четвер, 23 січня 2020 р.

Завдання і розв`язки ІІІ етапу олімпіади з хімії 10 клас


      Завдання і розв`язки завдань
ІІІ етапу Всеукраїнської олімпіади з хімії
 22 січня  2020 року
10 клас
1.     При спалюванні 8,96 л суміші метану, етану і карбон (ІІ) оксиду отримано 13,44 л вуглекислого газу (н.у.). Який вміст етану в суміші в об`ємних відсотках?
Розв`язок
Рівняння реакцій:
CH4 + 2O2 = CO2 + 2H2O
2CO + O2 = 2CO2
2C2H6 + 7O2 = 4CO2 + 6H2O
З 1 об`єму метану або карбон (ІІ) оксиду утвориться 1 об`єм СO2, а з 1 об`єму етану  - 2 об`єми СО2. Різниця об`ємів утворюваного CO2 і суміші трьох газів, що вступають у реакцію, зумовлена третьою реакцією і дорівнює об`єму  C2H6.
 Отже, об`єм  V (C2H6) = 13,44 л – 8,96 л = 4,48 л.
Об`ємна частка етану в суміші φ ( C2H6) = 4,48 / 8,96 · 100% = 50%. 
2.                 Рідина А при взаємодії з металічним натрієм утворює газ В, при пропусканні якого над нікелевим каталізатором утворюються два гази C і D і водень. При гідратації суміші газів C і D утворюється бутанол – 2. Визначте речовини А – D, складіть рівняння відповідних реакцій.
Розв`язок
Бутанол – 2 утворюється при гідратації ізомерних н – бутенів (С і D: бутен -  1 і бутен – 2, уточнити неможливо). Тоді газ В являє собою н – бутан, а рідина А – моногалогенетан. Галоген вибираємо з хлору і брому, оскільки мова йде про реакцію Вюрца. Хлоретан при 200 С є газом, тому речовина А – брометан. 
3.     У чотирьох пробірках знаходяться гліцерин, рідкий білок, крохмальний клейстер, розчин мила. Як визначити вміст кожної пробірки? Складіть рівняння відповідних реакцій.
Розв`язок
На пробу кожної з речовин необхідно подіяти лужним розчином купрум (ІІ) гідроксиду. З гліцерином відразу ж помітне посилення синього забарвлення до темно – синього.
При нагріванні реакційної суміші білок дає біуретову реакцію з фіолетовим забарвленням.
Крохмальний клейстер можна визначити за допомогою розчину йоду (темно-синє до чорного забарвлення), а розчин мила – за допомогою розчину солей кальцію:
2C17H35COONa + CaCl2 = (C17H35COO)2Ca↓ + 2NaCl.
4.                 До 100 мл суміші метану, водню і азоту добавили 150мл кисню і спалили. Після реакції об`єм суміші становив 86 мл. Продукти реакції пропустили через розчин натрій гідроксиду. Об`єм їх зменшився до 22 мл. Яка об`ємна частка компонентів вихідної суміші?
Розв`язок
Після реакції в суміші буде карбон (IV) оксид, азот і кисень, що не вступають у реакцію. Після пропускання суміші через розчин натрій гідроксиду карбон (IV) оксид вступає в реакцію з утворенням солі і в суміші залишається азот і кисень об`ємом 22 мл.
Знаходимо об`єм карбон (IV) оксиду, який утворюється при згорянні метану?
V(CO2) = 86 мл – 22 мл = 64 мл.
Яка об`ємна частка метану в суміші:
φ(CH4) = (64 мл /100 мл) · 100%  = 64%.
Знаходимо об`єм кисню, який вступив у реакцію з метаном:
64мл           х мл
CH4         +    2O2     =     CO2   +   2H2O
22400 мл   2·22400мл
64/22400 = х/44800
х = 64 · 2 · 22400 / 22400
х = 128 мл.
Знаходимо об`єм кисню, який провзаємодіяв з воднем і залишився після реакції:
V(O2) = 150 мл – 128 мл = 22 мл
Знаходимо об`єм водню і азоту, які були в суміші:
 V(H2, N2) = 100 мл – 64 мл = 36 мл
Знаходимо об`єм кисню, що не вступив у реакцію:
х – об`єм водню,
(36 – х) – об`єм азоту.
Сума об`ємів азоту і кисню, що не вступив у реакцію – 22 мл.
Через А позначимо об`єм кисню, що не вступив у реакцію, тоді
А = 22 – (36 – х)
Знаходимо об`єм кисню, який вступив у реакцію з воднем:
     Х                В
     2H2     +      O2 = 2H2O
2 · 22400мл    22400мл
В = х/2мл
Який об`єм водню був у суміші:
х/2 + 22 – (36 – х) = 22
х = 24 мл,
тоді об`ємна частка водню в суміші:
φ(H2) =( 24 : 100 ) · 100 = 24%.
Об`ємна частка азоту в суміші:
φ(N2) = 100% – 60% + 24% = 12%.
Отже, об`ємна частка метану в суміші – 64%, азоту – 12%, водню – 24%.
5.      Пару пропанолу пропустили над алюміній оксидом при температурі 3000 С. На утворений продукт подіяли бромоводнем і до добутої речовини додали натрій. Складіть схему перетворень і розрахуйте, з якої кількості пропанолу утвориться утвориться 43 г кінцевого продукту.
Розв`язок
CH2CH2СH2 - OHCH3CH = CH2 + H2O
                                               Пропен
 CH3 – CH = CH2 + HBr → CH3 – CHBr – CH3
                                               2 – бромпропан
2CH3 – CHBr – CH3 + 2Na → CH3 – CH(CH3) – CH(CH3) - CH3 + 2NaBr
                                                        2,3 – диметилбутан
З рівняння видно, що для утворення моля 2,3- диметилбутану потрібно 2 молі пропанолу.
 Складаємо стехіометричну схему:
               х г                                             43 г
2CH3CH2CH2 - OHCH3CH(CH3) – CH(CH3) - CH3
             120 г                                            86 г
Х = (120 · 43) / 86 = 60 г.
На утворення 43 г кінцевого продукту потрібно 60 г пропанолу.
6.                  Діючи на речовину А воднем у присутності каталізатора, добули речовину Б, що має склад: Карбону – 85,72%, Гідрогену – 14,28%, густина її пари за повітрям  становить 2,9. Під час реакції А з концентрованою сульфатною кислотою утворюється речовина В, яка при сплавлянні з лугом та наступній обробці хлоридною кислотою утворює речовину Г, яка є цінною сировиною в хімічній промисловості. Напишіть формули згаданих речовин і складіть рівняння відповідних реакцій.
Розв`язок
AC6H6, Б - C6H12(циклогексан), В – С6H5OSO3H, Г - C6H5Сl(хлорбензен) – використовують у виробництві аніліну.   

Немає коментарів:

Дописати коментар