Гимназическая химическая
олимпиада школьников

Задания см. в № 45/2004

Окончание. См. № 46/2004

Решения и ответы

10 класс

4. а)

Общая формула гомологического ряда алкенов С_хН_2х. Тогда уравнение реакции алкена с бромной водой примет следующий вид:

С_хН_2х + Br₂ = С_хН_2хBr₂.

(1 балл.)

· Количество вещества брома, прореагировавшего с алкеном:

(Br₂) = m(р-ра Br₂)•(Br₂)/M(Br₂) = 400•0,08/160 = 0,2 моль.

(1 балл.)

По уравнению реакции количество вещества алкена:

(С_хН_2х) = (Br₂) = 0,2 моль.

(1 балл.)

Молярная масса алкена:

M(С_хН_2х) = m(С_хН_2х)/(С_хН_2х) = 8,4/0,2 = 42 г/моль.

(1 балл.)

Составляем уравнение:

12х + 2х = 42, 14х = 42, х = 3.

(1 балл.)

Следовательно, молекулярная формула алкена – С₃Н₆ – это пропилен. Его структурная формула – СН₂=СН–СН₃.

(1 балл.)
(Всего 6 баллов.)

 

б)

Металл находится во II группе периодической системы, следовательно, он двухвалентен, и его оксид имеет формулу МО. Уравнение реакции оксида с раствором серной кислоты примет вид:

МО + Н₂SO₄ = МSО₄ + H₂O.

(1 балл.)

Количество вещества серной кислоты, прореагировавшей с оксидом:

(H₂SO₄) = m(р-ра H₂SO₄)•(H₂SO₄)/M(H₂SO₄) = 200•0,098/98 = 0,2 моль.

(1 балл.)

По уравнению реакции количество вещества оксида:

(MO) = (H₂SO₄) = 0,2 моль.

(1 балл.)

Молярная масса оксида:

М(МО) = m(МО)/(MO) = 8/0,2 = 40 г/моль.

(1 балл.)

Составляем уравнение:

х + 16 = 40, x = 24.

(1 балл.)

Молярную массу 24 г/моль имеет металл магний. Формула его оксида – MgO.

(1 балл.)
(Всего 6 баллов.)

 

5. а) Зрелые яблоки выделяют достаточно большое количество газа этилена, который способствует более быстрому созреванию незрелых плодов.

(2 балла.)

б) Это вещество – натуральный каучук. Туземцы получали его из млечного сока деревьев-каучуконосов. Застывая на воздухе, млечный сок превращался в эластичную резиноподобную массу желтовато-коричневатого цвета.

(2 балла.)

в) Газовые пузырьки – газ кислород. Он растворен в холодной воде, но при повышении температуры растворимость газа в жидкости понижается, и избыточный кислород выделяется из воды, собираясь на стенках сосуда.

(2 балла.)

г) Свекольный сок содержит в своем составе вещества, сходные с кислотно-основным индикатором лакмусом, который в кислой среде приобретает красный цвет.

(2 балла.)

11 класс

1. Пусть кристаллогидрат содержит х молекул кристаллизационной воды. При прокаливании кристаллогидрата образуется безводная соль:

СоСl₂•xН₂О = СоСl₂ + хН₂О.

(1 балл.)

Пусть масса исходного кристаллогидрата 100 г, тогда в соответствии с условием задачи масса безводной соли составит 54,62 г.

(1 балл.)

Молярные массы:

M(СоСl₂•хН₂О) = (130 + 18х) г/моль;

M(СоСl₂) = 130 г/моль.

Из уравнения реакции следует:

m(СоСl₂•хН₂О)/М(СоСl₂•хН₂О) = m(СоСl₂)/М(СоСl₂).

(1 балл.)

Получаем уравнение:

100/(130 + 18х) = 54,62/130.

(1 балл.)

Решая уравнение, находим: х = 6. Следовательно, формула исходного кристаллогидрата – СоСl₂•6Н₂О.

(1 балл.)
(Всего 5 баллов.)

 

2. Элемент № 84 – полоний: Атом содержит 84 протона, 84 электрона, 125 нейтронов.

(1 балл.)

Элемент находится в 6-м периоде, VI группе, главной подгруппе периодической системы химических элементов Д.И.Менделеева.

(1 балл.)

Заряд ядра атома равен +84. Атом имеет шесть энергетических уровней. Распределение электронов по уровням: 2, 8, 18, 32, 18, 6.

(1 балл.)

Графическая схема строения энергетических уровней.

(1 балл.)

Электронная конфигурация атома:

₈₄Po: 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s²4p⁶4d¹⁰4f¹⁴5s²5p⁶5d¹⁰6s²6p⁴.

Это p-элемент.

(1 балл.)

Валентности: II – основное состояние атома, IV – первое возбужденное состояние, VI – второе возбужденное состояние.

(1 балл.)

Высший оксид: РоО₃ (кислотный).

Гидроксид: Н₂РоО₄ – кислота (малоустойчива).

(1 балл.)
(Всего 7 баллов.)

 

3. В 1 кг угля содержится:

m(C) = 0,822•1000 = 822 г;

m(Н) = 0,046•1000 = 46 г;

m(S) = 0,01•1000 = 10 г.

