Задачи 2008/2009 года по химии (PDF)

ЗАДАНИЯ I (ОТБОРОЧНОГО) ЗАОЧНОГО ЭТАПА ОЛИМПИАДЫ «ЮНЫЕ ТАЛАНТЫ ПРИКАМЬЯ. ХИМИЯ» 2008/2009 УЧЕБНОГО ГОДА Отвечать на задания необходимо в файле ответов! В заданиях №1-19 необходимо выбрать один или несколько правильных вариантов ответа. 1. Раствор гидроксида...

ЗАДАНИЯ I (ОТБОРОЧНОГО) ЗАОЧНОГО ЭТАПА ОЛИМПИАДЫ «ЮНЫЕ ТАЛАНТЫ ПРИКАМЬЯ. ХИМИЯ» 2008/2009 УЧЕБНОГО ГОДА Отвечать на задания необходимо в файле ответов! В заданиях №1-19 необходимо выбрать один или несколько правильных вариантов ответа. 1. Раствор гидроксида натрия реагирует с А) оксидом железа (II); Б) соляной кислотой; В) гидроксидом цинка; Г) карбонатом кальция. 2. Сколько гидроксида натрия необходимо добавить к 245 г 10%-ного раствора ортофосфорной кислоты, чтобы получить раствор одной соли? А) 10 г; Б) 0,75 моль; В) 15 г; Г) 0,5 моль. 3. При взаимодействии каких веществ протекает реакция нейтрализации? А) NaOH и Ca(OH)2 в водном растворе; Б) NaOH и Zn(OH)2 в водном растворе; В) NaNH2 и NH4Cl в жидком аммиаке; Г) Na и NH3 в жидком аммиаке. 4. Какая соль подвергаются гидролизу только по катиону? А) Al2(SO4)3; Б) ZnCl2 ; В) Na3PO4; Г) NH4NO3. 5. При электролизе ___ одним из продуктов является водород. А) расплава хлорида натрия; Б) раствора нитрата лития; В) раствора хлороводородной кислоты; Г) раствора сульфата меди (II). 6. К реакции замещения относится А) взаимодействие натрия с кислородом; Б) взаимодействие гидроксида калия с соляной кислотой; В) взаимодействие цинка с разбавленной серной кислотой; Г) взаимодействие раствора хлорида меди (II) c железом. 7. Химическое равновесие в системе FeO(т) + H2(г)  Fe(т) + H2O(г) – Q сместится в сторону продукта реакции в случае: А) повышения давления; Б) повышения температуры; В) понижения температуры; Г) использования катализатора. 8. Атом какого элемента в основном состоянии имеет три неспаренных электрона? А) азота; Б) лития; В) углерода; Г) алюминия. 9. Число -связей одинаково в молекулах А) CH3COOH и CO2; Б) Cl2O7 и P2O5; В) H2SO4 H3PO4; Г) CO2 и C2H2. 10. Кислые соли образуются в реакции, схема которой имеет вид… А) CaCO3 + H2O + CO2 ; Б) 2 KOH + H2SO4 ; В) KOH + H2SO4 ; Г) Al(OH)3 + HCl ; 11. В 50 г 3,65%-ного раствора HCl содержится ____ молекул растворенного вещества. А) 1,75·1023; Б) 3,01·1023; В) 3,01·1022; Г) 3,01·1024. 12. В уравнении реакции, схема которой As2S3 + HNO3 + H2O H3AsO4 + H2SO4 + NO коэффициент перед формулой азотной кислоты равен: А) 7; Б) 28; В) 16; Г) 21. 13. Сокращенное ионное уравнение реакции 2H+ + CO32– = CO2 + H2O соответствует взаимодействию веществ: А) соляной кислоты и карбоната натрия; Б) уксусной кислоты и карбоната калия ; В) серной кислоты и карбоната калия; Г) азотной кислоты и карбоната кальция. 14. Что является окислителем в процессе электролиза раствора сульфата меди (II) на инертных электродах? А) катод; Б) катионы меди ; В) анод; Г) вода. 15. При добавлении к какому раствору избытка H2S выпадает осадок? А) ZnCl2; Б) NaCl; В) CdCl2; Г) HgCl2. 