Учительская

Девятый класс   Задание 9.1. Для того, чтобы посеребрить медное изделие массой 5 г, его опустили в стакан, содержащий 200 г 5% раствора нитрата серебра. Изделие вынули из раствора и определили в нем содержание нитрата серебра.  Результаты показали, что содержание нитрата серебра уменьшилось на 15 %. Рассчитайте какова масса получившегося посеребренного изделия.   Решение задания 9.1:

1. Рассчитаем массу нитрата серебра в исходном растворе

              в 100 г раствора  -  5 г AgNO3               в 200                    -    х                х = 10 г       2. Масса  прореагировавшего AgNO3                                        m=10.0,15=1,5 г AgNO3 3. Рассчитаем сколько меди прореагировало и сколько серебра выделилось. Согласно уравнению реакции                   Cu+2 AgNO3= Cu(NO3)2 + 2Ag          m(Cu)=1,5.64/2.170= 0,28 г               m(Ag)=1,5.2.108/2.170=095 г      4. Какова стала масса изделия            5-0,28+0,95=5,67 г   Задание 9.2. По одной из версий причина смерти Наполеона Бонапарта — отравление мышьяком. Источником мышьяка, по мнению ученых, служили обои в спальне его дома на острове Святой Елены. В те времена в качестве пигмента при производстве обоев часто использовали зелень Шееле — гидроарсенит меди — CuHAsO3. В резиденции Наполеона 0,3 г такого пигмента содержалось на 1 м2 обоев. В условиях теплого влажного климата острова обои поражались плесневыми грибками, которые переводили мышьяк, содержащийся в краске, в летучее соединение — триметиларсин As(CH3)3.

1. Рассчитайте максимально возможную массу образующегося триметиларсина, предположив, что в него перешел весь мышьяк, содержащийся в краске обоев спальни (ширина комнаты 3 м, длина 5 м), высота потолка 3 м (размером окон и дверей пренебречь).
2. Если принять, что весь триметиларсин равномерно выделялся в течение 5 лет, рассчитайте, за какое время без проветривания в спальне Бонапарта концентрация токсичного вещества достигала предельно допустимого значения (ПДК — предельно допустимая концентрация — составляет 0,1 мг мышьяка на 1 м3 воздуха).

Решение задания 9.2:

1.  Находим площадь обоев: S = (3 + 5) · 2 · 3 = 48 м2
2. Находим массу гидроарсенита меди в краске на 48 м2 обоев: m(CuHAsO3) = 48 · 0,3 = 14,4 г
3. Находим количество гидроарсенита меди: nCuHAsO3 = 14,4 г / 188 г/моль ≈ 0,077 моль
4. Находим количество и массу триметиларсина: n(As(CH3)3) = n(CuHAsO3) = 0,077 моль m(As(CH3)3) = 0,077 моль · 120 г/моль ≈ 9,2 г
5. Находим массу мышьяка: m(As) = 0,077 моль · 75 г/моль ≈ 5,78 г
6. Принимая равномерность выделения триметиларсина в течение 5 лет, рассчитаем массу мышьяка, который попадал в воздух спальни каждые сутки: m(As) = 5,78 г / 5 · 365 суток ≈ 3 мг/сутки
7. Находим объем воздуха в спальне: V = 5 · 3 · 3 = 45 м3
8. Рассчитаем концентрацию мышьяка, накапливающегося в воздухе за 1 сутки: 3 мг/сутки / 45 м3 ≈ 0,067 мг/сутки·м3
9. Учитывая, что ПДК составляет 0,1 мг мышьяка на 1 м3 воздуха, рассчитаем время: t = 0,1 мг/м3 / 0,067 мг/сутки·м3 ≈ 1,5 суток Таким образом, если не проветривать (или плохо проветривать) помещение спальни более 1,5 суток, концентрация токсичных соединений мышьяка в воздухе превысит предельно допустимое значение.

  Задание 9.3. В пять пробирок налиты разбавленные растворы нитратов железа (III), алюминия, меди(II), аммония. С помощью какого одного реактива и как можно определить каждое из предложенных веществ?   Решение задания 9.3: Реактив – раствор щелочи

1. Fe(NO3)3 ®Fe(OH)3 осадок бурого цвета, нерастворимый в избытке щелочи
2. Al(NO3)3  ®Al(OH)3 белый  осадок, растворимый в избытке щелочи
3. Cu(NO3)2  ®Cu(OH)2 осадок синего цвета, нерастворимый в избытке щелочи
4. NH4NO3 ®NH3­запах

    Задание 9.4.   1,44 гметалла растворили в 20 мл 20% соляной кислоты (плотность раствора 1,095 г/мл), при этом образовалась соль двухвалентного металла. Полученный водород полностью прореагировал с 3,2 г оксида металла (III). Определить оба металла.   Решение задания 9.4

1. Определим массу раствора и массу HClв нем

                      m=V.r=20.1,095=21,9 г                     m(HCl)=21,9.0,20=4,38 г

1. Определим металл

       1,44 г        4,38 г                            у г        Me   +     2HCl    =  MeCl2   +    H2         х г           2 моль                         1 моль                         73 г                              2 г Находим, что х=24 г (металл магний), у=0,12 г или 0,06 моль H2.  

