Олимпиады по химии

Всеукраинские олимпиады


Если Ь = 0, то

0,200
М + 61

= 1,644 10"³,


М = 60,65 г/моль.
Поскольку а > О, Ъ > О,
60,65 <М< 91,65.
Существует единственный щелочной металл с подходящей мо­лярной массой атомов — ИЬ, М = М(ИЬ) = 85,5 г/моль.

2. 
   Найдем массы солей, решая систему уравнений а + Ь = 0,200,
   

' + = 1,644 • 10’³,
85,5 + 61 85,5 + 30
а = 0,048 г; д = 0,152 г;
0,048 г
со(ВЬНСОз) = ’ ■ 100 % = 24,0 %;

3. 
   0,200 г
   

со(ВЬ₂СОз) = 76,0 %.

67. 
    (Ужгород-99, 1.1.4)
    

Минеральная лечебно-столовая вода «Миргород­ская» имеет такой состав (мг/л):


СГ — 1300,
НСО₃ — 400,
ЭО³- — 300,


1)
2)
3)


Са²⁺ — 60,
Mg²⁺ — 25,
(Ма + К) — ?
Рассчитайте содержание (Ма + К) в 1л воды.


Рассчитайте массу сухого остатка после выпаривания
1 л воды и прокаливания при 200—300 °С.
Рассчитайте массу осадка, который образуется при до-
бавлении к 1 л этой воды избытка раствора ВаС1₂ при
кипячении.


Решение

1. 
   В 1 л воды содержится:
   

п(СГ) = = 3,66 10 ² моль,
' ' 35,5 г/моль
п(нСО₃) = 5111 = 6,6 1О’³ моль,
' ⁷ 61 г/моль


75

8 класс

п(80*-) = 5111 = 3,110’³ моль,
' ‘ 96 г / моль
п (Са²⁺) = —О’05 г— = 1,5 • 10’³ моль,
^{к 7} 40 г/моль
п (М£²⁺) = —0»^^^ 2"— = 1,0 • 10”³ моль,
' ⁷ 24 г/моль
п(Ма + К) = 3,66 • 10 ² + 6,6 • 10 ³ + 2 • 3,1 • 10³ - 2 • 1,5 • 10 ³ - - 2 • 1,0 • 10^-3 = 4,44 • 10'² моль.
Если в воде присутствуют только ионы Ма⁺, то тп(Ма⁺) = = 23 • 4,44 • 10"² = 1,02 г (на 1 л); если только ионы К⁺, то тп(К⁺) = 39 • 4,44 • 10~2 = 1,73 г (на 1 л). Следовательно, содержа­ние (Ыа + К) в 1л воды 1,02 г — 1,73 г, или 1020 мг — 1730 мг.

2. 
   При нагревании происходит реакция:
   

2НСО₃ = СО² + Н₂О + СО₂.
В 1 л воды п(НСО^) = 6,6 10 ³ моль, значит, в остатке содер­жится
п(СО|") = ^ге(НС°3 ⁾ = 3,3 • Ю ³ моль
или тп(СО₃~) = 60 г/моль • 3,3 ■ 10’³ моль = 0,198 г.
Масса сухого остатка: 1,3 + 0,198 + 0,3 + 0,05 + 0,025 + 1,02(1,73) = = 2,893 — 3,603 г, или 2893 — 3603 мг.
100 °с

3. 
   ВаС1₂ + 2МаНСО, = ВаСОД +2МаС1 + СО₂ + Н₂О,
   

ВаС1₂ + Ма₂вО₄ = Ва8О₄^ + 2ЫаС1,
п(ВаСО₃) = п(СО₃ ) = 3,3 • 10 ³ моль,
тп(ВаСО₃) = 197 г/моль • 3,3 • 10^-3 моль = 0,650 г,
п(Ва8О₄) — 233 г/моль • 3,1 • 10~³ моль = 0,722 г,
тп(осадка) = 0,650 г + 0,722 г = 1,372 г.

67. 
    (Днепропетровск-87, 1.1.3, 1.1.4)
    

На чашках весов уравновешены два стакана, в каждом из которых содержится по 50 мл раствора соля­ной кислоты, имеющего плотность 1,035 г/мл и массовую долю кислоты 7,16%. В один стакан опустили алюмини­евую пластинку массой 1,512 г, в другой — железную пла­стинку такой же массы. Изменится ли положение чашек


