Олимпиада по химии 7–8 классы — муниципальный этап ВсОШ 2024/2025: задания и ответы

ВСЕРОССИЙСКАЯ ОЛИМПИАДА ШКОЛЬНИКОВ ХИМИЯ. 2024–2025 уч. г. МУНИЦИПАЛЬНЫЙ ЭТАП. 7–8 КЛАССЫ ОТВЕТЫ И КРИТЕРИИ ОЦЕНИВАНИЯ Максимальный балл за работу – 100. Задача 1 (1–4) Вещество X, состоящее из двух элементов, близко по твёрдости к алмазу. Оно образует очень редкий минерал, который обнаружен в метеоритах. При сжигании навески вещества в атмосфере кислорода образовалось 4,5 г твёрдого вещества, являющегося основным компонентом песка, и 1,12 л (н.у.) газа, являющегося основным компонентом воздуха. Для получения тонких плёнок X нагревают до высокой температуры смесь двух газов, Y и Z, взятых в соотношении 3 : 4, при этом образуются только X и водород. Установите формулы веществ X, Y, Z. Ответ:

1. Вещество X

Si3N4 или N4Si3

2 балла

2. Вещество Y

SiH4

2 балла

3. Вещество Z

NH3

2 балла

Найдите массу сжигаемой навески. Ответ приведите в граммах с точностью до десятых. Составьте уравнение реакции между Y и Z. В ответе укажите сумму минимальных целочисленных коэффициентов в уравнении. Ответ:

4. Масса навески Сумма коэффициентов

3,5

2 балла

20

1 балл

Итого – 9 баллов. Решение. 1) Твёрдый продукт горения – SiO2, газообразный – N2. Вещество X состоит из Si и N. (SiO2) = 4,5 / 60 = 0,075 моль (N2) = 1,12 / 22,4 = 0,05 моль (N) = 2  0,05 = 0,1 моль (Si) : (N) = 0,075 : 0,1 = 3 : 4. Формула X – Si3N4. Газы Y и Z – водородные соединения кремния и азота. Соотношение газов равно соотношению атомов в X, отсюда следует, что Y – SiH4, Z – NH3. 1

Всероссийская олимпиада школьников. Химия. 2024‒2025 уч. г. Муниципальный этап. 7–8 классы. Ответы и критерии

2) (Si3N4) = 0,075 / 3 = 0,025 моль; m(Si3N4) = 0,025  140 = 3,5 г. 3) 3SiH4 + 4NH3 = Si3N4 + 12H2. Сумма коэффициентов: 3 + 4 + 1 + 12 = 20. Задача 2 (5–7) С целью получения сульфида железа(II) смешали равные массы железа и серы. Какое из веществ взято в избытке? o Fe  S Ответ: 5.

 S

2 балла

На сколько процентов меньше надо было взять одного из веществ, чтобы оба вещества прореагировали полностью? Ответ округлите до десятых. Ответ:

6.

42.8 или 42.9

3 балла

Каким наиболее эффективным способом можно разделить эту смесь? o перегонка  отделение магнитом o отстаивание o фильтрование Ответ: 7.  отделение магнитом

1 балл

Итого – 6 баллов. Решение. Запишем уравнение реакции железа с серой: Fe + S = FeS. Вещества реагируют в массовом отношении 56 к 32, или 7 к 4. Пусть смешали по 56 г железа и серы, в таком случае железо прореагирует полностью и останется 24 г серы. Значит, надо было взять на 24 г серы меньше, что составляет 24/56 = 0,429 = 42,9% от исходной массы серы. Наиболее эффективно данную смесь можно разделить магнитом. Задача 3 (8–12) Состав атмосферы древней Земли известен довольно приблизительно. Учёные предполагают, что основными компонентами были два газа, входящие в состав атмосферы и сегодня, но в других количествах. В таблице представлены данные о средней молярной массе древней атмосферы в зависимости от мольной доли первого газа.

Всероссийская олимпиада школьников. Химия. 2024‒2025 уч. г. Муниципальный этап. 7–8 классы. Ответы и критерии

Мольная доля газа 1, % 20 40 60 80

Средняя молярная масса атмосферы, г/моль 31,2 34,4 37,6 40,8

Определите молярные массы обоих газов и предложите их формулы. Ответ:

8.

