Олимпиада школьников основной школы по химии
Восьмой класс. Решение задач 2 тура
Задачи самаркандского купца.
Уравнение реакции: H2SO4 + Zn = H2 + ZnSO4
Количество вещества водорода n(H2) = V(H2) / VM = 1000/22,4 = 44,64 (моль);
По уравнению реакции: n(H2SO4) = n(Zn) = n(H2) = 44,64 моль;
Массы: m = M*n; m(H2SO4) = 98*44,64 = 4375 (г); m(Zn) = 65*44,64 = 2902 (г); (задача 1).
Определим массу концентрированной серной кислоты ("купоросного масла") - это раствор серной кислоты с массовой долей 96%:
w(H2SO4) = m(H2SO4) / m(p-pa); m(p-pa) = m(H2SO4) / w(H2SO4) = 4375/0,96 = 4557 (г).
Объем: V(p-pa) = m(p-pa)/r = 4557/1,84 = 2477 (мл) = 2,48 (л)
Для этого объема кислоты купцу надо три литровых кувшинчика (задача 2).
В 100 г 96%-ного "купоросного масла" содержится 96 г кислоты. Найдем массу 20%-ного раствора: m(p-pa) = m(H2SO4) / w(H2SO4) = 96/0,2 = 480 (г). Чтобы получить 480 г 20%-ный раствор надо на каждые 100 г "купоросного масла" брать 380 г воды (задача 3).
Надо ли разбавлять кислоту для реакции с цинком? Многие написали, что надо, "иначе реакция пойдет слишком бурно". Но дело не только в этом. Концентрированная серная кислота окисляет металлы и некоторые неметаллы за счет своего кислотного остатка. Поэтому ее реакция с цинком пойдет по другому и никакого водорода купец не получит:
2H2SO4 + Zn = SO2 + ZnSO4 + H2O
Поэтому кислоту разбавлять надо! (задача 4).
 При смешении концентрированной серной кислоты с водой выделяется много тепла, поэтому если в кислоту начать приливать воду она вскипит и выплеснется с кислотой из сосуда. Этого не произойдет, если серную кислоту тонкой струйкой приливать в воду. (задача 5).
Определим массу водорода: m = M*n; m(H2) = 2*44,64 = 89,3 (г). Значит масса шара составит 100 кг 89 г; (задача 6).
По закону Архимеда на тело, погруженное в газ, действует сила численно равная (в кГ) массе вытесненного газа. Шар купца будет вытеснять 1000 л воздуха, его масса будет равна (Мвозд = 29 г/моль): m(возд) = 29*44,64 = 1295 (г) = 1,3 кг. Понятно, что такой шар не поднимет ни самого себя (100 кг), ни груз, и надежды купца не оправдаются. (задача 7).
Задачи бухарского эмира.
Используем постоянную Авогадро NA = 6*1023
N(C) = n*NA = (1/12)*6*1023 = 0,5*1023,
N(P) = n*NA = (1/31)*6*1023 = 0,1935*1023. (задача 8).
Также находим число атомов кислорода в первом и втором случае:
N(O)1 = n*NA = (2,67/16)*6*1023 = 1*1023,
N(O)2 = n*NA = (1,29/16)*6*1023 = 0,484*1023.
На один атом углерода приходится два атома кислорода, а на один атом фосфора
0,484*1023 / 0,1935*1023 = 2,5. Значит формулы оксидов CO2 и P2O5 (задача 9).
Уравнения реакций:
С + O2 = CO2;
4P + 5O2 = 2P2O5 (задача 10).
Углерод - на внешнем слое электронной оболочке - 4 электрона, фосфор - 5 электронов, отсюда их различная валентность. Но число атомов фосфора значительно меньше числа атомов углерода, поэтому на один грамм фосфора требуется меньше кислорода. (задачи 11, 12).
|
