Заключительный (городской) этап. Практический тур

Класс

Автор задания – Хлебникова Л.А.

Вариант

Практическое задание:

В четырех стаканчиках без этикеток находятся бесцветные кристаллические вещества: K₂CO₃, MgCl₂∙6H₂O, Ba(NO₃)₂, Al₂(SO₄)₃∙18H₂O (в каждом стаканчике одно вещество). Используя воду и набор чистых пробирок, определите содержимое каждого стаканчика.

Теоретические вопросы:

1. Предложите ход анализа, с помощью которого можно определить содержимое каждого стаканчика.

2. Напишите уравнения протекающих химических реакций.

Вариант

Практическое задание:

В четырех стаканчиках без этикеток находятся бесцветные кристаллические вещества: K₂CO₃, Mg(NO₃)₂∙6H₂O, BaCl₂, Al₂(SO₄)₃∙18H₂O. Используя воду и набор чистых пробирок, определите содержимое каждого стаканчика.

Теоретические вопросы:

1. Предложите ход анализа, с помощью которого можно определить содержимое каждого стаканчика.

2. Напишите уравнения протекающих химических реакций.

Класс

Авторы задания – Тойкка Ю.Н., Скрипкин М.Ю.

Практическое задание:

В четырёх стаканчиках без надписей находятся четыре вещества из следующего набора: Fe₃O₄, Co₃O₄, CuO, MgO, ZnO, Al₂O₃(в каждом стаканчике одно вещество). Используя соляную кислоту, водные растворы аммиака, едкого натра и иодида калия, а также бумажные фильтры и индикаторную бумагу, определите содержимое стаканчиков. Проведите реакции, подтверждающие результаты определения.

Оборудование: набор пробирок, штатив для пробирок, стеклянная палочка, нагревательная плитка.

Теоретические вопросы:

1. Предложите наиболее рациональную схему определения содержимого каждого стаканчика. Опишите признаки проводимых реакций, включая цвета растворов и осадков.

2. Напишите уравнения реакций, подтверждающие результаты определения.

Класс

Авторы задания – Тойкка Ю.Н., Скрипкин М.Ю.

Практическое задание:

В выданном Вам стаканчике содержится смесь пяти твердых солей из следующего списка: хлорид цинка, нитрат кобальта, нитрат алюминия, основный карбонат магния, основный карбонат никеля, сульфид меди. Выделите каждый металл в виде индивидуального соединения и идентифицируйте соответствующие катионы с помощью качественных реакций. Продемонстрируйте дежурному преподавателю, что Вами получены целевые вещества.

Реактивы: соляная кислота, уксусная кислота, диметилглиоксим, водные растворы гидроксида натрия, аммиака, серной кислоты, карбоната натрия.

Оборудование: набор пробирок, стеклянная палочка, спиртовка (или плитка), штатив с кольцом, воронки, фильтровальная бумага, индикаторная бумага.

Теоретические вопросы:

1. Опишите ход разделения веществ, находящихся в стаканчике.

2. Предложите реакции для идентификации катионов выделенных веществ.

3. Приведите уравнения соответствующих реакций.

Класс

Автор задания – Скрипкин М.Ю.

Практическое задание:

В колбах без надписей находятся водные растворы следующих веществ: глюкоза, сорбит (гексан-1,2,3,4,5,6-гексол), тартрат калия (калиевая соль 2,3-дигидроксибутандиовой кислоты), оксалат калия.

1. Проведите качественный анализ содержимого колб.

2. После проверки результатов качественного анализа, определите содержание глюкозы в соответствующей колбе.

Реактивы: раствор медного купороса, раствор гидроксида натрия ~ 0,1 М, раствор серной (или соляной) кислоты ~ 0,1 М, раствор иода (в иодиде калия) 0,1 М, раствор тиосульфата натрия 0,1 М, крахмал.

Оборудование: набор пробирок, бюретка, пипетки Мора, колбы для титрования с пробками, груши резиновые, мерный цилиндр, спиртовка (или нагревательная плитка).

Теоретические вопросы:

1. Используя приведенные выше реактивы и необходимое оборудование, предложите ход качественного анализа, с помощью которого можно определить содержимое каждой колбы.

2. Предложите ход количественного анализа, с помощью которого можно определить концентрацию глюкозы.

3. Напишите уравнения всех проводимых реакций.

4. Выведите формулу для расчета массы (г) глюкозы в колбе.

Решения задач

Отборочный (районный) этап. Теоретический тур

Класс

I вариант

№ 1

Количество вещества молекулярного фтора: ν(F₂) = 16,8 / 22,4 = 0,75 моль.

Количество вещества атомарного фтора: ν(F) = 0,75∙2 = 1,5 моль.

Число атомов фтора: N(F) = 6,02∙10²³∙1,5 = 9,03∙10²³атомов.

Атом фтора содержит 9 электронов, значит общее число электронов в 16,8 л фтора:

N(e) = 9∙9,03∙10²³ = 8,127∙10²⁴электронов.

Так как число протонов в атоме фтора равно числу электронов, то, очевидно, что протонов в 16,8 л фтора столько же, сколько и электронов (N(p) = 8,127∙10²⁴).

Рекомендации к оцениванию:

1) Количество вещества молекулярного фтора 1 балл

2) Количество вещества атомарного фтора 1 балл

3) Число атомов фтора 1 балл

4) Число электронов 1 балл

5) Число протонов 1 балл

ИТОГО 5 баллов

№ 2

Рассчитаем, какая масса йода содержится в 1 кг настойки: m(I₂) = 1000∙0,05 = 50,0 г.

Молярная масса I₂ равна: M(I₂) = 127∙2 = 254 г/моль.

Количество вещества молекулярного йода: ν(I₂) = 50,0/254 = 0,197 моль.

Так как в молекуле йода два атома иода, а в иодиде калия – один, то для получения 0,197 моль йода необходимо взять в два раза большее количество вещества иодида калия, т.е. 0,394 моль.

Молярная масса KI равна: M(KI) = 127 + 39 = 166 г/моль.

Тогда необходимая для получения настойки масса иодида калия: m(KI) = 0,394∙166 = 65,4 г.

Рекомендации к оцениванию:

1) Масса I₂ 1 балл

2) Количество вещества I₂ 1,5 балла

3) Количество вещества KI 1 балл

4) Масса KI 1,5 балла

Замечание: если ход решения правильный, но из-за округления получена другая масса иодида калия (от 65,3 до 66,4 г), то за задачу выставляется полный балл.

ИТОГО 5 баллов

№ 3

А) Уравнение реакции: С₃Н₈+ 5О₂ = 3СО₂ + 4Н₂О.

Б) Рассчитаем количество вещества пропана и его объём.

Молярная масса пропана: M(С₃Н₈) = 12∙3 + 8∙1 = 44 г/моль.

Количество вещества пропана: ν(С₃Н₈) = 100000/44 = 2273 моль.

Объём пропана: V(С₃Н₈) = 2273∙22,4 = 50915 л.

Тогда имеющегося пропана хватит на 50915/224 ≈ 227 дней.

В) Пропан является более легколетучим (три атома углерода, M = 44 г/моль, температура кипения –42 °С), чем бутан (четыре атома углерода, M = 58 г/моль, температура кипения –1 °С), и легче испаряется, что необходимо для использования в котле. В летний период применение смесей с высоким содержанием пропана противопоказано, поскольку в этом случае высокая температура вызывает чрезмерное повышение давления в газовом Рекомендации к оцениванию:

1) Уравнение реакции 1 балл

2) Количество вещества пропана 1,5 балла

3) Объём пропана 1 балл

4) Количество дней 0,5 балла

5) Ответ на последний вопрос 1 балл

ИТОГО 5 баллов

№ 4

А) Пусть масса амальгамы 10 г. Тогда по условию m(Hg) = m(Cu) = 5 г, соответствующие количества:

ν(Hg) = 5/201 = 0,025 моль ν(Cu) = 5/64 = 0,078 моль

Соотношение числа молей металлов в амальгаме:

ν(Hg) : ν(Cu) = 0,025 : 0,078 = 1 : 3.1

Б) При взаимодействии ртути с серой образуется сульфид ртути (II):

Hg + S = HgS

В) При взаимодействии ртути с раствором хлорида железа (III) образуются хлориды ртути (II) и железа (II):

Hg + 2FeCl₃ = HgCl₂ + 2FeCl₂

Основную часть ртути можно собрать с помощью образования амальгамы, но не всю. Оставшуюся часть лучше обработать раствором хлорида железа (III). Реакция с серой (твердое вещество) идет существенно медленнее.

Рекомендации к оцениванию:

1) Соотношение числа молей металлов 1,5 балла

2) Уравнение реакции образования сульфида ртути 1 балл

3) Уравнение реакции взаимодействия ртути с хлоридом железа (III) 1,5 балла

4) Оценка эффективности способов 1 балл

ИТОГО 5 баллов

№ 5

А) Уравнение реакции: Zn + H₂SO₄ = ZnSO₄ + H₂.

Б) Количество вещества цинка: ν(Zn) = 20/65 = 0,31 моль.

Количество вещества кислоты: ν(H₂SO₄) = 200∙0,2/98 = 0,41 моль.

Цинк находится в недостатке, соответственно, он прореагирует полностью, а 0,1 моль серной кислоты останется. По уравнению реакции количество вещества водорода равно количеству вещества цинка, т.е. получилось 0,31 моль водорода. Его объём 0,31∙22,4 = 6,9 л.

В) Водород легче воздуха, поэтому его собирают в положении «дном вверх».

Г) Так как объём водорода больше объёма сосуда, то водород вытеснит из него весь воздух, то есть займёт весь сосуд 5,0 л.

Рекомендации к оцениванию:

1) Уравнение реакции 1 балл

2) Расчет объёма газа 2 балла

3) Положение сосуда (с объяснением) 1 балл

4) Ответ на последний вопрос 1 балл

ИТОГО 5 баллов

II вариант

№ 1

Количество вещества молекулярного брома: ν(Br₂) = 40/160 = 0,25 моль.

Количество вещества атомарного брома: ν(Br) = 0,25∙2 = 0,5 моль.

Число атомов брома: N(Br) = 6,02∙10²³∙0,5 = 3,01∙10²³атомов.

Атом брома содержит 35 электронов, значит общее число электронов в 40,0 г брома:

N(e) = 35∙3,01∙10²³ = 1,05∙10²⁵электронов.

Так как число протонов в атоме брома равно числу электронов, то, очевидно, что протонов в 40,0 г брома столько же, сколько и электронов (N(p) = 1,05∙10²⁵).

Рекомендации к оцениванию:

1) Количество вещества молекулярного брома 1 балл

2) Количество вещества атомарного брома 1 балл

3) Число атомов брома 1 балл

4) Число электронов 1 балл

5) Число протонов 1 балл

ИТОГО 5 баллов

№ 2

Рассчитаем, какая масса йода содержится в 1 кг настойки: m(I₂) = 1000∙0,04 = 40,0 г.

Молярная масса I₂ равна: M(I₂) = 127∙2 = 254 г/моль.

Количество вещества молекулярного йода: ν(I₂) = 40,0/254 = 0,157 моль.

Так как в молекуле йода два атома иода, а в иодиде натрия – один, то для получения 0,157 моль йода необходимо взять в два раза большее количество вещества иодида натрия, т.е. 0,314 моль.

Молярная масса NaI равна: M(NaI) = 127 + 23 = 150 г/моль.

Тогда необходимая для получения настойки масса иодида натрия: m(NaI) = 0,314∙150 = 47,1 г

Рекомендации к оцениванию:

1) Масса I₂ 1 балл

2) Количество вещества I₂ 1,5 балла

3) Количество вещества NaI 1 балл

4) Масса NaI 1,5 балла

Замечание: если ход решения правильный, но из-за округления получена другая масса иодида натрия (от 47,0 до 48,0 г), то за задачу выставляется полный балл.

ИТОГО 5 баллов

№ 3

А) Уравнение реакции: 2С₄Н₁₀+ 13О₂ = 8СО₂ + 10Н₂О.

Б) Рассчитаем количество вещества бутана и его объём.

Молярная масса бутана: M(С₄Н₁₀) = 12∙4 + 10∙1 = 58 г/моль.

Количество вещества бутана: ν(С₄Н₁₀) = 100000/58 = 1724 моль.

Объём бутана: V(С₄Н₁₀) = 1724∙22,4 = 38618 л.

Тогда имеющегося бутана хватит на 38618/224 ≈ 172 дня.

В) Пропан является более легколетучим (три атома углерода, M = 44 г/моль, температура кипения –42 °С), чем бутан (четыре атома углерода, M = 58 г/моль, температура кипения –1 °С), и легче испаряется, что необходимо для использования в котле. В зимний период бутан будет плохо испаряться, поэтому используют смеси с более высоким содержанием легколетучего пропана.

Рекомендации к оцениванию:

1) Уравнение реакции 1 балл

2) Количество вещества бутана 1,5 балла

3) Объём бутана 1 балл

4) Количество дней 0,5 балла

5) Ответ на последний вопрос 1 балл

ИТОГО 5 баллов

№ 4

А) Пусть масса амальгамы 10 г. Тогда по условию m(Hg) = m(Al) = 5 г, соответствующие количества:

ν(Hg) = 5/201 = 0,025 моль ν(Al) = 5/27 = 0,185 моль

Соотношение числа молей металлов в амальгаме:

ν(Hg) : ν(Al) = 0,025 : 0,185 = 1 : 7.4

Б) При взаимодействии ртути с серой образуется сульфид ртути (II):

Hg + S = HgS

В) При взаимодействии ртути с раствором хлорида железа (III) образуются хлориды ртути (II) и железа (II):

Hg + 2FeCl₃ = HgCl₂ + 2FeCl₂

Рекомендации к оцениванию:

1) Соотношение числа молей металлов 1,5 балла

2) Уравнение реакции образования сульфида ртути 1 балл

3) Уравнение реакции взаимодействия ртути с хлоридом железа (III) 1,5 балла

4) Оценка эффективности способов 1 балл

ИТОГО 5 баллов

№ 5

А) Уравнение реакции: Mg + 2HCl = MgCl₂ + H₂.

Б) Количество вещества магния: ν(Mg) = 5/24 = 0,21 моль.

Количество вещества кислоты: ν(HCl) = 200∙0,1/36,5 = 0,48 моль.

Магний находится в недостатке, соответственно, он прореагирует полностью, а 0,06 моль хлороводородной кислоты останется. По уравнению реакции количество вещества водорода равно количеству вещества магния, т.е. получилось 0,21 моль водорода. Его объём 0,21∙22,4 = 4,7 л.

В) Водород легче воздуха, поэтому его собирают в положении «дном вверх».

Г) Так как объём водорода больше объёма сосуда, то водород вытеснит из него весь воздух, то есть займёт весь сосуд 3,0 л.

