четвер, 3 грудня 2020 р.

ІІ етап олімпіади з хімії 29 листопада 2020 року - 11 клас, завдання і розв`язки

 

Завдання ІІ етапу Всеукраїнської олімпіади з хімії

29 листопада 2020 року

11 клас

Задача 1 .

У концентровану сульфатну кислоту помістили 60 г міді. Виділилось 16,8л газу (н.у.). Цей газ пропустили крізь розчин, у якому містилось 44,8г калій гідроксиду. Обчисліть відносний вихід газу у %, масу кислої солі (в г) в утвореному розчині. 9 балів.

Розв`язок

1.     Запишемо рівняння реакції і обчислимо об`єм сульфур (IV) оксиду, який повинен був виділитись:

60 г                                   x л

Cu + 2H2SO4 = CuSO4 + SO2↑ + 2H2O

64г                                    22,4л

                 х = 21л

2.   За формулою ŋ(SO2) = V(сульфур (IV)оксид (прак.) : V(сульфур(IV) оксид (теор.) або вихід сульфур (IV) оксиду  

 ŋ(SO2) = 16,8 : 21 = 0,8 або 80%.

3.     Обчислимо кількість речовини лугу та кількість речовини SO2:

n(KOH) = 44,8 : 56 = 0,8моль

n(SO2) = 16,8 : 22,4 = 0,75 моль

4.     Так як відношення n(KOH) : n(SO2) = 1 : 1 (це видно з рівняння реакції), то відбудеться реакція з утворенням кислої солі:

KOH + SO2 = KHSO3

З рівняння видно, що 0,75 моль KOH прореагує з 0,75 моль SO2, утвориться 0,75 моль KHSO3.

Однак залишиться 0,8 – 0,75 = 0,05 моль KOH, а тому частина кислої солі (0,05 моль) перетвориться на середню сіль:

 KHSO3 + KOH =  K2SO3 + H2O/

Отже, залишиться  0,75 – 0,05 = 0,7моль KHSO3

Обчислимо масу цієї солі: М(KHSO3) = 120 г/моль

 m(KHSO3) = 120 · 0,7 = 84 г

Відповідь: 80% , 84 г.

 Задача 2.

Під час взаємодії лужноземельного металу з водою одержали 8,96л водню (н.у.) і 684 г розчину з масовою часткою лугу 10%. Укажіть число  протонів атома лужноземельного металічного елемента, просту речовину якого використали.  9балів.

Розв`язок

1.     Із формули

 w (Me(OH)2 =   знайдемо масу лугу в розчині:

m (Me(OH)2 = 684 · 0,1 = 68,4 г.

2.     Обчислимо кількість речовини водню, що виділився:

n(H2) = V(H2) :Vm = 8,96 : 22,4 = 0,4 моль.

3.     Складемо рівняння реакції і обчислимо кількість речовини лугу, що утворився:

                        х моль       0,4 моль

Me + 2H2O = Me(OH)2  + H2

                        1 моль         1 моль

                              х = 0,4 моль.

4.     Із формули n(Me(OH)2 = m (Me(OH)2 : M(Me(OH)2

             знайдемо молярну масу лугу

          М(Me(OH)2 = 68,4 : 0,4 = 171 г/моль

5.     Обчислимо молярну масу металічного елемента:

М(Ме) = 171 – (17 · 2) = 137г/моль

Елемент, який ми шукаємо – Барій, Z(Ba) = 56.

Відповідь: Z(Ba) = 56.

    Задача 3.

         Масова частка Карбону в суміші, що складається з карбон (ІІ) оксиду та карбон (ІV) оксиду, становить 36%. Обчисліть масову частку (%)
карбон (ІІ) оксиду в суміші. 9 балів.

Розв`язок

нехай w(CO) = х, тоді            СО2:  нехай w(CO2) = 1 - х, тоді     

        w(C) = 12/28 * w(CO)                w(C) = 12/44 * w(CO) 

12/28 * х + 12/44 * (1-х) = 0,36

х = 0, 56

w(CО) = 0,56 або 56%

 Відповідь:56%

Задача 4.   Мідна руда складається з борніту (Cu3FeS3) та пустої породи. Масова частка борніту в руді – 10%. З однієї тонни руди виплавляють 50,5 кг міді. Визначте масову частку виходу міді від теоретично можливого. 9 балів.

Складаємо стехіометричну схему Cu3FeS3          3Cu

n(Cu3FeS3): n(Cu) = 1:3

n(Cu) = 3·n(Cu3FeS3)

M(Cu3FeS3) = 344 г/моль = 0, 344 кг/моль

m (Cu3FeS3) = w(Cu3FeS3) · m (руди) = 0,1*1000 = 100 кг

n (Cu3FeS3) = 100/0,344 = 290,7 моль

n (Cu) = 3·290,7 = 872,1 (моль)

m (Cu) = 872,1 моль · 0,064 г/моль = 55,8 кг

η (Cu) = m (Cu пр.) / m (Cu теор.) = 50,5 кг / 55,8 кг = 0,905 або 90,5%

Відповідь:90,5%

Задача 5.

Суміш порошків цинк нітрату і металічного цинку прожарили в струмені повітря. Після охолодження маса зразка не змінилась. Визначте масову частку металічного цинку в зразку. 14 балів.

Розв`язок

При нагріванні суміші відбуваються наступні реакції:

            x                               m1               m2

1.     2Zn(NO3)2      =   2ZnO + 4NO2     + O2

2 · 189г/моль                 4·46г/моль   32г/моль

   m3                              m1 + m2

2.     2 Zn         +          O2    =    2ZnO

2 · 65г/моль     32г/моль

Припускаємо, що в суміші міститься х г цинк нітрату, тоді:

m1(NO2) =x * 4 *46/ 2*189

m2(O2) = 16 * x / 189 

Втрата маси складає:

  92х : 189 + 16x/189  = 108x/189

Значить, стільки ж кисню по масі сполучається з цинком:

m3 =65 *108 * x/189 *16  = 2,32·x

Вихідна суміш складається з х г цинк нітрату і 2,32 г цинку. Масова частка цинку в суміші:

w = 2,32x /x + 2,32 ·100% = 70%.

Відповідь: Масова частка цинку в суміші становить 70%.