Олимпиады по химии

Z О ö «J ö Z О О'* Z
KI + I₂ = KI₃; Fe₃o₄ + 8HC1 = FeCl₂ + 2FeCl₃ + 4H₂O.

3. 
   Изогнутая цепочка из атомов йода, несущая один отрица­тельный заряд.
   

135. 
     (Харьков-98, 1.1.1, 1.1.4)
     

При взаимодействии металла А с избытком не­металла В образуется соединение состава Л_пВ₂. При обра­ботке А_пВ₂ эквивалентным количеством безводной серной кислоты выпадает малорастворимое вещество D и выде­ляется бесцветный газ Е, а масса смеси уменьшается на 22,73 %. Известно также, что масса металла А, вступив­шего в реакцию, равна массе выделившегося газа Е.

1. 
   Расшифруйте вещества А, В, D и Е.
   
2. 
   Составьте уравнения соответствующих реакций.
   
3. 
   Какие частицы и почему образует соединение Е в газо­вой фазе при умеренной температуре?
   

138




Всеукраинские олимпиады. I тур


Решение

1. 
   Уравнения реакций:
   

л моль 2 моль
пА + 2В = А_пВ₂,
А_пВ₂ + пН₂8О₄ = пА8О₄ I + 2Н_ЛВ Т .
Пусть атомная масса А равна х г/моль, а атомная масса В — у г/моль, количество вещества А равно п моль, количество веще­ства В — 2 моль. Тогда т(А) = пх, /и(Н_пВ) = 2(п + у). По условию задачи т(А) = /и(Н_пВ) или пх = 2(п + у), а уменьшение массы смеси на 22,73 % можно представить как
^{2(П +} = 0,2273
пх + 2у + 98п
или = 0,2273 , у = 19п.
2(п + у) + 2у + 98п
При п = 1 у = 19 г/моль (фтор), х = 40 г/моль (кальций).
Вещество А — Са, В — Г, АВ₂ — СаЕ₂, В — Са8О₄, Е — НЕ.

2. 
   Са + Е₂ = СаЕ₂,
   

СаЕ₂ + Н₂ЭО₄ = СавО₄ + 2НЕ.

3. 
   (НЕ)_п, где п = 1, 2, ...; водородная связь.
   

135. 
     (Симферополь-95, 2.1.2, 2.1.3)
     

Ниже приведена схема взаимопревращений веществ:
БВ +АВ —> АГВ + В₂
•5 4
АБ,
в₂ > [АВ₄] [8ЬВ_в]
АГВ
АГВ, ——> [АГВ_г] [ЗЬВ„]

1. 
   Определите элементы I—II периодов, зашифрованные буквами А—Г.
   
2. 
   Напишите уравнения соответствующих химических ре­акций.
   
3. 
   Изобразите структурные формулы молекул, катионов и анионов, указав гибридизацию центрального атома.
   

139




9 класс

4. 
   Объясните различие в дипольных моментах АБ₃ (1,652)) и АВ₃ (0,21В) и небольшую величину дипольного мо­мента АГВ₃ (0,04В).
   
5. 
   Каковы кислотно-основные свойства БЬВ₅?
   

Решение

1. 
   Судя по формулам комплексных соединений, элемент В од­
   

новалентен. Элемент А трехвалентен, а Б также одновалентен. Элемент В — фтор, тогда Б может быть только водород. Элемент А


не может быть бором, так как гидрид бора димерен (В₂Н₆). Поэто­му А — азот. Двухвалентный элемент Г, вероятно, кислород.


2) ЬГН₃ + ЗБ₂ = МБ₃ + ЗНБ;
МБ₃ + ОБ₂ = МОБ + 2Б₂;
МОБ + Б₂ = ЬЮБ₃;
МБ₃ + 8ЬБ₅ + Б₂ = [МБД8ЬБ₆];
ЫОБ₃ + 8ЬБ₅ = [МОБ₂][8ЬБ₆].

