Задания и решения к школьному этапу олимпиады по химии

МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

К проведению школьной олимпиады по химии.

При организации и проведении школьного этапа всероссийской олимпиады школьников по химии необходимо руководствоваться положением о всероссийской олимпиаде школьников, утвержденным приказом Министерства образования и науки Российской Федерации (Минобрнауки России) от 2 декабря 2009 г. N 695 "Об утверждении Положения о всероссийской олимпиаде школьников".

Организатором школьного этапа Олимпиады являются образовательные организации. Для проведения школьного этапа Олимпиады его организатором создаются оргкомитет и жюри. Одной из важнейших задач оргкомитета школьного этапа Олимпиады является реализация права обучающихся образовательных организаций на участие во всероссийской олимпиаде школьников ( п. 11 Положения об Олимпиаде). В школьном этапе Олимпиады по химии принимают участие обучающиеся 9-11 классов образовательных организаций, выразившие желание участвовать во всероссийской олимпиаде школьников. Квоты на участие в школьном этапе Олимпиады не устанавливаются. При проведении школьного этапа используются олимпиадные задания, разработанные предметно-методической комиссией муниципального этапа с учетом методических рекомендаций центральной предметно-методической комиссии по химии.

Информационная поддержка школьного этапа Олимпиады заключается в широком оповещении через интернет (при наличии у школы собственного интернет-сайта), внутри школьных СМИ.

Школьный этап Олимпиады обычно проводится после уроков, во время факультативных занятий или в воскресение.

Участников Олимпиады приветствуют администрация школы и учителя химии. После этого участники Олимпиады расходятся по аудиториям. Рассадка осуществляется организаторами, так, чтобы рядом не сидели учащиеся из одной параллели.

На проведение Олимпиады отводится не более 4 астрономических часов.

После окончания тура работы собираются, проводится их шифрование, затем жюри, в состав которого входят учителя химии данной школы проверяют олимпиадные работы.

Определение победителей и призеров школьного этапа проводится по результатам выполнения работ, сведенных в ранжированные по мере убывания набранных участниками баллов итоговые таблицы по каждой параллели участников. После составления итоговой таблицы, жюри Олимпиады формирует списки школьников, отобранных на муниципальный этап согласно установленной квоте.

На проведение олимпиады отводится 1,5 часа.

8 класс.

Задача №1.

Напишите формулы кислородных соединений (оксидов) следующих элементов:

1. кремния (Іv);

2. калия (І);

3. фосфора (ІІІ);

4. серы (Іv);

5. углерода (ІІ).

( 5 баллов).

Задача №2.

Вычислите массовую долю железа в хлориде железа (ІІ) (FeCl₂) и

в хлориде железа (ІІІ) (FeCl₃).

( 5 баллов).

Задача №3.

Какие из перечисленных веществ относятся к простым, а какие к сложным:

1. углекислый газ;

2. соль;

3. водород;

4. алюминий;

5. вода;

6. кислород.

В чем состоит различие между этими группами веществ?

( 5 баллов).

Задача №4.

Запишите электронные формулы для элементов с порядковыми номерами 8, 17, 22, 33, 35. К какому типу ( s-, p-, d-, f-) относятся эти элементы?

( 5 баллов).

Задача №5.

Что такое физические и химические явления? Приведите по 3 примера физических и химических явлений.

( 5 баллов).

Задача №6.

Определите формулу вещества с указанными массовыми долями элементов:

Cu_xO_yH_z, 33% - O, 2% - H.

( 5 баллов).

Решение задач.

Задача №1.

1. SiO₂

2. K₂O

3. P₂O₃

4. SO₂

5. CO.

Задача №2.

FeCl_{2 -}

М_r(FeCl₂)=56∙1+35,5∙2=127

ω(FeCl₂)=1∙56/127=0,44 или 44%

FeCl₃

М_r(FeCl₃)= 56∙1+35,5∙3=162,5

ω(FeCl₃)=1∙56/162,5=0,34 или 34%

Задача №3.

Простые вещества: водород; алюминий; кислород.

Сложные: углекислый газ; соль; вода.

Различие состоит в том, что простые вещества состоят из атомов одного химического элемента, а сложные вещества состоят из атомов разных химических элементов.

Задача №4.