Рекомендации к оцениванию:

1) Уравнение реакции 1 балл

2) Расчет объёма газа 2 балла

3) Положение сосуда (с объяснением) 1 балл

4) Ответ на последний вопрос 1 балл

ИТОГО 5 баллов

Класс

I вариант

№ 1

1) Н₂ + O₂– может существовать при комнатной температуре в отсутствие источников зажигания (искра, открытое пламя).

При горении или при высокой температуре (около 500 °С) происходит реакция:

2H₂ + O₂ = 2H₂O, которая при температуре выше 600 °С протекает со взрывом.

2) H₂ + Cl₂– может существовать в темноте при комнатной температуре.

На рассеянном свету и при слабом нагревании происходит реакция: H₂ + Cl₂ = 2HCl, которая при высокой температуре и ярком освещении протекает со взрывом.

3) N₂ + H₂ – может существовать в широком диапазоне температур.

При высокой температуре (от 400 °С) и давлении (от 100 атм) в присутствии катализатора (пористое железо) реагируют с образованием аммиака:

N₂ + 3H₂= 2NH₃

4) СО₂ + HCl – может существовать при любых условиях.

5) NH₃ + HBr – реагируют друг с другом с образованием соли – бромида аммония:

NH₃ + HBr = NH₄Br

Однако смесь может существовать при температурах выше 350–400 °С, так как при таких температурах соли аммония разлагаются на аммиак и кислоту.

Рекомендации к оцениванию:

1) За правильный ответ по каждому пункту по 1 баллу 1∙5 = 5 баллов

Замечание: если в пункте есть уравнение реакции, то 0,5 балла за уравнение с условиями протекания и 0,5 балла за условия существования.

ИТОГО 5 баллов

№ 2

Уравнения реакций:

MgCO₃ + H₂SO₄ = MgSO₄ + H₂O + СО₂ (1)

NaHCO₃ + 1/2H₂SO₄ = 1/2Na₂SO₄ + H₂O + СО₂ (2)

Масса раствора серной кислоты: 129∙1,14 = 147,0 г.

Масса серной кислоты в растворе: 147,0∙0,2 = 29,4 г.

Количество вещества серной кислоты в растворе: 29,4/98 = 0,3 моль.

Так как молярные массы карбоната магния и гидрокарбоната натрия одинаковы (84 г/моль), то равным массам солей соответствуют равные количества вещества. Обозначим количество вещества каждой из солей через а. На основе приведенных уравнений реакций (1 и 2) получаем уравнение:

а + 0,5а = 0,3

Откуда а = 0,2. Количество вещества углекислого газа равно количеству вещества солей, т.е. равно 0,4 моль. Отсюда объем выделившегося газа: 0,4∙22,4 = 8,96 л.

При добавлении избытка раствора нитрата бария протекают реакции:

MgSO₄ + Ba(NO₃)₂ = BaSO₄ + Mg(NO₃)₂ (3)

Na₂SO₄ + Ba(NO₃)₂ = BaSO₄ + 2NaNO₃ (4)

Из уравнений реакций 3 и 4 видно, что образуется 0,3 моль сульфата бария (количество вещества сульфата бария равно количеству вещества серной кислоты).

Масса сульфата бария равна: 0,3∙233 = 69,9 г.

Рекомендации к оцениванию:

1) Уравнения реакций по 0,5 балла 0,5∙4 = 2 балла

2) Объем газа 2 балла

3) Масса осадка 1 балл

ИТОГО 5 баллов

№ 3

Возможный вариант решения:

А) 4FeSO₄ = 2Fe₂O₃ + 4SO₂↑ + O₂↑ (прокаливание)

Fe₂O₃ + 6HNO₃ = 2Fe(NO₃)₃ + 3H₂O

Б) FeSO₄+ K₂S = FeS↓ + K₂SO₄

FeS + 4HNO₃₍_разб_.) = Fe(NO₃)₃ + NO↑ + S↓ + 2H₂O

В) FeSO₄ + Zn = ZnSO₄ + Fe

Fe + 4HNO₃₍_разб_.) = Fe(NO₃)₃+ NO↑ + 2H₂O

Рекомендации к оцениванию:

1) За вариант А 1,5 балла

2) За вариант Б 1,5 балла

3) За вариант В 2 балла

ИТОГО 5 баллов

№ 4

Уравнение реакции диссоциации: HF = H⁺ + F^–

В 100 мл исходного раствора содержится 0,001 моль HF.

Количество вещества фтороводородной кислоты, распавшейся на ионы:

0,001∙0,12 = 0,00012 моль.

Количество вещества Н⁺ равно: 0,00012 моль или 1,2∙10^-4 моль.

Число ионов Н⁺равно: 1,2∙10^-4∙6,02∙10²³ = 7,224∙10¹⁹.

Рекомендации к оцениванию:

1) Уравнение реакции диссоциации 1 балл

2) Количество вещества 2 балла

3) Число ионов 2 балла

Замечание: если уравнение реакции не приведено, но все дальнейшие вычисления выполнены и получено правильное значение числа ионов, то за задачу ставится полный балл.

ИТОГО 5 баллов

№ 5

Уравнение реакции нейтрализации в общем виде:

HAn + NaOH = NaAn + H₂O

Количество вещества NaOH в растворе: 0,5/1000∙80 = 0,04 моль.

Масса кислоты в растворе: 30∙0,134 = 4,02 г.

По уравнению реакции количество вещества кислоты равно количеству вещества гидроксида натрия. Тогда молярная масса кислоты равняется: М = 4,02/0,04 = 100,5 г/моль.

Молярная масса кислотного остатка (Аn): 100,5 – 1 = 99,5 г/моль.

Рассмотрим варианты строения кислотного остатка:

Аn = Э, А_r(Э) = 99,5. Элемента с такой атомной массой в VII группе нет.

Аn = ЭО, А_r(Э) = 99,5 – 16 = 83,5 « « «

Аn = ЭО₂, А_r(Э) = 99,5 – 32 = 67,5 « « «

Аn = ЭО₃, А_r(Э) = 99,5 – 48 = 51,5 « « «

Аn = ЭО₄, А_r(Э) = 99,5 – 64 = 35,5. Это атомная масса хлора.

Формула кислоты: HCl О₄ (хлорная кислота).

Рекомендации к оцениванию:

1) Молярная масса кислотного остатка с обоснованием 3 балла

2) Формула кислоты с анализом 2 балла

Замечание: формула кислоты без анализа или проверки 1 балл.

ИТОГО 5 баллов

II вариант

№ 1

1) N₂ + O₂– может существовать в широком диапазоне температур (такая смесь – основной компонент воздуха). При высоких температурах (1200–1300 °C) или в электрическом разряде реагируют с образованием оксида азота (II):

N₂ + O₂= 2NO

2) O₂+ Cl₂– может существовать при любых условиях.

3) H₂ + F₂– реагируют друг с другом со взрывом даже при низких температурах и в отсутствие освещения с образованием фтороводорода. Такая смесь существовать не может.

H₂ + F₂= 2HF

4) SO₂ + O₂ – может существовать в широком диапазоне температур. При высокой температуре (от 400 °С) в присутствии катализатора (V₂O₅, Pt или Fe₂O₃) реагируют с образованием оксида серы (VI):

2SO₂ + O₂= 2SO₃

5) NH₃ + HCl – реагируют друг с другом при любых условиях с образованием соли – хлорида аммония. Такая смесь существовать не может.