16. Алкен массой 5,6 г полностью прореагировал с 8,1 г бромоводорода. Полученное вещество обработали металлическим натрием, при этом получили углеводород Х. Возможная структура углеводорода Х: А) СН3(СН2)6СН3 Б) CH3 CH 3 CH CH CH3 CH 3 В) CH3 CH3 CH3 C C CH3 CH3 CH3 Г) CH3 CH CH2 CH2 CH CH3 CH3 CH3 17. Формальдегид используют при получении: А) Формалина Б) Уротропина В) Гуттаперчи Г) Пенопласта 18. Звездочками указано правильное направление замещения в бензольном кольце: А) NO2 * * COOH * Б) NH2 * * OH * В) NH2 * * CH3 * Г) OH * * COOH * 19. Карбонильное соединение, используемое в качестве лакриматора: А) Н2СО Б) (СН3)2СО В) С6Н5СОСН3 Г) С6Н5СОСН2Br  В задании №20 в файле ответа указать порядковые номера. 20. Расположить по увеличению кислотных свойств (1 – наиболее слабая из кислот, 4 – наиболее сильная): А) Трихлоруксусная кислота Б) Уксусная кислота В) Фенилуксусная кислота Г) Винилуксусная кислота В заданиях №21-22 необходимо вписать соответствующие значения в файл ответа. 21. В 1 литре раствора при некоторой температуре находится 0,06 г уксусной кислоты. В результате диссоциации в растворе образовалось 6,81·1020 непродиссоциированных молекул кислоты и образовавшихся ионов. Определить: А) молярную концентрацию кислоты; Б) степень диссоциации кислоты; В) константу диссоциации кислоты; Г) концентрацию ионов водорода в растворе. 22. Ароматический углеводород массой 9,2 г и массовой долей углерода 91,3% окислили водным раствором перманганата калия. Выпавший осадок отфильтровали, а фильтрат обработали 10%-ным раствором серной кислоты до полного осаждения. Указать: А) общее количество атомов в углеводороде; Б) сумму коэффициентов в уравнении окисления исходного углеводорода; В) название продукта окисления углеводорода; Г) массу раствора серной кислоты. Ответы на задания первого (отборочного) этапа: Задание максимальный Варианты ответов N балл А Б В Г 1 3 2 6 3 6 4 4 5 4 6 3 7 2 8 4 9 4 10 4 11 4 12 4 13 4 14 4 15 6 16 4 17 4 18 4 19 4 20 4 2 4 3 1 21 12 0,001 13,1% 1,97·10–5 1,31·10–4 моль/л 22 12 15 8 бензоат 98 г калия  Задания II очного теоретического этапа олимпиады «Юные таланты Прикамья. Химия» Задача 1. К 840 мл водного раствора нитрата серебра (концентрация 0,5моль/л) добавили 25г смеси хлоридов натрия и калия. Осадок отфильтровали, а в раствор опустили медную пластинку. После окончания реакции масса пластинки изменилась на 1,52г. Рассчитать массовые доли хлоридов в исходной смеси. Задача 2. Напишите уравнения реакций, соответствующие схеме: Определите X1, X2, X3. Задача 3. Напишите уравнения реакции с указанием структурных формул: Задача 4. Напишите уравнения синтеза «изооктана» (техническое название) при помощи реакций Вюрца, Кольбе и Дюма. Назовите «изооктан» по систематической номенклатуре. Обсудите целесообразность применения каждой реакции для получения данного соединения и выбор исходных веществ в реакции Вюрца. Задача 5. К 7%-ному раствору сульфата хрома (III) постепенно добавили равную массу раствора карбоната натрия. Смесь, образовавшуюся после реакции отфильтровали и получили раствор, содержащий две соли с одинаковыми анионами и равными массовыми долями. Рассчитайте массовые доли веществ в полученном фильтрате и массовую долю карбоната натрия в исходном растворе.  РЕШЕНИЕ ЗАДАНИЙ II ЭТАПА Возможны другие варианты решения заданий, не искажающие их смысла. Задача 1. Пусть ν(NaCl)= х, ν(КCl)=у, 58,5х + 74,5у = 25 1 балл Хлориды натрия и калия полностью прореагировали. NaCl + AgNO3 = AgCl↓ + NaNO3 (1) 1 балл KCl + AgNO3 = AgCl ↓ + KNO3 (2) 1 балл Медная пластинка реагирует с раствором AgNO3 (избыток). Пусть ν(изб.AgNO3) = z моль. Cu + 2AgNO3 = Cu(NO3)2 + 2Ag↓, тогда 108z – 0,5z · 64 = 1,5z z = 0,02 моль 2 балла Всего было взято AgNO3: 1000 мл р-ра – 0,5 моль AgNO3 840 мл р-ра – а моль AgNO3 840  0,5 а  0,42 моль 2 балла 1000 В реакции (1) и (2) вступило 0,42 – 0,02 = 0,4 (моль) AgNO3, тогда х + у = 0,4 1 балл Следовательно, система уравнений:  х  у  0, 4  => х = 0,3 у = 0,1 58,5 х  74,5 у  25 0,1  74,5 ω(KCl) = =0,298 25 ω(NaCl) = 1 – 0,298 = 0,702 2 балла Итого 10 баллов Задача 2. MnO2 + 4HCl = MnCl2 + Cl2↑ + 2H2O 3 балла MnCl2 + 2AgF = MnF2 + 2AgCl↓ 1 балл MnF2 + 2NaOH = Mn(OH)2↓ + 2NaF 1 балл Mn(OH)2 + 2HBr = MnBr2 + 2H2O 1 балл MnBr2 + 2AgNO3 = Mn(NO3)2 + 2 AgBr↓ 1 балл t Mn(NO3)2   2MnO2 + 2NO2 3 балла Х1 - MnCl2 Х2 - Mn(OH)2 Х3 - Mn(NO3)2 Итого 10 баллов  Задача 3. CH3 t, Ni (I) CH3(CH2)3CH3 4H2 + A CH3 CH3 (II) AlCl3 + Cl2 + HCl Cl B Возможно образование продукта CH3 Cl F но оно не отвечает условию, что соединение D – единственный изомер. CH3 COOH (III) 5 + 6 KMnO4 + 9 H2SO4 5 + 6MnSO4 + 3 K2SO4+ 14 H2O Cl Cl C (IV) COOH COOH NO2 H2SO4 + HNO3 + H2O Cl Cl D (V) + COOH COOH NO2 NH3 - + Zn + HCl Cl + ZnCl2 + H2O Cl Cl E Разбалловка Уравнения I – V 1,0×5 = 5 баллов Структурные формулы A – F 0,5×6 = 3 баллов Объяснение выбора структуры соединения B 2 балла Итого 10 баллов Задача №4. 1) CH3 CH3 CH2 CH CH3 CH3 CH3 2,2,4-триметилпентан; 2) р. Вюрца (CH3)3CCH2Cl + ClCH(CH3)2+ 2Na (CH3)3C CH2 CH CH3 + 2NaCl CH3 Реакция приводит к образованию побочных продуктов: 2(CH3)3CCH3Cl + 2Na (CH3)3C CH2 CH2 C(CH3)3+ 2NaCl 2 (CH3)2CHCl + 2Na (CH3)2CH CH(CH3)2 + 2NaCl Использование р. Вюрца для получения несимметричных продуктов не слишком целесообразно из-за протекания побочных реакций и снижения выхода основного продукта. Нельзя использовать в качестве исходного галогенпроизводного – третичный галоидалкил, т.к. в этом случае преимущественно образуется непредельный углеводород. 3) р. Кольбе – электролиз растворов натриевых или калиевых солей: эл. ток (CH3)3CCH2COONa + (CH3)2CHCOONa + 2H2O  (CH3)3C-CH2- CH(CH3)2+ H2 + 2NaOH + 2CO2 Возможно образование симметричных продуктов:  эл. ток 2(CH3)3CCH2COONa+2H2O  (СH3)3C-CH2-CH2- C(CH3)3+2CO2+H2+2NaOH эл. ток 2(CH3)3CHCOONa + 2H2O  (CH3)2CH-CH(CH3)2+2CO2+H2+2NaCl 4) р.Дюма – декарбоксилирование карбоновых кислот (щелочная плавка солей) t (CH3)3C CH CH(CH3)2 + 2 NaOH (CH3)3C CH2 CH(CH3)2+ Na2CO3 COONa Образуется преимущественно один продукт – наиболее оптимальный вариант. Разбалловка 1) Название «изооктана» 1 балл 2) Основное уравнение реакции Вюрца 1 балл 3) Побочные уравнения в р.Вюрца 0,5×2=1 балл 4) Аргументация нецелесообразности использования р.Вюрца 1 балл 5) Указание на невозможность использовать третичных галогенпроизводных с указанием причины 1 балл 6) Основное уравнение р.Кольбе 1 балл 7) Указание на возможность образования побочных продуктов 1 балл 8) Уравнения образования побочных продуктов 0,5×2=1 балл 9) Уравнения р. Дюма 1 балл 10) Выбор оптимального варианта 1 балл Итого 10 баллов Задача № 5. При взаимодействии сульфата хрома (III) и карбоната натри в растворе протекает полный гидролиз: Cr2(SO4)3 + 3Na2CO3 + 3H2O 3Na2SO4 + 2Cr(OH)3 + 3CO2 Соли с одинаковыми анионами, которые могут содержаться в растворе: сульфат хрома (III) и сульфат натрия. Сульфат хрома (III) находился в избытке по отношению к карбонату натрия. Пусть х – количество карбоната натрия, вступившего в реакцию, тогда количества веществ, вступивших и образовавшихся в данной реакции будут следующими: х/3 х х х 2/3х х Cr2(SO4)3 + 3Na2CO3 + 3H2O 3Na2SO4 + 2Cr(OH)3 + 3CO2 Так как в конечном растворе (Cr2(SO4)3) = (Na2SO4), то и m(Cr2(SO4)3) = m(Na2SO4). М(Na2SO4) = 142 г/моль m(Na2SO4) = 142х г М(Cr2(SO4)3) = 392 г/моль Пусть у – масса исходного раствора Cr2(SO4)3. m(Cr2(SO4)3) = 0,07у – х/3  392 142х = 0,07у – х/3  392 0,07y = 142х + х/3  392 = 272,67х у = 3895,24х Масса фильтрата равна: 2у – m(Cr(OH)3) – m(CO2) = 2у – 2/3х  103 – х  44 = 2у – 112,67х = 2  3895,24х – 112,67х = 7677,81х. (Cr2(SO4)3) = (Na2SO4) = (m(Na2SO4)/mфильтрата)  100% = (142х/7677,81х)  100% = 1,84%; Находим массовую долю карбоната натрия в исходном растворе: (Na2СО3) = (m(Na2СО3)/у)  100% = (106х/3895,24х)  100% = 2,72%. Разбалловка. Составление уравнения полного гидролиза 4 балла Определение массовых долей Cr2(SO4)3 и Na2SO4 3 балла Определение массовой доли Na2СО3 3 балла Всего 10 баллов Задание III очного практического этапа олимпиады «Юные таланты Прикамья»по химии Синтез ацетанилида Исходные вещества: анилин: 1 мл; Tкип. 184°С, плотность 1,02 г/см3; уксусный ангидрид: 1,2 мл; Tкип. 140°С, плотность 1,08 г/см3. В коническую колбу емкостью 50 мл, содержащую анилин, добавляют 4 мл дистиллированной воды и энергично перемешивают. Затем в эту колбу добавляют при перемешивании из бюретки (в вытяжном шкафу!) 1,2 мл уксусного ангидрида. Полученную смесь оставляют на 10-15 минут при периодическом перемешивании для завершения реакции. Затем колбу охлаждают в ледяной воде. Выпавшие кристаллы отфильтровывают при помощи водоструйного насоса на воронке Шота и промывают на фильтре небольшим количеством холодной воды. Отфильтрованный продукт несколько раз отжимают между листами фильтровальной бумаги и сушат на воздухе около 30 минут (продукт необходимо измельчить и несколько раз перемешать). Определяют массовую долю выхода продукта (%) и температуру плавления.  Разбалловка Максимальное количество баллов за выполнение задания – 15. Разбалловка баллы Формула анилина 0,5 Формула уксусного 0,5 ангидрида Уравнение реакции 1 Количества исх.в-в 1 (моль) Синтез ацетанилида 3 Теоретический выход в г Массовая доля выхода 5 50-70% 40- -50% 70-80% (4) 30- -40% 80-90% (3) 20- -30% 90-100% (2) Температура плавление в 2 пределах 110-117° (интервал ≤2°) Широкий интервал 1 Tпл.или, или отсутств. интервала Поощрительный балл 1 Итоговый балл