Олимпиады по химии

(1988, 1.1.1)

Осуществите следующие превращения и назови­те вещества А и Б:
Си(Н8О₄)₂\^
Н₂8—>А—>В—>Н₂8О₄ СиБО₄-7Н₂О
| ^*(СиОН)₂ЗО<
ЫаН8О₃
Решение
2Н 8 + О = 2ЭО + 2Н О;
2ЭО₂ + 0₂ = 28О₃;

302. 
     + МаОН = МаНЭО₃;
     
303. 
     + Н₂0 = Н₂8О₄;
     

2Н₂ЭО₄ + Си(ОН)₂ = Си(Н8О₄)₂ + 2Н₂О;
Н₂8О₄ + 2Си(ОН)₂ = (СиОН)₂8О₄ + 2Н₂О;
(СиОН)„8О. + Н80, = 2Си8О, + 2Н₉О.

38




Областные олимпиады

22. 
    (1995, 1.1.1)
    

Расшифруйте вещества, обозначенные буквами:
СиБО ^н2° ) Л Избыток №С1 (води) р Избыток 8О₂+Н₂О
⁴(т») "^Дводн) "°(водн)
. р ГСНз (води) -р. на воздухе г, Цтв) '^£'^,(водн. бесцв) "“(синий)*


Решение
Вещество А — СиЭО₄ в растворе; В — СиС1₂; С — Си₂С1₂;
В — комплексная соль [Си(МН₃)₂]С1; Е — соль Си (II).

22. 
    (1983, 1.1.1)
    

Какие элементы, обозначенные символами X и У,
могут давать указанные превращения? Напишите уравне-
ния всех химических реакций:
>гУО₂ > Н₂УОз > Ыа₂УО₃ > УО₂ >У-^.
хуГ 2Хху


■> Х(ОН)₂ —> хо


ХО


^ХО₂ > Х(ОН)₂—> ХС1₂—> С1₂


Решение
8О₂ > Н₂8О₃ > Ыа₂8О₃
2п8С


2


гп8


■>гп(он)₂


2пО"
^Ыа₂2пО₂ > 2п(ОН)г >2пС1₂ > С1₂

22. 
    (1995, 1.1.1)
    

Назовите вещества, которые являются продук­тами и реагентами в следующих превращениях:
Ре₂О₃ + СО -> А + Д; А + Н₂8О₄ -> Б + Н₂О;
Б + МаОН -> В + МаЛЗО.; В + О, + Н₉0 Г.
4 4 I £


Решение
Ре₂О₃ + СО -> 2ГеО + СО₂;
ГеО + Н,8О. -> ЕевО. + Н₉О;
Л 4 4 2


39

8 класс

FeSO₄ + 2NaOH -> 2Fe(OH)₂ + Na₂SO₄;
2Fe(OH)₂ + —0₂ +H₂0 -> 2Fe(OH)₃ .
2

22. 
    (1997, 1.1.1)
    

Нагревание одной из солей натрия А приводит к образованию двух продуктов реакции — солей Б и В. Вещество А реагирует с соляной кислотой с образованием газа X. Соль Б с концентрированной серной кислотой так­же дает газ X, а при прокаливании соли В с диоксидом кремния вновь образуется газ X.
Назовите вещества А, Б, В, X.
Напишите уравнения химических реакций, о которых идет речь в тексте задачи.
Решение
Вещество А — Na„SO„; Б — Na₉S; В — Na„SO,; X — SO„.
л о 2 Z 4 2
4Na₂SO₃ -> Na₂S + 3Na₂SO₄;
Na₂SO₃ + 2HC1 -> 2NaCl + SO₂T+ H₂O;
Na₂S + 2H₂SO₄ -» S + SO₂T + Na₂SO₄ + 2H₂O;
Na₂SO₄+2SiO₂ —>2Na₂SiO₃+2SO₂ T +O₂.

22. 
    (1988, 1.1.1)
    

Имеется белое кристаллическое вещество А. Если его обработать концентрированной серной кислотой при нагревании, то выделится бесцветный газ Б с резким запа­хом. Газ растворяется в воде, обусловливая кислую реак­цию среды, и изменяет окраску раствора перманганата калия, выделяя при этом газ В. Если последний пропус­тить через раствор одного из оснований, то образуется про­дукт, имеющий значение в быту. Этот продукт постепенно разлагается на воздухе, а при действии на него соляной кислоты выделяется газ В. Если газ В пропустить через горячий концентрированный раствор гидроксида калия,

40

Областные олимпиады

то получаются вещества, одно из которых при нагревании можно превратить в исходное вещество А.