NH₃ + HCl = NH₄Cl

Рекомендации к оцениванию:

1) За правильный ответ по каждому пункту по 1 баллу 1∙5 = 5 баллов

ИТОГО 5 баллов

№ 2

Уравнения реакций:

NaHCO₃ + HCl = NaCl + H₂O + СО₂ (1)

MgCO₃ + 2HCl = MgCl₂ + H₂O + СО₂ (2)

Масса раствора соляной кислоты: 99,5∙1,1 = 109,5 г.

Масса соляной кислоты в растворе: 109,5∙0,2 = 21,9 г.

Количество вещества соляной кислоты в растворе: 21,9/36,5 = 0,6 моль.

а + 2а = 0,6

При добавлении избытка раствора нитрата серебра протекают реакции:

NaCl + AgNO₃ = AgCl + NaNO₃ (3)

MgCl₂ + 2AgNO₃ = 2AgCl + Mg(NO₃)₂ (4)

Из уравнений реакций 3 и 4 видно, что из хлорида натрия образуется 0,2 моль осадка, а из хлорида магния – 0,4 моль осадка (количество вещества хлорида серебра равно количеству вещества соляной кислоты). Суммарное количество вещества хлорида серебра: 0,2 + 0,4 = 0,6 моль. Таким образом, масса осадка равна: 143,5∙0,6 = 86,1 г.

Рекомендации к оцениванию:

1) Уравнения реакций по 0,5 балла 0,5∙4 = 2 балла

2) Объем газа 2 балла

3) Масса осадка 1 балл

ИТОГО 5 баллов

№ 3

Возможный вариант решения:

А) 2CuSO₄ = 2CuO + 2SO₂↑ + O₂↑ (прокаливание)

CuO + 2HNO₃ = Cu(NO₃)₂ + H₂O

Б) CuSO₄+ Na₂S = CuS↓ + Na₂SO₄

3CuS + 8HNO₃₍_разб_.) = 3Cu(NO₃)₂ + 2NO↑ + 3S↓ + 4H₂O

В) CuSO₄ + Zn = ZnSO₄ + Cu

Cu + 4HNO₃₍_конц_.) = Cu(NO₃)₂ + 2NO₂↑ + 2H₂O

Рекомендации к оцениванию:

1) За вариант А 1,5 балла

2) За вариант Б 1,5 балла

3) За вариант В 2 балла

ИТОГО 5 баллов

№ 4

Уравнение реакции диссоциации: HNO₂ = H⁺ + NO₂^–

В 200 мл исходного раствора содержится 0,004 моль HNO₂.

Количество вещества азотистой кислоты, распавшейся на ионы:

0,004∙0,10 = 0,0004 моль.

Количество вещества Н⁺ равно: 0,0004 моль или 4,0∙10^-4 моль.

Число ионов Н⁺ равно: 4,0∙10^-4∙6,02∙10²³ = 2,408∙10²⁰.

Рекомендации к оцениванию:

1) Уравнение реакции диссоциации 1 балл

2) Количество вещества 2 балла

3) Число ионов 2 балла

ИТОГО 5 баллов

№ 5

Уравнение реакции нейтрализации в общем виде:

H₂An + 2КOH = К₂An + 2H₂O

Количество вещества КOH в растворе: 0,5/1000∙120 = 0,06 моль.

Масса кислоты в растворе: 30∙0,129 = 3,87 г.

По уравнению реакции количество вещества кислоты в два раза меньше количества вещества гидроксида калия, т.е. равно 0,06/2 = 0,03 моль.

Тогда молярная масса кислоты: 3,87/0,03 = 129 г/моль.

Молярная масса кислотного остатка (Аn): 129 – 2 = 127 г/моль.

Рассмотрим варианты строения кислотного остатка:

Аn = Э, А_r(Э) = 127. Элемента с такой атомной массой в VI группе нет.

Аn = ЭО₃, А_r(Э) = 127 – 48 = 79. Это атомная масса селена.

Аn = ЭО₄, А_r(Э) = 127 – 64 = 63. Элемента с такой атомной массой в VI группе нет.

Формула кислоты: H₂SeO₃ (селенистая кислота).

Рекомендации к оцениванию:

1) Молярная масса кислотного остатка с обоснованием 3 балла

2) Формула кислоты с анализом 2 балла

Замечание: формула кислоты без анализа или проверки 1 балл.

ИТОГО 5 баллов

Класс

I вариант

№ 1

1) Погружение железной пластинки в раствор хлорида олова (II) ведет к типичной реакции замещения – железо способно вытеснить олово (см. ряд активности металлов):

Fe + SnCl₂ = FeCl₂ + Sn

2) Медь не может вытеснять железо из растворов его солей (см. ряд активности металлов), но ион железа в данном случае имеет заряд +3, что позволяет ему выступать в роли окислителя меди:

Cu + Fe₂(SO₄)₃ = CuSO₄ + 2FeSO₄

3) Взаимодействие растворов нитрата ртути (II) и гидроксида калия, очевидно, процесс не окислительно-восстановительный. Судя по таблице растворимости, гидроксид ртути (II) не существует. Единственное соединение с той же степенью окисления ртути, которое может образоваться, – оксид:

Hg(NO₃)₂ + 2KOH = 2KNO₃ + HgO + H₂O

4) Взаимодействие хлорида меди (II) с иодидом калия – окислительно-восстановительный процесс: Cu²⁺ – окислитель, I^– – восстановитель (поэтому соединение CuI₂ не существует):

2CuCl₂ + 4KI = 2CuI↓ + 4KCl + I₂↓

5) Добавление по каплям раствора нитрата цинка к раствору гидроксида натрия указывает на избыток щелочи. Соединения цинка являются амфотерными, следовательно, в растворе будет образовываться комплексное соединение:

Zn(NO₃)₂ + 4NaOH = 2NaNO₃ + Na₂[Zn(OH)₄]

Рекомендации к оцениванию:

1) За каждое уравнение реакции по 1 баллу 1∙5 = 5 баллов

ИТОГО 5 баллов

№ 2

Уравнение реакции:

M + nX₂ = MX_2n

Уравнение реакции электролиза:

MX_2n = M + nX₂

Количество вещества галогена, полученного при электролизе (оно же – количество вещества галогена, вступившего в реакцию с металлом) составляет:

n = 9830/96500∙2 = 0,0507 моль

(z в данном случае равно 2, так как одна молекула галогена образуется из двух галогенид-ионов).

Молярная масса X₂: M = 8,14/0,0509 = 159,1 г/моль, т.е. неизвестный галоген – бром.

Аналогичным образом ведем расчет молярной массы металла. Количество вещества металла, полученное при электролизе (оно же – количество вещества металла, вступившего в реакцию с галогеном) составляет n = 9830/96500z моль, а его молярная масса М = 3,0∙96500z/9830 = 29,45z, где z – валентность металла в галогениде.

z	M, г/моль	металл
1	29,45	–
2	58,9	Co
3	88,35	–
4	117,8	–
5	147,25	–
6	176,7	–
7	206,15	–
8	235,6	–

Неизвестный металл – кобальт.

Уравнение реакции электролиза расплава: CoBr₂ = Co + Br₂.

Рекомендации к оцениванию:

1) Определение галогена 2 балла

2) Определение металла 2 балла

3) Уравнение реакции электролиза 1 балл

ИТОГО 5 баллов

№ 3

Глинозем – Al₂O₃; каустическая сода – NaOH; нашатырь – NH₄Cl; купоросное масло – H₂SO₄.

