vidp-himia-091

Рішення завдань

ІІ етапу Всеукраїнської учнівської олімпіади з хімії

8 КЛАС

1. υ (К) : υ (Сl) : υ (O) =

Відповідь: КСlO₄

2. Fe_xO_y

x : y = FeO

x : y = Fe₂O₃

x : y = Fe₃O₄

Відповідь: FeO, Fe₂O_3, Fe₃O₄

3. а) υ (Сl₂) = = (моль)

υ = ; N = 6,02 ·10²³ · 89,286 = 5,375·10²⁵ молекул, а кількість

атомів у 2 рази більше, тобто 1,075·10²⁶

б) υ (Н₂) = = 4,46  10^-5 (моль)

υ = ; N = 6,02 ·10²³ · 4,46 = 2,68·10¹⁹молекул, а атомів буде

5,36·10¹⁹

Відповідь: а) 5,375·10²⁵ молекул, 1,075·10²⁶ атомів

б) 2,68·10¹⁹ молекул, 5,36·10¹⁹ атомів.

4. FeSO₄ · 7 H₂O

Мr (FeSO₄ · 7 H₂O) = 278

278 – 98 x = 19,75 %

56 – x

Відповідь: 19,75 %

5. Один із можливих варіантів:

3FeSO₄ + 2Al → Al₂(SO₄)₃ + 3Fe

2 Fe + 3Сl₂ → 2 FeСl₃

6. Co + 2HCl = CoCl₂+ H₂

CoO + 2HCl = CoCl₂+ H₂O

Co₂O₃ + 6HCl = 2CoCl₃+ 3H₂O

Вміст Со в суміші: m =

Отже, в 25г суміші міститься 0,59 г кобальту і 1,91 г оксидів кобальту.

З воднем взаємодіють тільки оксиди. Кількість кобальт (ІІ) оксиду позначимо через у г, тоді кількість кобальт (ІІІ) оксиду становитиме (1,91 – у) г.

СоО + Н₂ = Со + Н₂О

При взаємодії 75 г СоО утворюється 18 г Н₂О, тоді при взаємодії у г СоО утвориться г Н₂О

Со₂О₃ + 3Н₂ = 2Со + 3Н₂О

При взаємодії 166 г утворюється 54 г Н₂О, тоді при взаємодії (1,91- у) г Со₂О₃ утвориться г Н₂О

Усього води утворилося 0,6 г (за умовою).

; у = 0,25 г

Склад суміші:

m (Со) = 0,59 г; m (СоО) = 0,25 г ; m (Со₂О₃) = (1,91- 0,25) = 1,66 г

w (Со) = ; w (СоО) = ;w (Со₂О₃) =

Відповідь: w (Со) = 23,6 %; w (СоО) =10 % ;w (Со₂О₃) =66,4 %

9 КЛАС

1. Me + n HCl → MeCl_n + (n/2) H₂

Маса зменшилася на: 50 · 0,0168 = 0,84 (г)

Х г Me – (n/2) · 22,4л H₂

0,884 г – 0,336л H₂

х = (0,84 · n · 22,4л) / (2 · 0,336) = 28n (г)

Якщо Ме одновалентний (n = 1), то Ме = 28 · 1 = 28 г. Така відносна атомна маса у кремнія, але він не розчиняється у хлоридній кислоті. При n = 2, відносна атомна маса дорівнює 56. Цей метал – залізо.

Відповідь: Fe

2. Згідно із законом радіоактивного розпаду, N = N₀(1/2)ⁿ, де N₀ – початкова кількість речовини, N – кількість речовини через деякий час, n = , T – період піврозпаду. За умовою N / N₀ = 1/8, а тому , звідки n = 3, , t = 3T.Тобто кількість речовини зменшується у 8 разів за час, що дорівнює трьом періодам піврозпаду. Отже, 3T = 11,4. T = (діб).

3. υ = ; ρ =

М (CuSO₄·5H₂O) = 250 г/моль, М (CuSO₄) = 160 г/моль.