О₊₈ ) ) 1s²2s²2p⁴ - p-элемент;

2 6

Cl₊₁₇ ) ) ) 1s²2s²2p⁶3s²3p⁵ - p-элемент;

2 8 7

Ti₊₂₂) ) ) ) 1s²2s²2p⁶3s²3p⁵3d²4s² - d- элемент;

2 8 10 2

As₊₃₃ ) ) ) ) 1s²2s²2p⁶3s²3p⁵3d²4s²4p³ - p- элемент;

2 8 18 5

Br₊₃₅) ) ) ) 1s²2s²2p⁶3s²3p⁵3d²4s²4p⁵ - p- элемент.

2 8 18 7

Задача №5.

Физические явления - это явления, при которых изменяется форма, размеры или агрегатное состояние вещества, а состав их остается постоянным. ( плавление льда, испарение воды, плавление металла).

Химические явления - это явления, при которых из одних веществ образуются другие вещества. ( ржавление железа, скисание молока, сгорание топлива).

Задача №6.

ω(Cu)=100%-(33%+2%)=65%

X: У:Z= ω(Cu)/Ar(Cu): ω(O)/ Ar(O): ω(H)/ Ar(H)

X:У:Z=65/64:33/16:2/1

X:У:Z=1:2:2

Cu(OH)₂

9 класс.

Задача №1.

Химический элемент Х - неметалл, широко распространен в природе, причем значительные залежи самородного неметалла Х встречаются в Европе (в Сицилии), в Америке (штаты Луизиана и Техас), в Японии.

Элемент Х образует несколько аллотропных модификаций. В природе, кроме самородного неметалла, Х встречается в виде соединений с металлами, которые используются для получения металлов. Х используется в производстве пороха, спичек, в медицине ( получение мазей).

Определите химический элемент Х, опишите его свойства. Запишите реакции взаимодействия Х с кислородом, металлами, водородом.

( 5 баллов).

Задача №2.

Из приведённого ниже списка выберите отдельно простые вещества, сложные вещества, смеси, оксиды, основания и соли: алмаз, вода, бронза, воздух, гашеная известь, едкий натр, мрамор, железо, озон, песок, поваренная соль, сода, углекислый газ, фосфор, малахит, глюкоза.

( 5 баллов).

Задача №3.

При разложении 8,4 г карбоната двухвалентного металла образовалось 4 г его оксида. Установите формулу карбоната.

( 5 баллов).

Задача №4.

Составьте уравнения реакций, соответствующие описанным превращениям:

1. основной оксид + кислотный оксид = соль

2. кислотный оксид + соль = соль + кислотный оксид

3. простое вещество + соль = соль + простое вещество

4. соль + основание = основание + соль

5. простое вещество + кислотный оксид = кислотный оксид

( 5 баллов).

Задача №5.

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

+NaOH

SO₂→SO₃→X→BaSO₄

( 5 баллов).

Задача №6.

Какая масса осадка образуется при взаимодействии избытка раствора хлорида кальция с 65,6 г раствора фосфата натрия с массовой долей растворенного вещества 10%?

(5 баллов).

Решение задач.

Задача №1.

Х - сера

S+O₂=SO₂

S+Zn=ZnS

S+H₂↔H₂S

Задача №2.

Простые вещества: железо, фосфор.

Сложные вещества:

Вода - оксид, основание, кислота.

Едкий натр - тривиальное название - NaOH - гидроксид натрия - основание.

Гашеная известь - тривиальное название - Са(OH)₂ - гидроксид кальция - основание.

Поваренная соль - тривиальное название - NaCl - хлорид натрия - соль.

Сода - тривиальное название - Na₂CO₃∙10H₂O - гдекагидрат карбоната натрия - кристаллогидрат соли.

Углекислый газ - тривиальное название - СО₂ - оксид углерода (Іv) - оксид.

Глюкоза - органическое вещество - С₆Н₁₂О₆ - углевод.

Смеси:

Бронза - сплав Cu c Sn, Al, Be, Pb, Cr и др.

Воздух: смесь азота, кислорода и благородных газов. В воздухе в качестве примесей бывает оксид углерода (Іv), водяные пары и др. примеси.

Мрамор: минерал содержит СаСО₃ ( соль) и примеси.

