Съдържание

НОХ 2016, II кръг (областен), 9. клас — Задача 3

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

В човешкия стомах, поради съдържание на стомашен сок с висока киселинност, концентрацията на водородни йони е относително висока. При прием на някои храни или при болестни състояния концентрацията на водородни йони в стомаха може да се увеличи, което води до неприятното усещане за т.нар. “стомашни киселини”. Стомашните киселини могат да се разглеждат като солна киселина.

В 100 mL фармацевтичен препарат против стомашни киселини се съдържат 4,4 g оксид на алуминия и 1,5 g магнезиев оксид. Една доза от лекарството се измерва с мерителна лъжичка с обем 5,0 mL.

1. Напишете електронната конфигурация на химичните елементи магнезий и алуминий с пълни електронни формули.

2. Запишете степените на окисление, които проявяват двата елемента в съединенията си.

3. Напишете емпиричните формули на двата оксида.

4. Какъв химичен характер притежават оксидите на магнезий и алуминий?

5. Изразете с изравнени химични уравнения процесите на разтваряне на двата оксида в стомаха.

6. Колко мола HCl ( $n$ (HCl)) се изразходват за пълно взаимодействие с двата оксида, които се съдържат в една доза от препарата.

Поради неправилен начин на хранене, в стомаха на Иван концентрацията на водородни йони, $c(\mathrm{H^+})$ , се е увеличила до $5{,}0.10^{-2}\ \mathrm{mol/L}$ .

7. Изчислете молната концентрация* на водородни йони в стомаха на Иван след приема на една мерителна лъжичка препарат, ако 90% от препарата достига до стомаха (приемете, че стомашният сок е с обем 500 mL, а промените в концентрацията на водородни йони се дължат само на действието на препарата).

* $c$ (X) – молна концентрация на веществото X в разтвора, mol/L; $c(\mathrm{X}) = \dfrac{n(\mathrm{X})}{V_{\text{разтвор}}}$

8. Въз основа на направените изчисления отговорете дали една мерителна лъжичка препарат ще бъде достатъчна да намали повишената концентрация на водородни йони в стомаха на Иван, ако максималната стойност на $c(\mathrm{H^+})$ за здрав човек не трябва да надвишава 0,030 mol/L.

Отговори

Решение

1. Mg – 1s $^2$ 2s $^2$ 2p $^6$ 3s $^2$ 1 т.

Al – 1s $^2$ 2s $^2$ 2p $^6$ 3s $^2$ 3p $^1$ 1 т.

2. Mg : +2 степен на окисление 1 т.

Al : +3 степен на окисление 1 т.

3. $\mathrm{MgO}$ и $\mathrm{Al_2O_3}$ $1 + 1 =$ 2 т.

4. $\mathrm{MgO}$ : основен химичен характер 1 т.

$\mathrm{Al_2O_3}$ : амфотерен химичен характер 1 т.

5. $\mathrm{MgO + 2HCl \rightarrow MgCl_2 + H_2O}$ 2 т.

$\mathrm{Al_2O_3 + 6HCl \rightarrow 2AlCl_3 + 3H_2O}$ 2 т.

(Да се приемат и реакции, които вместо HCl е изписано H $^+$ или H $_3$ O $^+$ )

6. в една мерителна лъжичка (5,0 mL) се съдържат:

m(\mathrm{MgO}) = \frac{5{,}0}{100} 1{,}5\ \mathrm{g} = 0{,}075\ \mathrm{g}

1 т.

m(\mathrm{Al_2O_3}) = \frac{5{,}0}{100} 4{,}4\ \mathrm{g} = 0{,}22\ \mathrm{g}

1 т.

n(\mathrm{MgO}) = \frac{m(\mathrm{MgO})}{M(\mathrm{MgO})} = \frac{0{,}075\ \mathrm{g}}{40{,}304\ \mathrm{g/mol}} = 1{,}9 \times 10^{-3}\ \mathrm{mol}

1 т.

n(\mathrm{Al_2O_3}) = \frac{m(\mathrm{Al_2O_3})}{M(\mathrm{Al_2O_3})} = \frac{0{,}22\ \mathrm{g}}{101{,}961\ \mathrm{g/mol}} = 2{,}2 \times 10^{-3}\ \mathrm{mol}

1 т.

$n(\mathrm{HCl})_\mathrm{MgO} = 2 \times n(\mathrm{MgO}) = 2 \times 1{,}9 \times 10^{-3} = 3{,}8 \times 10^{-3}\ \mathrm{mol}$ 1 т.

$n(\mathrm{HCl})_\mathrm{Al_2O_3} = 6 \times n(\mathrm{Al_2O_3}) = 6 \times 2{,}2 \times 10^{-3} = 1{,}3 \times 10^{-2}\ \mathrm{mol}$ 1 т.

$n(\mathrm{HCl})_{\text{общо}} = n(\mathrm{HCl})_\mathrm{Al_2O_3} + n(\mathrm{HCl})_\mathrm{MgO} = 1{,}7 \times 10^{-2}\ \mathrm{mol}$ 1 т.

7. Преди приема на препарата:

$n(\mathrm{H^+})_1 = c(\mathrm{H^+})_1 \times \mathrm{V}(\textit{стом. сок}) = 5{,}0 \times 10^{-2}\ \mathrm{mol/L} \times 0{,}500\ \mathrm{L} = 2{,}5 \times 10^{-2}\ \mathrm{mol}$ 1 т.

т.к. само 90% от препарата достигат до стомаха:

$n(\mathrm{HCl})_{\text{реаг.}} = 0{,}90 \times 1{,}7 \times 10^{-2}\ \mathrm{mol} = 1{,}5 \times 10^{-2}\ \mathrm{mol}$ 1 т.

след приема на 1 мерителна лъжичка от препарата:

$n(\mathrm{H^+})_2 = n(\mathrm{H^+})_1 - n(\mathrm{H^+})_{\text{реаг.}} = 2{,}5 \times 10^{-2} - 1{,}5 \times 10^{-2} = 1{,}0 \times 10^{-2}\ \mathrm{mol}$ 1 т.

c(\mathrm{H^+})_2 = \frac{n(\mathrm{H^+})_2}{\mathrm{V}(\textit{стом.сок})} = \frac{1{,}0 \times 10^{-2}\ \mathrm{mol}}{0{,}500\ \mathrm{L}} = 2{,}0 \times 10^{-2}\ \mathrm{mol/L}

1 т.

8. След приема на препарата:

$c(\mathrm{H^+})_2 = 2{,}0 \times 10^{-2}\ \mathrm{mol/L} < 3{,}0 \times 10^{-2}\ \mathrm{mol/L}$ 1 т.

$\Rightarrow$ приемът на една мерителна лъжичка (5,0 mL) е достатъчен, за да намали повишената концентрация на водородни йони в стомаха на Иван под максималната стойност за здрав човек. 1 т.

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