Уравнения реакций:

1) Al₂O₃ + 2NaOH = 2NaAlO₂ + H₂O (сплавление)

2) NaAlO₂ + NH₄Cl + Н₂О = Al(OH)₃ + NH₃+ NaCl

(или 2NaAlO₂ + 2NH₄Cl + (n – 1)Н₂О = Al₂O₃∙nH₂O + 2NH₃+ 2NaCl)

3) NH₃ + H₂SO₄ = NH₄HSO₄

4) NH₄HSO₄ = NH₃ + SO₃ + H₂О (прокаливание)

(или NH₄HSO₄ = NH₃ + H₂SO₄)

Рекомендации к оцениванию:

1) Формулы соединений по 0,75 балла 0,75∙4 = 3 балла

2) Уравнения реакции по 0,5 балла 0,5∙4 = 2 балла

ИТОГО 5 баллов

№ 4

А) NH₃ и PH₃

Б) Не одинаковы. Скорость реакции зависит от концентрации, выраженной количеством вещества в единице объема (чаще всего моль/л). Количество вещества образующегося аммиака (20/17 = 1,18 моль) в два раза больше, чем фосфина (20/34 = 0,59 моль), поэтому скорость реакции образования аммиака в два раза выше.

В) Моль/(л∙с) (другие варианты размерности, в которых моль делится на единицу измерения объёма (м³, дм³ и пр.) и на единицу измерения времени (мин, час и пр.) также являются верными).

Г) Согласно правилу Вант-Гоффа, при повышении температуры на 10 градусов Цельсия скорость реакции возрастает в 2–4 раза, что математически выражается формулой:

V_T2/V_T1 = (γ)^(T2-T1)/10

где Т₂ и Т₁ – температуры, при которых измеряется скорость реакции, V_T2и V_T1– скорости реакций при соответствующих температурах, γ – температурный коэффициент скорости, (T₂–T₁)/10 – показатель степени, в которую возводится γ, т.е. для условия задачи V_T2/V_T1 = (2)⁴. Скорость реакции увеличится в 16 раз.

Рекомендации к оцениванию:

1) Формулы веществ по 0,5 балла 0,5∙2 = 1 балл

2) Правильный ответ на вопрос Б 1 балл

3) Объяснение при ответе на вопрос Б 1 балл

4) Размерность скорости 0,5 балла

5) Влияние температуры, качественный ответ 0,5 балла

6) Количественное увеличение скорости 1 балл

ИТОГО 5 баллов

№ 5

1) Общая формула предельного углеводорода – C_nH_2n+2. Тогда формулы моно- и дибромпроизводных: C_nH_2n+1Br и C_nH_2nBr₂ соответственно. Массовые доли галогена в них:

По условию в дибромпроизводном массовая доля брома в 1,218 раза больше, следовательно, можно составить уравнение:

решая которое, получим, что n = 3, т.е. неизвестный углеводород – пропан C₃H₈.

2) У пропана 2 моно- и 4 дибромпроизводных (основной продукт монобромирования – 2-бромпропан):

3) В пропане два типа неэквивалентных атомов водорода: 6 из них принадлежат двум первичным атомам углерода, а 2 других – вторичному. В условиях повышения температуры и активности галогена селективность снижается, и будет действовать статистический фактор. При повышенной температуре радикальное хлорирование пропана приведет к образованию преимущественно 1-хлорпропана.

Рекомендации к оцениванию:

1) Молекулярная формула углеводорода 1,5 балла

2) Число моно- и дибромпроизводных по 1 баллу 1∙2 = 2 балла

3) Основной продукт монобромирования 0,5 балла

4) Основной продукт монохлорирования (только с обоснованием) 1 балл

ИТОГО 5 баллов

№ 6

Запишем уравнение сгорание неизвестного углеводорода в общем виде:

С_xH_y + (x + 0,25y)O₂ = xCO₂ + 0,5yH₂O

Учитывая, что количество вещества кислорода в 4,5 раза больше количества вещества углеводорода (900/200), получаем уравнение с двумя неизвестными:

n(O₂)/n(С_xH_y) = (x + 0,25y)/1 = 4,5

Откуда y = (4,5 – x)∙4

Далее перебирая целочисленные значения x (число атом углерода в молекуле), найдём соответствующие значения y (число атом водорода в молекуле):

x = 1	y = 14	CH₁₄(не имеет химического смысла)
x = 2	y = 10	C₂H₁₀(не имеет химического смысла)
x = 3	y = 6	C₃H₆
x = 4	y = 2	C₄H₂

Таким образом, неизвестный углеводород может иметь брутто-формулу C₃H₆или C₄H₂. Составу C₃H₆отвечает общая формула С_nH_2n, т.е. углеводород может иметь либо 1 двойную связь, либо это циклоалкан. Составу C₄H₂отвечает общая формула С_nH_2n-8. В этом случае, несмотря на кажущееся многообразие возможных структур, единственным разумным вариантом с химической точки зрения является наличие в углеводороде 2 тройных связей. Тогда три возможные структурные формулы неизвестного углеводорода (пропен, циклопропан, бутадиин):

Рекомендации к оцениванию:
1) За выход на брутто-формулы C₃H₆ и C₄H₂, в том числе подбором по 1 баллу 1∙2 = 2 балла

2) Структурные формулы по 1 баллу 1∙3 = 3 балла

ИТОГО 5 баллов

II вариант

№ 1

1) Погружение цинковой пластинки в раствор хлорида никеля (II) ведет к типичной реакции замещения – цинк способен вытеснить никель (см. ряд активности металлов):

Zn + NiCl₂ = ZnCl₂ + Ni

Cu + 2FeCl₃ = CuCl₂ + 2FeCl₂

3) Взаимодействие растворов нитрата серебра и гидроксида натрия, очевидно, процесс не окислительно-восстановительный. Судя по таблице растворимости, гидроксид серебра не существует. Единственное соединение с той же степенью окисления серебра, которое может образоваться – оксид:

2AgNO₃ + 2NaOH = 2NaNO₃ + Ag₂O + H₂O

2CuCl₂ + 4KI = 2CuI↓ + 4KCl + I₂↓

5) Добавление по каплям раствора хлорида алюминия к раствору гидроксида калия указывает на избыток щелочи. Соединения алюминия являются амфотерными, следовательно, в растворе будет образовываться комплексное соединение:

AlCl₃ + 4KOH = 3KCl + K[Al(OH)₄] или

AlCl₃ + 6KOH = 3KCl + K₃[Al(OH)₆]

Рекомендации к оцениванию:

1) За каждое уравнение реакции по 1 баллу 1∙5 = 5 баллов

ИТОГО 5 баллов

№ 2

Уравнение реакции:

M + nX₂ = MX_2n

Уравнение реакции электролиза:

MX_2n= M + nX₂

n = 3726/96500∙2 = 0,0193 моль

(z в данном случае равно 2, так как одна молекула галогена образуется из двух галогенид-ионов).

Молярная масса галогена X₂: M = 4,9/0,0193 = 253,9 г/моль, т.е. неизвестный галоген – иод.

Аналогичным образом ведем расчет молярной массы металла. Количество вещества металла, полученное при электролизе (оно же – количество вещества металла, вступившего в реакцию с галогеном) составляет n = 9800/96500z (моль), а его молярная масса М = 4,0∙96500z/3726 = 103,6z, где z – валентность металла в галогениде.

При z = 2, М = 103,6∙2 = 207,2 г/моль, т.е. неизвестный металл – свинец.

