Окружная олимпиада
по химии в Москве

Окружная олимпиада по химии проводилась в Москве 7 декабря 2008 г. В 2008–2009 учебном году она называлась «Всероссийская олимпиада школьников. II этап». (Первый этап – это школьная олимпиада, ее победители участвуют далее в окружной.) В 8-м классе было предложено 5 заданий, в 9-м классе – 6, в 10-м классе – 8, в 11-м классе – 9 заданий. Интересно, что ни в одном вопросе не было тестового задания, и вообще мотивы ЕГЭ никак не звучали.

Обратимся к содержанию заданий.

В 8-м классе требовалось:

• уметь различать понятия «химический элемент» и «простое вещество»;

• знать формулировку закона Авогадро;

• по соотношениям молекулярных масс газов и другим параметрам определить три зашифрованных газа и на основе их объемных долей в смеси рассчитать массовые доли газов;

• в ряду химических символов и формул, написанном без пробелов, разглядеть обозначения индивидуальных веществ;

• по результатам количественного анализа продуктов разложения бихромата аммония установить формулу исходного вещества.

В 9-м классе задания была подобраны с производственным уклоном: обжиг алебастра, технология производства фосфорной кислоты, выплавка стекла. Две задачи составлены с привлечением знаний о соединениях меди: переходы окраски и определение состава смеси. Включена задача на вывод химической формулы.

В 10-м и 11-м классах задания перекликаются:

1. (1)* восстановить левую часть химических уравнений по известной правой части;

2. (4) окислительно-восстановительные реакции;

3. (4, 8) на расчет массовой доли вещества в смеси;

4. (9) составить уравнения реакций для цепочки химических превращений;

5, 8. (3, 5, 7) по свойствам вещества установить его строение и написать уравнения реакций;

6. (5, 7) на распознавание органических соединений;

7. (6) предложить схемы синтеза органических соединений.

Задания по объему выполняемых действий весьма протяженные. Для их решения требуется хорошее знание химии, умение выполнять математические расчеты (преимущественно составление и решение пропорций). Физически трудно провести 4 часа в классе, где работают 30 человек, без права пользоваться какими-либо вспомогательными источниками информации, кроме таблицы Д.И.Менделеева и таблицы растворимости. Однако в современной системе приема в вузы олимпиадам отводится заметное место. Поэтому учащимся, выбирающим определенные специальности, просто необходимо участвовать в олимпиадах по профилю и стремиться проявить себя в них.

Приводим задания олимпиады. Решения и ответы будут напечатаны в ближайших номерах.

8 класс

1. Определите, в каких фразах говорится о химическом элементе, а в каких – о простом веществе. Верному утверждению в таблице соответствует буква. Выберите эти буквы и составьте из них фамилию ученого-естествоиспытателя. Какой закон носит имя этого ученого (приведите формулировку)?

2. Атмосфера планеты Уран состоит из трех газообразных веществ А, Б, В. Об этих веществах нам известно следующее:

1) Определите, какие вещества входят в состав атмосферы Урана.

2) Запишите уравнения реакций взаимодействия газов А и Б с кислородом.

3) Содержатся ли вещества А, Б, В в атмосфере Земли?

4) Найдите массовые доли газов А, Б, В в атмосфере Урана.

3. Ученик получил задание, в котором по названиям веществ необходимо было составить их химические формулы. Выполняя это задание, он не оставил пробелы между формулами веществ, в результате чего у него получилась запись:

Н₂ОР₂О₅АlО₂NaН₂О₃СО₂Na₃NCFeCl₃N₂K₂SSiO₂.

1) Выделите из этой записи формулы индивидуальных веществ, подчеркните простые вещества.

2) Как было сформулировано задание, которое выполнял ученик?

4. Магний может гореть в атмосфере кислорода, хлора, озона, углекислого газа и даже в воде. Составьте уравнения реакций горения магния в перечисленных веществах, учитывая, что в трех случаях протекает реакция соединения, а в двух реакция замещения. Почему все реакции называют горением?

5. На уроках химии часто показывают опыт «вулканчик». Для проведения этого опыта вещество с названием бихромат аммония насыпают горочкой на металлический лист и для начала реакции нагревают. Внешний эффект от этого опыта напоминает извержение вулкана. Установите формулу исходного бихромата аммония, если в результате разложения 1 моль этого вещества образуются: азот объемом 22,4 л (н.у.), 1 моль оксида хрома, массовая доля кислорода в котором 31,58 %, и 72 г воды. (A_r(Cr) = 52.)

