Поволжская открытая олимпиада школьников «Будущее медицины» 2012 год Химия Эталоны ответов 2 этапа 11 класс задача 1

Решение
Запишем все уравнения реакций. Сначала реакции горения: Аланин: 1) 4C3H7NO2 +15O2 = 12CO2 +14H2O + 2N2 Пиридин: 2) 4C5H5N + 25O2 = 20CO2 + 10H2O + 2N2 Пропанол: 3) 2C3H8O + 9O2 = 6CO2 + 8H2O. Реакции взаимодействия с хлороводородом: 4) C3H7NO2 + HCl = C3H8NO2Cl 5) C5H5N + HCl = C5H6NCl 6) C3H8O + HCl = C3H7 Cl + H2O. Реакция взаимодействия со щелочью: 7) H2N-CH(CH3)-COOH+KOH= H2N-CH(CH3)-COOK + H2O. Начнем решение с реакции (7): m(KOH)= 50·0,0168=0,84 г. n(KOH)=0,84/56=0,015 моль. n(H2N-CH(CH3)-COOH)= n(KOH)= 0,015 моль. По реакциям (1) и (2) образуется азот. Определяем количество моль азота: n(N2)=0,63/28=0,0225 моль. Находим n(N2) по реакции (1): n(N2)=1/2 n(C3H7NO2)= 0,015 /2=0,0075 моль. Далее определяем n(N2) на реакцию (2): n(N2)=0,0225 моль – 0,0075 моль = 0,015 моль. Следовательно, количество моль пиридина равно: n(C5H5N)=2 n(N2)= 0,015·2=0,03 моль. Определили количество моль аланина и пиридина, остается – пропанол. Дальнейшие вычисления проводим по реакциям (4), (5) и (6). Определим количество моль HCl: n(HCl)=5,488/22,4=0,245 моль. По реакции (5): n(C5H5N)= 0,03 моль= n(HCl)(5). По реакции (4): n(C3H7NO2)= 0,015 моль= n(HCl)(4). Находим количество моль HCl, с которым прореагировал пропанол: n(HCl)(6)= n(HCl)(∑) - n(HCl)(4) - n(HCl)(5)=0,245-0,015 -0,03=0,2 моль. Тогда по реакции (6) определяем количество моль пропанола: n(C3H8O)= n(HCl)(6)=0,2 моль. Подводим промежуточные итоги: n(C3H7NO2)= 0,015 моль; n(C5H5N)= 0,03 моль; n(C3H8O)= 0,2 моль. Определяем массы аланина, пиридина и пропанола: m(C3H7NO2)= 0,015·89=1,335 г. m(C5H5N)= 0,03·79=2,370 г. m(C3H8O)= 0,2·60=12,00 г. Масса смеси равна 15,705 г. Определим массовую долю пропанола в смеси: = = 76,4%.
Ответы:
Уравнения химических реакций (7х1б) Массы исходных соединений: m(C3H7NO2)= 1,335 г m(C5H5N)= 2,370 г m(C3H8O)= 12,00 г Массовая доля пропанола в смеси (%) 76,4%	7 баллов 1 балл 1 балл 1 балл 3 балла

Вопросы:

Напишите уравнение реакции электролиза Определите формулу калиевой соли Рассчитайте среднюю молярную массу полученной газовой смеси	3 балла 3 балла 3 балла
Решение
Запишем схему реакции электролиза: 2СnH2n+1COOK + 2H2O = С2nH4n+2 + 2CO2 + 2KOH + H2 Газовая фракция состоит из алкана, углекислого газа и водорода. Продукты пропустили через избыток известковой воды: CO2 + Ca(OH)2 = CaCO3 ↓+ H2O Определяем количество моль CO2 по реакции (2): m(CaCO3)= 4 г. ; n(CaCO3)=4/100= 0,04 моль. n(CO2)= 0,04 моль; следовательно, электролизу подверглось 0,04 моль соли. n(СnH2n+1COOK)= 0,04 моль. Определяем молярную массу соли: m(СnH2n+1COOK)= 3,92 г (по условию). М(СnH2n+1COOK)= 3,92 г/0,04 моль= 98 г/моль 14n+84=98 n=1 Следовательно, соль представляет собой ацетат калия (СH3COOK). Определяем состав газовой фракции. Исходя из уравнения реакции: 2СH3COOK + 2H2O = С2H6 + 2CO2 + 2KOH + H2 Неизвестный газ – этан. Вычисляем среднюю молярную массу газовой фракции: По реакции видно, что объемные доли газов (этан, углекислый газ и водород) находятся в соотношении 1:2:1 или 0,25:0,5:0,25 (в долях от единицы). Мср= 0,25·30 +0,5·44 + 0,25·2=30 г/моль.
Ответы:
Уравнение реакции электролиза Формула калиевой соли СH3COOK Средняя молярная масса полученной газовой смеси 30 г/моль		3 балла 3 балла 3 балла