Песок: минерал содержит оксид кремния (Іv) и примеси.

Малахит: минерал содержит (CuOH)₂CO₃ - основная соль и примеси.

Задача №3.

МеСО₃ = МеО + СО₂↑

Находим количества веществ:

1. n(МеСО₃) = 8,4/(А_э + 60) моль;

2. n(МеО) = 4/(А_э + 16) моль.

По уравнению реакции:

n(МеСО₃) = n(МеО), т.е. 8,4/(А_э + 60) = 4/(А_э + 16) → А_э = 24, металл - магний, формула карбоната MgCO₃.

Задача №4.

1. СаО+СО₂=СаСО₃

2. SiO₂+ СаСО₃=CaSiO₃+CO₂

3. Cl₂+2NaBr=2NaCl+Br₂ или Fe+CuSO₄=FeSO₄+Cu

4. CuCl₂+NaOH=Cu(OH)₂↓+2NaCl или Ca(OH)₂+Na₂CO₃=CaCO₃↓+2NaOH

5. O₂+SO₂=SO₃

Задача №5.

1) SO₂+О₂→ SO₃

2) SO₃+2NaOH→Na₂SO₄+H₂O

3) Na₂SO₄+BaCl₂→ BaSO₄+2NaCl

Задача №6.

Записываем уравнение реакции:

3CaCl₂+2Na₃PO₄→Ca₃(PO₄)₂+6NaCl

Находим массу и количество вещества фосфата натрия, содержащегося в растворе:

m(Na₃PO₄)=m(р-ра)∙W/100=65,6∙0,1=6,56 г

n(Na₃PO₄)= m(Na₃PO₄)/M(Na₃PO₄)=6,56/164=0,04 моль.

Рассчитываем массу вещества выпавшего в осадок:

По уравнению реакции n(Ca₃(PO₄)₂)=1/2 n(Na₃PO₄)=0,02 моль

m(Ca₃(PO₄)₂)= n(Ca₃(PO₄)₂)∙ M(Ca₃(PO₄)₂)=0,02∙310=6,2 г.

10 класс.

Задача №1.

Сплав алюминия и меди массой 3,98 г обработали 40% раствором гидроксида натрия

( плотность 1,40 г/мл). Нерастворившийся в щелочи остаток растворили в разбавленной азотной кислоте, раствор выпарили и твердый остаток прокалили. Масса остатка 1,6 г. Напишите уравнения всех реакций, определите состав сплава и объем израсходованного раствора щелочи.

( 5 баллов).

Задача №2.

В пробирках находятся растворы солей - К₂СО₃, КСl, K₂SO₃, KNO₂, K₂S. С помощью какого реагента можно различить все эти соли? Запишите уравнения всех реакций.

( 5 баллов).

Задача №3.

Сожгли некоторый объем бутана. Продукты сгорания пропустили через 2 кг раствора известковой воды с массовой долей 0,74%. Раствор после поглощения продуктов сгорания не содержал осадка. Какое минимальное количество бутана могло быть сожжено?

( 5 баллов).

Задача №4.

Продукты полного сгорания 67,2 л газообразного углеводорода с плотностью по кислороду 0,5 после конденсации водяных паров пропустили через 2868,1 мл 4% раствора гидроксида натрия ( плотностью 1,046 г/мл). Определите состав полученного раствора.

( 5 баллов).

Задача №5.

Напишите уравнения реакций, протекающих на катоде и аноде, и общее уравнение электролиза водного раствора сульфата меди (ІІ) на инертных электродах.

( 5 баллов).

Задача №6.

При взаимодействии 1,74 г алкана с бромом образовалось 4,11 г монобромпроизводного. Определите формулу алкана.

( 5 баллов).

Решение задач.

Задача №1.

2Al + 6NaOH_(конц)=2Na₃[Al(OH)₆]+3H₂↑ (1)

3Cu + 8HNO₃=3Cu(NO₃)₂ + 2NO↑ + 4H₂O (2)

2Cu(NO₃)₂ = 2CuO+4NO₂+O₂ (3)

Находим количество вещества и массу Cu:

1. n(CuO)=1,6/80=0,02 моль

2. по уравнению (3) n(Cu (NO₃)₂)=0,02 моль

3. по уравнению (2) n(Cu)=0,02 моль, m(cu)=1,28 г, ω(Cu)=1,28/3,98=0,3216,

или 32,16%.

