Завдання і розв`язки завдань
ІІІ
етапу Всеукраїнської олімпіади з хімії
22 січня 2020 року
11 клас
1. Краще
чи гірше, ніж у чистій воді, розчинятиметься вуглекислий газ у розчинах
алюміній нітрату, калій ортофосфату, калій нітрату, калій карбонату? Відповідь
обгрунтуйте, наведіть необхідні рівняння реакцій.
Розв`язок
Розчинність вуглекислого газу
залежить від кислотності середовища: у лужному він розчиняється краще, а в
кислому - гірше, ніж у нейтральному. У розчинах перелічених речовин кислотність
середовища зумовлює гідроліз:
Al3+
+
H2O = AlOH2+
+ H+
(кисле
середовище)
PO43- + H2O = HPO4 2- +OH- (лужне
середовище)
CO32- + H2O = HCO3- + OH- (лужне
середовище)
У розчині калій нітрату гідроліз не
відбувається (середовище нейтральне). Розчинення вуглекислого газу: CO2
+ OH- = HCO3-.
2.
У сучасній хімічній промисловості
застосовують різні речовини, серед яких є небезпечні для здоров`я і життя людини. Прикладами останніх є сірководень (H2S - дигідрогенсульфід), амоніак (NH3 або NH4OH), сульфур
(IV) оксид
(сірчистий газ), ціановодень (HCN),
фосген
(СOCl2). Ці
речовини перевозять у цистернах у скрапленому стані. У випадку аварії ці
речовини випаровуються і шкідливо впливають на навколишнє середовище.
Запропонуйте хімічні способи знешкодження цих речовин.
Розв`язок
Cірководень
необхідно нейтралізувати нешкідливим слабколужним агентом, наприклад, содою – Na2CO3
або NaHCO3.
NH3 або
NH4OH - нейтралізувати,
наприклад, H3BO3, або
іншим слабокислотним агентом.
SO3
- нейтралізувати слаболужним розчином,
наприклад, соди.
HCN
– зв`язати ціанід у стійкий комплексний йон, наприклад, Fe(CN)63- або Cu(CN)42-, для чого
використати оксиди, гідроксиди або карбонати металів.
СOCl2 – нейтралізувати великою кількістю води,
можна слаболужного розчину або суспензії, наприклад, крейди.
3.
На дві однакові наважки невідомої солі
подіяли лугом і сульфатною кислотою, а третю прожарили. У всіх випадках
виділяються гази. Визначте склад солі, якщо відомо, що співвідношення мас газу
А (продукт першої реакції) до маси газу Б (продукт третьої реакції) дорівнює
0,607 : 1. Розрахуйте масу наважки солі,
якщо відомо, що у другому випадку утворюється 1,14 г газу. Складіть рівняння
відповідних хімічних реакцій.
Розв`язок
Невідома сіль – сіль амонію, газ, що
виділяється під дією лугу, амоніак. Молярна маса газу, що виділяється при
прожарюванні:
0,607 : 1 = 17 : х, х = 28 г/моль (відповідає азоту).
Сіль може бути NH4NO2,(
NH4)2Cr2O7, NH4ClO4
NH4NO2 = N2 + 2H2O
(NH4)2Cr2O7 = N2
+ Cr2O3 +4H2O
NH4ClO4 = N2 + Cl2 + 4H2O
+ 2O2
Але тільки у першому випадку m(NH3) : m(N2) = 0,607 :
1, тобто невідома сіль - NH4NO2.
x г
1,14г
2NH4NO2
+ H2SO4 =
(NH4)2SO4 + NO + NO2 + H2O
2 ·
64 г/моль (30 + 46)
г/моль
х = 2 · 64 · 1,14 /
30 + 46
х = 1,92г
4.
Через 50 г суміші фенолу, аніліну і
бензену пропустили газоподібний гідрогенхлорид. При цьому випав осад масою
12,95 г. З такою ж сумішшю прореагував розчин, що містить 8,4 г калій
гідроксиду. Знайдіть масові частки компонентів суміші.
Розв`язок
Формули речовин: C6H5OH – фенол, C6H5NH2
– анілін, C6H6 – бензен.
C6H5NH2
+ HCl = C6H5NH2
· HCl
93г/моль 129,5 г/моль
n (C6H5NH2
· HCl) = m/М
= 12,95г / 129,5г/моль = 0,1 моль,
m(C6H5NH2)
= n
· M
= 0,1 · 93 = 9,3 г
2) C6H5OH + KOH =
C6H5OK + H2O
n(KOH) = 8,4 г : 56г/моль = 0,15 моль
n(KOH) = n(C6H5OH) = 0,15 моль
m(C6H5OH) = n · M = 0,15 · 94 = 14,1 г
m(C6H6) = m(заг.) – [m(C6H5OH) + m( C6H5NH2)] = 50 – (9,3 + 14,1) = 26,6г
w(C6H6) = (26,6 : 50) · 100 = 53,2%
w(C6H5OH) =
(14,1 :
50) · 100 = 28,2% у сумі 100%.
w(C6H5NH2) = (9,3 : 50) · 100 =
18,6%.
5.
Суміш містить алюміній, цинк, кремній і
мідь. При обробці 1000 мг суміші хлоридною кислотою виділився водень об`ємом
843 мл (н.у.) і залишився нерозчинний осад масою 170 мг. Під час взаємодії
суміші масою 500 мг з розчином натрій гідроксиду виділився водень об`ємом 517
мл (н.у.) і також залишився нерозчинний осад. Визначте склад суміші у
відсотках.
Розв`язок
З хлоридною кислотою реагують
алюміній і цинк. Із розчином натрій гідроксиду реагують алюміній, цинк і
кремній.
У першому випадку виділилось: 843/22,4 = 37,61 ммоль водню, у другому – ( 2
· 517) / 22,4 = 46,13 ммоль.
становить 4,26 · 29,09 = 119,7 мг або
(119,7 : 1000) · 100 = 11,97 % .
Осад – мідь, маса якої 170 – 119,7 =
50,3 мг.
У суміші міститься (50,3 : 1000) ·100
= 5,03% міді.
Маса цинку та алюмінію становить 1000
– 170 = 830 мг.
Позначимо масу алюмінію через х, тоді
маса цинку – (830 – х).
Складемо баланс за виділеним воднем:
3/2 · х/26,98 + (830 – х)/65,37 =
37,61, звідки х = 618,2мг.
У суміші міститься:
(618,2 : 1000) · 100 = 61,82 %
алюмінію, тоді цинку – 830 – 618,2 = 211,8 мг або 21,18 %.
6.
Монохлорпохідне деякого
вуглеводню містить 46,5% хлору, а його монобромпохідна – 66,1% брому. Напишіть
структурні формули всіх можливих ізомерів монобромпохідного. З яким об`ємом хлору може прореагувати 24,2 г монобромпохідного?
Відповідь: C3H5Br (5
ізомерів), приєднає 4,48 л хлору.