Методические рекомендации по составлению заданий школьного этапа всероссийской олимпиады школьников по химии
олимпиадные задания по химии

МУНИЦИПАЛЬНОЕ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ 

«Средняя общеобразовательная школа» пгт. Кожва

        Методические рекомендации

по составлению заданий школьного этапа всероссийской олимпиады

школьников по химии

        Савчук Оксана Васильевна,

учитель химии и биологии

        пгт. Кожва

Принципы и подходы к разработке олимпиадных заданий

Задания олимпиады школьного этапа могут быть авторскими или выбраны из литературных источников. За основу могут быть взяты задания олимпиад прошлых лет, опубликованные в сборниках и на интернет порталах. Ссылка на источник обязательна. Задания школьного этапа целесообразно разрабатывать для 4 возрастных параллелей: школьный этап – 8, 9, 10 и 11 классы.

Для учащихся 8 классов олимпиада по химии должна быть в большей степени занимательной, чем традиционной и  включать в себя:

1.элементарные лабораторные операции (кто точнее взвесит или измерит объем, кто точнее и аккуратнее отберет необходимый объем жидкости, кто быстро, при этом аккуратно и        точно приготовит раствор заданной концентрации или разделит смесь на компоненты);

2.простые химические опыты, связанные с жизнью: гашение соды уксусной кислотой,

разложение хлорида аммония, изменение цвета природных индикаторов в кислой и щелочной среде.

Для учащихся 9-11 классов олимпиадные задачи должны быть основаны на материале 4 разделов химии: неорганической, аналитической, органической и физической. В содержании задач должны содержаться вопросы, требующие от участников следующих знаний и умений:

Из раздела неорганической химии:

-        номенклатура;

-        строение, свойства и методы получения основных классов соединений: оксидов, кислот,

оснований, солей;

-        закономерности в изменении свойств элементов и их соединений в соответствии с периодическим законом.

Из раздела аналитической химии:

-        качественные реакции, использующиеся для обнаружения катионов и анионов неорганических солей;

-        проведение количественных расчетов по уравнениям химических реакций;

-        использование данных по количественному анализу.

Из раздела органической химии:

-        номенклатура;

-        изомерии;

-        строение;

-        получение и химические свойства основных классов органических соединений (алканов,

циклоалканов, алкенов, алкинов, аренов, галогенпроизводных, аминов, спиртов и фенолов, карбонильных соединений, карбоновых кислот, сложных эфиров, пептидов);

Из раздела физической химии:

-        строение атомов и молекул,

-        типы и характеристики химической связи;

-        основы химической термодинамики и кинетики.

Так как проведение экспериментального тура на школьном этапе невозможно, то в комплект теоретического тура включается задача, требующая мысленного эксперимента, и время проведения тура увеличивается.

При разработке олимпиадных задач важную роль играют межпредметные связи, поскольку сегодня невозможно проводить полноценные исследования только в одной области науки, неизбежно будут затронуты смежные дисциплины. Знания по физике, биологии, геологии, географии и математике применяются в различных областях химии. Интеграция математической составляющей в задание по химии, например, ни в коем случае не умаляет «химичности» задачи, а, наоборот, способствует расширению кругозора участников олимпиады, творческому развитию знаний школьников. Такие «межпредметные» задачи усиливают химическую составляющую и показывают тесную взаимосвязь естественных наук.

Олимпиадные задачи по химии можно разделить на три основных группы:

качественные, расчётные (количественные) и экспериментальные.

Качественные задачи являются задачами на описание химического эксперимента (мысленный эксперимент) с указанием условий проведения реакций и наблюдений.

В таких задачах может потребоваться: объяснение экспериментальных фактов (например, изменение цвета в результате реакции); распознавание веществ; получение новых соединений; предсказание свойств веществ, возможности протекания химических реакций; описание, объяснение тех или иных явлений; разделение смесей веществ.