1. 
   Определите вещества А, Б, В, продукты названных превращений.
   
2. 
   Напишите уравнения всех упомянутых химических ре­акций.
   

Решение
1—2) Вещество А — КС1, Б — НС1, В — С1₂.
2КС1 + H₂SO₄ =2НС1 î + K₂SO₄ (HCl + вода = соляная кислота);
2КМпО₄ + 16НС1 = 5С1₂ + 2МпС1₂ + 2КС1 + 8Н₂О;
2Са(ОН)₂ + 2С1₂ = Са(СЮ)₂ + СаС1₂ + 2Н₂О;
хлорная известь
Са(С1О)₂ + Н₂0 + СО₂ = 2НС1О + СаСО₃ (разложение на воздухе);
Са(С1О)₂ + 4НС1 = 2С1₂ + СаС1₂ + 2Н₂О;
6 КОН + 3 С1₂ = КСЮ₃ + 5 КС1 + 3 Н₂О ;
2КС1О₃ =ЗО₂+2КС1 (для этой реакции нужен катализатор, без него идет реакция 4КС1О₃ = ЗКС1О₄ + КС1).

22. 
    (1996, 1.1.3)
    

Как известно, существуют один стабильный изо­топ натрия и два стабильных изотопа хлора (³⁵С1 и ³⁷С1).
Рассчитайте содержание изотопов хлора в чистом хло­риде натрия в массовых долях, исходя из молярной массы соли, равной 58,5 г/моль.
Решение
Состав природной поваренной соли — Na³⁵Cl_x³⁷Cl . Отсюда M_(NaC1) = 58,5 = 23 + 35х + 37(1 - х), х = 0,75. Тогда массо­вые доли изотопов:
ш(»а)₌ ³⁵₅₈°’₅⁷⁵ = 44,87%,
ш(³⁷С1)= ^{37 0,25} =15,8%.

41

8 класс

22. 
    (1988, 1.1.3)
    

Соединение серы с фтором содержит 25,2 % серы и 74,8 % фтора по массе. После перевода этого соединения в газообразное состояние 112 мл (н. у.) его имеют такую же массу, как 2,83 • 10²² атомов алюминия.
Установите истинную формулу соединения.


Решение
Определяем формулу соединения S_xF_u:
25,2
х : у =
32


= 0,787 : 3,937 = 1 : 5.


74,8
19
Простейшая формула — 8Г₅; молярная масса А1 равна 27 г/моль.
п (ЭЕ₅) = = 5 • 10 ³(моль), т,_м. = 2,83 • 10²² = 1,27 г,
^{к 67} 22,4 "А1) 6,02 10²³
М, _{ешества}\ = — = ^Г = 254 г/моль.
(вещества) _д 5 • 10~³ МОЛЬ
Формула вещества: (ЭЕ₅)₂ или 8₂Е₁₀.

22. 
    (1991, 1.1.3)
    

В результате анализа оксибромата КВгО_х уста­новлено, что он содержит 52,92 % брома.
Чему равно значение х в формуле?

Решение
Оксибромат содержит 100 - 52,92 = 47,08 (%) К и О.
В 1 моль КВгО_х соотношение числа атомов таково: а 52,92 47,08-а , ,
39 80 16
Составляем систему:
80а = 39 • 52,29(откуда а = 25,8), ⁴ 52,92 16х = 80(47,08-а),
846,72х = 3766,4 - 80а,
846,72х = 3766,4 - 80 • 25,8,
х = 2.
Формула оксибромата: КВгО₂.

42




Областные олимпиады

22. 
    (1984, 1.1.3)
    

Определите валентность йода в соединении, ко­торое содержит 25,4 массовых частей йода, 0,2 массовые части водорода и 12,8 массовых частей кислорода. Приве­дите формулу соединения и назовите его.


Решение
Определим химическую формулу соединения:
^=1:1:4.
16


25,4 0,2
х : у : z = : :
^У 127 1
В соединении йод семивалентен.
Соединение — йодная (перйодатная) кислота Н1О₄.

22. 
    (1994, 1.1.4, 2.1.6)
    

Вещество X состоит из двух элементов. Это ве­щество массой 0,894 г обработали при нагревании концент­рированной серной кислотой. При этом выделилось 0,438 г газа У, водный раствор которого является сильной одноос­новной кислотой. Газ У собрали и растворили в воде. На нейтрализацию полученного раствора использовали 25 мл раствора гидроксида натрия с концентрацией 0,48 моль/л.

