2O, NaOH, AgNO3;
б) NaOH, HCI, AgNO3;
в) H2O, HCI, AgNO3;
г) NaOH, NaCI, AgNO3.
Ключ к тесту
Номер задания
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Правильный ответ г б а в в а а в б б
За каждый правильный ответ
– 1 балл.
Максимальное число баллов за задание
– 10 баллов.
Задача 10-1. Рассмотрите цепочку химических превращений:
В
↑ + свинцовый сахар (р-р)
Белильная известь
↑ + пушонка (р-р)
+ едкий натр, ↓ t
+ едкое кали, ↓ t
Лабарракова вода ←      А
     → Жавелевая вода
1. Определите вещества А и В, если известно, что они оба содержат атомы
одного и того же элемента.
2. Напишите уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить
данные превращения.
3. Объясните приведенные названия участников превращений, используя
современную номенклатуру.
Рекомендации к решению и оценке
1. Вещество А – хлор, вещество В – хлорид кальция.
2. Уравнения реакций:
Cl2 + 2NaOH → NaCl + NaClO + H2O
(1)
Cl2 + 2KOH → KCl + KClO + H2O
(2)
Cl2 + Ca(OH)2 → CaCl2O + H2O
(3)
СаСl2О + Pb(СН3СОО)2 + H2O → CaСl2 + PbO2 + 2CH3COOH
(4)
3. Объяснение названий: белильная известь – хлорид-гипохлорит кальция
Ca(ClO)Cl (или СаCl2O); пушонка – гидроксид кальция Са(ОН)2; едкий натр –
гидроксид натрия NaOH; едкое кали – гидроксид калия КОН; лабарракова вода –
водный раствор NaOH, насыщенный хлором; жавелевая вода – водный раствор
КОН, насыщенный хлором; свинцовый сахар – ацетат свинца Pb(СН3СОО)2.
За определение веществ А и В
– 1 балл.
За написание уравнений реакций 1 – 3 – по 0,5 балла, всего – 1,5 балла.
За написание уравнения реакции 4
– 1 балл.
За объяснения названий участников реакций – по 0,5 балла, всего– 3,5 балла.
Максимальное число баллов за задачу
– 7 баллов.
Задача 10-2. При сжигании 1 л метана выделяется 35,82 кДж теплоты, при
сжигании 1 л ацетилена – 56,05 кДж. Определите состав смеси ацетилена и метана
(в объемных процентах), если при сжигании 1 л этой смеси выделяется 39,87 кДж.
Рекомендации к решению и оценке
Уравнения реакций:
СН4 +2О2 → СО2 + 2Н2О + Q
2С2Н2 + 5О2 → 4СО2 +2Н2О + Q
Пусть в смеси содержится V л метана и (1–V) л ацетилена. Тогда при сгорании
метана выделяется 35,82⋅V (кДж) теплоты, а при сгорании ацетилена –
56,05⋅(1–V) кДж теплоты. Составим алгебраическое уравнение:
35,82V + 56,05⋅(1–V) = 39,87, откуда V = 0,8.
Таким образом, смесь содержит 0,8 л метана и (1–0,8) = 0,2 (л) ацетилена.
Объемные доли компонентов в смеси:
0,8
100 = 80%;
ϕ (С 2 Н 2 ) = 100 − 80 = 20%
1
За написание уравнений реакций – по 0,5 балла, всего
За нахождение объемных долей компонентов
Максимальное число баллов за задачу
ϕ (ÑÍ 4 ) =
– 1 балл.
– 4 балла.
– 5 баллов.
Задача 10-3. Прокалили 25 г смеси питьевой, кальцинированной и
каустической соды, в результате масса смеси уменьшилась на 3,1 г. Сухой остаток
после прокаливания растворили в соляной кислоте, при этом выделилось 2,8 л газа.
1. Напишите формулы питьевой, кальцинированной и каустической соды.
2. Определите процентный (по массе) состав смеси.
3. Напишите уравнения всех протекающих процессов.
Рекомендации к решению и оценке
1. Питьевая сода – гидрокарбонат натрия (NaHCO3), кальцинированная сода –
карбонат натрия (Na2CO3), каустическая сода – гидроксид натрия (NaOH).
2. При прокаливании происходит только разложение гидрокарбоната натрия,
сопровождающееся выделением углекислого газа и воды, суммарная масса которых
составляет 3,1 г:
2NaHCO3 → Na2CO3 + H2O + CO2↑
(1)
Пусть х – количество воды, выделяющейся при разложении питьевой соды. По
уравнению реакции (1) ν (Na2CO3) = ν (H2O) = ν (CO2) = х. Тогда:
m(H2O) = x⋅M(H2O) = 18x;
m(CO2) = x⋅M(CO2) = 44x;
18x + 44x = 3,1, откуда х = 0,05 (моль)
По уравнению реакции (1) ν(NaНCO3) = 2⋅ν(H2O) = 0,1 моль. Тогда:
m(NaHCO3) = 0,1 моль ⋅ 84 г/моль = 8,4 г.
С соляной кислотой из оставшихся в смеси веществ взаимодействует с
выделением газа карбонат натрия:
Na2CO3 + 2HCl = 2NaCl + H2O + CO2↑
(2)
По уравнению (2) масса карбоната натрия равна:
106 ⋅ 2,8
= 13,25 (г).
m(Na2CO3) =
22,4
Часть этой массы изначально содержалась в смеси в виде кальцинированной
соды, часть – образовалась при термическом разложении питьевой соды.
При разложении питьевой соды образовалось 0,05⋅106 = 5,3 (г) Na2СО3. Тогда
в смеси содержалось 13,25 – 5,3 = 7,95 (г) Na2СО3.
Масса каустической соды в первоначальной смеси равна:
m (NaOH) = 25 г – (7,95 г + 8,4 г) = 8,65 г
Рассчитываем массовые доли компонентов в смеси:
8,4
7,95
ω(NaHCO3 ) =
= 0,336, или 33,6% ;
ω(Na 2CO3 ) =
= 0,318, или 31,8% ;
25
25
ω (NaOH) = 100 – 33,6 – 31,8 = 34,6%
При растворении в соляной кислоте остатка смеси после прокаливания
происходит также реакция нейтрализации гидроксида натрия:
NaOH + HCl → NaCl + H2O
(3)
За написание формул исходных веществ – по 0,5 балла, всего – 1,5 балла.
За написание уравнений реакции – по 0,5 балла, всего
– 1,5 балла.
За нахождение массы питьевой соды в смеси
– 2 балла.
За нахождение массы кальцинированной соды в смеси
– 3 балла.
За вычисление массовых долей компонентов в смеси
– 1 балл.
Максимальное число баллов за задачу
– 9 баллов.
Задача 10-4. Вещество А обработали водой и получили газ В и вещество С.
Газ В пропустили через аммиачный раствор оксида серебра и получили осадок D,
который при обработке соляной кислотой дает снова газ В. Вещество С растворимо
в воде и при пропускании через раствор газа Е раствор сначала мутнеет, а затем
становится прозрачным и бесцветным. Газ Е можно получить при сжигании газа В.
1. Определите вещества А, В, С, D, Е, приведите их формулы и названия.
2. Составьте уравнения всех описанных реакций.
Рекомендации к решению и оценке
1. Вещество А – карбид кальция СаС2; В – ацетилен НС≡СН (С2Н2); С – гидроксид
кальция Са(ОН)2; D – ацетиленид серебра AgC≡CAg; Е – углекислый газ СО2.
2. Уравнения реакций:
СаС2 + 2Н2О → С2Н2 + Са(ОН)2
(1)
НС≡СН + 2[Ag(NH3)2]OH → 4NH3 + 2H2O + AgC≡CAg
(2)
Cа(ОН)2 + СО2 → СаСО3↓ + Н2О
(3)
СаСО3 + СО2 + Н2О → 2Са(НСО3)2
(4)
2С2Н2 + 5О2 → 4СО2 + 2Н2О
(5)
AgC≡CAg + 2HCl → 2AgCl + HC≡CH
(6)
За написание формул веществ и их названия – по 1 баллу, всего – 5 баллов.
За написание уравнений реакций 1, 2, 4, 6 – по 1 баллу, всего– 4 балла.
За написание уравнений реакций 3 и 5 – по 0,5 балла, всего– 1 балл.
Максимальное число баллов за задачу
– 10 баллов.
Задача 10-5. При нитровании изобутана азотной кислотой в газовой фазе при
температуре 450°С образуется 65% первичного и 7% третичного нитросоединения
(остальное составляют продукты деструкции). Каковы в этих условиях
относительные скорости замещения водорода при первичном и третичном атомах
углерода? Сравните их. Объясните свой ответ.(Относительную скорость замещения
атомов водорода можно вычислить как отношение числа продуктов замещения к
числу связей С–Н).
Рекомендации к решению и оценке
В изобутане 3 первичных атома углерода с девятью связями С–Н и 1
третичный атом углерода с одной связью С–Н. Тогда относительные скорости
замещения равны: vотн.(замещения Н при первичном атоме С) = 65/9 ≈ 7;
vотн.(замещения Н при третичном атоме С) = 7/1 = 7.
То, что скорости одинаковы, обусловлено высокой температурой, при которой
активность реагента увеличивается и он имеет возможность разрывать связи не
только с меньшей энергией (Стрет–Н), но и более прочные (Сперв–Н).
За определение числа первичных и третичных атомов С в изобутане – 1 балл.
За определение числа связей С–Н у них
– 1 балл.
За вычисление относительных скоростей
– 1 балл.
За объяснение того, что скорости одинаковы
– 3 балла.
Максимальное число баллов за задачу
– 6 баллов.
Максимальное число баллов за задачи 10 класса
– 47 баллов.
Десятый класс 2005 год
Тестовое задание
1.
Водородные связи в этиловом спирте полностью разрушаются при
температуре:
а) 0 ºС;
б) 78 ºС; в) – 4ºС;
г) 4 ºС.
2.
В колбе находится 100 мл раствора хлорида кобальта, концентрация которого
равна 0,1 моль/л. Если в колбу прилить еще 100 мл этой же соли с концентрацией
0,0001 моль/мл, то концентрация полученного раствора будет равна (моль/л):
а) 0,1;
б) 0,2;
в) 0,0011; г) 0,1001.
3.
Выделение теплоты не происходит при растворении в воде:
а) NH4NO3; б) H2SO4; в) KOH;
г) CaCl2.
4.
Соединение
(СН3)3С–С(CН3)=СН(ОН)–СН=СН2
называется…:
а) 2,2,3-триметилгексадиен-3,5-ол-4;
б) 3,3-диметилпентандиен-1,5;
в) 4,5,5-триметилгексадиен-1,3-ол-3;
г) 2-метил-3-этил-4-гидроксигександиен-2,3.
5.
Наименьшая масса углекислого газа выделяется при термическом разложении
1 г:
а) CaCO3; б) CuCO3; в) H2CO3; г) (CuOH)2CO3.
6.
Какой объем кислорода (л) потребуется для каталитического окисления 44,8 л
аммиака:
а) 112;
б) 89,6;
в) 56;
г) 134,4.
7.
К растворам (а) карбоната натрия и (б) нитрата аммония добавили небольшое
количество фиолетового раствора лакмуса. Индикатор в растворах приобрел окраску:
а) в обоих растворах – красную; б) в обоих растворах – фиолетовую;
в) (а) – фиолетовую, (б) – красную; г) (а) – синюю, (б) – красную.
8.
Бромную воду не обесцвечивает хотя бы одно из веществ, указанных в паре:
а) сероводород и углекислый газ; б) сульфит натрия и ацетилен;
в) бутен-1 и этилен;
г) бутен-2 и этилен.
9.
Какое из следующих веществ не изменяет окраску пламени:
а) NH4NO3; б) KNO3; в) NaNO3; г) Ca(NO3)2.
10. В схеме превращений
+HCl
+NaOH
+"O", H O
2
Mn
А
Б
В
веществами А, Б, В являются соответственно:
а) MnCl2, Mn(OH)4, MnO2;
б) MnCl4, Mn(OH)4, MnO(OH)2;
в) MnCl2, Mn(OH)2, MnO(OH)2;
г) MnCl2, Mn(OH)4, Mn2O3.
Ключ к тесту
Номер вопроса
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Правильный ответ б а а в г в г а а
в
За каждый правильный ответ – 1 балл.
Максимальное количество баллов за тест – 10 баллов.
Задача 10–1. Смесь газообразных бутана, бутена-1, 3-метилбутена-1 и бутина1 массой 88 г пропустили через склянку с аммиачным раствором оксида серебра,
при этом в склянке выпал осадок массой 40,25 г. Оставшуюся смесь пропустили
через склянку с бромной водой. За счет произошедшей реакции было связано 120 г
брома, а масса газа на выходе из склянки составила 29 г. Определите массовые и
объемные (н.у.) доли газов в первоначальной смеси.
Рекомендации к решению и оценке
Формулы углеводородов, входящих в смесь:
H3C CH2 CH2
CH3
H2C
CH CH2
бутен-1
H2C
CН CH
бутан
CH3
HC
C CH2
бутин-1
CH3
CH3
CH3
3-метилбутен-1
За написание каждой формулы – по 0,25 балла; всего – 1 балл.
С аммиачным раствором оксида серебра из всех углеводородов смеси
взаимодействует только бутин-1. Данная реакция доказывает слабые кислотные
свойства углеводородов, содержащих водород при тройной связи. Уравнение
реакции:
HC
C
CH2
CH3 + [Ag(NH3)2]OH
AgC
C
CH2
CH3
+ H2O + 2NH3
бутин-1
За написание уравнения реакции – 2 балла,
за уравнение с оксидом серебра Ag2O – 1 балл.
Зная массу осадка, можно рассчитать массу бутина-1:
HC
m = 40,25 г
m=?г
AgC
C CH2
C CH2 CH3 + H2O + 2NH3
+ [Ag(NH3)2]OH
1 моль
1 моль
m = 161 г
m = 54 г
m(C 4 H 6 ) 40,25г
54 ⋅ 40,25
=
;
m (C4H6) =
= 13,5 (г)
54 г
161г
161
За расчет массы бутина-1 – 2 балла.
С бромной водой реагируют бутен-1 и 3-метилбутен-1, и не взаимодействует
бутан, следовательно, 29 г – масса бутана в смеси.
За определение массы бутана – 1 балл.
Уравнения реакции алкенов с бромной водой:
H 2C
CH CH2
бутен-1
CH3
H 2C
+ Br2
Br
CH CH2
Br
CH3
1,2-дибром-бутан
Br
H2 C
CН CH
CH3 + Br2
CH3
3-метилбутен-1
H2C
CH
CH
CH3
Br
CH3
1,2-дибром-3-метилбутан
За написание каждого уравнения – по 1 баллу; всего 2 балла.
Масса алкенов в смеси составляла 88 – (13,5 + 29) = 45,5 (г).
Необходимо вычислить массу каждого из алкенов в смеси (один из вариантов
решения). Пусть в смеси содержится х г бутена-1, тогда масса 3-метилбутена-1 в
смеси составит (45,5 – х) г.
m=хг
m1 = ? г
H2C CH CH2 CH3
H2C CH CH2 CH3 + Br2
1 моль
1 моль
Br Br
m
= 160 г
m = 56 г
хг m1 ( Br2 ) г
160 ⋅ x
=
; m1 (Br2) =
= 2,86·х (г)
56 г
160 г
56
Br
m2 = ? г
m = 45,5 - х г
H2C CH CH CH3
H2C CН CH CH3 + Br2
1 моль
1 моль
Br
CH3
CH3
m = 70 г
m = 160 г
(45,5 − х) г m 2 ( Br2 ) г
160 ⋅ (45,5 − x)
=
; m2 (Br2) =
= 2,29·(45,5 – х) (г)
70 г
160 г
70
2,86·х + 2,29·(45,5 – х) = 120
2,86·х + 104,2 – 2,29·х = 120
0,57·х = 15,8
х = 27,7 (г) – масса бутена-1 в смеси.
Масса 3-метилбутена-1 в смеси составляла 45,5 – 27,7 = 17,8 (г).
За нахождение массы каждого алкена в смеси – 3 балла.
Рассчитаем массовые доли компонентов в смеси по формуле:
ω (в-ва) =
29
⋅ 100% = 33%;
88
17,8
ω (С5Н10) =
⋅ 100% = 20,2%;
88
ω (С4Н10) =
m(в − ва )
·100%.
m(смеси )
27,7
ω (С4Н8) =
⋅ 100% = 31,5%;
88
13,5
ω (С4Н6) =
⋅ 100% = 15,3%.
88
За нахождение массовых долей – 2 балла.
Вычислим объемные доли компонентов в смеси по формуле:
φ (в-ва) =
V (в − ва )
·100%.
V (смеси )
Объем каждого из газов можно рассчитать по формуле: V =
29 ⋅ 22,4
= 11,2 (л);
58
17,8 ⋅ 22,4
V (С5Н10) =
= 5,7 (л);
70
V (С4Н10) =
m ⋅ Vm
.
M
27,7 ⋅ 22,4
= 11,1 (л);
56
13,5 ⋅ 22,4
V (С4Н6) =
= 5,6 (л).
54
V (С4Н8) =
Суммарный объем смеси: V (смеси) = 11,2 + 11,1 + 5,6 + 5,7 = 33,6 (л).
11,2
⋅ 100% = 33,3%;
33,6
5,7
φ (С5Н10) =
⋅ 100% = 17%;
33,6
φ (С4Н10) =
11,1
⋅ 100% = 33%;
33,6
5,6
φ (С4Н6) =
⋅ 100% = 16,7%.
33,6
φ (С4Н8) =
За нахождение объемных долей – 2 балла.
Максимальное количество баллов за задачу – 15 баллов.
Задача 10–2. Ниже перечислен ряд веществ (от А до З) и ряд свойств (от 1 до 8).
Укажите сочетаниями букв и цифр, какое свойство наиболее соответствует каждому
веществу (каждая буква используется только один раз). Опишите, что должно
произойти при смешивании водных растворов следующих пар веществ:
4) Б и Ж (в присутствии разбавленной
1) А и З; 2) Б и В; 3) Г и З;
кислоты).
Напишите уравнения всех описанных процессов.
Вещество
Свойства
1. Водный раствор при взаимодействии с
А. Хлорид бария
раствором HNO3 дает желтый осадок
2. Водный раствор при взаимодействии с
Б. Бромид натрия
раствором NaOH дает бурый осадок
3. Твердое вещество придает пламени горелки
В. Нитрат свинца
зеленый цвет
4. Водный раствор при добавлении MnO2 (тв.)
Г. Хлорид железа (III)
выделяет кислород
5. При нагревании твердого вещества образуется
Д. Нитрид магния
бурый газ
6. При нагревании твердого вещества в смеси MnO2
Е. Тиосульфат натрия
(тв.) и H2SO4 (ж.) образуется бурый газ
7. Водный раствор обесцвечивает подкисленный
Ж.
Пероксид
раствор KMnO4, но не выделяет кислород при
водорода
взаимодействии с MnO2 (тв.)
8. При добавлении горячей воды к твердому
З. Диоксид серы
веществу образуется газ со щелочными
свойствами
Рекомендации к решению и оценке
А – 3;
Б – 6;
В – 5;
Г – 2;
Д – 8;
Е – 1;
Ж – 4;
З – 7.
За каждую правильно найденную пару – 1 балл; всего 8 баллов.
1. Ионы бария окрашивают пламя в зеленый цвет.
2. 2NaBr + MnO2 + 2H2SO4
to
Na2SO4 + MnSO4 + Br2↑ + 2H2O
бурый газ
3. 2Pb(NO3)2 = 2PbO + 4NO2↑ + O2↑ (при нагревании)
бурый газ
4. FeCl3 + 3NaOH = 3NaCl + Fe(OH)3↓
бурый осадок
5. Mg3N2 + 6H2O = 3 Mg(OH)2 + 2NH3↑
NH3 + H2O ⇄ NH3·H2О
NH3·H2О ⇄ NH4+ + OH– (рН > 7)
6. 5SO2 + 2KMnO4 + 2H2O = 2MnSO4 + K2SO4 +2H2SO4 (кислая среда)
7. 2H2O2 = 2H2O + O2↑ (катализатором служит MnO2)
8. Na2S2O3 + 2HNO3 = Na2SO4 + S↓ + H2O + 2NO2
желтый осадок
За объяснение каждого пункта с написанием уравнений реакции –
по 1 баллу; всего – 8 баллов.
9. Уравнения реакций, протекающих при смешении водных растворов:
а) А и З
BaCl2 + SO2 + H2O = BaSO3↓ + 2 HCl
белый осадок
б) Б и В
Pb(NO3)2 + 2NaBr = PbBr2↓ + 2NaNO3
белый осадок
в) Б и Ж
2NaBr + H2O2 + H2SO4
to
Na2SO4 + Br2 + 2H2O
бурый газ
г) Г и З
2FeCl3 + SO2 + 2H2O = FeSO4 + FeCl2 + 4HCl (обесцвечивание раствора)
За написание каждого уравнения – по 1 баллу;
за указание внешнего эффекта смешения – по 0,5 балла; всего – 6 баллов.
Максимальное количество баллов за задачу – 22 балла.
Задача 10–3. Вспомните знаменитый рассказ Артура Конан-Дойля
«Пляшущие человечки»:
«…Холмс приподнял бумажку, и лучи солнца озарили ее. Это был листок,
вырванный из записной книжки. На нем были начерчены карандашом вот такие
фигурки:
Внимательно рассмотрев листок, Холмс бережно сложил его и спрятал в
бумажник.
– Это дело обещает много любопытного и необычайного, – сказал он…».
По сюжету рассказа в этих картинках был заключен хитроумный шифр. Вот и
Вы попробуйте восстановить химическую запись, зашифрованных уравнений
химических реакций. Буквенное обозначение элементов для разных уравнений
неодинаково: буква, зашифровывающая в одном уравнении один химический
элемент, в другом уравнении может обозначать совсем другой символ. Зато индексы
и коэффициенты х и у во всех уравнениях несут одинаковый смысл. Все реакции –
окислительно-восстановительные, все вещества – неорганические.
1. х А + 4у БВГх = х А(ВГх)у + у ВГ + 2у БуГ.
2. у АБ + Вх + ГуВ = Бу + Ву + у АВГ.
3. х АБ + у ВГ2уД = х А + Ву + у ГД + х ГуБ.
Рекомендации к решению и оценке
1. 3 Cu + 8 HNO3 = 3 Cu(NO3)2 + 2 NO↑ + 4 H2O
1,5 балла.
2. 2 KI + O3 + H2O = I2 + O2 + 2 KOH
2 балла.
3. 3 CuO + 2 NH4Cl = 3 Cu + N2↑ + 2 HCl + 3 H2O
2 балла.
Максимальное количество баллов за задачу – 5,5 балла.
За написание уравнений, принципиально отличных от приведенных в решении
и отвечающих схеме, дополнительно начисляется до 2 баллов.
Задача 10–4. С учетом значений величин теплот гидрирования (в кДж/моль):
этилен – 137,8; пропилен – 126,4; бутен-1 – 127,3; цис-бутен-2 – 120,1; транс-бутен2 – 116; изобутилен – 118,3; тетраметилэтилен – 111,7 расположите эти соединения
по возрастанию устойчивости и объясните с точки зрения теории строения.
Рекомендации к решению и оценке
Ряд по возрастанию устойчивости:
H
H
H2C
CH2
H2C
CH CH2
CH3
H2C
H3C
H2C
C
CH3
CH3
CH3
H
C
H
CH
H3C C
C
CH3
H3C
C
C
H3C
CH3
C CH3
CH3
За написание каждой формулы – по 0,5 балла; всего 3,5 балла.
За составление ряда устойчивости – 2 балла.
Устойчивость соединений связана с делокализацией электронной плотности,
вызванной σ-π-сопряжением, т. е. взаимодействием π-связи с α-С–Н σ-связями. Чем
больше заместителей при двойной связи, тем устойчивее соединение.
За объяснение устойчивости соединений – 2 балла.
На устойчивость цис- и транс-изомеров влияют пространственные
затруднения. В транс-изомере объемные заместители (а также одинаковые
группировки) разобщены и не мешают друг другу.
За объяснение устойчивости цис- и транс-изомеров – 2 балла.
Максимальное количество баллов за задачу – 9 баллов.
Задача 10–5. Напишите уравнения реакций, с помощью которых можно
осуществить следующие превращения:
углерод
1,2-дихлорэтан
A
B
C
1,1-дихлорэтан
хлорэтан
Назовите вещества А, В, С. Укажите условия протекания реакций.
Рекомендации к решению и оценке
Вещество А – карбид кальция СаС2, В – ацетилен НС≡СН, С – этилен
Н2С=СН2. Уравнения реакций:
о
С
1. 3С + СаО 2000

