КАК Я ПРОВОЖУ ШКОЛЬНУЮ
ХИМИЧЕСКУЮ ОЛИМПИАДУ
Окончание. См. также № 21, 22, 33/2004
РЕШЕНИЯ И ОТВЕТЫ
11 класс
Задания см. в № 21/2004
1. Дано:
m(сплава) = 0,84 г,
HCl (р-р) – избыток,
V1(H2) = 224 мл,
m1(ост.) = 0,28 г,
KOH (р-р) – избыток,
V2(H2) = 448 мл,
m2(ост.) = 0,56 г.
Найти:
Э', Э''.
Решение
Можно предположить, что элемент Э' с
валентностью II реагирует только с кислотой и не
реагирует со щелочью, а элемент Э'' с валентностью
IV реагирует только со щелочью, но не реагирует с
кислотой. (По условию задачи кислота дана в
избытке, но нерастворимый остаток составил 0,28 г.
В случае со щелочью остаток составил 0,56 г.) Отсюда
заключаем, что масса двухвалентного металла в
сплаве составляет 0,56 г, а четырехвалентного
элемента – 0,28 г. Составим уравнение реакции
металла Э' с соляной кислотой и определим этот
металл:
Согласно периодической системе химических
элементов Д.И.Менделеева относительная атомная
масса 56 соответствует железу. Следовательно,
один из элементов в сплаве – железо.
Расчет молярной массы второго элемента Э'' ведем
по уравнению реакции:
Образовавшийся объем водорода 448 мл
соответствует 0,02 моль газа, а 0,28 г элемента Э''
соответствует 0,01 моль. Зная массу элемента в
сплаве, найдем его относительную атомную массу Ar(Э''):
0,28 г составляют 0,01 моль, следовательно, молярная
масса элемента – 28 г/моль и
Ar(Э'') = 28, что соответствует кремнию.
Следовательно, второй элемент в сплаве –
кремний.
Ответ. Металлы в сплаве – железо и
кремний.
2. Дано:
m(Na2CO3•10H2O) = 24 г,
m(Na2CO3) = 8 г,
m((р-ра Na2CO3) = 500 г,
1(Na2CO3)
= 15%.
Найти:
2(Na2CO3).
Решение
Найдем массовую долю 3 безводного карбоната натрия в
кристаллогидрате:
3(Na2CO3)
= Mr(Na2CO3)•100(%)/Mr(Na2CO3•10H2O)
= 106•100(%)/286 = 37%.
Cоставим пропорцию и определим массу Na2CO3
в 24 г Na2CO3•10H2O:
24 г – 100%,
х г – 37%,
х = 8,88 г.
Найдем массу безводного карбоната натрия в 500 г
15%-го раствора:
m1(Na2CO3) = 500•15(%)/100(%)
= 75 г.
Найдем общую массу безводного карбоната натрия
в растворе, полученном в итоге:
m2(Na2CO3) = 8,88 + 8 + 75 =
91,88 г.
Общая масса итогового раствора:
m2(р-ра) = 24 + 8 + 500 = 532 г.
Найдем процентную концентрацию карбоната
натрия в полученном растворе:
2(Na2CO3)
= m2(Na2CO3)•100(%)/m2(р-ра)
= 91,88•100(%)/532 = 17,3%.
Ответ. 2(Na2CO3) = 17,3%.
3. Дано:
СхНуОz – формула
органического вещества,
(С) = 68,57%,
(Н) = 8,57%,
(О) = 22,86%.
Найти: структурную формулу
вещества.
Решение
Используя процентное содержание элементов в
веществе, установим его формулу:
х : y : z = (С)/Ar(C) : (Н)/Ar(Н) : (О)/Ar(О) = 68,57/12 : 8,57/1 : 22,86/16 =
5,71 : 8,57 : 1,43 =
= 4 : 6 : 1.
Искомое вещество имеет брутто-формулу С4Н6О.
В условии задачи сказано, что вещество вступает в
реакцию «серебряного зеркала», следовательно,
это альдегид. Вещество обесцвечивает раствор
бромной воды, значит, оно имеет двойную связь. Об
этом же свидетельствует и тот факт, что 1 моль
этого вещества присоединяет
1 моль воды в присутствии концентрированной
серной кислоты.
Предполагаемые формулы веществ:
Напишем уравнения реакций вещества с бромной
водой и аммиачным раствором оксида серебра на
примере бутен-2-аля:
Ответ.
Бутен-2-аль СН3–СН=СН–СНО,
бутен-3-аль СН2=СН–СН2–СНО,
2-метилбутен-2-аль СН2=С(СН3)–СНО.
4. Дано:
m(CaCO3 + KMnO4) = 22,64 г,
HCl (р-р) – избыток,
V(газов) = 6,72 л.
Найти:
(СaCO3),
(KMnO4).
Решение
Пусть масса карбоната кальция в смеси х г,
тогда масса перманганата калия (22,64 – х) г. При
взаимодействии карбоната кальция с соляной
кислотой выделяется y л газа, а при
взаимодействии перманганата калия с кислотой HCl
выделится (6,72 – y) л газа.
(22,64 – x)/316 = (6,72 – 0,224x)/112.
Отсюда
x = 10 г, m(CaCO3) = 10 г,
m(КMnO4) = 22,64 – 10 = 12,64 г.
Массовую долю карбоната кальция найдем из
пропорции:
22,64 г – 100%,
10 г – (СaCO3),
(СaCO3)
= 44%,
(КMnO4)
= 100(%) – 44(%) = 56%.
Ответ. (СaCO3) = 44%, (КMnO4) = 56%.
5. Дано:
m1(смеси) = 20 г,
m2(смеси) = 40 г,
V(HCl) = 4,85 л,
V(С2Н5ОН) = 7,76 мл,
(С2Н5ОН) =
0,8 г/мл.
Найти:
cостав смеси.
Решение
Из всех компонентов смеси только -аминопропионовая кислота
вступает в реакцию взаимодействия с этанолом.
Используя величину плотности этанола, найдем его
массу:
m(С2Н5ОН) = (С2Н5ОН)•V(С2Н5ОН)
= 0,8•7,76 = 6,208 г.
По уравнению реакции -аминопропионовой кислоты с этанолом
найдем ее массу в смеси:
х/89 = 6,208/46, х = 12 г.
Масса 12 г -аминопропионовой
кислоты содержится в 40 г смеси, следовательно, в 20
г смеси содержится 6 г этой кислоты.
Зная массу -аминопропионовой
кислоты, содержащейся в 20 г смеси, найдем объем
хлороводорода, который пошел на полное
взаимодействие с аминокислотой:
Следовательно, объем хлороводорода,
вступившего в реакцию с метиламином, равен:
4,85 – 1,5 = 3,35 л.
По уравнению реакции найдем массу метиламина:
z/31 = 3,35/22,4, z = 4,64 г.
Масса этилацетата равна: 20 – 6 – 4,64 = 9,36 г.
Ответ.
m(метиламина) = 4,64 г,
m(-аминопропионовой
кислоты) = 6 г,
m(этилацетата) = 9,36 г.
6. Дано:
m(СхНуОz) = 11,4 г,
m(RCOOH) = 15 г,
V(р-ра KOH) = 59,4 мл,
(KOH) = 20%,
(KOH) = 1,18 г/мл.
Найти:
формулу вещества.
Решение
Найдем массу раствора гидроксида калия,
вступившего в реакцию:
m(р-ра KOH) = (KOH)•V(KOH) = 1,18•59,4 = 70,09 г.
Найдем массу безводного гидроксида калия:
m(КОН) = 70,09•20/100 = 14 г.
По уравнению реакции найдем молярную массу
кислоты:
15/х = 14/56, х = 60 г.
Mr(R) = 60 – Mr(COOH) = 60 – 45
= 15.
Следовательно, радикал, входящий в состав
кислоты, – метил СН3. В реакции
нейтрализации с раствором КОН участвовала
уксусная (этановая) кислота.
Запишем формулу исходного кислородсодержащего
вещества, окисленного в СН3СООН, в виде СН3СНхО
и составим схему этого процесса:
Поскольку количества веществ исходного
соединения и продукта реакции одинаковы, то
z = 11,4•60/15 = 46 г/моль. Искомое вещество –
этиловый спирт СН3СН2ОН (M = 46
г/моль).
Ответ. Формула вещества – СН3СН2ОН
(этанол).
7.
В.А.ДЕМИДОВ,
учитель химии
Синегорской средней школы
(Нагорский р-н, Кировская обл.)
|