Находим количество вещества и массу Al:

m(Al)=3,98-1,28=2,7 г, n(Al)=2,7/27=0,1 моль, ω(Al)=2,7/3,98=0,6784, или 67,84%.

Находим объем раствора щелочи:

По уравнению (1) n(NaOH)=0,3 моль, m(NaOH)=0,3∙40=12 г →

v_р-ра(NaOH)=12/(0,4∙1,4)=21,43 мл.

Задача №2.

К отобранным пробам растворов следует прибавить раствор кислоты, например, соляной.

1) K₂CO₃+2HCl=2KCl+H₂O+CO₂↑ - выделяется бесцветный газ без запаха.

2) KCl+ HCl≠ - изменений нет

3) K₂SO₃+2HCl=2KCl+H₂O+SO₂↑ - выделяется бесцветный газ с резким запахом.

4) KNO₂+HCl=KCl+NO₂↑ - выделяется газ бурого цвета с резким запахом.

5) K₂S+HCl=2KCl+Н₂S↑ - выделяется бесцветный газ с запахом тухлых яиц.

Задача №3.

2С₄Н₁₀+13О₂=8СО₂+10Н₂О (1)

2СО₂+Са(ОН)₂=Са(НСО₃)₂ (2)

Найдем массу и количество вещества известковой воды:

m(Са(ОН)₂)=2000∙0,74/100=14,8 г

n(Са(ОН)₂)=14,8/74=0,2 моль

По уравнению (2) n(СО₂)=2n(Са(ОН)₂)=0,4 моль.

Найдем количество, объем и массу бутана:

По уравнению (1) n(С₄Н₁₀)=1/4 n(СО₂)=0,1 моль

V(С₄Н₁₀)=0,1∙22,4=2,24 л

m(С₄Н₁₀)=0,1∙58=5,8 г.

Задача №4.

Определяем формулу углеводорода:

D(O₂)=M_в-ва/M(O₂) → M_в-ва=0,5∙32=16 г/моль, формула углеводорода СН₄

Уравнения реакций:

СН₄+2О₂=СО₂+2Н₂О (1)

СО₂+2NaOH= Na₂CO₃+ Н₂О (2)

СО₂+NaOH= NaНCO3 (3)

Рассчитаем количество реагентов:

а) n(NaOH)=0,04∙1,046∙2868,1/40=3 моль;

б) n(СН₄)=67,2/22,4=3 моль.

По уравнению (1) n(СО₂)=3 моль (m=3∙44=132 г).

Определим формулу, количество и концентрацию соли:

Так как n(СН₄): n(NaOH)=3:3=1:1,то поглощение происходит по уравнению (3) и n(NaНСО₃)=3 моль, m(NaНСО₃)=3∙84=252 г →

ω(NaНСО₃)= m(NaНСО₃)/( m_р-ра(NaOH)+ m(СО₂))=252/(1,046∙2868,1+132)=0,0805, или8,05%.

Задача №5.

Записываем уравнения реакций, протекающие:

1. на катоде: Cu²⁺+2e=Cu⁰

2. на аноде: 2Н₂О-4е=О₂+4Н⁺

3. общее уравнение электролиза: 2CuSO₄+2Н₂О=2Cu+О₂+2Н₂SO₄

Задача №6.

Записываем уравнение реакции:

СnН_2n+2+Br₂→ СnН_2n+1Br+HBr

Рассчитываем число атомов углерода в молекуле алкана:

n(СnН_2n+2)= n(СnН_2n+1Br)

m₁/М₁= m₂/М₂

1,74/(14 n+2)=4,11/(14 n+81)

33,18n=132,64

n=4.

Определяем молекулярную формулу алкана: С₄Н₁₀.

11 класс.

Задача №1.

Объемы газов, образующихся при взаимодействии предельного одноатомного спирта с натрием и при сжигании такого же количества спирта, относятся как 1:6. Какой спирт был взят? Имеются ли у него изомеры?

(5 баллов).

Задача №2.