Молярная масса газа 1 (г/моль) 44

2 балла

9.

Формула газа 1

2 балла

CO2

10. Молярная масса газа 2 (г/моль) 28

2 балла

11. Формула газа 2

2 балла

N2

Могла ли плотность древней атмосферы быть такой же, как у современной атмосферы (при одинаковых температуре и давлении)?  да o нет Ответ: 12.

 да

1 балл

Итого – 9 баллов. Решение. Из таблицы видно, что при увеличении/уменьшении мольной доли газа 1 на 20 % молярная масса смеси увеличивается/уменьшается на 3,2 г/моль. Следовательно, при мольной доле 100 % (газ 1) молярная масса будет равна 40,8 + 3,2 = 44 г/моль (CO2), а при мольной доле 0 % (газ 1) молярная масса будет равна 31,2 – 3,2 = 28 г/моль (N2). Средняя молярная масса смеси CO2 и N2 может быть равна 29 г/моль при большом содержании N2 (15/16 по молям). Задача 4 (13–17) На планете Плюк в соседней галактике Периодическая система такая же, как на Земле, но за атомную единицу массы у них принята масса атома гелия. Запишите формулы веществ молекулярного строения, относительные молекулярные массы которых на Плюке равны: 4; 4,5; 8; 16. Ответ:

13. Вещество 1 (Mr = 4)

CH4 или H4C

1 балл

14. Вещество 2 (Mr = 4,5 )

H2O

1 балл

15. Вещество 3 (Mr = 8)

O2 или SiH4 или CH4O или N2H4

1 балл

16. Вещество 4 (Mr = 16)

SO2

1 балл

Всероссийская олимпиада школьников. Химия. 2024‒2025 уч. г. Муниципальный этап. 7–8 классы. Ответы и критерии

Какие величины совпадают на Плюке и на Земле? o относительная атомная масса кислорода  массовая доля кислорода в углекислом газе  атомная доля кислорода в воде o относительная молекулярная масса воды  массовая доля кислорода в углекислом газе Ответ: 17.  атомная доля кислорода в воде

4 балла

За каждый верный выбор – 2 балла. За каждый неверный – штраф 2 балла. Итого – 8 баллов. Решение. 1) Масса атома гелия – 4 а.е.м. (на Земле) а) Mr(на Земле) = 4  4 = 16 – CH4 б) Mr(на Земле) = 4,5  4 = 18 – H2O в) Mr(на Земле) = 4  8 = 32 – O2, SiH4 или CH3OH г) Mr(на Земле) = 4  16 = 64 – SO2 2) Значение относительной атомной и относительной молекулярной массы зависит от выбора а.е.м., а доли (массовые и атомные) не зависят. Задача 5 (18–20) Круглодонную колбу, закреплённую в штативе вверх дном, заполнили газом А. После этого в отверстие колбы ввели стеклянную трубку, по которой идёт газ В. К отверстию трубки поднесли зажжённую лучину. Пламя наблюдалось как снаружи, у отверстия колбы, так и внутри колбы на выходе из газоотводной трубки. На внутренних стенках колбы стала конденсироваться жидкость С. Определите вещества А, В, С, если известно, что плотности газов А и В различаются в два раза. В ответ запишите их формулы. Ответ:

18. Вещество А

CH4

2 балла

19. Вещество В

O2

2 балла

20. Вещество С

H2O или H2CO3

2 балла

Итого – 6 баллов. Решение. По условию задачи, один газ горючий, а другой поддерживает горение. Поддерживают горение газы N2O, O2, Cl2. Т.к. плотности газов различаются в два раза, значит и их молярные массы тоже различаются в два раза. Массы этих газов и отличающиеся от них в два раза: 44, 32, 71 и 22, 88, 16, 64, 35.5, 142. Есть газы с такими массами, но горючий – метан M(CH4) = 16 г/моль. Поскольку колба 4

Всероссийская олимпиада школьников. Химия. 2024‒2025 уч. г. Муниципальный этап. 7–8 классы. Ответы и критерии