→ СаС2 + СО.
2. СаС2 + 2Н2О → НС≡СН + Са(ОН)2.
3. НС≡СН + 2НCl → СН3–СНCl2 (1,1-дихлорэтан).
4. НС≡СН + Н2 Pd
/ BaSO
4 → Н2С=СН2.
5. Н2С=СН2 + HCl → Н3С–СН2Сl (хлорэтан).
6. Н2С=СН2 + Cl2 → Cl–СН2–СН2–Cl (1,2-дихлорэтан).
За определение веществ А, В и С – по 1 баллу, всего – 3 балла.
За написание уравнений реакций – по 0,5 балла, всего – 3 балла.
За указание условий протекания реакций 1, 4 – по 1 баллу, всего – 2 балла.
Максимальное количество баллов за задачу – 8 баллов.
Максимальное количество баллов за задачи 10 класса – 69,5 балла.
Десятый класс 2006 год
Тестовое задание
1. Алмаз имеет кристаллическую решетку:
а) ионную;
б) атомную;
в) молекулярную;
г) металлическую.
2. Эндотермической реакцией является:
а) H2 + Cl2 = 2HCl;
б) 2KMnO4 = K2MnO4 + MnO2 + O2;
в) CaO + H2O = Ca(OH)2;
г) 2Mg + O2 = 2MgO.
3. Какая из перечисленных солей создает в водном растворе среду с рН < 7:
а) Na2CO3;
б) Al2(SO4)3;
в) KCN;
г) K2SO4.
−
4. Степень окисления атома хлора в перхлорат-ионе ClO 4 равна:
а) +1;
б) +3;
в) +5;
г) +7.
5. Изомером 2-метилбутана является:
а) н-пентан;
б) пропан;
в) 2-метилпентан; г) 2-метилпропан.
6. При полном сгорании 1 г этана выделилось 47 кДж. Тепловой эффект реакции
сгорания этана (в кДж/моль) равен:
а) 1410;
б) 2822;
в) 47;
г) 134,4.
7. Для алкенов наиболее характерными являются реакции:
а) изомеризации;
б) замещения;
в) присоединения;
г) крекинга.
8. Число гидроксидов среди перечисленных веществ H2SO4, Ni(OH)2, Fe2(SO4)3,
Zn(OH)2, SO2, KOH, NaCl, H3PO4 равно:
а) 2;
б) 3;
в) 4;
г) 5.
9. В целлюлозе (М = 586 602 г/моль) содержится количество элементарных звеньев
(–С6Н12О5–), равное:
а) 3621;
б) 4275;
в) 5314;
г) 2876.
10. Для увеличения выхода аммиака по уравнению
N2 + 3H2 ⇄ 2NH3 + Q
необходимо одновременно:
а) повысить температуру и давление;
б) понизить температуру и давление;
в) повысить давление, понизить температуру;
г) повысить температуру, понизить давление.
Ключ к тесту
Номер вопроса
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Правильный ответ б б б г а а в г а
в
За каждый правильный ответ – 1 балл.
Максимальное число баллов за тест – 10 баллов.
Задача 10–1. Соединения каких классов могут образоваться при
взаимодействии простых веществ с оксидом углерода (II)? Напишите примеры
уравнений реакций и условия их протекания.
Рекомендации к решению и оценке
1) 2СО + О2 = 2СО2 (оксид);
2) СО + Cl2 = COCl2 (хлорангидрид угольной кислоты), реакция протекает при
температуре 125–150°С, катализатор – углерод на платине;
3) 4СО + Ni = Ni(CO)4 (карбонил), температура 50–100°С,
температура 100–200°С, давление;
5СО + Fe = Fe(CO)5
4) СО + 2Н2 = СН3ОН (спирт), температура 250–400°С, давление 20–30 МПа,
катализатор – оксид меди (II) или оксид цинка на оксиде хрома (III),
СО + 3Н2 = СН4 + Н2О (алкан), температура 150–200°С, катализатор – никель;
5) CO + S = COS (сульфооксид), температура 350°С, катализатор – углерод.
За каждое уравнение – по 1,5 балла, всего 7,5 балла.
[За однотипные уравнения реакций баллы начисляются один раз.]
За указание класса продукта – по 0,5 балла, всего 2,5 балла.
Максимальное количество баллов за задачу – 10 баллов.
Задача 10–2. Сожгли 224 мл (н.у.) алкана. Продукты реакции пропустили через 1
л 0,148%-ной известковой воды (плотность 1 г/см3). Первоначально выпавший осадок
частично растворился, после чего его масса составила 1 г. Определите, какой
углеводород сожгли.
Рекомендации к решению и оценке
Уравнения протекающих реакций:
1) Сгорание алкана: CnH2n+2 +
3n + 1
O2 = nCO2 + (n+1)H2O.
2
2) Образование осадка:
Ca(OH)2 + CO2 = CaCO3↓ + H2O.
3) Частичное растворение осадка:
CaCO3 + CO2 + H2O = Ca(HCO3)2.
Расчет количеств алкана, гидроксида и карбоната кальция:
ν(алкана) =
V (àëêàíà )
;
Vm ( ãàçà)
ν(алкана) =
0,224 ë
22,4 ë / ìîëü
= 0,01 моль;
m(Ca (OH ) 2 ) ω (Ca (OH ) 2 ) ⋅ m( ðàñòâîðà )
=
=
M (Ca(OH ) 2 )
M (Ca(OH ) 2 )
ω (Ca(OH ) 2 ⋅ V ( ðàñòâîðà ) ⋅ ρ ( ðàñòâîðà )
=
;
M (Ca(OH ) 2 )
ν(Ca(OH)2) =
ν(Ca(OH)2) =
ν(CaCO3) =
0,00148 ⋅ 1000ñì 3 ⋅ 1ã / ñì
74 ã / ìîëü
m(CaÑO3 )
;
M (CaÑO3 )
ν(CaCO3) =
3
= 0,02 моль;
1ã
100 ã / ìîëü
= 0,01 моль.
Определение формулы алкана:
При реакции сгорания алкана образовалось количество углекислого газа,
достаточное для реакции с гидроксидом кальция и частичного растворения
первоначально образовавшегося осадка.
По второму уравнению ν(Са(ОН)2) = ν(СО2) = ν(СаСО3) = 0,02 моль. Половина
образовавшегося осадка растворяется, для этого требуется 0,01 моль углекислого
газа (по третьему уравнению реакции ν(СаСО3) = ν(СО2) = ν(Са(НСО3)2) = 0,01
моль). Следовательно, при сжигании 0,01 моль алкана образуется (0,02 + 0,01) моль
оксида углерода (IV).
По первому уравнению видно, что n = 3, то есть сгоревший углеводород имел
формулу С3Н8 – пропан.
За написание уравнения сгорания алкана с коэффициентами – 2 балла,
за написание уравнений образования и растворения осадка – по 1 баллу.
За определение количеств продуктов реакций – по 1 баллу, всего 3 балла.
За вывод формулы алкана – 3 балла.
Максимальное число баллов за задачу – 10 баллов.
Задача 10–3. С X века на Руси начали строить белокаменные сооружения. В
качестве строительного материала использовали известняк, состоящий в основном
из карбоната кальция. Однако данное вещество подвергается размыванию
дождевыми и талыми водами.
1. Напишите уравнение реакции, приводящей к размыванию известняка.
2. Какими водами – дождевыми или талыми – известняк размывается в
большей степени и почему?
3. Что делали строители в XIII веке, чтобы предотвратить размывание
белокаменных сооружений (приведите не только химические способы)?
4. Какие факторы усиливают размывание белокаменных сооружений в
настоящее время? Подтвердите свой ответ уравнениями реакций.
5. Какие химические способы защиты архитектурных памятников из
известняка используются в настоящее время?
6. Какие ныне существующие на территории России белокаменные памятники
архитектуры Вы знаете и в каких городах они находятся?
Рекомендации к решению и оценке
1. CaCO3 + CO2 + H2O = Ca(HCO3)2.
2. Более выраженным размывающим действием обладают талые воды, так как
температура их ниже, а растворение углекислого газа в воде с повышением
температуры уменьшается.
3. Для защиты известняка от воды делали крыши с широкими отвесами, чтобы
вода не попадала на стены; облицовывали стены менее растворимым в углекислоте
доломитом (CaCO3 · MgCO3); проводили гидроизоляцию фундамента глиной.
4. Размывание усиливается за счет повышения кислотности талых и дождевых
вод. Кислотные оксиды, образующиеся в процессе сжигания топлива и
загрязняющие воздух, взаимодействуют с атмосферной влагой, при этом образуются
кислоты. Например,
SO2 + H2O = H2SO3;
SO3 + H2O = H2SO4;
2NO2 + H2O = HNO2 + HNO3.
В кислой среде карбонаты разрушаются в большей степени:
СаСО3 + 2Н+ = Са2+ + СО2↑ + Н2О.
5. Поверхность известняковых стен покрывают фторсиликатом магния,
который образует с известняком нерастворимые в углекислоте соединения:
MgSiF6 + 2CaCO3 = MgF2 + 2CaF2 + SiO2 + 2CO2.
6. Софийский собор (XI век, Великий Новгород), храм Покрова на Нерли и
башня Боголюбского дворца (XII век, Боголюбов), Дмитровский и Успенский
соборы (XII век, Владимир), стены Псковского кремля (XII – XIV века), Успенский
собор Московского кремля (XV век), Новодвинская крепость (XII – XIII век,
Архангельск) и др.
За написание уравнения размывания известняка – 1 балл.
За объяснения разрушающей силы талых вод – 2 балла.
За указание древних способов защиты от воды – 1 балл.
За написание уравнений размывания кислотными осадками – 2 балла.
За химизм современного способа защиты – 3 балла.
За примеры белокаменных памятников архитектуры – 1 балл.
Максимальное число баллов за задачу – 10 баллов.
Задача 10–4. Химик Пиявкин смотрел по телевизору боевик про трех
заложников, которых террористы поселили в каком-то химическом цехе-складе на
охраняемом острове. На складе было множество реактивов и даже
укомплектованные воздушные шары. Террористы предусмотрительно убрали из
цеха все кислоты, кроме одной.
Химик Пиявкин еще до окончания фильма придумал сразу три совершенно
разных способа наполнения воздушного шара водородом и даже вычислил
необходимые для этого количества реактивов.
1. Какие три способа получения водорода мог придумать химик Пиявкин?
Напишите уравнения химических реакций.
2. Какие количества реактивов (в кг) нужны для каждого из трех способов,
если масса каждого заложника составляла 70 кг, а масса шара с корзиной – 90 кг?
3. Какую кислоту оставили в цехе террористы, как бесполезную для
получения водорода?
Рекомендации к решению и оценке
1. Получение достаточного количества водорода можно провести
следующими способами:
– взаимодействие гидридов щелочных металлов с водой, например:
LiH + H2O = LiOH + H2↑;
– взаимодействие переходных металлов со щелочью, например:
2Al + 6NaOH + 6H2O = 2Na3[Al(OH)6] + 3H2↑;
– взаимодействие щелочных и щелочно-земельных металлов с водой,
например:
Са + 2Н2О = Са(ОН)2 + Н2↑;
– с использованием кислых солей сильных кислот, например:
Mg + 2NaHSO4 = MgSO4 + Na2SO4 + H2↑;
– электролиз воды (хотя охрана могла заметить повышенный расход
электроэнергии):
2Н2О = 2Н2↑ + О2↑.
Нецелесообразно предлагать такие способы получения водорода как
разложение аммиака
2NH3 ⇄ N2↑ + 3H2↑
и конверсия метана (промышленный способ получения водорода)
СН4 + Н2О = СО↑ + 3Н2↑,
так как они требуют специального оборудования для проведения реакции и для
последующей очистки водорода от второго газа.
2. Масса, которую необходимо поднять, составляет сумму масс трех
заложников и укомплектованного воздушного шара.
m = 3 · 70 кг + 90 кг = 300 кг.
Водород легче воздуха, Mсред. (воздуха) = 29 г/моль, М (Н2) = 2 г/моль. В
расчете на 1 моль газов получаем:
m (груза) = m (воздуха) – m (H2),
m (груза) = 29 г – 2 г = 27 г.
Таким образом, 1 моль водорода позволяет поднять груз массой 27 г, для
300 ⋅ 10 3 ã
подъема 300 кг груза необходимо минимум
= 11111,1 моль = 11,1 кмоль
27 ã
водорода.
Исходя их уравнений реакций получения водорода, может потребоваться (для
первых трех способов):
– 11,1 кмоль гидрида лития (m (LiH) = 88,9 кг);
–
11,1 ⋅ 2
= 7,4 кмоль алюминия (m (Al) = 200 кг);
3
– 11,1 кмоль кальция (m (Ca) = 444,4 кг).
3. Террористы оставили, скорее всего, азотную кислоту, однако, за
правильный ответ можно засчитать и кремниевую, и борную кислоты.
За написание уравнения каждого их трех различных способов
получения водорода начисляется – по 2 балла, всего 6 баллов.
[Четвертый и последующие способы не оцениваются, так как это не требуется в
условии задачи.]
За определение необходимого количества водорода – 1,5 балла.
За расчет масс реактивов – по 0,5 балла, всего 1,5 балла.
За указание кислоты – 1 балл.
Максимальное число баллов за задачу – 10 баллов.
Задача 10–5. Ниже приведена схема превращений соединений углерода:
Е
5
А
1
Б
2
В
3
Г
4
Д
6
Ж
7
З
.
Определите вещества А – З, напишите уравнения реакций 1 – 7, если известно,
что:
а) все вещества, кроме В и З, – бинарные соединения;
б) вещество А содержит 25% углерода (по массе), вещество Б – 75%, вещество Г –
80%;
в) молярная масса вещества А больше молярной массы вещества Б в 9 раз;
г) в реакции 6 вещество Б реагирует с водой в присутствии оксида хрома (III)
и никеля на оксиде алюминия;
д) вещество Е применяется при сварке и резке металла; Д – в производстве
широко используемого полимера; вещество З применяется в синтезе формальдегида,
является сильным ядом.
Рекомендации к решению и оценке
I. Судя по массовым долям углерода, вещества Б и Г могут быть
углеводородами, а вещество А – соединением углерода с другим элементом (не
водородом).
Найдем «минимальные молярные массы» Б и Г, предположив, что в 1 моль
содержится по 1 моль атомов углерода:
Мmin(Б) =
12
= 16 (г/моль),
0,75
Мmin(Г) =
12
= 15 (г/моль).
0,8
По найденной Мmin(Б) можно предположить, что Б – метан СН4, тогда М(А) =
16 · 9 = 144 (г/моль), а значит А – карбид алюминия.
Предположения о том, что в 1 моль Б содержится более 1 моль атомов
углерода, приводят к неприемлемым результатам.
Исходя из найденной Мmin(Г), простейшая формула Г – СН3. Предположение о
том, что в 1 моль Г содержится 2 моль атомов углерода, приводит к формуле С2Н6,
которая согласуется с условием задачи. Другие предположения приводят к
неприемлемым результатам.
Этан можно получить по реакции Вюрца из галогенопроизводного метана,
следовательно В – хлор- или бромметан.
Так как Б – метан, из пункта г) условия задачи следует, что Ж – оксид
углерода (II), а из пункта д) следует, что Е – ацетилен, Д – этилен, а З – метанол.
Итак, А – карбид алюминия Al4C3, Б – метан СН4, В – хлорметана СН3Cl или
бромметан СН3Br, Г – этан С2Н6, Д – этилен С2Н4, Е – ацетилен С2Н2, Ж – оксид
углерода (II) СО, З – метанол СН3ОН.
II. Уравнения реакций:
1. Al4C3 + 12H2O = 4Al(OH)3 + 3CH4;
2. CH4 + Cl2 = CH3Cl + HCl или CH4 + Br2 = CH3Br + CH3Br (для начала
реакций требуется инициирующее облучение hν);
3. 2CH3Cl + 2Na = C2H6 + 2 NaCl или 2CH3Br + 2Na = C2H6 + 2NaBr;
4. С2Н6 = С2Н4 + Н2 (температура 600–800°С);
5. 2СН4 = С2Н2 + 3Н2 (температура выше 1400°С);
