Максимальное количество баллов - 100
Решения задач для 11 класса
Задача 11-1. 
1. Рассчитаем количественное соотношение атомов углерода, водорода и азота в пиридине: оно равно n(C): n(H): n(N) = (75,9/12): (6,3/1): (17,8/14) = 6,325: 6,3: 1,27 = 4,98: 4,96: 1 ≈ 5: 5: 1, то есть количественная формула пиридина – C5H5N. 1 балл
2. Используя условие ароматичности, можно установить структурную формулу пиридина: 
. Действительно, данная формула удовлетворяет всем требованиям: эта молекула плоская, т.к. в ней содержатся 3 кратные связи, вращение вокруг которых невозможно 2 балла в этой молекуле всего один цикл 1 балл все связи сопряжены (кратные связи чередуются с одинарными) 1 балл система содержит 6π-электронов (по 2 от каждой кратной связи; n=1) 2 балла
3. Исходя из похожих рассуждений, установим, что циклопентадиен и циклооктатетраен неароматичны (т.к. число π-электронов не равно 4n+2), а тиофен отвечает всем требованиям ароматичности. 3*1 балл =3 балла
Всего 10 баллов
Задача 11-2.
|
|
1. Формула винной килоты – НООС-СН(ОН)-СН(ОН)-СООН, следовательно, формула её кислой соли имеет вид ХООС-СН(ОН)-СН(ОН)-СООН.
1 балл
2. По условию, массовая доля углерода в этом соединении равна ω(С) = 25,53%, т.е. ω(С) = 48/16*6+12*4+1*5+ Ar (Х) =0,2553 Отсюда, Х – калий.
0,5 баллов
Формула винного камня – КООС-СН(ОН)-СН(ОН)-СООН, его нынешнее название – гидротартрат калия.
1 балл
3. Поташ К2СО3. 0,5 баллов
4.Калий – серебристый, лёгкий, мягкий металл с низкой температурой плавления. При горении калия на воздухе образуется надпероксид калия: К + О2 → КО2. Соединения калия окрашивают пламя спиртовки в фиолетовый цвет. 1 балл
5. Реакция 1
КООС-СН(ОН)-СН(ОН)-СООН + NaOH → КООС-СН(ОН)-СН(ОН)-СООNa + Н2О
1 балл
Реакция 2 –
Cu2+ + 2OH- + 2C4O6H42- → 
2 балла
Реакция 3 –
2 балла
6. Хелатные.
1 балл
|
|
Всего 10 баллов
Задача 11-3.
1. «Семёрка металлов древности» – это Pb, Fe, Au, Ag, Hg, Cu, Sn. Сульфаты не всех металлов растворимы в воде, т.е. не подвергаются электролизу в растворе. 2 балла
С помощью уравнения Фарадея определим возможное значения молярных массы солей:
m = (M*I*t)/(n*F), откуда M = (m*n*F)/(I*t) = (0,0893*96500*n)/(15*3600*2) = 0,0798n
1 балл
При n=1 М=79,8г/моль При n=2 М=159,6г/моль, что соответствует сульфату меди CuSO4. При n=3 M=239,4г/моль, ни один из указанных сульфатов не подходит. Таким образом, металл Х– медь. 2 балла
2. Малахит (С uOH)2 CO 3, халькопирит или медный колчедан С uFeS 2, халькозин или медный блеск Cu 2 S.
2*0,5= 1 балл
Реакция 1: Сu + 2H2SO4 (конц.) → CuSO4 + SO2 + H2O. Образуются сульфат меди(II) (А), оксид серы(IV) и вода. 0,5 балла
Реакция 2: СuSO4 + 2NaOH → Cu(OH)2 ↓ + Na2SO4. Получается гидроксид меди(II) (Б) сине-голубого цвета и сульфат натрия. 0,5 балла
Реакция 3: СН2О + Сu(OH)2 → HCOOH + 2CuOH +H2O (при нагревании). Продукты: HCOOH – муравьиная кислота (В); CuOH - гидроксид меди(I) (Г) жёлтого цвета, 1 балл который далее распадается на оксид меди (I) красного цвета и воду: 2CuOH → Cu2O + H2O. Этим и объясняется постепенное изменение окраски раствора.
