Олимпиады по химии

Всеукраинские олимпиады

(Харьков-98, 1.1.5)

Насыщенный раствор карбоната натрия нагре­ли, а затем в нем растворили еще 2 г карбоната натрия. После охлаждения раствора до исходной температуры вы­пал осадок кристаллогидрата Ма₂СО₃ • 10Н₂О массой 8,6 г. Определите растворимость карбоната натрия в условиях опыта.
Решение
Масса карбоната натрия, содержащегося в кристалло­гидрате, равна:
Ма₂СО₃-ЮН₂О
106 г / моль
286 г / моль
/п(Ма₂С0о) = 8’6— 106 г/моль - 3,19 г.
^{2 3} 286 г/моль '
Растворимость равна массе безводного вещества, насыщающе­го 100 г воды при данной температуре. Через растворимость мож­но выразить массу вещества, содержащегося в насыщенном ра­створе.
Пусть в 100 г воды содержится х г карбоната натрия, масса исходного раствора равна т. Тогда в исходном насыщенном растворе - х
содержится карбонат натрия массой т .
х + 100
После растворения 2 г карбоната масса раствора — (т + 2); после образования осадка кристаллогидрата масса раствора — (т + 2 - 8,6). В этом растворе содержится карбонат массой (т + 2-8,6).
х + 100
Общая масса карбоната натрия в кристаллогидрате и в раство­ре, который остался после выпадения кристаллогидрата в осадок, равна массе карбоната в растворе при повышенной температуре, а именно:
3,19 + — (т + 2 - 8,6) = — т + 2,
х + 100 х + 100
3,19-6,6 = 2.
х +100
Отсюда х = 22,0 г. Следовательно, растворимость карбоната натрия составляет 22,0 г в 100 г воды.

89

2 ЗАДАНИЯ ДЛЯ УЧЕНИКОВ

9 КЛАССА

1. 
   Методический комментарий к решению задач
   

Ученики 9 класса встречаются на олимпиадах с задачами, тематика которых, по сравнению с заданиями для восьмиклассников, дополнена такими разделами: ♦ Электронное строение атома и Периодическая система элементов», «Молекулярная структура», «Химическое рав­новесие», «Теории кислот и оснований. Ионные реакции в растворах», «Начальные сведения о комплексных соеди­нениях», «Расчеты на основе закона эквивалентных отно­шений». Следует особо отметить, что задачи на химичес­кие превращения простых и сложных веществ весьма часто встречаются и в 9 классе, но в отличие от 8 класса теперь их решение предполагает близкое знакомство участников олимпиады с химией всех элементов первых четырех пери­одов Периодической системы элементов, а также с химией галогенов, элементов групп 1а, 16 и Па, Пб. Кроме того, 90



Методический комментарий учащиеся должны знать свойства важнейших окислите­лей и восстановителей и уметь подбирать коэффициенты в уравнениях сложных окислительно-восстановительных реакций.

1. 
   Электронное строение атомов
   

и Периодическая система элементов
Составители задач такой тематики предполага­ют, что учащиеся имеют представления об эксперимен­тальных данных, послуживших основой для разработки Бором модели атома водорода, о современной квантово­механической модели строения атомов, владеют правила­ми заполнения атомных орбиталей электронами, умеют строить электронные конфигурации атомов и ионов. Кро­ме того, участники олимпиад должны уметь связывать элек­тронное строение атомов с положением элементов в Пери­одической системе, прослеживать периодичность изменения атомных и ионных радиусов, электроотрицательности, энергий ионизации и сродства к электрону, а также перио­дичность изменения химических свойств элементов и их соединений.

2. 
   Молекулярная структура*
   

Основой для решения задач, посвященных гео­метрическому и электронному строению молекул, явля­ются знания об электронном строении и свойствах ато­мов, образующих молекулу, и о природе ковалентной связи. Необходимо, чтобы участник олимпиады понимал и умел пользоваться такими понятиями и моделями:

1. 
   Модель ковалентной химической связи Дж. Льюиса, Льюисовы структуры.
   
2. 
   Правило октета.
   

* Здесь и далее звездочкой отмечены разделы, посвященные задачам, появля­ющимся только на областных и Всеукраинских химических олимпиадах.


91

9 класс

1. 
   Зависимость длины и энергии связи от ее кратности.
   
2. 
   Льюисовы кислоты и основания.
   
3. 
   Концепция отталкивания валентных электронных пар Гиллеспи — Нейхолма и ее использование для пред­сказания геометрии молекул.
   
4. 
   Геометрия молекул и гибридизация атомных орбиталей. Примеры различного расположения электронных пар и
   

геометрической формы молекул приведены в таблице (с. 93).
Для того чтобы облегчить решение задач, помещенных в данном сборнике, сформулируем основные положения концепции отталкивания валентных электронных пар.

1. 
   Центральный атом А образует единую валентную обо­лочку, на которую поступают все валентные электро­ны центрального атома А и только те электроны ато­мов X, которые участвуют в образовании химической связи.
   
2. 
   Электроны на валентной оболочке образуют электрон­ные пары, которые принимают пространственное рас­положение, сводящее к минимуму их электронное от­талкивание.
   
3. 
   Неподеленные электронные пары находятся ближе к цен­тральному атому, чем связывающие, и потому их от­талкивание сильнее.
   

1. 
   Начальные сведения о комплексных соединениях*
   

К описанию структуры молекул примыкает воп­рос о строении и свойствах соединений с координационны­ми связями. Ученикам 9 классов на олимпиадах предлага­ются задания, связанные с такими вопросами:


92