Олимпиады по химии

(1995, 1.1.4, 1.1.5)

При прибавлении к 50 г воды 2 г смеси натрия и его оксида образуется раствор с массовой долей раство­ренного вещества 5,4 %.

1. 
   Напишите уравнения возможных химических реак­ций.
   
2. 
   Рассчитайте состав смеси в массовых долях.
   
3. 
   Какой максимальный объем диоксида углерода (н. у.) может поглотить полученный раствор?
   

Решение

1. 
   2Na + 2Н₂О -> 2NaOH + Н₂-; Na₂O + Н₂О -> 2NaOH;
   

а _п 2-а
^тИь₂О ~ ^а ; ⁿNa₂O ~ ’ ^WNa ~ ^{2 П}Ыа “ ₂3 ’
₉ _ 2а 2-а _ 124-16а
"^N>0H ~ ^{+ +} ~23"“ 1426 '

48




Областные олимпиады


1194-а


124 -16а _4Л 124-16а
^'МаОН — * 40 —
1425 35,65
(2-а) -2
^раствора = 50 + 2 - 7П„ = 52 - - =
раствора Н₂ £3 2 23
(124-16а) -23
г- • 100 ; а = 1,5 (г);
35,65 (1194-а)


^ЫагО ⁼ Ю0 ⁼ ’ ^и}На ⁼ 25 % .

3. 
   МаОН + СО₂-> МаНСО₃;
   

124-161,5 _ЛЛГ7/
"со₂ = «№он = 7777 = °’⁰⁷ (моль).
² 1426
*со₂ =0,07-22,4 = 1,568 (л).


со = -^^аОН .100; 5,4 =
^р-ра

22. 
    (1996, 1.1.3)
    

Образец кристаллогидрата хлорида бария, загряз­ненный хлоридом натрия, содержит 52,7 % бария и 13,8 % воды. Рассчитайте содержание примесей в хлориде бария и формулу кристаллогидрата.
Решение
По содержанию бария и воды определим формулу кри­сталлогидрата ВаС1₂ • хН₂0:
1 : х=-^- : -^^- = 0,385 : 0,766 = 1 : 2.
137 18
Формула кристаллогидрата: ВаС1₂ • 2Н₂О; М = 244 г/моль, содержа­ние кристаллогидрата: со (ВаС1₂- 2Н₂О) = ⁼ 93,85% ,
со (ЫаС1) = 6,15 % .

22. 
    (1994, 1.1.5)
    

При 20 °С водный насыщенный раствор соли М8О₄ (М — двухвалентный металл) содержит 20,9 г соли в 100 г воды. Если к избытку этого раствора прибавить


49

8 класс 5,0 г безводного сульфата М8О4, в осадок выпадает 8,855 г пятиводного кристаллогидрата. О какой соли идет речь в задаче? = 5,667 г. = 3,189 г. Решение Масса М8О4 в кристаллогидрате: (8,855 - 5) • 20,9 — 5 ч ~ ^4 120,9 Масса воды: 7ПнО = 3,855—°° ^2 120,9 Молярная масса МЭО4: (т + 96) г/моль, где т — атомная мас­са металла, г/моль. В кристаллогидрате: 90 г Н2О соединены с (т + 96) г М8О4, 3,189 г » 5,667 г » 90 тп + 96 . = , т = 64 г/моль. 3,189 5,667 Определяемый металл — Си. В задаче речь шла о соли Си8О4. (1993, 1.1.4) Смесь, состоящая из диоксида серы и кислорода в мо­лярном соотношении 5:3, находится в закрытом сосуде и имеет давление Р, Па. Установите состав (в объемных процентах) образовавшейся смеси, если в результате реак­ции давление в сосуде понизилось на 20 %. Решение Количества вещества	2ЭО2 +	02 ->	2ЭО,
Исходное	5	3	0
Изменение в реакции	2х	X	2х
Конечное	5-2х	3-х	2х
	Рисх писх
	Ркон " Пков

п_исх = 5 + 3 = 8 (об.),
^пко_Н = (5 - 2х) + (3 - х) + 2х = 8 - х,


50

Областные олимпиады

Р 8
= ; х = 1,6 (об. %).
0,8-Р 8-х ' ⁷
_ф = ¹⁰⁰ ₌ 28,13 (об. %);
^s°² 1,8 + 1,4 + 3,2
<ро₂ -ЦТ ⁼²¹’^88
2 6,4
Pso =100-28,13-21,88 = 49,99 (об. %).

22. 
    (1988, 1.1.4)
    

В закрытом сосуде, наполненном кислородом, под действием электрического разряда 8,7 объемных про­центов кислорода превратилось в озон.

1. 
   Определите молярные доли газов в образовавшейся смеси.
   
2. 
   Установите, во сколько раз изменилось давление в сосуде.
   
3. 
   В какой массе озонированного кислорода будет со­держаться озон массой 12 г?
   

Решение

1. 
   ЗО₂-+2О₃.
   

Пусть в сосуде находился 1 моль О₂. Тогда количества веще­ства после реакции: кислорода — 1 - 0,087 = 0,913 моль, озона — 2
0,087 — = 0,058 моль.
3


Молярные доли:


Ф(о₂) “

0,913
0,913 + 0,058

•100 = 94,03%;


_Ф(Оз) =100-94,03 = 5,97%.


