Ростовский Н.В. (№ 5), Пошехонов И.С. (№ 6)

Решения заданий ОТБОРОЧНОГО (РАЙОННОГО) ЭТАПА

Теоретический тур

Класс

Авторы задач – Бегельдиева С.М. (№№ 1, 2), Пошехонов И.С. (№№ 3 – 5)

I вариант

1. Пусть формула искомого соединения O_xN_yX_z. Тогда x: y: z = 56,6/16: 16,5/14: (100 – 56,5 – 16,5)/M(X) = 3,54: 1,18: 27/M(X) = 3: 1: 23/M(X). По условию количество вещества азота в данном соединении равно количеству вещества элемента Х, т.е. 1 = 23/M(X), M(X) = 23. Следовательно, неизвестный элемент – натрий. Формула добавки: NaNO₃ (нитрат натрия).

Рекомендации к оцениванию:

1) Нахождение М(Х) 2 балла = 2 балла

2) Нахождение х, у, z 2 балла = 2 балла

3) Формула вещества 0,5 балла = 0,5 балла

4) Название вещества 0,5 балла = 0,5 балла

ИТОГО 5 баллов

2. Химические явления: созревание плодов (изменение цвета), гниение растения и его частей (изменение цвета, запаха), фотосинтез (выделение газа).

Физические явления: механическое разрушение растения и его частей, образование конденсата (росы).

Рекомендации к оцениванию:

1) Каждое химическое явление по 0,6 балла 0,6∙3 = 1,8 балла

2) Признак химического явления по 0,6 балла 0,6∙3 = 1,8 балла

3) Каждое физическое явление по 0,7 балла 0,7∙2 = 1,4 балла

ИТОГО 5 баллов

3. ν(Cu₂₀) = N/N_A = 3,36∙10²¹/6,02∙10²³ = 0,0056 моль;

m(Cu₂₀) = νM = 0,0056∙1280 = 7,168 г;

V(Cu) = m/ρ = 7,168/8,92 = 0,8 см³.

Рекомендации к оцениванию:

1) Расчет ν; m;V по 1,5 балла 1,5∙3 = 4,5 балла

2) Отсутствие ошибок в вычислениях 0,5 балла = 0,5 балла

ИТОГО 5 баллов

4. Пользуясь основным правилом определения степеней окисления в соединениях, а именно, что сумма всех степеней окисления с учетом числа атомов должна быть равна нулю, легко вычислить: Cr ⁺⁶ O₃, Cr₂ ⁺³ O₃, Cr ⁺² (NO₃)₂, K₂Cr ⁺⁶ O₄, [Cr ⁺³ (H₂O)₆]Cl₃.

Рекомендации к оцениванию:

1) Правильная степень окисления Cr в соединении 1 балл 1∙5 = 5 баллов

ИТОГО 5 баллов

5. При сгорании металлов протекают следующие реакции:

2Mg + O₂ → 2MgO

4Al + 3O₂ → 2Al₂O₃

По условию массы металлов равны. Пусть m(Mg) = m(Al) = x г, тогда:

	Mg	Al	MgO	Al2O3
ν, моль	x/24	x/27	x/24	x/(27∙2)
M, г/моль
m, г	x	x	40x/24	102x/(27∙2)

По условию на чаши весов осело 100 – 20 = 80% оксидов по массе. С учетом этого можно составить следующее уравнение:

(102x/(27∙2) – 40x/24)∙0,8 = 0,2

Решая которое, получим, что x = 1,125 г.

Рекомендации к оцениванию:

1) Уравнения реакций по 1 баллу 1∙2 = 2 балла

2) Уравнение 2 балла (без учета 80% – 1 балл) = 2 балла

3) Верная масса магния и алюминия 1 балл = 1 балл

ИТОГО 5 баллов

 

II вариант

1. Пусть формула искомого соединения O_xN_yX_z. Тогда x: y: z =47,5/16:13,9/14: (100 – 47,5 – 13,9)/M(X) = 2,97: 0,99: 38,6/M(X) = 3: 1: 39/M(X). По условию количество вещества азота в данном соединении равно количеству вещества элемента Х, т.е. 1 = 39/M(X), M(X) = 39. Следовательно, неизвестный элемент – калий. Формула добавки: КNO₃ (нитрат калия).

Рекомендации к оцениванию:

1) Нахождение М(Х) 2 балла = 2 балла

2) Нахождение х, у, z 2 балла = 2 балла

3) Формула вещества 0,5 балла = 0,5 балла

4) Название вещества 0,5 балла = 0,5 балла

ИТОГО 5 баллов

2. Химические явления: ржавление металлической крышки (банки) (изменение цвета), химические реакции внутри томата (изменение цвета и/или запаха), брожение (выделение газа).

Физические явления: кипение воды, вздутие крышки (банки).

Рекомендации к оцениванию:

1) Каждое химическое явление по 0,6 балла 0,6∙3 = 1,8 балла

2) Признак химического явления по 0,6 балла 0,6∙3 = 1,8 балла

3) Каждое физическое явление по 0,7 балла 0,7∙2 = 1,4 балла

ИТОГО 5 баллов

3. ν(Zn₂₅) = N/N_A = 1,58∙10²¹/6,02∙10²³ = 0,0026 моль;

m(Zn₂₅) = νM = 0,0026∙1625 = 4,225г;

V(Zn) = m/ρ = 4,225/7,13 = 0,6 см³.

Рекомендации к оцениванию:

1) Расчет ν; m;V по 1,5 балла 1,5∙3 = 4,5 балла

2) Отсутствие ошибок в вычислениях 0,5 балла = 0,5 балла

ИТОГО 5 баллов

4. Пользуясь основным правилом определения степеней окисления в соединениях, а именно, что сумма всех степеней окисления с учетом числа атомов должна быть равна нулю, легко вычислить: Mn ⁺⁴ O₂, Mn₂ ⁺⁷ O₇, Mn ⁺² (NO₃)₂, KMn ⁺⁷ O₄, [Mn ⁺² (H₂O)₆]SO₄.