При окислении газа А концентрированной серной кислотой образуются простое вещество В, сложное вещество С и вода. Растворы веществ А и С реагируют между собой с образованием осадка вещества В. Вещество В растворяется в концентрированной серной кислоте при нагревании с образованием вещества С. Назовите вещества А, В, С и напишите уравнения перечисленных реакций.

(5 баллов).

Задача № 3.

Какие новые соединения можно получить, используя гидроксид кальция, уголь и любое лабораторное оборудование?

(5 Баллов).

Задача №4.

Вычислите объем аммиака, измеренный при нормальных условиях, который потребуется для полной нейтрализации раствора серной кислоты объемом 20 мл (массовая доля кислоты 3%, плотность 1,02 г/мл). Продуктом реакции является сульфат аммония.

(5 баллов).

Задача №5.

Оксид фосфора (v) массой 1,42 г растворили в 60 г 8,2%-ной ортофосфорной кислоты и полученный раствор прокипятили. Какая соль и в каком количестве образуется, если к полученному раствору добавить 3,92 г гидроксида калия?

( 5 баллов).

Задача №6.

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

Н₂О Na t^◦ кат О₂,Pd²⁺

Метилат калия →Х₁→бромметан→Х₂→ Х₃→этаналь

(5 баллов).

Решение задач.

Задача №1.

Уравнения реакций:

2СnН₂n₊₁ОН+2Na =2СnН₂n₊₁ОNa+Н₂↑ (1)

СnН₂n₊₁ОН+3n/2О₂=(n+1)Н₂О+ nСО₂↑ (2)

Пусть n(СnН₂n₊₁ОН)=1 моль, тогда

V(Н₂)=0,5∙22,4=11,2 л и V(СО₂)= n∙22,4 л.

n∙22,4/11,2=6/1 → n=3 → спирт С₃Н₇ОН имеет 2 изомера: пропанол-1 и пропанол-2.

Задача №2.

А - Н₂S В - S С - SO₂

1) Н₂S+Н₂SО₄= S+ SO₂+2Н₂О

2) 2 Н₂S+ SO₂=3S↓+2Н₂О

3) S+2Н₂SО_4конц=3S+2Н₂О

Задача №3.

1. Са(ОН)₂=СаО+ Н₂О

2. 2Н₂О=2Н₂+ O₂

3. СаО+3С=СаС₂+СО

4. СаС₂+2Н₂О=С₂Н₂+ Са(ОН)₂

5. 3С₂Н₂=С₆Н₆

6. 2СО+ O₂= 2СО₂

7. 3 O₂=2О₃

Задача №4.

2NH₃+H₂SO₄=( NH₄)₂SO₄

Находим массу и количество серной кислоты:

m_р-ра(H₂SO₄)= 20∙1,02=20,4 г , m(H₂SO₄)= 20,4∙3/100=0,612 г;

n(H₂SO₄)=0,612/98=0,0062 моль.

По уравнению реакции n(NH₃)=2 n(H₂SO₄)=0,0124 моль;

Находим объем аммиака:

V(NH₃)=0,0124∙22,4=0,28 л, или 280 мл.

Задача №5.

Записываем уравнение реакции:

P₂O₅+H₂O=2H₃PO₄

Рассчитываем количество вещества образовавшейся ортофосфорной кислоты:

n(P₂O₅)=1,42/142=0,01 моль

n(H₃PO₄)=2 n(P₂O₅)=0,02 моль

Определяем соотношение количества вещества взятой щелочи и суммарного числа моль кислоты, находящейся в полученном растворе:

n(КОН)=3,92/56=0,07 моль

n(H₃PO₄)=60∙0,082/98+0,02=0,07 моль

Количества веществ кислоты и щелочи относятся как 1:1, значит при их взаимодействии образуется кислая соль.

Составлено уравнение реакции и определено число моль соли:

H₃PO₄+КОН=КН₂PO₄+ H₂O

n(H₃PO₄)= n(КОН)= n(КН₂PO₄)=0,07 моль.

Задача №6.

1. СН₃ОК+ H₂O→КОН+СН₃ОН

2. СН₃ОН+НBr→ СН₃Br+ H₂O

3. 2СН₃Br+2Na→С₂Н₆+2 NaBr

t^◦ кат

4. С₂Н₆→С₂Н₄+Н₂

Pd²⁺

5) С₂Н₄+О₂→2СН₃СНО