Содержание
- Задача 1. Реакции соединения
- Задача 2. Вещество из водорода и кислорода
- Задача 3. Фториды в природе и в быту
- Задача 4. Новое ракетное топливо
- Задача 5. Реакция горения
- Задача 6. Эксперименты с газами
Задача 1. Реакции соединения
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:
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
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
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 + O2: 3 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
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.
- Используя данные о химическом составе, выведите формулу минерала флюорита. Расчёты запишите.
- В каких средствах гигиены содержатся соединения фтора? В каких случаях нужно использовать это средство гигиены? Какое заболевание они предотвращают?
Решение
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
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.
- В каком соотношении по массе надо смешать исходные вещества, чтобы они прореагировали полностью?
- Как Вы думаете, за счёт чего создаётся реактивная тяга?
- Новое топливо называется АЛИСА (пер. с англ.). Почему?
Решение
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
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
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 + 10H2O 5 баллов
(если приведено правильное уравнение сгорания HCN – 5 баллов)
Итого 10 баллов
Задача 6. Эксперименты с газами
- Рисунок 1
- Рисунок 2
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).
- Почему выделяются пузырьки газа, когда колбу обхватывают рукой? Какой газ выделяется?
- Выделение газа из газоотводной трубки в данном случае является физическим или химическим явлением? Ответ поясните.
- 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.
- 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.
- 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
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