Областная олимпиада школьников по химии 2008/2009 г.

Одиннадцатый класс

Задача 11-1.

Вещества А-В - бинарные соединения одинакового качественного состава. Массовое содержание входящих в их состав элементов Х и Y, а также некоторые свойства соединений сведены в таблицу.

Соединение Масс. содержание,% Реакции при комнатной температуре

X Y O₂ H₂O NaOH NH₃

А 42,9 57,1 горит - - -

Б 27,3 72,7 - +/- + +

В 52,9 47,1 горит + + +

Все три соединения при комнатной температуре являются газами. А и Б не имеют собственного запаха, В, напротив, пахнет отвратительно. А и В при поджигании сгорают на воздухе (реакции 1 и 2), газ Б не горюч. В воде А растворяется совсем плохо, Б чуть лучше (реакция 3), В - хорошо (реакция 4), при этом Б с водой взаимодействует частично, а В полностью. Газ А реагирует лишь с водяным паром при t > 230^oC в присутствии Fe₂O₃ (реакция 5). С водными растворами щелочей и сухим газообразным аммиаком Б и В взаимодействуют легко (реакции 6, 7, 8 и 9), а А только в специальных условиях: со щелочью при t ~ 120^oC и давлении >5 атм. (реакция 10), с аммиаком при t ~ 500-800^oC на смешанном катализаторе Al₂O₃/ThO₂ (реакция 11). Последняя реакция используется в промышленности для получения широко известного ядовитого вещества. Интересно, что вещество, получающееся в реакции Б с аммиаком при t ~ 200-500^oC и повышенном давлении (реакция 12), настолько безобидно, что его даже добавляют в жевательную резинку, как, впрочем, и продукт реакции Б со щелочью.

Рассчитайте молекулярные массы А и Б, если известно, что смесь равных объемов А и Б имеет плотность по водороду 18, а смесь одного объема А и трех объемов Б - 20
Установите элементы X и Y и состав соединений А-В.
Напишите уравнения всех описанных в задаче реакций.
Изобразите структурную формулу соединения В и назовите его.

(автор Емельянов В.А.)

Задача 11-2. (повтор задачи 10-3)

Соединения А-Г состоят из трех элементов и имеют одинаковый качественный состав. Некоторые сведения о них представлены в таблице:

Соединения А Б В Г

Массовое содержание одного и того же элемента, % 61,4 51,5 34,7 30,0

Температура плавления, ^oC -77 300* 600* 150*

Отношение к воде Реагирует Растворяется Не растворяется Реагирует

* - плавление с разложением

Исходным веществом для синтеза соединений А-Г является оранжево-желтый порошок оксида Д. Желтая жидкость А с резким запахом может быть получена пропусканием над Д газообразного хлороводорода в присутствии P₂O₅ (реакция 1) Соединение Б синтезируют нагреванием А с металлическим цинком (реакция 2), а его водный раствор - взаимодействием Д с концентрированной соляной кислотой при нагревании (реакция 3). Термической диссоциацией Б получают В, при этом также образуется А (реакция 4). Соединение Г оранжево-красного цвета синтезируют пропусканием озона над А (реакция 5).

Определите неизвестные вещества и запишите уравнения всех реакций, упоминающихся в условии задачи.
Какие продукты образуются при взаимодействии веществ А и Г с водой? Напишите уравнения реакций.
Предскажите геометрическое строение частиц вещества А.
Как получают в лаборатории соединение Д (напишите уравнение реакции и условия ее проведения)?

(автор Панин Р. В.)

Задача 11-3 (повтор задачи 10-4).

На российских космических кораблях и станциях, начиная с первого полета Гагарина, используется атмосфера, максимально близкая к земной (содержание кислорода 20 об. %, давление 1 атм). При выходах в открытый космос возникает необходимость восполнения воздушной среды в больших объёмах. Использование для этих целей сжатой газовой смеси в традиционных шар-баллонах ограничено корпусной массой. Рассмотрим возможность химического получения необходимой газовой смеси с использованием термического разложения аммонийных солей. При нагревании нитрита аммония выделяется азот, а при термическом разложении нитрата аммония образуется оксид азота(I), который при более высокой температуре каталитически разлагается на простые вещества. Свойства исходных и конечных веществ приведены в таблице.