1. Определим второй металл.

       3,2 г        0,06 моль      M2O3   +        3H2          =   2M   +   3H2O      2х +48           3 моль   х=56. следовательно, металл - железо.   Задание 9.5. При 100°С в 100 г воды растворяется 347 г NaOH. 1). Какова массовая доля NaOH в полученном растворе? 2). Какова мольная доля NaOH в полученном растворе? 3). Сколько молекул воды и ионов натрия находится в 1 грамме полученного раствора?  Решениезадания 9.5      1. 347/(347+100) = 0.78.                                           2. 347 г NaOH соответствует 347/40 = 8.7 моль. 100 гводы соответствует 100/18 = 5.6 моль. Следовательно, мольная доля NaOH составит 8.7/(8.7+5.6) = 0.61 3. В 1 г раствора находится 8,7:447=0,0195 моль ионов натрия и, следователь 0,0195.6,02.1023=1,17.1022 ионов. В 1 г раствора находится 5,6:447=0,0125 моль воды, что составляет 0,0125.6,02.1023=7,52.1021 молекул воды.   10 класс Задание 10.1. Сколько граммов 7,45% раствора хлорида калия следует подвергнуть гидролизу, чтобы выделившийся газ вытеснил 16 г брома из раствора бромида калия. Решение задания 10.1:

1. Вычислим по уравнению реакции

2KBr  +  Cl2  =  Br2  +  2KCl сколько хлора потребуется на вытеснение 16 г брома: m(Cl2)=71.16:160=7,1 г.

1. Из уравнения электролиза

2KCl +2H2O = 2KOH  +  Cl2  +  H2 M(KCl)=7,1.2.74,5:71=14,9 г

1. Определяем массу 7,45% раствора

m(р-ра)=14,9.100:7,45=200 г. Задание 10.2. В каких объемных соотношениях (при н.у.) следует взять метан и пропен, чтобы газ, выделившийся при термическом разложении метана, полностью поглотился бы при определенных условиях пропеном? Решение задания 10.2: CH4 ®C  + 2H2 H2C=CH-CH3 +H2 ®CH3–CH2–CH3 Из уравнений реакций следует, что мольные соотношения метана и пропена равны 1:2, что соответствует их объемным соотношениям.     Задание 10.3. При хлорировании 1 л метана образовалась смесь галогенпроизводных, причем 48% метана превратилось в четыреххлористый углерод, 37% - в хлороформ, 12% - в хлористый метилен, 3% - в хлористый метил. Какой объем хлора затратился на образование смеси продуктов хлорирования. Напишите уравнения реакций. Решение задания 10.3.

1. CH4  +4Cl2 = CCl4 + 4HCl
2. CH4  +3Cl2 = CHCl3 + 3HCl
3. CH4  +2Cl2 = CH2Cl2 + 2HCl
4. CH4  +Cl2 = CH3Cl + HCl

На хлорирование по каждой реакции расходуется хлора:

1. 1х0,48х4=1,92
2. 1х0,37х3=1,11
3. 1х0,12х2=0,24
4. 1х0,03х1=0,03

Всего 3,3 л. Задание 10.4 При прибавлении к раствору нитрата двухвалентного металла избытка карбоната натрия выпадает 2,37 г осадка, а при прибавлении к тому же количеству этого раствора избытка сульфата натрия выпадает 2,80 г осадка. Определите нитрат какого металла был взят. Решение задания 10.4: M(NO3)2  + Na2CO3 = MCO3¯  +2NaNO3 M(NO3)2  + Na2SO4 = MSO4¯  +2NaNO3 Молярная масса карбоната  (х+60) соответствует  2,37 г Молярная масса сульфата   (х+96) соответствует  2,80 г Отсюда находим х=137 (барий)     Задание 10.5. Участники олимпиады получают четыре склянки без этикеток, содержащие растворы гидроксида калия, хлорида цинка, хлорида бария и сульфида калия. Не используя дополнительные реактивы и имея в своем распоряжении только фенолфталеиновую бумагу (бумагу, пропитанную спиртовым раствором фенолфталеина), определите содержимое склянок? Предложите последовательность действий и запишите уравнения происходящих реакций. Решение 10.5: Фенолфталеин принимает малиновую окраску в щелочной среде. Окраска появляется в растворах гидроксида калия и сульфида калия: К2S+НОНКНS+КОН Определяем, в какой склянке находятся гидроксид калия и сульфид калия. Приливаем к пробам растворов, в которых окраска фенолфталеина не изменилась, содержимое одной из склянок. Если выпадает белый осадок, не растворяющийся в избытке раствора реактива – это раствор сульфида калия, а анализируемый раствор содержит хлорид цинка. К2S + ZnCl2 = ZnS↓ + 2КCl Если выпадает студенистый осадок, растворимый в избытке реактива, то приливаемый раствор содержит гидроксид калия, а анализируемый раствор содержит хлорид цинка. 2КОН + ZnCl2 = Zn(ОН)2↓ + 2КСl Zn(ОН)2↓ + 2КОН = К2[Zn(OH)4] или Zn(ОН)2↓ + 2КОН = К2ZnО2 + 2Н2О В склянке, к пробам которой при приливании растворов К2S и КОН видимых изменений не происходит, содержится хлорид бария.                   11 класс   Задание 11.1. Некоторое количество углеводорода CnH2n-2дает с избытком хлора 21,0 г тетрахлорида, то же количество углеводорода с избытком брома дает 38,8 г тетрабромида. Выведите молекулярную формулу углеводорода. Напишите структурные формулы изомеров.   Решение 11.1: М(CnH2n-2Cl4)=14n-2+142=14n+140 М(CnH2n-2Br4)=14n-2+320=14n+318 Отношение молярных масс равно отношению масс полученных продуктов (14n+140):(14n+318)=21:38,8, откуда n=5. Можно написать не менее 6 изомеров.   Задание 11.2. В 4-х пробирках без этикеток находятся бензол, хлоргексан, гексан и гексен. Используя минимальное количество реактивов, предложите способ определения каждого из этих веществ. Напишите соответствующие уравнения реакций.   Решение задания 11.2: Один из способов

• Бромную воду обесцвечивает только гексен

                    С6H12 + Br2 =C6H12Br2

• Из оставшихся веществ бром в присутствии FeBr3в темноте взаимодействует бензол

                    C6H6 + Br2 = C6H5Br + HBr

• Хлоргексан от гексана можно отличить пропуская продукты их сгорания через раствор нитрата серебра. Выпадающий хлорид серебра нерастворим в растворе азотной кислоты.

