Съдържание

НОХ 2014, II кръг (областен), 9. клас — Задача 1

Оригинал на условието (PDF)Съобщи за грешка

Всички материали от НОХ 2014

МОН, XLVI НАЦИОНАЛНА ОЛИМПИАДА ПО ХИМИЯ И ОПАЗВАНЕ НА ОКОЛНАТА СРЕДА – 2014 година. Областен кръг, 4 февруари. Учебно съдържание IX клас · 25 т.

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 (числов или фактологичен) резултат.

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

Условие

Двата основни класически метода за определяне на азот в азотсъдържащи органични съединения са методите на Дюма и на Келдал.

При метода на Дюма пробата се смесва с CuO и се изгаря. Получават се азотни оксиди, които се редуцират до азот от накалена (нагрята до висока температура) Cu. Азотът се отделя напълно от другите газове в сместа и количеството на азот в пробата се определя по неговия обем.

Проба органично съединение с маса 4,25 mg е подложена на анализ по метода на Дюма. Отделеният газ заема обем 0,340 mL (н.у.).

1. Изчислете масовата част на азот в пробата.

Втора проба от същото органично съединение със същата маса е подложена на анализ по метода на Келдал. Пробата се разлага чрез нагряване в присъствие на концентрирана сярна киселина и катализатор, като азотът от органичното съединение се превръща в азотсъдържащия йон А. Към получения разтвор на йона А се добавя излишък от натриева основа и се получава безцветен газ Б. Този газ е с остра миризма и значителна разтворимост във вода, като водният му разтвор има основен характер.

2. Напишете химичната формула и наименованието на газа Б. Предложете начин за неговото доказване.

3. Каква е хибридизацията на централния атом в молекулата на газа Б? Полярна или неполярна е неговата молекула?

4. Напишете химичната формула и наименованието на йона А.

5. Изразете с изравнено химично уравнение реакцията на А с натриева основа.

6. Определете броя и вида на химичните връзки (йонни, ковалентни полярни, ковалентни неполярни, σ-връзки, π-връзки), както и степените на окисление на атомите в молекулите на двата газа ( $\mathrm{N_2}$ и газа Б).

Газът Б се отделя от разтвора и се поглъща от разтвор на солна киселина с известна концентрация.

7. Изразете с изравнено химично уравнение реакцията на Б със солна киселина.

8. Колко милилитра солна киселина с молна концентрация 0,0120 mol/L са необходими за неутрализация на газа Б, получен от анализираната проба по метода на Келдал? Приемете, че процесът протича докрай.

Отговори

Решение

Задача 1 (25 точки)

$n(\mathrm{N_2}) = \frac{V}{V_m} = \frac{0{,}340\times10^{-3}\ \mathrm{L}}{22{,}4\ \mathrm{mol/L}} = 1{,}52\times10^{-5}\ \mathrm{mol}$ 1 т.

$n(\mathrm{N}) = 2n(\mathrm{N_2}) = 2\times1{,}52\times10^{-5} = 3{,}04\times10^{-5}\ \mathrm{mol}$ 1 т.

w(\mathrm{N}) = \frac{m(\mathrm{N})}{m_{\text{проба}}} = \frac{3{,}04\times10^{-5}\ \mathrm{mol}\times14{,}0\ \mathrm{g/mol}}{4{,}25\times10^{-3}\ \mathrm{g}} = 0{,}100 = 10{,}0\ \%

2 т.

Б е $\mathrm{NH_3}$ ; амоняк 1+1 = 2 т.

Доказване на Б – оцветява навлажнен червен лакмус в синьо 1 т.

sp³ –хибридно състояние 1 т.

полярна 1 т.

А е $\mathrm{NH_4^+}$ ; амониев катион 1+1 = 2 т.
$\mathrm{NH_4^+ + NaOH \rightarrow NH_3 + H_2O + Na^+}$ 1 т.
$\mathrm{N_2}$ – 3 ковалентни неполярни химични връзки 1 т.

– 1 σ-връзка и 2 π-връзки 1+1 = 2 т.

$\mathrm{NH_3}$ – 3 ковалентни полярни химични връзки 1 т.

– 3 σ-връзки 1+1 = 2 т.

(допълнителните +1 т. се дават еднократно за определяне на броя на връзките)

$\overset{0}{\mathrm{N_2}}$ 1 т.

$\overset{-3\,+1}{\mathrm{NH_3}}$ 1+1 = 2 т.

$\mathrm{NH_3 + H^+ \rightarrow NH_4^+}$ 1 т.

или ( $\mathrm{NH_3 + HCl \rightarrow NH_4Cl + H_2O}$ )

$n(\mathrm{HCl}) = n(\mathrm{NH_3}) = n(\mathrm{N}) = 3{,}04\times10^{-5}\ \mathrm{mol}$ 1 т.

V(\mathrm{HCl}) = \frac{n(\mathrm{HCl})}{c(\mathrm{HCl})} = \frac{3{,}04\times10^{-5}\ \mathrm{mol}}{0{,}0120\ \mathrm{mol/L}} = 2{,}53\times10^{-3}\ \mathrm{L} = 2{,}53\ \mathrm{mL}

2 т.

(Да се приемат и уравнения, при които $\mathrm{NH_3}$ е записан като $\mathrm{NH_4OH}$ )

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