2 балла
Всего 10 баллов
Задача 11-4. 
1. Реакции:
С2Н6 + Сl2 → C2H5Cl (на свету) + HCl 0,5 балла
C2H5Cl + NaCN → C2H5CN + NaCl 0,5 балла
C2H5CN + 2H2O → C2H5COOH + NH3 (в присутствии серной кислоты) 0,5 балла
C2H5Cl + Mg → C2H5MgCl 0,5 балла
|
|
C2H5MgCl + CO2(сухой лёд) → C2H5COOMgCl 0,5 балла
C2H5COOMgCl + H2O → C2H5COOH + Mg(OH)Cl 0,5 балла
C2H5COOH + 2Cl2 → CH3CCl2COOH + 2HCl (катализатор – PCl5) 1 балл
CH3CCl2COOH → CH3CHCl2 + CO2 (при нагревании) 1 балл
CH3CHCl2 + 2H2 → C2H6 +2HCl (на никелевом катализаторе) 1 балл
Таким образом, А – C2H5Cl; Б – C2H5CN; В – C2H5COOH; Г – C2H5MgCl; Д – C2H5COOMgCl; Е – CH3CCl2COOH; Ж – CH3CHCl2.
1. Подтверждение дополнительными данными:
Соединение Г действительно содержит 24/(2*12+5*1+24+35,5) = 0,271, т.е. 27,1% Mg по массе; 1 балл в реакции 3НСООН + 2КMnO4 → 2 MnO2 + 3СО2 + 2KOH + 2H2O (при нагревании) выделяется углекислый газ СО2, следовательно, сухой лёд имеет состав СО2. 2 балла
2. Французский химик Виктор Гриньяр. 1 балл
Всего 10 баллов
Всероссийская олимпиада школьников по химии
Муниципальный этап. 2009/2010 г.
Одиннадцатый класс.
Задача 11-1.
При сгорании некоторого количества сахарозы С12Н22О11 выделилось 113,4 кДж теплоты. Рассчитайте тепловой эффект химической реакции горения сахарозы, если при растворении продуктов сгорания этого количества сахарозы в 88 мл раствора гидроксида калия с массовой доли щелочи 20% (плотность 1,15 г/мл) получили раствор с равными молярными концентрациями двух солей. (10 баллов)
Задача 11-2.
Оксид алюминия массой 10,2 г сплавили с кальцинированной содой массой 21,5 г. Какие вещества входят в состав полученного сплава, и какова его масса? Весь сплав растворили в 250 мл 20%-ной хлороводородной кислоты (плотностью 1,10 г/мл). Какие вещества будут находиться в полученном растворе? Рассчитайте их массовые доли. (10 баллов)
Задача 11-3.
Простое газообразное вещество А взаимодействует с горячим раствором вещества Б с образованием двух веществ В и Г, причем вещество Г известно под тривиальным названием «бертоллетова соль».
|
|
а) Определите вещества указанные в условии. Как называется подобный тип реакций? Укажите окислитель и восстановитель в этой реакции, и расставьте коэффициенты в ее уравнении методом электронного баланса.
б) Одно из применений бертоллетовой соли – спичечное производство. Напишите уравнение реакции бертоллетовой соли с простым веществом Д, входящим в состав намазки спичечного коробка.
в) Один из русских химиков предложил устройство для защиты органов дыхания от действия вещества А. Назовите фамилию этого химика, название устройства и явления, на котором основано его действие.
(10 баллов)
Задача 11-4.
Раствор сульфата меди массой 200 г с массовой долей 8% был подвергнут электролизу с инертными электродами, в результате чего масса раствора уменьшилась на 10,7 г.
Напишите уравнения реакций, которые проходили при электролизе на катоде и аноде, рассчитайте массы каждого из выделившихся веществ, а также состав (массовые доли) полученного раствора. (10 баллов)
Задача 11-5.