Рекомендации к оцениванию:

1) Правильная степень окисления Mn в соединении 1 балл 1∙5 = 5 баллов

ИТОГО 5 баллов

5. При сгорании металлов протекают следующие реакции:

2Ca + O₂ → 2CaO

4Al + 3O₂ → 2Al₂O₃

По условию массы металлов были равны. Пусть m(Ca) = m(Al) = xг, тогда:

	Ca	Al	CaO	Al2O3
ν, моль	x/40	x/27	x/40	x/(27∙2)
M, г/моль
m, г	x	x	56x/40	102x/(27∙2)

По условию на чаши весов осело 100 – 20 = 80% оксидов по массе. С учетом этого можно составить следующее уравнение:

(102x/(27∙2) – 56x/40)∙0,8 = 0,4

Решая которое, получим, что x = 1,023 г.

Рекомендации к оцениванию:

1) Уравнения реакций по 1 баллу 1∙2 = 2 балла

2) Уравнение 2 балла (без учета 80% – 1 балл) = 2 балла

3) Верная масса кальция и алюминия 1 балл = 1 балл

ИТОГО 5 баллов

Класс

Автор задач – Злотников Э.Г. (№№ 1 – 5)

I вариант

1. Уравнения реакций:

Fe + S = FeS (1)

FeS + 2HCl = FeCl₂ + H₂S↑ (2)

Fe + 2HCl = FeCl₂ + H₂↑ (3)

Pb(NO₃)₂ + H₂S = PbS↓ + 2HNO₃ (4)

Количество вещества PbS: 35,85/239 = 0,15мольсоответствует количеству вещества H₂S.Объем H₂S равен: 0,15∙22,4 = 3,36 л. Значит, в газообразных веществах был еще и водород (см. уравнение 3) объемом 6,72 – 3,36 = 3,36 л. Следовательно, в исходной смеси был избыток железа количеством 0,15 моль. По уравнениям 1 и 3 находим общее количество вещества железа в исходной смеси: 0,15 + 0,15 = 0,3 моль, что соответствует массе 56∙0,3 = 16,8 г. Масса серы в смеси: 0,15∙32 = 4,8 г.

Массовая доля железа: 16,8/(16,8 + 4,8) = 0,78 или 78%.

Массовая доля серы: 4,8/(16,8 + 4,8) = 0,22 или 22%.

Рекомендации к оцениванию:

1) Уравнения реакций по 0,5 балла 0,5∙4 = 2 балла

2) Нахождение массы каждого компонента в смеси по 1 баллу 1∙2 = 2 балла

3) Состав смеси в массовых долях 1 балл = 1 балл

ИТОГО 5 баллов

2. Уравнения реакций:

H₂SO₄ + Ba(NO₃)₂ = BaSO₄↓ + 2HNO₃ (1)

H₂SO₄ + Ba(NO₂)₂ = BaSO₄↓ + 2HNO₂ (2)

Для растворов электролитов электропроводность зависит от количества присутствующих в них ионов. После окончания реакций в первом растворе присутствует сильный электролит – азотная кислота; во втором растворе – азотистая кислота, являющаяся очень слабым электролитом. Так как количества веществ HNO₃ и HNO₂ в растворах равны, что следует из условия, электропроводность первого раствора будет высокой, а второго – практически равна нулю.

Рекомендации к оцениванию:

1) Уравнения реакций по 1 баллу 1∙2 = 2 балла

2) Выводы об электропроводности растворов по 1,5 балла 1,5∙2 = 3 балла

ИТОГО 5 баллов

3. FeCl₃ = Fe³⁺ + 3Cl^–

1 моль 3 моль

В 1000 мл раствора количество хлорид-ионов 0,03 моль

В 200 мл «««0,006 моль

Это количество хлорид-ионов будет соответствовать количеству железа и, соответственно, количеству кристаллогидрата – 0,002 моль (см. уравнение).

Отсюда масса кристаллогидрата, полученная при медленном испарении раствора, будет равна: 270,5∙0,002 = 0,54 г.

Рекомендации к оцениванию:

1) Уравнение диссоциации 1 балл = 1 балл

2) Нахождение массы кристаллогидрата 4 балла = 4 балла

ИТОГО 5 баллов

4. Калиевая селитра – KNO₃; кальциевая селитра – Ca(NO₃)₂; хлорид кальция – CaCl₂.

1. Растворяем смесь в воде и добавляем нитрат серебра:

CaCl₂ + 2AgNO₃ = 2AgCl↓ + Ca(NO₃)₂

2. К фильтрату добавляем карбонат калия:

Ca(NO₃)₂ + K₂CO₃ = CaCO₃↓ + 2 KNO₃

3. Отфильтровываем осадок и половину растворяем в азотной кислоте и выпариваем:

CaCO₃ + 2HNO₃ = Ca(NO₃)₂ + H₂O + СО₂↑

Вторую половину осадка растворяем в соляной кислоте и выпариваем:

CaCO₃ + 2HCl = CaCl₂ + H₂O + СО₂↑

4. Из фильтрата выпариваем – KNO₃.

Нитрата калия будет в пять раз больше (см. уравнения реакций).

Рекомендации к оцениванию:

1) Получение каждого вещества в индивидуальном виде

с уравнениями реакций по 1,5 балла 1,5∙3 = 4,5 балла

2) Пояснение количественных совпадений 0,5 балла = 0,5 балла

ИТОГО 5 баллов

5. Уравнение реакции разложение дихромата аммония:

(NH₄)₂Cr₂O₇ = N₂ + Cr₂O₃ + 4H₂O + Q

По следствию из закона Гесса находим тепловой эффект реакции:

Q_р-ии = q(Cr₂O₃) + 4q(H₂O) – q((NH₄)₂Cr₂O₇) = 1141 + 4∙242 – 1808 = 301 кДж

По уравнению реакции рассчитываем количество выделившейся теплоты:

152 г Cr₂O₃ соответствуют выделению 301 кДж теплоты

60,8 г «««x «

Количество выделившейся теплоты равно: 60,8∙301/152 = 120,4 кДж.

