Всероссийская олимпиада школьников 2-й этап (муниципальный) 9-й класс Задание 9-1. Простое вещество элемента А, относящегося к d-элементам IV периода и имеющего четыре неспаренных электрона в основном состоянии, реагирует с простым веществом элемента В, в ядре которого на девять протонов меньше, чем в ядре атома А, причём в образовавшемся соединении элементы находятся в степенях окисления, которым соответствуют электронные конфигурации с пятью неспаренными электронами у А и замкнутыми оболочками у В. Запишите уравнение реакции и обоснуйте его правильность в соответствии с условием задачи. (5 баллов). Решение: 1) Среди d-элементов IV периода четыре неспаренных электрона в основном состоянии имеет только железо 26Fe . . . . . 4s23d6 (у хрома . . . . 4s13d5 – шесть неспаренных электронов). (2 балла) 2) Порядковый номер элемента В равен 26 – 9 = 17 – это хлор и простое вещество Cl2. (1 балл) 3) Реакция: 2Fe + 3Cl2 = 2FeCl3, где железу со степенью окисления +3 соответствует электронная конфигурация ......3d5 – пять неспаренных электронов, а хлору со степенью окисления -1 – замкнутая оболочка ......3р6. (2 балла) Всего 5 баллов. Задание 9-2 Известно, что в медном купоросе (CuSO4·5H2O) содержатся примеси. Для определения количества посторонних примесей его навеску массой 18,75 г растворили в воде и прилили в избытке раствор щелочи. Выпавший осадок отфильтровали, промыли водой, высушили и прокалили. Масса получившегося остатка оказалась равной 5,70 г. На основании этих данных рассчитайте процент примесей в медном купоросе. Приведите три примера применения медного купороса. (10 баллов). Решение: 1) Уравнения реакций: Cu SO4 + 2 NaOH = Cu (OH)2 + Na2SO4 Cu (OH)2 = CuO + H2O (2 балла) 2) Из этих двух уравнений следует, что из одного моль CuSO4·5H2O получается 1 моль CuO. (1 балл) 3) Рассчитаем массу CuSO4·5H2O: (5,7:80)·250 = 17,8125 (г). (2 балла) 4) Масса примесей равна: 18,75 - 17,8125 = 0,9375 (г). ω(примесей) = 0,9375:18,75 = 0,05 или 5%. (2 балла) 5) Применяется в сельском хозяйстве, в производстве минеральных красок, в производстве искусственных волокон или др. (3 балла) Всего 10 баллов. Задание 9-3. Ответьте на следующие вопросы: 1) Может ли слабая кислота вытеснить из соли более сильную? 2) Может ли менее сильное основание вытеснить из соли более сильное? 3) Может ли при реакции металла с соляной кислотой получаться не водород, а другой газ? 4) Может ли продукт горения какого-либо вещества на воздухе реагировать с кислородом? Если Вы отвечаете на вопрос «да», то приведите пример, если – «нет», то объясните, почему. 5) Приведите по одному примеру простых веществ, молекулы которых состоят из: а) одного атома, б) двух атомов, в) трёх атомов, г) четырёх атомов, д) восьми атомов, е) шестидесяти атомов. (10 баллов). Решение: 1) Да, может, если при этом образуется нерастворимая соль. Например: СuSO4 + H2S = CuS↓ + H2SO4 (2 балла) 2) Да, может, если при этом образуется нерастворимая соль Например: Na2CO3 + Ca(OH)2 = CaCO3↓ + 2 NaOH (2 балла) 3) Нет, не может. Все металлы являются восстановителями. В растворе соляной кислоты из всех элементов может быть восстановлен только водород. Поэтому при реакции металлов с соляной кислотой возможны два случая: или реакция идёт с выделением водорода, или реакции вообще нет. (1 балл) 4) Да, может. Только такие реакции проходят или в присутствии катализатора или в очень жёстких условиях. Например: азот (продукт горения аммиака) может реагировать с кислородом в электрическом разряде: N2 + O2 = 2 NO. Сернистый газ (продукт горения серы) может реагировать с кислородом в присутствии катализатора: 2SO2 + O2 =2SO3. (2 балла) 5) а) благородные газы, б) галогены, кислород, азот, в)озон г)белый фосфор д)одна из модификаций серы е)углерод в модификации фуллерена. (по 0,5 балла за пример) Всего 10 баллов. Задание9-4. На воздухе прокалили 5 г сульфида неизвестного металла. При этом образовалось 1,29 л сернистого газа (н.у.) и 5 г оксида этого металла. Определите неизвестный металл и напишите уравнение реакции. (10 баллов). Решение: 1) Так как масса исходного сульфида равна массе получившегося оксида, то каждый атом серы заменяется двумя атомами кислорода, т.е. металл увеличивает свою валентность в два раза. (1 балл). 2) Обозначим валентность металла в сульфиде через х, а его относительная атомная масса равна М, тогда уравнение реакции сульфида с кислородом можно записать в виде: M2Sx +2хO2 - = 2МОх + xSO2 (2 балла). 3) Рассчитаем количество моль SO2 и массу серы и металла в сульфиде 1,29:22,4=0,0576 моль SO2, (1 балл). масса серы в сульфиде составляет 320,0576=1,84 г. (1 балл). масса металла в сульфиде- 5-1,84=3,16 г. (1 балл). 4) Количество сульфида v(M2Sx)=l,84:32x=0,0576x моль. С другой стороны, v(M2Sx)=3,16:2М=1,58М. Получаем уравнение 1,58М=0,0576х, откуда М=27,5х. Перебор возможных значений х дает при х=2 М=55 (марганец). 5) Уравнение реакции: MnS + 2O2 MnO2 +SO2 (3 балла). (1 балл). Всего 10 баллов. Задание 9-5. В пробирках находятся растворы соляной кислоты, карбоната натрия, нитрата серебра и бромида калия. Опишите, как распознать каждый из растворов, используя только их в качестве реактивов. Составьте план определения в виде таблицы и напишите уравнения реакций. (10 баллов). Решение: Уравнения протекающих реакций: Na2CO3 + 2 HCl 2 NaCl + H2O + CO2 AgNO3 + HCl AgCl + HNO3 Na2CO3 + AgNO3 2 NaNO3 + Ag2CO3 AgNO3 + KBr KNO3 + AgBr (по 1 баллу за реакцию). HCl Na2CO3 AgNO3 KBr HCl ////////////////////// выделяется не сразу, необходим избыток кислоты белый аморфный (обильный) Нет эффекта Оформление таблицы Na2CO3 выделяется сразу AgNO3 белый аморфный (обильный) /////////////////////// белый KBr Нет эффекта белый //////////////////// желтоватый Нет эффекта желтоватый //////////////////////// Нет эффекта (4 балла). Итак: нитрат серебра дает три осадка, а бромид калия – только один. По этому признаку их можно распознать. (1 балл). Карбонат натрия и соляная кислота дают по одному разу осадок и газ. Их можно распознать по реакции между собой. При приливании раствора карбоната к соляной кислоте газ выделяется сразу, а при обратном порядке сливания газ выделяется только после приливания достаточно большого количества кислоты, так как сначала образуется гидрокарбонат, а только затем он реагирует с соляной кислотой с выделением углекислого газа. (1 балл). Всего до 10 баллов.