Съдържание

НОХ 2012, II кръг (областен), 9. клас — Задача 2

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

Пластмасов съд, напълнен със сероводород при нормални условия (н.у.), има маса 158,50 g, а когато се напълни с амоняк при същите условия, масата му е 150,00 g.

1. Изчислете обема (в $\mathrm{m^3}$ ) и масата (в g) на съда.

2. Колко атома водород се съдържат в сероводорода и колко – в амоняка, с които съдът е пълнен последователно.

Ако същият пластмасов съд се напълни при н.у. с газова смес, състояща се от неизвестен газ и амоняк в обемно отношение 1:1, неговата маса ще бъде 157,75 g. Определете:

3. Молната маса на неизвестния газ.

4. Кой е този газ, ако знаете, че молекулата му се състои от атоми на един и същ химичен елемент. Напишете молекулната му формула.

Сероводородът и амонякът се разтварят във вода, като взаимодействат с нея. Взаимодействието на разтворения сероводород с вода е подобно на това, което протича във воден разтвор на хлороводород.

5. Изразете с химични уравнения процесите, които протичат при разтваряне на тези газове във вода.

6. Какъв е характерът на водните разтвори на сероводород и амоняк?

7. Как качествено можете да разпознаете водните разтвори на сероводород и амоняк?

В зависимост от условията, окислителният процес, който протича при изгаряне на амоняк, води до получаване на различни продукти. Различни продукти се получават и при окисление на сероводород в среди с различно количество кислород – в по-бедна на кислород среда продуктите на реакцията нямат вредно влияние върху околната среда, докато в богата на кислород среда един от реакционните продукти е причинител на киселинни дъждове.

8. Изразете с изравнени химични уравнения (две за амоняк и две за сероводород) описаните по-горе процеси на окисление на сероводород и амоняк.

Отговори

Решение

$m(\text{съда} + \mathrm{H_2S}) - m(\text{съда} + \mathrm{NH_3}) = 158{,}5 - 150{,}0 = 8{,}5\ \mathrm{g}$ (1) 1 т.

Разликата в масите на 1 mol $\mathrm{H_2S}$ и $\mathrm{NH_3}$ е:

$M(\mathrm{H_2S}) - M(\mathrm{NH_3}) = 34 - 17 = 17\ \mathrm{g}$ (2) 1 т.

Съпоставката на резултатите от изчисленията (1) и (2) и обстоятелството, че газовете заемат обема, който им е предоставен, водят до извода, че:

Съдът е напълнен с 0.5 mol газ ( $\mathrm{NH_3}$ или $\mathrm{H_2S}$ ). 1 т.

Следователно:

$V(\text{съда}) = n(\mathrm{NH_3}\ (\text{или } \mathrm{H_2S})) \times V_{\mathrm{m}} = 0{,}5\times22{,}4 = 11{,}2\ \mathrm{L}$ 1 т.

$V(\text{съда}) = 11{,}2\times10^{-3} = 1{,}12\times10^{-2}\ \mathrm{m^3}$ 1 т.

$m(\text{съда}) = m(\text{съда} + \mathrm{H_2S}\ (\text{или } \mathrm{NH_3})) - m(\mathrm{H_2S}\ (\text{или } \mathrm{NH_3}))$

$m(\text{съда}) = 158{,}5\ (\text{или } 150{,}0) - 0{,}5 \times 34\ (\text{или } 0.5 \times 17)$

$m(\text{съда}) = 158{,}5 - 17 = 141{,}5\ \mathrm{g}$ 2 т.

или $150{,}0 - 8{,}5 = 141{,}5\ \mathrm{g}$

$n(\mathrm{NH_3}) = n(\mathrm{H_2S}) = 0.5\ \mathrm{mol}$

$N(\mathrm{H}\ \text{в}\ \mathrm{NH_3}) = 3\times n(\mathrm{NH_3})\times N_{\mathrm{a}} = 3\times0{,}5\times6{,}02\times10^{23} = 9.03\times10^{23}$ атома 1 т.

$N(\mathrm{H}\ \text{в}\ \mathrm{H_2S}) = 2\times n(\mathrm{H_2S})\times N_{\mathrm{a}} = 2\times0{,}5\times6{,}02\times10^{23} = 6.02\times10^{23}$ атома 1 т.

Означаваме неизвестния газ с Y

$V(\mathrm{Y}):V(\mathrm{NH_3}) = n(\mathrm{Y}):n(\mathrm{NH_3}) = 1:1$ (по условие) 1 т.

Следователно при този експеримент:

$n(\mathrm{Y}) = n(\mathrm{NH_3}) = 0{,}5\times n(\mathrm{NH_3}\ \text{от предишния експер.}) = 0{,}5\times0{,}5 = 0{,}25\ \mathrm{mol}$ 1 т.

$m(\mathrm{Y} + \mathrm{NH_3}) = 157{,}75 - m(\text{съда}) = 157{,}75 - 141{,}50 = 16{,}25\ \mathrm{g}$ 1 т.

$n(\mathrm{NH_3})\times M(\mathrm{NH_3}) = n(\mathrm{Y})\times M(\mathrm{Y}) = m(\mathrm{Y} + \mathrm{NH_3})$

$0{,}25\times17 + 0{,}25\times M(\mathrm{Y}) = 16{,}25$

$M(\mathrm{Y}) = (16{,}25 - 4{,}25) / 0{,}25 = 48\ \mathrm{g/mol}$ 3 т.

Неизвестният газ Y е озон, защото $M(\mathrm{O_3}) = 3\times16 = 48\ \mathrm{g/mol}$ 1т.

Молекулна формула - $\mathrm{O_3}$ 1 т.

$\mathrm{H_2S + 2H_2O \rightleftarrows 2H_3O^+ + S^{2-}}$ (Или: $\mathrm{H_2S \rightleftarrows 2H^+ + S^{2-}}$ ) 1 т.

(точката се присъжда и при липса на знак за равновесие)

$\mathrm{NH_3 + H_2O \rightleftarrows NH_4^+ + OH^-}$ 1 т.

Разтвор на $\mathrm{H_2S}$ във вода – киселинен характер. 1 т.

Разтвор на $\mathrm{NH_3}$ във вода – основен характер. 1 т.

С виолетов лакмус (или друг индикатор):

– във воден разтвор на $\mathrm{H_2S}$ - цветът се променя в червен. 1т.

– във воден разтвор на $\mathrm{NH_3}$ - цветът се променя в син. 1т.

$\mathrm{4NH_3 + 3O_2 \longrightarrow 2N_2 + 6H_2O}$ ; $\mathrm{2H_2S + O_2 \longrightarrow 2S + 2H_2O}$ 2×0.5 =1 т.

$\mathrm{4NH_3 + 5O_2 \xrightarrow{P} 4NO + 6H_2O}$ ; $\mathrm{2H_2S + 3O_2 \longrightarrow 2SO_2 + 2H_2O}$ ; 2×0.5 = 1 т.

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