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



Дата18.08.2018
өлшемі178.84 Kb.
түріРешение
Поволжская открытая олимпиада школьников «Будущее медицины» 2012 год

Химия

Эталоны ответов 2 этапа 11 класс
ЗАДАЧА 1. (13 баллов)
Смесь аланина, пиридина и пропанола может полностью прореагировать с 5,488 дм3 (н.у.) сухого хлороводорода и 50 г 1,68% раствора гидроксида калия. При сгорании исходной смеси образуется 0,63 г вещества, не взаимодействующего с кислотами, щелочами и водой.
Вопросы:

  1. Запишите уравнения химических реакций

7 баллов

  1. Определите массы исходных соединений

3 балла

  1. Определите массовую долю пропанола в смеси (%)

3 балла




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



ЗАДАЧА 2. (9 баллов)
Раствор, содержащий 3,92 г калиевой соли предельной одноосновной органической кислоты, подвергли электролизу до полного расходования соли. Полученную газовую фракцию пропустили через избыток раствора известковой воды и получили 4 г осадка.

Вопросы:

  1. Напишите уравнение реакции электролиза

  2. Определите формулу калиевой соли

  3. Рассчитайте среднюю молярную массу

полученной газовой смеси

3 балла

3 балла
3 балла



Решение

Запишем схему реакции электролиза:

  1. nH2n+1COOK + 2H2O = С2nH4n+2 + 2CO2 + 2KOH + H2

Газовая фракция состоит из алкана, углекислого газа и водорода.

Продукты пропустили через избыток известковой воды:



  1. 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:



  1. 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:

  1. Напишите уравнение реакции образования А и В

  2. Напишите уравнение реакции образования Е

  3. Напишите уравнение реакции образования D

  4. Напишите уравнение реакции веществ в растворе

  5. Определите массу полученного раствора

  6. Определите массовые доли веществ в полученном растворе




3 балла

1 балл


1балл

4 балла


1 балл

3 балла





Решение







Запишем уравнения реакции:

  1. 3Ca3(PO4)2 + 5Ca3P2 = 24CaO + 16P; А – (CaO); В – (P)

  2. CaO + SiO2 = CaSiO3 ; Е – (CaSiO3)

  3. 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:



  1. Запишите уравнение реакции

  2. Определите сумму всех коэффициентов в реакции

  3. Назовите гомолог бензола по заместительной номенклатуре

  4. Определите массу кетона

  5. Определите массу израсходованного перманганата калия

  6. Определите массу гомолога бензола

5 баллов

3 балла


1 балл

2 балла


2 балла

2 балла





Решение

При окислении гомолога бензола образуются две органические кислоты и кетон. В гомологе должно быть как минимум 7 атомов углерода – бензол и α-атом углерода. Кетон образуется тогда, когда у α-углерода есть радикал изопропил (3 атома С). Остается 2 атома углерода у того же α-углерода – радикал этил. В результате образуется бензойная кислота, уксусная кислота и ацетон. Запишем уравнение реакции:

  1. 5C6H5CH(C2H5)(изоС3H7)+12KMnO4+18H2SO4=

5C6H5COOH+5CH3C(O)CH3+5CH3COOH+12MnSO4+6K2SO4+23H2O

Сумма коэффициентов в реакции равна 91.

Формула гомолога: изопропилфенилэтилметан.

Кислоты взаимодействуют с раствором едкого натра:



  1. C6H5COOH + NaOH = C6H5COONa + H2O

  2. CH3COOH + NaOH = CH3COONa + H2O

Определяем массу и количество моль едкого натра:

m(NaOH)= 2·120/100= 2,4 г; n(NaOH)=2,4/40= 0.06 моль.

А так как мольные соотношения гомолога, кислот и кетона равны, то количество моль этих соединений равны по 0,03 моль.

Находим массы кетона, гомолога бензола и перманганата калия:

m(CH3C(O)CH3)= 58·0,03=1,74 г

m(гомолог)= 162·0,03= 4,86 г

n(KMnO4)=0,03·12/5= 0,072 моль; m(KMnO4)= 0,072·158=11,38 г.


