Муниципальный этап
Всероссийской олимпиады школьников по химии 2011/2012 г. Одиннадцатый класс.
Задача 11-1.
Два химических элемента, второго и третьего периодов, образуют между собой соединение X4Y3. При обработке водой этого соединения в качестве одного из продуктов образуется газ Z1 с плотностью по воздуху 0,552. При температуре 1500oC из газа Z1 получается газ Z2. Последний может реагировать с водой в присутствии солей ртути образуя вещество Z3, способное к реакции и с водородом и с кислородом. При медленном окислении Z3 образуется вещество Z4, водный раствор которого окрашивает лакмус в красный цвет. Реакция же вещества Z3 с водородом в присутствии катализаторов дает вещество Z5, которое хотя и растворимо, но окраску индикатора не изменяет. Наконец, реакция веществ Z4 и Z5 приводит к веществу Z6, которое растворяется существенно хуже чем исходные.
а) О каких химических элементах идет речь в задаче? Какое вещество обозначено как Z1? Ответ подтвердите расчетом.
б) Определите вещества Z2-Z6 и напишите уравнения всех реакций.
(10 баллов)
Задача 11-2.
Чтобы реакция алюмотермического восстановления металла из оксида прошла c максимальным выходом, выделяющейся при этом теплоты должно хватить для расплавления продуктов. При небольших загрузках (50-100 г) требуемое количество теплоты должно быть порядка 3-4 кДж на 1 грамм шихты (реакционной смеси) Избыточное количество теплоты тоже плохо, поскольку может привести к слишком бурному протеканию реакции и потерям продукта. Поэтому для проведения реакции иногда используют смеси оксидов (например, CrO3 и Cr2O3), чтобы количество выделившейся теплоты было оптимальным.
а) Рассчитайте массу алюминия, необходимую для восстановления 40 г оксидов хрома, содержащую 10% CrO3, а также теоретический выход хрома.
б) Используя термохимические уравнения, определите количество теплоты, которое выделится в ходе реакции (Тепловые эффекты восстановления 1 моль CrO3 1090 кДж, 1 моль Cr2O3 540 кДж).
в) Определите удельную теплоту реакции (количество выделившейся теплоты на 1 г шихты) и определите целесообразность использования смеси оксидов такого состава для проведения реакции
(10 баллов)
Задача 11-3.
Образец гидрида неизвестного двухвалентного металла массой 5,25 г поместили в колбу и добавили 150 мл 18%-ной соляной кислоты (плотность 1,09 г/мл). Объем газа, выделившегося в ходе реакции, составил, в пересчете на н.у. 5,6 л, а полученный раствор изменял окраску метилоранжа на розовую.
а) Напишите уравнение реакции гидрида металла с кислотой. На что указывает окраска индикатора? Определите неизвестный металл.
б) Какие вещества будут находиться в растворе после окончания реакции? Определите массовые доли этих веществ в растворе.
(10 баллов)
Задача 11-4.
Порошок магния массой 4 г поместили в фарфоровую лодочку и некоторое время нагревали в токе воздуха. Затем содержимое лодочки извлекли и разделили на две равные части. К первому образцу добавили концентрированный раствор NaОН - при этом растворения вещества не произошло, но выделился газ объемом 179,2 мл (н.у.). Оказалось, что этот газ хорошо растворим в воде, причем в полученном растворе фенолфталеин становится малиновым. Второй образец полностью растворился в избытке раствора HCl, при этом наблюдалось вскипание, и выделился в 3 раза больший объем нерастворимого в воде газа.
Объясните эти наблюдения, определите состав порошка, полученного в ходе реакции (массовые доли).
(10 баллов)
Задача 11-5.
В пяти пронумерованных склянках находятся разбавленные растворы хлорида натрия, хлорида алюминия, хлорида магния, хлорида аммония, иодида калия. Составьте план (последовательность действий) для распознавания этих растворов, если в качестве реактивов у вас есть только разбавленные растворы гидроксида натрия и хлорида железа(III). Напишите уравнения реакций, которые будут использованы при этом, признаки их протекания Для окислительно-восстановительных реакций укажите окислитель, восстановитель, напишите электронные уравнения.
