Олимпиады по химии

O ö Z Zu Z


122

Всеукраинские олимпиады. I тур

Сульфид мышьяка (III) — один из немногих нерастворимых в сильнокислой среде, соляная кислота добавляется для подкис­ления раствора.
Азотная кислота выполняет роль окислителя:
3As₂O₃ + 4HNO₃ + 7Н₂О = бН^О, + 4NO.
При действии растворов нитрата серебра и аммиака образуется осадок арсената серебра:
H₃AsO₄ + 3NH₃ + 3AgNO₃ = Ag₃AsO₄ 1 + 3NH₄NO₃ .
(коричнево-красный)
В последнем опыте описана характерная качественная реак­ция на арсенат-ион:
H₃AsO₄ + 3NH₃ + MgSO₄ + 6Н₂О = MgNH₄AsO₄ • 6Н₂О I + (NH₄) SO₄.
(белый)
Роль хлорида аммония состоит в создании буферного раствора с pH достаточно низким, чтобы избежать образования осадка гид­роксида магния.

95. 
    (Чернигов-94, 1.1.1, 2.1.5)
    

Два газа, плотности которых отличаются в два раза, реагируют в водном растворе с образованием веществ, которые не удается выделить из этого раствора.

1. 
   Что это за газы?
   
2. 
   Как они реагируют друг с другом?
   
3. 
   Почему продукты реакции не удается выделить из по­лученного раствора?
   

Решение

1. 
   Можно предположить, что один из газов обладает кислотны­ми, а другой — основными свойствами, и при взаимодействии в водном растворе они образуют термически нестойкую соль. Пере­бирая неорганические газообразные вещества, приходим к выводу, что условиям задачи соответствуют аммиак и сероводород: NH₃ и H₂S.
   
2. 
   2NH₃ + H₂S = (NH₄)₂S,
   

NH₃ + H₂S = NH₄HS.

3. 
   При упаривании водного раствора (NH₄)₂S и NH₄HS проис­ходят реакции разложения солей:
   

(NH₄)₂S—>2NH₃ Т + H₂S Т,
nh₄hs4nh₃ T + h₂sT.


123





9 класс

95. 
    (Ужгород-99, 1.1.1, 2.1.5)
    

Какие из приведенных пар веществ не могут од­новременно находиться в водном растворе? Ответ подтвер­дите необходимыми уравнениями реакций.

1. 
   AgNO₃ и МаС1; 8) Сг₂(8О₄)₃ и ЫН₃;
   
2. 
   ЕеС1₃ и КГ, 9) 8пС1₄ и Ма₂СО₃;
   
3. 
   ГеС1₂ и КВт; 10) ЕеС1₃ и КС1;
   
4. 
   Н₂8 и 1₂; 11) ЕеС1₃ и КЕ;
   
5. 
   К1 и НС1О₃; 12) К[Ее(8СМ)₄] и AgNO₃;
   
6. 
   Сг₂(8О₄)₃ и НС1; 13) СиС1₂ и ^(МН₃)₂]С1;
   
7. 
   Сг₂(8О₄)₃ и ЫаНСО₃; 14) КН8О₃ и А1(ЫО₃)₃.
   

Решение

1. 
   Аи⁺ + СЕ = АиС1Ф;
   
2. 
   2Ее³⁺+ 21" = 2Ее²⁺+ 1₂;
   

1. 
   Н₂8 + 1₂ = 84- + 2Н1;
   
2. 
   Г +НС1О₃ =Ю₃ +Н⁺ + СГ;
   

7. 
   Сг³⁺ + НСО₃ + 2Н₂О = Сг(ОН)₃4- + СО₂Т + 2Н⁺ (полный гид­ролиз);
   
8. 
   Сг³⁺ + ЗМН₃ + ЗН₂О = ЗЫН; + Сг(ОН)₃1;
   
9. 
   8пС1₄ + 4СО^ + (2 + х)Н₂О = хН₂О • 8пО₂ + 4СГ + 4НСО^;
   

11. 
    Ее³⁺ + 6Е’ =ЕеЕ³*;
    
12. 
    при добавлении AgNO₃ комплекс [Ее(8СЬТ)₄]~ разрушается: [Ее(8СМ)₄]" = [Ее(8СМ)₃] + 8СЬГ,
    

[Ее(8СМ)₃] = [Ее(8СМ)₂]⁺ + 8СЬГ, [Ее(8СЫ)₂]⁺ = Ее8СМ⁺ + ЭСЬГ, ЕеЗСЬГ = Ее³⁺ + 8СЫ, Аи⁺ + 8СМ" = AgSCN>^, Аи8СЫ + 8СМ- = ^(8СМ)₂]-;

11. 
    образуются осадок AgCl и аммиачные комплексы Си (II): [А_е(МН₃)₂]⁺ <=»А_&⁺+2ЫН₃,
    

Ag⁺ + СГ = АиСи.
Си²⁺ + ¿ЫН₃ = [Си(МНД]²⁺, I = 1, 2, 3 или 4;

124




Всеукраинские олимпиады. I тур

11. 
    А1³⁺ + НЭО“ + 2Н₂О = А1(ОН)₃4< + 80₂ + 2Н⁺ (полный гидро­лиз).
    