2C6H14  +  19O2 = 12CO2 + 14H2O C6H13Cl  + 9O2 = 6CO2 + 6H2O  + HCl HCl + AgNO3 = AgCl¯+ HNO3   Задание 11.3 При сжигании 1,64 г некоторого органического вещества А в избытке кислорода было получено 1,12 л углекислого газа 1,26 мл воды (условия нормальные) и в трубке для сожжения осталось 1,06 г несгораемого остатка, представляющего собой карбонат натрия. Каким строением может обладать соединение А?         Решение задания 11.3: СxНyОzNan                    СO2®0,05 моль СO2®0,05 моль С а) хС                    Nа2СO3®= 0,01 моль Nа2СO3®0,01 моль C х= 0,06 моль С ®       m= MŸn                                       m= 12Ÿ0,06                                       m= 0,72 г (с)   б) у Н ®Н2О ®= 0,07 моль Н2О       0,14 моль Н или 0,14 г(H)   в) nNа ®Nа2СO3®=0,01 моль Nа2СO3®0,02 моль Nа ;          m= 23Ÿ0,02 = 0,46 г(Na)   г) m(0) = 1,64 – 0,72 – 0,14 – 0,46 = 0,32 г n(О) =  = 0,02 моль (О)   д) х:у:z:n= 0,06:0,14:0,02:0,02     6:14:2:2     3:7:1:1     С3Н7ONа     СН3 – СН2 – СН2 – ONа или Н3С – СН(ONa) – СН3                                                Задание 11.4 32 гтонкой металлической проволоки, предварительно нагретой, при опускании в колбу с неизвестным газом раскаляется и сгорает. Если через раствор соли двухвалентного металла, образовавшейся в результате сгорания, пропустить ток сероводорода, то выпадает 48 г черного осадка. Из какого металла сделана проволока? Сколько граммов оксида Mn(IV) и миллилитров 36,5 %-ного раствора соляной кислоты (пл. 1,19) нужно взять для получения неизвестного газа в количестве, необходимом для полного сгорания исходной проволоки?     Решение задания 11.4:   Неизвестный газ - хлор, образующийся в результате реакции:         MnO2     +     4 HCl    =    MnCl2    +     Cl2   +   H2O                  (1) 1 моль(87 г)         4 моля(146 г)                1 моль(22,4 л) 0,5 моль(43,5 г)   2 моль(73 г)                  0,5 моль(11,2 л)   При сгорании неизвестного металла (II) образуется хлорид:      Me       +       Cl2     =      MeCl2                              (2)        х                 1 моль        (х+71) г 0,5 моль(32 г)   0,5 моль        у г              При взаимодействии MeCl2с сероводородом выпадает осадок сульфида неизвестного двухвалентного металла:   MeCl2    +    H2S    =    MeS    +   2 HCl                      (3) (х+71) г                       (х+32) г     у г                               48 г   На основании уравнений (2, 3) можно рассчитать атомную массу неизвестного металла, приняв ее за х. В результате проведенных расчетов получим х = 64, т.е. очевидно, что неизвестным металлом является медь. Для полного сгорания 0,5 моля Сu(32 г) необходимо 0,5 моля Cl2. Из уравнения (1) ясно, что для получения 0,5 моля Cl2необходимо иметь 0,5 моля MnO2(43,5 г) и 2 моля HCl  (73 г).   100 граствора содержит 36,5 г HCl   z  г   -----------------------   73 г HCl                                z= 200 г раствора, или 200 : 1,19 = 168 мл 36,5 %-ного раствора HCl.     Задание 11.5 В восьми пронумерованных пробирках (от 1 до 8) без надписей содержатся сухие вещества: нитрат серебра (1), хлорид алюминия (2), сульфид натрия (3), хлорид бария (4), нитрат натрия (5), фосфат натрия (6), а также растворы серной (7) и соляной (8) кислот. Как различить эти вещества не применяя никаких дополнительных реактивов, кроме воды?   Решение задания 11.5.   Растворим  вещества в воде и пронумеруем пробирки, где они оказались. Составим таблицу (как в предыдущем примере) предполагаемых наблюдений и составим таблицу в которую будем заносить наблюдения результатов сливания веществ одних пробирок с другими.      Таблица     AgNO3 (1) A1C13 (2) Na2S (3) BaCl2 (4) NaNO3 (5) Na3PO4 (6)     H2SO4 (7)     HCl (8) AgNO3 ////////// ¯белый  ¯ черный ¯белый  Нет изм-й ¯желтый ¯белый  ¯белый  A1C13 ¯белый  /////////// ¯белый  Нет изм-й Нет изм-й ¯белый  Нет изм-й Нет изм-й Na2S   ¯белый  ////////// Нет изм-й Нет изм-й Нет изм-й запах H2S запах H2S BaCl2 ¯белый  Нет изм-й Нет изм-й ////////// Нет изм-й ¯белый  ¯белый  Нет изм-й NaNO3 Нет изм-й Нет изм-й Нет изм-й Нет изм-й /////////// Нет изм-й Нет изм-й Нет изм-й Na3PO4 Нет изм-й ¯белый  Нет изм-й ¯белый  Нет изм-й ///////// Нет изм-й Нет изм-й H2SO4   Нет изм-й запах H2S   ¯белый  Нет изм-й Нет изм-й ////////// Нет изм-й HCl Белый осадок Нет изм-й запах H2S   Нет изм-й Нет изм-й Нет изм-й Нет изм-й //////////   Реакции: 1+2:           3AgNO3 + A1C13 ®3AgCl¯белый   + Al(NO3)3; 1 + 3:          2AgNO3 + Na2S ®Ag2S¯черный+ 2NaNO3; 1 + 4:          2AgNO3 + BaCl2  ®2AgCl¯белый+ Ba(NO3)2; 1 + 6:          3AgNO3 + Na3PO4  ®Ag3PO4 ¯желтый+ 3NaNO3; 1 + 7:          2AgNO3 + H2SO4          ®Ag2SO4¯белый+ 2HNO3; 1 + 8:          AgNO3 + HCl ®AgCl ¯белый+ HNO3; 2 + 3:          2AlCl3 + 3Na2S + 6H2O         ®2Al (OH)3¯+ 3H2S + 6NaCl; 2 + 6:          AlCl3 + Na3PO4 ®        A1PO4¯белый+ 3NaCl; 3 + 7 : Na2S + H2SO4 ®Na2SO4 + H2S­ 3 + 8 : Na2S + 2HCl ®2NaCl + H2S­ 4 + 6 : 3BaCl2 + 2Na3PO4 ®Ba3(PO4)2¯белый+ 6NaC1; 4 + 7:          BaCl2 + H2SO4 ®BaSO4¯белый+ 2HC1.   Видимых изменений не происходит только с нитратом натрия. По тому, сколько раз выпадает осадок и выделяется газ, однозначно определяются все реагенты. Кроме того, ВаС12 и К3РО4 различают по цвету выпавшего осадка с AgNO3: AgCl — белый, a Ag3PO4 — желтый. В данной задаче решение может быть более простым — любой из растворов кислот позволяет сразу выделить сульфид натрия, им определяются нитрат серебра и хлорид алюминия. Нитратом серебра определяются среди оставшихся трех твердых веществ хлорид бария и фосфат натрия, хлоридом бария различают соляную и серную кислоты.