ЗАДАЧА 3. (13 баллов)
В электропечи расплавили ортофосфат кальция и фосфид кальция, в результате образовались два вещества А и В. Вещество А в тех же условиях провзаимодействовало с оксидом кремния с получением 104,4 г нейтральной соли (Е). Вещество В выделили и прокалили с избытком нитрата калия. Образовавшееся вещество D , не содержащее калия, поместили в горячий раствор ортофосфата калия с массовой долей 4,24% и массой 2000 г.

Вопросы:

Напишите уравнение реакции образования А и В Напишите уравнение реакции образования Е Напишите уравнение реакции образования D Напишите уравнение реакции веществ в растворе Определите массу полученного раствора Определите массовые доли веществ в полученном растворе			3 балла 1 балл 1балл 4 балла 1 балл 3 балла
	Решение
	Запишем уравнения реакции: 3Ca3(PO4)2 + 5Ca3P2 = 24CaO + 16P; А – (CaO); В – (P) CaO + SiO2 = CaSiO3 ; Е – (CaSiO3) 2P + 5KNO3 = 5KNO2 + P2O5 D - (P2O5) По данным реакциям определим массу P2O5. По реакции (2) определим количество моль CaO: n(CaSiO3)=104,4/116=0,9 моль, тогда n(CaO)= 0,9 моль. По реакции (1) определим количество моль фосфора: n(P)= 0,9·16/24=0,6 моль. По реакции (3) определим количество моль P2O5: n(P2O5)=0,6/2=0,3 моль, m(P2O5)=0,3·142=42,6 г. Определим количество моль ортофосфата калия: m(K3PO4)= 4,24·2000/100=84,8 г. n(K3PO4)=84,8/212=0,4 моль. Соотношение моль P2O5 и K3PO4 равно 3:4. Запишем уравнение реакции: 4) 3P2O5 + 4K3PO4 + 9H2O = 2K2HPO4 + 8KH2PO4 В итоге получили две кислые соли. Определим их массы: n(K2HPO4)= 0,2 моль; m(K2HPO4)=0,2·174=34,8 г. n(KH2PO4)= 0,8 моль; m(KH2PO4)=0,8·136=108,8 г. Определим массу полученного раствора: 2000 + m(P2O5)= 2000+ 42,6=2042,6 г. Найдем массовые доли веществ в полученном растворе: ω(K2HPO4)= 34,8·100/2042,6=1,7%; ω(KH2PO4)= 108,8 ·100/2042,6=5,3%.
	Ответы:
	Уравнение реакции образования CaO и P Уравнение реакции образования CaSiO3 Уравнение реакции образования P2O5 Уравнение реакции образования K2HPO4 и KH2PO4 Масса полученного раствора 2042,6 г Массовые доли веществ в полученном растворе: ω(K2HPO4)= 1,7%; ω(KH2PO4)= 5,3%	3 балла 1 балл 1 балл 4 балла 1 балл 3 балла

ЗАДАЧА 4. (15 баллов)
Гомолог бензола C₁₂H₁₈ окислили раствором перманганата калия в сернокислой среде; при этом образовалось две органические кислоты и кетон. На нейтрализацию органической фракции было израсходовано 120 г 2% раствора гидроксида натрия.

Вопросы:

Вопросы:

1. 
   В каком ряду химические элементы расположены в по­рядке возрастания их атомного радиуса?
   

1. 
   Na, Mg, Al, Si
   
2. 
   P, S, Cl, Ar
   
3. 
   Li, Be, В, С
   
4. 
   F, O, N, С
   

2. 
   С каким из приведенных соединений взаимодействует алюминий:
   

1. 
   сульфатом магния
   
2. 
   нитратом кальция
   
3. 
   хлоридом натрия
   
4. 
   гидроксидом натрия
   

3. Какое из утверждений верно?

А. Циклоалканы изомерны ароматическим углеводородам.

Б. Алкины изомерны диеновым углеводородам.

