Олимпиада
Карта сайта

Всероссийская олимпиада школьников по химии
2007/2008 г.
Федеральный окружной этап.

9 класс
10 класс
11 класс

См. также: Кузьменко Н.Е., Еремин В.В., Попков В.А.: Начала химии. Для поступающих в вузы.

Десятый класс.

Задача 10-1.

Четыре колбы объемом по 500 мл заполнены при стандартных условиях (р = 105 Па, t = 25°C) высшими водородными соединениями элементов с порядковыми номерами 6-9.

Вопросы.
1. Напишите формулы соединений и назовите их.
2. Вычислите массу содержимого каждой из колб. Для какой из этих колб выполненный Вами расчет будет представлять не очень точную оценку массы и почему?
3. Как реагирует каждое из этих соединений с избытком металлического натрия (если требуется, при нагревании)? Напишите уравнения реакций.
4. Напишите уравнения реакций, описывающих процессы, протекающие при попарном смешивании этих водородных соединений в описанных условиях.
5. Колбы пронумерованы (№ 1-4). Определите, какому номеру какое вещество соответствует, если для выбранных условий справедливы следующие утверждения:
  а) температура кипения третьего вещества больше, чем температура кипения четвертого;
  б) плотность четвертого вещества выше, чем плотность второго;
  в) молярная масса первого вещества больше молярной массы четвертого вещества;
  г) основные свойства первого вещества выражены сильнее, чем у третьего.

(10 баллов)

Задача 10-2.

При растворении навески 1,4850 г галогенида А (содержит 64,19 масс. % металла X) в избытке концентрированного раствора аммиака получили бесцветный раствор, верхняя часть которого быстро посинела на воздухе. Через полученный раствор пропустили избыток сероводорода. Из раствора выпал осадок смеси бинарных соединений Б и В (содержание металла X в соединении Б 79,85 масс. %). Осадок отфильтровали, промыли водой, высушили и взвесили. Его масса составила 1,2419 г.

Вопросы.
1. Определите формулы веществ А - В. Ответ подтвердите расчетами.
2. Напишите уравнения всех описанных в задаче реакций в ионной форме.
3. Рассчитайте количественный состав (в % по массе) осадка, выпавшего при пропускании сероводорода.
4. Предложите способ получения галогенида А из металла X (уравнения реакций с указанием условий их проведения).
5. Будут ли растворяться осадки Б и В в концентрированной а) соляной; б) азотной кислоте? Если да, напишите уравнения соответствующих реакций.

(10 баллов)

Задача 10-3.

В таблице приведенные данные по примерным температурам замерзания четырех растворов:

№ раствора	m(в-ва), г	V(H2O), мл	Tзам°C
1	1,58 г хлорида натрия	50	-2
2	9,72 г глюкозы	100	-1
3	3,02 г хлорида калия	150	-1
4	38,9 г фруктозы	200	-2

1. Вычислите моляльные концентрации этих растворов. (Моляльная концентрация показывает, сколько моль вещества растворено в 1 кг растворителя). Плотность воды принять равной 1 г/мл.
2. Привлекая данные п.1, объясните, почему изменение температур замерзания (DТзам) растворов 2 и 4 по сравнению с температурой замерзания чистой воды отличаются в 2 раза.
3. Привлекая данные п.1, объясните, почему изменение температур замерзания (DТзам) растворов 2 и 3 по сравнению с температурой замерзания чистой воды одинаковы.
4. Раствор, полученный при растворении в 100 мл воды 3,24 г органического малополярного вещества X, замерзает при -1°С. Рассчитайте молярную массу X и приведите его истинную формулу, если оно содержит 46,7% азота и 6,67% водорода по массе.
5. Мировое производство вещества X в 1998 году превысило 100 миллионов тонн в год и с тех пор неуклонно растет. Укажите одну из областей применения вещества X.

(10 баллов)

Задача 10-4.

Большинство современных автомобилей работает за счёт сгорания бензина, что приводит к загрязнению окружающей среды. Экологически чистым топливом является водород, однако получение его из воды сопряжено с большими трудностями.

1. Оцените температуру, при которой реакция разложения воды H₂O_(г) = H₂ + 1/2O₂ станет термодинамически возможной (т. е. температуру, при которой D_rG = 0). Возможно ли проводить промышленный процесс при такой температуре?

2. Элегантным подходом к решению проблемы является использование циклов. Один из таких циклов основан на реакции Бунзена (взаимодействие SO₂ с I₂ в присутствии воды):
1. H₂SO₄ = Н₂O + SO₃; (400°-600°С)       SO₃ = SO₂ + 1/2O₂; (800°-900°С)
2. 2НI = Н₂ + I₂; (200°-400°С)
3. SO₂ + 2Н₂O + I₂ = H₂SO₄ + 2HI; (25°-100°С)
Напишите суммарное уравнение этого процесса.

3. При практическом проведении данного цикла сложность вызывает переход от стадии 3 к стадиям 1 и 2. В чём состоит эта сложность? Как её можно преодолеть? Какая дополнительная стадия, на которой не происходит химических превращений веществ, необходима, чтобы получился цикл?

4. Даёт ли использование данного цикла выигрыш в энергии по сравнению с непосредственным термическим разложением воды? Если нет, то в чём заключается смысл его применения?

5. Какие другие проблемы возникают при использовании водорода в качестве топлива? Укажите одну, на ваш взгляд, наиболее важную из них. Необходимые уравнения:
D_rG = D_rH - TD_rS;   D_rH = S D_fH_прод - S D_fH_исх;   D_rS = S S_прод - S S_исх
 
Справочные данные:
D_rH°₂₉₈(H₂O_(г)) = -242 кДж/моль,     S°₂₉₈(H₂O_(г)) = 189 Дж/(моль*К),
 
S°₂₉₈(H₂) = 131 Дж/(моль*К),       S°₂₉₈(O₂) = 205 Дж/(моль*К).
Считайте, что энтальпии образования и энтропии веществ не зависят от температуры

(10 баллов)

Задача 10-5.

Нагревание изопрена в присутствии никелевого катализатора приводит к образованию смеси продуктов его димеризации, которая при разделении дала две фракции. Первая содержала два вещества А и В. При озонолизе этой фракции с последующим окислительным расщеплением озонида образуются гексан-2,5-дион, янтарная (бутандиовая) кислота и левулиновая (4-кетопентановая) кислота:

Вторая фракция содержала вещества С и D в соотношении 2:1. При обработке 13,6 г этой фракции избытком подкисленного раствора перманганата калия выделилось 2,24 л газа. При длительном нагревании другого образца данной фракции в закрытом сосуде в присутствии палладия давление не изменилось; образовавшаяся смесь не обесцвечивала бромную воду.

Вопросы.
1. Напишите структурные формулы соединений А и В.
2. Напишите возможные структуры соединений С и D, а также продуктов, образующихся при нагревании смеси С и D в закрытом сосуде в присутствии палладия.

(10 баллов)

Задать вопрос

Наверх
Карта сайта

По материалам пособия:
О.В. Архангельская, С.И. Каргов, О.К. Лебедева и др. Методические материалы
для проведения четвертого (федерального окружного) этапа Всероссийской
олимпиады школьников по химии (задания теоретического тура).
ЦМК Всероссийской химической олимпиады школьников, 2008.