КАК Я ПРОВОЖУ ШКОЛЬНУЮ
ХИМИЧЕСКУЮ ОЛИМПИАДУ

Задания см. в № 21/2004

РЕШЕНИЯ И ОТВЕТЫ

8 класс

1. Исходя из приведенного атомного состава каолина, можно предположить, что в него входят следующие оксиды: SiO₂, Al₂O₃, H₂O. Если учесть индексы, стоящие при атомах химических элементов в брутто-формуле каолина, можно сделать вывод о мольных соотношениях указанных оксидов. Формула каолина будет иметь вид: 2SiO₂•Al₂O₃•2H₂O.

2.

Дано:

m₁(S) = 4 г,
m₁(Al) – избыток,
m₂(Al) = 4 г,
m₂(S) – избыток.

Найти:

m₁(Al₂S₃),
m₂(Al₂S₃)

Решение

4/96 = x₁/150, x₁ = 6,25 г;
4/54 = х₂/150, х₂ = 11,11 г.

Ответ. m(Al₂S₃), полученного из 4 г алюминия, больше, чем из 4 г серы.

3.

Дано:

(NH₄)₂Cr₂O₇,
Cr₂(SO₄)₃.

Найти:

₁(Cr),
₂(Cr).

Решение

1) M_r((NH₄)₂Cr₂O₇) = 252, А_r(Cr) = 52,

₁(Cr) = 2А_r(Cr)/M_r((NH₄)₂Cr₂O₇)•100(%) = 104/252•100(%) = 41,27%.

2) M_r(Cr₂(SO₄)₃) = 392, А_r(Cr) = 52,

₂(Cr) = 2А_r(Cr)/M_r(Cr₂(SO₄)₃)•100(%) = 104/392•100(%) = 26,5%.

Ответ. В соединении (NH₄)₂Cr₂O₇ содержание хрома выше.

4.

Дано:

m(HCl) = 20 г,
m(Mg) = 1 г,
m(Zn) = 1 г.

Найти:
как изменится равновесие.

Решение

Поскольку кислота дана в избытке, расчет ведем по веществам, взятым в недостатке, – по металлам.

1/65 = х₂/22,4, х₂ = 0,34 л.

Ответ. В случае с магнием выделится больший объем водорода, следовательно, эта чаша потеряет в весе больше. Чаша с магнием окажется выше.

5.

4NH₃ + 3O₂ = 2N₂ + 6H₂O,

2K + 2H₂O = 2KOH + H₂,

(NH₄)₂Cr₂O₇ = N₂ + 4H₂O + Cr₂O₃,

P₂O₅ + 3H₂O = 2H₃PO₄.

9 класс

1.

Дано:
V₁(р-ра KOH) = 500 мл,
₁(КОН) = 10%,
₁(р-ра КОН) = 1,11 г/мл,
V₂(р-ра HCl) = 800 мл,
₂(HCl) = 20%,
₂(р-ра HCl) = 1,18 г/мл.

Найти:
концентрации всех веществ после реакции.

Решение

Найдем массу раствора КОН:

m(р-ра КОН) = ₁•V₁ = 1,11•500 = 555 г.
Найдем массу безводного КОН в растворе:

m(КОН) = 555•10/100 = 55,5 г.

Масса раствора соляной кислоты:

m(р-ра HCl) = •V₂ = 1,18•800 = 944 г.

Масса безводной кислоты в растворе:

m(HCl) = 944•20/100 = 188,8 г.

Запишем уравнение реакции:

Найдем, какое из веществ, вступивших в реакцию, дано в избытке, а какое в недостатке:

(KOH) = m/M = 55,5/56 = 0,99 моль,
(HCl) = m/M = 188,8/36,5 = 5,17 моль.

Кислота HCl дана в избытке, расчет ведем по KOH:

55,5/56 = х/74,5, х = 73,8 г.

Масса кислоты, не вступившей в реакцию:

m(HCl) = 188,8 – 36,17 = 152,63 г.

Общая масса раствора:

m(р-ра) = 555 + 944 = 1499 г.

Найдем концентрацию каждого вещества в растворе:

(HCl) = 152,63/1499•100(%) = 10,2%,
(KCl)= 73,8/1499•100(%) = 4,9%.

Ответ. (HCl) = 10,2%, (KCl) = 4,9%.

2.

Дано:
m(HNO₃) = 10 г,
m(CaCO₃) = 2 г,
m(FeS) = 2 г.

Найти:
изменение положения весов в конце реакции.

