ОЛИМПИАДЫ, ТУРНИРЫ, КОНКУРСЫ: задания, результаты

                        Олимпиада по химии. 10 класс.Задания. Решения

1. К 20 г смеси карбоната кальция и гидрокарбоната калия прибавлен избыток соляной кислоты. Выделившийся при этом газ пропущен через избыток баритовой воды (Ba(OH)2). Вычислите массу образовавшегося при этом осадка.

2. Карбид кальция и вода могут стать сырьём для получения таких химических соединений как: а) этанол, б) уксусная кислота, в) этилен и полиэтилен, г) винилхлорид и поливинилхлорид, д) бензол. Напишите уравнения реакций получения этих соединений, имея в своём распоряжении карбид кальция, воду и любые другие неорганические вещества.

3. При окислении неизвестного кислородсодержащего предельного органического
соединения массой 1,8 г аммиачным раствором нитрата серебра получили серебро массой
5,4 г. Определите состав органического вещества, подвергнутого окислению.

4. Амальгама — сплав, один из компонентов которого ртуть. Амальгаму цинка и алюминия массой 10,00 г обработали избытком разбавленного раствора серной кислоты. При этом выделилось 0,896 л водорода (н.у.). Масса полученного нерастворимого остатка оказалась равной 8,810 г.
Вычислите массовые доли (в %) каждого компонента амальгамы.

5. Методом электронного баланса расставьте коэффициенты в уравнении окисления трехсернистого мышьяка азотной кислотой по схеме:
As2S3 + HNO3 + H2O ? H3AsO4 + H2SO4 + NO

Решения.

1. В настоящей задаче указана общая масса смеси, но не указан её состав. В данном случае это не имеет значения, так как молярные массы CaCO3 и KHCO3 одинаковы.
M (CaCO3) = M (KHCO3) = 100 г ? моль (1 балл)
Поэтому, зная массу смеси, можно найти суммарное число молей CaCO3 и KHCO3.
? (CaCO3 + KHCO3) = m (смеси)/M = 20 ? 100 = 0,2 (моль) (1 балл)
И CaCO3 и KHCO3 взаимодействуют с соляной кислотой с образованием углекислого газа:
CaCO3 + 2 HCl = CaCl2 + H2O +CO2 ? (1) (1 балл)
KHCO3+ HCl = KCl + H2O +CO2 ? (2) (1 балл)
Как следует из этих уравнений, соотношение между CaCO3 и CO2, и между KHCO3и CO2
одинаковы.
? (CaCO3): ?1 (CO2)= ? (KHCO3) : ?2 (CO2)= 1: 1
Таким образом, общее количество выделяющегося в результате реакций (1) и (2) СО2, равно ? (CO2)= ? (CaCO3 + KHCO3) = 0,2 моль (1 балл)
Оксид углерода (IV) при взаимодействии с баритовой водой образует нерастворимый карбонат бария: CO2+ Ba(OH)2 = BaCO3 ? + H2O (3) (1 балл)
Согласно этому уравнению, ? (BaCO3) = ? (CO2)= 0, 2 моль
m (BaCO3) = ? (BaCO3) • M (BaCO3) = 0,2 • 197= 39, 4 г (1 балл)
Всего за задание: 7 баллов

2. В основе производства целого ряда химических соединений лежит реакция получения ацетилена из карбида кальция и воды:
СаС2 + 2Н2О = Са(ОН)2 + С2Н2 ? (1 балл)
Исходя из ацетилена, можно получить все указанные в задании соединения:
А) НgSО4 [H]
НС? СН + Н2О ? [СН2=СН-ОН] ? СНзСНО ? СН3СН2ОН
этанол (2 балла)
Б) [О]
НС? СН + Н2О? [СН2=СН-ОН] ? СНзСНО ? СНзСООН  
уксусная кислота (2 балла)
В) НС? СН + Н2 ? Н2С=СН2 этилен
t,p
n Н2С=СН2 ? [— СН2— СН2— ]n (2 балла)
Г)кат. полиэтилен 
НС? СН + НСl ? СН2=СН винилхлорид ?  
t,p С1
n СН2=СН ? [— СН2— СН— ] n
| кат. | поливинилхлорид (2 балла)
Cl Cl
Д)C акт  
НС? СН ? С6Н6
600 °С бензол (2 балла)
Всего за задание: 11 баллов