В отдельные годы вблизи Екатеринбурга выпадали так называемые «кислые» дожди с концентрацией ионов водорода 10-4 моль/л. Одним из веществ, содержащихся в такой дождевой воде, может быть серная кислота.
а) Какие процессы могут определять появление серной кислоты в дождевой воде? Напишите уравнение реакций
б) Какая еще одна сильная кислота может определять кислый характер дождевой воды? Какие природные процессы приводят к образованию этой кислоты? Напишите уравнение реакций.
в) Определите массу серной кислоты, содержащейся в 1 т дождевой воды, с концентрацией ионов водорода 10-4 моль/л. Плотность воды считать равной 1 г/мл.
г) Кислотность водных растворов часто характеризуют величиной рН («пэ-аш»). Что такое рН? Как он связан с концентрацией ионов водорода? Какое значение эта величина принимает в кислых, нейтральных и щелочных растворах? Каково ее значение для концентрации ионов водорода 10-4 моль/л? (10 баллов)
Всероссийская олимпиада школьников по химии 2009/2010 г.
Муниципальный этап. Одиннадцатый класс. Решения задач.
Задача 11-1. Уравнения реакций:
С12Н22О11 + 12O2 = 12CO2 + 11H2O (1) (1 балл)
2KOH + СО2 = K2СО3 + Н2О (2) (1 балл)
K2СО3 + Н2О + СО2 = 2KHСО3 (3) (1 балл)
n(KOH) = (88 · 1,15 · 0,2)/ 56 = 0,36 (моль)
Молярная концентрация с = n/V, равенство молярных концентраций солей в растворе означает, что n(K2СО3) = n(KHСО3)
Пусть n(K2СО3) = n(KHСО3) = х моль, судя по содержанию калия, общее количество KOH, которое необходимо для образования этих солей равно 3х, отсюда
3х = 0,36; x = 0,12 (моль). (2 балла)
Судя по содержанию углерода, на образования 0,12 моль каждой соли необходимо 0,12 моль углекислого газа, таким образом, всего при сгорании сахарозы выделилось 0,24 моль CO2. (2 балла)
|
|
Находим тепловой эффект реакции горения сахарозы
0,24 моль 113,4 кДж
С12Н22О11 + 12 О2 → 12 СО2 + 11Н2О + Qxр кДж
Qxр = 12*113,4 / 0,24 = 5670 (кДж) (3 балла)
Всего 10 баллов.
Задача 11-2. Уравнение реакции при сплавлении:
Al2O3 + Na2CO3 = 2NaAlO2 + CО2 (1) (1 балл)
Количества вещества n=m/M:
n(Al2O3) = 10,2/102 = 0,1 моль; n(Na2CO3) = 21,5/106 = 0,203 моль;
Судя по уравнению, вещества вступают в реакцию в соотношении 1:1, поэтому карбонат натрия в избытке. Сплав будет состоять из метаалюмината натрия (0,2 моль), и карбоната натрия (0,103 моль). В ходе реакции выделится 0,1 моль углекислого газа массой 4,4 г. Масса сплава будет равна
m(спл) = 10,2 + 21,5 – 4,4 = 27,3 г. (2 балла)
При растворении сплава протекают реакции:
Na2CO3 + 2 HCl = 2NaCl + CО2+ Н2O (2) (1 балл)
NaAlO2 + 4 HCl = NaCl + AlCl3+ 2Н2O (3) (1 балл)
Количество вещества HCl
m(p-pa) = ρV = 1,1*250 = 275 г
n(HCl) = m(p-pa)*w/M = 275*0,2/36,5 = 1,507 моль – избыток (1 балл)
По уравнению 2: n2(HCl) = n2(NaCl) = 2n(Na2CO3) = 0,103*2 =0,206 моль
n2(CО2) = n(Na2CO3) = 0,103 моль
По уравнению 3: n3(HCl) = 4n(NaAlO2) = 0,2*4=0,8 моль;
n3(AlCl3) = n3(NaCl) = n(NaAlO2) = 0,2 моль
Т.о. после окончания реакции раствор будет содержать:
nизб(HCl) = 1,507 - 0,206 - 0,8 = 0,501 моль; nобщ(NaCl) = 0,206 + 0,2 = 0,406 моль;
n3(AlCl3) = 0,2 моль. (2 балла)
Массы веществ m = M*n:
m2(CО2) = 0,103*44 = 4,53 г; mизб(HCl) = 0,501*36,5 = 18,3 г;
m(NaCl) = 0,406*58,5 = 23,7 г; m(AlCl3) = 0,2*133,5 = 26,7 г;
Масса раствора после реакции:
m(p-pa 2) = m(p-pa) + m(спл) - m2(CО2) = 275 + 27,3 – 4,53 = 297,8 г (1 балл)
Массовые доли w = m/ m(p-pa 2):
w(HCl) = 18,3/297,8 = 0,0614 = 6,14%; w(NaCl) = 23,7/297,8 = 0,0798 = 7,98%;
w(AlCl3) = 26,7/297,8 = 0,0897 = 8,97% (1 балл)
Всего 10 баллов.