υ (CuSO₄) = υ (CuSO₄·5H₂O) = моль. m (CuSO₄) = 160 · 0,2 = 32 (г). m (р-ну) = = 80 (г).

m (H₂O) = 80-50 = 30 (г), V(H₂O) =(мл)

4. 2CrCl₃ + 3Br₂ + 16NaOH → 2Na₂CrO₄ + 6NaBr + 6NaCl + 8H₂O

Cr⁺³ – 3e^- → Cr⁺⁶ 2 відновник

Br₂ ⁰ + 2e^- →2 Br^- 3 окисник

5. W (E) = 100 – 28,5 = 71,5 %

:; х = = 40

Відповідь: Е = Са

6. Обчислимо об’єми утворених газів

2Al + 3H₂SO₄ = Al₂(SO₄)₃ + 3H₂↑

x = л H₂

2 KClO₃ = 2KCl + 3O₂↑

Mr (KClO₃) = 122,5

y = = 2,016 л О₂

Обчислимо кількість утвореного хлороводню:

H₂ + Cl₂ = 2НCl

За рівнянням реакції з 0,224 л Cl₂ та 0,224 л H₂ може утворитись 0,448 л НCl. Залишилося 4,704 – 0,224 = 4,48 (л) H₂. Визначимо кількість утвореної води:

2H₂ + О₂ = 2Н₂О

2,016 л О₂ реагують з 4,032 л H_2, отже в надлишку залишилось 4,48 – 4,032 = 0,448 (л) H_2.

Z = = 3,24 (г) Н₂О

Визначимо масову частку хлоридної кислоти

36,5 г НCl мають об’єм 22,4 л

n г НCl - 0,448 л

n = 0,73 г НCl.

Усього розчину буде 3,24 + 0,73 = 3,97 (г).

У 3,97 г розчину міститься 0,73 г НCl

У 100 г – m г HCl

m = 18,4 (г)

Отже, утворився розчин хлоридної кислоти з масовою часткою 18,4 %;

0,448 л водню залишилось у надлишку.

Відповідь: 18,4 %; 0,448 л H₂.

10 КЛАС

1. 1. N₂ + O₂ = 2NO

2. 2NO + O₂ = 2NO₂

3. 3NO₂ + H₂O = 2HNO₃ + NO

4. 4HNO₃ = 2NO₂ +O₂ + 2 H₂O

Відповідь: А – N

Б – O

В – H

2. υ = ; 2Al + 6HCl = 2AlCl₃ + 3H₂

υ (Al) = = 0,1 (моль)

Згідно з рівнянням, υ (Al) = 3υ (HCl), отже, з 0,1 моль Al прореагує 0,3 моль HCl, тобто кислота міститься в надлишку. При цьому виділяється 0,15 моль Н_2.

CuO + H₂ = Cu + H₂O

υ (CuO) == 0,0625 (моль); H₂ – в надлишку.

υ (Cu) = υ (CuO) = 0,0625 моль

Практично одержать металу:

υ (Cu) = 0,0625  0,9 = 0,05625 (моль), m (Cu) = 0,05625  64 = 3,6 (г)

Відповідь: m (Cu) = 3,6 (г)

3. υ = ; w = ;  =

Розрахуємо масу міді, яка прореагувала, та масу відновленого срібла, яке осіло на пластинці:

Сu + 2AgNO₃ = Сu (NO₃)₂+ 2Ag

m (n.) = 20 г

m (т.) = 152 г

m (n.) = 90-70 = 20 г х = = 8,42 (г). у = = 28,42 (г).

Залишилось 70 – 8,42 = 61,58 (г) Сu

υ (Cu) = = 0,9622 (моль), υAg == 0,2632 (моль).

3Cu + 8HNO_3(розб.) = 3Cu(NO₃)₂ + 2NO+ 4H₂О

З рівняння випливає: υ (HNO₃) = = 2,5659 (моль)

3 Ag + 4HNO_3(розб.) = 3Ag NO₃ + NO+ 2H₂О

Усього прореагувало: υ (HNO₃) = 2,5659 + 0,3509 = 2,9168 (моль)

Тоді m(HNO₃) = 2,9168  63 = 183,76 (г)

m(р-ну HNO₃) = = 612,5 (г), V(р-ну HNO₃) = = 518,6 (мл). Відповідь: V(р-ну HNO₃) = 518,6 (мл).