Рекомендации к оцениванию:

1) Уравнение реакции 1 балл = 1 балл

2) Нахождение теплового эффекта реакции 2 балла = 2 балла

3) Расчет количества выделившейся теплоты 2 балла = 2 балла

ИТОГО 5 баллов

 

II вариант

1. Уравнения реакций:

2Al + 3S = Al₂S₃ (1)

Al₂S₃ + 3H₂SO₄ = Al₂(SO₄)₃ + 3H₂S↑ (2)

2Al + 3H₂SO₄ = Al₂(SO₄)₃ + 3H₂↑ (3)

Сu(NO₃)₂ + H₂S = CuS↓ + 2HNO₃ (4)

Количество вещества CuS: 24/96 = 0,25мольсоответствует количеству вещества H₂S.Объем H₂S равен: 0,25∙22,4 = 5,6 л. Значит, в газообразных веществах был еще и водород (см. уравнение 3) объемом 8,96 – 5,6 = 3,36 л. Следовательно, в исходной смеси был избыток алюминия количеством 0,1 моль. По уравнениям 1 и 3 находим общее количество алюминия в исходной смеси: 0,167 + 0,1 = 0,267 моль, что соответствует массе 27∙0,267 = 7,2 г. Масса серы в смеси: 0,25∙32 = 8 г.

Массовая доля алюминия: 7,2/(7,2 + 8) = 0,474 или 47,4%.

Массовая доля серы: 8/(7,2 + 8) = 0,526 или 52,6%.

Рекомендации к оцениванию:

1) Уравнения реакций по 0,5 балла 0,5∙4 = 2 балла

2) Нахождение массы каждого компонента в смеси по 1 баллу 1∙2 = 2 балла

3) Состав смеси в массовых долях 1 балл = 1 балл

ИТОГО 5 баллов

2. Уравнения реакций:

Sr(OH)₂ + Na₂SO₄ = SrSO₄↓ + 2NaOH (1)

Sr(OH)₂ + (NH₄)₂SO₄= SrSO₄↓ + 2NH₄OH (2)

Для растворов электролитов электропроводность зависит от количества присутствующих в них ионов. После окончания реакций в первом растворе присутствует сильный электролит – гидроксид натрия; во втором растворе – гидроксид аммония, являющийся очень слабым электролитом. Так как количества веществ NaOH и NH₄OH в растворах равны, что следует из условия, электропроводность первого раствора будет высокой, а второго – практически равна нулю.

Рекомендации к оцениванию:

1) Уравнения реакций по 1 баллу 1∙2 = 2 балла

2) Выводы об электропроводности растворов по 1,5 балла 1,5∙2 = 3 балла

ИТОГО 5 баллов

3. Cr₂(SO₄)₃ = 2Cr³⁺ + 3SO₄^2–

1 моль 3 моль

Количество кристаллогидрата в колбе: 10,74/716 = 0,015 моль.В одном литре раствора количество кристаллогидрата в 4 раза больше, т.е. 0,06 моль.

Количество сульфат-ионов в одном литре раствора (см. уравнение): 0,06∙3 = 0,18 моль.

Рекомендации к оцениванию:

1) Уравнение диссоциации = 1 балл

2) Нахождение количества сульфат-ионов 4 балла = 4 балла

ИТОГО 5 баллов

4. Нашатырь – NH₄Cl; нонагидрат сульфата железа (III) – Fe₂(SO₄)₃∙9Н₂О; хлорид калия – КCl.

1. Растворяем смесь в воде и добавляем гидроксид калия:

Fe₂(SO₄)₃ + 6КОН = 2Fe(OH)₃↓ + 3K₂SO₄

NH₄Cl + КОН = КCl + NH₄OH

2. Отфильтровываем осадок, растворяем в серной кислоте:

2Fe(OH)₃ + 3H₂SO₄ = Fe₂(SO₄)₃ + 6H₂O

и выпариваем на водяной бане, получая кристаллы Fe₂(SO₄)₃*9Н₂О.

3. Фильтрат нагреваем и собираем аммиак:

NH₄OH = NH₃↑ + H₂O

затем пропускаем через соляную кислоту:

NH₃ + HCl = NH₄Cl.

4. К фильтрату, содержащему K₂SO₄ и KCl, добавляем хлорид бария:

K₂SO₄ + ВаCl₂ = ВаSO₄↓ + 2KCl

Осадок отфильтровываем и из фильтрата выпариваем KCl.

5. Хлорида калия будет в восемь раз больше (см. уравнения реакций).

Рекомендации к оцениванию:

1) Получение каждого вещества в индивидуальном виде

с уравнениями реакций по 1,5 балла 1,5∙3 = 4,5 балла

2) Пояснение количественных совпадений 0,5 балла = 0,5 балла

ИТОГО 5 баллов

5. Уравнение реакции горения аммиака:

4NH₃ + 3О₂ = 2N₂ + 6H₂O + Q

По следствию из закона Гесса находим тепловой эффект реакции:

Q_р-ии = 6q(H₂O) – 4q(NH₃) = 6∙286 – 4∙46,2 = 1716 – 184,8 = 1531,2 кДж.

По уравнению реакции рассчитываем количество выделившейся теплоты:

67,2 лО₂ соответствуют выделению 1531,2 кДж теплоты

10,08 л ««х «

Количество выделившейся теплоты равно: 10,08∙1531,2/67,2 = 229,68 кДж.

Рекомендации к оцениванию:

1) Уравнение реакции 1 балл = 1 балл

2) Нахождение теплового эффекта реакции 2 балла = 2 балла

3) Расчет количества выделившейся теплоты 2 балла = 2 балла

ИТОГО 5 баллов

Класс

Авторы задач – Скрипкин М.Ю. (№№ 1, 2, 4), Коронатов А.Н. (№ 3),

Ростовский Н.В. (№ 5), Пошехонов И.С. (№ 6)

I вариант

1. Уравнения химических реакций:

А) 4NH₃ + 5 O₂ = 4 NO + 6H₂O (кат. Cr₂O₃ или Pt)

Б) 2 NO + O₂ = 2 NO₂

В) 4 NO₂ + O₂ + 2H₂O = 4 HNO_3(конц.)