6. СН4 + Н2О = СО + 3Н2;
7. СО + 2Н2 = СН3ОН (температура 250–400°С, давление 20–30 МПа,
катализатор – оксид меди (II) или оксид цинка на оксиде хрома (III)).
За определение веществ А, Б, Г, Ж и З – по 1 баллу, всего 5 баллов.
За определение веществ В, Д, и Е – по 0,5 балла, всего 1,5 балла.
За написание уравнений реакций – по 0,5 балла, всего 3,5 балла.
Максимальное число баллов за задачу – 10 баллов.
Максимальное число баллов за задачи 10 класса – 60 баллов.
Десятый класс 2007 год
Тестовое задание
1. Выберите правильное утверждение:
а) количество электронов в ионе Na+ равно количеству электронов в атоме Ne;
б) атомное число иона Na+ равно атомному числу атома Ne;
в) ион Na+ и атом Ne – изотопы;
г) в ионе 23Na+ и атоме 22Ne содержится одинаковое количество протонов;
д) атомные массы иона 23Na+ и атома 22Ne одинаковы.
2. Какие продукты получаются при электролизе серной кислоты:
а) H2 и OH–; б) Na и О2; в) О2 и Н+; г) Н2 и О2; д) Н2 и H2SO3.
3. Для приготовления раствора объемом 325 мл взяли 12,8 г карбоната натрия и
дистиллированную воду. Какова концентрация полученного раствора (в моль/л)?
а) 3,25; б) 0,121; в) 0,0393; г) 0,372; д) 12,8.
4. Бензин в промышленности получают способом
а) коксования угля;
б) нитрования бензола; в) ректификации нефти;
г) гидролиза жиров;
д) разложения фуллерена.
5. В 11,2 л кислорода сожгли 5,6 л пропана (н. у.). Состав образовавшейся
смеси газов (в литрах) с учетом того, что ни пиролиза, ни крекинга пропана не
происходит и не образуется продуктов неполного сгорания, составляет:
а) С3Н8 – 2,48; СО2 – 4,83; Н2О – 9,14;
в) С3Н8 – 1,16; СО2 – 5,93; Н2О – 5,19;
д) С3Н8 – 33,6; СО2 – 67,2; Н2О – 89,6.
6.
Скорость
химической
б) С3Н8 – 3,36; СО2 – 6,72; Н2О – 8,96;
г) С3Н8 – 3,02; СО2 – 7,81; Н2О – 6,73;
реакции
при
10ºС
составляет
1
моль
,
л⋅с
а
температурный коэффициента равен 2. При температуре 70ºС скорость (в моль/(л·с))
этой реакции равна
а) 128; б) 64; в) 32; г) 16; д) 23,0.
7. В скольких из перечисленных соединений азот может быть и окислителем,
и восстановителем N2O, HNO3, NO2, KNO3, N2, NH4Cl, N2O5?
а) в одном; б) в двух; в) в трех; г) в четырех; д) в пяти.
8. Оксид углерода (IV) не может быть получен:
а) разложением бисульфита натрия;
б) сжиганием метана;
в) разложением мрамора;
г) гашением питьевой соды;
д) окислением угарного газа.
9. Электрическая лампочка загорится при опускании электродов в водный
раствор
а) этанола; б) ацетальдегида; в) этановой кислоты; г) сахарозы; д) бензола.
10. Способом вытеснения воды нельзя собрать
а) азот; б) кислород; в) водород; г) метан; д) аммиак.
Ключ к тесту
Номер вопроса
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Правильный ответ
а
г
г
в
б
б
в
а
в
д
За каждый правильный ответ – 1 балл.
Максимальное число баллов за тест – 10 баллов.
Задача 10–1. Арабские алхимики получали из оазиса Амона, расположенного
в пустыне Сахара, бесцветное кристаллическое вещество, которое они называли
«нушадир». При растирании «нушадира» с гашеной известью и нагревании смеси
выделялся газ Х с резким запахом, хорошо растворимый в воде. Алхимики
заметили, что водный раствор этого газа, находящийся рядом с соляной кислотой,
начинал «дымить» и с течением времени все стеклянные сосуды рядом с ними
покрывались белым налетом. Алхимики отметили и еще кое-что: когда раствор газа
Х добавляли к водному раствору медного купороса, то голубая окраска последнего
становилась интенсивно синей.
1. Приведите формулы «нушадира» и неизвестного газа Х, назовите вещества.
2. Напишите уравнения всех описанных реакций.
3. Известно так же, что водный раствор газа Х применяют в виде примочек при
укусах муравьев, комаров, мошек. Определите, хватит ли одной капли 1%-ного
раствора газа Х (ρ = 0,958 г/см3) для нейтрализации муравьиной кислоты НСООН от
одного укуса, если при этом под кожный покров попало 0,001 см3 1%-ного раствора
муравьиной кислоты (ρ = 1 г/см3). Объем капли равен 0,04 см3, степень диссоциации
гидрата газа Х составляет 0,001, а степень диссоциации муравьиной кислоты – 0,01.
Рекомендации к решению и оценке
1. «Нушадир» –хлорид аммония NH4Cl, гашеная известь – гидроксид кальция
Са(ОН)2), газ Х – аммиак NH3, медный купорос – CuSO4·5H2O.
o
2.
2NH4Cl + Ca(OH)2 t CaCl2 + 2NH3↑ + 2H2O
(1)
(2)
NH3 + H2O = NH3·H2O (допустимо писать NH4OH)
NH3 + HCl = NH4Cl
(3)
(4)
CuSO4 + 4NH3·H2O = [Cu(NH3)4]SO4 + 4H2O
3. Водный раствор аммиака известен так же как нашатырный спирт.
Уравнение реакции нейтрализации муравьиной кислоты:
NH3·H2O + НСООН = HCOONH4 + H2O
(5)
Рассчитаем количество аммиака в 1 капле 1%-ного раствора.
m = V · ρ; m(р-ра NH3) = 0,04 см3 · 0,958 г/см3 = 0,03832 г = 3,8·10–2 г.
m(NH3) = m(раствора NH3) · ω; m(NH3) = 3,8·10–2 г · 0,01 = 3,8·10–4 г.
ν=
m
3,8 ⋅10 −4 г
; ν(NH3) =
= 2,25·10–5 моль
M
17г / моль
Рассчитаем количество муравьиной кислоты.
m = V · ρ; m(р-ра НСООН) = 0,001 см3 · 1 г/см3 = 0,0001 г = 1·10–4 г.
m(НСООН) = m(раствора НСООН)·ω; m(НСООН) = 1·10–4 г · 0,01 = 1·10–6 г.
ν=
m
1 ⋅ 10 −6 г
; ν(НСООН) =
= 2,17·10–8 моль
M
46г / моль
Гидроксид аммония и муравьиная кислота в растворе диссоциируют:
NH3·H2O ⇄ NH4OН ⇄ NH +4 + OH–
НСООН ⇄ Н+ + НСОО–
ν(ОН–) = α1·ν(NH3), где α1 – степень диссоциации гидроксида аммония;
ν(Н+) = α2·ν(НСООН), где α2 – степень диссоциации муравьиной кислоты.
ν(ОН–) = 0,001·2,25·10–5 моль = 2,25·10–8 моль;
ν(Н+) = 0,01·2,17·10–8 моль = 2,25·10–10 моль.
А так как ν(ОН–) > ν(Н+), то можно смело утверждать, что одной капли 1%ного раствора аммиака будет достаточно для нейтрализации муравьиной кислоты
одного укуса насекомого.
За каждую формулу и название вещества – по 0,5 балла, всего – 2 балла
За написание уравнений 1–5 – по 1 баллу, всего
– 5 баллов
За написание уравнений диссоциации гидроксида аммония и муравьиной
кислоты – по 0,5 балла, всего
– 1 балл
+
–
За расчет количеств ионов Н и ОН и вывод о полном протекании
реакции нейтрализации муравьиной кислоты
–
2
балла
Максимальное число баллов за задачу – 10 баллов.
Задача 10–2. Удивительное животное тропических стран, меняющее на глазах
окраску кожи: то она ярко-зеленая, то почти багровая, а потом – желто-бурая… Это
хамелеон. Есть и химический «хамелеон». Именно так называли химики-аналитики
XIX века раствор вещества Х.
Опыт проводят так.
В коническую колбу на ¼ ее объема наливают темно-фиолетовый раствор
вещества Х. Затем добавляют в колбу концентрированный водный раствор
гидроксида калия в объеме, примерно равном ¼ объема вещества Х, и вращением
колбы смешивают растворы. После этого приливают концентрированный водный
раствор сульфита калия в объеме, равном объему раствора КОН. Жидкость после
перемешивания станет изумрудно-зеленой. Теперь быстро, сразу после изменения
окраски добавляют в колбу хлорную воду. Раствор в колбе снова станет
фиолетовый.
1. Приведите формулу и название вещества Х.
2. Составьте уравнения реакций, сопровождающихся изменением цвета.
3. Что произойдет, если хлорную воду добавить не достаточно быстро?
Подтвердите уравнением реакции.
4. Укажите области применения вещества Х.
5. Кстати, а как получить хлорную воду? Какой химический процесс при этом
происходит?
Рекомендации к решению и оценке
1. Вещество Х – перманганат калия, формула которого KMnO4.
2. Концентрированный водный раствор перманганата калия имеет темнофиолетовую окраску. В присутствии восстановителей перманганат калия может
восстанавливаться. В щелочной среде продуктом восстановления будет манганат
калия, водный раствор которого имеет изумрудно-зеленый цвет:
(1).
2KMnO4 + K2SO3 + 2KOH = 2K2MnO4 + K2SO4 + H2O
Хлорная вода является достаточно сильным окислителем, поэтому в растворе
происходит реакция окисления манганата до перманганата:
2K2MnO4 + Cl2 = 2KMnO4 + 2KCl
(2).
3. Манганат калия неустойчив из-за способности к диспропорционированию.
Это может вызвать исчезновение зеленой окраски и появление черного осадка
оксида марганца (IV):
3K2MnO4 + 2H2O = 2KMnO4 + MnO2↓ + 4KOH
(3).
4. Перманганат калия применяется как отбеливатель тканей, добавка в
растворы для очистки газов, компонент ослабляющих растворов в фотографии,
реактив в перманганатометрии (одном из методов титриметрического
количественного анализа), окислитель в органической химии (например, для
окисления парафинов в карбоновые кислоты), антисептик.
5. Хлорная вода получается, когда в воду пропускается газообразный хлор.
Она содержит не только растворенные и гидратированные молекулы Cl2, но и целый
ряд других частиц, появившихся в результате взаимодействия хлора с водой.
Взаимодействие хлора с водой может быть описано несколькими реакциями. Самая
заметная из них протекает с образованием хлороводородной (соляной) и
хлорноватистой кислот:
Cl2 + H2O ⇄ HCl + HClO
(4).
За формулу и название перманганата калия
– 1 балл
За написание уравнений 1–3 с объяснением происходящих явления – по 2
балла, без объяснения – по 1,5 балла; всего
– 6 баллов
За указание области применения перманганата калия
– 1 балл
За раскрытие способа получения и уравнение 4
– 2 балла
Максимальное число баллов за задачу – 10 баллов.
Задача 10–3. Студент-первокурсник не утруждал себя подготовкой к занятиям
и насмешил всех, когда сделал в трех уравнениях реакций десяток ошибок:
NaCl + H2SO4 (разб.) = Cl2↑ + NaHSO4
NaBr + H2SO4 (разб.) = Br2↑ + NaHSO4
KI + H2SO4 (разб.) = I2↑ + KHSO4
Найдите и исправьте эти ошибки.
Рекомендации к решению и оценке
Первая реакция является обменной и протекает с концентрированной
кислотой без нагревания, но образуется при этом хлороводород:
NaCl + H2SO4 (конц.) = HCl↑ + NaHSO4
(1)
Вторая и третья реакция также протекают с участием концентрированной
серной кислоты и являются окислительно-восстановительными. В качестве
продукта окисления получаются молекулярные галогены, в качестве продукта
восстановления – газообразные оксид серы (IV) и сероводород:
2NaBr + 2H2SO4 (конц.) = Br2↑ + SO2↑ + Na2SO4 + 2H2O (2)
8KI + 5H2SO4 (конц.) = 4I2↑ + H2S↑ + 4K2SO4 + 4H2O
(3)
Таким образом, нерадивый студент ошибся и в условиях реакции, и в
продуктах. И это не говоря о том, что ни в одном уравнении нет коэффициентов!
За написание уравнения 1
– 2,5 балла
За написание уравнения 2
– 3 балла
За написание уравнения 3
– 3,5 балла
Максимальное число баллов за задачу – 10 баллов.
Задача 10–4. В 1827 г. немецкий химик Эйльхард Мичерлих проводил
очередной опыт, получая соединения элемента Х, получившего свое название в
честь спутника Земли – Луны. Э. Мичерлих добавил к водному раствору кислоты А,
содержащей 61,24% элемента Х и 37,21% кислорода, пероксид водорода Н2О2.
После упаривания и охлаждения смеси химик получил бесцветные кристаллы
неизвестного вещества. Эти кристаллы оказались сравнительно легкоплавкими.
Когда в расплав нового вещества случайно уронили тлеющий уголек, он вспыхнул
ярким пламенем и быстро сгорел. Затем неожиданно дал течь лабораторный тигель
из золота, в котором находился расплав. Э. Мичерлих прекратил опыт, растворил в
воде то, что осталось в тигле. Проведя химический анализ раствора, он обнаружил
соединение, содержащее элемент Х и золото, а также… кислоту А.
1. Назовите элемент Х.
2. Определите формулу и дайте название кислоте А.
3. Напишите уравнение взаимодействия пероксида водорода с кислотой А.
Назовите основной продукт реакции.
4. Объясните, почему ярко вспыхнул уголек (с уравнением реакции).
5. Составьте уравнение процесса растворения золота тигля, назовите продукт
реакции.
Рекомендации к решению и оценке
1. Элемент, названный в честь Луны, – селен Se.
2. Выведем формулу селенсодержащей кислоты:
ν(H) : ν(Se) : ν(О) =
1,55 61,24 37,21
= 1,55 : 0,775: 2,326 = 2 : 1: 3.
:
:
1
79
16
Следовательно, формула кислоты А – H2SeO3. По аналогии с сернистой
(H2SO3), эту кислоту можно назвать селенистой.
3. Взаимодействие селенистой кислоты с пероксидом водорода протекает
полностью и приводит к образованию селеновой кислоты, имеющей температуру
плавления 62,4ºС:
H2SeO3 + Н2О2 = H2SeO4 + Н2О
(1)
4. Селеновая кислота – очень сильный окислитель. Уголь окисляется до
оксида углерода (IV):
2H2SeO4 + C = 2SeO2 + CO2↑ + 2H2O
(2)
Допустимо писать уравнение в две стадии 2H2SeO4 = 2SeO2 + O2↑ + 2H2O и С
+ O2 = CO2↑.
5. Селеновая кислота реагирует с золотом, превращая этот благородный
металл в соль – селенат золота (III):
2Au + 6H2SeO4 = Au2(SeO4)3 + 3H2SeO3 + 3H2O
(3)
Поэтому применение лабораторной посуды из золота, оправданное в случае
других агрессивных веществ, для производных селена недопустимо.
За определение элемента Х
– 1 балл
За вывод формулы кислоты А
– 1,5 балла
За написание уравнений 1–3 – по 2 балла, всего
– 6 баллов
За названия селенистой и селеновой кислот, селената золота (III) – по 0,5
балла, всего
– 1,5 балла
Максимальное число баллов за задачу – 10 баллов.
Задача 10–5. Напишите уравнения реакций, иллюстрирующие следующие
превращения метана:
2
метиловый спирт
синтез-газ
CH4
4
1
3
5
6
8
нитрометан
9
синильная кислота
хлороформ
7
ацетилен
формиат натрия
бензол
сероуглерод
Укажите условия протекания реакций.
Рекомендации к решению и оценке
−1500 С
1. 2СН4 + О2 1200