3. Дано:
m (CxHyOz) = 1,8 г
m (Ag) = 5,4 г
Найти:
CxHyOz
Решение:
С аммиачным раствором нитрата серебра с образованием металлического серебра
взаимодействуют альдегиды (реакция «серебряного зеркала»), следовательно, искомое
кислородсодержащее соединение имеет общую формулу R – COH. Запишем уравнение
реакции:
R – COH + 2[Ag(NH3)2](OH) = R – COONH4 + 2Ag? + 3NH3 + H2O. (2 балла)
Вычислим количество вещества образовавшегося серебра:
? (Ag) = m ? M= 5,4 ? 108 = 0,05 (моль) (1 балл)
? (RCOH) = 1? 2 n (Ag) = 0,025 (моль) (1 балл)
М (RCOH)= 1,8 ? 0,025 = 72 г ? моль (1 балл)
Общая формула предельных альдегидов: CnH2n+1COH. Молярная масса
определяется следующим образом:
M (CnH2n+1COH) = 12 n + 2n +1 + 12 +16 +1 = 14n + 30 = 72 (г/моль).
n = 3, искомый альдегид – C3H7COH – бутаналь.
Ответ: C3H7COH. (2 балла)
Всего за задание: 7 баллов

4. Ртуть в разбавленной серной кислоте не растворяется, следовательно, масса ртути в амальгаме 8,810 г. (1 балл)
Выделение водорода происходит за счёт взаимодействия цинка и алюминия с раствором серной кислоты:
Zn + H2SO4 = ZnSO4 + H2 (1) (1 балл)
2Al + 3H2SO4 = Al2(SO4)3 + 3H2 (2) (1 балл)
m(Al + Zn) = 10,00 – 8,810 = 1,190 г (0,5 балла)
?(Н2) = 0,896 / 22,4 = 0,04 моль 1 балл
Пусть ? (Zn) = х моль; ? (Al) = y моль, тогда 65х +27у = 1,19 2 балла
По уравнению реакций:
? (Н2) = ? (Zn) + 1,5 ? (Al) = (x + 1,5y) моль, тогда 2 балла
65х +27у = 1,19
х +1,5у = 0,04
х = 0,01 моль; у = 0,02 моль (2,5 балла)
m(Zn) = 65 ? 0,01 = 0,65 г; m(Al) = 27 ? 0,02 = 0,54 г (1 балл)
w(Zn) = 0,65/10 = 0,065 (6,5%); w(Al) = 0,54/10 = 0,054 (5,4%) (1 балл)

Всего за задание: 13 баллов

5. As2 +3S3 -2 + H N +5O3 ? H3As +5O4 + H2S +6O4 + N +2O (1 балл)

(1 балл)

3As2S3 + 28HNO3 + 4 Н2О ? 6 H3AsO4 + 9 H2SO4 + 28 NO (2 балла)
Всего за задание: 4 балла
Всего за работу: 42 балла

Олимпиада по химии. 11 класс. Решения

1. Для полного сгорания 0,1 моль алкана потребовалось 14,56 л кислорода (н.у.). Установите формулу алкана. Существуют ли изомеры у этого вещества? Если да, напишите их структурные формулы и дайте названия по международной номенклатуре.

2. При сжигании 26,7 г аминокислоты СхНуОzNk в избытке кислорода образуется 39,6 г оксида углерода (IV); 18,9 г воды и 4,2 г азота. Определите формулу.

3. Состав каменного угля одного из месторождений (в массовых долях): C – 82,2%;
H – 4,6%; S – 1%; N – 1,2%; H2O – 1%; зола 10 %. Определите объём воздуха (н.у.),
который потребуется для полного сгорания 1 кг такого угля.

4. При сгорании 28 г смеси метана и этана получили 41,44 л углекислого газа (н.у.).  
Определите состав смеси углеводородов в массовых долях.

5. На дне Чёрного моря образуется сероводород. Это результат жизнедеятельности 
сульфатвосстанавливающих бактерий. Происходящий процесс можно выразить схемой:
CH4 + CaSO4 = CaCO3 + H2S ? + H2O.
Составьте для данного уравнения электронный баланс, укажите окислитель и
восстановитель.
Рассчитайте, какой объём сероводорода, измеренный при н.у., образуется в 1 м3 морской
воды, если содержание сульфата кальция в ней равно 27,2 мг ? л.