4. 
   Схема расположения дипольных моментов связей в молеку­лах МН₃, МБ₃, 14ОБ₃ такова:
   

140

I

Всеукраинские олимпиады. I тур

В молекулах NH₃ и NF₃ вверх направлен вектор, соответству­ющий неподеленной паре атома азота, а в NOF₃ — вектор поляр­ной связи N—О. Видно, что в случае аммиака дипольные моменты различных связей складываются, а в двух других — взаимно ком­пенсируются.

1. 
   Молекула SbF₅ может быть акцептором электронной пары, то есть кислотой Льюиса. В воде фторид сурьмы (V) быстро гидро­лизуется:
   

SbF + 4Н О = H₄SbO_d + 5HF.
о I о 4

135. 
     (Симферополь-95, 2.1.2, 2.1.6)
     

Ниже приведена схема воздействия нагревания на ряд веществ:
А ⁵⁰°^с > Б + В; В- ¹⁰?°^с >Б + Г; Б + О₂—¹⁵⁰°^с >Г.
Известно, что Б — бинарный газ, содержащий 8,8 % водорода. Вещества А, В, Г в водном растворе проявляют свойства одно-, двух- и трехосновных кислот. Известны также следующие химические свойства А:
Ni²⁺ + А -» осадок + газ 4- Г, плотность газа по О₂ 0,0625,
Си²⁺ + А -» осадок + В,
n(Ni²⁺) = n(Cu²⁺), А — в избытке, массы осадков отно­сятся как 1 : 1,102.

1. 
   Определите вещества А—Г.
   
2. 
   Напишите уравнения реакций.
   
3. 
   Объясните различную основность кислот и ее измене­ние в ряду А—В—Г.
   
4. 
   Запишите уравнения диссоциации кислот.
   

Решение
1—2) Определим молярную массу эквивалентов второго эле­мента в веществе Б из пропорции:
с 8,8 г водорода соединяются 91,2 г элемента,
, л/ ¹ 1
с 1 г » » М\ —элемента г »,
v ² 7
откуда МI — элемента | = 10,36 г/моль.
v ² 7

141




9 класс


Перебором чисел эквивалентности г находим, что при 2 = 3 это может быть фосфор, других решений нет. Вещества А, В, Г — фосфорсодержащие кислоты. Первые две записанные реакции пред­ставляют собой реакции диспропорционирования, третья — окис­ления:
ЗН РО = 2Н РО + PH Т;
4Н РО = ЗН₃РО₄ + PH Т;
РН₃ + 2О₂ = Н₃РО₄.
М(газа) = 0,0625 • 32 г/моль = 2,0 г/моль — это водород.
Фосфорноватистая кислота является сильным восстановите­лем, и, вероятнее всего, она будет восстанавливать катионы ме­таллов до свободного металла. Тогда для никеля:
№²⁺ + Н₃РО₂ + 2Н₂О -> N11 + Н₂Т + Н₃РО₄ + 2Н⁺.
Однако второй осадок не может быть металлической медью — соотношение масс было бы иным. Предполагая, что медь окажет­ся в осадке полностью, рассчитаем молярную массу ее соединения: М(осадка) = М(№) • 1,102 = 58,7 г/моль • 1,102 = 64,7 г/моль. Это отвечает молярной массе гидрида меди состава СиН:
2Си²⁺ + ЗН₃РО₂ + ЗН₂О -> СиН4< + ЗН₃РО₃ + 4Н⁺.

3. 
   Основность кислоты определяется числом атомов водорода, способных к отщеплению в виде катионов. В неорганических кис­лотах эти атомы входят в состав гидроксильных групп. Структур­ные формулы кислот таковы:
   

н н ОН





^Нз^рО₂ н₃ро₃ н₃ро₄
Связь Р—Н не способна к электролитической диссоциации. Отметим, что в виде Р(ОН)₃ фосфористая кислота встречается только в некоторых ее органических производных.

4. 
   Н₃РО₂ Н⁺+Н₂РО₂;
   

Н₃РО₃ т=*Н⁺ +Н₂РО₃;
Н₂РО^ + НРО₃;
Н_ЧРО₄ =Н⁺ +Н,РО:;
Н₂РО; <ин⁺ +НРО₄~;
НРО²₄ Н⁺ + РО^.


142




I