Олимпиадные задания с решениями

Химия 7-8 класс, школьный (первый) этап, г. Москва, 2017-2018 год

Содержание

  1. Задача 1. Реакции соединения
  2. Задача 2. Вещество из водорода и кислорода
  3. Задача 3. Фториды в природе и в быту
  4. Задача 4. Новое ракетное топливо
  5. Задача 5. Реакция горения
  6. Задача 6. Эксперименты с газами

 


В итоговую оценку из 6 задач засчитываются 5 решений, за которые участник набрал наибольшие баллы, то есть одна из задач с наименьшим баллом не учитывается.

Задача 1. Реакции соединения

Содержание ↑

В реакциях соединения из нескольких веществ образуется одно. Приведите уравнения реакций соединения, в которых сумма коэффициентов равна: а) 5; б) 7; в) 9. Напомним, что коэффициенты должны быть целыми числами.

Чему равна минимально возможная сумма коэффициентов в уравнении реакции соединения? Приведите пример.

Может ли эта сумма быть чётным числом? Если да, то приведите пример.

Решение:

Содержание ↑

а) 2Cu + O2 = 2CuO или 2H2 + O2 = 2H2O

б) 4Li + O2 = 2Li2O

в) 4Al + 3O2 = 2Al2O3 или 4Fe + 3O2 = 2Fe2O3

Минимально возможная сумма коэффициентов – 3 (два реагента и один продукт), например

C + O2 = CO2 или S + O2 = SO2

Конечно, сумма коэффициентов может быть чётной, например:

Na2O + H2O = 2NaOH или H2 + Cl2 = 2HCl

или

N2 + 3H2 = 2NH3 или 3Fe + 2O2 = Fe3O4

Критерий оценивания: по 2 балла за каждое уравнение (в каждом пункте засчитывается только одно уравнение). Принимается любое разумное уравнение, удовлетворяющее условию задачи.

Итого 10 баллов

Задача 2. Вещество из водорода и кислорода

Содержание ↑

Сложное вещество, в молекуле которого на один атом кислорода приходится один атом водорода, представляет собой неустойчивую жидкость, неограниченно смешивающуюся с водой. Разбавленный (3%) раствор этого вещества используется в медицине. Составьте молекулярную и структурную формулу этого вещества. Что произойдёт, если в водный раствор этого вещества внести щепотку оксида марганца(IV)? Запишите уравнение реакции.

Решение

Содержание ↑

Вещество, о котором идёт речь, – пероксид водорода. Его молекулярная формула H2O2. (3 балла). Чтобы её составить, достаточно знать, что кислород имеет постоянную валентность, равную 2. Структурная формула

4 балла

При внесении оксида марганца пероксид водорода разлагается:

2H2O2 = 2H2O + O23 балла

(1 балл, если записано неверное уравнение разложения на простые вещества).

Оксид марганца выступает в роли катализатора.

Итого 10 баллов

Задача 3. Фториды в природе и в быту

Содержание ↑

Природный минерал флюорит обладает интересными свойствами. Он имеет широкий спектр окраски: от розовых оттенков до фиолетовых. Окраску минералу придают примеси соединений различных металлов. После нагревания или облучения ультрафиолетовым светом минерал начинает светиться в темноте. Химический состав минерала: содержание кальция – 51,28 %, содержание фтора – 48,72 % по массе.

  1. Используя данные о химическом составе, выведите формулу минерала флюорита. Расчёты запишите.
  2. В каких средствах гигиены содержатся соединения фтора? В каких случаях нужно использовать это средство гигиены? Какое заболевание они предотвращают?

Решение

Содержание ↑

1) Ca : F = (51,28 / 40) : (48,72 : 19) = 1 : 2.

Простейшая формула флюорита – CaF2.

Определение формулы с расчётами – 5 баллов

Определение формулы без расчётов, по валентностям – 1 балл

2) Соединения фтора входят в состав зубных паст (2 балла), такие пасты употребляют при недостатке фтора (1 балл). При недостатке соединений фтора в организме развивается заболевание зубов – кариес (2 балла).

Итого 10 баллов

Задача 4. Новое ракетное топливо

Содержание ↑

Новое экспериментальное ракетное топливо представляет собой смесь тонкоизмельчённого льда и порошка алюминия, частицы которого по размеру в 500 раз меньше толщины волоса. При поджигании происходит химическая реакция, в которой образуются оксид и простое вещество. Напишите уравнение этой реакции.