Решения.

1. Найдем количество вещества кислорода:
n =V/Vm = 14,56/22,4 = 0,65 моль
Следовательно количества вещества алкана и кислорода относятся как 0,1:0,65 = 2:13; (1 балл)
Составим уравнение реакции
2СnН2n+2 + 13О2 = 2nСО2 + (2n+2)Н2О (1 балл)
Число атомов кислорода до реакции равно числу атомов кислорода после реакции. 2•13 = 2n•2 + (2n + 2)•1; n = 4

(1 балл)
Формула – С4Н10. Для этого состава существует два изомера: н-бутан и 2-метилпропан: СН3-СН2-СН2-СН3 и СН3-СН(СН3)-СН3 (2 балла)
Итого за задание 5 баллов

2. Дано

m (CO2) = 39,6 г

m (H2O) = 18,9 г

m (N2) = 4,2 г

m в-ва = 26,7 г

СxHyOzNk - ?

Решение.

CxHyOzNk + O2 ? CO2 + H2O + N2 ?
1) ? (СО2) = 39,6 ? 44 = 0,9 (моль)
? (С) = 0,9 моль; m(C) = 0,9 • 12 = 10,8 (г) (2 балла)
2) ? (Н2О) = 18,9 / 18 = 1,05 (моль); ? (Н) = 1,05 • 2 = 2,1 (моль)
m (Н) = 2,1 г (2 балла)
3) ? (N2) = 4,2 / 28 = 0,15 (моль); ? (N) = 0,3 моль
m (N) = 0,3 • 14 = 4,2 (г) (2 балла)
4) m (O) = 26,7 – (10,8 + 2,1 + 4,2) = 9,6 (г)
? (О) = 9,6 ? 16 = 0,6 (моль) (2 балла)
5) ? (С) : ? (Н) : ? (О) :? (N) = 0,9 : 2,1 : 0,6 : 0,3
3 : 7 : 2 : 1 (1 балл)
Ответ. C3H7O2N
Итого за задание 9 баллов

3. В 1 кг угля содержится: 
m (C) = 0,822 • 1000 = 822 (г)
m (H) = 0,046 • 1000 = 46 (г)
m (S) = 0,01 • 1000 = 10 (г)
Остальные компоненты не горят (1 балл)
• Горение углерода:
С + О2= СО2 (0,5 баллов)
• Горение водорода
2 Н2 + О2 = 2 Н2О (1 балл)
• Горение серы:
S + O2 = SO2 (0,5 баллов)
• По уравнению реакции горения углерода находим ? затраченного кислорода
1) ? (С) = 822 / 12 = 68,5 (моль); ?1 (О2) = ? (С) = 68,5 (моль) (1 балл)
• Аналогично находим ? кислорода, затраченного на горение водорода
2) ? (Н2) = 46 ? 2 = 23 (моль); ?2 (О2) = Ѕ ? (Н2) = 11,5 (моль) (1 балл)
• ? кислорода, затраченного на горение серы
? (S) = 10 / 32 = 0,3125 (моль); ?3 (О2) = ? (S) = 0,3125 моль (1 балл)
• Общее количество кислорода
? (О2) = 68,5 + 11,5 + 0,3125 = 80,3125 (моль)
V (O2) = 80,3125 • 22,4 = 1799 (л)
V (воздуха) = 1799 / 0,21 = 8566,7 (л) (1 балл)
Итого за задание 7 баллов

4. СН4 + 2 О2 = СО2 + 2 Н2О (1 балл)
2 С2Н6 + 7 О2 = 4 СО2 + 6 Н2О (1 балл)
•Пусть масса метана в исходной смеси m (CH4) = x, тогда масса этана в смеси
m (C2H6) = (28-x) г.
• По первому уравнению реакции объём образовавшегося оксида углерода (IV):
V1 (CO2) = 22,4 x / 16 = 1,4 x л (1 балл)
• По второму уравнению реакции объём образовавшегося оксида углерода (IV):
V2 (CO2) = 4 • 22,4 • (28-x) / (2 • 30) = 1,493 • (28 – x) л (1 балл)
• Общий объём оксида углерода:
V (CO2) = V1(CO2) + V2 (CO2) = 1,4 x + 1,493 • (28 - x) = 41,44 (л) (1 балл)
1,4 x + 41,804 – 1,493 x = 41,44; x = 4; следовательно,
m (CH4) в исходной смеси 4 г. (1 балл)
• ? (СН4) = 4 / 28 • 100% = 14,3 % (1 балл)
? (С2Н6) = 100% - 14,3 % = 85,7 % (1 балл)
Итого за задание 8 баллов