= 0,971.


2)
3)


Р_кон _ 0,913 + 0,058
Р_нач 1
с0/_о х = 0^058_48 _{= 5 10() =}
⁽°^з) 0,913-32 + 0,058-48
100 = 126,3 г.
У, э


51




8 класс

22. 
    (1984, 1.1.4)
    

В стальной сосуд емкостью 1 л, заполненный доверху водой, бросили кусочек кальция массой 40,0 г (плотность 1,54 г/см³) и сразу же закрыли его.
Рассчитайте давление в сосуде после окончания реак­ции. Опыт проводился при нормальных условиях. Счи­тайте, что выделившийся газ в воде не растворяется.
Решение
Са + 2Н₂О = Са(ОН)₂ + Н₂Т.
Вода взята в большом избытке, и кальций прореагировал пол­ностью.
В ходе реакции из каждых 36 г воды (36 см³) и 40 г кальция (26,7 см³) получится при н. у. 22 400 см³ водорода (если сосуд от­крытый).
При закрытом сосуде 22 400 см³ водорода должны «втиснуть­ся» в объем 26,7 + 36 = 62,7 см³.
Создаваемое водородом давление равно:
22 400 см³ • 1 атм = 62,7 см³ • х; х = 357 атм.

22. 
    (1990, 1.1.4)
    

Вычислите состав смеси водорода, метана (СН₄) и кислорода в объемных частях, если эта смесь объемом 40 мл после протекающих реакций в ней уменьшила объем до 31 мл, а после пропускания продуктов реакции через раствор щелочи — до 28 мл. Объемы измерены при оди­наковой температуре.
Во всех ли случаях задача имеет решение? Ответ обо­сновать.
Решение
СН₄ + 2О₂ -> СО₂ + 2Н₂О; 2Н₂ + О₂ -» 2Н₂О.
40 мл (метан, водород, кислород); 31 мл (кислород, СО₂); 28 мл (О₂ (изб.)).

1. 
   Пусть вода образуется в жидком состоянии (£ ниже 100 °С). Тогда щелочь поглощает 31 - 28 = 3 мл СО₂, метана в смеси также 3 мл. В реакцию с ним вступило 6 мл кислорода. За счет этой
   

52




Всеукраинские олимпиады


реакции произошло уменьшение объема (3 + 6 - 3 = 6 мл). Всего же объем уменьшается на 40 - 31 = 9 мл. Значит, уменьшение объема на 9 - 6 = 3 мл произошло за счет реакции 2Н₂ + О₂ -> 2Н₂О. Тогда водорода было 2 мл, с ним прореагировал 1 мл кислорода, а оста­лось 40 - 3 - 2 = 35 мл кислорода.

2. 
   Пусть вода образуется в парообразном состоянии (£ > 100 °С). Тогда щелочью поглощаются СО₂ и водяной пар (всего — 3 мл). Пусть объем водорода — х, метана — у, кислород — в избытке. В случае образования газообразной воды объем уменьшается только за счет реакции водорода с кислородом:
   

X
— = 40 - 31 = 9 ; х = 18 мл (водорода).
2
Из этого водорода образуется 18 мл водяного пара, тогда как по условию сумма объемов СО₂ и Н₂О равна 3 мл. В случае газооб­разной воды задача не имеет решения.

3. 
   Задачи Всеукраинских химических олимпиад
   

22. 
    (Харьков-98, 1.1.1)
    

Выпишите отдельно названия смесей и чистых веществ: воздух, морская вода, поваренная соль, сера, ми­неральная вода, водка, питьевая сода, дым, сахарный си­роп, столовый уксус, бронза, золото 375-й пробы. Укажи­те, какие смеси являются однородными (гомогенными), а какие — неоднородными (гетерогенными).
Герой Ж. Верна капитан Немо рассказывал о составе морской воды: «В ней содержится 96,5 % чистой воды, 2,67% хлорида натрия, а далее...»

1. 
   Продолжите рассказ капитана Немо о составе морской воды.
   
2. 
   Как получить из морской воды чистую воду и чистый хлорид натрия?
   

53

1. 
   
   8 класс
   
   Как получить из морской воды металлический натрий?
   

Решение
Чистые вещества: сера, питьевая сода.
Гомогенные смеси: воздух, морская вода, минеральная вода (без осадка), водка, сахарный сироп, столовый уксус, бронза, бен­зин, золото 375-й пробы.
Гетерогенные смеси: поваренная соль, минеральная вода (с осад­ком), дым.

1. 
   В состав морской воды входят кроме воды и хлорида на­трия хлориды, сульфаты, гидрокарбонаты, бромиды, йодиды ка­лия, магния, кальция, а также органические вещества.
   
2. 
   Чистую воду из морской можно получить методом перегон­ки. Для получения чистого хлорида натрия можно упарить морс­кую воду до начала образования осадка, потом насытить раствор хлороводородом, чтобы вызвать выпадение хлорида натрия в оса­док. Метод перекристаллизации сухого остатка после выпарива­ния морской воды досуха непригоден, поскольку растворимость хлорида натрия мало зависит от температуры.
   
3. 
   Металлический натрий можно получить, осуществив элект­ролиз расплава хлорида натрия.
   

22.