4. υ = . Припустимо, що маємо 100 г суміші, яка містить х г СаСО₃ та (100 - х) г Са(ОН)_2. Маса суміші після прожарювання зменшиться на 37,5 г тому, що обидві речовини розкладуться з виділенням газоподібних речовин. За рівняннями реакцій розрахуємо маси карбон діоксиду та водяних парів, які виділяться під час термолізу суміші:

х г а г (100-х) b г

СаСО₃= СаО + СО₂ Са(ОН)₂ = СаО + Н₂О

100 г 44 г 74 г 18 г

a = (г) b = (г)

a = + = 37,5. Звідси х = 66,97 (г)

m Са(ОН)₂= 100 – 66,97 = 33,03 (г)

υ СаСО₃== 0,6697 (моль)

υ Са(ОН)₂= = 0,4464 (моль)

υ СаСО₃ : υ Са(ОН)₂ = 0,6697 : 0,4464 = 1,5 : 1 = 3 : 2

Відповідь: υ СаСО₃ : υ Са(ОН)₂ = 3 : 2

5.

K₂Cr₂O₇ + 3H₂S + 4H₂SO₄ = K₂SO₄ + Cr₂(SO₄)₃ + 3S + 7H₂O

υ (S) =

S + 2H₂SO_4(конц.) = 3SO₂ + 2H₂O , υ (SO₂) = 3υ (S) = 0,7  3 = 2,1 (моль),

V(SO₂) = υ (SO₂)  Vm = 2,1  22,4 = 47 л

Відповідь: V(SO₂) = 47 л

6. υ = ; υ = (MgS0₄  2H₂0) = 1,2821 (моль).

υ (MgS0₄) = υ (MgS0₄  2H₂0) = 1,2821моль.

m (MgS0₄) = 120  1,2821 = 153,85 (г). т (H₂0) = 200 - 153,85 =46,15(г)

Припустимо, що шукана маса розчину становить х г. Визначимо масу солі в цьому розчині: 159 г р-ну містить 59 г солі,

х г р-ну містить а г солі. Звідси а = 0,3711х (г).

т (Н₂0) = х - 0,3711х = 0,6289х (г). Після охолодження до 20°С в розчині залишиться: (0,3711х - 153,85) г MgS0₄ та (0,6289х - 46,15) г Н₂0.

Можна записати:

100 г води розчиняє 44,5 г солі,

(0,6289х - 46,15) г води розчиняє (0,3711х - 153,85) г солі.

44,5  (0,6289х - 46,15) = 100  (0,3711х- 153,85). Звідси х = 1461 г

Відповідь: m = 1461 г

11 КЛАС

1. υ = ; υ (Н₂0) == 0,6 (моль), υ (ВаСОз) = = 0,2 (моль),

υ (Ва(НСОз)₂) ==0,1 (моль). Фосфор (V) оксид поглинув 0,6 моль

води, а карбон діоксид при пропусканні крізь баритову воду утворив певну кількість речовини барій карбонату та барій гідрогенкарбонату:

Ва(ОН)₂ + С0₂ = ВаС0₃ + Н₂0; (І)

ВаС0₃ + С0₂ + Н₂0 = Ва(НС0₃)₂. (II)

На утворення 0,1 моль Ва(НС0₃)₂ витрачено 0,1 моль С0₂ та 0,1 моль ВаС0₃ (згідно з рівнянням II). Отже, за рівнянням реакції (І) повинно було утворитись 0,2 + 0,1 = 0,3 (моль) барій карбонату, на що витратилось 0,3 моль С0₂. Усього витрачено 0,3 + 0,1 = 0,4 (моль) С0₂.

υ (Н) = 2 υ (Н₂0) = 0,6  2 = 1,2 (моль), т (Н) = 1,2  1 = 1,2 (г).

υ (C) = υ (С0₂) = 0,4  12 = 4,8 (г). Перевіримо, чи містила вихідна речовина Оксиген: т (О) = 6 - (1,2 + 4,8) = 0. Отже, органічна речовина містила лише атоми Гідрогену та Карбону. Визначимо формулу невідомого вуглеводню: v(C) : v(H) = 0,4 : 1,2 = 1 : 3. Найпростіша формула речовини — СН₃. Однак такої речовини не існує. Тоді подвоюємо кількість атомів С та Н. Одержимо етан — С₂Н_б.

Відповідь: С₂Н_б.

2. Пропонуємо розв’язок одним із можливих способів.