Схема гидролиза:
А1³⁺ —> А10Н⁺ —> А1(0Н)₂⁺ —А1(0Н)₃,
Н80; —> Н,8О₃ -> Н₂0 + 8О₂.
*> —Н* Л О £• £>

95. 
    (Запорожье-97, 2.1.3, 2.1.5)
    

Известны ли вам случаи реакций в водном ра­створе между двумя солями, одна из которых является труд­норастворимой? Если да, то приведите по одному примеру принципиально различных превращений, объясните, поче­му они происходят, напишите химические уравнения.
Решение

1. 
   Реакция обмена, в которой происходит превращение мало­растворимой соли в еще менее растворимую:
   

Са8О₄4< +Ма₂СО₃ =СаСО₃4< + Ма₂8О₄ — аналитичес­кий метод перевода сульфата кальция в карбонат.
Аё₂СгО₄4< +МаС1=А§Си +Ма₂СгО₄.

2. 
   Реакция комплексообразования, продуктом которой явля­ется растворимое комплексное соединение:
   

А^Впк + 2Ка₂8₂О₃ = Ма₃[А§(8₂0₃)₂] + МаВг — фикси­рование в черно-белой фотографии.
ВП₃Ф + К1 = К[ВП₄].

3. 
   Растворимая соль либо кислая, либо гидролизует с образо­ванием кислоты, которая и реагирует с нерастворимой. Реакции такого типа проходят лишь частично и довольно медленно:
   

ЗСаСО₃4. + 2А1С1₃ + ЗН₂О = 2А1(ОН)₃4< + ЗСаС1₂ + ЗСО₂Т, Си(0Н)₂ • СиСО₃4, + 4МаН8О₄ = 2Си8О₄ + 2Ма₂8О₄ + СО₂Т + ЗН₂О.

95. 
    (Тернополь-90, 1.1.1)
    

При обработке олова концентрированной азот­ной кислотой при нагревании образуется белый осадок.


125




9 класс


При растворении меди в концентрированной азотной кис­лоте и последующем упаривании с концентрированной сер­ной кислотой также выпадает белый осадок, причем жид­кость над осадком бесцветна. Объясните описанные явления. Приведите примеры соответствующих химических реак­ций.
Решение
8п + 4НЫО₃, конц. = 8пО₂ • хН₂О >1 + 41*Ю₂,
Си + 4НЫО„, конц. = Си(МО_)„ + £N0, + 2Н,0, Си(МО₃)₂ + Н₂8О₄,конц. = Си8О₄ 4- +2НЫО₃.
При обработке олова концентрированной азотной кислотой образуется нерастворимая оловянная кислота. При растворении меди в концентрированной азотной кислоте образуется нитрат меди (II), который при упаривании с концентрированной серной кисло­той переходит в сульфат меди (II), плохо растворимый в кон­центрированной серной кислоте. Синюю окраску имеют только гид­ратированные ионы меди (II), поэтому раствор над сульфатом меди в концентрированной серной кислоте бесцветен.

95. 
    (Черновцы-91, 1.1.1)
    

Запишите левые части уравнений окислительно- восстановительных реакций по известным правым частям, не меняя в последних стехиометрические коэффициенты:

1. 
   ... = 2ЫаМО₃ + 2МпО₂;
   
2. 
   ... = Сг₂(8О₄)₃;
   
3. 
   ... = 4НС1 + Н₃РО₄;
   
4. 
   ... = 2НЮ₃ + 4Н₂О;
   
5. 
   ... = 2Са(КЮ₃)₂ + МН₄МО₃ + ЗН₂О.
   

Решение

1. 
   Ма„МпО. + Мп(М0_)„ = 2МаХ0, + 2МпО,;
   
2. 
   2СгО₃ + 38О₂ = Сг₂(8О₄)₃;
   
3. 
   РН₃ + 4НС10 = 4НС1 + Н₃РО₄;
   
4. 
   1₂ + 5Н₂О₂ = 2НЮ₃ + 4Н₂О;
   
5. 
   2СаН₂ + 6НЫО₃ = 2Са(МО₃)₂ + ЬГН₄МО₃ + ЗН₂О.
   

126

135. 
     
     Всеукраинские олимпиады. I тур
     
     (Запорожье-97, 1.1.1, 1.1.3, 1.1.4)
     

В химической лаборатории (20 °C, 760 мм рт. ст.) приготовили на свежеперегнанной дистиллированной воде 100 мл 0,200 моль/л раствора нитрита натрия и оставили в закрытой пол-литровой колбе. Через некоторое время было обнаружено изменение концентрации раствора.

1. 
   Какое именно изменение произошло, в чем его причина?
   
2. 
   Возможна ли стабилизация состава раствора со време­нем? Если да, то рассчитайте состав остатка после вы­паривания такого раствора досуха.
   

Решение
1—2) В колбе над раствором находилось 500 мл - 100 мл = = 400 мл воздуха. Этот воздух содержит 400 мл • 0,21 = 84 мл кис- 84 мл•273 К _о лорода, что в пересчете на н. у. составляет — - — = 78,3 мл ,
или 3,49 • 10“³ моль. Нитрит в растворе медленно окисляется кис­лородом воздуха: 2NaNO₂ + О₂ = 2NaNO₃. Стабилизация состава про­изойдет, когда израсходуется один из реагентов. n(NaNO₂) = = 0,100 л • 0,200 моль/л = 0,0200 моль, n(NaNO₂): п(О₂) = 57 > 2, значит, кислород в недостатке. Окончательный состав раствора: n(NaNO₃) = 2 • п(О₂) = 6,98 • 10 ³ моль, n(NaNO₂) = 2,00 • 10~² моль - -6,98 • 10’³ моль = 1,30 • 10~² моль. Таким будет состав остатка после осторожного выпаривания раствора.

135.