9 класс

1. «...Ранним утром, часов в шесть, он отправился на работу, на берег реки, где в сарае устроена была обжигательная печь для алебастра и где толкли его. Отправилось туда всего три работника. Один из арестантов взял конвойного и пошел с ним в крепость за каким-то инструментом; другой стал изготовлять дрова и накладывать в печь...»

(Ф.М.Достоевский)

Составьте уравнения реакций, описывающие процессы, происходящие в печах, упомянутых в отрывке из известного произведения русской литературы ХIХ века. Как использовали в строительстве продукт обжига алебастра? Как используют соединение, образующееся при сплавлении этого продукта с одним из веществ, образующихся при горении древесины? Составьте уравнения реакций, упомянутых в вашем ответе. Укажите название произведения, из которого взят отрывок, и фамилию главного героя этого произведения.

2. При растворении бесцветного кристаллического вещества в воде образуется голубой раствор. Добавление к нему соляной кислоты приводит к появлению у раствора зеленой окраски. Если прилить к этому раствору раствор аммиака, то можно получить голубоватый осадок. При этом можно наблюдать образование над раствором легкого дыма. Добавление избытка аммиака приводит к образованию темно-синего раствора. Объясните происходящие явления, составьте уравнения реакций, назовите образовавшиеся вещества.

3. При производстве фосфорной кислоты образуется большое количество твердого отхода. Предложите способ превращения технологии этого производства в безотходную. Составьте уравнения реакций.

4. После прокаливания смеси нитрата меди с медным порошком общая масса уменьшилась на 45,45 %. Вся ли медь прореагировала? Рассчитайте состав исходной смеси.

5. Известно, что древние египтяне умели получать стекло из природных материалов. Анализ древнеегипетского стекла показал, что оно содержит следующие оксиды: SiO₂, Na₂O, K₂O, СаО, МgО, Al₂О₃, Fe₂О₃, MnО. Силикаты каких элементов можно использовать для получения этого стекла? Предложите схему процесса получения такого стекла и составьте уравнения возможных реакций.

6. Ряд неорганических веществ являются взрывоопасными. Приведите примеры таких веществ. Выведите формулу огнеопасного неорганического бинарного соединения, в составе которого содержится 97,6 % сурьмы (Sb).

10 класс

1. Восстановите левую часть приведенных ниже уравнений.

……………… —> Вr₂ + MnSО₄ + K₂SО₄ + 2Н₂О,

……………… —> 2Al(NO₃)₃ + 2NO + 3S + 4Н₂О,

……………… —> 5S + 2MnSO₄ + K₂SО₄ + 8Н₂О,

……………… —> S + FeS + 6NaCl,

……………… —> 2Вr₂ + 2FeCl₃,

……………… —> BaSO₃ + K₂SО₃ + 2Н₂О,

……………… 3Cu + N₂ + 3Н₂О,

……………… —> K₃РО₄ + 2NН₃ + 3Н₂О,

……………… —> СаСО₃ + KОН + Н₂O,

……………… —> СО₂ + Н₂О + 4ВаSO₄ + NН₄НСО₃.

2. Составьте уравнение реакции взаимодействия магния с азотной кислотой, если продуктами ее восстановления являются N₂О и NН₃ (NН₄NО₃).

3. Какой объем раствора азотной кислоты ((НNО₃) = 70,00 %; = 1,413 г/мл) следует добавить к 10 г олеума ((SО₃) = 30,00 %), чтобы массовая доля серной кислоты стала в 2 раза больше массовой доли азотной кислоты в полученном растворе?

4. Составьте уравнения реакций по схеме с использованием структурных формул, предварительно выбрав подходящее значение n:

C_nH_2n —> X —> C_nH_2n.

Исходное и конечное вещества изомерны друг другу. Для конечного вещества напишите уравнения реакции полимеризации.

5. Установите строение и назовите по систематической номенклатуре предельный углеводород, который при гидрировании дает 3-метилпентан, а в результате бромирования превращается в 2,4-дибром-3-метилпентан. Сколько литров кислорода потребуется для полного сгорания навески этого соединения массой 37,8 г?

6. Алкан С₆Н₁₄ может быть получен восстановлением при помощи цинка и соляной кислоты (Zn/НСl) только двух алкилхлоридов (С₆H₁₃Cl) и гидрированием только двух алкенов (С₆Н₁₂). Какова структура алкана?