В расчетных задачах обычно необходимы расчеты состава смеси (массовый, объемный и мольный проценты); расчеты состава раствора (приготовление растворов заданной концентрации); расчеты с использованием газовых законов (закон Авогадро, уравнение Клапейрона-Менделеева); вывод химической формулы вещества; расчеты по химическим уравнениям (стехиометрические соотношения); расчеты с использованием законов химической термодинамики (закон сохранения энергии, закон Гесса); расчеты с использованием законов химической кинетики (закон действия масс, правило Вант-Гоффа, уравнение Аррениуса), расчеты с использованием констант равновесия.

Чаще всего олимпиадные задания включают в себя несколько типов задач, т.е. являются комбинированными. В задаче может быть избыток или недостаток данных. В случае избытка школьник должен выбрать те данные, которые необходимы для ответа на поставленный в задаче вопрос. В случае недостатка данных, школьнику необходимо показать умение пользоваться источниками справочной информации и извлекать необходимые для решения данные.

Методические требования к олимпиадным задачам

Содержание задачи должно опираться на примерную программу соответствующей возрастной параллели.

В задачах необходимо активно использовать различные способы названий веществ, которые используются в быту, технике.

Для успешного решения задачи необходимо не только и не столько знание фактического материала, сколько умение учащихся логически мыслить и их химическая интуиция.

Задача должна быть познавательной, будить любопытство, удивлять.

Задача должна быть комбинированной: включать вопросы как качественного, так и расчетного характера; желательно, чтобы в задаче содержался и материал из других естественнонаучных дисциплин.

Задача должна быть интересна (не только с точки зрения занимательности). В ней должна быть «изюминка». По возможности и задачи, и вопросы должны быть составлены и сформулированы оригинально.

Условие задачи не должно занимать больше одной страницы печатного текста. Вопросы к задаче должны быть выделены и четко сформулированы, не допуская двоякого толкования. На основе вопросов строится система оценивания.

Рекомендации по разработке системы оценивания

1.        Решения задачи должны быть разбиты на элементы (шаги).

2.        В каждом задании баллы выставляются за каждый элемент (шаг) решения. Причем балл за один шаг решения может варьироваться от 0 (решение соответствующего элемента отсутствует или выполнено полностью неверно) до максимально возможного балла за данный шаг.

3.        Баллы за правильно выполненные элементы решения суммируются.

4.        Шаги, демонстрирующие умение логически рассуждать, творчески мыслить, проявлять интуицию оцениваются выше, чем те, в которых показаны более простые умения, владение формальными знаниями, выполнение тривиальных расчетов и др.

Суммарный балл за различные задания не обязательно должен быть одинаковым.

Примеры олимпиадных заданий

8 класс  

Задание 1 

1. Наиболее распространённым элементом в межзвёздном пространстве является:

а) кислород  б) водород

в) кремний   г) гелий

2. Наибольшую молярную массу имеет вещество с формулой:

а)H2S    б) Н2Те

в) Н2Se   г)Н2О    

3. Закон сохранения массы веществ объясняется тем,  что в ходе реакции не изменяется:

а) качественный и количественный состав вещества;

б) общее число молекул всех веществ;

в) общее число атомов всех элементов;

г) всё перечисленное      

4) Воздушный шар взлетит, если его наполнить любым газом из набора

( давление внутри шара считать нормальным, массой шара пренебречь):

а) гелий, аргон;    б) водород, углекислый газ;

в) аммиак, неон;    г) водород, гелий.

5) Только из неметаллов состоит период:

а) 3   б) 2

в) 4   г)1

6)  Даны растворы: дистиллированная вода, раствор поваренной соли и этилового спирта. Значения плотностей жидкостей, выданных  таковы : вода 1,00 г/мл , раствор поваренной соли 1,15 г/мл  ,  раствор этилового спирта 0,84 г/мл. Ученик взял чистую пробирку, поместил в неё несколько металлических шариков и закрыл пробкой. Затем он поочерёдно опускал её в стаканы  жидкостями и отпускал свободно плавать. В какой жидкости пробирка выталкивается на максимальную высоту?