1. 
   верно только А
   
2. 
   верны оба утверждения
   
3. 
   верно только Б
   
4. 
   оба утверждения неверны
   

4. 
   Только σ-связи присутствуют в молекуле:
   

1. 
   этилена
   
2. 
   бензола
   
3. 
   бутадиена
   
4. 
   циклобутана
   

4. 
   Сокращенное ионное уравнение Fe²⁺ + 2OН^- = Fe(OH)₂ соответствует взаимодействию веществ:
   

1. 
   Fe(NO₃)₃ и КОН
   
2. 
   Na₂S и Fe(NO₃)₂
   
3. 
   FeSO₄ и LiOH
   
4. 
   Ва(ОН)₂ и FeCl₃
   

4. 
   В молекуле гомолога фенола содержится 66 электронов. Укажите число изомерных фенолов такого состава:
   

1. 
   10
   
2. 
   9
   
3. 
   8
   
4. 
   7
   

4. 
   Сульфид-иону соответствует электронная формула:
   

1. 
   1s² 2s²2p⁶3s²3p⁶
   
2. 
   1s² 2s² 2p⁶
   
3. 
   1s² 2s²2p⁶3s²3p⁴
   
4. 
   1s² 2s² 2p⁶3s²3p²
   

4. 
   В аммиаке и хлориде бария химическая связь соответственно:
   

1. 
   ионная и ковалентная полярная
   
2. 
   ковалентная полярная и ионная
   
3. 
   ковалентная неполярная и металлическая
   
4. 
   ковалентная неполярная и ионная
   

4. 
   Укажите число изомерных спиртов C₅H₁₁OH, которые при окислении превращаются соответственно в альдегиды и кетоны с тем же числом атомов углерода в молекуле (учтите существование оптических изомеров):
   

1. 
   4 и 3
   
2. 
   5 и 4
   
3. 
   5 и 5
   
4. 
   4 и 5
   

4. 
   С натрием с наибольшей скоростью реагирует спирт:
   

1. 
   2-метилпропанол-2
   
2. 
   этанол
   
3. 
   метанол
   
4. 
   2,2-дихлорэтанол
   

1. 
   В водном растворе хлорида калия отсутствуют частицы:
   

Атомы калия и натрия

Молекулы KCl

Гидратированные ионы K+ и Cl-

Негидратированные ионы K+ и Cl-

2. 
   В строении атомов Cl, Br и Mn и их соединений одинаковы:
   

Число электронных слоев в атоме

Число валентных электронов в атоме

Формула высшего оксида

Число протонов в атоме

3. 
   Между собой взаимодействуют высшие оксиды элементов с электронными конфигурациями атомов:
   

[Ar]3d54s2 и [Ne]3s1

[Ne]3s23p3 и 1s1

[Ne]3s23p2 и 1s1

[Ne]3s23p1 и [Ar]4s1

4. 
   При взаимодействии калия с водным раствором хлорида цинка могут образоваться:
   

Цинкат калия

Водород

Тетрагидроксоцинкат калия

Гидроксид цинка

5. 
   Даны вещества, формулы которых H₂S, HCl, CuSO₄. С каждым из них взаимодействуют (электролиты взяты в виде водных растворов):
   

Нитрат цинка

Гидросульфид натрия

Сульфид калия

Гидроксид бария

6. 
   Только восстановительные свойства в окислительно-восстановительных реакциях проявляют ионы, формулы которых:
   

S2-

SO42-

SO32-

I-

7. 
   Укажите утверждения, верные для состояния химического равновесия:
   

Масса продуктов реакции всегда равна массе исходных веществ

Концентрация исходных веществ и продуктов реакции со временем не изменяются

Скорости прямой и обратной реакции всегда равны

Концентрация продуктов реакции всегда равна концентрации исходных веществ

8. 
   Плохую растворимость некоторых твердых веществ в воде можно объяснить:
   

Неполярностью связей в веществе

Большой энергией связи между ионами в кристалле вещества

Малой энергией гидратации ионов вещества

Отсутствием движения молекул воды

9. 
   При добавлении избытка NH₄Br к водному раствору аммиака:
   

рН раствора уменьшится

рН раствора возрастет

концентрация ионов NH4+ уменьшится

концентрация ионов NH4+ возрастет

10. 
    Сахароза в водном растворе может реагировать с:
    

CH3I (в щелочной среде)

Ca(OH)2

(CH3CO)2O (в присутствии H2SO4 )

Ag2O (аммиачный раствор), t