76




Всеукраинские олимпиады весов по окончании реакции? Если да, то как именно? От­вет подтвердите расчетом.
Решение
Количество вещества соляной кислоты в растворах: nÍHCl)- _ p-V co _ 1,035 г/моль-50 мл 0,0716
~ М(НС1) " М(НС1) ~ 36,5 г/моль ⁼
= 1,1015 моль.
Количества вещества металлов:
п(А1) = —-512 ^г— _ о,О56 моль;
⁷ 27 г/моль
n(Fe) = —-5^{12 г}— = 0,027 моль.
56 г/моль
Металлы реагируют с кислотой согласно уравнениям
2А1 + 6НС1 = 2А1С1₃ + 3H₂t, Fe + 2НС1 = FeCl₂ + Н₂Т.
Запишем стехиометрические соотношения для этих реакций: п(А1) _ п(НС1) 0,056 0,1015
2 " 6 2 ^> 6
«(Fe) _ п(НС1) 0,027 0,1015
^И 1 ~ 2 ’ 1 2
В первом случае в избытке находится металл, кислота прореа­гирует вся, во втором — в избытке находится кислота, прореагиру­ет весь металл. Рассчитаем количества выделившегося водорода: п(Н₂ при А1) = п(НС1)/2 = 0,0508 моль, п(Н₂ при Fe) = n(Fe) = 0,027 моль.
В первом случае водорода выделится больше на 0,0508 - 0,027 = = 0,0238 моль, или на 0,0238 моль • 2 г/моль = 0,0476 г.
Итак, чашка весов, на которой растворили алюминий, подни­мется вверх. Заметим, что после того как установлен избыток металла в одном случае и избыток кислоты в другом, определить, как нарушится равновесие, можно без дальнейшего расчета.

67. 
    (Львов-96, 1.1.4)
    

Цинковые опилки массой 1,30 г всыпали в из­быток раствора соли свинца. После окончания реакции масса осадка составляла 2,78 г. Полученный осадок всы­пали в раствор соли другого металла, взятой в избытке.


77




8 класс


Масса нового осадка после реакции составила 1,28 г. Соль какого металла взяли для последнего опыта?
Решение
Поскольку соль другого металла взяли в избытке, то новый осадок — это чистый металл Me. На основе закона эквива­лентных отношений:
m(Zn) M_)KB(Zn)
тп(Ме) М_экв(Ме) ’
M_3KB(Zn) = = 32,5 г/моль,
1,28 г-32,5 г/моль .
= 32 г/моль.
^эк 1,30 г
При п = 2 Me — Си (медь).

67. 
    (Чернигов-94, 1.1.3, 1.1.4)
    

Человек вдыхает за день 14,5 кг воздуха (объем­ная доля кислорода 20%) и выдыхает воздух, содержа­щий около 1 % О₂.
Определите массу К₂О₂, необходимую для полной реге­нерации воздуха, выдыхаемого человеком за день.
Решение
Средняя молярная масса воздуха М_возд = 29 г/моль, ко­личество вещества вдыхаемого воздуха
, х 14500 г п[воздух) = — = 500 моль,
^{V 7} 29 г-моль¹
количество вещества вдыхаемого азота n(N₂) = 500 моль • 0,8 = = 400 моль, количество вещества вдыхаемого кислорода п°(О₂) = = 500 моль • 0,2 = 100 моль.
При дыхании происходит процесс О₂ -> СО₂. Общее количество вещества газов не меняется. В выдыхаемом воздухе кислорода со­держится n4O₂) = 500 моль • 0,01 = 5 моль; в СО₂ превращается Дл(О₂) = n°(O₂) - n’iO,) = 100 - 5 = 95 моль.
Регенерация О₂ происходит при реакции
2СО₂ + 2К₂О₂ = 2К₂СО₃ + О₂.
л(К₂О₂) = п(СО₂) = Дл(О₂) = 95 моль.


78




Всеукраинские олимпиады


Молярная масса К₂О₂ М(К₂О₂) =110 г/моль, а масса тп(К₂О₂) = = п(К₂О₂) • М(К₂О₂) = 95 моль • 110 г/моль = 10450 г = 10,45 кг.

67. 
    (Черновцы-91, 1.1.1)
    

Металл А в промышленности получают из при­родных солей АБВ₃, АДВ₄ и АДВ₆Г₄. Способы получения совмещены в схеме:





Г₃Е + ГЗ < 1\ЕЗ А


Массовые доли металла в АБВ₃ и АДВ₄ отличаются на 10,6 %.

1. 
   О каком металле идет речь?
   
2. 
   Запишите уравнения всех реакций.
   
3. 
   Предложите два способа получения металла из А3₂.
   
4. 
   Как включить в схему неиспользуемое соединение ГЗ?
   

Решение

1. 
   Судя по формулам образуемых соединений, элемент В яв­ляется кислородом. Элемент Г, вероятно, водород (ВГ₂ = Н₂О), а со­единение АДВ₆Г₄ является кристаллогидратом АДО₄ • 2Н₂О. Тогда АВ₂Г₂ — гидроксид А(ОН)₂. Неизвестный металл проявляет сте­пень окисления +2. Соли АБВ₃ и АДВ₄ являются природными, поэтому исходя из вида их формул логично предположить, что Д — это сера, а Б — углерод либо кремний. Используем теперь единственное численное данное задачи. Разность массовых долей
   

X X
в АСО_и ASO.: —— = + 0,106,где х — молярная масса
^{3 4} х + 60 х + 96 ^н
атомов металла, х = 40 (г/моль). Второй вариант уже можно не прове­рять. Г₃Е — вероятно, аммиак, а Г₄ЕЗ — какой-нибудь галогенид аммония, например хлорид.

2. 
   СаСО₃ = СаО + СО₂,
   

CaSO. • 2Н О = CaSO + 2Н,О,