Г) Cu + 4 HNO_3(конц.) = Cu(NO₃)₂ + 2 NO₂ + 2H₂O

Д) 3Mg + 8 HNO_3(конц.) = 3Mg(NO₃)₂ + 2 NO + 4H₂O

Е) NH₃ + HNO_3(конц.) = NH₄NO₃

Ж) NH₄NO₃ = N₂O + 2H₂O (нагревание)

З) P + 5 HNO_3(конц.) = H₃PO₄ + 5NO₂ + H₂O

Рекомендации к оцениванию:

1) Уравнения реакций по 0,5 балла 0,5∙8 = 4 балла

2) Определение неизвестного вещества (NH₄NO₃) 1 балл = 1 балл

ИТОГО 5 баллов

2. Соответствия:

А	Б	В	Г	Д

Рекомендации к оцениванию:

1) Правильное соответствие по 1 баллу 1∙5 = 5 баллов

ИТОГО 5 баллов

3. Так как при указанных условиях из щелочных металлов с азотом реагирует только литий, то он является одним из компонентов смеси, тогда по изменению массы можно рассчитать количество вещества и массу лития в ней: n(Li₃N) = n(N) = 0,7/14 = 0,05 моль, n(Li) = 0,05∙3 = 0,15 моль, m(Li) = 0,15∙7 = 1,05 г.

Так как второй металл не прореагирует с N₂, то в выделившейся смеси газов будет аммиак и водород. Количество и объем выделившегося аммиака: n(NH₃) = n(Li₃N) = 0,05 моль, V(NH₃) = 0,05∙22,4 = 1,12 л. Тогда объем и количество водорода: V(H₂) = 6,72 – 1,12 = 5,6 л, n(H₂) = 5,6/22,4 = 0,25 моль. Изменение массы раствора произошло из-за добавления к нему металлов и выделения газов, откуда можно посчитать массу металла X в исходной смеси:

∆m(р-ра) = m(X) + m(Li) + ∆m(смеси) – m(H₂) – m(NH₃);

m(X) = ∆m(р-ра) – m(Li) – ∆m(смеси) + m(H₂) + m(NH₃);

m(X) = 11,9 – 1,05 – 0,7 + 0,25∙2 + 0,05∙17 = 11,5 г, откуда можем посчитать молярную массу второго металла: n(X) = 2n(H₂) = 0,25∙2 = 0,5 моль, M(X) = 11,5/0,5 = 23 г/моль. Итак, это натрий.

Уравнения реакций:

6Li + N₂ = 2Li₃N

2Na + 2H₂O = 2NaOH + H₂

Li₃N + 3H₂O = 3LiOH + NH₃

Рекомендации к оцениванию:

1) Вывод о наличии лития 0,5 балла = 0,5 балла

2) Масса лития 0,5 балла = 0,5 балла

3) Масса второго металла 1,5 балла = 1,5 балла

4) Определение второго металла 1 балл = 1 балл

5) Уравнения реакций по 0,5 балла 0,5∙3 = 1,5 балла

ИТОГО 5 баллов

4. Известно, что константа равновесия может быть представлена как отношение произведения концентраций продуктов реакции в степенях их стехиометрических коэффициентов к произведению концентраций исходных веществ в степенях их стехиометрических коэффициентов. При этом концентрации твердых веществ в выражение для константы равновесия не входят (условно принимаются равными единице).

А) Тогда для равновесия PtS_(тв.) = Pt²⁺ + S^2–

К = c(Pt²⁺)∙c(S^2–)

Б) Поскольку в этом растворе концентрации ионов равны молярной концентрации соли:

К = c²

c = 1*10^–39 моль/л

В) Тогда один ион платины, согласно расчёту, будет содержаться в объеме V = 1/(c∙N_A) =

= 1∙10³⁹/(6∙10²³) = 1,67∙10¹⁵ л = 1,67∙10¹² м³ = 1670 км³

Рекомендации к оцениванию:

1) Выражение для константы равновесия 2 балла = 2 балла

2) Расчет концентрации 1,5 балла = 1,5 балла

3) Расчет объема раствора 1,5 балла = 1,5 балла

ИТОГО 5 баллов

5. Найдём брутто-формулу углеводорода:

n(C): n(Н) = 83,72/12: (100 – 83,72)/1 = 6,977: 16,28 = 1: 2,333.

Умножая полученные значения на 3, получаем простейшую формулу углеводорода – С₃H₇, тогда истинная формула углеводорода – С₆H₁₄. Гексан имеет 5 структурных изомеров:

из которых только 2,3-диметилбутан имеет два типа химически неэквивалентых атомов водорода и, соответственно, может давать при радикальном бромировании только два монобромпроизводных:

Радикальное замещение водорода на бром протекает при третичном атоме углерода гораздо более легко, чем при первичном, основным продуктом бромирования будет 2-бром-2,3-диметилбутан.

Структуры образующихся дибромпроизводных:

Рекомендации к оцениванию:

1) Установление брутто-формулы 1 балл = 1 балл

2) Структура углеводорода 1 балл = 1 балла

3) Структура основного монобромида 1 балл = 1 балл

4) Структуры дибромидов (за 6 – 2 балла, за 4-5 – 1 балл, менее 4 – 0 баллов) = 2 балла

ИТОГО 5 баллов

6. Пусть общая формула хлорпроизводного С_xH_yCl_z, тогда массовая доля хлора в нем выражается отношением 35,5z/(12x + y + 35,5z). Предположим, что присоединилась только 1 молекула HCl, т.е. z = 1:

35,5/(12x + y+ 35,5) = 0,2946

Решая это уравнение относительно y, получим, y = 85 – 12x. Химический смысл имеет единственное целочисленное решение x = 6, y = 13, т.е. формула Y – C₆H₁₃Cl, X – C₆H₁₂.