Уравнение реакции электролиза расплава: PbI₂ = Pb + I₂

Рекомендации к оцениванию:

1) Определение галогена 2 балла

2) Определение металла 2 балла

3) Уравнение реакции электролиза 1 балл

ИТОГО 5 баллов

№ 3

Метеоритный металл – Fe; жёлто-зелёный газ – Cl₂; каустическая сода – NaOH; гематит – Fe₂O₃.

Уравнения реакций:

1) 2Fe + 3Cl₂ = 2FeCl₃

2) FeCl₃ + 3NaOH = Fe(OH)₃ + 3NaCl

(или 2FeCl₃ + 6NaOH + (n – 3)Н₂О = Fe₂O₃∙nH₂O + 6NaCl)

3) 2Fe(OH)₃ = Fe₂O₃ + 3H₂O

4) Fe₂O₃ + 6HI = 2FeI₂ + I₂+ 3H₂O

Рекомендации к оцениванию:

1) Формулы соединений по 0,75 балла 0,75∙4 = 3 балла

2) Уравнения реакции по 0,5 балла 0,5∙4 = 2 балла

ИТОГО 5 баллов

№ 4

А) NH₃ и H₂S

Б) Скорость реакции зависит от концентрации, выраженной количеством вещества в единице объема (чаще всего моль/л). Количество вещества образующегося аммиака (6,8/17 = 0,4 моль) в два раза больше, чем сероводорода (6,8/34 = 0,2 моль), поэтому скорость реакции образования аммиака в два раза выше.

V_T2/V_T1 = (γ)^(T2-T1)/10

где Т₂ и Т₁ – температуры, при которых измеряется скорость реакции, V_T2и V_T1– скорости реакций при соответствующих температурах, γ – температурный коэффициент скорости, (T₂–T₁)/10 – показатель степени, в которую возводится γ, т.е. для условия задачи V_T2/V_T1 = (2)³. Скорость реакции увеличится в 8 раз.

Рекомендации к оцениванию:

1) Формулы веществ по 0,5 балла 0,5∙2 = 1 балл

2) Правильный ответ на вопрос Б 1 балл

3) Объяснение при ответе на вопрос Б 1 балл

4) Размерность скорости 0,5 балла

5) Влияние температуры, качественный ответ 0,5 балла

6) Количественное увеличение скорости 1 балл

ИТОГО 5 баллов

№ 5

По условию в дибромпроизводном массовая доля брома в 1,269 раза больше, следовательно, можно составить уравнение:

решая которое, получим, что n = 4, т.е. неизвестный углеводород – н-бутан C₄H₁₀.

2) У бутана 2 моно- и 6 дибромпроизводных (основной продукт монобромирования – 2-бромбутан):

3) В бутане два типа неэквивалентных атомов водорода: 6 из них принадлежат двум первичным атомам углерода, а 4 других – вторичным. В условиях повышения температуры и активности галогена селективность снижается, и будет действовать статистический фактор. При повышенной температуре радикальное хлорирование бутана приведет к образованию преимущественно 1-хлорбутана.

Рекомендации к оцениванию:

1) Молекулярная формула углеводорода 1,5 балла

2) Число моно- и дибромпроизводных по 1 баллу 1∙2 = 2 балла

3) Основной продукт монобромирования 0,5 балла

4) Основной продукт монохлорирования (только с обоснованием) 1 балл

ИТОГО 5 баллов

№ 6

Запишем уравнение сгорание неизвестного углеводорода в общем виде:

С_xH_y + (x + 0,25y)O₂ = xCO₂ + 0,5yH₂O

Учитывая, что количество вещества кислорода в 4 раза больше количества вещества углеводорода (600/150), получаем уравнение с двумя неизвестными:

n(O₂)/n(С_xH_y) = (x + 0,25y)/1 = 4

Откуда y = (4 – x)∙4

x = 1	y = 12	CH₁₂(не имеет химического смысла)
x = 2	y = 8	C₂H₈(не имеет химического смысла)
x = 3	y = 4	C₃H₄
x = 4	y = 0	–

Таким образом, неизвестный углеводород имеет брутто-формулу C₃H₄. Такому составу отвечает общая формула С_nH_2n-2, т.е. углеводород может иметь либо 1 тройную связь, либо 2 двойных связи, либо 1 двойную связь и цикл.

Тогда три возможные структурные формулы неизвестного углеводорода (пропин, аллен, циклопропен):

Рекомендации к оцениванию:
1) За выход на брутто-формулу C₃H₄, в том числе подбором 2 балла

2) Структурные формулы по 1 баллу 1∙3 = 3 балла

ИТОГО 5 баллов

Класс

I вариант

№ 1

Y – CuO, X – CuF₂, или CuCl₂, или CuBr₂ (возможный вариант).

Уравнения химических процессов, отраженных на смехе:

1) Cu + 4HNO₃₍_конц_.) = Cu(NO₃)₂ + 2NO₂ + 2H₂O или

3Cu + 8HNO₃₍_разб_.) = 3Cu(NO₃)₂ + 2NO + 4H₂O

2) 2Cu(NO₃)₂ = 2CuO + 4NO₂ + O₂ (реакция протекает при нагревании)

3) CuO + H₂SO₄ = CuSO₄ + H₂O

4) CuSO₄ + Zn = Cu + ZnSO₄ (реакция идет с металлом более активным, чем медь, кроме щелочных и щелочноземельных, а также образующийся сульфат должен быть растворим) или 2CuSO₄ + 2H₂O = 2Cu+ 2H₂SO₄ + O₂ (электролиз водного раствора)

5) Cu + Cl₂ = CuCl₂

6) CuCl₂ + 2NaOH = Cu(OH)₂ + 2NaCl

7) 2Cu(OH)₂ + CH₃CHO = CH₃COOH + Cu₂O + 2H₂O (возможно использование других альдегидов или гидразина)

8) Cu₂O + H₂ = 2Cu + H₂O

Рекомендации к оцениванию:

1) Формулы веществ X, Y по 0,5 балла 0,5∙2 = 1 балл

2) Уравнения реакций по 0,5 балла 0,5∙8 = 4 балла

ИТОГО 5 баллов

№ 2

Для определения металла воспользуемся законом эквивалентов:

40,1/M_экв(О) = 59,9/M_экв(металла)

Так как M_экв(О) = 8 г/моль, получаем:

M_экв(металла) = 59,9*8/40,1 = 11,95 (г/моль).

Молярная масса металла равна M = z∙M_экв, где z – валентность металла в оксиде.

Составим таблицу:

z	M, г/моль	металл
1	11,95	–
2	23,9	–
3	35,85	–
4	47,8	Ti
5	59,75	–
6	71,7	–
7	83,65	–
8	95,6	–

Таким образом, металл – титан.

Уравнения реакций:

TiO₂ + 2C + 2Cl₂ = TiCl₄+ 2CO

TiCl₄+ 2Mg = Ti + 2MgCl₂

Для ответа на последний вопрос не обязательно знать, о каком металле идёт речь. Пусть в реакцию вступило 100 г оксида металла. Тогда масса содержащегося в нем кислорода составляет 40,1 г, а количество вещества атомов кислорода 40,1/16 = 2,51 моль. Соответственно, для образования монооксида углерода в реакцию должно вступить 2,51 моль углерода (30,1 г).

Массовая доля угля составляет 30,1/(100 + 30,1) = 0,231 (23,1%).