закреплена вверх дном, то газ A легче воздуха и это метан. Продуктами реакции являются углекислый газ и вода, которая конденсируется на стенках колбы. Задача 6 (21–24) Белый порошок А, нерастворимый в воде, при нагревании в токе водорода становится серым (вещество В, проводит электрический ток), при этом образуется газ Х, водный раствор которого реагирует с нитратом серебра с образованием вещества А. Установите неизвестные вещества, в ответ запишите их формулы. Ответ:

21. Вещество A

AgCl или AgBr

3 балла

22. Вещество В

Ag

3 балла

23. Вещество Х

HCl или HBr

3 балла

Найдите молярную массу (г/моль) газа, который выделяется при взаимодействии водного раствора Х с алюминием. Ответ округлите до целых. Ответ:

1 балл

24. 2

Итого – 10 баллов. Решение. Белое вещество А, нерастворимое в воде и образующееся при реакции с нитратом серебра – это хлорид или бромид серебра. AgNO3 + HCl = AgCl + HNO3 или AgNO3 + HBr = AgBr + HNO3 При нагревании в токе водорода образуется металлическое серебро. 2AgCl + H2 = 2Ag + 2HCl или 2AgBr + H2 = 2Ag + 2HBr При взаимодействии соляной кислоты или раствора бромоводорода с алюминием выделяется водород. 2Al + 6HCl = 2AlCl3 + 3H2 или 2Al + 6HBr = 2AlBr3 + 3H2 M(H2) = 2 г/моль.

Всероссийская олимпиада школьников. Химия. 2024‒2025 уч. г. Муниципальный этап. 7–8 классы. Ответы и критерии

Задача 7 (25–29) На спутнике Юпитера Ио обнаружен необычный оксид серы Х, содержащий всего 1/5 часть кислорода по массе. При нагревании это вещество разлагается с выделением газа Y и образованием простого вещества Z, а при сгорании на воздухе полностью переходит в Y. Реакция Х с порошком серебра приводит к образованию чёрного порошка M и образованию Y. Запишите формулы всех веществ, если известно, что М состоит из двух химических элементов. Ответ:

25. Вещество X

S2O или OS2

2 балла

26. Вещество Y

SO2

2 балла

27. Вещество Z

S или S8

2 балла

28. Чёрный порошок M

Ag2S

2 балла

Запишите уравнение реакции образования M, в ответе укажите сумму минимальных целочисленных коэффициентов в уравнении. Ответ:

29. Сумма коэффициентов

12

2 балла

Итого – 10 баллов. Решение. Определим формулу оксида SxOy. Если кислорода 1/5, т.е. 20 %, значит серы 80 %: x : y = 80/32 : 20/16 = 2 : 1. Формула S2O. Уравнения реакций: 2S2O = 3S + SO2 2S2O + 3O2 = 4SO2 2S2O + 6Ag = 3Ag2S + SO2 Задача 8 (30–32) В состав многих древних бронз наряду с медью входит химический элемент Х, в атоме которого находится в три раза больше протонов, чем в атоме натрия. При производстве бронзы этот элемент вводили в реакцию в виде соединения с серой (вещество Y), в котором атомная доля Х составляет 40%. Это вещество встречается в природе в виде минерала аурипигмента. Определите химический элемент Х и вещество Y, в ответе приведите их формулы. Ответ:

30. Элемент Х

As

3 балла

31. Вещество Y

As2S3

3 балла

Всероссийская олимпиада школьников. Химия. 2024‒2025 уч. г. Муниципальный этап. 7–8 классы. Ответы и критерии

Выберите фото, на котором представлен аурипигмент.

