Олимпиада по химии 10 класс — муниципальный этап ВсОШ 2024/2025: задания и ответы

ВСЕРОССИЙСКАЯ ОЛИМПИАДА ШКОЛЬНИКОВ ХИМИЯ. 2024–2025 уч. г. МУНИЦИПАЛЬНЫЙ ЭТАП. 10 КЛАСС ОТВЕТЫ И КРИТЕРИИ ОЦЕНИВАНИЯ Максимальный балл за работу – 100. Задача 1 (1–4) По правой части уравнения химической реакции восстановите левую. Запишите формулы соединений В и С и соответствующие им коэффициенты. Для вещества А укажите коэффициент только в реакции № 3. № 1. А + B → PbO2 + 2Pb(NO3)2 + 2H2O № 2. А + C → 3PbCl2 + Cl2 + 4H2O 𝑡°

№ 3. А → 6PbO + O2 Ответ: 1.

Вещество A

Pb3O4

1 балл

2.

Вещество B

HNO3

1 балл

3.

Вещество C

HCl

1 балл

4.

Коэффициент для А

1 балл

Коэффициент для B

1 балл

Коэффициент для C

1 балл

Итого – 6 баллов. Задача 2 (5–8) Молекулы веществ А, Б, В, Г содержат одинаковое (небольшое) число атомов. Газ А используют для обнаружения в растворе двухзарядных катионов некоторых металлов. Вещество Б – огнеопасная, бесцветная, токсичная жидкость с приятным «эфирным» запахом, горит голубоватым пламенем с образованием вещества А и бесцветного газа Г с характерным резким запахом. Газ Г является одним из основных компонентов вулканических газов. Формула газа В – среднее арифметическое между формулами А и Б. Определите вещества А, Б, В, Г и запишите их формулы в ответ.

Всероссийская олимпиада школьников. Химия. 2024‒2025 уч. г. Муниципальный этап. 10 класс. Ответы и критерии

Ответ:

5.

Вещество A

СО2

2 балла

6.

Вещество Б

СS2

2 балла

7.

Вещество В

COS

2 балла

8.

Вещество Г

SO2

2 балла

Итого – 8 баллов Задача 3 (9) Даны термохимические уравнения гидрирования бутадиена-1,3 и бутена-1: CH2=CH–CH=CH2 + 2H2  CH3–CH2–CH2–CH3 + 235 кДж CH2=CH–CH2–CH3 + H2  CH3–CH2–CH2–CH3 + 126 кДж Исходя из них, оцените энергию сопряжения в бутадиене (кДж/моль, с точностью до целых, ), т.е. абсолютное значение разности энергий бутадиена и гипотетического углеводорода такого же строения, в котором двойные связи изолированы, т.е. -электроны двойных связей не объединяются в единую систему. Ответ:

9.

6 баллов

17

Итого – 6 баллов Решение. При гидрировании одной двойной связи выделяется 126 кДж/моль. Если бы в бутадиене двойные связи были изолированы, то выделялось бы 252 кДж/моль, но из-за сопряжения энергия бутадиена ниже, поэтому теплоты выделяется меньше. Разность теплот и есть энергия сопряжения: 252 – 235 = = 17 кДж/моль. Задача 4 (10–12) Два изомерных углеводорода А и В (87,8 % углерода по массе) при неполном гидрировании образуют 2,3-диметилбутен-2 и 4-метилпентен-1, соответственно. При окислении А подкисленным раствором перманганата калия образуется бутандион. При окислении изомера В в тех же условиях образуется 3-метилбутановая (изовалериановая) кислота. В обоих случаях при окислении выделяется углекислый газ. Определите молекулярную формулу изомеров. Ответ:

2 балла

10. C6H10

Всероссийская олимпиада школьников. Химия. 2024‒2025 уч. г. Муниципальный этап. 10 класс. Ответы и критерии