Исходя из возможных изомеров и того, что в составе X присутствуют только первичные и третичные атомы углерода в равном соотношении, а в результате взаимодействия с хлороводородом получается единственное производное, наиболее вероятным представляется вариант симметричного циклоалкана с малым размером цикла:

X – 1,2,3-триметилциклопропан, Y – 3-метил-2-хлорпентан

Рекомендации к оцениванию:

1) Выход на брутто-формулы 0,5 балла = 0,5 балла

2) Брутто-формулы по 0,5 балла 0,5∙2 = 1 балл

3) Структурные формулы по 1 баллу 1∙2 = 2 балла

4) Названия по 0,75 балла 0,75∙2 = 1,5 балла

ИТОГО 5 баллов

 

II вариант

1. Уравнения химических реакций:

А) 2H₂S + 3 O₂ = 2 SO₂ + 2H₂O

Б) 2 SO₂ + O₂ = 2 SO₃ (кат. V₂O₅ или Pt)

В) SO₃ + H₂O = H₂SO_4(конц.)

Г) Сu + 2 H₂SO_4(конц.) = CuSO₄ + SO₂ + 2H₂O

Д) 4Mg + 5 H₂SO_4(конц.) = 4MgSO₄ + H₂S + 4H₂O

Е) H₂S + FeCl₂= FeS + 2HCl

Ж) H₂SO_4(конц.) + 3H₂S = 4 S + 4H₂O

З) 2P + 5 H₂SO_4(конц.) = 2 H₃PO₄ + 5SO₂ + 2H₂O

Рекомендации к оцениванию:

1) Уравнения реакций по 0,5 балла 0,5∙8 = 4 балла

2) Определение неизвестного вещества (H₂S) 1 балл = 1 балл

ИТОГО 5 баллов

2. Соответствия:

А	Б	В	Г	Д

Рекомендации к оцениванию:

1) Правильное соответствие по 1 баллу 1∙5 = 5 баллов

ИТОГО 5 баллов

3. Так как при указанных условиях из щелочных металлов с азотом реагирует только литий, то он является одним из компонентов смеси, тогда по изменению массы можно рассчитать количество вещества и массу лития в ней: n(Li₃N) = n(N) = 1,4/14=0,1 моль, n(Li) = 0,1∙3 = 0,3 моль, m(Li) = 0,3∙7 = 2,1 г.

Так как второй металл не прореагирует с N₂, то в выделившейся смеси газов будет аммиак и водород. Количество и объем выделившегося аммиака: n(NH₃) = n(Li₃N) = 0,1 моль, V(NH₃) = 0,1∙22,4 = 2,24 л. Тогда объем и количество вещества водорода: V(H₂) = 6,72 – 2,24 = 4,48 л, n(H₂) = 4,48/22,4 = 0,2 моль. Изменение массы раствора произошло из-за добавления к нему металлов и выделения газов, откуда можно посчитать массу металла X в исходной смеси:

∆m(р-ра) = m(X) + m(Li) + ∆m(смеси) – m(H₂) – m(NH₃);

m(X) = ∆m(р-ра) – m(Li) – ∆m(смеси) + m(H₂) + m(NH₃);

m(X) = 17,0 – 2,1 – 1,4 + 0,2∙2 + 0,1∙17 = 15,6 г, откуда можем посчитать молярную массу второго металла: n(X) = 2n(H₂) = 0,2∙2 = 0,4 моль, M(X) = 15,6/0,4 = 39 г/моль. Итак, это калий.

Уравнения реакций:

6Li + N₂ = 2Li₃N

2K + 2H₂O = 2KOH + H₂

Li₃N + 3H₂O = 3LiOH + NH₃

Рекомендации к оцениванию:

1) Вывод о наличии лития 0,5 балла = 0,5 балла

2) Масса лития 0,5 балла = 0,5 балла

3) Масса второго металла 1,5 балла = 1,5 балла

4) Определение второго металла 1 балл = 1 балл

5) Уравнения реакций по 0,5 балла 0,5∙3 = 1,5 балла

ИТОГО 5 баллов

4. Известно, что константа равновесия может быть представлена как отношение произведения концентраций продуктов реакции в степенях их стехиометрических коэффициентов к произведению концентраций исходных веществ в степенях их стехиометрических коэффициентов. При этом концентрации твердых веществ в выражение для константы равновесия не входят (условно принимаются равными единице).

А) Тогда для равновесия HgS_(тв.) = Hg²⁺ + S^2–

К = c(Hg²⁺)∙c(S^2–)

Б) Поскольку в этом растворе концентрации ионов равны молярной концентрации соли:

К = c²

c = 6,3*10^–27 моль/л

В) Тогда один ион ртути, согласно расчёту, будет содержаться в объеме V = 1/(c∙N_A) =

= 6,3∙10²⁷/(6∙10²³) = 1,05∙10⁴ л = 10500 л.

Рекомендации к оцениванию:

1) Выражение для константы равновесия 2 балла = 2 балла

2) Расчет концентрации 1,5 балла = 1,5 балла

3) Расчет объема раствора 1,5 балла = 1,5 балла

ИТОГО 5 баллов

5. Найдём брутто-формулу углеводорода:

n(C): n(Н) = 83,72/12: (100 – 83,72)/1 = 6,977: 16,28 = 1: 2,333.

Умножая полученные значения на 3, получаем простейшую формулу углеводорода – С₃H₇, тогда истинная формула углеводорода – С₆H₁₄. Гексан имеет 5 структурных изомеров:

из которых только 2,2-диметилбутан является разветвлённым, имеющим три типа химически неэквивалентых атомов водорода, и, соответственно, может давать при радикальном бромировании только три монобромпроизводных:

Радикальное замещение водорода на бром протекает при вторичном атоме углерода гораздо более легко, чем при первичном, основным продуктом бромирования будет 3-бром-2,2-диметилбутан.