Ответ:

4 3 балла

32. 3

Итого – 8 баллов. Решение. Определим элемент X. В атоме натрия 11 протонов, 11 · 3 = 33 протона, элемент X имеет порядковый номер 33, это – мышьяк As. Найдём формулу его сульфида AsxSy. Если атомная доля мышьяка 40 %, тогда атомная доля серы 60 %. x : y = 40 : 60 = 2 : 3, формула Y – As2S3. «Аурус» – жёлтый, отсюда «золото», аурипигмент – минерал жёлтого цвета. Аурипигмент изображён на рис. 3. На других: малахит, гематит и антимонит. Задача 9 (33–36) Расшифруйте цепочку превращений:

Определите формулы неизвестных веществ. Ответ:

33. Вещество X

O3

1 балл

34. Вещество Y

I2

1 балл

35. Вещество Z

AlI3

1 балл 7

Всероссийская олимпиада школьников. Химия. 2024‒2025 уч. г. Муниципальный этап. 7–8 классы. Ответы и критерии

Составьте уравнения всех реакций и для каждой реакции укажите сумму минимальных целочисленных коэффициентов. Ответ:

36. Реакция 1

2 балла

Реакция 2

2 балла

Реакция 3

2 балла

Итого – 9 баллов. Решение. Уравнения реакций: 3O2 = 2O3 (X – O3) O3 + 2KI + H2O = O2 + I2 + 2KOH 2Al + 3I2 = 2AlI3 Задача 10 (37–39) Вещество состоит из двух элементов и представляет собой белый порошок. Он чрезвычайно гигроскопичен. При нагревании до 400 оС порошок испаряется, не переходя в жидкое состояние. При взаимодействии с избытком воды данное вещество превращается в многоосновную кислоту (других продуктов не образуется), в чистом виде также твёрдую при комнатной температуре. Для полной нейтрализации 7 г кислоты требуется 12 г гидроксида калия. Установите формулы исходного вещества, кислоты и соли, являющейся продуктом взаимодействия кислоты с гидроксидом калия в молярном соотношении 1:2. Ответ:

37. Формула исходного вещества

P2O5 или P4O10

2 балла

38. Формула кислоты

H3PO4

3 балла

39.

Формула продукта реакции с KOH

K2HPO4

Итого – 8 баллов. Решение. Начнём с кислоты. Если она двухосновная, H2X, то H2X + 2KOH = K2X + 2H2O (KOH) = 12/56 = 3/14 моль (H2X) = (KOH) / 2= 3/28 моль M(H2X) = m /  = 7 / (3/28) = 65,3 г/моль – такой кислоты нет. Если кислота трёхосновная, H3X, то H3X + 3KOH = K3X + 3H2O (H3X) = (KOH) / 3= 1/14 моль

3 балла

Всероссийская олимпиада школьников. Химия. 2024‒2025 уч. г. Муниципальный этап. 7–8 классы. Ответы и критерии

M(H2X) = m /  = 7 / (1/14) = 98 г/моль – H3PO4. Ей соответствует кислотный оксид P2O5 (P4O10). Реакция с KOH в соотношении 1:2: H3PO4 + 2KOH = K2HPO4 + 2H2O Задача 11 (40–44) Юные исследователи выделили из зубного порошка вещество, которое представляет собой порошок белого цвета, практически нерастворимый в воде, без запаха.

Это вещество часто встречается в природе, оно состоит из трёх химических элементов: X, Y и Z. Х – металл, его массовая доля в исследуемом веществе составляет 40%. Y и Z – неметаллы, причём, Z – самый распространённый химический элемент в земной коре. При добавлении к исследуемому веществу кислоты, например, соляной или уксусной, наблюдается выделение газа без цвета и без запаха. Выделяющийся газ вызывает помутнение известковой воды. Определите, какие элементы входят в состав исследуемого вещества. В поля для ответа введите соответствующие химические символы. Ответ: 40. Элемент X 41. Элемент Y

Ca

2 балла

2 балла

42. Элемент Z

2 балла

Определите молярную массу исследуемого вещества, которое выделили из зубного порошка. Ответ выразите в г/моль и округлите до целых. Ответ:

1 балл

43. 100

При действии кислоты на исследуемое вещество выделяется газ. Каков его состав? В поле для ответа введите химическую формулу этого газа. Ответ:

1 балл

44. CO2

Итого – 8 баллов

Всероссийская олимпиада школьников. Химия. 2024‒2025 уч. г. Муниципальный этап. 7–8 классы. Ответы и критерии

