Настройки

Съдържание

Условие Отговори Решение

НОХ 2007, III кръг (национален) — Задача 15. XXXVII НОХООС (2005), теоретични задачи, Задача 3

Оригинал на условието (PDF)Съобщи за грешка

Всички материали от НОХ 2007

МОН, XXXIX НАЦИОНАЛНА ОЛИМПИАДА ПО ХИМИЯ И ОПАЗВАНЕ НА ОКОЛНАТА СРЕДА – 2007 година · 40 т.

Внимание: Бележка към темата

Сборникът не съдържа решенията на Задачи 1–3 от 2001 г. и на Задачи 3 и 4 (и на Задача 2, 3.) от 2002 г.

XXXIX НОХООС – 2007, теоретичен кръг

МОН, XXXIX НАЦИОНАЛНА ОЛИМПИАДА ПО ХИМИЯ И ОПАЗВАНЕ НА ОКОЛНАТА СРЕДА – 2007 година

Национален кръг, 31 март – 1 април

Теоретичен кръг

Условие

Към 0.263 g метален хидрид са прибавени 4 L разтвор на силна едноосновна киселина с концентрация 0.01 mol/L. Полученият разтвор има pH = 2.3 и се намира при стандартни условия. (Приемете степента на електролитна дисоциация на киселината α = 100 %.)

1. Изразете с химично уравнение протеклото взаимодействие и определете формулата на металния хидрид, като пренебрегнете хидролизния процес.

2. Като направите обосновани приближения, изчислете осмотичното налягане (π в Pa) на получения разтвор. (За степента на електролитна дисоциация на реакционния продукт, приемете α = 100 %.)

Скоростта v на протеклия химичен процес се изразява с кинетичното уравнение

v = k\,10^{-pH},

като мерната единица на скоростната константа k е min⁻¹.

Съотношението между скоростните константи на реакцията за две температури: $t_1$ = 25 °C и $t_2$ = 35 °C, е $k_1$ / $k_2$ = 0.25.

3. Като използвате два подхода (от даденото кинетично уравнение и от размерността на k) и направите съответните изчисления, определете порядъка на реакцията по отношение на киселината.

4. Изчислете активиращата енергия на процеса (в J/mol).

5. Отбележете с “x” вярно или грешно е твърдението:

	Вярно	Грешно
5.1 Моларната концентрация на разтвор е величина, която не зависи от температурата.	□	□
5.2. Еквимоларните разтвори на натриев хлорид и глюкоза са изотонични.	□	□
5.3. Активиращата енергия на химичната реакция не зависи от температурата на реакционната смес.	□	□
5.4. Скоростта на хетерогенен процес расте при увеличаване на повърхността на твърдия реагент.	□	□

Отговори

Решение

Задача 3 – 15 % (40 точки)

Забележка: С долен индекс "0", "1" и "2" са означени съответно обща, нереагирала и реагирала концентрация (количество вещество).

1. $\mathrm{MeH_x + x\,H^+ \longrightarrow Me^{x+} + x\,H_2\uparrow}$ - 1т.

$c_0(\mathrm{H^+}) = α \mathrm{x}\ c_0(\mathrm{HA})$ = 1x0.01 mol/L = 0.01 mol/L

$n_0(\mathrm{H^+}) = c_0(\mathrm{H^+})V(\mathrm{HA})$ = 0.01 mol/L x 4 L = 0.04 mol - 2т.

Може да се предположи, че pH на получения разтвор се определя от концентрацията на нереагиралата киселина:

$c_1(\mathrm{H^+}) = 10^{-2.3} = 5.01\mathrm{x}10^{-3}\ \mathrm{mol/L}$

$n_1(\mathrm{H^+}) = c_1(\mathrm{H^+})V(\mathrm{HA})$ = 5.01x10⁻³ mol/L x 4 L = 0.02 mol - 3т.

$n_2(\mathrm{H^+}) = n_0(\mathrm{H^+}) - n_1(\mathrm{H^+})$ = 0.04 – 0.02 = 0.02 mol - 1т.