Установите строение изомеров А и В и составьте уравнение реакции окисления одного из них (любого). В ответе приведите сумму минимальных целочисленных коэффициентов в уравнении реакции. Ответ:

11. 59 или 118

4 балла

Из предложенного перечня выберите реагент, с помощью которого можно различить изомеры А и В: o соляная кислота; o бромная вода;  гидроксид диамминсеребра(I); o нитрат серебра; o водный раствор перманганата калия. Ответ: 12. гидроксид диамминсеребра(I)

2 балла

Итого – 8 баллов Решение. 1) Пусть m(CxHy) = 100 г, тогда х : y = n(C) : n(H) = (87,8/12) : (12,2/1) = = 1:1,666 = 3 : 5. y – чётное, следовательно, молекулярная формула – С6Н10. 2) В изомерах А и В по две π-связи. На основании анализа продуктов неполного гидрирования и окисления можно заключить, что изомер А – 2,3-диметилбутадиен-1,3, а изомер В ‒ 4метилпентин-1. Уравнения реакций неполного гидрирования изомеров А и В: СН2=С(СН3)С(СН3)=СН2 + Н2  СН3С(СН3)=С(СН3)СН3 СН3СН(СН3)СН2С≡СН + Н2  СН3СН(СН3)СН2СН=СН2 Уравнения реакций окисления изомеров А и В: 5СН2=С(СН3)С(СН3)=СН2 + 16KMnO4 + 24H2SO4 → →5CH3C(O)C(O)CH3 + 10CO2 + 8K2SO4 + 16MnSO4 + 34H2O Сумма коэффициентов равна 118. 5СН3СН(СН3)СН2С≡СН + 8KMnO4 + 12H2SO4 → →5СН3СН(СН3)СН2СOOH + 5CO2 + 4K2SO4 + 8MnSO4 + 12H2O Сумма коэффициентов равна 59. 3) Так как изомер В относится к алкинам с терминальной тройной связью, его можно отличить от изомера А с помощью реактива Толленса: СН3СН(СН3)СН2С≡СН + [Ag(NH3)2]OH → →СН3СН(СН3)СН2С≡СAg↓ + 2NH3 + H2O Качественным признаком реакции является выпадение осадка ацетиленида серебра. Изомер А – 2,3-диметилбутадиен-1,3 такой реакции не даёт.

Всероссийская олимпиада школьников. Химия. 2024‒2025 уч. г. Муниципальный этап. 10 класс. Ответы и критерии

Задача 5 (13–17) Иногда некоторые вещества или соединения в химии получают достаточно причудливые названия. Например – царская водка, стекло цвета «рубинового золота» или даже название «дьявольская руда». Элемент Z также имеет интересное название – в переводе на русский «волчья пена». Это название дали средневековые металлурги, считая, что минерал, образованный этим элементом, пожирает олово, как волк овцу. Ниже представлена схема синтеза простого вещества Y, образованного этим элементом, из некоторой соли Y1. Na2CO3

Y1 →

HCl

Y2 →

800oC

Y3 →

(Z) = 63,9 %

H2, toC

Y4 →

(Z) = 79,3 %

Дополнительно известно, что в соединениях Y1–Y4 элемент Z проявляет одну и ту же степень окисления +6. Определите вещества Y, Y1–Y4. В ответ запишите их формулы. Ответ:

13. Вещество Y

2 балла

14. Вещество Y1

CaWO4

2 балла

15. Вещество Y2

Na2WO4

2 балла

16. Вещество Y3

H2WO4

2 балла

17. Вещество Y4

WO3

2 балла

Итого – 10 баллов. Решение. Вещество Y4 образуется в ходе разложения вещества Y3, а затем при его восстановлении водородом образуется простое вещество Y. Такая цепочка превращений характерна для оксидов, тогда Y4 можно представить в виде ZO3. Зная массовую долю, найдём элемент Z: M(Z) = 48/0,2069 · 0,7931 = 184 г/моль, что соответствует вольфраму, следовательно, Z/Y – W, Y4 – WO3 Так как в соединениях Y1–Y4 вольфрам проявляет одну и туже степень окисления +6, то Y1, скорее всего, соль с кислотным остатком WO42–. Тогда M(Y1) = 184/0,639 = 288 г/моль. Проверим одно- и двухзарядные катионы: M2WO4, M(M) = 20 г/моль – не подходит MWO4, M(M) = 40 г/моль, следовательно Y1 – СaWO4 (минерал шеелит). Так как в ходе реакций не происходит изменения степени окисления вольфрама, значит, это – не окислительно-восстановительные реакции: CaWO4 + Na2CO3  Na2WO4 (Y2) + CaCO3 4

Всероссийская олимпиада школьников. Химия. 2024‒2025 уч. г. Муниципальный этап. 10 класс. Ответы и критерии

Na2WO4 + 2HCl  H2WO4 (Y3) + 2NaCl H2WO4  WO3 + H2O WO3 + 3H2  W + 3H2O Задача 6 (18) Различные термохимические параметры (например, теплоту сгорания или теплоту образования вещества) можно оценить, используя метод групповых вкладов, т.е. считая, что одинаковые элементы, например, химические связи, вносят один и тот же вклад в искомый параметр. Известны следующие удельные теплоты сгорания следующих веществ: Вещество Полиэтилен Натуральный каучук (полимер изопрена)

Удельная теплота сгорания, МДж/кг 46,88 44,70

На основании этих данных и используя метод групповых вкладов от химических связей (помните, что мономеры полимерной цепи соединены друг с другом дополнительной связью С–С) рассчитайте удельную теплоту сгорания (МДж/кг) бутадиенового каучука. В ответ запишите число, округлив его до десятых. Подсказка: Полиэтилен (–СH2–CH2–)n Ответ:

Полибутадиен (–СН2–СН=СН–СН2–)n

18. 44,2 [43,8 до 44,6]

Полиизопрен (–СН2–С(СН3)=СН–СН2–)n 8 баллов

Итого – 8 баллов. Решение. Для начала пересчитаем удельные теплоты сгорания на 1 моль мономеров цепи: Qсгор(полиэтилена) = 46,88 · 28/1000 = 1,31 МДж/моль Qсгор(нат.кауч.) = 44,7 · 68/1000 = 3,04 МДж/моль Каждое звено полиэтилена состоит из 2 связей С–С (так как мономеры полимера связаны между собой ещё одной связью С–С) и 4 связей С–Н. Мономерное звено полиизопрена включает 4 связи С–С, 8 связей С–Н и одну связь С=С. Мономерное звено полибутадиена – 3 связи С–С, 6 связей С–Н и одна связь С=С. Пусть Qсгор(C–C) = x, Qсгор(C–H) = y, Qсгор(C=C) = z, тогда 1,31 = 2x + 4y 5

Всероссийская олимпиада школьников. Химия. 2024‒2025 уч. г. Муниципальный этап. 10 класс. Ответы и критерии

3,04 = 4x + 8y + z = 2(2x + 4y) + z = 2 · 1,31 + z, отсюда z = 0,42 МДж/моль Молярная теплота сгорания бутадиенового каучука: Qсгор(бут.кауч.) = 3x + 6y + z = 1,5(2x + 4y) + z = 1,5 · 1,31 + 0,42 = 2,385 МДж/моль. Удельная теплота сгорания: Qсгор(бут.кауч.) = 2,385 · 1000/54 = 44,2 МДж/кг. Задача 7 (19–20) Вещество Х имеет широкое применение в пищевой промышленности – в качестве консерванта, антиоксиданта, отбеливателя и разрыхлителя: например, эта добавка предотвращает быстрое потемнение пищи и тем самым, сохраняет её первоначальный вид. Синтез этого соединения достаточно прост: избыток газа A1 (н.у. = 2,86 г/л) пропускают через раствор гидроксида натрия. Образовавшуюся соль A2 выделяют и нагревают при 150-200оС. При этом образуется вещество Х, а потеря массы при нагревании составляет 8,65%. Определите зашифрованные вещества Х, А1, А2. В ответ запишите значения их молярных масс (г/моль) с точностью до целых. Ответ:

19.

