Съдържание

Условие Отговори Решение

НОХ 2007, III кръг (национален) — Задача 8. XXXVIII НОХООС (2006), теоретични задачи, 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

В древността оцетна киселина се е получавала чрез оцетнокисела ферментация – процес който протича под действието на ензими съдържащи се в оцетнокиселите бактерии. При съвременното технологично производство на оцетна киселина, като суровина се използва ацетилен, който се превръща по следната схема:

\text{ацетилен} \rightarrow \text{ацеталдехид} \rightarrow \text{оцетна киселина}

От 1155 m³ газ ацетилен (t = 21 °C, p = 1.05 atm) са получени 1500 kg разтвор на оцетна киселина (ρ = 1.059 g/cm³). Проба от този разтвор (разтвор A) с обем 2.5 mL е разреден точно до 1 L; pH на получения разтвор (разтвор B) е 3.20.

1 Изчислете моларната концентрация и масовата част на оцетна киселина в разтвор A.

2 Пресметнете каква част от изходното количество ацетилен се е превърнало в оцетна киселина, т.е. степента на превръщане на ацетилена.

Разтвор C е приготвен като са смесени 90 mL от разтвор B и 10 mL 0.100 M NaOH.

3 Колко е pH на разтвор C?

Разтвор D е приготвен, като разтвор C е разреден двукратно с вода.

4 Определете pH на разтвор D.

Отговори

Решение

Задача 2 – 15 % (30 точки)

Оцетната киселина (AcOH = $\mathrm{CH_3COOH}$ ) е слаб електролит и в разтвор B се установява равновесие:

$\mathrm{AcOH}$	$\rightleftharpoons$	$\mathrm{AcO^{-}}$	+ $\mathrm{H^{+}}$
$c_B - x$		$x$	$x$	– равновесни концентрации

$K_d = \frac{c(\mathrm{AcO^{-}})\,c(\mathrm{H^{+}})}{c(\mathrm{AcOH})} = \frac{x^2}{c_B - x} \approx \frac{x^2}{c_B} \quad (c_B \gg x)$ - 1 т.

pH = -lg[H⁺], [H⁺] = $10^{-pH}$ ; $\Rightarrow x = 10^{-3.20} = 6.31\mathrm{x}10^{-4}$ mol/L - 2 т.

$c_B = x^2/K_d = (6.31\mathrm{x}10^{-4})^2/(1.75\mathrm{x}10^{-5}) = 0.023$ mol/L - 2 т.

$c_A = c_BV_B/V_A$ = (0.023 mol/L x 1 L)/(0.0025 L) = 9.2 mol/L - 3 т.

$w(\mathrm{AcOH}) = c_AM(\mathrm{AcOH})/(1000\rho)$ = 0.5212 = 52.12 % - 3 т.

От схемата на производство:

$\mathrm{C_2H_2 + H_2O \xrightarrow{Hg^{2+}} CH_3CHO}$ - 1 т.

$\mathrm{CH_3CHO + \tfrac{1}{2}\,O_2 \longrightarrow CH_3COOH}$ - 1 т.

$n(\mathrm{C_2H_2}) = n(\mathrm{AcOH})$ - 1 т.

От $\quad w(\mathrm{AcOH}) = \dfrac{n(\mathrm{AcOH})\,M(\mathrm{AcOH})}{m(р\text{-}р)}$

$n(\mathrm{AcOH}) = 0.5212\,\frac{1500\mathrm{x}10^3\ \mathrm{g}}{60\ \mathrm{g/mol}} = 13.03\ \mathrm{kmol}$ - 2 т.

От $\quad pV = nRT$

$n(\mathrm{C_2H_2}) = \frac{(1.05\mathrm{x}101325\ \mathrm{Pa})\,(1155\ \mathrm{m^3})}{(8.314\ \mathrm{J\,mol^{-1}\,K^{-1}})\,(294.15\ K)} = 50.25\ \mathrm{kmol}$ - 2 т.

$\chi(\mathrm{C_2H_2})$ = 13.03/50.25 = 0.2593 = 25.93 % - 2 т.

$\mathrm{AcOH + NaOH \longrightarrow AcONa + H_2O}$ - 1 т.

	AcOH	NaOH	AcONa
$n_0$ :	2.07 (90x0.023)	1.00 (10x0.100)	/	(mmol)
$n$ :	1.07 (2.07– 1.00)	/	1.00	(mmol)
$c_0$ :	0.0107	/	0.0100	(mol/L)

3 т.

$\mathrm{AcOH \rightleftharpoons AcO^{-} + H^{+}}$ , $\quad K_d = 1.75\mathrm{x}10^{-5} \ll 1$ ; $\quad \Rightarrow [\mathrm{H^{+}}] \ll 0.0100$ mol/L

$c(\mathrm{AcO^{-}}) = c_0(\mathrm{AcONa}) + [\mathrm{H^{+}}] = 0.0100 + [\mathrm{H^{+}}] \approx 0.0100$ mol/L

$c(\mathrm{AcOH}) = c_0(\mathrm{AcOH}) - [\mathrm{H^{+}}] = 0.0107 - [\mathrm{H^{+}}] \approx 0.0107$ mol/L

$[\mathrm{H^{+}}]_C = 1.75\mathrm{x}10^{-5}\,\frac{0.0107}{0.0100} = 1.87\mathrm{x}10^{-5}\ \mathrm{mol/L}; \quad pH_C = 4.73$ - 3 т.

Разтвор C е буфер и разреждането не променя pH – в израза за [H⁺] участва отношението [AcOH]/[AcO⁻], което не се променя при разреждане:

$[\mathrm{H^{+}}]_D = 1.75\mathrm{x}10^{-5}\,\frac{0.0107/2}{0.0100/2} = 1.87\mathrm{x}10^{-5}\ \mathrm{mol/L}; \quad pH_D = pH_C = 4.73$ - 3 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