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%.