Задания олимпиады по химии и экологии

ЗАДАНИЯ ОЛИМПИАДЫ ПО ХИМИИ И ЭКОЛОГИИ
Задания по химии:
Задача 1. Осуществите цепочку превращений:
A
C
ýô èð
Cl2
CH3OH
H3C
Mg
CO2
Mg
CO2
B ýô èð D
í å ðåàãèðóåò
PCl5
E
F
NH3
CH3OH
(3 ì î ëü)
NaHCO3
I
G ýô èð H
J
í àãðåâ
HCl
Br2
а) напишите схемы реакций, укажите вещества A-J. (5 баллов)
б) определите, сколько оптических изомеров имеет полученный эфир? Изобразите их.
(5 баллов)
Задача 2. Повышенное содержание кальция в природных водах, проходящих через
слой известняка, объясняется растворением последнего согласно следующему
уравнению:
CaCO3(òâ)+CO2(âî äí )+H2O
-
Ca2++ 2HCO3
(a)
Данный процесс обратим и контролируется рядом конкурирующих равновесий с
соответствующими константами (ПР(CaCO3), K(CO2), K1 и K2):
Ca2++CO32-;
CaCO3(òâ)
CO2(ãàç)
CO2(âî äí );
CO2(âî äí )+H2O
HCO3 + H2O
-
H3O++ HCO3 ;
H3O++ CO32-
Ï Ð(CaCO3)=4.50*10-9
(b)
K(CO2)=0.032 Ì /àòì
(c)
K1=4.45*10-7
(d)
K2=4.69*10-11
(e)
а) рассчитайте значение константы равновесия K реакции (а) растворения известняка.
(5 баллов)
б) Содержание кальция в воде реки Агидель составляет 80 мг/л. Каково парциальное
давление диоксида углерода в воздухе бассейна Агидель? (5 баллов)
Задача 3. Оксид кальция, полученный при прокаливании 60 г карбоната кальция,
растворен в строго необходимом количестве 36,5 %-ной соляной кислоты.
Полученный раствор охлажден до 00С. При этом выпал шестиводный гидрат соли.
Насыщенный раствор при указанной температуре содержит 27,2 % (масс.)
кристаллогидрата. Вычислить массу выпавших кристаллов. (10 баллов)
Задача 4. При окислении предельного одноатомного спирта А получили 32,5 г смеси,
состоящей из исходного спирта, альдегида и монокарбоновой кислоты (их молярные
отношения 1:2:3). К этой смеси веществ добавили избыток водного раствора
гидрокарбоната натрия. При этом выделилось 3,36 л газа (н.у.). Определите
качественный и количественный состав смеси, полученной в результате окисления
спирта А. (10 баллов)
Задача 5. В газовой фазе при 600С протекает реакция по следующему механизму:
À
k1=11*10-3, c-1
-3
B
-1
k2=4.0*10 , c
C
k3=4.0*10-3, c-1
A
Начальные давления веществ А, В, С равны 4,00*104, 1,3*104 и 0,64*104 Па
соответственно.
а) рассчитайте начальную молярную концентрацию вещества А. (5 баллов)
б) в первой реакции выделяется 34 кДж/моль теплоты, во второй – поглощается 22
кДж/моль. Рассчитайте тепловой эффект третьей реакции. (5 баллов)
Задания по экологии:
Задача 1. Для защиты от кислотных дождей памятники покрывают специальной
пастой. Для её приготовления используют смесь двух сухих веществ А и В. Вещество
А впервые было получено Велером в 1828 г. Массовые доли химических элементов,
входящих в состав смеси составляют:
Элемент
Ba
C
N
O
H
Массовая
доля
0,593
0,052
0,121
0,208
0,026
а) каким образом смесь веществ А и В нейтрализует действие кислотных дождей?
Приведите уравнение реакции. (5 баллов)
б) кислотные дожди возникают при попадании в атмосферу оксида серы (IV).
Приведите уравнения реакций с участием SO2, приводящих к кислотным дождям. (5
баллов)
Задача 2. Основным промышленным способом производства кальцинированной соды
является аммиачный, разработанный во второй половине XIX века бельгийским
инженером Э. Сольве. Однако он имеет ряд недостатков, среди них один из главных огромное количество отбросных сточных вод «дистиллерной жидкости» - растворов
хлорида кальция, загрязняющих водоемы.
а) укажите сырье, необходимое для производства соды по аммиачному способу. Каким
требованиям должно удовлетворять сырье для избежания забивки аппаратуры? Чем
может забиваться аппарат? (5 баллов)
б) предложите способ устранения указанного в условии недостатка производства при
его размещении вблизи завода по синтезу аммиака. Ответ обоснуйте. (5 баллов)
Задача 3. Озабоченность вредным воздействием хлорфторуглеродов на
стратосферный озон стимулировала исследования с целью поиска новых
охлаждающих веществ. Одним из таких веществ является 2,2-дихлор-1,1,1трифторэтан. Рассчитайте изменение температуры, которое будет происходить при
адиабатическом расширении 2 молей этого вещества при условии снижения давления
от 1,5∙105 до 0,5∙105 Па при температуре 500С (Ср = 110,0 Дж∙К-1∙моль-1). (10 баллов)
Задача 4. Кислотные дожди вызывают беспокойство с точки зрения охраны
окружающей среды во многих странах мира. Оценивая степень кислотности дождевой
воды, надо иметь в виду кислотность природной воды. Предположим, что чистая
дождевая вода находится в равновесии с CO2, парциальное давление которого равно
36,5 Па. Какова величина pH воды в этом случае? Какое значение pH имела дождевая
вода в прединдустриальную эпоху, когда парциальное давление CO2 составляло
примерно 28,4 Па? (10 баллов)
Задача 5. В 1995 г. Межправительственная комиссия по вопросам изменения климата
обсуждала проблемы глобального потепления на 1,0-3,5 оС к 2100 г. Так как водяной
пар сам по себе создает парниковый эффект, увеличение его содержания в атмосфере
внушает экспертам некоторое беспокойство. Оцените относительное увеличение
давления водяного пара в атмосфере, исходя из того, что температура повысится на
2,0 оС, а относительная влажность не изменится. (В настоящее время средняя
температура планеты составляет 290 К, а давление насыщенного пара при этом равно
1890 Па). (10 баллов)