Кількість цинку в суміші позначимо через х г, а об'єм водню, що виділився в результаті взаємодії цинку з кислотою — через у л. Кількість заліза в суміші становить (1,86 — х) г, а об'єм водню, що виділився в результаті розчинення заліза в кислоті — (0,672 – у) л. З рівнянь реакцій видно, що

65 г Zn витискують 22,4 л Н₂;

х г » у л Н₂; у = 0,345х

при взаємодії 56 г Fe виділяється 22,4 л Н₂;

(1,86 — х)г Fe » (0,672 — у) л Н₂;

22,4 (1,86 — х) = 56 (0,672 — у).

Підставимо значення у = 0,345 х;

х = 1,3 г.

Отже, в суміші 1,3 г Zn, 0,56 з Fe та 0,64 г Сu.

Відповідь: 1,3 г Zn, 0,56 г Fe та 0,64 г Сu;

52 % Zn; 22,4 % Fe; 25,6 % Сu.

3.

0,7 0,35 0,175 0,175

4N0₂ + 2Ва(ОН)₂ = Ba(NO₂)₂ + Ba(N0₃)₂ + 2H₂0

46 г/моль 171 г/моль 229 г/моль 261 г/моль

υ (N0₂) = = = 0,7 (моль);

((Ba(OH)₂) = = 0,35 (моль).

Отже, υ (NO_a) : υ [Ba(OH)₂] =2:1 (співвідношення вихідних

речовин стехіометричне).

За хімічним рівнянням визначимо кількість речовини

утворених солей:

υ (N0₂) = υ [Ba(OH)₂] = [Ba(N0₂]₂) = υ [Ba(N0₃)₂].

Отже, υ [Ba(N0₂)₂] = υ [Ba(N0₃)₂] = 1/4  0,7 = 0,175 (моль).

Знайдемо масу солей:

m [Ba(N0₂)₂] = 0,175  229 = 40,08 (г);

m[Ba(NQ₃)₂] = 0,175  261 = 45,68 (г).

Обчислимо масу розчину, яка збільшиться на масу ввібраного NO₂:

m (N0₂) = υ  M(N0₂) = 0,7  46 = 32,2 (г);

m (р-ну) = 600 + 32,2 = 632,2 (г).

Знайдемо масову частку солей в утвореному розчині:

w [Ba(N0₂)₂] = 100 % = 6,34 %,

w [Ba(N0₃)₂] = 100 % = 7,23 %,

Відповідь: 6,34 % Ba(N0₂)₂; 7,23 % Ba(N0₃)₂.

4.

2S0₃ = 2S0₂ + 0₂. Припустимо, що маємо 1 моль S0₃. Тоді розкладеться 0,04 моль S0₃ і при цьому утвориться, згідно з рівнянням реакції, 0,04 моль S0₂ та 0,02 моль 0₂. Таким чином, рівноважна суміш міститиме: 0,02 моль 0₂, 0,04 моль S0₂ та (1 - 0,04) = 0,96 (моль) S0₃. Загальна кількість речовини суміші становить 0,02 + 0,04 + 0,96 = 1,02 (моль).

х = х (О₂) = = 0,0196 х (SО₂) = = 0,0392

х (SО₃) = 1 - 0,0196 - 0,0392 = 0,9412.

В 1 моль суміші міститься 0,0196 моль 0₂, 0,0392 моль S0₂ та 0,9412 моль S0₃. М(сум.) = 64  0,0392 + 32  0,0196 + 80  0,9412 = 78,4 (г/моль).

D_H2 = = = 39,2

Відповідь: D_H2 = 39,2

5. М(сум. СН₄, С₄Н₁₀) = 18  2 = 36 (г/моль). Припустимо, що в 1 моль суміші міститься х моль СН₄ та (1- х) моль С₄Н₁₀.

36 = 16х + 58  (1 – х)

Звідси х = 0,5238 (моль). х (СН₄) = υ (C₃H₆) = 52,38%.