Задача 11-3. а) Бертоллетова соль это хлорат калия, Г = KClO3; 1 балл
Отсюда вещество А – Cl2, хлор; Б – гидроксид калия КОН, В - KCl 1 балл
Реакция протекает по уравнению:
3Cl2 + 6KOH = 5KCl + KClO3 + 3Н2O;
1 | Cl0 + 5e = Cl+5 | окислитель
5 | Cl0 – e = Cl – 1 | восстановитель 3 балла
И окислителем и восстановителем в этой реакции является хлор, реакция самоокисления-самовсстановления или диспропорционирования. 1 балл
б) В состав намазки спичечного коробка входит красный фосфор. При соприкосновении с головкой спички протекает реакция:
6P + 5KClO3 = 3P2O5 + 5KCl + Q;
сопровождающаяся воспламенением спички 2 балла
в) Этим устройством был фильтрующий угольный противогаз, который был изобретен русским ученым Николаем Дмитриевичем Зелинским в 1915 г. Его действие основано на явлении адсорбции – поглощении вещества из газа или жидкости поверхностью другого вещества – адсорбента. 2 балла
Всего 10 баллов.
Задача 11-4. При электролизе раствора сульфата меди протекают реакции:
Катод: Cu2+ + 2e = Cu | восстановление
Анод: H2O – 4e = 4H+ + O2 | окисление
Что суммарно выражается уравнением:
2 CuSO4 + H2O 
2 Cu + O2 + 2 H2SO4 (3 балла)
Количество вещества сульфата меди в растворе:
n(CuSO4) = m(p-pa)*w/M = 200*0,08/160 = 0,1 моль (1 балл)
По уравнению реакции: n(Cu) = n(CuSO4) = 0,1 моль;
n(O2) = n(CuSO4) / 2 = 0,05 моль; m(Cu) = 6,4 г, m(O2) = 1,6 г, (1 балл)
что отвечает убыли массы раствора всего на 8 г.
Т.к. масса раствора уменьшилась еще на 10,7 – 8 = 2,7 г, значит электролиз был продолжен и тогда, когда вся медь была выделена из раствора, т.е. это был уже электролиз раствора серной кислоты:
Катод: 2H+ + 2e = H2 | восстановление
Анод: H2O – 4e = 4H+ + O2 | окисление
Что суммарно выражается уравнением:
2H2O 2H2 + O2 (2 балла)
Количество вещества воды разложившееся при этом:
n(H2O) = m /M = 2,7/18 = 0,15 моль
По уравнению реакции 2: n(H2) = n(H2O) = 0,15 моль;
n2(O2) = n(H2O) / 2 = 0,075 моль; m(H2) = 0,3 г, m2 (O2) = 2,4 г, (1 балл)
Т.о. в ходе электролиза на катоде выделилось 6,4 г меди и 0,3 г водорода, на аноде – кислород общей массой 4 г.
По уравнению 1 в ходе электролиза образовалось 0,1 моль или 9,8 г серной кислоты. Массовая доля серной кислоты в растворе будет равна:
w(H2SO4) = m/m(p2) = 9,8/189,3 = 0,0518 = 5,18% (2 балла)
Всего 10 баллов.
Задача 11-5.
а) При сжигании серосодержащих топлив, при обжиге сульфидов в атмосферу попадает сернистый газ SO2: В дальнейшем он взаимодействует с водой и окисляется давая серную кислоту, например: 2ZnS + 3O2 = 2 ZnO + 2 SO2;
SO2 + H2O = H2SO3; 2 H2SO3 + O2 = H2SO4; (3 балла)
б) Второй сильной кислотой, входящей в состав кислых дождей, является азотная. За счет грозовых разрядов в атмосфере образуется оксид азота(II):
N2 + 3O2 = 2 NO; 2NO + O2 = 2 NO2; 4NO2 + 2H2O + O2 = 4HNO3; (3 балла)
в) Одна тонна дождевой воды имеет объем 1 м3 = 1000 л, и содержит
n(H+) = 10-4моль/л * 1000 л = 0,1 моль ионов водорода.
По уравнению диссоциации серной кислоты: H2SO4 = 2 H+ + SO4 2–
n(H2SO4) = n(H+)/2 = 0,1 / 2 = 0,05 моль.
m(H2SO4) = n*M = 0,05*98 = 4,9 г. (3 балла)
г) рН – водородный показатель, рассчитывается по формуле рН = – lg[H+], где [H+] – молярная концентрация (точнее «активность») ионов водорода. В нейтральной среде рН = 7, в кислых средах рН <7, в щелочных – рН > 7. Для концентрации ионов водорода 10-4 моль/л рН = – lg10-4 = 4 < 7, среда кислая. (1 балл)
Всего 10 баллов.
================================================ Итого 50 баллов
Задания для школьного этапа Всероссийской олимпиады по химии 2009–2010 учебный год
Время выполнения 2 часа
11 класс (Уршакбашкарамалы)
11-1. При обжиге на воздухе сложного вещества массой 9,7г образуется оксид массой 8,1г, растворимый в щелочах, содержащий 80,2 % элемента(II) и газ, плотность которого по водороду равна 32, обесцвечивающий раствор, содержащий бром массой 16г. Определите исходное вещество.
11-2. Колбу, содержащую газообразный хлороводород при н.у., заполнили водой. При этом газ полностью растворился. Определите массовую долю HCl в получившемся растворе.
11-3. С помощью каких химических реакций из обычного мела можно получить бензол? В уравнениях реакций укажите условия их протекания. Какой объем бензола (плотность 0,8 г/мл) можно получить из 1кг мела, содержащего 15 % примесей, при условии, что практический выход на каждой стадии составляет 70 % от теоретического?
11-4. При пропускании смеси этилена и ацетилена через раствор брома в воде масса раствора увеличилась на 50г, а при сгорании такого же объема смеси этих углеводородов вы- делилось 84л оксида углерода (IV). Определите (по объему) состав исходной смеси.
Задания для 11 класса
Задача 11-1.
Ещё в давние времена люди заметили, что в винных бочках при длительном хранении вина на стенках образуется налёт, который они назвали винным камнем. Лишь несколько веков спустя учёные выяснили, что это вещество – кислая соль винной (2,3-дигидроксибутандиовой) кислоты и металла Х (ω(С) = 25,53%).
1. Определите металл Х, а также структурную формулу винного камня. Приведите необходимые расчёты. Как сейчас называется винный камень?
2. Какая соль металла Х использовалась в средние века в производстве мыла? Как её тогда называли?
3. Опишите физические свойства металла Х, напишите уравнение реакции его горения на воздухе, назовите продукт реакции. В какой цвет окрашивают пламя спиртовки соединения Х?
При нейтрализции винного камня едким натром (реакция 1) образуется сегнетова соль, имеющая в своём составе атомы пяти химических элементов. Смешением водного раствора медного купороса и щелочного раствора сегнетовой соли (реакция 2) можно получить тёмно-синюю фелингову жидкость, которая используется в качественном анализе для обнаружения углеводов.
Напишите уравнения реакций (1-3), если известно, что один из продуктов реакции 2 – комплексная соль меди, сходная по строению с продуктом реакции этиленгликоля и свежеприготовленного гидроксида меди(II) (реакция 3). Реакцию 2 запишите в сокращённой ионной форме.
