Решения заданий 1-го тура по химии отраслевой предметной

Олимпиада 10 класс (1 тур)
1. При действии цинка на концентрированный водный раствор какой из
солей: СuSО4, ВаВr2 или АlСl3, выделяется водород? Поясните ответ,
приведите уравнения возможных реакций.
6 баллов
2. Коксовый газ имеет следующий объемный состав: 60 % H2, 7 % СO,
1 % N2, 25 % СН4, 7 % СО2. При сжигании одного моля Н2, СН4 и СО
выделяется 58, 213 и 69 ккал соответственно. Вычислите, сколько теплоты
выделится при сжигании 1 м3 коксового газа (объём указан в пересчете на
нормальные условия).
9 баллов
3. Железную пластинку массой 20 г погрузили в раствор массой 80 г с
массовой долей нитрата серебра 12 %. Через некоторое время массовая
доля нитрата серебра в растворе составила 8 %. Определите, чему стала
равна масса металлической пластины, если все полученное серебро
выделилось на ней.
15 баллов
4. Сырьем для получения серной кислоты являются руды, содержащие пирит
FеS2. Для анализа руды на содержание серы были проведены следующие
операции. Навеску руды массой 0,5 г спекли с карбонатом натрия Nа2СО3
и перманганатом калия КМnО4. Спёк обработали раствором соляной
кислоты, отфильтровали от осадка и осаждали раствором хлорида бария.
После нескольких часов выстаивания осадок отфильтровали, промыли
водой, высушили, прокалили до постоянной массы и взвесили.
Напишите реакции, которые происходили по ходу анализа. Вычислите
массовую долю (%) серы в руде, если масса полученного осадка сульфата
бария составила 1,3590 г.
15 баллов
Сумма – 45 баллов
Олимпиада 10 класс (1 тур)
1. При действии цинка на концентрированный водный раствор какой
из солей СuSО4, ВаВr2 или АlСl3, выделяется водород? Поясните ответ,
приведите уравнения возможных реакций.
Отмечено, что при взаимодействии цинка с раствором СuSО4
более активный цинк вытесняет медь из раствора её соли –
водород не выделяется
Написано уравнение реакции
Zn + ВаВr2 – взаимодействия нет – водород не выделяется
Zn + АlСl3 – реакция замещения не протекает,
так как Zn менее активный, чем Аl
Указано, что в результате гидролиза АlСl3 среда раствора
кислая, написано уравнение реакции гидролиза
Отмечено, что Zn вытесняет Н2 из кислоты,
образующейся при гидролизе, написано уравнение реакции
– 1 балл
– 1 балл
– 0,5 балла
– 0,5 балла
– 1,5 балла
– 1,5 балла
Сумма – 6 баллов
Zn + СuSО4 = ZnSО4 + Сu
АlСl3 + Н2О = АlОНСl2 + НСl
Аl3+ + 3Сl– + Н2О = АlОН2+ + 2Сl– + Н+ + Сl–
Аl3+ + Н2О = АlОН2+ + Н+
Zn + 2НСl = ZnСl2 + Н2
2. Коксовый газ имеет следующий объемный состав: 60 % H2, 7 % СO,
1 % N2, 25 % СН4, 7 % СО2. При сжигании одного моля Н2, СН4 и СО
выделяется 58, 213 и 69 ккал соответственно. Вычислите, сколько теплоты
выделится при сжигании 1 м3 коксового газа (объём указан в пересчете на
нормальные условия).
При сжигании коксового газа указанного состава протекают следующие
реакции:
Н2 + 1/2О2 = Н2О + 58 ккал
СО + 1/2О2 = СО2 + 69 ккал
СН4 + 2О2 → CО2 + 2H2О + 213 ккал
В 1 м3 коксового газа при нормальных условиях содержится
1000 · 60/100 = 600 л, то есть 600/22,4 = 26,8 моль Н2
1000 · 7/100 = 70 л, то есть 70/22,4 = 3,13 моль СО
1000 · 25/100 = 250 л, то есть 250/22,4 = 11,2 моль СН4
Общее количество теплоты, выделяющееся при сжигании 1 м3 коксового
газа, равно
Q = 26,8 · 58 + 3,13 · 69 + 11,2 · 213 ≈ 4160 (ккал)
3. Железную пластинку массой 20 г погрузили в раствор массой 80 г с
массовой долей нитрата серебра 12 %. Через некоторое время массовая
доля нитрата серебра в растворе составила 8 %. Определите, чему стала
равна масса металлической пластины, если все полученное серебро
выделилось на ней.