    А) в воде

    Б) в растворе поваренной соли

    В) в растворе спирта

Задание 2.   

Запишите символы химических элементов, перевод названий которых с греческого языка означает:

а) безжизненный;    б) солнечный;         в) фиолетовый;       г) светящийся;  

                               д)рождающий воду.

 Задание 3.

Два периода в истории человечества получили названия благодаря металлу и его сплаву. Это тяжёлый, тугоплавкий  металл, довольно мягкий, легко поддаётся прокатке и вытягиванию, хорошо проводит электрический ток, уступая в этом только серебру. Образует два оксида, отличающихся по составу и цвету. О каком  металле и сплаве идёт речь? Обоснуйте свой ответ.

Задание 4.

Гемоглобин содержит 0,34% железа. Вычислите молекулярную массу гемоглобина .

Задание 5.  

В трёх неподписанных пробирках находятся вода, раствор гидроксида натрия и раствор лимонной кислоты. С помощью, каких индикаторов можно определить данные вещества? Каким одним индикатором можно воспользоваться для определения? Как в бытовых условиях можно отличить раствор лимонной кислоты от воды?

           Ответы и решения:(общее количество баллов -24 )

Задание 1( 1 балл за каждый правильный ответ - всего 6 баллов)

1. б
2. б
3. в
4. г
5. г
6. б

Задание 2 ( количество баллов - 5)        

а) N, б) Не, в) I, г) Р, д)Н.

Задание 3. ( количество баллов - 4)

Металл – медь ( 1 балл),  медный сплав – бронза ( 1 балл). В истории человечества было два периода, связанных с использованием металла – меди- медный век ( 1 балл) и медного сплава –бронзы- бронзовый век ( 1 балл)

Задание 4 ( количество баллов - 4)

Вся молекула гемоглобина -100%  ( 1 балл)

Относительная атомная масса железа – 56 ( 1 балл)

Составляем пропорцию: 0,34% - 56

                           100% - x    ( 1 балл)

Где x – относительная молекулярная масса гемоглобина. X= 100%*56/0,34% =16470,6 ( 1 балл)

Задание 5 ( количество баллов - 5)

Названы индикаторы: лакмус - кислота, гидроксид натрия – фенолфталеин (2 балла)

Назван универсальный индикатор, его окраска в разных средах  (2 балла)
Названы бытовые индикаторы: чайная заварка или растворы ягодных соков (1 балл)

9 класс

Задание 1. 

В школьном коридоре найдена половина шпаргалки по химии. На ней записаны только правые части уравнений. Восстановите левые части:

А)              ZnSO4 +Cu    

Б)              К2СО3 +Н2О  

В)             2FeCl3

Г)            СО2 +2Н2О

Задание 2.

Лаборант взял 5г соли и растворил её в 200г воды. Открытую колбу с приготовленным раствором он случайно поставил на включенную электрическую плитку. Спохватившись, лаборант выключил плитку, при этом объём жидкости в колбе уменьшился. Вычислите массовую доли соли в исходном и полученном растворах, если масса раствора после испарения воды составила 185 г.

Задание 3.

Смесь медных и цинковых опилок массой 10 г. Поместили в избыток раствора соляной кислоты. После прекращения выделения газа масса оставшихся опилок составила 7,4 г. Сколько граммов цинковых опилок было в исходной смеси?  Сколько литров газа выделилось?

Задание 4.

В четырёх пробирках находятся порошки оксида меди (II), оксида железа(III), серебра и железа. Используйте один из предложенных реактивов: NaOH, НСl( разб.), Н2О,Nа2СО3 с помощью которого можно различить каждое вещество. Запишите уравнения химических реакций, укажите признак реакции.

Задание 5.