Вещество Х

190

2 балла

Вещество А1

64

2 балла

Вещество А2

104

2 балла

Как называется кислотный остаток, образующий вещество Х? В ответ запишите это название, используя русские буквы. Если данный кислотный остаток имеет несколько возможных названий, напишите любое из них. Х = ____________________ натрия Ответ:

20. бисульфит ИЛИ дисульфит ИЛИ пиросульфит ИЛИ метабисульфит

2 баллов

Итого – 8 баллов. Решение. M(A1) = 2,86 · 22,4 = 64 г/моль, что соответствует SO2. SO2(изб) + NaOH = NaHSO3 (A2, M = 104 г/моль) При более высоких температурах разложение протекает согласно реакции: 2NaHSO3  Na2SO3 + SO2 + H2O Но потеря массы составит в этом случае: 82/208 = 38,42%. Потеря массы достаточно низкая, скорее всего в ходе реакции произошло только отщепление воды, тогда 2NaHSO3  Na2S2O5 + H2O 6

Всероссийская олимпиада школьников. Химия. 2024‒2025 уч. г. Муниципальный этап. 10 класс. Ответы и критерии

Потеря массы: 18/208 = 8,65% Следовательно, Х = Na2S2O5 (M = 190 г/моль) Эта соль имеет название: бисульфит ИЛИ дисульфит ИЛИ пиросульфит ИЛИ метабисульфит натрия. Задача 8 (21–23) Ниже схематично приведены процессы, в которых участвуют металл М и его соединения М1–М4. Вещество HA – одноосновная кислота, которая может образовывать кислые соли. Вещества X1 и X2 – газы, плотности которых при н.у. равны 0,0893 г/л и 1,9643 г/л соответственно. Соединения металла M окрашивают пламя в кирпично-красный цвет. HCl(к.)

M1

раствор M4 в воде

HA - X1

AgNO3

M2

HNO3(к.) M3 - X2

H2О взвесь M4 KOH(р-р) в воде

Определите молярные массы HA, M, M1–M4 (г/моль, с точностью до целых). Укажите сумму минимальных целочисленных коэффициентов в реакции металла М с концентрированной азотной кислотой. Других газообразных продуктов кроме X2 в этой реакции не образуется. Ответ:

21. Вещество HA

20 г/моль

1 балл

Вещество M

40 г/моль

1 балл

Вещество M1

78 г/моль

1 балл

Вещество M2

111 г/моль

1 балл

Вещество M3

164 г/моль

1 балл

Вещество M4

74 г/моль

1 балл

Сумма коэффициентов

24

1 балл

Какое тривиальное название у взвеси M4 в воде? Ответ:

22. известковое молоко

1 балл 7

Всероссийская олимпиада школьников. Химия. 2024‒2025 уч. г. Муниципальный этап. 10 класс. Ответы и критерии

Какое тривиальное название у раствора M4 в воде? Ответ:

23. известковая вода

1 балл

Итого – 9 баллов. Решение. 1) Вещества, их формулы и молярные массы: Вещество HA X1 X2 M M1 M2 M3 M4 Формула HF H2 N2O Ca CaF2 CaCl2 Ca(NO3)2 Ca(OH)2 Молярная масса, 20 2 44 40 78 111 164 74 г/моль 2) Реакция между концентрированной азотной кислотой и металлом М: 4Ca + 10HNO3 → 4Ca(NO3)2 + N2O + 5H2O Сумма коэффициентов в этой реакции равна 24. 3) Взвесь гидроксида кальция в воде называется «известковое молоко», раствор гидроксида кальция в воде называется «известковая вода». Задача 9 (24) Пропелленты – это вещества, создающие давление внутри аэрозольного баллона, для вытеснения продукта из упаковки. Многие косметические средства (например, лаки для волос, дезодоранты) используют в качества бытового пропеллента смесь пропана, н-бутана и изобутана. В лабораторию для анализа поступил баллончик некоторого дезодоранта. Содержимое баллончика аккуратно и количественно перенесли в герметичный сосуд большого объёма. Все компоненты дезодоранта, кроме газапропеллента, сконденсировались на дне сосуда тонким слоем. Оставшийся газ-пропеллент откачали в другой герметичный сосуд объёмом 25 л и взвесили его, плотность смеси при 25оС составила 2,18 г/л, а давление в сосуде составило 99,1 кПа. Рассчитайте массы всех компонентов газа-пропеллента (в граммах) в исследуемом образце. Дополнительно известно, что в смеси количество первичных атомов углерода в 11 раз больше, чем третичных. В ответ запишите число, если число нецелое, то округлите его до десятых. Ответ:

11 г

3 балла

m(н-бутана)

31,9 г

3 балла

m(изобутана)

11,6 г

3 балла

24. m(пропана)

Итого – 9 баллов.

Всероссийская олимпиада школьников. Химия. 2024‒2025 уч. г. Муниципальный этап. 10 класс. Ответы и критерии

Решение. Пусть v(пропана) = x моль, v(н-бутана) = y моль, v(изобутана) = z моль. m(смеси) = 25 · 2,18 = 54,5 г v(смеси) = 99,1 · 25/(298 · 8,314) = 1 моль Тогда получим систему уравнений, 44x + 58(y + z) = 54,5 x + (y + z) = 1 Из этой системы можно найти: x = 0,25 моль, следовательно, m(пропана) = 11 г. y + z = 0,75 моль. v(Сперв) = 2 · 0,25 + 2y + 3z = 0,5 + 2(y + z) + z = 0,5 + 2 · 0,75 + z = 2 + z v(Cтрет) = z v(Сперв) = 11v(Cтрет) 2 + z = 11z z = 0,2 моль, следовательно, y = 0,55 моль m(н-бутана) = 0,55 · 58 = 31,9 г m(изобутана) = 0,2 · 58 = 11,6 г Задача 10 (25–26) Дана цепочка превращений: X1

NaC≡CH

X2

H2 (1 экв.) X3 кат.

HBr ROOR

X4

Br2 (1 экв.) t

X5

Zn t

X6

Известно, что вещество X1 является моноиодалканом (массовая доля иода 64,14%) симметричного строения с нормальной углеродной цепью. Определите вещества X2–X6, в ответе укажите их молярные массы (г/моль) с точностью до целых. Ответ:

25. Вещество X2

96

2 балла

Вещество X3

98

2 балла

Вещество X4

179

2 балла

Вещество X5

258

2 балла

Вещество X6

98

2 балла

Приведите название вещества X6 по систематической номенклатуре ИЮПАК. Пример записи – 2,2-диметилбутан Ответ:

26. 1,1-диэтилциклопропан

Итого – 12 баллов.

2 балла

Всероссийская олимпиада школьников. Химия. 2024‒2025 уч. г. Муниципальный этап. 10 класс. Ответы и критерии

Решение. Вещество

X1

Структурная формула

X2

X3

Молярная масса, г/моль

198

96

98

Вещество

X4

X5

X6

Br

Структурная формула Молярная масса, г/моль

Br

Br

179

258

98

Название X6: 1,1-диэтилциклопропан Задача 11 (27) Дана схема превращений

А – простое кристаллическое вещество жёлтого цвета. В состав соединений Х1–Х7 входят атомы одного и того же элемента. Определите вещества А, Х1–Х7, в поля для ответов введите значения их молярных масс (в г/моль), предварительно округлив их до целых чисел. Ответ:

27. Вещество A

32 или 256

1 балл

Вещество X1

34

1 балл

Вещество X2

64

1 балл

10

Всероссийская олимпиада школьников. Химия. 2024‒2025 уч. г. Муниципальный этап. 10 класс. Ответы и критерии

