Съдържание

НОХ 2017, II кръг (областен), 9. клас — Задача 3

Оригинал на условието (PDF)Съобщи за грешка

Всички материали от НОХ 2017

МОН, XLIX НАЦИОНАЛНА ОЛИМПИАДА ПО ХИМИЯ И ОПАЗВАНЕ НА ОКОЛНАТА СРЕДА — Областен кръг, 12 февруари 2017 г. — Учебно съдържание IX клас · 12 февруари 2017 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

Тежкият метал Z е един от най-големите замърсители на околната среда. Ако металът Z се натрупа в човешкия организъм над определено количество, се проявяват симптомите на болестта сатурнизъм. В природата металът Z не се среща в свободно състояние: най-разпространената му руда е минералът галенит (ZS). Получаването на Z от галенит става в следните два етапа:

(I) обогатяване чрез окисление: $\mathbf{ZS + O_2 \rightarrow ZO + SO_2}$

(II) редукция с кокс на оксида: $\mathbf{ZO + C \rightarrow Z + CO_2}$

1. Изравнете горните две уравнения като използвате електронен баланс. Посочете кой е редукторът и кой е окислителят във всяко уравнение. [6 т.]

Съдържанието на Z в минерала галенит е 86,60 масови %.

2. Кой е елементът Z? Какво е съдържанието на Z в ZO, изразено в масови проценти? [4 т.]

3. Напишете електронната конфигурация на валентния слой на елемента Z с електронна формула. Кои са характерните валентности за елемента Z? [4 т.]

Алуминиева пластинка с маса 10,0000 g е потопена в разтвор на $\mathbf{Z(NO_3)_2}$ . След протичане на химична реакция в разтвора, пластинката е извадена, промита и изсушена. Масата ѝ след изсушаване е 15,6764 g.

4. Изразете химичната реакция, която е протекла в разтвора, с изравнено химично уравнение. Какъв е типът на реакцията? Обяснете причината за протичането ѝ. [5 т.]

5. Изчислете масата на Z върху повърхността на пластинката след протичане на реакцията? [6 т.]

Отговори

Решение

$\mathbf{2ZS + 3O_2 \rightarrow 2ZO + 2SO_2}$ 1 т.

\begin{array}{l|c|c|l} \overset{-2}{\mathbf{S}} - 6e^{-} \rightarrow \overset{+4}{\mathbf{S}} & & 2 & \mathbf{0{,}5\ \text{т.}} \\ (\text{редуктор}) & 12 & & \mathbf{0{,}5\ \text{т.}} \\ \overset{0}{\mathbf{O}}_{\mathbf{2}} + 4e^{-} \rightarrow 2\overset{-2}{\mathbf{O}} & & 3 & \mathbf{0{,}5\ \text{т.}} \\ (\text{окислител}) & & & \mathbf{0{,}5\ \text{т.}} \end{array}

$\mathbf{2ZO + C \rightarrow 2Z + CO_2}$ 1 т.

\begin{array}{l|c|c|l} \overset{0}{\mathbf{C}} - 4e^{-} \rightarrow \overset{+4}{\mathbf{C}} & & 1 & \mathbf{0{,}5\ \text{т.}} \\ (\text{редуктор}) & 4 & & \mathbf{0{,}5\ \text{т.}} \\ \overset{+2}{\mathbf{Z}} + 2e^{-} \rightarrow \overset{0}{\mathbf{Z}} & & 2 & \mathbf{0{,}5\ \text{т.}} \\ (\text{окислител}) & & & \mathbf{0{,}5\ \text{т.}} \end{array}

$\dfrac{M(\mathbf{Z})}{M(\mathbf{Z})+M(\mathbf{S})} = 0{,}8660 \Rightarrow M(\mathbf{Z}) = \dfrac{0{,}8660\times32{,}066}{0{,}1340} = 207{,}2\ \mathrm{g/mol} \Rightarrow$ Z е Pb. 2 т.

$\dfrac{M(\mathbf{Pb})}{M(\mathbf{Pb})+M(\mathbf{O})} = \dfrac{207{,}2}{207{,}2+15{,}999} = 0{,}9283$ , т.е Pb в PbO е 92,83 масови %. 2 т.

Електронната конфигурация на валентния слой на Pb е: 6s $^2$ 6p $^2$ . 2 т.

Характерните валентности на Pb са втора и четвърта. 2 т.

$\mathbf{2Al + 3Pb(NO_3)_2 \rightarrow 2Al(NO_3)_3 + 3Pb}$ 2 т.

Приема се и съкратеното уравнение: $\mathbf{2Al + 3Pb^{2+} \rightarrow 2Al^{3+} + 3Pb}$ .

Реакцията е окислително-редукционна. 1 т.

Реакцията протича, тъй като Al е пред Pb в реда на относителна активност. 2 т.

Масата на пластинката се е увеличила с $\Delta m = m(\mathbf{Pb}) - m_{\mathrm{D}}(\mathbf{Al}) = 5{,}6764\ \mathrm{g}$ , където $m(\mathbf{Pb})$ е масата на отделеното Pb върху пластинката, а $m_{\mathrm{D}}(\mathbf{Al})$ е масата на разтворения Al. 2 т.

$n(\mathbf{Pb}):n_{\mathrm{D}}(\mathbf{Al}) = 3:2.$ 1 т.

$m_{\mathrm{D}}(\mathbf{Al}) = n_{\mathrm{D}}(\mathbf{Al})M(\mathbf{Al}) = \dfrac{2}{3}n(\mathbf{Pb})M(\mathbf{Al}) = \dfrac{2}{3}\dfrac{M(\mathbf{Al})}{M(\mathbf{Pb})}m(\mathbf{Pb}).$ 1 т.

\Delta m = m(\mathbf{Pb}) - m_{\mathrm{D}}(\mathbf{Al}) = m(\mathbf{Pb}) - \frac{2}{3}\frac{M(\mathbf{Al})}{M(\mathbf{Pb})}m(\mathbf{Pb}) \Rightarrow

m(\mathbf{Pb}) = \frac{\Delta m}{1-\dfrac{2}{3}\dfrac{M(\mathbf{Al})}{M(\mathbf{Pb})}} = \frac{5{,}6764}{1-\dfrac{2}{3}\times\dfrac{26{,}982}{207{,}2}} = 6{,}2160\ \mathrm{g}

2 т.

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