 → 2СО + 4Н2,
o
или:
800 o С, Ni Al O
3
СН4 + Н2О    2

→ СО + 3Н2,
800 o С, Ni Al O
3
СН4 + СО2    2

→ 2СО + 2Н2.
С, 7МПа, ZnO + CuO
2. СО + 2Н2 250


→ СН3ОН.
hν
3. СН4 + 3Cl2 → СHCl3 + 3НCl.
4. СHCl3 + 4NaOH → HCOONa + 3NaCl + 2H2O.
o
o
С
5. СН4 + HNO3 500

→ CН3NO2 + H2O.
o
С
6. 2CH4 1500


→ НС≡СН + 3Н2.
7. 3 HC
CH
С, ~600оС
.
o
С
8. 2CH4 + 2NH3 + 3O2 1000


→ 2HCN + 6Н2О.
o
С, катализатор
9. СН4 + 4S 600

  → СS2 + 2H2S.
За написание уравнений реакций 1–7 с указанием условий – по 1 баллу, всего
– 7 баллов
За написание уравнений реакций 8, 9 с указанием условий – по 1,5 балла,
всего
– 3 балла.
Максимальное число баллов за задачу – 10 баллов.
Максимальное число баллов за задачи 10 класса – 60 баллов.
Десятый класс 2008 год
Тестовое задание
1. Одинаковое число протонов и нейтронов содержится в атоме:
а) железа-56;
б) иода-127;
в) кобальта-59; г) углерода-12.
2. При электролизе разбавленного водного раствора Ni(NO3)2 на катоде
выделяется(-ются):
а) Ni и NO2;
б) O2;
в) Ni и H2;
г) Н2 и О2.
3. К 180 г 8%-го раствора NaCl добавили 20 г NaCl. Массовая доля NaCl в
образовавшемся растворе равна:
а) 5,6%;
б) 18,9%;
в) 17,2%;
г) 21%.
4. Способом переработки нефти и нефтепродуктов, при котором не
происходят химические реакции, является:
а) перегонка;
б) крекинг;
в) риформинг;
г) пиролиз.
5. В 40 л кислорода сожгли 40 л метана (н.у.). Состав образовавшейся смеси
газов (в литрах) составляет:
а) CH4 – 10; СО2 – 10; Н2О – 20;
б) CH4 – 20; СО2 – 20; Н2О – 40;
в) O2 – 20; СО2 – 20; Н2О – 20;
г) CH4 – 40; СО2 – 40; Н2О – 80.
6. Во сколько раз изменится скорость элементарной реакции
2А + В = А2В,
если концентрацию вещества А уменьшить в 2 раза?
а) увеличится в 4 раза;
б) уменьшится в 2 раза;
в) уменьшится в 4 раза;
г) увеличится в 2 раза.
7. Сколько веществ изображено формулами?
CH3
а) HO
CH
H2C
б)
CH3
H3C
CH
OH
CH3
CH3
CH3
в)
H3C
C
CH2
г)
CH2OH
H3C
C
CH2OH
СН3
H
д) H3C
CH
CH2
CH3
OH
а) 5;
б) 2;
в) 3;
г) 4.
8. Основным продуктом реакции хлорэтана с избытком водного раствора
гидроксида калия является:
а) этилен;
б) этан;
в) этанол;
г) этилат калия.
9. Электрический ток проводит:
а) спиртовый раствор иода;
б) расплав парафина;
в) расплав ацетата натрия;
г) водный раствор глюкозы.
10. Наибольшую экологическую опасность представляет переработка
минерала:
а) ангидрита (CaSO4);
б) пирита (FeS2);
в) свинцового блеска (PbS);
г) цинковой обманки (ZnS).
Ключ к тесту
Номер вопроса
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Правильный ответ
г
в
в
а
б
в
в
г
в
в
За каждый правильный ответ
Максимальное число баллов за тест
– 1 балл.
– 10 баллов.
Задача 10-1. В результате окисления хромовой смесью 9,8 г 3-метилгексена-3
получено два новых соединения.
1. Напишите уравнение реакции с указанием схемы расстановки
коэффициентов.
2. Рассчитайте количество каждого из полученных соединений.
3. Запишите не менее пяти уравнений, характеризующих свойства полученных
соединений.
4. Назовите органические вещества, формулы которых приведены в
написанных Вами уравнениях реакций.
Рекомендации к решению и оценке
1. Уравнение реакции окисления 3-метилгексена-3:
CH CH2 CH3 + K2Cr2O7 + 4H2SO4
H3C CH2 C
CH3
O
H3C CH2 C
OH
пропионовая кислота
O
+ H3C CH2 C
+ Cr2(SO4)3 + K2SO4 + 4H2O
CH3
бутанон-2 (метилэтилкетон)
Схема расстановки коэффициентов:
1
Cr2O72– + 14H+ + 6e → 2Cr3+ + 7H2O
C7H14 + 3H2O → C3H6O2 + C4H8O + 6H+ + 6e 1
2. 9,8 г составляют 0,1 моль исходного вещества, т. к. М(С7Н14) = 98 г/моль. По
уравнению реакции окисления получится по 0,1 моль метилэтилкетона и
пропионовой кислоты.
3. Примерные уравнения реакций, характеризующих свойства органических
веществ:
CH3–CH2–COOH + NaOH → H2O + CH3–СH2–COONa
пропионат натрия
o
С; H 2SO 4
CH3–CH2–COOH + НО–С2Н5 140

 → Н2О + СН3–СН2–СО–О–С2Н5
этилпропионат
o
CH3–CH2–CO–СH3 + Br2 t, катализато
  р → HBr + CH3–CHBr–CO–СH3
3-бромбутанон-2
to
CH3–CH2–CO–СH3 + Н2 → CH3–CH2–CН(OН)–СH3
бутанол-2
OH
H3C CH2 C
CH3–CH2–CO–СH3 + NaHSO3 →
CH3
SO3Na
гидросульфитное соединение бутанона-2
За написание уравнения реакции
За схему, с помощью которой подбирались коэффициенты
За расчет количества продуктов реакции
За написание уравнений реакций с названием формул
органических веществ
Максимальное число баллов за задачу
– 4 балла.
– 2 балла.
– 2 балла.
– 2 балла.
– 10 баллов.
Задача 10-2. Схема отображает цепь превращений веществ, но вещества в ней
представлены цветом самого вещества или его раствора. Предложите формулы
веществ A, B, C, D, E, F, G, H и назовите их. Предположите, что может быть
зашифровано под буквами k, m, n, o, p, r, s. Напишите все возможные уравнения
реакций.
А
красновато-золотистый металл
(розовый при отсутствии пленки)
В
раствор голубого цвета
k
n
E
черный
кристаллический
осадок
o
D
голубой
кристаллический
или аморфный
осадок
С
сине-фиолетовый
раствор
m
G
осадок
бледно-зеленого цвета
p
F
бледно-зеленый
раствор
r
s
Н
красно-коричневый или
коричневый осадок
Рекомендации к решению и оценке
A – медь металлическая (Cu)
B – раствор сульфата меди (II) (CuSO4)
C – раствор аммиачного комплекса меди ([Сu(NH3)4]SO4 – сульфат тетраамминмеди
(II))
D – гидроксид меди (II) (Cu(OH)2)
E – оксид меди (II) (CuO)
F – раствор сульфата железа (II) (FeSO4)
G – гидроксид железа (II) (Fe(OH)2)
H – оксогидроксид железа (III) (FeO(OH))
k – горячий концентрированный раствор серной кислоты
m – аммиак
n – раствор щелочи
o – нагревание
p – металлическое железо
r – раствор щелочи
s – кислород
Cu + 2H2SO4(конц., гор.) = CuSO4(p-p) + SO2↑ + 2H2O
CuSO4(p-p) + 2NaOH(p-p) = Cu(OH)2↓ + Na2SO4
Cu(OH)2↓ = CuO + H2O
CuSO4(p-p) + Fe = FeSO4(p-p) + Cu
FeSO4(p-p) + 2NaOH(p-p) = Fe(OH)2↓ + Na2SO4
4Fe(OH)2↓ + О2(воздух) = 4FeO(OH)↓ + 2H2O
CuSO4(p-p) + 4NH3 = [Сu(NH3)4]SO4
(1)
(2)
(3)
(4)
(5)
(6)
(7)
За название веществ А – Н – по 0,25 балла, всего
– 2 балла.
За написание химических формул веществ А – G – по 0,25 балла,
Н
– 0,75 балла, всего
– 2,5 балла.
За название условий k – s по 0,25 балла
– 1,75 балла.
За написание уравнений реакций 1–5, 7 – по 0,5 балла, всего
– 3 балла.
За написание уравнения реакции (6)
– 0,75 балла.
Максимальное число баллов за задачу
– 10 баллов.
Задача 10-3. На схеме представлены превращения металла Х:
KOH
t
2 SO 4
X Cl
2 → X1 KOH(изб.)
 → X 2 Br
2 ,
→ X 3 H
→ X 4 C,
→
X 5 Al,