5. С-4Н4 + CaS+6O4 = CaC+4O3 + Н2S -2? + H2O
( За определение степеней окисления атомов, изменяющихся в ходе окислительно-восстановительной реакции – 1 балл)
• Окисление: С-4 – 8 е = С+4 1 восстановитель 8
Восстановление: S+6 + 8e = S-2 1 Окислитель (1 балл)

• Масса сульфата кальция в 1 м3 морской воды:
m(CaSO4) = c • V = 0,0272 (г / л) • 1000 (л) = 27,2 (г) (1 балл)
Количество вещества сульфата кальция:
? (CaSO4) = 27,2 / 136 = 0,2 моль (1 балл)
• По уравнению реакции количество вещества сероводорода:
? (H2S) = ? (CaSO4)= 0,2 моль (1 балл)
• объём сероводорода, измеренный при н.у.:
V (H2S) = 0,2 • 22,4 = 4,48 л. (1 балл)
Итого за задание 6 баллов
Всего за работу 35 баллов

Олимпиада по химии. 9 класс. Решения

1.Определите общее число протонов, электронов и нейтронов в молекуле серной кислоты, содержащей изотоп 34S.

2. При сливании двух неизвестных растворов получен раствор, содержащий только ионы Na+ и Cl-. Подберите примеры пяти пар исходных веществ, необходимых для получения такого раствора. Запишите уравнения реакций в молекулярном и ионном виде.

3. Напишите уравнения реакций, соответствующие следующим превращениям (А, Б, В – соединения меди):

4. При частичном растворении 4 г смеси медных и магниевых опилок в избытке соляной кислоты выделилось 1,12 л водорода (н.у.) Установите состав исходной смеси в процентах по массе.

5. Вещество, полученное при сжигании 24 г кальция в кислороде, растворили в 164,25 г раствора соляной кислоты, содержащего 20% хлороводорода. Раствор выпарили и прокалили.
Определите состав и массу сухого остатка.

Решения.

1.Молекула серной кислоты содержит 2 атома водорода, один атом серы и 4 атома кислорода.
В атоме водорода 1 протон, 1 электрон, 0 нейтронов.
В атоме серы (изотоп сера -34) 16 протонов, 16 электронов, 18 нейтронов.
В атоме кислорода 8 протонов, 8 электронов, 8 нейтронов.
• Общее число протонов: 2•1 + 16 + 4• 8 = 50 (1 балл)
• Общее число электронов: 2•1 + 16 + 4•8 = 50 (1 балл)
• Общее число нейтронов: 2• 0 + 18 + 4• 8 = 50 (1балл)
всего за задание: 3 балла

2. 1. NaOH + HCl = NaCl + H2O (2 балла)
2. BaCl2 + Na2SO4 = BaSO4? + 2NaCl (2 балла)
3. CuCl2 + Na2S = CuS? + 2NaCl (2 балла)
4. CaCl2 + Na2CO3 = CaCO3? + 2NaCl (2 балла)
5. Na2CO3 + 2HCl = 2NaCl + CO2 + H2O (2 балла)
всего за задание: 10 баллов

3. 1. CuSO4 + 2KOH = Cu(OH)2? + K2SO4 (1 балл)
2. Cu(OH)2 = CuO + H2O (нагревание) (1 балл)
3. CuO + H2 = Cu + H2O (1 балл)
4. Cu + HgSO4 = CuSO4 + Hg (или другой правильный ответ) (2 балла)
5. CuSO4 + Ba(NO3)2 = BaSO4? + Cu(NO3)2 (или другой правильный ответ) (2 балла)
всего за задание: 7 баллов

4. Дано:

m (Mg + Cu) = 4 г

V (H2) = 1,12 л

? (Mg)-?;? ( Cu) - ?

