Олимпиады по химии

Всеукраинские олимпиады. I тур

(Черновцы-91, 2.1.5, 2.1.6)

Если в 100мл раствора, содержащего 7,1г ве­щества А, которое образуется при действии озона на твер­дую щелочь, добавить 400 мл раствора соляной кислоты с концентрацией 0,0375 моль/л, то концентрация ионов водорода будет равной 0,010 моль/л.

1. 
   Рассчитайте концентрацию ионов водорода в исход­ном растворе.
   
2. 
   Определите вещество А и укажите, к какому классу соединений оно относится.
   
3. 
   Запишите уравнения упомянутых реакций.
   

Решение

1. 
   Количество вещества прореагировавшей кислоты:
   

An (НС1) = 0,400 л • 0,0375 моль / л - 0,500 л • 0,010 моль / л = = 0,010 моль.
Количество вещества гидроксид-ионов в исходном растворе со­ставляло также 0,010 моль, а их концентрация 0,010 моль/0,100 л = = 0,10 моль/л. Рассчитаем концентрацию ионов водорода, исполь­зуя значение ионного произведения воды K_w = 10"^и:
[Н⁺] • [ОН’] = K_w, [Н⁺] = ^/[ОН] = 10¹⁴/0,10 = 10¹³ моль/л.

2. 
   Вещество А представляет собой соединение щелочного или щелочноземельного металла с кислородом. Записав его формулу в виде МО_х, рассчитаем молярную массу эквивалентов вещества А в реакции обмена:
   

М_экв(МО_х) =7,1 г/0,10 моль = 71 г/моль.
Возможны значения заряда катиона +1 (щелочной металл) и +2 (щелочноземельный металл). Рассчитаем относительную атомную массу металла:

X	Заряд катиона
	+1	+2
1	71 - 16 = 55	—
2	71 - 32 = 39 (К)	142 - 16 - 126
3	71 - 48 = 23 (Na)	142 - 32 = 110
4	71 - 64 = 7 (Li)	142 - 48 = 94

Литий не образует устойчивых пероксидных соединений. Оста­ются два варианта решения: КО₂ (надпероксид калия) и МаО₃ (озо-


165

9 класс

нид натрия). В реакции с калием также должен получаться озо­нид, однако можно подобрать условия так, чтобы основным про­дуктом получить надпероксид. Оба соединения ионные и (очень условно) могут быть классифицированы как соли.

3. 
   6К0Н + 5О₃ = 6КО₂ + ЗО₂ + ЗН₂О;
   

4NaOH 4- 4О₃ = 4NaO₃ + О₂ + 2Н₂О;
4КО₂ + 2Н₂О = 4КОН + ЗО₂;
4NaO₃ + 2Н₂О = 4NaOH + 5О₂;
КОН + HCl = КС1 +Н₂О;
NaOH + HCl = NaCl + Н₂О.

165. 
     (Одесса-92, 1.1.3, 1.1.4, 2.1.5)
     

После того как к 100 мл раствора сильной одно­основной кислоты с концентрацией 1,28 г/л добавили 20 мл 0,4% раствора гидроксида натрия (плотность 1,0 г/мл), получили раствор с pH = 11,92.

1. 
   Вычислите pH исходного раствора кислоты.
   
2. 
   Установите молекулярную формулу кислоты.
   

Решение

1. 
   Количество вещества гидроксида натрия равно: п(№ОН) = ⁰’⁰°4 -^20г _{= 0},002 _моль.
   

40 г/моль
Уравнение реакции:
НА + МаОН -> ЫаА + Н₂О.