t → X
1. Определите металл Х и вещества Х1, Х2, Х3, Х4. Х5, если массовая доля
металла Х в соединении Х1 составляет 32,83%. Ответ подтвердите расчетом.
2. Напишите уравнения всех описанных реакций. Известно, что реакция Х3 → Х4
обратимая; реакция Х5 → Х используется при промышленном получении металла Х.
3. Металл Х встречается в природе в виде минералов. Приведите не более двух
названий и формул этих минералов.
Рекомендации к решению и оценке
1. Для нахождения металла Х воспользуемся формулой:
ω( Χ) =
A r (X)
A r (X) + nA r (Cl)
Решая это уравнение, находим, что при n = 1 Ar(X) = 17,35; при n = 2 Ar(X) =
34,7. Металлов с такими атомными массами нет. При n = 3 Ar(X) = 52,05. Такую
атомную массу имеет хром. Дальнейший подбор значений n не приводит к более
подходящим результатам.
Значит, металл Х – хром, а соединение Х1 – хлорид хрома(III) CrCl3. X2 –
гексагидроксохромат (III) калия K3[Cr(OH)6], Х3 – хромат калия K2CrO4, Х4 –
дихромат калия K2Cr2O7, Х5 – оксид хрома (III) Cr2O3.
2. Уравнения реакций:
2Cr + 3Cl2 → 2CrCl3
CrCl3 + 6KOH → K3[Cr(OH)6] + 3KCl
2K3[Cr(OH)6] + 3Br2 + 4KOH → 2K2CrO4 + 6KBr + 8H2O
2K2CrO4 + H2SO4 ↔ K2Cr2O7 + K2SO4 + H2O
K2Cr2O7 + 2C → Cr2O3 + K2CO3 + CO
Cr2O3 + 2Al → Al2O3 + 2Cr
K2Cr2O7 + 2KOH → 2K2CrO4 + H2O
3. Примеры минералов хрома: крокоит PbCrO4 и хромит (хромистый
железняк) FeCr2O4.
За определение металла X
– 2 балла.
Определение веществ Х1–Х5 – по 0,5 балла, всего
– 2,5 балла.
За написание уравнений реакций – по 0,5 балла, всего
– 3,5 балла.
За формулы и названия минералов – по 0,5 балла, всего
– 2 балла.
Максимальное число баллов за задачу
– 10 баллов.
Задача 10-4. В лаборатории Na2CO3·10Н2О можно получить при пропускании
углекислого газа из аппарата Киппа через насыщенный поваренной солью 10%-ный
водный раствор аммиака. При этом образуется осадок А, который отсасывают на
воронке Бюхнера, промывают и высушивают между листами фильтровальной
бумаги. Далее вещество А прокаливают в железном или фарфоровом тигле при
температуре около 400°С. Полученный продукт В растворяют в шестикратном по
массе количестве воды при нагревании до 35–40°С и оставляют кристаллизоваться
при комнатной температуре. Выделившиеся кристаллы Na2CO3·10Н2О отделяют и
высушивают на воздухе.
1. Напишите возможные уравнения реакций и назовите вещества А и В.
2. Как доказать, что полученные кристаллы – соль угольной кислоты?
3. Какое практическое применение имеет карбонат натрия?
4. Приведите техническое название Na2CO3·10Н2О?
5. Схематически изобразите упомянутое в условии задачи оборудование.
Рекомендации к решению и оценке
1. Уравнения реакций:
(1)
NH3 + CO2 + H2O = NH4HCO3
NH4HCO3 + NaCl = NaHCO3↓ + NH4Cl
(2)
2NaHCO3 = Na2CO3 + CO2↑ + H2O
(3)
Na2CO3 + 10H2O = Na2CO3 · 10Н2О
(4)
Вещество А – NaHCO3 – гидрокарбонат натрия, вещество В – Na2CO3 –
карбонат натрия.
2. Общеупотребительной реакцией на карбонат-ионы является разложение их
в кислой среде до углекислого газа, который выделяется из раствора в виде
пузырьков («вскипание» раствора):
Na2CO3 + H2SO4 = CO2↑ + H2O + Na2SO4
(5)
Если выделяющийся из раствора СО2 пропустить через известковую воду, то
из нее выпадет белый осадок карбоната кальция:
CO2 + Са(ОН)2 = СаСО3↓ + Н2О
(6)
3. Карбонат натрия является одним из главных продуктов основной химической
промышленности. В огромных количествах он потребляется при производстве стекла,
мыла, используется целлюлозно-бумажной, текстильной, нефтяной промышленностью,
а также служит для получения различных солей натрия.
4. Na2CO3·10Н2О – кристаллическая сода.
5. Лабораторное оборудование:
Аппарат Киппа
Высокие тигли
Низкие тигли
Воронка Бюхнера
За написание уравнений реакций – по 0,5 балла, всего
За указание формул и названий веществ А и В – по 1 баллу, всего
За указание способа качественного определения карбонат-ионов
За описание областей применения карбоната натрия
За техническое название Na2CO3·10Н2О
За правильное схематичное изображение оборудования
Максимальное число баллов за задачу
– 3 балла.
– 2 балла.
– 0,5 балла.
– 1 балл.
– 0,5 балла
– 3 балла.
– 10 баллов.
Задача 10-5. В 50-е годы ХХ в. в СССР был придуман способ хищения
самородков золота с сибирских приисков. «Юные химики» растворяли золото в
«царской водке» (схема реакции: Au + HNO3 + HCl → H[AuCl4] + NO + H2O) и
провозили полученный раствор в 0,5-литровой бутылке в самолете под видом
лимонада. Но вскоре сотрудники соответствующих органов нашли способ
предотвращать хищения.
1. Определите коэффициенты в приведенной схеме растворения золота.
2. Какую массу золота можно растворить в 0,5 л царской водки.
3. Предложите физические и химические способы определения содержимого
сомнительной бутылки.
4. Какие еще способы растворения золота Вы знаете? Приведите уравнения не
более 3-х реакций.
Примечание: царская водка – смесь концентрированных азотной и соляной
кислот в объемном соотношении 1 : 3; плотность 96%-ной азотной кислоты 1,623
г/см3; плотность 40%-ной соляной кислоты – 1,35 г/см3.
Рекомендации к решению и оценке
1. Уравнение реакции:
Au + HNO3 + 4HCl = H[AuCl4] + NO + 2H2O
2. В 0,5 л царской водки содержится 0,5 : 4 = 0,125 (л) концентрированной
азотной кислоты и 0,5 : 4 ⋅ 3 = 0,375 (л) концентрированной соляной кислоты.
Масса концентрированной азотной кислоты:
m(р-ра HNO3) = V ⋅ ρ = 125 ⋅ 1,623 = 203 (г).
Масса азотной кислоты в этом растворе:
m(HNO3) = 203 ⋅ 0,96 = 195 (г).
Количество азотной кислоты:
ν(HNO3) = 195 : 63 = 3,09 (моль).
Масса концентрированной соляной кислоты:
m(р-ра HCl) = V ⋅ ρ = 375 ⋅ 1,35 = 506 (г).
Масса хлороводорода в этом растворе:
m(HCl) = 506 ⋅ 0,4 = 202,5 (г).
Количество хлороводорода:
ν(HCl) = 202,5 : 36,5 = 5,55 (моль).
Следовательно, азотная кислота находится в избытке. Расчет проводим по
недостатку. По уравнению реакции, на 5,55 моль хлороводорода приходится 1,39
моль золота, следовательно, масса золота, которое можно растворить в 0,5 л царской
водки:
m(Au) = 1,39 ⋅ 197 = 273 (г).
3. Способы определения содержимого бутылки:
– по плотности: содержимое «золотоносной бутылки» имеет плотность, много
большую, чем плотность воды;
– помещение в бутылку металла, взаимодействующего с азотной кислотой –
металл будет растворяться в ее избытке.
4. Уравнения некоторых реакций, описывающие способы растворения золота:
2Au + 3H2SeO4 = Au2O(SeO3)2 + H2SeO3 + 2H2O;
4Au + 8NaCN + 2H2O + O2 = 4Na[Au(CN)2] + 4NaOH;
2Au + 2HCl + 3Сl2 = 2H[AuCl4].
За определение коэффициентов в уравнении реакции
За расчет массы золота
– 1 балл.
– 2 балла.
За предложение способов определения содержимого бутылки
– 1 балл.
За написание 3-х уравнений реакций растворения золота – по 2 балла, всего – 6 баллов.
Максимальное число баллов за задачу
– 10 баллов.
Максимальное число баллов за задачи 10 класса – 60 баллов.
Десятый класс 2009 год
Тестовое задание
1. Химический элемент, который в своих соединениях проявляет только
отрицательную степень окисления, это:
а) кислород;
б) фтор;
в) алюминий;
г) сера.
2. Проявляет наибольшую химическую активность:
а) белый фосфор;
б) красный фосфор;
в) черный фосфор;
г) азот.
3. С каким из веществ не реагирует оксид углерода (II):
а) CuO;
б) Cl2;
в) N2;
г) O2.
4. Кислотность почвы можно снизить внесением:
а) NH4NO3;
б) KCl;
в) NaH2PO4;
г) K2CO3.
5. В схеме превращений
1
4
3
2
NH4NO2
N2
NO
NH3
повышенная температура необходима для проведения химических реакций:
а) 1, 3, 4;
б) 1, 2, 3;
в) 1, 2, 4;
г) 2, 3, 4.
6. Аммиачный раствор оксида серебра взаимодействует с:
а) Н2С=СН2;
б) НС≡С–СН3; в) С6Н5–СН3;
г) Н3С–С≡С–СН3.
7. При реакции с водным раствором щелочи 2-метил-2-хлорпропана
преимущественно образуется:
а) бутанол-2;
б) бутанол-1;
в) 2-метилпропанол-2;
г) 2-метилпропанол-1.
8. Известно, что гидриды используют в лаборатории для получения водорода.
Выберите верное окончание следующей фразы: «По сравнению с десятью граммами
гидрида кальция десять граммов гидрида натрия позволяют получить...»:
а) больший объем водорода, т. к. молярная масса гидрида натрия меньше;
б) меньший объем водорода, т. к. гидрид кальция двухосновный;
в) больший объем водорода, т. к. на единицу его массы приходится большая
масса водорода;
г) меньший объем водорода, т. к. на единицу его массы приходится меньшая
масса водорода.
9. Какой максимальный объем (в л) кислорода (н. у.) можно получить из 100 г
3,4%-го раствора пероксида водорода при добавлении к нему оксида марганца (IV)?
а) 1,12;
б) 2,24;
в) 3,4;
г) 1,7.
10. Вычислите массу древесного угля (в кг), необходимого для полного
восстановления железа из оксида железа (III) массой 1 т. Известно, что древесный
уголь содержит 96% углерода.
а) 234,4;
б) 512;
в) 222,1;
г) 100.
Ключ к тесту
N2
Номер вопроса
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Правильный ответ
б
а
в
г
За каждый правильный ответ
Максимальное число баллов за тест
а
б
в
г
а
а
– 1 балл.
– 10 баллов.
Задачи
Задача 10-1. Три химических элемента обозначены буквами А, Б, В.
Подберите такой ряд химических реакций, который можно было бы зашифровать
следующим образом:
1) А2 + Б2 = 2АБ;
3) 3АБ2 + В2Б= 2ВАБ3 + АБ;
2) 2АБ + Б2 = 2АБ2;
4) 4ВАБ3 = 4АБ2 + Б2 +2В2Б.
Рекомендации к решению и оценке
Вещества: A – N, Б – O, B – H:
1) N2 + O2 = 2NO;
3) 3NO2 + H2O = 2HNO3 + NO;
2) 2NO + O2 = 2NO2;
4) 4HNO3 = 4NO2 + O2 +2H2O.
За названия элементов, по 2 балла, всего
– 6 баллов.
За написание уравнений реакций
– 4 балла.
Максимальное число баллов за задачу
– 10 баллов.
Задача 10-2. Объем смеси некоторого газообразного предельного
углеводорода с кислородом необходимым для его сжигания, в 2 раза больше объема
получающегося после сгорания оксида углерода (IV).
1. Установите формулу углеводорода и назовите его по систематической
номенклатуре.
2. Найдите среди непредельных углеводородов такой, который удовлетворял
бы условию задачи, назовите его.
Рекомендации по решению и оценке
Уравнение сгорания предельного углеводорода в расчете на 1 моль имеет вид:
СnH2n+2 + (n + 2n + 2/2) O2 → nCO2 + (2n + 2/2) H2O
Согласно условию задачи уравнение имеет вид:
1 + (n + 2n + 2/2) = 2n
Решаем уравнение:
2 + 2n + n + 1 = 4n
n=3
Следовательно, формула углеводорода – С3Н8 (пропен).
Уравнение сгорания непредельного углеводорода:
CnH2n + 3n/2O2 → nCO2 + nH2O
Согласно условию задачи:
1 + 3n/2 = 2n
2 + 3n = 4n
n=2
Следовательно, формула непредельного углеводорода С2Н4, это этилен.
За написание уравнений сгорания в общем виде
для предельных и непредельных углеводородов
– 4 балла.
За написание уравнений для нахождения формул
углеводородов согласно условию задачи
– 4 балла
За нахождение формул углеводородов и их название
– 2 балла.
Максимальное число баллов за задачу
– 10 баллов.
Задача 10–3. Как-то раз от скуки Незнайка решил помочь коротышкам в
обустройстве новой гостиной. Он вместе с Винтиком передвигал диван, но отвлекся
и сильно расцарапал руку. Доктор Пилюлькин дал Незнайке из аптечки темный
пузырек с каким-то коричневым раствором и велел обработать рану. Незнайка налил
раствор на царапину и с криком «Ой, как щиплет!» резко отпрыгнул. Пузырек с
коричневой «кусачей» субстанцией отлетел в сторону… На новом белоснежном
диване растекалась бурая лужа… Справедливо опасаясь гнева Знайки, Незнайка
отправился к Пилюлькину с просьбой спрятать его в больничке. Но Пилюлькин, в
тайне от всех увлекавшийся химией, дал ему еще один пузырек из темного стекла на
сей раз с прозрачной жидкостью. «Обработай пятно на обивке, подожди немного и
хорошо промой водой», – напутствовал доктор Незнайку.
Незнайка четко выполнил инструкцию. Пятно отмылось, и никто ничего не
заметил.
1. Что представляет собой коричневая жидкость из первого пузырька? Для
чего она используется в медицине?
2. Раствор какого вещества находился во второй склянке? (Подсказка: это
вещество состоит из атомов тех же элементов, что и самое распространенное на
Земле вещество). Напишите уравнение реакции, на которой основано отбеливание
данным веществом диванной обивки. Какое применение нашло это вещество в
медицинской практике?
3. Почему оба пузырька были из темного стекла? При необходимости
подтвердите ответ уравнением реакции.
4. Смогла бы прозрачная жидкость из второго пузырька отмыть пятно от
марганцовки? Положительный ответ подтвердите уравнением реакции. Кстати, что
такое марганцовка и для чего это вещество есть в аптечке у Пилюлькина?
Рекомендации к решению и оценке
1. Коричневая, а вернее сказать, красно-бурая жидкость из первого пузырька –
это спиртовой раствор иода I2∗. Иод оказывает противомикробное и
противогрибковое (фунгицидное) действие, его растворы широко применяют для
обработки ран, подготовки операционного поля и т. п. Они обладают
противовоспалительными и отвлекающими свойствами.
2. Бесцветная жидкость из второго пузырька – 3%-ный водный раствор
пероксида водорода Н2О2. При взаимодействии иода с пероксидом, образуются
иодид-ионы и иодат-ионы, которые не имеют окраски. Уравнение реакции:
6I2 + 6H2O2 = 10НI + 2HIO3 + 3O2.
В медицине растворы пероксида водорода применяются как антисептическое
средство. При контакте с поврежденной кожей и слизистыми пероксид водорода
распадается с выделением кислорода, что способствует сворачиванию крови и
создает неблагоприятные условия для развития микроорганизмов. Однако такое
действие непродолжительно и обладает слабым эффектом. Тем не менее, пероксид
водорода применяется при первичной обработке ран (в том числе открытых).
Раствор пероксида водорода очень эффективен для лечения небольших царапин,
особенно у детей – он не «щиплет», не имеет запаха, бесцветен.
3. Иод летуч при обыкновенной температуре, при нагревании возгоняется в
виде фиолетовых паров. Да и используемый в качестве растворителя спирт легко
испаряется.
∗
Применяют также водно-спиртовой раствор иода в иодиде калия: I2 + KI = K[I(I2)], полученное соединение хорошо
растворяется в воде. Пероксид водорода может выделять из иодида калия иод, который затем окисляется до иодатионов: 2K[I(I2)] + H2O2 = 3I2 + 2KOH; I2 + 5H2O2 = 2HIO3 + 4H2O. Происходит обесцвечивание.
Пероксид водорода под действием света или при нагревании разлагается на
молекулярный кислород и воду:
2H2O2 = 2Н2О + O2.
4. Марганцовка – это бытовое название перманганата калия KMnO4.
Разбавленные растворы (около 0,1%) перманганата калия нашли широчайшее
применение в медицине как антисептическое средство, для полоскания горла,
промывания ран, обработки ожогов, а также в качестве рвотного средства для
приема внутрь при некоторых отравлениях.
Пероксид водорода может обесцветить раствор перманганата калия, причем
наиболее эффективно процесс протекает при некотором подкислении:
2KMnO4 + 3H2O2 = 2MnO2↓ + 3O2↑ + 2KOH + 2H2O;
2KMnO4 + 5H2O2 + 3H2SO4 = 2MnSO4↓ + K2SO4 + 5O2↑ + 8H2O.
За определение веществ I2 и KMnO4 – по 0,5 балла, за указание их применения
– по 0,5 балла, всего
– 2 балла.
За определение вещества Н2О2
– 1 балл.
За указание применения Н2О2
– 0,5 балла.
За написание уравнения обесцвечивания I2 и KMnO4 – по 2 балла, всего
– 4 балла.
– 0,5 балла.
За объяснение условий хранения I2
За объяснение условий хранения Н2О2 без уравнения
– 0,5 балла.
За объяснение условий хранения Н2О2 с уравнением
– 1 балл.
Максимальное число баллов за задачу
– 10 баллов.
Задача 10–4. На рисунке изображен прибор. Как вы думаете, для каких целей
его можно использовать в химии? Напишите названия деталей прибора,
обозначенных цифрами.
Рекомендации к решению и оценке
1 – градуированная трубка;
2 – сосуд Ландольта (двухколенная пробирка);
3 – резиновая трубка, соединяющая сосуд Ландольта и сообщающиеся
стеклянные трубки;
4 – штатив.
Прибор, изображенный на рисунке можно применять, например, для
исследования скорости реакции, при которой выделяются газообразные вещества. В
одно колено сосуда Ландольта помещают один реагент, а во второе – второй. В
сообщающихся сосудах находится жидкость. После смешивания реагентов,
выделяющийся газ давит на столбик жидкости. Производят замер смещения
столбика жидкости за определенное время.
Очень удобно использовать данный прибор для подтверждения
справедливости закона сохранения массы.
За название пронумерованных деталей прибора
– 4 балла.
За указание принципа работы
– 3 балла.
За приведение примера использования прибора
– 3 балла.
Максимальное число баллов за задачу
– 10 баллов.
Задача 10–5. В одном литре воды лаборант растворил 2 г смеси хлорида калия
и хлорида натрия, а записать концентрацию веществ в полученном растворе забыл.
Для того чтобы узнать содержание солей в растворе, студенты отобрали от всего
объема 25 мл и стали приливать к отобранному объему раствора по каплям и
перемешивая 3%-ный раствор нитрата серебра. Полное осаждение произошло тогда,
когда было затрачено 4,6 мл раствора нитрата серебра.
1. Напишите уравнения происходящих реакций.
2. Опишите наблюдаемые при сливании растворов явления. Как определить,
что все хлориды истрачены на реакцию и приливать раствор нитрата серебра
больше не имеет смысла?
3. Найдите массовые доли хлорида натрия и калия в смеси сухих солей
(Значения плотностей всех растворов принять за 1 г/см3).
Рекомендации к решению и оценке
1.
NaCl + AgNO3 = AgCl↓ + NaNO3;
КCl + AgNO3 = AgCl↓ + КNO3.
2. Когда студенты начинают приливать раствор нитрата серебра к раствору
хлоридов, наблюдается появление белой мути. В дальнейшем начинает выпадать
белый осадок. Реакция считается законченной тогда, когда при добавлении новой
капли раствора реагента уже не образуется осадка.
3. Масса нитрата серебра в 4,6 мл раствора равна:
m(AgNO3) = 4,6⋅0,03 = 0,138 (г).
Масса смеси хлоридов калия и натрия в отобранном для анализа объеме раствора:
m(KCl+NaCl) = 2/40 = 0,05 (г).
Обозначим массу нитрата серебра, необходимую для реакции с хлоридом
калия х, а массу нитрата серебра для реакции с хлоридом натрия у, массу хлорида
натрия– z, а массу хлорида калия – (0,05–z). Составляем и решаем систему
уравнений:
 х + у = 0,138

 х = 169,875(0,05 − z ) / 74,555
 у = 169,875 z / 58,443

х = 0,114 – 2,279z,
у = 2,907z,
тогда 0,114 – 2,279z + 2,907 = 0,138
z = 0,038
Таким образом, m(NaСl) в отобранном для анализа объеме раствора = 0,038 г.
Тогда ω(NaCl) = 0,038/0,05 = 0,76 (76%). ω(КСl) = 1 – 0,76 = 0,24 (24%).
За написание уравнений реакций
– 1 балл.
За описание наблюдаемых явлений
– 2 балла.
За проведение расчетов
– 7 баллов.
Максимальное число баллов за задачу
– 10 баллов.
Максимальное число баллов за задачи 10-го класса – 60 баллов.
ДЕСЯТЫЙ КЛАСС
Тестовое задание
1. Напишите электронную формулу состояния азота в ионе аммония:
а) 1s22s22p3;
б) 1s22s22p6;
в) 1s22s22p0;
г) 1s22s12p0.
2. Укажите соединение, в составе которого сера может проявлять только
восстановительные свойства:
а) оксид серы (IV);
б) ромбическая сера;
в) оксид серы (VI);
г) сероводород.
3. С каждым из перечисленных веществ: оксид фосфора (V),
дистиллированная вода, соляная кислота – взаимодействует:
а) CaO;
б) SO2;
в) ZnO;
г) CO.
4. Газ, обладающий способностью задерживать ультрафиолетовые лучи и
обладающий бактерицидными свойствами:
а) хлор;
б) озон;
в) кислород;
г) азот.
5. В схеме превращений
o
X
Y
Z
Fe
Fe(OH)3 t
FeCl3
буквами X, Y, Z обозначены вещества:
а) X – Cl2, Y – H2O, Z – FeO;
б) X – Cl2, Y – KOH, Z – Fe2O3;
в) X – CaCl2, Y – KOH, Z – Fe2O3;
г) X – HCl, Y – NaOH, Z – Fe2O3.
6. Укажите, какой коэффициент должен стоять перед формулой кислорода в
уравнении горения алкана CnH2n+2:
а) n;
б) 3n;
в) 3n+1;
г) (3n+1)/2.
7. При реакции 2-метил-2-хлорпропана со спиртовым раствором щелочи
преимущественно образуется:
а) бутанол-2;
б) 2-метилпропен;
в) 2-метилпропанол-2;
г) 2-метилпропанол-1.
8. Соотнесите фамилии ученых с теми проблемами, которые они изучали:
I. Ж. Л. Пруст
1. Теория электролитической диссоциации
II. Н. Н. Бекетов
2. Ряд напряжений металлов
III. А. А. Беккерель 3. Закон постоянства состава
IV. С. Аррениус
4. Явление радиоактивности
а) I – 1, II – 2, III – 3, IV – 4;
б) I – 2, II – 3, III – 4, IV – 1;
в) I – 3, II – 2, III – 4, IV – 1;
г) I – 3, II – 2, III – 1, IV – 4;
9. В раствор, содержащий 51 г нитрата серебра, прилили 18,25 г 20%-ной
соляной кислоты. Какая масса 26%-ного раствора хлорида натрия потребуется для
полного осаждения ионов серебра из полученного раствора?
а) 45 г;
б) 24 г;
в) 104 г;
г) 17 г.
10. Качественную реакцию на крахмал проводят с помощью:
а) бромной воды;
б) иода;
в) раствора иодида калия;
г) хлорной воды.
Задачи
Задача 10-1. Водный раствор смеси массой 5,77 г, состоящей из дигидрата
хлорида бария и хлорида калия, подвергли электролизу до полного разложения
солей. К образовавшемуся раствору добавили 40,87 мл раствора серной кислоты
(массовая доля 19,6%, плотность 1,15 г/см3). На полную нейтрализацию
полученного при этом раствора потребовалось 102,4 мл раствора гидроксида натрия
с концентрацией 1,25 моль/л.
1. Составьте уравнения реакций, описанных в условии задачи;
2. Вычислите массовые доли солей в исходной смеси;
3. Вычислите объем хлора (при н. у.), полученного при электролизе.
Задача 10-2. Незначительная часть ацетона в жидкой фазе подвергается фотолизу,
при этом образуются различные продукты, в числе которых есть углеводороды.
1. Объясните, что такое фотолиз.
2. Образование каких продуктов можно ожидать при данном процессе?
Напишите формулы этих веществ и назовите их по систематической номенклатуре
(IUPAC).
3. Какие углеводороды могут образоваться при данном процессе, и как
изменится их соотношение при уменьшении интенсивности облучения?
Процессом взаимодействия образующихся веществ со свободными
радикалами пренебречь.
Задача 10-3. Элемент Х образует два оксида: I с массовой долей Х 75,8% и II с
массовой долей Х 65,2%. Оксид I в Средневековье и в Новое время получил печальную
известность как один из самых распространенных ядов. Он представляет собой белый
порошок или бесцветную стекловидную массу, сладковатую на вкус, малорастворимую в
воде, но хорошо растворимую в концентрированной соляной кислоте.
При окислении 1 моль оксида I в оксид II кислородом выделяется 271 кДж
теплоты, а при окислении озоном – 365,3 кДж.
1. Определите элемент Х и формулы оксидов I и II.
2. Напишите уравнения реакций оксида I с соляной кислотой и раствором
щелочи.
3. Напишите термохимические уравнения реакций окисления оксида I в оксид
II кислородом и озоном.
4. Вычислите тепловые эффекты реакции образования озона из кислорода в
расчете: а) на 1 моль кислорода и б) на 1 моль озона.
Задача 10-4. «Ошибка лаборанта» Товаровед продовольственного магазина
Геннадий Сумочкин, заподозрив, что в рассоле маринованных огурчиков «От Матроскина»
слишком много уксусной кислоты, попросил знакомого лаборанта сделать анализ.
Лаборант взял 25 мл рассола, разбавил его до 250 мл в мерной колбе водопроводной водой.
К 20 мл приготовленного раствора приливал раствор щелочи до тех пор, пока среда в
растворе не стала нейтральной. На реакцию с уксусной кислотой ушло 25 мл 0,04%-ного
раствора щелочи (плотность раствора щелочи принять 1 г/см3). Плотность рассола принять
за 1,25 г/см3.
1. Какие две грубые ошибки допустил лаборант? Ответ обоснуйте. Напишите
необходимые уравнения реакций.
2. Какой вывод он сделает по результатам проделанного анализа, если на
этикетке банки с огурцами содержание уксусной кислоты указано 0,6%?
Задача 10-5. Задача предполагает проведение мысленного эксперимента.
Ответ на нее должен включать следующее: выбор необходимых реактивов и
оборудования, описание и/или рисунок установки для проведения заданного опыта,
объяснение наблюдаемых явлений с написанием соответствующих уравнений
реакций, ответы на дополнительные вопросы задачи.
Получите ацетилен и подтвердите химическими опытами его состав и свойства.
1. Получите ацетилен реакцией гидратации карбида кальция СаС2.
2. Подожгите ацетилен у конца газоотводной трубки прибора, в котором
получали этот газ. Опишите характер пламени ацетилена.
3. Докажите, что в состав ацетилена входят атомы углерода и водорода.
4. Пропустите ацетилен через бромную воду и раствор перманганата калия.
Опишите наблюдаемые явления.
ДЕСЯТЫЙ КЛАСС
Рекомендации к решению и оценке
Ключ к тесту
Номер вопроса
Правильный ответ
1 2 3 4 5 6 7 8
б г а б б г б в
За каждый правильный ответ
Максимальное число баллов за тест
9
а
10
б
– 1 балл
– 10 баллов
Задача 10-1
1. При пропускании электрического тока через раствор смеси солей
происходят реакции электролиза:
2КCl + 2H2O ток
→
 2КOH + Cl2↑ + H2↑;
ток
BaCl2 + 2H2O →
 Ba(OH)2 + Cl2↑ + H2↑.
При добавлении серной кислоты к образованному раствору происходят реакции:
Ba(OH)2 + H2SO4 = BaSO4↓ + 2H2O;
2КOH + H2SO4 = К2SO4 + 2H2O.
Избыток серной кислоты нейтрализуется по уравнению:
H2SO4 + 2NaОН = Na2SO4 + 2H2O.
2. В раствор после электролиза добавили серную кислоту в количестве:
ν0(H2SO4) = 40,87 см3 · 1,15 г/см3 · 0,196 / 98 г/моль = 0,094 моль.
На нейтрализацию избытка серной кислоты израсходовано NaОН в количестве:
ν(NaOH) = V(NaOH)·C(NaOH) = 0,1024 л · 1,25 моль/л = 0,128 моль.
Поскольку гидроксида натрия для нейтрализации расходуется в два раза
больше, чем нейтрализуется серной кислоты (по уравнению реакции), значит, с с
раствором щелочей после электролиза, вступила серная кислота в количестве:
ν(H2SO4) = ν0(H2SO4) – ν(NaOH)/2 = 0,094 – 0,128 / 2 = 0,03 (моль).
Для определения состава смеси солей составляем уравнения. Введем
следующие обозначения: пусть ν(BaCl2·2H2O) = x (моль), а ν(KCl) = y (моль).
Следовательно, массу исходной смеси (5,77 г) можно обозначить как:
ν(BaCl2·2H2O) · M(BaCl2·2H2O) + ν(KCl) · M(KCl) = 5,77;
244x + 74,5y = 5,77 (уравнение 1).
Для нейтрализации гидроксидов калия и бария, образованных при
электролизе, израсходовано 0,03 моль серной кислоты. Поскольку из х моль хлорида
бария образуется столько же гидроксида, то на нейтрализацию его расходуется
также х моль серной кислоты. Из у моль хлорида калия образуется у моль
гидроксида калия, но на его нейтрализацию необходимо серной кислоты в два раза
меньше (у/2 моль). Таким образом, получаем:
х + у/2 = 0,03 (уравнение 2).
Решаем систему уравнений 1 и 2:
244 х + 74,5 у =5,77