Два одинаковых по объёму шарика, содержащих одинаковое число атомов, один из цинка, другой из неизвестного металла, подвесили на резинках одинаковой длины и толщины. При этом резинка с цинковым шариком растянулась в 1,356 раза больше. Определите, из какого металла был сделан второй шарик.

Ответы и решения: (общее количество баллов -24 )

Задание 1. ( За каждое правильное уравнение 1 балл – всего 4 балла)

1. Zn +CuSO4 = ZnSO4 + Cu

Б) 2 КОН + СО2 = К2СО3 + Н2О

   B) 2 Fe + 3 Cl2 = 2FeCl3

   Г) СН4 + 2 О2 = СО2 +2 Н2О

Задание 2. ( 4 балла)

W= m(соли)/m(р-ра)  - 1 балл

m(р-ра)  = m(соли)  + m(воды)  = 5г+200г= 205г – 1 балл

W( в исх.р-ре)= 5г/205г=0,024 или 2,4% - 1 балл

W( в получ.р-ре)= 5г/185г=0,027 или 2,7% - 1 балл

Задание 3. ( 4 балла)

Cu + HCl = реакция не идёт

Zn + 2HCl = ZnCl2 +H2  - (1 балл)

m(цинковых опилок)  = 10г -7,4г =2,6г  -   (1 балл)

n (Zn) = 2,6г/65г/моль=0,04 моль  - 1 балл

n (Н2) = 0,04 моль; V(H2)=0,04 моль * 22,4 моль/л = 0,896л.  – (1 балл)

Задание 4. ( 8 баллов)

CuO + 2 HCl =CuCl2 +H2O – голубой раствор ( 2 балла)

Fe2O3 + 6 HCl = 2 FeCl3 +3H2O – жёлто-бурый цвет (2балла)

Ag +HCl – реакция не идёт (2балла)

Fe +2HCl = FeCl2 +H2 – зеленоватый раствор, выделение газа (2балла)

Задание 5. ( 4 балла)

Длина растянутой резинки пропорциональна массам шариков. –  (1 балл)

Так как число атомов в образцах металлов одинаково, массы шариков пропорциональны их молярным массам:

m (Zn)/m(Me) =M(Zn)/M(Me)=1,356 - (1 балл)

Откуда M(Me) = 65г/моль / 1,356 = 48 г/моль, что соответствует молярной массе титана. (2 балла)

10 класс

Задание 1.

В сгущённом молоке с сахаром содержится 12,5% лактозы и 43,5% сахарозы. Какая масса углеводов поступит в организм человека, если добавить в стакан чая пол столовой ложки сгущёнки? ( одна столовая ложка вмещает 30г сгущённого молока).

Задание 2.

В шоколаде содержится алкалоид теобромин, являющийся гомологом кофеина. Молекула теобромина содержит 46,7% углерода, 4,4% водорода, 31,1% азота и 17,8% кислорода. Относительная молекулярная масса теобромина такая же, как у глюкозы. Выведите молекулярную формулу теобромина.

Задание 3.

Буквами А, Б и В зашифрованы химические элементы. Определите эти элементы, если известно, что Б2 – бесцветный газ, не входящий в состав воздуха. Перепишите схемы реакций с учётом найденных элементов, расставьте в них коэффициенты.

а) А3 =А2

б) А2 +Б2 =Б2А

в) Б2А2 =Б2А +А2

г) В + Б2 = ВБ4

д) В + ВА2 = ВА

Задание 4.

Запишите уравнения реакций, с помощью которых можно реализовать следующие превращения (каждая стрелка – одна реакция):

NaBr → NaCl → NaOH → H2 → Cu → Ag → NO

Задание 5.

В четырёх пробирках находятся порошки оксида меди (II), оксида железа(III), серебра и железа. Используйте один из предложенных реактивов: NaOH, НСl( разб.), Н2О,Nа2СО3 с помощью которого можно различить каждое вещество. Запишите уравнения химических реакций, укажите признак реакции.