1. 
   Определите формулы веществ X и У.
   
2. 
   Укажите практическое использование описанной ре­акции.
   

Решение

1. 
   У является одноосновной кислотой НА. При этом мо- _ТТА 0,438 _
   

лярная масса НА = 36,5 г/моль. Отсюда масса кислот-
0,025 0,48
ного остатка равна 35,5 г/моль. Это — хлор. Тогда вещество У — НС1.


Вычислим молярную массу эквивалентов X:


0,894 г
(А4кв(С1)+Мкв (В)) г/моль


= 0,025 • 0,48 = 0,012 моль, где М_экв(В) —


молярная масса эквивалентов элемента В.


43




8 класс


Отсюда М_экв(В) = 39 г/моль. Вещество X — KCL
КС1+ H₂SO₄ = HCl î + KHSO₄.

2. 
   Описанная реакция используется для получения НС1 в ла­бораториях.
   

22. 
    (1983, 1.1.4)
    

К раствору серной кислоты объемом 200 мл при­бавили избыток раствора хлорида бария. После промыва­ния и высушивания получен осадок массой 1,165 г. Вы­числите количество вещества кислоты в растворе.
Решение
1,165 г
H₂SO₄+BaCl₂ = BaSO₄ ¿ + 2 HCl. 98 г/моль 233 г/моль
т (H₂SO₄ ) = ^{98 1,165} = 0,49 г .
^{v 2 47} 233
О 49 г
п (H₂SO₄ ) = = 0,005 моль.
^{V 47} 98 г/моль

22. 
    (1988, 1.1.4)
    

В каком массовом отношении необходимо сме­шать кристаллогидраты MgSO_} • 7Н₂О и CuSO₄ • 5Н₂О, что­бы массовые доли меди и магния в смеси были одинако­выми?


_I

Какую массу этой смеси необходимо растворить в воде
массой 100 г, чтобы получить раствор с массовой долей
ионов каждого металла по 1 % ?
Решение
24
Если взяли а г MgSO₄ • 7Н₂О , то = — ■ а , и если
246 г/моль 246
64
b г CuSO₄-5H,O, то т_г„ = Ь. Так как w_IM. = w._r то
250 г/моль ^{2 CU} 250 ' ^{(Mg>
m , = m . или • a = —6- - • b ; 0,0975a = 0,25b, a = 2,624b.
(Mg) (CU) _{246 250}}


44




Областные олимпиады


Выразим массу меди: т(Си) = и) • т_{раствора}; гп_р = 100 + а + Ь = = 100 + 3,624Ь.
0,01- (100 + 3,624Ь)=-^у-&; ¿> = 4,55 г.
'^ПСи “Си
т - 3,624 • 4,55 = 16,49 г; а = 16,49 - 4,55 = 11,94 г.
смеси ' ’ ^{1 7}

22. 
    (1993, 1.1.4)
    

При взаимодействии водородного соединения од­новалентного металла с водой массой 100 г получили ра­створ с массовой долей вещества 0,0238. Масса раствора на 0,2 г меньше суммы масс исходных веществ. Определи­те, водородное соединение какого металла прореагировало с водой.
Решение
МеН + Н₂О = МеОН + Н₂Т.
^ПМеН • ^ЛМеОН * ^ЛН₂ =1:1:1; ^Пн₂ = ~ =0,1 моль.
т.. „ = 0,1(А + 1); т,. .... = 0,1(А + 17);
МеН ’ ^{4 77} МеОН ⁷ ' ⁷⁷
0,1(А + 17)
7 г = 0,0238; А = 6,94 г/моль.
100 + 0,1 (А+ 1)-0,2
Определяемый металл — литий; гидрид — ЫН.

22. 
    (1985, 1.1.4)
    

После полного окисления навески сульфида двух­валентного металла на воздухе ее масса уменьшилась на 4,46%.
Определите металл и напишите уравнение реакции окис­ления.
Решение
Ме8 + О₂ -> 8О₂ + МеО_х .
Из 1 г металла при потере 0,0446 г образуется 0,9554 г МеО . (М_Ме + 32) г/моль —> (М_Ме + 16х) г/моль;
1 г 0,9554 г


45




8 класс


„ 30,5728-16х ,
М_к, = п г/моль.
0,0446


При х = 1 М_Ме = 326 (такого металла нет).
При х = 2 М_Мс — величина отрицательная.
Значит, х имеет промежуточное значение между 1 и 2. Для Ме₂О₃ х = 1,5; для Ме₃О₄ х = 1,333.
Если х = 1,5, М_Ме = 147 (такого металла нет), при х = 1,333 М_Ме = 207 (это свинец).
ЗРЬЗ + 5О₂ = ЗЭО₂ + РЬ₃О₄.

