Съдържание

НОХ 2019, II кръг (областен), 9. клас — Задача 3

Оригинал на условието (PDF)Съобщи за грешка

Всички материали от НОХ 2019

МОН, LI НАЦИОНАЛНА ОЛИМПИАДА ПО ХИМИЯ И ОПАЗВАНЕ НА ОКОЛНАТА СРЕДА. Областен кръг, 10 февруари 2019 г. Учебно съдържание IX клас · 10 февруари 2019 г. · 25 т.

Важно за проверителите

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

За определяне на молекулната формула на неизвестен алкан е извършен следният химичен експеримент:

Проба от чист алкан с маса 0,6800 g е изгорена в излишък на кислород.
Отделените газове са пропуснати последователно през:
1. предварително претеглена тръбичка със сушител (силно хигроскопично вещество), при което масата на тръбичката нараства;
2. бистра варна вода (наситен разтвор, който съдържа 0,1650 g разтворено вещество в 100 mL разтвор, при 20°C) с обем 3,000 L, при което се образува утайка с маса 4,754 g.

1. Напишете химичната формула на разтвореното вещество, което се съдържа в бистрата варна вода, и го наименувайте. [2 т.]

2. Изчислете масовата част на въглерода и водорода в алкана. [4 т.]

3. Определете молекулната формула на неизвестния алкан. [4 т.]

4. Напишете с изравнени химични уравнения, протичащите химични реакции.

(ако не сте определили кой е неизвестният алкан, го означете с молекулната формула с буквени означения на индексите) [4 т.]

5. На какво се дължи нарастването на масата на тръбичката със сушител? Изчислете с колко ще се увеличи масата ѝ след приключване на експеримента. [3 т.]

6. Докажете с изчисления кое от двете вещества е в излишък при протичане на реакцията в бистрата варна вода. Коя реакция ще протича допълнително в бистрата варна вода, ако другото вещество беше в излишък? Как ще се промени масата на утайката при тази реакция? [6 т.]

7. Обяснете накратко защо неизвестният алкан не може да се определи чрез теглото на образуваната утайка, ако е проведено непълно горене на пробата. [2 т.]

Отговори

Решение

1. Ca(OH) $_2$ ; калциев дихидроксид 1+1 = 2 т.

2. Нека означим неизвестния алкан с C $_n$ H $_{2n+2}$

При пропускане на CO $_2$ през разтвора на Ca(OH) $_2$ е получена утайка от CaCO $_3$ .

n(\mathrm{C}) = n(\mathrm{CaCO_3}) = \frac{m(\mathrm{CaCO_3})}{M(\mathrm{CaCO_3})} = \frac{4{,}754\ \mathrm{g}}{100{,}086\ \mathrm{g/mol}} = 4{,}750\times10^{-2}\ \mathrm{mol}

1 т.

w(\mathrm{C}) = \frac{n(C)\times M(C)}{m(C_nH_{2n+2})} = \frac{4{,}750\times10^{-2}\times12{,}011}{0{,}6800} = 0{,}8390 = 83{,}90\ \%

2 т.

w(\mathrm{H}) = 1 - 0{,}8390 = 0{,}1610 = 16{,}10\%

1 т.

3. Тъй като молекулната формула на алкана е C $_n$ H $_{2n+2}$ :

w(\mathrm{C}) = \frac{n\times12{,}011}{n\times12{,}011 + (2n+2)\times1{,}008} = 0{,}8390

Решението на уравнението е $n = 6{,}98 \approx 7$ 1 т.

молекулна формула на алкана → $\mathbf{C_7H_{16}}$ 3 т.

(Да се приемат за верни и решения, в които първо е определен кой е алканът)

4. $\mathrm{C_7H_{16} + 11\ O_2 \rightarrow 7\ CO_2 + 8\ H_2O}$ 2 т.

Да се присъжда пълният брой точки и за реакцията:

(или $\mathrm{C}_n\mathrm{H}_{2n+2} + (3n+1)/2\ \mathrm{O_2} \rightarrow n\mathrm{CO_2} + (n+1)\ \mathrm{H_2O}$ )

$\mathrm{Ca(OH)_2 + CO_2 \rightarrow CaCO_3 + H_2O}$ 2 т.

5. Масата на тръбичката със сушител ще се увеличи с масата на отделената при горенето вода, която се поглъща от сушителя 1 т.

n(\mathrm{H_2O}) = 8n(\mathrm{C_7H_{16}}) = 8\frac{m(\mathrm{C_7H_{16}})}{M(\mathrm{C_7H_{16}})} = 8\frac{0{,}6800\ \mathrm{g}}{100{,}205\ \mathrm{g/mol}} = 5{,}429\times10^{-2}\ \mathrm{mol}

1 т.

m(\mathrm{H_2O}) = n(\mathrm{H_2O})M(\mathrm{H_2O}) = 5{,}429\times10^{-2}\ \mathrm{mol}\times18{,}015\ \mathrm{g/mol} = 0{,}9780\ \mathrm{g}

1 т.

6. В 3,000 L наситен разтвор на бистра варна вода се съдържат:

n(\mathrm{Ca(OH)_2}) = \frac{m(\mathrm{Ca(OH)_2})}{M(\mathrm{Ca(OH)_2})}\times\frac{3000}{100} = \frac{0{,}1650\ \mathrm{g}}{74{,}092\ \mathrm{g/mol}}\times30 = 6{,}681\times10^{-2}\ \mathrm{mol}

1 т.

$n(\mathrm{CO_2}) = n(\mathrm{CaCO_3}) = 4{,}750\times10^{-2}\ \mathrm{mol}$ 1 т.

Ca(OH) $_2$ е в излишък по отношение на CO $_2$ 1 т.

Ако CO $_2$ е в излишък спрямо Ca(OH) $_2$ , ще протича и реакцията:

$\mathrm{CaCO_3 + CO_2 + H_2O \rightleftharpoons Ca(HCO_3)_2}$ 2 т.

(или $\mathrm{CaCO_3 + H_2CO_3 \rightleftharpoons Ca(HCO_3)_2}$ )

(отнема се 0,5 т. за уравнение без знак за обратимост)

Масата на утайката намалява. 1 т.

7. При непълното горене (недостиг на кислород) ще се образуват и CO (неутрален оксид) и/или C, които няма да взаимодействат с Ca(OH) $_2$ и да образуват утайка от CaCO $_3$ . 2 т.

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