Рекомендации к оцениванию:

1) Нахождение металла 2 балла

2) 2 уравнения реакций по 0,5 балла 0,5∙2 = 1 балл

3) Расчет массовой доли угля 2 балла

ИТОГО 5 баллов

№ 3

Пусть тепловые эффекты реакций гидрирования цис-бут-2-ена и транс-бут-2-ена равны Δ_rQ₁ и Δ_rQ₂ соответственно:

Тогда по следствию из закона Гесса:

Δ_rQ₁ = Δ_fQ°(C₄H₁₀) – Δ_fQ°(цис-бут-2-ен) – Δ_fQ°(H₂) = 124,7 – 5,7 – 0 = 119 кДж/моль.

Δ_rQ₂ = Δ_fQ°(C₄H₁₀) – Δ_fQ°(транс-бут-2-ен) – Δ_fQ°(H₂) = 124,7 – 10,1 – 0 = 114,6 кДж/моль.

Пусть объемы и количества исходных изомеров V₁, V₂ и ν₁, ν₂ соответственно. Тогда:

V₁ + V₂ = V_общ., где V_общ. – объем исходной смеси;

ν₁∙Q₁ + ν₂∙Q₂ = Q_общ., где Q_общ. – тепловой эффект гидрирования смеси.

Т.е.:

V₁ + V₂ = 4

119∙V₁/22,4 + 114,6∙V₂/22,4 = 20,7.

Решая систему уравнений, получим V₁ = 1,2 л, V₂ = 2,8 л. Таким образом, объемное соотношение компонентов в исходной смеси: φ_цис = 100∙1,2/4 = 30%, φ_транс = 100∙2,8/4 = 70%.

Транс-бут-2-ен термодинамически более стабилен, так как Δ_rQ₂< Δ_rQ₁. В случае каталитического гидрирования цис- и транс-изомеров алкенов образуется один и тот же алкан (в данном случае н-бутан). Поэтому величина Δ_rQ реакции непосредственно отражает относительную стабильность двух изомеров.

Аналогичный вывод можно сделать при сравнении теплот образования алкенов (Δ_fQ°(цис-бут-2-ен) < Δ_fQ°(транс-бут-2-ен)).

Рекомендации к оцениванию:

1) Уравнения реакций гидрирования по 0,5 балла 0,5∙2 = 1 балл

2) Расчет тепловых эффектов реакций по 0,5 балла 0,5∙2 = 1 балл

3) Объемные доли компонентов смеси по 1 баллу 1∙2 = 2 балла

4) Вывод об относительной стабильности изомеров 1 балл

ИТОГО 5 баллов

№ 4

1) Процессы ферментации и брожения можно записать в следующем виде, принимая, что крахмал гидролизуется полностью до глюкозы:

(С₆Н₁₀О₅)_n + nH₂O = nС₆Н₁₂О₆

С₆Н₁₂О₆= 2C₂H₅OH + 2CO₂

Стехиометрическая схема образования этанола из крахмала выглядит следующим образом:

(С₆Н₁₀О₅)_n → 2nC₂H₅OH

Учитывая содержание крахмала в злаках, его масса составляет:

m(крахмала) = 675∙0,6 = 405 кг.

Количества вещества крахмала и образующегося этанола (теоретический выход):

ν(крахмала) = 405/162n = 2,5/n кмоль.

ν(C₂H₅OH) = 2n∙(2,5/n) = 5 кмоль.

Количество вещества этанола (практический выход), его масса и объем:

ν(C₂H₅OH) = 5∙0,75 = 3,75 кмоль;

m(C₂H₅OH) = 3,75∙46 = 172,5 кг;

V(C₂H₅OH) = 172,5/0,8 = 215,6 л

2) Очистку и концентрирование обычно проводят путем дистилляции (перегонки), таким образом можно получить 96%-ный этанол. Для получения «абсолютного этанола» (99,5%-ного) из 96%-ного можно использовать такие водоотнимающие средства как оксид кальция CaO или безводный сульфат меди (II) CuSO₄:

CaO + H₂O = Ca(OH)₂

CuSO₄ + 5H₂O = CuSO₄∙5H₂O

Этанол с содержанием воды менее 0,05% можно получить с помощью осушки 99,5%-ного этанола более сильными осушителями (натрием, магнием или гидридом кальция).

Рекомендации к оцениванию:

1) Уравнения реакций ферментации и брожения или стехиометрическая схема 1,5 балла

2) Объем спирта (практический выход) 2,5 балла

3) Метод дистилляции 0,5 балла

4) Указание на способ получения абсолютного этанола 0,5 балла

ИТОГО 5 баллов

№ 5

Оксидом меди (II) первичные и вторичные спирты окисляются до карбонильных соединений (альдегидов и кетонов соответственно). Третичные спирты при этом не окисляются. Аммиачным раствором оксида серебра альдегиды окисляются до карбоновых кислот, при этом серебро выпадает в осадок (или образует «зеркало»). Уравнения протекающих реакций:

n(Ag) = 10,8/108 = 0,1 моль

По уравнению реакции: n(2-метилпропан-1-ола) = n(2-метилпропаналя) = 1/2n(Ag) = 0,05 моль.

Масса 2-метилпропан-1-ола равняется 0,05∙74 = 3,7 г

n(Cu) = 4,0/63,5 = 0,063 моль

По уравнению реакции: n(2-метилпропан-1-ола) + n(пентан-2-ола) = n(Cu) = 0,063 моль.

n(пентан-2-ола) = 0,063 – n(2-метилпропан-1-ола) = 0,063 – 0,05 = 0,013 моль.

Масса пентан-2-ола равняется 0,013∙88 = 1,14 г

Массовая доля 2-метилпропан-1-ола в смеси ω(%) = 100∙3,7/6,0 = 61,7%

Массовая доля пентан-2-ола в смеси ω(%) = 100∙1,14/6,0 = 19,0%

Массовая доля 2-метилпропан-2-ола в смеси ω(%) = 100 – 61,7 – 19 = 19,3%

Рекомендации к оцениванию:

1) Уравнение реакции окисления первичного спирта до альдегида 0,5 балла

2) Уравнение реакции окисления вторичного спирта до кетона 0,5 балла

3) Уравнение реакции окисления альдегида до кислоты (или аммонийной соли) 1 балл

4) Массовые доли трёх спиртов по 1 баллу 1∙3 = 3 балла

ИТОГО 5 баллов

№ 6

любой изомер по C=N связи

Рекомендации к оцениванию:

1) За каждое правильно указанное вещество по 1 баллу 1∙5 = 5 баллов

Замечание: если в качестве Е предложена структура енамина , то также ставится полный балл.

ИТОГО 5 баллов

II вариант

№ 1

X – CuF₂, или CuCl₂, или CuBr₂ (возможный вариант), Y – CuO.

Уравнения химических процессов, отраженных на смехе:

1) Cu + 2H₂SO₄₍_конц_.) = CuSO₄ + SO₂ + 2H₂O

2) CuSO₄ + 2NaOH = Cu(OH)₂ + Na₂SO₄

3) 2Cu(OH)₂ + CH₃CHO = CH₃COOH + Cu₂O + 2H₂O (возможно использование других альдегидов или гидразина)

4) Cu₂O + H₂ = 2Cu + H₂O

5) Cu + Cl₂ = CuCl₂

6) CuCl₂ + 2AgNO₃ = Cu(NO₃)₂ + 2AgCl (также для бромида) или

CuF₂ + Ca(NO₃)₂ = Cu(NO₃)₂ + CaF₂

7)2Cu(NO₃)₂ = 2CuO + 4NO₂ + O₂ (реакция протекает при нагревании)

8) CuO + H₂ = Cu + H₂O

Рекомендации к оцениванию:

1) Формулы веществ X, Y по 0,5 балла 0,5∙2 = 1 балл

2) Уравнения реакций по 0,5 балла 0,5∙8 = 4 балла

ИТОГО 5 баллов

№ 2

Для определения металла воспользуемся законом эквивалентов:

26,0/M_экв(О) = 74,0/M_экв(металла)

Так как M_экв(О) = 8 г/моль, получаем:

M_экв(металла) = 74,0*8/26,0 = 22,77 г/моль.

