ChemNet
 

59-я Московская олимпиада школьников по химии

Задачи теоретического тура (9 класс)

Условия задач

9-1. Напишите два уравнения окислительно-восстановительных реакций, в одном из которых азот в виде простого вещества проявляет свойства окислителя, а в другом - свойства восстановителя. Укажите условия проведения этих реакций.

9-2. В избытке воды массой А г растворили В г гидрида лития LiH.

            1) Напишите уравнение реакции

            2) Напишите формулу для выражения массовой доли растворенного вещества (С, %) в образовавшемся растворе.

9-3. Как меняется сила оснований (по первой ступени диссоциации) в ряду

Be(OH)2 - Mg(OH)2 - Ca(OH)2 (укажите самое сильное и самое слабое).

            Как можно объяснить это изменение силы оснований?

9-4. В избытке кислорода сожгли 4,8 г магния, к продукту сгорания добавили избыток воды и пропустили в полученную взвесь оксид серы (IV) до прекращения реакции.

            1) Напишите уравнения реакций

            2) Определите состав и массу образовавшейся соли

            2) Что изменится в ответах 1 и 2, если вместо кислорода для сжигания использовать воздух?

9-5. В четырех порциях 30%-ного раствора гидроксида калия растворили простые вещества: алюминий, кремний, серу, бром. К образовавшимся растворам медленно прилили 20%-ную соляную кислоту.

            1) Напишите уравнения реакций растворения простых веществ в щелочи.

            2) Напишите уравнения реакций, происходящих при добавлении к щелочным растворам кислоты. Опишите изменения (цвет, осадок) которые будут происходить после добавления избытка кислоты?

9-6. Известно, что наличие в воде растворенных веществ приводит к понижению температуры замерзания раствора по сравнению с чистой водой. На этом основано действие различных противогололедных реагентов.

            Величина понижения температуры замерзания (в градусах) прямо пропорциональна числу отдельных частиц (молекул или ионов) растворенного вещества, приходящихся на 1 кг воды и слабо зависит от природы этих частиц.

            Исходя из вышеизложенного:

            1) Оцените, какой из используемых в Москве реагентов наиболее эффективен против гололеда (при одной и той же температуре для плавления 1 кг льда требуется меньше всего граммов реагента):

            ХКМ (основной компонент - хлорид кальция)

            "Антиснег" (основной компонент - ацетат аммония  CH3COONH4)

            "Нордикс-П" (основной компонент - ацетат калия CH3COOK)

            "Бишофит" (основной компонент - хлорид магния)

            Поваренная соль

            2) Расположите реагенты в порядке уменьшения их противогололедной эффективности (слева самый эффективный).

Решения

9-1. Азот - окислитель (например, горение магния в азоте):3 Mg + N2 = Mg3N2 

Азот - восстановитель (например, реакция с кислородом в электрическом разряде):              N2 + O2 = 2 NO                  

9-2.      В                      Х             Y

1)         LiH + H2O = LiOH + H2-               

            8                      24            2

2) Поскольку вода в избытке, расчет по гидриду лития:

Из В г гидрида получится Х = В(24/8) = 3В г гидроксида лития.

Масса раствора уменьшится на У = В(2/8) = 0,25 В г водорода.

            Получаем: С(%) = 100% * 3В/(А + 0,75В)                     

9-3. Ответ: Возрастает слева направо (от бериллия к кальцию) - из-за увеличения размера иона металла. Сверху вниз по подгруппе обычно по этой же причине усиливаются металлические свойства. С ростом радиуса при одинаковом заряде облегчается отрыв группы ОН.

9-4.         4,8   

1)         2 Mg + O2 = 2 MgO

            MgO + H2O = Mg(OH)2

            Mg(OH)2 + SO2 = MgSO3 + H2O

            MgSO3 + H2O + SO2 = Mg(HSO3)2 

2) 4,8 г магния соответствует 4,8/24 = 0,2 моль.

Получится 0,2 моль кислой соли или 186*0,2 = 37, 2 г

3) При сжигании магния на воздухе добавятся реакции:

            3 Mg + N2 = Mg3N2

            Mg3N2 + 6 H2O = 3 Mg(OH)2 + 2 NH3    далее те же реакции с SO2

Состав и масса продукта (гидросульфит магния) не изменится.    

