Олимпиады по химии

Решение
Равновесные концентрации равны:
СО + С1₂ -> С0С1₂
0.2 0,1 0,2
К = ——— = 10 (л/моль).
^с 0,2-0,1 ^{k 7}


117

9 класс

Исходные концентрации: с§₀ =0,4 моль/л; с°_1г =0,3 моль/л.
Общее давление: 249,4 кПа. Парциальные давления: Р_со = = Р_Сос1₂ = 99,76 кПа; Р_С1г = 49,68 кПа.
Выход С0С1₂ составляет 66,67 %.

95. 
    (1996, 1.1.4)
    

Твердые гидриды лития и кальция реагируют с водой с образованием газообразного водорода и соответ­ствующих гидроксидов. Образец, содержащий 0,850 г смеси гидридов лития и кальция, при реакции с водой образует 1,200 л водорода при н. у.
Каково относительное содержание гидрида лития в ис­ходной смеси?

Решение
ЫН + Н₂О = ЬЮН + Н₂ Т ;
СаН₂ + 2Н₂О = Са (ОН)₂ + 2Н₂ Т .
Обозначим массу гидрида лития х, тогда масса гидрида каль-
ция — (0,850 - х).
1,200 л Н₂ при н. у.— это =0,0535 моль. Тогда
хг 2-(0,850-х)г
+ — = 0,0535 моль. Отсюда масса гидри-
7,945 г/моль 42,096 г/моль
да лития х = 0,168 г, а гидрида кальция — 0,850 - 0,168 = 0,682 г.
0 168
Массовая доля: со_ин = — 100 = 19,76 %.
^ьн 0,850
0,168
7 949
Молярное содержание: *—————100 = 56,61 моляр-
0,168 0,682
7,949 ⁺ 42,096

ных процентов.

95. 
    (1993, 1.1.3)
    

В ампуле содержится 12,93 мг радиоактивного изотопа, который излучает альфа-частицы. В вакууми­рованной ампуле через несколько суток установилось 118




Областные олимпиады


давление 0,665 атм и осталось 10,70 мг остатка. Вычис­лите постоянную Авогадро, если масса альфа-частицы 6,644 • 10’²⁴ г, объем ампулы 20 см³, температура 25 °С.
Решение


Образуется гелий, объем которого при н. у. составляет:


_у _ РУТ₀ 0,655 атм-20 мл-273 К
⁰ " Р₀Т 1 атм • 298 К
Молярная масса гелия
22400 мл • моль’¹ (12,93 -10,70) • 10’³ г
12,184 мл
Постоянная Авогадро


= 12,184 мл •
= 4,10 г/моль .


4,10 Г/МОЛЬ 1 п23 -1
N. = -— = 6,15 10 моль .
6,644 10’²⁴ г

95. 
    (1990, 1.1.4, 1.1.5)
    

Какой объем раствора серной кислоты с массо­вой долей 50 % (г = 1,4 г/см³) необходимо прибавить к ра­створу гидрокарбоната натрия массой 200 г с массовой долей 9 %, чтобы снизить ее до 5 % ?


Решение
^гпн_гзо< ^в растворе — 0,5 х. а 0.5х Ь
2МаНСО₃+ Н₂8О₄ -> Ма₂8О₄ + 2СО₂ 7 + 2Н₂О ;
168 98 88
168 0,5х _{АОС ь} 88-0,5х _А
а = = 0,86х; Ъ = = 0,45х.
98 98
В растворе было 200 • 0,09 = 18 г ЫаНСО₃. После реакции в нем осталось (18 - а) = (18 - 0,86х) МаНСО₃, масса раствора после ре­акции:


200 + х - 0,45х = 200 + 0,55х,
(18-0,86х)-100 _{л гг Л в Л} , _ч
А ' = 5 % , х = 9 г. V = 9 : 1,40 = 6,4 (мл).
200 + 0,55х

95. 
    (1984, 1.1.5)
    

При охлаждении насыщенного при 37 °С раствора карбоната натрия до 3 °С выделилось 100 г Ма₂СО₃ • ЮН₂0.


119

9 класс

Какую массу кристаллогидрата взяли для перекристал-
лизации, если при 37 °С массовая доля насыщенного ра-
створа карбоната натрия равна 33 %, а при 3 °С — 7 % ?
Решение
Алгебраический способ решения:
в х г кристаллогидрата содержится х = 0,371 • х г Ма₂СО₃.
286
0,371 х-100 ₁ _
Масса исходного раствора — = 1,125 х г. После


33
кристаллизации масса раствора (1,125х - 100) г. В этом растворе
Ма₂СО составляет 7 % от массы полученного раствора:
(0,371 • х - 37,1) • 100
—— —- = 7 . Отсюда х = 103 г.
1,25 х-100

2. 
   Задачи I теоретического тура Всеукраинских олимпиад
   

95. 
    (Ужгород-99, 1.1.1)
    

«Приготовляй «греческий огонь» таким спосо­бом: серу, винный камень (битартрат калия), камедь (рас­тительный клей), смолу, селитру, нефтяное масло (нефть) и обыкновенное масло (оливковое) смешать, выдержать некоторое время. Потом смесь вскипятить, опустить в нее паклю и зажечь...» ( из книги Марка Грека «Об огнях для опасения врагов»).