Вещество X3

80

1 балл

Вещество X4

98

1 балл

Вещество X5

142 или 120

1 балл

Вещество X6

126

1 балл

Вещество X7

158

1 балл

Итого – 8 баллов. Решение. Простое вещество А, кристаллическое, жёлтого цвета, – это сера S (32 г/моль или S8, 256 г/моль). X1 – сероводород H2S (34 г/моль) S + H2 = H2S X2 – сернистый газ SO2 (64 г/моль) S + H2 = H2S 2H2S + 3O2 (изб.) = 2SO2 + 2H2O X3 – серный ангидрид SO3 (80 г/моль) 2SO2 + O2 (катал.) = 2SO3 X4 – серная кислота H2SO4 (98 г/моль) SO3 + H2O = H2SO4 X5 – сульфат натрия Na2SO4 (142 г/моль) или гидросульфат натрия NaHSO4 (120 г/моль) H2SO4 + 2NaOH = Na2SO4 + 2H2O H2SO4 + NaOH = NaHSO4 + H2O X6 – сульфит натрия Na2SO3 (126 г/моль) SO2 + 2NaOH = Na2SO3 + H2O SO2 + 2H2S = 3S + 2H2O X7 – тиосульфат натрия Na2S2O3 (158 г/моль) S + Na2SO3 = Na2S2O3 Na2S2O3 + H2SO4 = Na2SO4 + SO2↑ + S + H2O Задача 12 (28–30) Для исследования взяли бесцветные кристаллы безводной соли азотной кислоты. Выданную соль тщательно высушили и взяли навеску массой 2,76 г, которую поместили в пробирку-реактор. В эту же пробирку добавили избыток раствора гидроксида натрия и внесли мелкие гранулы алюминия тоже с явным избытком. Через некоторое время реакция началась, причём скорость её резко возрастала, реакционная смесь закипела. Из пробирки-реактора выделялись пары воды и два газа: X и Y. Газ X полностью поглотили водой и довели объём раствора до 500 мл. С помощью пипетки отобрали 10 мл этого раствора и добавили раствор фенолфталеина. Индикатор принял малиновую окраску. Для 11

Всероссийская олимпиада школьников. Химия. 2024‒2025 уч. г. Муниципальный этап. 10 класс. Ответы и критерии

титрования этой пробы раствора газа X потребовалось 8,00 мл раствора, содержащего 0,100 моль/л HCl. Какие газы X и Y выделялись из пробирки-реактора? В поля для ответов введите их химические формулы. Ответ:

28. Вещество X

NH3

2 балла

29. Вещество Y

H2

2 балла

Считая выходы всех реакций количественными, определите, нитрат какого металла взяли для исследования. В поле для ответа введите химический символ этого металла. Ответ:

4 балла

30. Li

Итого – 8 баллов. Решение. Газ Х – аммиак NH3, образуется при восстановлении нитратов алюминием в щелочной среде: 3NO3– + 8Al + 18H2O + 5OH– = 3NH3 + 8[Al(OH)4]– Y – водород H2, образуется при действии избытка щелочи на гранулы алюминия: 2Al + 6H2O + 2OH– = 3H2 + 2[Al(OH)4]– Аммиак титруют соляной кислотой: NH3 + HCl = NH4Cl Количество аммиака в 10 мл пробы: nNH3  nHCl 

8, 00 мл  0,100 моль/л  8, 00 104 моль 1000 мл/л

Общее количество аммиака, выделившегося в процессе восстановления нитрата: nNH3  8, 00 104 моль  50 = 0,04 моль

Если нитрат одновалентного металла, то его молярная масса 2,76 г = 69 г/моль 0,04 моль M Me  69 г/моль  62 г/моль = 7 г/моль. Металл – литий Li. M MeNO3 

№ Задачи

10

11

12

Баллы

10

12

Максимальный балл за работу – 100.

12