Вещество NH₄NO₂ NH₄NO₃ N₂O N₂ O₂ H₂O (ж)

D_fH₂₉₈, кДж/моль -256,1 -365,4 82,0 0 0 -285,8

Tпл., ^oС разл.
>35 С 169,6 -91 -210 -218,8 0

Ткип., ^oС - разл.
>210 -88,5 -195,8 -183,0 100

Плотность,
г/см³(тв., ж.) г/л (газ) 1,69 1,72 1,978 1,251 1,429 1,00

Здесь D_fH₂₉₈ - стандартная энтальпия образования соединения при температуре 298 К.

Напишите уравнения термического разложения нитрата и нитрита аммония, оксида азота(I).
В каком соотношении нужно использовать нитрат и нитрит аммония для получения воздушной смеси?
Рассчитайте стандартные энтальпии реакций разложения при температуре 25 ^oС. Определите, являются ли эти процессы экзо- или эндотермическими.
Какое давление оказывали бы газообразные продукты разложения нитрата и нитрита аммония, если бы газы находились в объёме, равном объёму соответствующих твёрдых солей при температуре 25 ^oС?
Какая масса нитрата и нитрита аммония потребуется для заполнения воздухом переходного тамбура объёмом 1 м³ при 25^oС?
Рассчитайте, сколько теплоты выделится в процессе получения воздушной смеси, необходимой для заполнения переходного тамбура.
Укажите причины, которые, на Ваш взгляд, могут ограничивать использование такого метода получения воздушной смеси на космических аппаратах.

(автор Жиров А.И.)

Задача 11-4.

Сегодня нашу жизнь невозможно представить без пластмассовых изделий и синтетических волокон: корпус ручки, которой Вы сейчас пишете, яркая кофточка на симпатичной девушке, что Вы встретили вчера, жевательная резинка, которую усердно жует сосед слева, клавиатура ноутбука автора этой задачи - все это сделано из высокомолекулярных продуктов крупнотоннажной химической промышленности. Ниже приведена некоторая информация о пяти распространенных синтетических полимерах I-V.

Поли-мер Название или аббре-виатура Промышленная схема получения

I ПВХ

II ПС

III ПЭТ, лавсан

IV, V ?, ?

Приведите структурные формулы промежуточных продуктов А - З, а также структурные формулы элементарных звеньев полимеров I-IV (без учета стереоизомеров).
Расшифруйте аббревиатуры названий полимеров I-III. От каких слов образовано название "лавсан"? Укажите названия полимеров IV и V.
Как называется процесс превращения IV в V под действием серы? Какой из полимеров I-IV образовался в результате реакции поликонденсации?

(автор Ильин М.А.)

Задача 11-5.

Соединения А, В и С содержат углерод, водород и кислород. Содержание углерода и водорода в этих соединениях дано в таблице.

А В С

% С 68,85 79,25 77,78

% Н 4,92 5,66 7,41

Известно, что С может образовываться из А или В при действии разных восстановителей. С другой стороны, А не вступает в реакцию каталитического гидрирования при комнатной температуре и атмосферном давлении, не обесцвечивает бромную воду, устойчиво к действию хромовой кислоты и многих других окислителей.

1. Напишите структурные формулы соединений А, В, С.

2. Приведите по одному примеру восстановителей, которые можно использовать для превращения А и В в соединение С.

88,4 г смеси А, В и С, взятых в соотношении 1:2:1, нагрели с избытком концентрированного раствора гидроксида калия. Полученную смесь разделили на две равные части. Одну часть смеси нагрели с избытком перманганата калия, затем подкислили серной кислотой. Другую часть смеси подкислили серной кислотой, отогнали воду, добавили каталитическое количество серной кислоты и нагрели.

3. Напишите уравнения обсуждаемых реакций. Какие соединения и в каких количествах образуются в обоих случаях? Считайте, что все реакции протекают с количественным выходом.

(автор Ливанцова Л.И.)

Задать вопрос

Наверх
Карта сайта

Представлены материалы методических рекомендаций "В помощь оркомитетам, жюри и методическим комиссиям регионального этапа всероссийской олимпиады школьников по химии",
авт. О.В. Архангельская, и др. ЦМК по химии Всероссийской химической олимпиады школьников, 2008.
"ЦМК убедительно просит раздать каждому участнику олимпиады и их наставникам комплекты заданий и решений всех классов из этого сборника. Подробную информацию можно также получить на странице http://www.chem.msu.su/rus/olimp/. Это является прекрасной базой для самостоятельной подготовки школьника не только к последующему этапу текущего года, но и к этапам олимпиады последующих лет."