Съдържание

НОХ 2012, II кръг (областен), 9. клас — Задача 1

Оригинал на условието (PDF)Съобщи за грешка

Всички материали от НОХ 2012

МОМН, 44-та НАЦИОНАЛНА ОЛИМПИАДА ПО ХИМИЯ И ОПАЗВАНЕ НА ОКОЛНАТА СРЕДА – 2012 година. Областен кръг, 23-ти февруари. IX-ти клас · 23 февруари 2012 г.

Примерни решения и оценка на задачите

Важно за проверителите! Освен представените примерни решения, за вярно се приема и всяко друго решение, което е логично обосновано и води до същия (цифров или фактологичен) резултат.

При непълни отговори (например неизравнени уравнения) могат да се присъждат и по-малко от предвидените точки.

Условие

При нагряване на варовита (или т.нар. „твърда”) вода върху стените на домакински съдове, парни котли или нагреватели се отлага котлен камък. Ако приемем, че химичният състав на котления камък е същият като този на варовика:

Периодична таблица на химичните елементи (приложение към темата, стр. 4): за всеки елемент — пореден номер, символ и относителна атомна маса с десетична запетая; групи IA–VIIIA и IIIB–IIB, отделно редове с лантаноиди и актиноиди. — Периодична таблица на химичните елементи

1. Напишете химичната формула на котления камък. Към кой клас химични съединения принадлежи?

2. Изразете с изравнено химично уравнение получаването на котлен камък от варовита вода (процесът е аналогичен на отлагането на варовик в пещерите).

За почистване на лабораторен топлообменник от натрупания котлен камък, той е потопен в съд, съдържащ 14,0 kg 5% разтвор на солна киселина (приемете, че топлообменникът е изработен от материал, който не взаимодейства със солна киселина). След приключване на реакцията, почистеният топлообменник е изваден от съда, изсушен и претеглен – масата му намаляла с 300,0 g.

3. Изразете с изравнено химично уравнение реакцията, протичаща при почистването на котления камък.

4. Как и с колко се е изменила (увеличила, намаляла, не се е променила) масата на разтвора, който е използван за почистване? Подкрепете отговора си с изчисления.

За пълната неутрализация на този разтвор бил използван разтвор на натриева основа с концентрация 2 mol/L.

5. Изразете с изравнено химично уравнение протичащата реакция.

6. Какъв обем от разтвора на натриева основа е бил изразходван?

Отговори

Решение

котлен камък: $\mathrm{CaCO_3}$ – соли. 1+1 т.
$\mathrm{Ca(HCO_3)_2 \xrightleftharpoons{t^0} CaCO_3 + H_2O + CO_2}$ (1) 2 т.

(да се приема за вярно и ако процесът не е изразен като обратим)

$\mathrm{CaCO_3 + 2HCl \longrightarrow CaCl_2 + H_2O + CO_2\uparrow}$ (2) 2 т.
Теглото на топлообменника е намаляло след почистването с 300.0 g, което е масата на котления камък

(* – изразходвано/получено при реакция (2))

$m^*(\mathrm{CaCO_3}) = 300{,}0\ \mathrm{g}$ 1 т.

$n^*(\mathrm{CaCO_3}) = m^*(\mathrm{CaCO_3})/M(\mathrm{CaCO_3}) = 300{,}0\ \mathrm{g} / 100{,}0\ \mathrm{g.mol^{-1}} = 3{,}0\ \mathrm{mol}$ 1 т.

Вариант 1:

$n^*(\mathrm{HCl}) = 2\times n^*(\mathrm{CaCO_3}) = 6.0\ \mathrm{mol}$ 1 т.

$n^*(\mathrm{CaCl_2}) = n^*(\mathrm{H_2O}) = n^*(\mathrm{CaCO_3}) = 3{,}0\ \mathrm{mol}$ 2×1 т.

Масата на разтвора след приключване на реакцията ще се промени с:

\Delta m = -m^*(\mathrm{HCl}) + m^*(\mathrm{CaCl_2}) + m^*(\mathrm{H_2O}) = -(n^*M)_{\mathrm{HCl}} + (n^*M)_{\mathrm{CaCl_2}} + (n^*M)_{\mathrm{H_2O}} = -6{,}0\times36{,}5 + 3{,}0\times111{,}0 + 3{,}0\times18{,}0 = 168{,}0\ \mathrm{g}

3 т.

Вариант 2:

$n^*(\mathrm{CO_2}) = n^*(\mathrm{CaCO_3}) = 3{,}0\ \mathrm{mol}$ 1 т.

Масата на разтвора след приключване на реакцията ще се промени с:

\Delta m = m^*(\mathrm{CaCO_3}) - m^*(\mathrm{CO_2}) = 300{,}0 - (n^*M)_{\mathrm{CO_2}} = 300{,}0 - 3{,}0\times44{,}0 = 168{,}0\ \mathrm{g}

5 т.

Масата на разтвора ще се увеличи с 168,0 g. 2 т.

$\mathrm{HCl + NaOH \longrightarrow NaCl + H_2O}$ (3) 2 т.
В изходния разтвор:

$m(\mathrm{HCl}) = 0{,}05\times14{,}0\times10^3\ \mathrm{g} = 700{,}0\ \mathrm{g}$ 1 т.

$n(\mathrm{HCl}) = (m/M)_{\mathrm{HCl}} = 700{,}0\ \mathrm{g} / 36{,}5\ \mathrm{g.mol^{-1}} = 19.2\ \mathrm{mol}$ 2 т.

След приключване на реакцията в разтвора са останали:

$n'(\mathrm{HCl}) = n(\mathrm{HCl}) - n^*(\mathrm{HCl}) = 19{,}2 - 6{,}0 = 13{,}2\ \mathrm{mol}$ 2 т.

За пълната неутрализация, според уравнение (3), ще бъдат изразходвани:

$n(\mathrm{NaOH}) = n'(\mathrm{HCl}) = 13{,}2\ \mathrm{mol}$ 1 т.

$V(\mathrm{NaOH}) = n(\mathrm{NaOH})/c(\mathrm{NaOH}) = 13{,}2 / 2 = 6{,}6\ \mathrm{L}$ 1 т.

Оригинал в Архива: Problems.pdf · официални решения: Solutions.pdf