Решение. Z – самый распространённый химический элемент в земной коре – кислород О. Исследуемое вещество – карбонат, т.к. под действием кислоты выделяется газ без цвета и без запаха, вызывающий помутнение известковой воды. Это углекислый газ CO2. Поэтому элемент Y – углерод С. Нерастворимый карбонат, распространённый в природе, входящий в состав зубного порошка, скорее всего, карбонат кальция CaCO3. О наличии этого вещества в составе зубного порошка можно судить и по приведённый картинке. Карбонат кальция – второе вещество, перечисленное в его составе. Проверка предположения: Ca 

Ar (Ca) 40   0,4  40% M r (CaCO3 ) 100

Значение массовой доли металла в исследуемом веществе совпало со значением, приведённым в условии задачи, следовательно, предположение верное, металл Х – кальций Ca. Молярная масса карбоната кальция 100 г/моль. Задача 12 (45) Юным исследователям выдали четыре небольших цилиндра, одинаковых по форме и объёму. Цилиндры были сделаны из разных металлов (см. таблицу 1). Сначала каждый цилиндр грели в руках до постоянной температуры, затем помещали в стаканчик-калориметр с небольшим количеством воды. Через некоторое время, в момент достижения теплового равновесия (когда температуры воды и цилиндров выровнялись), значение температуры воды записывали (см. таблицу 2). Таблица 1

Физические свойства металлов, образцы которых были выданы для исследования Плотность, г/см3

Дж Удельная теплоёмкость, г  К

медь

7,87

0,384

олово

7,20

0,220

серебро

10,50

0,237

цинк

7,13

0,394

Металл

Таблица 2

Результаты измерения температуры воды в калориметре с исследуемыми металлическими цилиндрами 10

Всероссийская олимпиада школьников. Химия. 2024‒2025 уч. г. Муниципальный этап. 7–8 классы. Ответы и критерии

№исследуемого цилиндра 1

Температура воды в калориметре в момент достижения теплового равновесия, °С 24,7

25,7

26,4

25,9

Определите, из какого металла сделан каждый из цилиндров. Температуру рук и воды в калориметре до погружения туда цилиндров считать одной и той же для всех опытов. Объём воды в калориметре во всех случаях одинаковый. В поле для ответа введите химический символ соответствующего металла. Ответ:

45. Цилиндр 1

Sn

2 балла

Цилиндр 2

Ag

2 балла

Цилиндр 3

Cu

2 балла

Цилиндр 4

Zn

2 балла

Итого – 8 баллов. Решение. Значение температуры воды в калориметре в момент наступления теплового равновесия будет зависеть от того, сколько тепловой энергии ей передадут нагретые металлические цилиндры. Исследуемые цилиндры имеют одинаковый объём и нагреты до одной и той же температуры. Количество тепловой энергии, передаваемой воде, прямо пропорционально их плотности ρ и удельной теплоёмкости C. Произведение этих двух величин – объёмная теплоёмкость С', т.е. теплоёмкость единицы объёма данного вещества. Чем больше объёмная теплоёмкость металла, тем выше равновесная температура в калориметре. г Дж Дж  0,384  3,02 3 3 см гК см  К г Дж Дж C 'Sn = Sn  CSn  7,20 3  0,220  1,58 3 см гК см  К г Дж Дж C 'Ag =  Ag  CAg  10,5 3  0,237  2,49 3 см гК см  К г Дж Дж C 'Zn = Zn  CZn  7,13 3  0,394  2,81 3 см гК см  К C 'Cu = Cu  CCu  7,87

Самая тёплая вода будет в том калориметре, куда опустили медный цилиндр – № 3. Затем цинковый цилиндр – № 4. Серебряный цилиндр – № 2. Самая холодная вода останется в том цилиндре, куда опустили оловянный цилиндр – № 1.

11

Всероссийская олимпиада школьников. Химия. 2024‒2025 уч. г. Муниципальный этап. 7–8 классы. Ответы и критерии

№ Задачи Баллы

1 9

2 6

3 9

4 8

5 6

6 10

7 10

8 9

9 9

Максимальный балл за работу – 100.

12

10 8

11 8

12 8