1. 
   Изложите свои суждения о механизме действия «гре­ческого огня».
   
2. 
   Укажите назначение каждого компонента смеси в про­цессе горения.
   

Решение
Полный состав «греческого огня» и механизм его дей­ствия до конца не известны. В какой-то степени его действие на­поминает действие современного напалма. «Греческий огонь» из-


120




Всеукраинские олимпиады. I тур вестными в то время способами потушить практически было не­возможно.
В состав смеси входят следующие группы веществ: горючие компо­ненты; связывающие вещества, которые обусловливали высокую вяз­кость даже при высоких температурах; вещества с высокими адгези­онными свойствами; вещества — поставщики кислорода (в условиях отсутствия воздуха); вещества — катализаторы общего действия.

95. 
    (Львов-96, 1.1.1)
    

В «Руководстве по открытию ядов» (Ф. Отто, 1867 г.) говорится, что в преступных целях часто исполь­зуют белый мышьяк — белого цвета вещество без запаха и вкуса. Если во время судебной экспертизы находят кру­пинки вещества, похожего на белый мышьяк, то для под­тверждения этого выполняют несколько опытов:

1. 
   Помещают крупинку в стеклянную трубку, рядом — кусочек угля, запаивают трубку с обоих концов и нагрева­ют конец с крупинкой. Наблюдают в холодной части труб­ки образование черного блестящего налета.
   
2. 
   К подогретому водному раствору крупинки прибав­ляют несколько капель нитрата серебра и по каплям — водный раствор аммиака. Наблюдают образование желто­го осадка.
   
3. 
   Крупинку растворяют в избытке соляной кислоты и прибавляют раствор сульфида натрия, выпадает жел­тый осадок.
   
4. 
   Крупинку нагревают с азотной кислотой, отгоняют избыток последней, прибавляют раствор нитрата серебра, несколько капель водного раствора аммиака, наблюдают осадок ... цвета.
   
5. 
   Опыт проводят так же, как в опыте 4, но вместо раствора нитрата серебра прибавляют растворы сульфата магния и хлорида аммония. Наблюдают ...
   

Приведите формулу белого мышьяка. Заполните про­пуски в тексте. Составьте уравнения описанных реакций, указав, какую роль играет каждый реактив.


121




9 класс


Решение
Данная задача интересна тем, что она имеет полнос­тью качественный характер, то есть решение может быть основано лишь на логических рассуждениях, но не на расчетах.
Если учащийся не знает, что белым мышьяком называли ок­сид мышьяка (III), то найти формулу этого соединения он может, проанализировав условие задачи. Во-первых, следует учесть, что для мышьяка в его соединениях характерны степени окисления - 3, +3 и +5. Во-вторых, взаимодействие белого мышьяка с углем подсказывает, что это вещество — окислитель, то есть степень окисления -3 у мышьяка невозможна; реакция белого мышьяка с окислителем — азотной кислотой — признак того, что степень окисления не равна +5. Следовательно, степень окисления мышь­яка в исследуемом соединении +3. Далее, учитывая, что белый мышьяк бесцветен, а его водный раствор дает при взаимодействии с раствором сульфида натрия осадок, приходится исключить воз­можность того, что белый мышьяк — сульфид мышьяка. Взаимо­действие раствора белого мышьяка с раствором нитрата серебра приводит к заключению, что в водном растворе белого мышьяка находилась мышьяковистая кислота, а белый мышьяк — или ан­гидрид этой кислоты, оксид мышьяка (III) As₂O_g, или сама эта кислота H₃AsO₃. Зная, что мышьяковистая кислота существует только в растворах, делаем вывод: белый мышьяк — это оксид мышьяка (III).
Установив формулу белого мышьяка, легко записать уравне­ния описанных реакций:
As₂O₃ + ЗС = ЗСО? + 2AsT.
При охлаждении пары мышьяка конденсируются и наблюда­ется образование твердого черного налета на стенках пробирки (реакция «мышьякового зеркала»).
При растворении белого мышьяка и последующем добавлении растворов нитрата серебра и аммиака происходят реакции:
As₂O₃ + ЗН₂О = 2H₃AsO₃,
H₃AsO₃ + 3NH₃ + 3AgNO₃ = Ag₃AsO₃ Ф+ 3NH₄NO₃ ;
(желтый)
ионы Ag⁺ — осадитель для арсенит-ионов AsO|~, аммиак регули­рует pH раствора.
При действии сульфида натрия и соляной кислоты происходит реакция:
2Н AsO, + 3H,S = As„S J + 6H,O.