$n(\mathrm{MeH_x}) = m(\mathrm{MeH_x})\,/\,M(\mathrm{MeH_x}) = 0.263\,/\,(A(\mathrm{Me}) + 1x)$

$n(\mathrm{MeH_x}) = n_2(\mathrm{H^+})\,/\,x = 0.02\,/\,x$ ;

$\Rightarrow\ 0.263\,/\,(A(\mathrm{Me}) + x) = 0.02\,/\,x$

$A(\mathrm{Me}) = 12.15x$ ; $\quad$ за x = 2, $A(\mathrm{Me})$ = 24.3 g/mol

Металът е магнезий, хидридът е $\mathrm{MgH_2}$ - 3т.

2. В получения разтвор (обем $V$ и маса $m$ ) се съдържат солта $\mathrm{MgA_2}$ и нереагиралата киселина HA.

Приближения:

$V \approx V(\mathrm{HA})$ = 4 L, - 1т.

защото: $m(\mathrm{MgH_2}) = 0.263\ \mathrm{g} \ll m(\mathrm{HA}) \approx 4\ \mathrm{kg}$ , (ρ(HA) ≈ 1 kg/L)

$m(\mathrm{H_2}) = 0.02\ \mathrm{mol} \mathrm{\ x\ } 2\ \mathrm{g/mol} = 0.02\ \mathrm{g} \ll m \approx 4\ \mathrm{kg}$

$c(\mathrm{MgA_2}) = n(\mathrm{MgA_2})\,/\,V = \tfrac{1}{2}\,n_2(\mathrm{H^+})\,/\,V$ = 0.01 mol / 4 L = 0.0025 mol/L - 1т.

$c_1(\mathrm{HA}) = n_1(\mathrm{H^+})\,/\,V$ = 0.02 mol / 4 L = 0.005 mol/L - 1т.

Стандартни условия: T = 298 K; p = 101325 Pa - 1т.

π, kPa = $(i(\mathrm{MgA_2})\,c(\mathrm{MgA_2}) + i(\mathrm{HA})c(\mathrm{HA}))\,RT$ - 2т.

$α(\mathrm{MgA_2})$ = 100 %, $i(\mathrm{MgA_2})$ = 3 ; $\quad α(\mathrm{HA})$ = 100 %, $\quad i(\mathrm{HA})$ = 2 - 2т.

π = (3x0.0025 mol/L + 2x0.005 mol/L) x 8,314 J/(mol K) x 298 K =

= 43.358 kPa = 43358 Pa - 2т.

3. От кинетичното уравнение на реакцията:

$v = k\ 10^{-pH} = k\ 10^{\lg c(\mathrm{H^+})} = k\ c(\mathrm{H^+}) = k\ c(\mathrm{HA})$

Реакцията е от I порядък по отношение на киселината. - 3т.

От мерната единица на скоростната константа:

$v = k\ c^a(\mathrm{HA})$ ; $c(\mathrm{MgA_2})$ не участва в кинетичното уравнение, тъй като $\mathrm{MgA_2}$ е твърда фаза в този хетерогенен процес.

$-dc(\mathrm{HA})/dt = k\ c^a(\mathrm{HA})$

$\mathrm{mol^1\ x\ L^{-1}\ x\ min^{-1} = min^{-1}\ x\ mol^a\ x\ L^{-a}} \quad \rightarrow \quad \mathrm{mol^1\ x\ L^{-1} = mol^a\ x\ L^{-a}}$

a=1, $\quad\Rightarrow$ реакцията е от I порядък по отношение на киселината. - 5т.

4. По уравнението на Арениус:

(i) $\quad \lg k_1 = \lg k_0 - E_a\,/\,(2.3\ RT_1)$

(ii) $\quad \lg k_2 = \lg k_0 - E_a\,/\,(2.3\ RT_2)$

След почленно изваждане на (i) от (ii):

$\lg\dfrac{k_2}{k_1} = \dfrac{E_a}{2.3R}\left(\dfrac{1}{T_1} - \dfrac{1}{T_2}\right)$ - 4т.

