Съдържание

НОХ 2012, II кръг (областен), 9. клас — Задача 3

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

1. Как се изменя химичният характер на елементите от IVA група (C, Si, Ge, Sn, Pb) и какви са характерните им степени на окисление в неорганичните им съединения?

2. Кой елемент от IVA група е най-разпространен в земната кора?

3. При достатъчно висока температура, възможно ли е директното взаимодействие на силиций с водород по уравнението: $\mathrm{Si + 2H_2 \xrightarrow{t^{o}} SiH_4}$ ?

4. Напишете наименованията на съединенията $\mathrm{SiC}$ и $\mathrm{Na_2SiO_3}$ и определете степента на окисление на Si в тях.

5. Изразете с изравнено химично уравнение реакцията, при която се получава $\mathrm{Na_2SiO_3}$ .

За повишаване механичната и термична устойчивост на различни строителни материали към тях се добавя воден разтвор на $\mathrm{Na_2SiO_3}$ .

Един килограм строителен материал, който съдържа 36,0 мас.% $\mathrm{SiO_2}$ , e смесен със 100 mL воден разтвор на $\mathrm{Na_2SiO_3}$ с концентрация 0,7 $\mathrm{mol.L^{-1}}$ .

6. Пресметнете:

а) Масата на Si (в g) в строителния материал след добавянето на $\mathrm{Na_2SiO_3}$ .

б) С колко процента се е променила масовата част на Si в строителния материал след добавянето на $\mathrm{Na_2SiO_3}$ , ако плътността на добавения разтвор е 1000 $\mathrm{kg.m^{-3}}$ ?

Отговори

Решение

Химичният характер се изменя от неметален към метален с увеличаване на поредния номер на елемента в групата. 1 т.

C и Si се проявяват като елементи с неметален характер, докато Sn и Pb се проявяват като елементи с метален характер. 0,5 т.

Степени на окисление: -4, +2, +4 0,5 т.

Елементът с най-голямо разпространение от IVA група е Si. 2 т.
Si не може да взаимодейства директно с водород. 2 т.
SiC – силициев карбид 2 т.

Степен на окисление на Si в SiC: +4 0,5 т.

$\mathrm{Na_2SiO_3}$ – натриев метасиликат или динатриев (мета)силикат 2 т.

Степен на окисление на Si в $\mathrm{Na_2SiO_3}$ : +4 0,5 т.

$\mathrm{SiO_2 + 2NaOH \rightleftarrows Na_2SiO_3 + H_2O}$

За уравнението 2 т.

За правилно изравнено уравнение 1 т.

За обратим процес 2 т.

а) Маса на $\mathrm{SiO_2}$ в първоначалния строителен материал:

36{,}0\ \% = \frac{m_{\mathrm{SiO_2}}}{1000\ \mathrm{g}}\times100\ ;\quad m_{\mathrm{SiO_2}} = 360{,}0\ \mathrm{g}

n_{\mathrm{SiO_2}} = \frac{m_{\mathrm{SiO_2}}}{M_{\mathrm{SiO_2}}} = \frac{360\ \mathrm{g}}{60\ \mathrm{g.mol^{-1}}} = 6{,}0\ \mathrm{mol}

1 т.

Маса на Si в първоначалния строителен материал:

$m_{\mathrm{Si}} = n_{\mathrm{Si}}\times M_{\mathrm{Si}} = 6{,}0\times28{,}0 = 168{,}0\ \mathrm{g}$ 1 т.

Маса на Si в разтвора на $\mathrm{Na_2SiO_3}$ :

$n = cV = 0{,}7\times0{,}1 = 0{,}07\ \mathrm{mol}$ ; $m = nM = 0{,}07\times28{,}0 = 1{,}96 \approx 2{,}0\ \mathrm{g}$ 1 т.

Обща маса на Si: $168{,}0 + 2{,}0 = 170{,}0\ \mathrm{g}$ 1 т.

б) Масова част на Si ( $w$ ):

Преди добавяне на разтвора: $w_{\mathrm{ini}} = \dfrac{168{,}0}{1000} = 0{,}168 = 16{,}8\%$ 2 т.

$1000\ \mathrm{kg.m^{-3}} = 1\ \mathrm{g.cm^{-3}}$ , т.е. $100\ \mathrm{mL} = 100\ \mathrm{g}$

След добавяне на разтвора: $w_{\mathrm{end}} = \dfrac{170{,}0}{1100} = 0{,}155 = 15{,}5\%$ 2 т.

$\Delta w = w_{\mathrm{end}} - w_{\mathrm{ini}} = 15.5\% - 16{,}8\% = -1{,}3\%.$ 1 т.

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