7. Предложите схемы синтеза соединений, используя только неорганические реактивы:

а) пентена-2 из пентанола-1;

б) 2,2,5,5-тетраметилгексана из диметилпропана;

в) 1,2,3,4-тетрахлорбутана из этанола;

г) гексадиена-1,5 из пропилена;

д) бутина-1 и бутина-2 из ацетилена.

8. При окислении алкадиена с изолированными двойными связями перманганатом калия в присутствии серной кислоты образовалось некоторое количество углекислого газа. При сгорании того же количества вещества этого алкадиена образовалось в три раза больше углекислого газа. Определите строение алкадиена и напишите уравнение реакции его окисления подкисленным раствором перманганата калия.

11 класс

1. Восстановите левую часть уравнений реакций.

……………………… 2Fе₂О₃ + 2FеCl₃,

……………………… 3Cu + CuCl₂ + N₂ + 2СО₂ + 6Н₂О,

.…………………… —> CaCl₂ + 2S + 2Н₂О,

.…………………… —> 6S + 4MnO₂ +2KHCО₃ + K₂CO₃,

.…………………… —> 2NH₃ + CaCO₃,

.…………………… —> CO₂ + 2HCl,

.…………………… —> 2Na₂CO₃ + O₂,

.…………………… 3Fe + N₂ + 3Н₂О,

.…………………… —> NO + FeCl₃ + NaCl + H₂O,

.…………………… 4NO₂ + O₂ + 2Н₂О.

2. В ампуле содержится 12,93 мг изотопа радиоактивного элемента, выделяющего -частицы. В вакуумированной ампуле через некоторое время установилось давление 67,36 кПа, а масса остатка изотопа составила 10,70 мг. Вычислите число Авогадро, считая, что масса -частицы m() = 6,644•10^–24 г, объем ампулы 20 см³ и температура 25 °С.

3. Оксид А некоторого металла, проявляющего переменную валентность в соединениях, при нагревании до температуры 420 °С образует два оксида В и С. При 600 °С В разлагается с выделением кислорода, образуя оксид С. Массовые доли металла в оксидах А, В и С составляют соответственно 86,62 %, 90,67 % и 92,83 %. Определите металл М в оксидах, установите формулы оксидов А, В и С, приведите уравнения реакций термического разложения оксидов А и В.

Составьте уравнения реакций взаимодействия:

а) оксида А с концентрированным горячим раствором cоляной кислоты;

б) оксида А с концентрированным горячим раствором едкого натра;

в) оксида А с сернистым газом;

г) оксида В с разбавленной азотной кислотой;

д) оксида В с концентрированным горячим раствором едкого натра.

4. Безводный нитрат меди(II) массой 18,80 г подвергли полному термическому разложению. Полученную газовую смесь дополнительно нагрели, в результате чего массовая доля кислорода в ней возросла в 1,2 раза. Вычислить объемные доли газов в полученной равновесной смеси, считая, что процесс разложения NО₂ при нагревании обратим (при проведении расчетов пренебречь процессом диспропорционирования NО).

Приведите уравнение реакции, с помощью которой можно синтезировать безводный нитрат меди(II).

5. Углеводороды А и Б относятся к соединениям, отвечающим общей формуле С_nН_2n–2. Оба углеводорода имеют одинаковое число атомов углерода в молекулах. Один из углеводородов реагирует с бромной водой и раствором перманганата калия на холоду, другой в эти реакции не вступает. Предложите возможные варианты строения этих углеводородов. В какие реакции и при каких условиях будут вступать оба углеводорода? Приведите уравнения реакций.

6. Предложите схемы синтеза следующих соединений:

а) бутина-1 из бутена-1;

б) 2-бром-4-нитротолуола из толуола;

в) диизопропилового эфира из пропилена;

г) янтарной (бутандиовой) кислоты из этилена;

д) фенацетина (СН₃–СО–NH–С₆Н₄–ОС₂Н₅) из 4-аминофенола.

7. Установите строение органических соединений по брутто-формуле и продуктам химических превращений:

а) С₄Н₆ – при исчерпывающем гидрировании образуется бутан, вступает в реакцию Кучерова, но не образует осадка при обработке аммиачным раствором оксида серебра;

б) С₄Н₆О₂ – имеет два геометрических изомера, при окислении подкисленным раствором перманганата калия дает уксусную и щавелевую кислоты.

8. При сгорании смеси триметиламина и метиламина объем образовавшегося углекислого газа в 4,4 раза больше, чем объем азота (объемы измерены при н.у.). Вычислите массовые доли триметиламина и метиламина в смеси.

9. Составьте уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить превращения:

---

* В скобках указаны номера заданий соответствующей тематики в 11-м классе.