$E_a = 2.3R\ \lg\dfrac{k_2}{k_1}\ /\left(\dfrac{1}{T_1} - \dfrac{1}{T_2}\right) = \dfrac{2.3 \mathrm{\ x\ } 8.314\ \mathrm{J\ mol^{-1}\ K^{-1}} \mathrm{\ x\ } \lg 4}{(1/298 - 1/308)\mathrm{K^{-1}}} = 105668\ \mathrm{J/mol}$ - 4т.

5. (1) – [ръкописно: грешно] (2) – грешно; (3) – вярно; (4) – [ръкописно: вярно] - 4x1т.

Необходими данни (2007)

Необходими данни:

Моларни маси (g/mol): Al = 27, H = 1, Na = 23, O = 16

Дисоциационна константа на HOCl: $K_D = 3\ \mathrm{x}\ 10^{-8}\ \mathrm{mol/L}$

Константа на Фарадей: $F = 9.64\times10^{4}\ \mathrm{C}$

Примерни решения на задачите (2007)

МОН, XXXIX НАЦИОНАЛНА ОЛИМПИАДА ПО ХИМИЯ И ОПАЗВАНЕ НА ОКОЛНАТА СРЕДА – 2007 година

Национален кръг, 31 март – 1 април

Теоретичен кръг

Примерни решения на задачите

XXXIX НОХООС – 2007, експериментална задача

XXXIX НАЦИОНАЛНА ОЛИМПИАДА ПО ХИМИЯ И ОПАЗВАНЕ НА ОКОЛНАТА СРЕДА – 2007 година

Национален кръг, 31 март -1 април

Експериментална задача

XXXVIII НОХООС – 2006, теоретични задачи

XXXVIII НАЦИОНАЛНА ОЛИМПИАДА ПО ХИМИЯ И ОПАЗВАНЕ НА ОКОЛНАТА СРЕДА – 2006 година

Национален кръг, 31 март – 1 април

Теоретични задачи

Необходими данни (2006)

Необходими данни

Моларни маси (g/mol): H – 1, C – 12, N – 14, O – 16, Ba – 137.33

Дисоциационни константи:

на $\mathrm{CH_3COOH}$ : $K = 1.75\mathrm{x}10^{-5}$ ;

на $\mathrm{H_3PO_4}$ : $K_1 = 7.6\mathrm{x}10^{-3}$ , $K_2 = 6.2\mathrm{x}10^{-8}$ , $K_3 = 4.2\mathrm{x}10^{-13}$

Стандартни топлини на образуване $Q^0$ (kJ/mol):

$\mathrm{Ba(OH)_{2(тв)}}$ = 941, $\mathrm{H_2O_{(т)}}$ = 285.83

Степени на електролитна дисоциация на $\mathrm{Ba(OH)_2}$

$\alpha_1$ = 100 %; $\alpha_2$ = 50 %.

Произведение на разтворимост на $\mathrm{Ba_3(PO_4)_2}$ : $K_s = 6\mathrm{x}10^{-39}$

Универсална газова константа $R$ = 8.314 J/(mol K)

Абсолютна температура $T$ (K) = 273.15 + t (⁰C)

1 atm = 101325 Pa.

Характеристични ивици на поглъщане на някои групи

Група	Област на поглъщане, cm⁻¹
OH (алкохолна, свързана с водородна връзка)	3400-3200
C—H	3000-2800
C=O (анхидрид)	1820, 1750
C=O (естерна)	1730-1715
C=C	1680-1600
$\mathrm{C_6H_5}$	1600 и 1500
N-H	1570-1515

Примерни решения (2006)

Примерни решения и оценка на теоретични задачи от националния кръг на XXXVIII НОХООС – 2006 год.

