Съдържание

НОХ 2016, II кръг (областен), 9. клас — Задача 2

Оригинал на условието (PDF)Съобщи за грешка

Всички материали от НОХ 2016

МОН, XLVIII НАЦИОНАЛНА ОЛИМПИАДА ПО ХИМИЯ И ОПАЗВАНЕ НА ОКОЛНАТА СРЕДА. Областен кръг, 13 февруари 2016 г. Учебно съдържание IX клас · 13 февруари 2016 г. · 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

Металът А е известен на човечеството още от бронзовата ера. Той се получава от минерала каситерит с молекулна формула $\mathbf{AO_2}$ чрез редукция с кокс (въглерод), при което от 7,5355 g $\mathbf{AO_2}$ се отделят 1,120 L въглероден диоксид при нормални условия.

1. Намерете кой е елементът А и обосновете отговора си с изчисления.

2. Напишете електронната структура на валентния слой на елемента А с електронна формула.

3. Кои са характерните валентности за елемента А?

Схема: А → (+ Cl₂) → Б → (+ А) → В; от А директно към В води стрелка с надпис + HCl (под схемата).

4. Определете кои са веществата Б и В в схемата. Напишете химични уравнения за всички превръщания. Процесът, при който от Б се получава В, е окислително-редукционен. Посочете кой е редукторът и кой е окислителят, като запишете с уравнения съответните електрони преходи.

Бронзовата ера носи името си от сплавта бронз, която се състои от два метала А и Г. В проба бронз елементът А е 12,00 масови %, а елементът Г е 88,00 масови %. За пълното разтваряне на 100,00 g от пробата се изразходват 2,9718 mol сярна киселина. При разтварянето се получават сулфати, в които елементите А и Г са в +2 степен на окисление, и се отделя серен диоксид.

5. Изразете с изравнени химични уравнения реакциите на разтваряне на сплавта. Определете кой е елементът Г и обосновете отговора си с изчисления.

Отговори

Решение

1. Редукция на минерала каситерит:

$\mathbf{AO_2 + C \rightarrow A + CO_2}$ 2 т.

Молният обем на идеален газ при нормални условия е $V_m = 22{,}4\ \mathrm{L/mol}$ . 1 т.

n(\mathbf{CO_2}) = \frac{V(\mathbf{CO_2})}{V_m} = \frac{1{,}120}{22{,}4} = 0{,}05000\ \mathrm{mol}

1 т.

n(\mathbf{AO_2}) : n(\mathbf{CO_2}) = 1:1 \Rightarrow n(\mathbf{AO_2}) = 0{,}05000\ \mathrm{mol}

1 т.

M(\mathbf{AO_2}) = \frac{m(\mathbf{AO_2})}{n(\mathbf{AO_2})} = \frac{7{,}5355}{0{,}05000} = 150{,}71\ \mathrm{g/mol}

1 т.

A_\mathrm{r}(\mathbf{A}) = M(\mathbf{AO_2}) - 2A_\mathrm{r}(\mathbf{O}) = 150{,}71 - 2 \times 15{,}999 = 118{,}71\ \mathrm{g/mol} \Rightarrow \mathbf{A} = \mathbf{Sn}

1 т.

2. Електронната структура на валентния слой на Sn е: 5s $^2$ 5p $^2$ . 1 т.

3. Характерните валентности на Sn са втора и четвърта. 2 т.

4. Веществото Б е $\mathbf{SnCl_4}$ . 1 т.

Веществото В е $\mathbf{SnCl_2}$ . 1 т.

$\mathbf{Sn + 2Cl_2 \rightarrow SnCl_4}$ 1 т.

$\mathbf{Sn + 2HCl \rightarrow SnCl_2 + H_2}$ 1 т.

$\mathbf{SnCl_4 + Sn \rightarrow 2SnCl_2}$ 1 т.

Превръщането на Б във В е окислително-редукционен процес:

$\overset{0}{\mathbf{Sn}} - 2e^- \rightarrow \overset{+2}{\mathbf{Sn}}$ 0,5 т.

(редуктор) 0,5 т.

$\overset{+4}{\mathbf{Sn}} + 2e^- \rightarrow \overset{+2}{\mathbf{Sn}}$ 0,5 т.

(окислител) 0,5 т.

5. Разтваряне на бронз в концентрирана сярна киселина:

$\mathbf{Sn + 2H_2SO_4 \rightarrow SnSO_4 + SO_2 + 2H_2O}$ 2 т.

$\mathbf{\Gamma + 2H_2SO_4 \rightarrow \Gamma SO_4 + SO_2 + 2H_2O}$ 2 т.

n(\mathbf{H_2SO_4}) = 2n(\mathbf{Sn}) + 2n(\mathbf{\Gamma})

1 т.

n(\mathbf{Sn}) = \frac{0{,}1200 \times 100{,}00}{118{,}71} = 0{,}1011\ \mathrm{mol}

1 т.

n(\mathbf{\Gamma}) = \frac{2{,}9718 - 2 \times 0{,}1011}{2} = 1{,}3848\ \mathrm{mol}

1 т.

A_\mathrm{r}(\mathbf{\Gamma}) = \frac{m(\mathbf{\Gamma})}{n(\mathbf{\Gamma})} = \frac{0{,}8800 \times 100{,}00}{1{,}3848} = 63{,}55\ \mathrm{g/mol} \Rightarrow \mathbf{\Gamma} = \mathbf{Cu}

1 т.

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