Структуры образующихся дибромпроизводных:

Рекомендации к оцениванию:

1) Установление брутто-формулы 1 балл = 1 балл

2) Структура углеводорода 1 балл = 1 балла

3) Структура основного монобромида 1 балл = 1 балл

4) Структуры дибромидов (за 6-7 – 2 балла, за 4-5 – 1 балл, менее 4 – 0 баллов) = 2 балла

ИТОГО 5 баллов

6. Пусть общая формула бромпроизводного С_xH_yBr_z, тогда массовая доля брома в нем выражается отношением 80z/(12x + y + 80z). Предположим, что присоединилась только 1 молекула HBr, т.е. z = 1:

80/(12x + y+80) = 0,4848

Решая это уравнение относительно y, получим, y = 85 – 12x. Химический смысл имеет единственное целочисленное решение x = 6, y = 13, т.е. формула Y – C₆H₁₃Br, X – C₆H₁₂.

Исходя из возможных изомеров и того, что в составе X присутствуют только первичные и третичные атомы углерода в равном соотношении, а в результате взаимодействия с бромоводородом получается единственное производное, наиболее вероятным представляется вариант симметричного циклоалкана с малым размером цикла:

X – 1,2,3-триметилциклопропан, Y – 2-бром-3-метилпентан

Рекомендации к оцениванию:

1) Выход на брутто-формулы 0,5 балла = 0,5 балла

2) Брутто-формулы по 0,5 балла 0,5∙2 = 1 балл

3) Структурные формулы по 1 баллу 1∙2 = 2 балла

4) Названия по 0,75 балла 0,75∙2 = 1,5 балла

ИТОГО 5 баллов

Класс

Авторы задач – Скрипкин М.Ю. (№№ 1, 2), Пошехонов И.С. (№№ 3, 5),

Ростовский Н.В. (№№ 4, 6)

I вариант

1. Найдем соотношение количества атомов элементов в данном соединении:

n(Na): n(H): n(O) = 9,14/22,99: 2,00/1,01: 38,15/16 = 0.398: 1.98: 2.38 = 1: 5: 6

Определим неизвестный элемент. Пусть 1 моль соединения Х содержит 1 моль атомов натрия. Тогда масса неизвестного элемента, содержащегося в 1 моль соединения Х, составит: m = 50,71∙22,99/9,14 = 127,55 г, что соответствует 1 моль теллура (2 атома меди 127,1 г и 4 атома серы 128,3 г не дадут указанные в условии процентные содержания). Таким образом, формула вещества – NaH₅ТeO₆.

По-видимому, это соединение относится к классу кислых солей:

Наличие в составе атома теллура в высшей положительной степени окисления обуславливает сильные окислительные свойства данного вещества. Кроме того, вещество будет окислителем за счет кислого атома водорода. Возможные окислительно-восстановительные реакции:

2NaH₅TeO₆ + 4HCl = Na₂TeO₃ + 2Cl₂ + H₂TeO₃ + 6H₂O

2NaH₅TeO₆ + 6SO₂ = Na₂SO₄ + 2Te + 5H₂SO₄

NaH₅TeO₆ + 2Na = Na₃H₃TeO₆ + H₂

Возможная кислотно-основная реакция:

NaH₅TeO₆ + NaOH = Na₂H₄TeO₆ + H₂O

Рекомендации к оцениванию:

1) Определение формулы соединения 1,5 балла = 1,5 балла

2) Класс соединения 0,5 балла (без указания характера соли – 0,25 балла) = 0,5 балла

3) Структурная формула 1 балл (без указания ионной связи – 0,5 балла) = 1 балл

4) Вывод об окислительных свойствах 0,5 балла (без обоснования 0,25 балла) = 0,5 балла

5) Уравнение ОВР 1 балл = 1 балл

6) Уравнение кислотно-основной реакции 0,5 балла = 0,5 балла

ИТОГО 5 баллов

2. Поскольку в результате прокаливания вещества А образуется газ, поглощающийся фосфорным ангидридом, но не реагирующий со щелочью, можно сделать вывод, что этот газ – аммиак, а вещество содержит соль аммония.

Образование с ионом бария белого осадка, нерастворимого в азотной кислоте, указывает на наличие сульфат-иона. Студенистый осадок, образующийся при действии аммиака на раствор вещества А – нерастворимый в воде гидроксид металла. При его прокаливании получается оксид.

Таким образом, по-видимому, вещество представляет собой двойной сульфат аммония и какого-то трёхвалентного металла, вероятно, кристаллогидрат. Такие двойные сульфаты могут иметь состав: (NH₄)Me(SO₄)₂×xH₂O.

Определим металл. Количество металла в 2 раза, а количество оксида металла – в 4 раза меньше количества сульфат-ионов.

n(BaSO₄) = 10,287/233 = 0,04415 моль

n(Me₂О₃) = 0,01104 моль

M(Me₂О₃) = 1,125/0,01104 = 102 г/моль.

М(Ме) = (102 – 3∙16)/2 = 27 г/моль. Металл – алюминий.

Молярная масса вещества А составит: M(A) = 10∙2/0,04415 = 453 г/моль. Очевидно, это кристаллогидрат, так как молярная масса превышает молярную массу (NH₄)Аl(SO₄)₂ (M = 237 г/моль). Количество молекул воды х составит: x = (453 – 237)/18 = 12. Формула соединения: (NH₄)Al(SO₄)₂×12H₂O – алюмоаммонийные квасцы.

Рекомендации к оцениванию:

1) Обоснованное присутствие иона аммония 0,5 балла = 0,5 балла

2) Выход на двойную соль 0,5 балла = 0,5 балла

3) Определение количества сульфат-ионов 0,5 балла = 0,5 балла

4) Обоснование поиска металла,

образующего нерастворимый в воде гидроксид 0,5 балла = 0,5 балла

5) Определение металла 1 балл = 1 балл

6) Определение количества молекул воды 0,5 балла = 0,5 балла

7) Формула соединения 1 балл = 1 балл

8) Тривиальное название 0,5 балла = 0,5 балла

ИТОГО 5 баллов

3. 1) Уравнение щелочного гидролиза метилацетата:

CH₃COOCH₃ + NaOH → CH₃COONa + CH₃OH

Механизм:

2) Кинетическое уравнение:

V = k[CH₃COOCH₃][NaOH]

В квадратных скобках указывается равновесная (или текущая) концентрация реагирующих частиц.