Молярная масса металла равна M = z∙M_экв, где z – валентность металла в оксиде.

Составим таблицу:

z	M, г/моль	металл
1	22,77	–
2	45,5	–
3	68,3	–
4	91,1	Zr
5	113,85	–
6	136,6	–
7	159,4	–
8	182,2	–

Таким образом, металл – цирконий.

Уравнения реакций:

ZrO₂ + 2C + 2Cl₂ = ZrCl₄+ 2CO

ZrCl₄+ 2Mg = Zr + 2MgCl₂

Для ответа на последний вопрос не обязательно знать, о каком металле идёт речь. Пусть в реакцию вступило 100 г оксида металла. Тогда масса содержащегося в нем кислорода составляет 26,0 г, а количество вещества атомов кислорода 26,0/16 = 1,625 моль. Соответственно, для образования монооксида углерода в реакцию должно вступить 1,625 моль углерода 19,5 г.

Массовая доля угля составляет 19,5/(100 + 19,5) = 0,163 (16,3%)

Рекомендации к оцениванию:

1) Нахождение металла 2 балла

2) 2 уравнения реакций по 0,5 балла 0,5∙2 = 1 балл

3) Расчет массовой доли угля 2 балла

ИТОГО 5 баллов

№ 3

Тогда следствию из закона Гесса:

Δ_rQ₁ = Δ_fQ°(C₄H₁₀) – Δ_fQ°(цис-бут-2-ен) – Δ_fQ°(H₂) = 124,7 – 5,7 – 0 = 119 кДж/моль.

Δ_rQ₂ = Δ_fQ°(C₄H₁₀) – Δ_fQ°(транс-бут-2-ен) – Δ_fQ°(H₂) = 124,7 – 10,1 – 0 = 114,6 кДж/моль.

Пусть объемы и количества исходных изомеров V₁, V₂ и ν₁, ν₂ соответственно. Тогда:

V₁ + V₂ = V_общ., где V_общ. – объем исходной смеси;

ν₁∙Q₁ + ν₂∙Q₂ = Q_общ., где Q_общ. – тепловой эффект гидрирования смеси.

Т.е.:

V₁ + V₂ = 6

119∙V₁/22,4 + 114,6∙V₂/22,4 = 31,4.

Решая систему уравнений, получим V₁ = 3,6 л, V₂ = 2,4 л. Таким образом, объемное соотношение компонентов в исходной смеси: φ_цис = 100∙3,6/6 = 60%, φ_транс = 100∙2,4/6 = 40%.

Цис-бут-2-ен термодинамически менее стабилен, так как Δ_rQ₁> Δ_rQ₂. В случае каталитического гидрирования цис- и транс-изомеров алкенов образуется один и тот же алкан (в данном случае н-бутан). Поэтому величина Δ_rQ реакции непосредственно отражает относительную стабильность двух изомеров. Аналогичный вывод можно сделать при сравнении теплот образования алкенов (Δ_fQ°(транс-бут-2-ен) > Δ_fQ°(цис-бут-2-ен)).

Рекомендации к оцениванию:

1) Уравнения реакций гидрирования по 0,5 балла 0,5∙2 = 1 балл

2) Расчет тепловых эффектов реакций по 0,5 балла 0,5∙2 = 1 балл

3) Объемные доли компонентов смеси по 1 баллу 1∙2 = 2 балла

4) Вывод об относительной стабильности изомеров 1 балл

ИТОГО 5 баллов

№ 4

(С₆Н₁₀О₅)_n + nH₂O = nС₆Н₁₂О₆

С₆Н₁₂О₆= 2C₂H₅OH + 2CO₂

Стехиометрическая схема образования этанола из крахмала выглядит следующим образом:

(С₆Н₁₀О₅)_n → 2nC₂H₅OH

Учитывая содержание крахмала в клубнях картофеля, его масса составляет:

m(крахмала) = 729∙0,2 = 145,8 кг

Количества вещества крахмала и образующегося этанола (теоретический выход):

n(крахмала) = 145,8/162n = 0,9/n кмоль; n(этанола) = 2n∙(0,9/n) = 1,8 кмоль

Количество вещества этанола (практический выход), его масса и объем:

n(C₂H₅OH) = 1,8∙0,8 = 1,44 кмоль; m(C₂H₅OH) = 1,44∙46 = 66,24 кг;

V(C₂H₅OH) = 66,24/0,8 = 82,8 л.

2) Очистку и концентрирование обычно проводят путем дистилляции (перегонки), таким образом можно получить 96%-ный этанол. Для получения «абсолютного этанола» (99,5%-ного) можно использовать такие водоотнимающие средства как оксид кальция CaO или безводный сульфат меди (II) CuSO₄:

CaO + H₂O = Ca(OH)₂

CuSO₄ + 5H₂O = CuSO₄∙5H₂O

Рекомендации к оцениванию:

1) Уравнения реакций ферментации и брожения или стехиометрическая схема 1,5 балла

2) Объем спирта (практический выход) 2,5 балла

3) Метод дистилляции 0,5 балла

4) Указание на способ получения абсолютного этанола 0,5 балла

ИТОГО 5 баллов

№ 5

n(Ag) = 5,4/108 = 0,05 моль

По уравнению реакции: n(пентан-1-ола) = n(пентаналя) = 1/2 n(Ag) = 0,025 моль.

Масса пентан-1-ола равняется 0,025∙88 = 2,2 г

n(Cu) = 3,0/63,5 = 0,047 моль

По уравнению реакции: n(пентан-1-ола) + n(бутан-2-ола) = n(Cu) = 0,047 моль.

n(бутан-2-ола) = 0,047 – n(пентан-1-ола) = 0,047 – 0,025 = 0,022 моль.

Масса бутан-2-ола равняется 0,022*74 = 1,63 г

Массовая доля пентан-1-ола в смеси ω(%) = 100∙2,2/5,0 = 44,0%

Массовая доля бутан-2-ола в смеси ω(%) = 100∙1,63/5,0 = 32,6%

Массовая доля 1,1-диметилпропан-1-ола в смеси ω(%) = 100 – 44,0 – 32,6 = 23,4%

Рекомендации к оцениванию:

1) Уравнение реакции окисления первичного спирта до альдегида 0,5 балла

2) Уравнение реакции окисления вторичного спирта до кетона 0,5 балла

3) Уравнение реакции окисления альдегида до кислоты (или аммонийной соли) 1 балл

4) Массовые доли трёх спиртов по 1 баллу 1∙3 = 3 балла

ИТОГО 5 баллов

№ 6

Рекомендации к оцениванию:

1) За каждое правильно указанное вещество по 1 баллу 1∙5 = 5 баллов

ИТОГО 5 баллов

Дата добавления: 2019-01-14; просмотров: 221; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

⇐ Предыдущая 5 6 7 8 91011 12 13 14 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!