Ответы:

Уравнение реакции

Сумма всех коэффициентов в реакции равна 91

Гомолог бензола по заместительной номенклатуре -

изопропилфенилэтилметан

Масса кетона 1,74 г

Масса гомолога бензола 4,86 г

Масса перманганата калия 11,38 г


5 баллов

3 балла
1 балл

2 балла

2 балла


2 балла



ЗАДАЧА 5. (15 баллов)
Смесь нитратов натрия, бария, серебра и хрома (III) массой 117,7 г прокалили при 6000С и получили 28 л (н.у.) газовой смеси. Эту смесь пропустили через воду, при этом 12,8 г газа не поглотилось. Остаток обработали водой, при этом 40,5 г веществ не растворилось.

Вопросы:



  1. Запишите уравнения реакций

  2. Определите объем оксида азота (IV) в газовой смеси

  3. Определите массу растворимого остатка

  4. Определите состав нерастворимого остатка

  5. Найдите массовую долю нитратов металлов в смеси (%)

4 балла

1 балл


4 балла

2 балла


4 балла













Решение

Запишем уравнения реакций прокаливания:

  1. 2NaNO3 = 2NaNO2 + O2

  2. Ba(NO3)2 = Ba(NO2)2 + O2

  3. 2AgNO3 = 2Ag + 2NO2 + O2

  4. 4Cr(NO3)3 = 2Cr2O3 + 12NO2 + 3O2

Газовая смесь состоит из кислорода и диоксида азота (28 л). Кислород, в отличие от диоксида азота, в воде не поглотился. Определяем его объем:

V(O2) = 12.8·22,4/32= 8,96 л, тогда V(NO2)= 28-8,96= 19,04 л.

Нитриты бария и натрия растворяются в воде, а серебро и оксид хрома – не растворяются. Решение начинаем по реакциям (3) и (4) с помощью системы уравнений:

х y 40,5-х 19,04- y

Ag → NO2 и Cr2O3 → 6 NO2

108 22,4 152 6·22,4

y=0,207x (40,5-x) 6·22,4=152(19,04-0,207x)

x=24,8 г (Ag)

m(Cr2O3)= 40,5-24,8= 15,7 г.

Далее определяем объем кислорода в этих реакциях:

24,8 V 15,7 V

2Ag → O2 ; V(O2)=2,57 л. 2Cr2O3 → 3O2 ; V(O2)=3,47 л.

216 22,4 304 67,2

Объем кислорода по реакциям (3) и (4) равен: 2,57+3,47 =6,04 л.

Следовательно, V(O2) на реакции (1) и (2) равен 8,96-6,04 =2,92 л.

Предварительно рассчитаем массы нитратов серебра и хрома:

m(AgNO3)=24,8·170/108=39 г.

m(Cr(NO3)3)=15,7·476/152=49,2 г.

Объем кислорода на реакции (1) и (2) составляет 2,92 л. Определяем массы нитратов бария и натрия, учитывая, что их суммарная масса составляет: 117,7-39,0-49,2= 29,5 г.

x y 29,5 -x 2,92-y

2NaNO3 → O2 ; Ba(NO3)2 → O2

170 22,4 261 22,4

y=0,132x ; (29,5 -x)22,4=261(2,92-0,13x) x= 8,3

m(NaNO3)= 8,3 г

m(Ba(NO3)2 )=29,5-8,3=21,2 г.

Находим массовые доли нитратов:

ω(AgNO3)= 39/117,7=33,1%

ω(Cr(NO3)3)= 49,2 /117,7=41,8%

ω(NaNO3)= 8,3/117,7=7,1%

ω(Ba(NO3)2 )= 21,2/117,7=18,0%.

Определяем состав растворимого остатка:

8,3 х


NaNO3 → NaNO2 ; m(NaNO2)=8,3·69/85=6,7 г

85 69


21,2 у

Ba(NO3)2 → Ba(NO2)2 ; m(Ba(NO3)2)=21,2·229/261=18,6 г.

261 229

Их масса: 6,7+18,6=25,3 г.