 х + 0,5 у =0,03
В результате получаем:
ν(BaCl2·2H2O) = x = 0,0135 (моль),
ν(КCl) = y = 0,033 (моль).
Теперь можем рассчитать массовые доли солей в исходной смеси:
w(BaCl2·2H2O) = m(BaCl2·2H2O) / m(смеси);
w(BaCl2·2H2O) = ν(BaCl2·2H2O)· М(BaCl2·2H2O) / m(смеси);
w(BaCl2·2H2O) = 0,0135 моль · 244 г/моль / 5,77 г = 0,5709 (или 57,09 %);
w(КCl) = 1 – w(BaCl2·2H2O) = 0,4291 (или 42,91 %).
3. При электролизе хлорида калия хлора выделяется в два раза меньше (по
уравнению реакции), то есть ν1(Cl2) = ν(КCl)/2 = 0,033 / 2 = 0,0165 моль. А
количество хлора, образующееся из хлорида бария, такое же, как и самого хлорида,
то есть ν2(Cl2) = ν(BaCl2·2H2O) = 0,0135 моль. Общее количество хлора,
выделяющееся при электролизе раствора смеси солей равно 0,0165 + 0,0135 = 0,03
моль, что соответствует V(Cl2) = 0,03 · 22,4 = 0,672 л.
За написание уравнений реакции по 1 баллу, всего
– 4 балла
За расчет количества кислоты и щелочи по 0,5 балла, всего
– 1 балл
За определение состава смеси
– 4 балла
За расчет количества хлора
– 1 балл
Максимальное количество баллов за задачу 10 баллов
Задача 10-2
1. Фотолиз (от слов фото – работающий при помощи света и греч. lýsis –
разрушение, разложение) – распад молекул под действием поглощенного света.
Продуктами распада могут быть либо молекулы с меньшим числом атомов,
свободные радикалы или атомы (фотодиссоциация), либо положительные и
отрицательные ионы (фотоионизация).
2. При фотолизе ацетона могут образоваться следующие продукты:
O
H3C
O
C
ет
св