3) Скорость гидролиза в явном виде зависит от кислотности среды, т.к. в кинетическом уравнении есть текущая концентрация щелочи, равная концентрации гидроксид-ионов:

NaOH = Na⁺ + OH^–

[NaOH] = [OH^–]

Таким образом, нужно связать концентрацию гидроксид-ионов и pH. Это нетрудно сделать из определения водородного показателя и ионного произведения воды:

pH = –lg[H⁺], откуда [H⁺] = 10^–pH

подставляя концентрацию протонов через pH в ионное произведение воды, получим:

10^–pH∙[OH^–] = 10^–14, откуда [OH^–] = 10 ^pH–14

Зависимость скорости от pH щелочного гидролиза имеет следующий вид:

V = k[CH₃COOCH₃]∙10 ^pH–14

Определим, как изменится скорость при изменении pH:

V₁ = k[CH₃COOCH₃]∙10 ^pH1–14

V₂ = k[CH₃COOCH₃]∙10 ^pH2–14

V₂/V₁ = 10 ^pH2–14/10 ^pH1–14 = 10 ^pH2–pH1 = 10 ^ΔpH, т.е. V₂ = V₁∙10 ^ΔpH. Видно, что при увеличении pH на 1, скорость реакции щелочного гидролиза увеличится в 10 раз.

Рекомендации к оцениванию:

1) Уравнение химической реакции и механизм по 1 баллу 1∙2 = 2 балла

2) Кинетическое уравнение 1 балл = 1 балл

3) Вывод уравнения связи скорости и pH 1,5 балла = 1,5 балла

4) Вывод об изменении скорости 0,5 балла = 0,5 балла

ИТОГО 5 баллов

4. Циклоалканы, в том числе циклопропаны, устойчивы к действию перманганата калия даже при нагревании. В то же время циклопропаны, в отличие от циклоалканов с большим размером цикла, способны реагировать с кислотами, при этом происходит раскрытие цикла.

 

сосуд № 1	сосуд № 2	сосуд № 3
циклопентан	2-метилбут-2-ен	транс -1,2-диметилциклопропан или

 

Уравнения реакций:

Рекомендации к оцениванию:

1) Структурные формулы соединений по 0,5 балла 0,5∙3 = 1,5 балла

2) Определение содержимого каждого сосуда по 0,5 балла 0,5∙3 = 1,5 балла

3) Уравнение реакции с KMnO₄ 1 балл = 1 балл

4) Уравнения реакций с HBr по 0,5 балла 0,5∙2 = 1 балл

ИТОГО 5 баллов

5. Пусть молекулярная формула карбоновой кислоты – C_xH_yClCOOH, тогда молекулярная формула ее этилового эфира – C_xH_yClCOOC₂H₅. Схемы образования углекислого газа выглядят следующим образом:

C_xH_yClCOOH ® (x + 1)CO₂

C_xH_yClCOOC₂H₅ ® (x + 3)CO₂

Исходя из условия, составим уравнение: (x + 3)/(x + 1) = 1,67, решая которое, получим x = 2. Условию задачи удовлетворяют следующие пять кислот:

1) ClCH₂CH₂COOH

2) CH₃CHClCOOH

3) CH₂=CClCOOH

4) CHCl=CHCOOH существует в виде двух геометрических изомеров:

5) ClCºCCOOH

Рекомендации к оцениванию:

1) Число атомов углерода в кислоте или общая формула кислоты 2 балл = 2 балла

2) Структурные формулы кислот по 0,5 балла 0,5∙6 = 3 балла

ИТОГО 5 баллов

6.

Рекомендации к оцениванию:

1) Каждая реакция с условиями,

позволяющими осуществить превращение по 1 баллу 1∙5 = 5 баллов

ИТОГО 5 баллов

 

II вариант

1. Найдем соотношение количества атомов элементов в данном соединении:

n(Na): n(H): n(O) = 16,91/22,99: 1,11/1,01: 35,31/16 = 0,736: 1,1: 2,21 = 2: 3: 6.

Определим неизвестный элемент. Пусть 1 моль соединения Х содержит 2 моль атомов натрия. Тогда масса неизвестного элемента, содержащегося в 1 моль соединения Х, составит:

m = 46,67∙22,99∙2/16,91 = 126,9г, что соответствует 1 моль иода (2 атома меди 127,1 г и 4 атома серы 128,3 г не дадут указанные в условии процентные содержания). Таким образом, формула вещества – Na₂H₃IO₆.

По-видимому, это соединение относится к классу кислых солей:

Наличие в составе атома галогена в высшей положительной степени окисления обуславливает сильные окислительные свойства данного вещества. Кроме того, вещество будет окислителем за счет кислого атома водорода. Возможные окислительно-восстановительные реакции:

Na₂H₃IO₆ + 3HCl = NaIO₃ + Cl₂ + 3H₂O + NaCl

Na₂H₃IO₆ + SO₂ = NaIO₃ + NaHSO₄ + H₂O

2Na₂H₃IO₆ + 2Na = 2Na₃H₂IO₆ + H₂

Возможная кислотно-основная реакция:

Na₂H₃IO₆ + NaOH = Na₃H₂IO₆ + H₂O

Рекомендации к оцениванию:

1) Определение формулы соединения 1,5 балла = 1,5 балла

2) Класс соединения 0,5 балла (без указания характера соли – 0,25 балла) = 0,5 балла

3) Структурная формула 1 балл (без указания ионных связей – 0,5 балла) = 1 балл

4) Вывод об окислительных свойствах 0,5 балла (без обоснования 0,25 балла) = 0,5 балла

5) Уравнение ОВР 1 балл = 1 балл

6) Уравнение кислотно-основной реакции 0,5 балла = 0,5 балла

ИТОГО 5 баллов

2. Поскольку в результате прокаливания вещества А образуется газ, поглощающийся фосфорным ангидридом, но не реагирующий со щелочью, можно сделать вывод, что этот газ – аммиак, а вещество содержит соль аммония.