Решение.

Cu + HCL ? реакция не идёт

Mg + 2HCL = MgCL2 + H2?

По объёму выделившегося водорода найдём массу Mg в смеси:  

1) ? (H2) = 1,12 / 22,4 = 0,05 (моль) (1балл)
2) ? (Мg) = ? (H2) = 0,05 моль (1 балл)
3) m (Mg) = 0,05 • 24 = 1,2 (г) (1 балл)
4) m (Cu) = 4 – 1,2 = 2,8 (г) (1 балл)
5) ? (Cu) = 2,8 / 4 • 100% = 70% (1 балл)
6) ? (Mg) = 100% - 70% = 30% (1 балл)
Всего за задание: 7 баллов

5. 2Са + О2 = 2СаО (1) (1 балл)
СаО + 2HCl = CaCl2 + H2O (2) (1 балл)
m(HCl в растворе) = 164,25 ? 0,2 = 32,85 г (1 балл)
n(Са) = 24/40 = 0,6 моль (1 балл)
n(HCl) = 32,85/36,5 = 0,9 моль (1 балл)
По уравнению реакции (1)
n(СаО) = n(Са) = 0,6 моль (1 балл)
По уравнению реакции (2)
n(СаО) = 0,5?n(HCl) = 0,45 моль (1 балл)
Следовательно, n(СаО), не вступившего в реакцию (2) = 0,6 – 0,45 = 0,15 моль (1балл)
В результате реакции по уравнению (2) образуется 0,45 моль CaCl2. (1 балл)
После выпаривания раствора (испаряется вода) и прокаливания (кристаллогидраты разлагаются) в сухом остатке останется 0,15 моль СаО и 0,45 моль CaCl2. (1 балл)
Масса сухого остатка = m(CaO) + m(CaCl2) =
= 0,15 ? 56 + 0,45 ? 111 = 8,4 + 49,95 = 58,35 г. (2 балла)
Ответ: Сухой остаток состоит из СаО и CaCl2, масса сухого остатка 58,35 г
всего за задание 12 баллов
Всего за работу 39 баллов

Олимпиадные задания по химии с решениями. 8 класс.

Задание 1.

Бирюза – гидратированный ортофосфат-гидроксид меди и алюминия состава CuAl6(OH)8(PO4)4 · 5H2O – издавна считалась камнем победы и счастья. Определите количества (моль) меди, алюминия, фосфора, кислорода и водорода в 0,01 моль бирюзы. Рассчитайте число атомов меди, алюминия, фосфора, кислорода и водорода в

0,01 моль бирюзы. Какова массовая доля меди, алюминия, фосфора, кислорода и водорода в данном соединении?

Задание 2.

Формула углеводов может быть представлена как СХ(Н2О)У.

1.    Запишите формулы глюкозы С6Н12О6 и сахарозы С12Н22О11 в виде выше указанной формулы. 2. Рассчитайте массовые доли углерода, водорода и кислорода в пересчете на воду:

а) в глюкозе; б) в сахарозе.

Задание 3.

Напишите уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить следующие превращения:

Ca ? Ca(OH)2 ? CaCO3 ? Ca(HCO3)2 ? CaCl2 ? Ca(NO3)2

Задание 4.

Вам выдана смесь следующих веществ: железо, сажа, медь, мел, поваренная соль.

1. Предложите план разделения этих веществ,  используя воду и соляную кислоту.
2. Какое лабораторное оборудование потребуется для разделения этой смеси?
3. Напишите уравнения реакций, которые будут использованы при разделении.
4. Рассчитайте массу мела в смеси по объему выделившегося газа в 5,6 л.

Задание 5.

Французский химик К.Л. Бертолле, изучая действие хлора на гидроксид калия в водном растворе, получил соль, названную впоследствии его именем. Как показал химический анализ, в составе этой соли оказался калий, хлор и кислород.

1.  Установите формулу соли, полученной К.Л. Бертолле, если массовая доля калия    31,8%, хлора – 29,0%.

2.  Напишите уравнение реакции получения этой соли.

3.  Какой объем хлора можно получить при взаимодействии 1 моль этой соли с соляной кислотой?