Съдържание

НОХ 2013, III кръг (национален), 9. клас — Задача 1

Оригинал на условието (PDF)Съобщи за грешка

Всички материали от НОХ 2013

МОМН, XLV НАЦИОНАЛНА ОЛИМПИАДА ПО ХИМИЯ И ОПАЗВАНЕ НА ОКОЛНАТА СРЕДА – 2013 година. Национален кръг, 29 – 30 март. Учебно съдържание IX клас · 29 март 2013 г. · 20 т.

Условие

Схема на преходите: Ф → (① H₂O, − У1) → А → (② горене, − H₂O) → Б → (③ Ba(OH)₂) → У2; отгоре Х → (④, − Ц) → Б.

При взаимодействие на 2,40 g твърдо бинарно съединение Ф с вода (преход ① от схемата) се получава бяла утайка У1 и се отделя газ А, който заема обем 1,97 L при температура 25 °C и налягане 755 torr. Газът А е без мирис, слабо разтворим във вода, лесно запалим и при определени условия – взривоопасен. Той е и един от газовете, които имат повишен потенциал да създават парников ефект в атмосферата.

1. Изчислете количеството вещество на отделения газ А.

При горенето на газа А, получен при преход ①, се получава вода и друг парников газ Б (преход ②), който също е без мирис. При пропускане на цялото количество газ Б през реакционен съд с излишък от разтвор на бариев хидроксид се получава бяла утайка У2 (преход ③), която лесно се разтваря в киселини, напр. азотна и оцетна. След края на прехода е установено, че масата на реакционния съд и съдържанието му се е увеличила с 3,52 g.

2. Определете коя е утайката У2 и кои са газовете А и Б. Изразете реакции ② и ③ с изравнени химични уравнения.

Същото количество вещество газ Б като отделеното при преход ② се получава и при разлагане на 5,52 g от нетрайното твърдо вещество Х, като се получава и твърд оксид Ц (преход ④).

Във веществата Ф и Х присъства един и същ елемент с метален характер.

3. Определете кои са веществата Х и Ц. Изразете преход ④ с изравнено химично уравнение.

4. Определете кое е веществото Ф, ако знаете, че преход ① не е окислително-редукционен процес. Изразете преход ① с изравнено химично уравнение.

( $pV = nRT$ , $R = 8{,}314\ \mathrm{J/(mol\times K)}$ , $760\ \mathrm{torr} = 1\ \mathrm{atm} = 101325\ \mathrm{Pa}$ , $1\ \mathrm{J} = 1\ \mathrm{Pa}\times\mathrm{m^3}$ )

Отговори

Решение

n(\mathbf{A}) = \frac{p.V}{R.T} = \frac{755\ \mathrm{torr}\ .\ 101325\ \frac{\mathrm{Pa}}{\mathrm{atm}}\ .\ 1{,}97.10^{-3}\ \mathrm{m^3}}{760\ \frac{\mathrm{torr}}{\mathrm{atm}}\ .\ 8{,}314\ \frac{\mathrm{Pa.m^3}}{\mathrm{mol.K}}\ .\ 298{,}15\ \mathrm{K}} = 0{,}0800\ \mathrm{mol}

Б + $\mathrm{Ba(OH)_2}$ дава бяла утайка, р-рима в киселини;

Б е без мирис, А е без мирис и е взривоопасен

⇒ У2 ≡ $\mathrm{BaCO_3}$ , а Б ≡ $\mathrm{CO_2}$ ; А следва да е въглеводород.

\mathrm{Ba(OH)_2 + CO_2 \rightarrow BaCO_3 + H_2O}

n(\mathrm{CO_2}) = \frac{m}{M} = \frac{3{,}52\ \mathrm{g}}{44{,}01\ \mathrm{g/mol}} = 0{,}0800\ \mathrm{mol}

⇒ $n(\mathbf{A}):n(\mathrm{CO_2}) = 1:1$ ⇒ А ≡ $\mathrm{CH_4}$

\mathrm{CH_4 + 2\ O_2 \rightarrow CO_2 + 2\ H_2O}

Х се разлага на $\mathrm{CO_2}$ и друг оксид ⇒ Х е карбонат

Разлагането на карбонати може да се представи по следния начин:

$\mathrm{Me_x(CO_3)_y \rightarrow Me_xO_y + y\ CO_2}$

$n(\mathrm{CO_2}) = 0{,}0800\ \mathrm{mol}$ ; $m(\mathrm{CO_2}) = 3{,}52\ \mathrm{g}$ (по условие)

⇒ $m(\mathrm{Me_xO_y}) = 5{,}52\ \mathrm{g} - 3{,}52\ \mathrm{g} = 2{,}00\ \mathrm{g}$

От ур-нието на р-ията ⇒ $n(\mathrm{CO_3^{2-}}):n(\mathrm{O}\text{ в }\mathrm{Me_xO_y}):n(\mathrm{CO_2}) = y:y:y = 1:1:1$

⇒ $n(\mathrm{O}\text{ в }\mathrm{Me_xO_y}) = 0{,}0800\ \mathrm{mol}$ ⇒ $m(\mathrm{O}\text{ в }\mathrm{Me_xO_y}) = 0{,}0800\ \mathrm{mol}\ .\ 16{,}00\ \mathrm{g/mol} = 1{,}28\ \mathrm{g}$

⇒ $m(\mathrm{Me}\text{ в }\mathrm{Me_xO_y}) = 2{,}00\ \mathrm{g} - 1{,}28\ \mathrm{g} = 0{,}72\ \mathrm{g} = m(\mathrm{Me}\text{ в }\mathrm{Me_x(CO_3)_y})$

Има три възможности за състава на $\mathrm{Me_xO_y}$ – $\mathrm{Me_2O}$ , $\mathrm{MeO}$ или $\mathrm{Me_2O_3}$ .

Ако $\mathrm{Me_2O}$ , то $n(\mathrm{Me}) = 0{,}160\ \mathrm{mol}$ , $M(\mathrm{Me}) = \frac{0{,}72\ \mathrm{g}}{0{,}16\ \mathrm{mol}} \cong 4{,}5\ \mathrm{g/mol}$

Ако $\mathrm{MeO}$ , то $n(\mathrm{Me}) = 0{,}080\ \mathrm{mol}$ , $M(\mathrm{Me}) = \frac{0{,}72\ \mathrm{g}}{0{,}080\ \mathrm{mol}} \cong 9{,}0\ \mathrm{g/mol}$

Ако $\mathrm{Me_2O_3}$ , то $n(\mathrm{Me}) = 0{,}0533\ \mathrm{mol}$ , $M(\mathrm{Me}) = \frac{0{,}72\ \mathrm{g}}{0{,}0533\ \mathrm{mol}} \cong 13{,}5\ \mathrm{g/mol}$

⇒ Me ≡ Be ⇒ Х ≡ $\mathrm{BeCO_3}$ ; Ц ≡ $\mathrm{BeO}$

\mathrm{BeCO_3 \xrightarrow{t^{\circ}} BeO + CO_2}

Ф е берилиев карбид. Щом се отделя метан при хидролизата му и реакция ① не е окислително-редукционна, съставът трябва да е $\mathrm{Be_2C}$ .

(След проверка чрез данните за масата му това се потвърждава.)

Ф ≡ $\mathrm{Be_2C}$

\mathrm{Be_2C + 4\ H_2O \rightarrow 2\ Be(OH)_2 + CH_4}

или

\mathrm{Be_2C + 2\ H_2O \rightarrow 2\ BeO + CH_4}

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