V(CH₄) = 150  0,5238 = 78,58 (дм³),

V (С₄Н₁₀) = 150-78,58 =71,42 (дм³)

СН₄ + 20₂ = С0₂ + 2Н₂0 (І) 2С₄Н₁₀ + 130₂ = 8С0₂ + 10Н₂О (ІІ)

Із рівняння (І) випливає: V(0₂) = 78,58  2 = 157,16 (дм³). З рівняння (II) випливає: V (0₂) == 464,23 (дм³). Загальний об'єм кисню

становитиме 157,16 + 464,23 = 621,39 (дм³). М(сум. 0₂, 0₃) = 1,4  29 =

= 40,6 (г/моль). Припустимо, що в 1 моль суміші міститься у моль 0₂

та (1 - у) моль 0₃.

40,6 = 32у + 48  (1 - у). Звідси у = 0,4625 (моль).

υ (0₃) = 1 - 0,4625 = 0,5375 (моль). x(Оз) = υ (0₃) = 53,75%.

В 100 дм³ суміші озону і кисню міститься 53,75 дм³ 0₃ та 46,25 дм³ 0₂.

При розкладанні озону за рівнянням реакції 20₃ = 30₂ утвориться= 80,625 (дм³) 0₂. Загальний об'єм кисню становитиме

46,25 + 80,625 = 126,875 (дм³). Можна записати:

зі 100 дм³ суміші озону і кисню одержимо 126,875 дм³ 0₂,

з а дм³ суміші озону і кисню одержимо 621,39 дм³ 0₂.

Звідси а = 490 (дм³).

Відповідь: 490 (дм³).

6.

Н₂ + С1₂ = 2НС1. Щ

Позначимо об'єм хлору у вихідній суміші через х л. Через деякий час прореагувало 20%, тобто 0,2 х л хлору. Згідно рівняння, прореагувало також 0,2 х л водню і при цьому утворилося 0,4 х л НС1, що становить 30% утвореної суміші:

0,4х = 30; х = 75.

Отже, у вихідній суміші містилося 75% хлору і 25% водню.

Хлор можна добути:

1) діючи окислювачами на концентровану хлоридну кислоту та її солі за схемами:

4HCl + 0₂=2Cl₂ + 2H₂0;

16НС1 + 2КМп0₄ = 2МпС1₂ + 5С1₂ + 2КС1 + 8Н₂0;

4НС1 + Мп0₂ = МпС1₂ + C1₂+ 2Н₂0;

6НС1 + КС10₃ = КС1 + ЗС1₂ + ЗН₂0; І

2NaCl + Mn0₂ + 2H₂S0₄ = MnS0₄ + Na₂S0₄+Cl₂ +2H₂О

2) електролізом розплаву або розчину хлориду натрію та інших солей хлору:

2NaCl 2Na + Cl₂

2NaCl + 2Н₂0 2NaОН + Н₂ + Cl₂

Основні методи добування водню: і

1) взаємодія цинку з розбавленою хлоридною кислотою

Zn + 2HC1 = ZnCl₂ + H₂

2) взаємодія алюмінію чи кремнію з їдким натром:

2А1 + 2NaOH + 6Н₂О = 2Na [А1 (ОН)₄] + ЗН₂

Si + 2NaOH + Н₂0 = Na₂Si0₃ + 2H₂ І

3) взаємодія натрію з водою:

2Na + 2Н₂0 = 2NaOH + H₂

4) взаємодія води з кальцій гідридом . .

СаН₂ + 2Н₂0 = Са (ОН)₂ + 2Н₂

5) залізо-паровий метод:

3Fe + 4Н₂0 = Fe₃0₄ + 4H₂ V

6) пропускання водяної пари над розпеченим коксом при 1000° С:

Н₂0 + С = СО + Н₂.

7) пропускання водяного газу в суміші з парою води над каталізатором (оксиди феруму, кобальту) при 400° С:

CO + Н₂0 = С0₂ + Н₂;

8) взаємодія водяної пари с фосфором:

2Р + 8Н₂0 = 2Н₃Р0₄ + 5Н₂

Методи добування хлористого водню:

1) синтез з водню і хлору:

Н, + С1₂ = 2НС1;.

2) взаємодія кислот з галогенідами:

NaCl + H₂S0₄ = NaHS0₄ + HCl 

3) гідролітичний розклад галогенідів:

РС1₃ + 3H₂0 = Н₃Р0₃ + 3HC1;

4) взаємодія водневих сполук з галогенами у водному розчині (у газоподібному стані реакція відбувається у зворотному напрямі):

C1₂+H₂S = 2HC1+S

Відповідь: 75% хлору і 25% водню.