22. 
    (1997, 1.1.3)
    

Смесь бромидов натрия и калия использовали в медицине при расстройствах нервной системы.
Вычислите количество ионов брома, поступающих в орга­низм при введении десертной ложки (10 мл) раствора, со­держащего в 1 л по 30 г указанных солей.
Решение
30
Количества вещества ЫаВг и КВт в 1 л раствора: П(_КаВг) = =
30
= 0,291 (моль); П(_КВг) = у^- = 0,252 (моль). Всего в 1л раствора п — 0,291 + 0,252 = 0,543 моль. В десертной ложке (10 мл) содер­жится 0,543 • 0,01 = 0,00543 = 5,43 • 10 ³ (моль) ионов брома.
Согласно закону Авогадро, в 1 моль вещества содержится 6,02 • 10²³ частиц. Тогда в десертной ложке содержится:
5,43 • Ю ³ • 6,02 • 10²³ = 3,27 • 10²¹ ионов брома.

22. 
    (1990, 1.1.3, 1.1.4)
    

При растворении смеси трех металлов массой 2,32 г в соляной кислоте выделилось 1,568 л водорода (н. у.) и образовались соединения, в которых металлы двухвалент­ны. Атомные массы металлов относятся как 3:5:7, а соот­ношение числа их атомов в смеси 4:2:1 соответственно.
Определите относительные атомные массы металлов и назовите их.


46

Областные олимпиады Решение Так как металлы двухвалентные, то суммарное число их молей в смеси равно общему числу молей водорода: Ме + 2НС1 -> МеС12 + Н2Т. В 2,32 г смеси металлов содержится 1,568 : 22,4 = 0,07 моль ме- 0,07-4 таллов, причем первого металла = 0,04 моль, второго — 0,07-2 ппо 0,07-1 пт = 0,02 моль, а третьего = 0,01 моль. Пусть их атомные массы равны Зх, 5х, 7х, тогда 0,04 • Зх + + 0,02 • 5х + 0,01 • 7х = 2,32. Отсюда атомные массы равны 24 (маг­ний), 40 (кальций), 56 (железо). (1990, 1.1.3) В растворе одноосновной кислоты (сильной, кислородосодержащей) массой 1 г, с массовой долей 5 %, содержится 7,85 • 10^20 ионов. Установите ее формулу, считая диссоциацию полной. Решение НАп -> Н^+ + Ап'. тпНАп = 1 • 0,05 = 0,05 (г). п -г, 7,85-ю^20 п , ЩПАл нал д^+ ап- 2-6,02-10^23 ’ ^НАл МНАп ^; „ ^НАП 0,05-2-6,02-10^23 ОА /тт^™ М = -3^2- = — = 84,5 (г/моль). Кислота (НО)ЭОт Пнаи 7,85-10 сильная кислота, значит, М =М„Л - 17 - 16лг = 84,5 - 17 - 16тп = ^7 7 эл НАп ^7 = 67,5 - 16тп, где 1 < т < 3. Подставляя числовые значения, определяем кислоту. т	2	3
Мэя, г/моль	35,5	19,5
Кислота	НСЮ3	НРО4

Так как фтор не проявляет положительной степени окисления, кислота, согласно условию,— НС1О₃.


47

22. 
    
    8 класс
    
    (1991, 1.1.1, 1.1.5)
    

В стеклянном сосуде хранится раствор хлорной кислоты (НС1О₄) с концентрацией 2,06 моль/л. Как из этой кислоты приготовить 1л 0,1 моль/л раствора кислоты? Можно ли таким способом приготовить растворы других кислот хлора? Каких и почему?
Решение
Составляем пропорцию:
в 1 л раствора содержится 2,06 моль НС1О₄
» х л » » 0,1 моль »
х = —-°’ ¹.= 0,0485 л.
2,00
Для получения 1л 0,1 моль/л кислоты необходимо 0,0485 л ее раствора разбавить в мерной колбе до 1 л.
Хлор образует ряд других кислот: HCl; НСЮ; НС1О₂; НС1О₃. Из этих кислот в водных растворах могут существовать только НС1О₃ и НС1.

22.