Задание 6.

Составьте структурную формулу алкана, 4,4 г которого могут вступить в реакцию с 16 г брома.

Ответы и решения:(общее количество баллов -37 )

Задание 1.(количество баллов -4 )

0,5 столовой ложки сгущёнки: 30г/2 =15г (1балл)

Масса лактозы: 15г х 0,125 =1,875г (1балл)

Масса сахарозы: 15г х 0,435 =6,525г (1балл)

Масса углеводов: 1,875 + 6,525 = 8,4г (1балл)

Задание 2. (количество баллов -6 )

Относительная молекулярная масса глюкозы  - 180. – (1балл)

n (С)=0,467 х 180/12 =7- (1балл)

n (Н)= 0,044 х180/1=8 - (1балл)

n (N)= 0,311 х 180/14 =4 -(1балл) 

n (О)=0,178 х 180/16 = 2 - (1балл)

формула : С7Н8N4О2 - (1балл)

Задание 3. ( количество баллов -8 )

А – кислород ( 1 балл), Б – водород ( 1 балл), В –углерод ( 1 балл)

За каждое правильное уравнение- 1балл.

Задание 4.  ( количество баллов - 6)

2 NaBr + Cl2 = 2 NaCl + Br2 ;

электролиз водного раствора 2 NaCl + 2 H2O = H2 ↑ + Cl2 ↑ + 2 NaOH

2Al + 2 NaOH + 6 H2O = 2 Na[Al(OH)4] + 3 H2↑

CuO + H2 = Cu + H2O при нагревании

Cu + 2 AgNO3 (водный раствор) = Cu(NO3)2 + 2 Ag

2 Ag + 4 HNO3 (разб. р-р) = 3 AgNO3 + NO↑ + 2 H2O

Система оценивания: уравнения реакций – 1 х 6 = 6 баллов.

Задание 5. ( количество баллов -8)

CuO + 2 HCl =CuCl2 +H2O – голубой раствор ( 2 балла)

Fe2O3 + 6 HCl = 2 FeCl3 +3H2O – жёлто-бурый цвет (2балла)

Ag +HCl – реакция не идёт (2балла)

Fe +2HCl = FeCl2 +H2 – зеленоватый раствор, выделение газа (2балла)

Задание 6. ( количество баллов -5 )

Составление уравнения реакции и определение соотношения веществ СnH2n+2 + Br2 → СnH2n+1Br + HBr – 1 балл

Расчёт количества вещества брома (0,1 моль) – 1 балл

Определение молярной массы алкана (44 г/моль) – 1 балл

Определение молекулярной формулы алкана (С3Н8) – 1 балл

Составление структурной формулы алкана – 1 балл

11 класс

Задание1.

1) Установите соответствие между молекулярной формулой органического соединения и его названием.

МОЛЕКУЛЯРНАЯ ФОРМУЛА     НАЗВАНИЕ СОЕДИНЕНИЯ

1) C4H6                                         А) метилбензол

2) CH2O                                        Б) метаналь

3) C2H3Cl                                       В) бутадиен-1,3

4) C2H6O2                                                            Г) хлорэтан

                                                 Д) этандиол-1,2

                                                 Е) хлорэтен

2) Установите соответствие между формулой частицы и ее электронной конфигурацией.

ЧАСТИЦА                                   ЭЛЕКТРОННАЯ КОНФИГУРАЦИЯ

1) S0                                      А) 1s22s22p63s2

2) Cl+7                                    Б) 1s22s22p63s23p4

3) P+3                                     В) 1s22s22p5

4) N–3                                     Г) 1s22s22p6

                                           Д) 1s22s23s22p6

                                           Е) 1s22s22p63s13p6

3) Установите соответствие между схемой химической реакции и изменением степени окисления окислителя в ней:

СХЕМА РЕАКЦИИ                                                   ИЗМЕНЕНИЕ СТЕПЕНИ ОКИСЛЕНИЯ

1) Cu + HNO3 (конц) = Cu(NO3)2 + NO2 + H2O                    А) Х + 2 → Х 0

2) NH4NO2 = N2 + H2O                                          Б) Х + 3 → Х 0

3) CuO + NH3 = Cu + NO2 + H2O                                В) Х + 5 → Х + 4

4) NaNO3 = NaNO2 + O2                                                              Г) Х - 3 → Х 0

                                                                  Д) Х 0 → Х + 2

                                                                  Е) Х + 5 → Х + 3

4) Установите соответствие между раствором соли и значением водородного показателя рН в этом растворе:

ФОРМУЛА СОЛИ                                            ПОКАЗАТЕЛЬ рН

1) Na3PO4                                                   A) 0

2) NaOH                                                     Б) 4

3) NaNO3                                                                               В) 7

4) AlCl3                                                      Г) 10,1

                                                              Д) 12,5

                                                              Е) 14

5) Установите соответствие между названием оксида и формула веществ, с которыми он может реагировать:

НАЗВАНИЕ ОКСИДА                               ФОРМУЛА ВЕЩЕСТВ

1) оксид калия                                  А) Н2О, MgO, LiOH

2) оксид углерода (II)                           Б) Fe3O4, H2O, Si

3) оксид хрома (III)                              В) H2, Fe3O4, O2

4) оксид фосфора (V)                            Г) H2O, N2O5, H3PO4

                                                   Д) HCl, NaOH, Al

                                                   Е) Al, N2O5, H2O

Задание 2.

В шоколаде содержится алкалоид теобромин, являющийся гомологом кофеина. Молекула теобромина содержит 46,7% углерода, 4,4% водорода, 31,1% азота и 17,8% кислорода. Относительная молекулярная масса теобромина такая же, как у глюкозы. Выведите молекулярную формулу теобромина.

Задание 3.

Запишите уравнения реакций, с помощью которых можно реализовать следующие превращения (каждая стрелка – одна реакция):

NaBr → NaCl → NaOH → H2 → Cu → Ag → NO

Задание 4

Имеются неподписанные пробирки, содержащие хлорид бария, конц. серную кислоту, нитрат серебра, конц. HI и конц. р-р едкого калия. Как без использования посторонних реактивов и приборов определить содержимое каждой пробирки?

Ответы и решения:(общее количество баллов -27 )

Задание 1 : ( по 2 балла за правильный ответ, 1 балл – если допущена 1 ошибка, 0 баллов – за 2 и более ошибок, итого 10 баллов)

1. 2. 3. 4. 5.

Задание 2. ( количество баллов -6 )

Относительная молекулярная масса глюкозы  - 180. – (1балл)

n (С)=0,467 х 180/12 =7- (1балл)

n (Н)= 0,044 х180/1=8 - (1балл)

n (N)= 0,311 х 180/14 =4 -(1балл) 

n (О)=0,178 х 180/16 = 2 - (1балл)

формула : С7Н8N4О2 - (1балл)

Задание 3. ( количество баллов -6 )

2 NaBr + Cl2 = 2 NaCl + Br2 ;

электролиз водного раствора 2 NaCl + 2 H2O = H2 ↑ + Cl2 ↑ + 2 NaOH

2Al + 2 NaOH + 6 H2O = 2 Na[Al(OH)4] + 3 H2↑

CuO + H2 = Cu + H2O при нагревании

Cu + 2 AgNO3 (водный раствор) = Cu(NO3)2 + 2 Ag

2 Ag + 4 HNO3 (разб. р-р) = 3 AgNO3 + NO↑ + 2 H2O

Система оценивания: уравнения реакций – 1 х 6 = 6 баллов.

Задание 4. ( за каждое определённое вещество -1 балл- всего баллов -5)

Сливая растворы друг с другом и сравнивая наблюдаемые реакции с таблицей, идентифицируем вещества.