Решение

Найдем массу углекислого газа, выделяющегося при взаимодействии HNO₃ и CaCO₃. Изменение положения весов будет обусловлено лишь убылью газа.

Рассчитаем мольные количества реагентов и найдем, какое из веществ, вступивших в реакцию, дано в избытке, а какое – в недостатке:

(CaCO₃) = m/M = 2/100 = 0,02 моль,
(HNO₃) = m/M = 10/63 = 0,16 моль.

Кислота дана в избытке, расчет ведем по веществу, взятому в недостатке, – по карбонату кальция:

2/100 = х/44, х = 0,88 г.

Чтобы найти массу газа, выделяющегося при взаимодействии HNO₃ и FeS, запишем уравнение реакции:

Примем за y массу сульфида железа(II) и найдем, какое из веществ, вступивших в реакцию, дано в избытке, а какое – в недостатке:

10/126 = y/88, y = 7 г.

Сульфид железа(II) взят в недостатке, следовательно, расчет ведем по этому веществу:

2/88 = z/34, z = 0,77 г.

В первом случае масса выделяющегося газа (СО₂) больше, чем во втором случае (выделение H₂S). Поэтому чаша с карбонатом кальция по окончании реакции с азотной кислотой окажется выше.
Ответ. Чаша весов с добавленным карбонатом кальция по окончании реакции будет выше чаши с добавленным сульфидом железа(II).

3.

Дано:
m(Mg + Cu) = 4 г,
V(H₂) = 1,12 л,
m(HCl) – избыток.

Найти:
(Mg),
(Mg),

Решение

Медь с соляной кислотой реагировать не будет. По объему выделившегося водорода найдем массу магния в смеси:

х/24 = 1,12/22,4, х = 1,2 г;

m(Cu) = 4 – 1,2 = 2,8 г,

(Cu) = 2,8/4•100(%) = 70%,

(Mg) = 100 – 70 = 30%.

Ответ. (Mg) = 30%, (Cu) = 70%.

4.

Дано:
l(ребра куба) = 0,8 см,
(K) = 0,96 г/см³,
m₁(р-ра KOH) = 500 г,
₁(KOH) = 10%.

Найти:

₂(KOH).

Решение

m(KOH безводн.) = 500•10/100 = 50 г.

V(калиевого кубика) = l³ = 0,8³ = 0,512 см³,

m(К) = V• = 0,512•0,96 = 0,49 г.

0,49/78 = х/112, х = 0,7 г (m_нов (KOH)).

0,49/78 = y/2, y = 0,013 г.

m(р-ра) = m₁(р-ра KOH) + m(K) – m(H₂) = 500 + 0,49 – 0,013 500,48 г,

₂(KOH) = [m(KOH безводн.) + m_нов(KOH)]/m(р-ра)• 100(%) = 50,7/500,48•100(%) = 10,13%.

Ответ. (KOH) = 10,13%.

5.

P + HNO₃ (конц.) H₃PO₄ + NO.

Электронный баланс:

3P + 5HNO₃ (конц.) 3H₃PO₄ + 5NO.

Для уравнивания числа атомов Н и О в левую часть уравнения необходимо добавить две молекулы воды:

3P + 5HNO₃ + 2Н₂О = 3H₃PO₄ + 5NO.

HNO₃ (конц.) + S NO₂ + H₂SO₄ + H₂O.

Электронный баланс:

6HNO₃ (конц.) + S = 6NO₂ + H₂SO₄ + 2H₂O.

6. Безусловно, слив растворы хлорида железа(III) и карбоната натрия, юный химик не смог бы получить карбонат железа(III). Дело в том, что хлорид железа(III) образован катионом слабого основания – Fe(OH)₃ – и анионом сильной соляной кислоты. В растворе эта соль будет подвергаться гидролизу с образованием кислой среды. Карбонат натрия также будет подвергаться гидролизу. Он образован катионом сильного основания – NaОН – и анионом слабой угольной кислоты. Карбонат железа(III) образован анионом слабой кислоты – угольной – и катионом слабого основания – Fe(OH)₃. Cоль Fe₂(CO₃)₃ подвергается гидролизу, причем гидролиз будет протекать до конца:

2FeCl₃ + 3Na₂CO₃ + 3H₂O = 2Fe(OH)₃ + 6NaCl + 3CO₂.

Гидроксид железа(III) Fe(OH)₃ – осадок коричневого цвета. Карбонат железа (III) в растворе не существует.

Окончание следует

В.А.ДЕМИДОВ,
учитель химии Синегорской средней школы
(Нагорский р-н, Кировская обл.)