→
CH3
H3C
C
CH3
пропанон-2
СН3· + ·СН3 → СН3–СН3
этан
O
H3C
O
C
H3C
C
H3 C
O
O
C
C
CH3
бутадион-2,3
O
O
CH3
H3C
C
O
H2C
O
C
CH3
H2C
C
CH3
H3C
H2 C
C
CH3
O
C
CH3
O
O
H2C
CH4
метан
CH3
C
O
H3C C CH2 CH2 C CH3
гексадион-2,5
O
O
H3C
C
CH2
C
CH3
пентадион-2,5
3. При фотолизе ацетона из углеводородов образуются метан и этан. При
уменьшении интенсивности облучения уменьшается концентрация свободных
радикалов и, следовательно, уменьшается количество образующегося этана, т. к.
скорости образования метана и этана определяются кинетическими уравнениями
2
υ(CH4) = k1[CH3·][CH3–CO–CH3] и υ(C2H6) = k2[CH3·]
За верное определение фотолиза
2 балла
За каждое верное уравнение по 0,5 балла, всего:
3 балла
За каждое верное название по 0,5 балла, всего:
3 балла
За определение количества углеводородов
2 балла
Максимальное количество баллов за задачу
10 баллов
Задача 10-3
1. Определить элемент Х можно двумя способами.
Способ 1. Метод подбора. Исходя из того, что общая формула оксидов
элементов с четной валентностью – ЭОв/2, а оксидов элементов с нечетной
валентностью – Э2Ов, отношение количеств элемента и кислорода в оксидах:
ν(Э) : ν(О) = 2 : в.
Составим выражения для отношения количеств элементов в данных в задаче
оксидах:
– для оксида I:
ν ( Х ) : ν (О) =
– для оксида II:
ν ( Х ) : ν (О) =
75,8 24,2
75,8 ⋅ 16 ⋅ в
:
= 2 : в , откуда М(Х) =
≈ 25⋅в
24,2 ⋅ 2
М ( Х ) 16
65,2 34,8
65,2 ⋅16 ⋅ в
:
= 2 : в , откуда М(Х) =
≈ 15⋅в
М ( Х ) 16
34,8 ⋅ 2
Подставим в формулы возможные валентности от 1 до 8, полученные данные
занесем в таблицу, выделив одинаковые М(Х), полученные по данным для того и
другого оксида:
Валентность Х
1 2 3
4
5
6
7
8
М(Х) по данным для оксида I 25 50 75 100 125 150 175 200
М(Х) по данным для оксида II 15 30 45 60 75 90 105 120
Таким образом, элемент М(Х) = 75 г/моль, элемент Х – мышьяк, а формулы
оксидов: I – As2O3, II – As2O5.
Способ 2. Определить элемент Х (мышьяк) можно, исходя из описания
свойств оксида I, тогда вывод формул оксидов осуществляется привычным для
школьников методом.
2. Уравнения реакций оксида I с соляной кислотой и раствором щелочи:
As2O3 + 6HCl → 2AsCl3 + 3H2O
(1)
As2O3 + 6NaOH → 2Na3AsO3 + 3H2O
(2)
3. Термохимические уравнения реакций окисления оксида I:
As2O3 + O2 = As2O5 + 271 кДж
(3)
(4)
3As2O3 + 2O3 = 3As2O5 + 1096 кДж
(Т. к. по уравнению в реакции участвует 3 моль As2O3, тепловой эффект равен
3⋅365,3 = 1096 (кДж). Термохимическое уравнение реакции окисления оксида I
озоном можно записать и так:
As2O3 + ⅔O3 = As2O5 + 365,3 кДж)
(4а)
4. Тепловой эффект реакции образования озона из кислорода можно
вычислить на основании закона Гесса. Термохимические уравнения позволяют
выполнять любые алгебраические действия, как и обычные алгебраические
уравнения. Для вычисления теплового эффекта реакции
(5)
3О2 = 2О3 + Q
все составляющие уравнения (3) умножим на 3 и из полученного уравнения
3As2O3 + 3O2 = 3As2O5 + 3⋅271 кДж
(6)
вычтем уравнение (4). Затем исключим из нового уравнения As2O3 и As2O5 и
получим Q = (3⋅271 – 1096) = – 283 (кДж):
3О2 = 2О3 – 283 кДж.
Для превращения 1 моль кислорода в озон необходимо затратить 283 : 3 = 94,3 кДж
теплоты(Q1), а для получения 1 моль озона из кислорода – 283 : 2 = 141,5 кДж (Q2).
За определение элемента Х и формул оксидов I и II
– 3 балла
За написание уравнений (1) – (5) – по 1 баллу, всего
– 5 баллов
За расчет тепловых эффектов Q1 и Q2 – по 1 баллу, всего
– 2 балла
Максимальное количество баллов за задачу
10 баллов
Задача 10-4
1. Первая ошибка – лаборант разбавил раствор водопроводной водой. Такую воду
для проведения анализов применять не следует, так как в ней могут содержаться вещества,
искажающие результаты анализа. Например, карбонаты и гидрокарбонаты вступят в
реакцию с кислотой рассола, в результате, количество ее окажется меньше.
Вторая ошибка – титрование в случае «слабая кислота – сильное основание»
заканчивают в щелочной области, так как, образующаяся в точке эквивалентности
соль – ацетат натрия гидролизуется.
CH3COOH + NaOH ⇄ CH3COONa + HOH
2. Сн(NaOH) = 0,04/(40⋅0,1) = 0,01 моль⋅экв./л. По закону эквивалентов
вычисляем концентрацию уксусной кислоты:
С1 ⋅ V1 = C2 ⋅ V2,
0,01 ⋅ 25,00 = х ⋅ 20,00, отсюда х = 0,0125 (моль⋅экв./л).
Когда лаборант разбавлял в колбе, то разбавил в 10 раз, следовательно,
концентрация в рассоле: 10 ⋅ 0,0125 моль⋅экв./л = 0,125 моль⋅экв./л.
Масса растворенной уксусной кислоты в таком растворе будет равна:
m = 0,125 ⋅ 60 ⋅ 0,1 = 0,75 (г).
Массовая доля растворенной уксусной кислоты равна:
ω = 0,75 / (100 ⋅ 1,25) = 0,006 (0,6 %).
Лаборант ответит товароведу, что массовая доля не превышает указанного на
этикетке количества. В действительности, концентрация уксусной кислоты
отличается от найденной.
За указание ошибок лаборанта и их объяснение
– 4 балла
За нахождение массовой доли уксусной кислоты
– 6 баллов
Максимальное количество баллов за задачу
10 баллов
Задача 10-5
1. Получение ацетилена из карбида кальция можно осуществить с помощью
реакции гидратации, т. е. взаимодействия с водой:
СаС2 + 2Н2О = С2Н2↑ + Са(ОН)2.
В пробирку помещают кусочек карбида кальция, приливают небольшое количество
воды (или раствора серной кислоты, или насыщенного раствора хлорида натрия) и сразу же
закрывают ее пробкой с газоотводной трубкой, имеющей оттянутый конец.
2. Ацетилен при нормальных условиях – бесцветный газ, малорастворимый в воде,
легче воздуха. В смеси с воздухом дает взрывоопасные смеси. При достаточном количестве
кислорода, например, когда газ поступает тонкой струйкой, ацетилен горит белым ярким
пламенем. При горении ацетилена образуется углекислый газ и вода:
2НС≡СН + 5О2 → 4СО2 + 2Н2О.
Поджигаем ацетилен у конца газоотводной трубки, наблюдаем горение ацетилена.
Затем накроем газоотводную трубку с горящим ацетиленом тонкостенным стаканчиком.
На стенках стаканчика оседает сажа и конденсируются капельки воды, что доказывает
наличие в составе молекулы ацетилена атомов углерода и водорода.
При недостатке кислорода ацетилен не успевает полностью сгорать, и углерод
выделяет в виде сажи:
2НС≡СН + О2 → 4С↓ + 2Н2О.
Светимость пламени объясняется большим процентным содержанием
углерода в ацетилене и высокой температурой его пламени, в котором раскаляются
несгоревшие частицы углерода.
3. Закрывают пробирку с карбидом кальция и водой пробкой с изогнутой
газоотводной трубкой и пропускают ацетилен через бромную воду. Происходит
медленное обесцвечивание раствора брома в воде, образуется сначала 1,2дибромэтен, а затем – 1,1,2,2-тетрабромэтан:
НС≡СН + Br2 → BrHС=CHBr,
BrHС=CHBr + Br2 → Br2HС–CHBr2.
При пропускании ацетилена через нейтральный или слегка подщелоченный раствор
перманганата калия фиолетовая окраска раствора исчезает, появляется хлопьевидный
осадок оксида марганца (IV) бурого цвета. При окислении ацетилена образуется смесь
веществ. Причем образование диолов в данном опыте не происходит, так как они в свою
очередь тоже могут окисляться перманганатом калия. Продуктом окисления ацетилена
может быть, например, щавелевая кислота:
3НС≡СН + 8KMnO4 + 4H2O → 3HOOC–COOH + 8MnO2↓ + 8KOH
Частично происходит полное окисление до оксида углерода (IV):
3НС≡СН + 10KMnO4 + 2H2O → 6СО2↑ + 10MnO2↓ + 10KOH.
За описание способа получения ацетилена с уравнением реакции
– 1 балл
За написание уравнений и объяснение характера горения ацетилена – 3 балла
За объяснение доказательства качественного состава ацетилена
– 1 балл
За написание уравнений обесцвечивания бромной воды
– 2 балла
За написание уравнения окисления ацетилена перманганатом
– 3 балла
Максимальное количество баллов за задачу 10 баллов
Максимальное число баллов за задачи 10 класса – 60 баллов
ДЕСЯТЫЙ КЛАСС 2011 год
Тестовое задание
1. Напишите электронную формулу атома серы в сульфат-ионе:
а) 1s22s22p63s23p6;
б) 1s22s22p63s23p2;
в) 1s22s22p63s2;
г) 1s22s22p6.
2. Укажите соединение, в составе которого азот может проявлять
окислительно-восстановительную двойственность:
а) аммиак;
б) нитрат калия;
в) нитрит калия;
г) азотная кислота.
3. С каждым из перечисленных веществ: оксид цинка, дистиллированная вода,
уксусная кислота – взаимодействует:
а) CaO;
б) SiO2;
в) Al2O3;
г) CO2.
4. Газ, образующий прочное соединение с гемоглобином и нарушающий
транспортную функцию крови:
а) оксид углерода (II);
б) азот;
в) кислород;
г) оксид углерода (IV).
5. В схеме превращений
Fe(OH) 2
+O2 + H 2O
буквой А обозначено вещество:
а) FeOHCl;
б) Fe(OH)2Cl;
to
X
Y
+Al, to
в) FeCl3;
+HCl
Z
A
г) FeCl2.
6. Сумма коэффициентов в уравнении взаимодействия раствора хлорида цинка
с избытком раствора гидроксида натрия равна:
а) 8;
б) 5;
в) 4;
г) 7.
7. При реакции 2-метил-2-бромбутана с водным раствором щелочи
преимущественно образуется:
а) пентанол-2;
б) 2-метилбутен-1;
в) 2-метилбутанол-2;
г) 2-метилбутен-2.
8. Углеводороды нельзя получить реакцией:
а) Кольбе;
б) Вюрца;
в) Коновалова;
г) Фриделя-Крафтса.
9. Газ, выделившийся при взаимодействии 6,35 г меди с избытком
концентрированного раствора серной кислоты, был пропущен через избыток
сероводородной воды. Масса полученного осадка равна:
а) 6,35 г;
б) 9,6 г;
в) 12,7 г;
г) 19 г.
10. Качественную реакцию на углекислый газ проводят с помощью:
а) бромной воды;
б) жавелевой воды;
в) известковой воды;
г) дистиллированной воды.
Задачи
Задача 10-1. Вещество А при нагревании до 250–300°С превращается в вещество Б с
выделением двух газообразных продуктов В и Г. Вещество Б может быть также получено при
действии на А раствора вещества Д. При взаимодействии Б с раствором вещества Е выпадает
белый осадок вещества Ж. Вещество Ж при нагревании до 900°С превращается в белое
вещество З, при этом выделяется газ В. При пропускании газа В, в раствор полученный после
добавления воды к веществу З, сначала выпадает осадок вещества Ж, который затем исчезает,
образуя соединение И. Вещество Д также может реагировать с газом В. Продуктами такого
взаимодействия могут быть вещества А или Б. Вещество Е при нагревании до 450–500°С
разлагается с выделением газа К, который тяжелее воздуха в 1,1 раза.
Определите вещества А–К, запишите уравнения всех описанных процессов.
Подсказка. Вещества А, Б и Д имеют тривиальные названия, в состав которых
входит слово «сода». Найдите эти вещества, уточните их тривиальные названия.
Задача 10-2. При окислении смеси, содержащей железо, медь и алюминий,
израсходовано 5,32 л кислорода (н. у.). Для взаимодействия такой же навески этой смеси с
соляной кислотой, молярная концентрация которой равна 5 моль/л, потребовалось 120 мл
раствора, а при взаимодействии с раствором гидроксида натрия выделилось 1,12 л водорода
(н. у.). Определите состав смеси металлов в % по массе.
Задача 10-3. Расшифруйте схему превращений:
Напишите
+ NaOH
B
соль + Н2О
уравнения
соответствующих
[O]
+Cl2
+Cl2
+ HCl
+ NaOH
реакций.
?
?
X1
A1
A2
A5
X4
X2
X3
свет
свет
?
Известно,
что
+Cl2
вещества Х1–Х5 являются
+ Н 2О
+ NaOH
углеводородами,
а
C
X5
A4
?
вещества
А1–А5
–
галогенопроизводными
+[Ag(NH3) 2]OH
углеводородов. Вещество
Х1 содержит 80,00%
D
углерода, а вещество Х2 –
82,76% углерода.
Задача 10-4. Получение алканов по методу Фишера – Тропша протекает на
кобальтовом катализаторе по схеме: СО + Н2 → CnH2n+2 + Н2О.
Оксид углерода (II) и водород в объемном соотношении 1:1 ввели в реакционную систему
при 180°С, при этом образовалась смесь метана, этана и пропана в молярном соотношении 3:2:2.
Вычислите, во сколько раз изменилось общее давление в системе, если синтез проходил при
неизменных температуре и объеме, при этом прореагировало 10% СО.
Задача 10-5. Задача предполагает проведение мысленного эксперимента. Ответ
на нее должен включать следующее: выбор необходимых реактивов и оборудования,
описание и/или рисунок установки для проведения заданного опыта, объяснение
наблюдаемых явлений с написанием соответствующих уравнений реакций, ответы на
дополнительные вопросы задачи.
Получите хлор и подтвердите химическими опытами его свойства. Напишите
уравнения всех химических реакций.
Реактивы: оксид марганца (IV), концентрированный раствор соляной кислоты, красный
фосфор, железная проволока, иодид калия, гидроксид натрия, бромид калия, эфир.
1. Соберите прибор для получения хлора из имеющихся реактивов. Опишите
физические свойства этого вещества.
2. С помощью химических реакций продемонстрируйте взаимодействие хлора с
простыми и сложными веществами.
3. Сравните окислительные свойства хлора и других галогенов, подтвердите
экспериментом.
ДЕСЯТЫЙ КЛАСС
Ключ к тесту
Номер вопроса
Правильный ответ
1
г
2
в
3
а
4
а
5
г
6
а
7
в
8
в
За каждый правильный ответ
Максимальное число баллов за тест
9
б
10
в
– 2 балла
– 20 баллов
Задача 10-1
1. Образование белого осадка при пропускании газа В в раствор, а затем его
растворение должны наводить на мысли о качественной реакции на углекислый газ с
образованием нерастворимого карбоната, превращающегося в избытке СО2 в
растворимый гидрокарбонат. Следовательно, газ В – оксид углерода (IV). Реактивом на
углекислый газ является известковая вода – раствор гидроксида кальция, который можно
получить при добавлении воды к оксиду кальция (вещество З).
2. Исходя из описанных превращений и подсказки, можно сделать вывод, что
вещество А – гидрокарбонат натрия (питьевая сода), вещество Б – карбонат натрия
(кальцинированная сода), а вещество Д – гидроксид натрия (каустическая сода).
Вещество Г – продукт термического разложения гидрокарбоната натрия –
представляет собой воду (в парообразном состоянии).
3. Основную сложность в задаче может представлять установление вещества
Е – растворимой соли кальция, которая дает осадок при взаимодействии с раствором
карбоната натрия. Для этого определим газ К, исходя из его плотности по воздуху:
М(К) = 1,1 · М(воздуха) = 1,1 · 29 = 32 (г/моль). Следовательно, этот газ – кислород.
Из растворимых солей кальция только нитрат разлагается с выделением
кислорода, а значит, вещество Е – нитрат кальция.
Таким образом,
А – гидрокарбонат натрия NaHCO3;
Б – карбонат натрия Na2CO3;
В – оксид углерода (IV) CO2;
Г – вода Н2О;
Д – гидроксид натрия NaOH;
Е – нитрат кальция Ca(NO3)2;
Ж – карбонат кальция СаСО3;
З – оксид кальция СаО,
И – гидрокарбонат кальция Са(НСО3)2 ; К – кислород О2.
4. Уравнения описанных процессов:
1) 2NaHCO3 = Na2CO3 + CO2↑ + H2O
(температура 250–300°С)
2) NaHCO3 + NaOH = Na2CO3 + H2O
3) Na2CO3 + Ca(NO3)2 = CaCO3↓ + 2NaNO3
4) CaCO3 = CaO + CO2↑
(температура 900°С)
5) CaO + H2O = Ca(OH)2
7) Ca(OH)2 + CO2 = CaCO3↓ + H2O
8) CaCO3 + CO2 + H2O = Ca(HCO3)2
9) NaOH + CO2 = NaHCO3
10) 2NaOH + CO2 = Na2CO3 + H2O
11) Ca(NO3)2 = Ca(NO2)2 + O2↑
(температура 450-500°С)
За определение веществ А-И по 0,5 балла, всего
– 5 баллов
За написание уравнений реакций 1-11 по 1 баллу, всего
– 11 баллов
За расчет молярной массы газа И
– 1 балл
За тривиальные названия веществ А, Б и Д по 1 баллу, всего
– 3 балла
Максимальное число баллов за задачу
20 баллов
Задача 10-2
1. Окисление компонентов смеси кислородом (первые две реакции протекают
при нагревании):
4Fe + 3O2 = 2Fe2O3;
2Cu + O2 = 2CuO;
4Al + 3O2 = 2Al2O3.
2. Взаимодействие с соляной кислотой:
Fe + 2HCl = FeCl2 + H2;
2Al + 6HCl = AlCl3 + 3H2.
3. Взаимодействие с гидроксидом натрия (при нагревании):
2Al + 6NaOH + 6H2O = 2Na3[Al(OH)6] + 3H2.
Исходя из количества водорода, выделившегося в данной реакции, определим
количество и массу алюминия в смеси.
ν(H2) =
V(H 2 )
1,12 л
=
= 0,05 моль;
Vm (H 2 ) 22,4 л/моль
ν(H2) : ν(Al) = 3 : 2, следовательно,
m(Al) = ν(Al) · M(Al) = 0,9 г.
4. Количество хлороводорода, вступившего в реакцию со смесью:
ν(HCl) = C(р-ра HCl) · V(р-ра HCl) = 5 моль/л · 0,12 л = 0,6 моль.
ν(HCl) : ν(Al) = 3 : 1, следовательно, ν(HCl) = 0,1 моль.
На реакцию с железом израсходовалось
ν*(HCl) = 0,6 моль – 0,1 моль = 0,5 моль, значит, ν(Fe) = 0,25 моль.
Масса железа в смеси m(Fe) = ν(Fe) · M(Fe) = 14 г.
5. С порцией смеси металлов прореагировал кислород в количестве:
ν(О2) =
V(О2 )
5,32 л
=
= 0,2375 моль.
Vm (О2 ) 22,4 л/моль
Исходя из соотношений количеств веществ по уравнениям реакций, с железом
прореагировало ν*(О2) = 0,1875 моль, а с алюминием – ν**(О2) = 0,025 моль.
С медью в реакцию вступил кислород, количество которого составило:
ν***(О2) = 0,2375 моль – 0,1875 моль – 0,025 моль = 0,025 моль, значит, ν (Cu)
= 0,05 моль, а масса меди в смеси m(Cu) = ν (Cu) · M(Cu) = 3,2 г.
6. Массовые доли компонентов в смеси найдем по формуле:
ω=
m(Me)
⋅100% ,
m(смеси)
получим: ω(Fe) = 77,35%, ω(Cu) = 17,68%, ω(Al) = 4,97%.
За написание уравнений реакций 1–5 по 1 баллу, всего
За написание уравнения реакции 6
За определение количеств металлов – по 3 балла, всего
За расчет массовых долей компонентов в смеси
Максимальное число баллов за задачу
– 5 баллов
– 3 балла
– 9 баллов
– 3 балла
– 20 баллов
Задача 10-3
1. Вещества Х1 и Х2 – углеводороды с известной массовой долей углерода,
найдем их формулы. Для Х1:
ω(С)
80,00 20,00
ω(H)
ν(C) : ν(H) =
:
=
:
= 6,67 : 20,00 = 1 : 3 = 2 : 6.
А r (C ) А r ( H )
12
1
Следовательно, вещество Х1 – этан С2Н6.
Аналогично для вещества Х2:
ω(С)
ω(H)
82,76 17,24
:
=
:
= 6,90 : 17,24 = 1 : 2,5 = 4 : 10.
ν(C) : ν(H) =
А r (C ) А r ( H )
12
1
Значит, вещество Х2 – бутан С4Н10.
2. При хлорировании этана на свету получается хлорэтан (вещество А1), из
которого бутан можно получить синтезом Вюрца:
С2Н6 + Cl2 = C2H5Cl + HCl
(на свету)
(1)
2С2Н5Cl + 2Na = 2NaCl + C4H10
(2)
3. Окислением бутана можно получить уксусную кислоту (вещество В),
которая при взаимодействии с раствором щелочи образует ацетат натрия и воду
(реакция нейтрализации):
2С4Н10 + 5О2 = 4СН3СООН + 2Н2О
(140–170°С)
(3)
СН3СООН + NaOH = СН3СООNa + Н2О
(4)
4. Хлорирование алканов (в отличие от бромирования) не является
стереоспецифичным, т. е. при монохлорировании на свету получается смесь
1-хлорбутана и 2-хлорбутана (5):
Исходя из последующих превращений, делаем вывод, что вещество А2
представляет собой 1-хлорбутан, из которого действием спиртового раствора
щелочи можно получить бутен-1:
(6)
Взаимодействие бутена-1 с хлором и хлороводородом приведет
соответственно к 1,2-дихлорбутану (вещество А4) (7) и 2-хлорбутану (вещество А5,
правило Марковникова) (8):
Так как при действии щелочи на соединение А5 образуется углеводород, то
раствор щелочи взят спиртовый, а продуктом реакции в соответствии с правилом
Зайцева является бутен-2 (вещество Х4):
(9)
Аналогично, при действии спиртового раствора щелочи на соединение А4
получается бутин-1 (углеводород Х5):
(10)
Бутин-1 вступает в реакцию гидратации в кислой среде в присутствии
катализатора – ионов ртути Hg2+ (реакция Кучерова). Продуктом реакции является
бутанон (вещество С):
(11)
Бутин-1 обладает кислотными свойствами и может образовывать соли:
НС≡С–СН2–СН3 + [Ag(NH3)2]OH → Ag–C≡C–CH2–CH3↓ + 2NH3 + H2O (12)
Серебряная соль (бутинид серебра) – вещество D.
За вывод формул веществ Х1, Х2 (с расчетом) по 2 балла, всего – 4 балла
За объяснение формулы вещества А2
– 3 балла
За написание уравнений реакций 1–11 по 1 баллу, всего
– 11 баллов
За написание уравнения реакции (12)
– 2 балла
Максимальное число баллов за задачу
– 20 баллов
Задача 10-4
1. Запишем суммарное уравнение образования смеси метана, этана и пропана
в молярном соотношении 3 : 2 : 2:
13СО + 33Н2 = 3СН4 + 2С2Н5 + 2С3Н8.
2. Пусть в исходной смеси был 1 моль оксида углерода (II) и 2 моль водорода.
В реакцию вступил угарный газ в количестве 0,1 моль.
3. Определим количественный состав смеси после протекания реакции:
νнепрореагир.(CO) = 1 моль – 0,1 моль = 0,9 моль;
ν(Н2) = 2 моль – 0,1 моль·
ν(СН4) = 0,1 моль·
33
= 1,75 моль;
13
3
= 0,23 моль;
13
ν(С2Н5) = ν(С3Н8) = 0,1 моль·
2
= 0,015 моль;
13
ν(Н2О) = νпрореагир.(CO) = 0,1 моль.
4. Суммарное количество газов до реакции 3 моль, а после протекания реакции:
ν(газов) = 0,9 моль + 1,75 моль + 0,23 моль + 2 · 0,015 моль + 0,1 моль =
= 2,8 моль.
5. Общее давление смеси пропорционально количеству газов, образующих
данную смесь. Количество газов уменьшилось, а значит, и давление газов в сосуде
3
V
постоянного объема уменьшилось в 1 =
= 1,07 раза (здесь V1 – давление
2,8
V2
газовой смеси до реакции, а V2 – давление газовой смеси по окончании реакции).
За написание суммарного уравнения реакции
За расчет состава смеси после окончания реакции
За расчет изменения давления
Максимальное число баллов за задачу
– 3 балла
– 12 балла
– 5 баллов
– 20 баллов
Задача 10-5.
1. Для получения хлора в лаборатории используют реакцию оксида марганца
(IV) с концентрированной соляной кислотой:
MnO2 + 4HCl = MnCl2 + Cl2 + 2H2O
(1)
ВНИМАНИЕ!!! Хлор – ядовитый газ! Все опыты с ним можно проводить
только под тягой!!!
Прибор для получения и собирания хлора может выглядеть так, как показано
на рис. 5.
Рис. 5. Прибор для получения и собирания хлора (пояснения в тексте)
В круглодонную колбу, или в колбу Вюрца (2), закрепленную в лапке
штатива, помещают черный порошок оксида марганца (IV). Колбу закрывают
пробкой, снабженную капельной воронкой (1) и газоотводной трубкой. Конец
газоотводной трубки (3) помещают в надежно закрытый приемник газа (4). Пробка
приемника имеет вторую газоотводную трубку (5), конец которой помещают в
стакан (6), наполненный раствором щелочи для предотвращения попадания хлора в
атмосферу кабинета. В капельную воронку наливают концентрированную соляную
кислоту. При открытии крана на капельной воронке кислота попадает в колбу,
начинается взаимодействие с диоксидом марганца. Для ускорения выделения газа,
колбу можно нагреть пламенем горелки или спиртовки через асбестовую сетку.
2. Хлор при нормальных условиях – ядовитый газ желто-зеленого цвета, с
резким запахом, почти в 2,5 раза тяжелее воздуха. Хорошо растворим в неполярных
растворителях, хуже в воде.
3. Хлор – одно из наиболее химически активных простых веществ, он
непосредственно взаимодействует со всеми металлами и большинством неметаллов
(образуя хлориды), лишь реакция хлора с кислородом, азотом и ксеноном требует
специальных методов активации – ультрафиолетового облучения или
электрического разряда, в остальных случаях достаточно простого нагревания.
Исходя из имеющихся реактивов, можно показать взаимодействие хлора с
простыми веществами (красным фосфором и железом), а также со сложными
веществами (гидроксидом натрия):
1). В ложку для сжигания веществ помещаем немного красного фосфора.
Опускаем ложку с фосфором в цилиндр, наполненный хлором. Происходит
самовозгорание фосфора. Фосфор горит слабым зеленоватым пламенем. Сосуд
наполняется белым дымом, на стенках цилиндра оседают хлориды фосфора. В
зависимости от соотношения реагирующих веществ, может получаться хлорид
фосфора (III) или хлорид фосфора (V):
2P + 3Cl2 = 2PCl3
или
2P + 5Cl2 = 2PCl5
(2)
2). Нагретое железо хорошо взаимодействует с хлором. Нагреем железную
проволоку (спираль) в пламени горелки и опустим ее в сосуд, наполненный хлором.
В цилиндре появляется бурый дым, состоящий из кристаллов хлорида железа (III):
2Fe + 3Cl2 = 2FeCl3
(3)
Стоит отметить, что при отсутствии влаги хлор на железо практически не
действует.
3). При растворении хлора в воде образуются две кислоты: хлороводородная,
или соляная, и хлорноватистая:
Сl2 + Н2О = НСl + НСlO.
При взаимодействии хлора с холодным раствором гидроксида натрия
образуются соответствующие соли этих кислот – хлорид и гипохлорит натрия:
Сl2 + 2NaOН = NaСl + NaClО + Н2О
(4)
Полученный раствор называют жавелевой водой.
С горячим раствором щелочи хлор образует соответствующие соли соляной и
хлорноватой кислот – хлорид и хлорат натрия:
3Сl2 + 6NаОН = 5NаСl + NаСlO3 + 3Н2О
(5)
4. Для сравнения окислительных свойств галогенов можно провести реакции
хлора с растворами бромида и иодида калия.
При пропускании газообразного хлора в растворы бромида и иодида калия
происходит изменение окраски, вследствие образования молекулярного брома и
иода соответственно:
2KBr + Cl2 = Br2 + 2KCl
и
2KI + Cl2 = I2 + 2KCl
(6 и 7)
Полученные галогены можно экстрагировать, добавив в сосуд небольшое
количество неполярного органического растворителя, например, эфира. При этом
бром окрашивает слой эфира в желто-оранжевый, а иод – в фиолетовый цвет.
Полученные результаты доказывают, что окислительные свойства хлора
значительно выше, чем у брома и иода.
За написание уравнений реакции по 1 баллу, всего
– 7 баллов
За описание прибора для получения хлора
– 4 балла
(Без указания техники безопасности оценка снижается до 2 баллов).
За описание физических свойств хлора
– 1 балл
За описание взаимодействия хлора с железом и фосфором –
по 1 баллу, всего
– 2 балла
За описание взаимодействия хлора с растворами галогенидов
с индикацией продуктов реакции – по 2 балла, всего
– 4 балла
За вывод о сравнении окислительных свойств галогенов
– 2 балла
Максимальное число баллов за задачу
– 20 баллов
Максимальное число баллов за задачи 10 класса
– 120 баллов