Как называются комплексы такого типа?
Задача 11-2.
В молекулу пиридина помимо атомов углерода и водорода входит ещё и атом азота. Известно, что массовая доля углерода в пиридине составляет 75,9%, водорода – 6,3%, остальное – азот.
1. Установите структурную формулу пиридина, если известно, что он является ароматическим соединением (согласно правилу Хюккеля ароматической является плоская моноциклическая сопряженная система, содержащая (4n + 2) π-электронов, где n = 0,1,2…).
2. Являются ли ароматическими следующие соединения:
циклопентадиен 
; циклооктатетраен 
; тиофен 
?
Задача 11-3.
Современной промышленности часто требуются высокочистые металлы. Есть много способов их очистки, один из которых – метод электрохимического рафинирования. Так, для получения металла X высокой чистоты через водный раствор его сульфата пропускают электрический ток с электродами, сделанными из Х. При пропускании в течение двух часов через этот раствор тока силой 15А на аноде выделилось 89,3г металла Х.
1. Определите металл Х (известно, что он входит в число «семи металлов древности»). Ответ подтвердите расчётом.
2. Какие минералы, в состав которых входит металл Х, вы знаете? Приведите химические формулы двух из них, а также названия.
Если к Х прилить избыток концентрированной серной кислоты, то образуется раствор соли А (реакция 1), добавление к которому NaOH вызывает выпадение осадка Б сине-голубого цвета (реакция 2). Добавляя Б к растворуформальдегида при нагревании, можно получить соединение В (реакция 3), а также вещество Г желтого цвета. В ходе реакции наблюдается изменение окраски раствора с жёлтой до красной.
3. Определите вещества А - Г, напишите упомянутые уравнения реакций и назовите их продукты, если известно, что А, Б, Г содержат Х, а В – нет.
4. С помощью уравнения реакции объясните, почему раствор в реакции 3 краснеет не сразу.
Задача 11-4. Рассмотрите следующую схему превращений:
NaCN Б горячая вода, серная кислота В хлор, хлорид фосфора (V) Е
Этан хлор, свет → А
Mg Г cухой лёд Д вода
водород, Ni Ренея Ж нагрев
Известно, что:
- соединение Г содержит 27,1% Mg по массе;
- соединение, имеющее такой же количественный и качественный состав, что и сухой лёд, образуется при нагревании муравьиной кислоты с перманганатом калия;
- реакции получения веществ А, Г, Д относятся к реакциям присоединения;
- при превращении В в Е в реакцию вступает только α-атом углерода (реакция идёт до конца).
1. Осуществите указанные на схеме превращения, ответ подтвердите с помощью дополнительных данных (расчёт + полное уравнение реакции).
2. Какой учёный внёс большой вклад в химию соединений, подобных соединению Г?
Задания для школьного этапа Всероссийской олимпиады по химии
2009–2010 учебный год
11 класс (Уршакбашкарамалы)
11-1. При обжиге на воздухе сложного вещества массой 9,7г образуется оксид массой 8,1г, растворимый в щелочах, содержащий 80,2 % элемента(II) и газ, плотность которого по водороду равна 32, обесцвечивающий раствор, содержащий бром массой 16г. Определите исходное вещество.
11-2. Колбу, содержащую газообразный хлороводород при н.у., заполнили водой. При этом газ полностью растворился. Определите массовую долю HCl в получившемся растворе.
11-3. С помощью, каких химических реакций из обычного мела можно получить бензол? В уравнениях реакций укажите условия их протекания. Какой объем бензола (плотность 0,8 г/мл) можно получить из 1кг мела, содержащего 15 % примесей, при условии, что практический выход на каждой стадии составляет 70 % от теоретического?
11-4. При пропускании смеси этилена и ацетилена через раствор брома в воде масса раствора увеличилась на 50г, а при сгорании такого же объема смеси этих углеводородов выделилось 84л оксида углерода (IV). Определите (по объему) состав исходной смеси.
Одиннадцатый класс
Региональный этап