Записываем уравнение реакции между железом и нитратом серебра в
растворе:
Fe + 2AgNО3 = Fe(NО3)2 + 2Ag
Вычисляем массу нитрата серебра в исходном растворе:
m1(AgNО3) = m1ω1(AgNО3);
m(AgNO3) = 80 · 0,12 г = 9,6 г,
где m1 – масса исходного раствора.
Вводим обозначения:
х – масса железа, вступившего в реакцию, то есть m(Fe) = x г,
у – масса серебра, выделившегося в результате реакции, то есть m(Ag) = y г
В результате реакции масса раствора изменилась:
m2 = m1 – m(Ag) + m(Fe); m2 = (80 – у + х) г,
так как серебро выделилось из раствора, а железо перешло в раствор.
Определяем массу нитрата серебра в растворе после реакции:
m2(AgNO3) = m2ω2(AgNО3);
m2(AgNO3) = (80 – y + x) · 0,08 г.
Находим массу нитрата серебра, вступившего в реакцию:
m(AgNO3) = m1(AgNO3) – m2(AgNO3);
m(AgNО3) = [9,6 – (80 – y + x ) · 0,081 г = (3,2 + 0,08у – 0,08х) г.
Количество вещества нитрата серебра, вступившего в реакцию, равно:
n(AgNО3) =
m
;
M
n(AgNО3) =
3,2  0,08 у  0,08 х
моль.
170
Определяем количества вещества железа, вступившего в реакцию, и
серебра, полученного в результате реакции:
n(Fе) =
m
х
; n(Fе) =
моль;
M
56
n(Аg) =
На основании уравнения реакции записываем:
у
m
; n(Аg) =
моль;
M
108
n (Fe)
= 1 : 2;
n (AgNO 3 )
или
2n(Fе) = n(АgNО3),
2х 3,2  0,08 у  0,08 х
=
170
56
(1)
Из уравнения реакции следует также:
n (Fe)
= 1 : 2;
n (Ag)
2n(Fе) = n(Аg),
или
у
2х
=
56 108
(2)
Решая систему из уравнений (1) и (2) с двумя неизвестными, определяем:
х = 0,52; у = 2,0, то есть m(Fe) = 0,52 г; m(Ag) = 2,0 г.
Находим массу пластины после реакции:
m2(пластины) = m1(пластины) – m(Fe) + m(Ag);
m2(пластины) = (20 – 0,52 + 2) = 21,48 г.
4. Сырьем для получения серной кислоты являются руды,
содержащие пирит FеS2. Для анализа руды на содержание серы были
проведены следующие операции. Навеску руды массой 0,5 г спекли с
карбонатом натрия Nа2СО3 и перманганатом калия КМnО4. Спёк
обработали раствором соляной кислоты, отфильтровали от осадка и
осаждали раствором хлорида бария. После нескольких часов выстаивания
осадок отфильтровали, промыли водой, высушили, прокалили до
постоянной массы и взвесили.
Напишите реакции, которые происходили по ходу анализа. Вычислите
массовую долю (%) серы в руде, если масса полученного осадка сульфата
бария составила 1,3590 г.
Составлено уравнение реакции при сплавлении
Написаны уравнения двух реакций, протекающих
при обработке спёка раствором НСl (по 2 балла)
Написано уравнение реакции с ВаСl2
Вычислена масса серы в образце для анализа
Определена массовая доля серы в руде
Сумма – 15 баллов
– 4 балла
– 4 балла
– 1 балл
– 4 балла
– 2 балла
n(ВаSО4) = n(Nа2SО4) = n(S)