Справка: растворимость сульфита магния: 32,4 г в 100 г воды при 250С. Гидросульфит обычно растворим еще лучше.

9-5. 1) Al + KOH + 3 H2O = K[Al(OH)4] + 1,5 H2-                 

            Si + 2 KOH + 4 H2O = K2[Si(OH)6] + 2 H2-               или K2SiO3

            3 S + 6 KOH = 2 K2S + K2SO3 + 3 H2O                            

            Br2 + 2 KOH = KBr + KBrO + H2

или     3 Br2 + 6 KOH = 5 KBr + KBrO3 + 3 H2O                                    

2)             K[Al(OH)4] + HCl = KCl + Al(OH)3¯ + H2O             студенист.

            Al(OH)3+ 3 HCl = AlCl3 + 3 H2O                                    

или   K[Al(OH)4] + 4 HCl = KCl + AlCl3 + 4 H2O  

            K2SiO3 + 2 HCl =  2 KCl + H2SiO3¯                     гель    

            2 K2S + K2SO3 + 6 HCl = 3 S ¯ + 6 KCl + 3 H2O светло-желт.

            KBr + KBrO + 2 HCl =  Br2¯ + 2 KCl + H2O             коричн.

9-6.  1) Фактически задача сводится к вопросу: <У какой из перечисленных солей будет больше ионов при растворении 1 г (или 100 г) ее в воде?>

Поскольку эффективность оценивается по массе, сравним, например, порции по 100 г:

В 100 г соли CaCl2 содержится 100/111 = 0,9 моль соли или 2,7 моль ионов;

в 100 г CH3COONH4  100/77 = 1,3 моль соли или 2,6 моль ионов;

в 100 г CH3COOK    100/98 = 1,02 моль соли или 2, 04 моль ионов;

в 100 г MgCl2    100/95 = 1,05 моль соли или 3,15 моль ионов;

в 100 г NaCl    100/58,5 = 1,7 моль соли или 3,4 моль ионов

            Больше всего частиц (ионов) будет в 100 г поваренной соли - это самый эффективный реагент для плавления льда.   

2) NaCl > MgCl2 > CaCl2 > CH3COONH4 > CH3COOK

Надо учесть, что хлориды кальция и магния используются в виде кристаллогидратов (до 6 молекул воды на формулу соли), так что их на самом деле нужно гораздо больше.

            Рассуждения про экологию не учитываются (про это нет вопроса)

Справка:  результаты расчетов по криоскопической формуле для химически чистых веществ - сколько г реагента нужно для расплавления 1 кг льда при 5 градусах мороза (-50):

            Вещество (диссоциация учтена)                        Масса (г) для плавления

            (нижние индексы даны в строке)                        1 кг льда (-5оС)

поваренная соль NaCl                                           78 г

хлорид магния (часть Бишофита) MgCl2              85

хлорид кальция (часть ХКМ) CaCl2               99,5

ацетат аммония ("Антиснег") CH3COONH4            103,5

ацетат калия ("Нордикс-П") CH3COOK                  131,5

нитрат магния (из НКММ) Mg(NO3)2                    132,5

нитрат кальция (из НКММ) Ca(NO3)2                     147

мочевина (из ХКМ, КАС, НКММ) CO(NH2)2            161,5 г

 

59-я Московская олимпиада школьников по химии


Для того, чтобы мы могли качественно предоставить Вам информацию, мы используем cookies, которые сохраняются на Вашем компьютере (сведения о местоположении; ip-адрес; тип, язык, версия ОС и браузера; тип устройства и разрешение его экрана; источник, откуда пришел на сайт пользователь; какие страницы открывает и на какие кнопки нажимает пользователь; эта же информация используется для обработки статистических данных использования сайта посредством интернет-сервисов Google Analytics и Яндекс.Метрика). Нажимая кнопку «СОГЛАСЕН», Вы подтверждаете то, что Вы проинформированы об использовании cookies на нашем сайте. Отключить cookies Вы можете в настройках своего браузера.

Сервер создается при поддержке Российского фонда фундаментальных исследований
Не разрешается  копирование материалов и размещение на других Web-сайтах
Вебдизайн: Copyright (C) И. Миняйлова и В. Миняйлов
Copyright (C) Химический факультет МГУ
Написать письмо редактору