Остальные компоненты не горят.

(1 балл.)

Горение углерода:

С + О₂ = СО₂.

(0,5 балла.)

Горение водорода (элемент):

4H + O₂ = 2H₂O.

(1 балл.)

Горение серы:

S + O₂ = SO₂.

(0,5 балла.)

По уравнению реакции горения углерода находим объем затраченного кислорода:

822/12 = х₁/22,4; х₁ = 1534,4 л.

(1 балл.)

Аналогично находим объем кислорода, затраченного на горение водорода:

46/4 = х₂/22,4; х₂ = 257,6 л.

(1 балл.)

Объем кислорода, затраченного на горение серы:

10/32 = х₃/22,4; х₃ = 7 л.

(1 балл.)

Общий объем кислорода:

V(O₂) = 1534,4 + 257,6 + 7 = 1799 л.

Объем воздуха:

V(возд.) = V(О₂)/0,21 = 8566,7 л.

(1 балл.)
(Всего 7 баллов.)

4. С калием способны взаимодействовать и фенол, и этанол:

2С₆Н₅ОН + 2К = 2С₆Н₅ОК + Н₂.

(1 балл.)

2С₂Н₅ОН + 2К = 2С₂Н₅ОК + Н₂.

(1 балл.)

С гидроксидом калия взаимодействует только фенол:

С₆Н₅ОН + КОН = С₆Н₅ОК + Н₂О.

(1 балл.)

Количество вещества гидроксида калия, прореагировавшего с фенолом:

(КОН) = V••/М(КОН) = 22,58•1,24•0,2/56 = 0,1 моль.

(0,5 балла.)

По уравнению реакции количество вещества фенола:

(С₆Н₅ОН) = (КОН) = 0,1 моль.

Масса фенола:

m(С₆Н₅OH) = (С₆Н₅ОН)•М(С₆Н₅ОН) = 0,1•94 = 9,4 г.

(1 балл.)

Общее количество вещества водорода, выделившегося в двух реакциях с калием:

(Н₂) = V₀/V_M = 23,52/22,4 = 1,05 моль.

(0,5 балла.)

Количество вещества водорода, выделившегося при взаимодействии калия с фенолом:

₁(Н₂) = 0,5(С₆Н₅ОН) = 0,05 моль.

(1 балл.)

Количество вещества водорода, выделившегося при взаимодействии калия с этанолом:

₂(Н₂) = (Н₂) – ₁(Н₂) = 1 моль.

(0,5 балла.)

Количество вещества этанола:

(С₂Н₅ОН) = 2(Н₂) = 2 моль.

Масса этанола:

m(С₂Н₅ОH) = (С₂Н₅ОН)•M(С₂Н₅ОН) = 2•46 = 92 г.

(1 балл.)

Масса смеси:

m(смеси) = m(С₆Н₅ОН) + m(С₂Н₅ОН) = 9,4 + 92 = 101,4 г.

(0,5 балла.)
(Всего 8 баллов.)

5. При сгорании исходного вещества образовались только углекислый газ и вода, следовательно, это вещество содержит элементы углерод, водород и (предположительно) кислород. Его формула (в общем виде) – С_хН_yO_z.
Количество вещества углерода:

(C) = (CO₂) = V₀/V_M = 2,24/22,4 = 0,1 моль.

(1 балл.)

Количество вещества водорода:

(H) = 2(H₂O) = 2m/M = 2•0,63/18 = 0,07 моль.

(1 балл.)

Масса кислорода в исходном веществе:

m(O) = m(С_xН_уO_z) – (С)•М(С) – (Н)•М(Н) = 1,59 – 0,1•12 – 0,07•1 = 0,32 г.

Количество вещества кислорода:

(О) = m(O)/M(O) = 0,32/16 = 0,02 моль.

(1 балл.)

Находим брутто-формулу (простейшую) сгоревшего вещества:

х : у : z = (С) : (Н) : (О) = 0,1 : 0,07 : 0,02 = 10 : 7 : 2.

Следовательно, брутто-формула вещества – С₁₀Н₇О₂.

(1 балл.)

Молярная масса вещества с такой брутто-формулой (M(С₁₀Н₇О₂)) – 159 г/моль, что составляет половину от молярной массы всего соединения, следовательно, конечная формула сгоревшего вещества имеет вид С₂₀Н₁₄О₄.

(1 балл.)

Данное вещество – фенолфталеин, поскольку в щелочной среде он действительно окрашивается в малиновый цвет, а в кислой и нейтральной средах остается бесцветным.

(1 балл.)

Области практического использования фенолфталеина:
индикатор щелочных сред в химическом анализе;

(1 балл.)

в медицине под названием «пурген» используется как слабительное средство.

(1 балл.)

Уравнение реакции горения фенолфталеина:

2С₂₀Н₁₄О₄ + 43О₂ = 40СО₂ + 14Н₂О.

(1 балл.)

Вещества, подобные фенолфталеину и использующиеся в качестве кислотно-основных индикаторов, – лакмус, метиловый оранжевый, метиловый синий и т.д.

(1 балл.)
(Всего 10 баллов.)

А.С.ГОРДЕЕВ,
учитель химии и экологии
гимназии № 20
(г. Донской, Тульская обл.)