XXXVII НОХООС – 2005, теоретични задачи

МОН, XXXVII НАЦИОНАЛНА ОЛИМПИАДА ПО ХИМИЯ И ОПАЗВАНЕ НА ОКОЛНАТА СРЕДА – 2005 година

Национален кръг, 25 – 27 март

Теоретични задачи

Необходими данни (2005)

Необходими данни

Универсална газова константа $R$ = 8.314 J/(mol K)

Равновесни константи:

$K_s(\mathrm{Mg(OH)_2}) = 1.8\mathrm{x}10^{-11}$

$K_s(\mathrm{Ni(OH)_2}) = 6.3\mathrm{x}10^{-18}$

$K_b(\mathrm{NH_3}) = 1.8\mathrm{x}10^{-5}$

1ppm = $1\mathrm{x}10^{-6}$ g

Характеристични ивици на поглъщане на някои групи

Група	Област на поглъщане, cm⁻¹	Група	Област на поглъщане, cm⁻¹
O-H-свързана - от алкохол - от карбоксилна група	3400-3200 3450-2500	C=O (амидна) C≡N	1700-1680 1610-1600
Алкини	3340-3270	NH₂	1640-1500
NH₃⁺	3100-2600	C₆H₅	1600 и 1500
C=O (киселина, димер)	1720-1700	(C-C) от C(CH₃)₃	1235-1255
C=O (естерна)	1730-1715	(C-C) от CH(CH₃)₂	1140-1175

XXXVII НОХООС – 2005, експериментална задача

XXXVII НАЦИОНАЛНА ОЛИМПИАДА ПО ХИМИЯ И ОПАЗВАНЕ НА ОКОЛНАТА СРЕДА – 2005 година

Национален кръг, 24 – 27 март

ЕКСПЕРИМЕНТАЛНА ЗАДАЧА

Примерни решения (2005)

Примерни решения и оценка на теоретични задачи от националния кръг на XXXVII НОХиООС – 2005 год.

XXXVI НОХ – 2004, теоретични задачи

МОН, XXXVI НАЦИОНАЛНА ОЛИМПИАДА ПО ХИМИЯ – 2004 година

Национален кръг, 27 – 28 март

Теоретични задачи

Полезни данни (2004)

Полезни данни

$m = M\,\dfrac{I\,t}{z\,F}$

m – маса (g) отделено вещество на катода или анода;
M – моларна маса (g/mol) на веществото;
I – големина на тока (A);
t – време на електролиза (s);
z – брой отдадени или приети електрони;
F – константа на Фарадей (F = 96500 A s mol⁻¹)

Дисоциационни константи:

на $\mathrm{H_3Cit}$ по I степен $K_{a,1}$ =7.4.10⁻⁴ mol/L, на $\mathrm{H_2CO_3}$ по II степен $K_{a,2}$ = 5.6.10⁻¹¹ mol/L, като $K_{a,2} \ll K_{a,1}$ ;

Моларни маси (g/mol):

$\mathrm{NaHCO_3}$ = 84.0, $\quad$ HCl = 36.5

Характеристични честоти на трептене на някои функционални групи

Функционална група	Област на поглъщане, cm⁻¹
–OH във $\mathrm{H_2O}$	3710
–OH полиасоцирана	3400 – 2500
$\mathrm{–CH_3}$	2960 и 2870
$\mathrm{–CH_2–}$	2925 и 2850
$\mathrm{(CH_3)_2CH–}$	1370
–C=C–	1600 и 1500
–COOH	1750 – 1700
$\mathrm{–C_6H_5}$	1600 и 1500
$\mathrm{–NH_2}$	1640 и 1500
–N=O	1680 – 1480

Примерни решения (2004)

МОН, XXXVI НАЦИОНАЛНА ОЛИМПИАДА ПО ХИМИЯ – 2004 година

Национален кръг, 27 – 28 март

Примерни решения и оценка на теоретични задачи

Освен представените решения за вярно се приема и всяко друго решение, което е логично обосновано и води до същия (цифров или фактически) резултат.