Ответы:

Уравнения реакций

Объем оксида азота (IV) в газовой смеси 19,04 л

Масса растворимого остатка 25,3 г

Состав нерастворимого остатка:

m(Cr2O3)= 15,7 г. m(Ag)= 24,8 г.

Массовую долю (%) нитратов металлов в смеси (8 баллов):

ω(AgNO3)= 39/117,7=33,1%

ω(Cr(NO3)3)= 49,2 /117,7=41,8%

ω(NaNO3)= 8,3/117,7=7,1%

ω(Ba(NO3)2 )= 21,2/117,7=18,0%



4 балла

1 балл


4 балла
1 балл

1 балл
1 балл

1 балл

1 балл


1 балл

Тестовое задание с одним правильным ответом в каждом вопросе.

Оценка одного правильного ответа – 1 балл.


  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




  1. 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




  1. Только σ-связи присутствуют в молекуле:

  1. этилена

  2. бензола

  3. бутадиена

  4. циклобутана




  1. 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




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

  1. 10

  2. 9

  3. 8

  4. 7




  1. Сульфид-иону соответствует электронная формула:

  1. 1s2 2s22p63s23p6

  2. 1s2 2s2 2p6

  3. 1s2 2s22p63s23p4

  4. 1s2 2s2 2p63s23p2




  1. 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




  1. 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




  1. С натрием с наибольшей скоростью реагирует спирт:

  1. 2-метилпропанол-2

  2. этанол

  3. метанол

  4. 2,2-дихлорэтанол



Тестовое задание с несколькими правильными ответами в каждом вопросе.

Оценка одного правильного ответа – 1 балл.

За каждый неверный ответ отнимается 1 балл.


  1. В водном растворе хлорида калия отсутствуют частицы:

  1. Атомы калия и натрия

  1. Молекулы KCl

  1. Гидратированные ионы K+ и Cl-

  1. Негидратированные ионы K+ и Cl-




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

  1. Число электронных слоев в атоме

  1. Число валентных электронов в атоме

  1. Формула высшего оксида

  1. Число протонов в атоме




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

  1. [Ar]3d54s2 и [Ne]3s1

  1. [Ne]3s23p3 и 1s1

  1. [Ne]3s23p2 и 1s1

  1. [Ne]3s23p1 и [Ar]4s1




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

  1. Цинкат калия

  1. Водород

  1. Тетрагидроксоцинкат калия

  1. Гидроксид цинка




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

  1. Нитрат цинка

  1. Гидросульфид натрия

  1. Сульфид калия

  1. Гидроксид бария




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

  1. S2-

  1. SO42-

  1. SO32-

  1. I-




  1. Укажите утверждения, верные для состояния химического равновесия:

  1. Масса продуктов реакции всегда равна массе исходных веществ

  1. Концентрация исходных веществ и продуктов реакции со временем не изменяются

  1. Скорости прямой и обратной реакции всегда равны

  1. Концентрация продуктов реакции всегда равна концентрации исходных веществ



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

  1. Неполярностью связей в веществе

  1. Большой энергией связи между ионами в кристалле вещества

  1. Малой энергией гидратации ионов вещества

  1. Отсутствием движения молекул воды




  1. При добавлении избытка NH4Br к водному раствору аммиака:

  1. рН раствора уменьшится

  1. рН раствора возрастет

  1. концентрация ионов NH4+ уменьшится

  1. концентрация ионов NH4+ возрастет




  1. Сахароза в водном растворе может реагировать с:

  1. CH3I (в щелочной среде)

  1. Ca(OH)2

  1. (CH3CO)2O (в присутствии H2SO4 )

  1. Ag2O (аммиачный раствор), t


Ответы на тестовые задания:
с одним ответом (10 баллов)


1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

4

4

3

4

3

2

1

2

3

4



с несколькими ответами (25 баллов)

(за каждый неверный ответ отнимается 1 балл).


1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

1,2,4

2,3

1,2,4

2,3,4

3,4

1,4

2,3

1,2,3

1,4

1,2,3



Достарыңызбен бөлісу:


©stom.tilimen.org 2019
әкімшілігінің қараңыз

    Басты бет