Образование с ионом бария белого осадка, нерастворимого в азотной кислоте, указывает на наличие сульфат-иона. Студенистый осадок, образующийся при действии аммиака на раствор вещества А – нерастворимый в воде гидроксид металла. При его прокаливании получается оксид.

Таким образом, по-видимому, вещество представляет собой двойной сульфат аммония и какого-то трёхвалентного металла, вероятно, кристаллогидрат. Такие двойные сульфаты могут иметь состав: (NH₄)Me(SO₄)₂×xH₂O.

Определим металл. Количество металла в 2 раза, а количество оксида металла – в 4 раза меньше количества сульфат-ионов.

n(BaSO₄) = 9,668/233 = 0,04149 моль

n(Me₂О₃) = 0,01037 моль

M(Me₂О₃) = 1,659/0,01037 = 160 г/моль.

М(Ме) = (160 – 3∙16)/2 = 56 г/моль. Металл – железо.

Молярная масса вещества А составит: M(A) = 10∙2/0,04149 = 482 г/моль. Очевидно, это кристаллогидрат, так как молярная масса превышает молярную массу (NH₄)Fe(SO₄)₂(M = 266 г/моль). Количество молекул воды х составит: x = (482 – 266)/18 = 12. Формула соединения: (NH₄)Fe(SO₄)₂×12H₂O – железоаммонийные квасцы

Рекомендации к оцениванию:

1) Обоснованное присутствие иона аммония 0,5 балла = 0,5 балла

2) Выход на двойную соль 0,5 балла = 0,5 балла

3) Определение количества сульфат-ионов 0,5 балла = 0,5 балла

4) Обоснование поиска металла,

образующего нерастворимый в воде гидроксид 0,5 балла = 0,5 балла

5) Определение металла 1 балл = 1 балл

6) Определение количества молекул воды 0,5 балла = 0,5 балла

7) Формула соединения 1 балл = 1 балл

8) Тривиальное название 0,5 балла = 0,5 балла

ИТОГО 5 баллов

3. 1) Уравнение щелочного гидролиза метилацетата:

HCOOC₂H₅ + NaOH → HCOONa + C₂H₅OH

Механизм:

2) Кинетическое уравнение:

V = k[HCOOC₂H₅][NaOH]

В квадратных скобках указывается равновесная (или текущая) концентрация реагирующих частиц.

3) Скорость гидролиза в явном виде зависит от кислотности среды, т.к. в кинетическом уравнении есть текущая концентрация щелочи, равная концентрации гидроксид-ионов:

NaOH = Na⁺ + OH^–

[NaOH] = [OH^–]

Таким образом, нужно связать концентрацию гидроксид-ионов и pH. Это нетрудно сделать из определения водородного показателя и ионного произведения воды:

pH = –lg[H⁺], откуда [H⁺] = 10^–pH

подставляя концентрацию протонов через pH в ионное произведение воды, получим:

10^–pH∙[OH^–] = 10^–14, откуда [OH^–] = 10 ^pH–14

Зависимость скорости от pH щелочного гидролиза имеет следующий вид:

V = k[HCOOC₂H₅]∙10 ^pH–14

Определим, как изменится скорость при изменении pH:

V₁ = k[HCOOC₂H₅]∙10 ^pH1–14

V₂ = k[HCOOC₂H₅]∙10 ^pH2–14

V₂/V₁ = 10 ^pH2–14/10 ^pH1–14 = 10 ^pH2–pH1 = 10 ^ΔpH, т.е. V₂ = V₁∙10 ^ΔpH. Видно, что при уменьшении pH на 1, скорость реакции щелочного гидролиза уменьшится в 10 раз.

Рекомендации к оцениванию:

1) Уравнение химической реакции и механизм по 1 баллу 1∙2 = 2 балла

2) Кинетическое уравнение 1 балл = 1 балл

3) Вывод уравнения связи скорости и pH 1,5 балла = 1,5 балла

4) Вывод об изменении скорости 0,5 балла = 0,5 балла

ИТОГО 5 баллов

4. Циклоалканы, в том числе циклопропаны, устойчивы к действию перманганата калия даже при нагревании. В то же время циклопропаны, в отличие от циклоалканов с большим размером цикла, способны реагировать с кислотами, при этом происходит раскрытие цикла.

 

сосуд № 1	сосуд № 2	сосуд № 3
цис -1,2-диэтилциклопропан или	циклогексан	2-метилпент-2-ен

 

Уравнения реакций:

Рекомендации к оцениванию:

1) Структурные формулы соединений по 0,5 балла 0,5∙3 = 1,5 балла

2) Определение содержимого каждого сосуда по 0,5 балла 0,5∙3 = 1,5 балла

3) Уравнение реакции с KMnO₄ 1 балл = 1 балл

4) Уравнения реакций с HBr по 0,5 балла 0,5∙2 = 1 балл

ИТОГО 5 баллов

5. Пусть молекулярная формула карбоновой кислоты – C_xH_yFCOOH, тогда молекулярная формула ее метилового эфира – C_xH_yFCOOCH₃. Схемы образования углекислого газа выглядят следующим образом:

C_xH_yFCOOH ® (x + 1)CO₂

C_xH_yFCOOCH₃ ® (x + 2)CO₂

Исходя из условия, составим уравнение: (x + 2)/(x + 1) = 1,33, решая которое, получим x = 2. Условию задачи удовлетворяют следующие пять кислот:

1) FCH₂CH₂COOH

2) CH₃CHFCOOH

3) CH₂=CFCOOH

4) CHF=CHCOOH существует в виде двух геометрических изомеров:

5) FCºCCOOH

Рекомендации к оцениванию:

1) Число атомов углерода в кислоте или общая формула кислоты 2 балл = 2 балла

2) Структурные формулы кислот по 0,5 балла 0,5∙6 = 3 балла

ИТОГО 5 баллов

6.

Рекомендации к оцениванию:

1) Каждая реакция с условиями,

позволяющими осуществить превращение по 1 баллу 1∙5 = 5 баллов

ИТОГО 5 баллов