XXXVI НОХ – 2004, експериментална задача

МОН, XXXVI НАЦИОНАЛНА ОЛИМПИАДА ПО ХИМИЯ – 2004 година

Национален кръг, 27 – 28 март

ЕКСПЕРИМЕНТАЛНА ЗАДАЧА

XXXV НОХ – 2003, теоретични задачи

МОН, XXXV НАЦИОНАЛНА ОЛИМПИАДА ПО ХИМИЯ – 2003 година

Национален кръг 19 – 20 април

Теоретични задачи

Таблица с области на поглъщане (2003)

Функцион. група	Област на поглъщане, cm⁻¹	Функцион. група	Област на поглъщане, cm⁻¹
$\mathrm{–NH_2}$ и >NH	3500 – 3300	$\mathrm{>C{=}N–}$	1695 – 1640
$\mathrm{=CH_2}$	3100 – 3000	$\mathrm{>C{=}N\!<}$	1670 – 1600
=CH	3300 – 3200	$\mathrm{–C_6H_5}$	~1660 и ~1500
$\mathrm{–CH_2–}$	2925 и 2850	–N=O	1680 – 1480
$\mathrm{–CH_3}$	2960 и 2870	>C=N–OH	1685 – 1650
$\mathrm{>NCH_3}$	2800 – 2700	Алкохоли и феноли	1200 – 1100
>C=O	1950 – 1600	Етери и ацетали	1200 – 1040

Примерни решения (2003)

Примерни решения и оценка на задачите от теоретичния кръг на Националния етап от Олимпиада Химия '2003

XXXV НОХ – 2003, експериментална задача

МОН, XXXV НАЦИОНАЛНА ОЛИМПИАДА ПО ХИМИЯ – 2003 година

Национален кръг, 19 – 20 април

Експериментална задача

XXXIV НОХ – 2002, теоретичен кръг

МОН, XXXIV НАЦИОНАЛНА ОЛИМПИАДА ПО ХИМИЯ – 2002 година

Национален етап 10-11 май

Теоретичен кръг

Изчисленията в задачите да се извършват с точност до втория знак след десетичната точка, като числата по-малки от 0.01 да се представят във вида a·10ⁿ.

Примерни решения (2002)

Примерни решения и оценка на задачите от теоретичния кръг на Националния етап от Олимпиада Химия '2002

XXXIV НОХ – 2002, експериментална задача

МОН, XXXIV НАЦИОНАЛНА ОЛИМПИАДА ПО ХИМИЯ – 2002 година

Национален кръг, 10-12 май

Експериментална задача

XXXIII НОХ – 2001, теоретичен кръг

МОН, XXXIII НАЦИОНАЛНА ОЛИМПИАДА ПО ХИМИЯ, 2001 година

Национален етап, 4-7 май

Теоретичен кръг

XXXIII НОХ – 2001, експериментален кръг

МОН, XXXIII НАЦИОНАЛНА ОЛИМПИАДА ПО ХИМИЯ, 2001 година

Национален етап, 4-7 май

Експериментален кръг

XXXII НОХ – 2000, теоретичен кръг

МОН, XXXII НАЦИОНАЛНА ОЛИМПИАДА ПО ХИМИЯ 2000 година

Републикански етап, 5-8 май, 2000г., гр.Бургас

ТЕОРЕТИЧЕН КРЪГ

Примерни решения (2000)

ПРИМЕРНИ РЕШЕНИЯ И ОЦЕНКА НА ЗАДАЧИТЕ ОТ ТЕОРЕТИЧНИЯ КРЪГ

(Олимпиада ХИМИЯ '2000, 5-8 май, гр.Бургас)

XXXII НОХ – 2000, експериментална задача

МОН, XXXII НАЦИОНАЛНА ОЛИМПИАДА ПО ХИМИЯ 2000 година

Републикански етап, 5-8 май, гр.Бургас

ЕКСПЕРИМЕНТАЛНА ЗАДАЧА

Оригинал в Архива: Olimpiadi 2000-2007.PDF