  1. В каком соотношении по массе надо смешать исходные вещества, чтобы они прореагировали полностью?
  2. Как Вы думаете, за счёт чего создаётся реактивная тяга?
  3. Новое топливо называется АЛИСА (пер. с англ.). Почему?

 

Решение

Содержание ↑

В результате реакции образуются оксид алюминия и водород. Уравнение реакции:

2Al + 3H2O = Al2O3 + 3H2↑ 4 балла

На 2 атома алюминия массой 2 · 27 = 54 а. е. м. приходится 3 молекулы воды массой 3 · 18 = 54 а. е. м. Соотношение масс 1 : 1.  4 балла

Реакция идёт с большой скоростью, реактивная тяга создаётся выделяющимся водородом. 1 балл

AL + ICE = ALICE 1 балл

Итого 10 баллов

Задача 5. Реакция горения

Содержание ↑

При горении сложного вещества на воздухе образовались азот, углекислый газ и вода. Составьте формулу этого вещества, если известно, что в его состав входят атом углерода, атом азота и максимально возможное число атомов водорода. Помните, что валентность углерода равна 4, азота 3, а водорода 1. Составьте уравнение реакции горения.

Решение

Содержание ↑

Формула вещества, составленная согласно валентности, – CH5N

 

(5 баллов за любую правильную формулу – молекулярную или структурную).

(если в решении приводится формула HCN – 2 балла из 5)

Уравнение реакции горения:

4CH5N + 9O2 = 4CO2 + 2N2 + 10H25 баллов

(если приведено правильное уравнение сгорания HCN – 5 баллов)

Итого 10 баллов

Задача 6. Эксперименты с газами

Содержание ↑

Пустую колбу закрыли пробкой с газоотводной трубкой, конец которой опустили в стакан с водой (см. рисунок 1). Когда колбу плотно обхватили рукой, то из отверстия трубки начали выделяться пузырьки газа (см. рисунок 2).

  1. Почему выделяются пузырьки газа, когда колбу обхватывают рукой? Какой газ выделяется?
  2. Выделение газа из газоотводной трубки в данном случае является физическим или химическим явлением? Ответ поясните.
  3. Ученик собрал прибор, описанный в условии задачи (колба с пробкой и газоотводной трубкой). Однако, как он ни старался обхватить колбу рукой, пузырьки газа из газоотводной трубки не выделялись. Предложите возможное объяснение такого результата.
  4. Возможно ли эксперимент провести так, чтобы вода из стакана начала засасываться по трубке в колбу? Если да, то опишите, как это можно сделать. Не разрешается разбирать прибор и заполнять его специально каким-либо газом.
  5. Если колбу предварительно заполнить некоторым газом, а затем вставить пробку с газоотводной трубкой, конец которой опустить в воду, то можно наблюдать «фонтан». Вода под давлением будет подниматься в колбу и в конце опыта практически полностью заполнит её. Предложите вариант такого газа и объясните образование «фонтана» внутри колбы.

Решение

Содержание ↑

1) От тепла руки нагреваются стенки колбы и газ внутри колбы. При нагревании (если давление практически не изменяется) газы расширяются, их объём увеличивается. 2 балла

Выделяются пузырьки воздуха, т.е. того газа, которым была заполнена колба (и газоотводная трубка) до опыта. 1 балл

2) Это физический процесс, т.к. газы, входящие в состав воздуха, не претерпевают никаких химических превращений. Увеличивается только объём воздуха. 1 балл

3) Возможно, ученик собрал негерметичный прибор. Воздух мог проходить через неплотное соединение колбы с пробкой или пробки с газоотводной трубкой.

Другое возможное объяснение связано с тем, что колба была предварительно нагрета. Тепла руки было недостаточно.

2 балла за любое разумное и обоснованное объяснение

4) Да, возможно. Для этого колбу нужно охладить, например, льдом или холодной водой. Также колбу можно предварительно нагреть, а затем опустить конец газоотводной трубки в стакан с водой.

2 балла за любой разумный вариант

5) Колбу можно заполнить газом, который хорошо растворяется в воде, например, аммиаком или хлороводородом. Газ растворится в небольшом объёме воды, его объём уменьшится, давление в колбе упадёт. Вода под действием атмосферного давления будет с силой засасываться внутрь колбы.

Альтернативное решение может быть связано с заполнением колбы горячим водяным паром. При охлаждении пар начнёт конденсироваться, его давление упадёт, и также будет наблюдаться «фонтан» внутри колбы.

2 балла

Итого 10 баллов

Содержание ↑

Класс: , / Предмет:  / Этап:  / Год:  / Город:  / 

Рекомендуем ознакомиться: