Съдържание

Условие Отговори Решение

НОХ 2007, III кръг (национален) — Задача 2. XXXIX НОХООС (2007), теоретичен кръг, Задача 2

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 · 30 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

За дезинфекция питейната вода се обработва с хлор, при което част от разтворения хлор взаимодейства с водата. Стойността на равновесната константа на процеса при 25⁰C е $K_c = 5.40\times10^{-4}\ \mathrm{mol^2/L^2}$ . Наситеният разтвор на хлор във вода при 25⁰C има pH = 1.50.

1. Изразете с йонно химично уравнение равновесието, което се установява. Запишете израза за равновесната константа $K_c$ на процеса.

2. Като направите обосновани приближения, изчислете равновесните моларни концентрации на всички частици, участващи в равновесието.

3. Изчислете разтворимостта $s$ (в mol/L) на хлор във вода при 25 ⁰C. (Нерешилите подусловие 3 могат да приемат, че разтворимостта на хлор във вода при 25⁰C е 0.0900 mol/L.)

Към 1 L наситен разтвор на хлор са прибавени 7.000 g NaOH (промяната на обема при смесването да се пренебрегне).

4. Как влияе върху равновесието в хлорната вода внасянето на NaOH? Изразете с йонно химично уравнение равновесието, което определя pH на получения разтвор и изчислете стойността на равновесната константа на това равновесие.

5. Изчислете pH на получения разтвор.

Отговори

Решение

Задача 2 (30 т.)

$\mathrm{Cl_{2(р\text{-}р)} + H_2O_{(т)} \rightleftharpoons H^{+}_{(р\text{-}р)} + Cl^{-}_{(р\text{-}р)} + HOCl_{(р\text{-}р)}}$ (2 т.)

$[\mathrm{H_2O_{(т)}}]$ = const и не участва в израза за равновесната константа.

K_c = \frac{[H^{+}]\times[Cl^{-}]\times[HOCl]}{[Cl_2]}

(3 т.)

$[H^{+}] = 10^{-pH} = 10^{-1.50} = 0.0316\ \mathrm{mol/L}$ (2 т.)

Дисоциацията на HOCl и на водата могат да се пренебрегнат. (2 т.)

$[Cl^{-}], [HOCl] = [H^{+}]$

$[Cl^{-}] = [HOCl] = 0.0316\ \mathrm{mol/L}$ (2 т.)

Равновесната концентрация на нереагиралия хлор е:

[Cl_2] = \frac{[H^{+}]^3}{K_c} = \frac{(0.0316)^3}{5.4\times10^{-4}} = 0.0584\ \mathrm{mol/L}

(1т.)

Разтворимостта на хлор във вода при 25 ⁰C е:

s(Cl_2) = [Cl_2] + \frac{[Cl^{-}]+[HOCl]}{2} = 0.0584 + 0.0316 = 0.0900\ \mathrm{mol/L}

(4т.)

Внасянето на натриева основа променя равновесния състав в хлорната вода, като при това разтвореният хлор практически пълно се превръща в HCl и HOCl:

в 1 L алкализиран наситен разтвор на хлор във вода присъстват

$n(NaOH) = \dfrac{m(NaOH)}{M(NaOH)} = \dfrac{7}{40} = 0.175\ \mathrm{mol}$ (1 т.)

$n(HCl) = n(HOCl) = 0.0900\ \mathrm{mol}$ (1 т.)

след пълната неутрализация на солната киселина остават

$n(OH^{-}) = 0.1750 - 0.0900 = 0.0850\ \mathrm{mol}$ (1 т.)

pH на разтвора, получен след прибавянето на NaOH, ще се определя от равновесието

$\mathrm{OH^{-}_{(р\text{-}р)} + HOCl_{(р\text{-}р)} \rightleftharpoons ClO^{-}_{(р\text{-}р)} + H_2O_{(т)}}$ (2 т.)

K_c = \frac{[ClO^{-}]}{[OH^{-}]\times[HOCl]} = \frac{K_D}{K_W} = \frac{3\times10^{-8}}{1\times10^{-14}} = 3\times10^{6}

(2 т.)

Предвид високата стойност на равновесната константа, изчислението на равновесните концентрации може да се направи с начални концентрации, съответстващи на протичане на неутрализацията на хипохлористата киселина практически напълно надясно, като се отчете, че остава нереагирала хипохлориста киселина:

	$\mathrm{OH^{-}_{(р\text{-}р)}}$	+ $\mathrm{HOCl_{(р\text{-}р)}}$	$\rightleftharpoons$ $\mathrm{ClO^{-}_{(р\text{-}р)}}$
Начални конц. -	0	0.090 − 0.085	0.085
При реакцията -	+x	+x	-x
При равновесие -	x	0.005 + x	0.085 – x

(3 т.)

\frac{0.085 - x}{x\times(0.005 + x)} = 3\times10^{6}

Ако x ≪ 0.005, то:

\frac{0.085}{x\times0.005} = 3\times10^{6} \Rightarrow x = 5.67\times10^{-6}

$[OH^{-}] = 5.67\times10^{-6}\ \mathrm{mol/L}$ (2 т.)

$[H^{+}] = \dfrac{K_W}{[OH^{-}]} = \dfrac{10^{-14}}{5.67\times10^{-6}} = 1.76\times10^{-9}\ \mathrm{mol/L}$ (1 т.)

$pH = -\lg([H^{+}]) = -\lg(1.76\times10^{-9}) = 8.75$ (1 т.)

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