Олимпиада по химии 9 класс — муниципальный этап ВсОШ 2024/2025: задания и ответы

ВСЕРОССИЙСКАЯ ОЛИМПИАДА ШКОЛЬНИКОВ ХИМИЯ. 2024–2025 уч. г. МУНИЦИПАЛЬНЫЙ ЭТАП. 9 КЛАСС ОТВЕТЫ И КРИТЕРИИ ОЦЕНИВАНИЯ Максимальный балл за работу – 100. Задача 1 (1–3) В результате химической реакции между 5,76 г одноосновной кислоты и 1,20 г однокислотного основания образовалось 0,54 г воды. Определите исходные вещества, если известно, что они прореагировали без остатка. Установите второй продукт реакции. В ответ запишите формулы веществ. Ответ:

1. Кислота

HIO4

2 балла

2. Основание

NaOH

2 балла

3. Второй продукт реакции

NaIO4

2 балла

Итого – 6 баллов Решение. Найдём количество вещества воды n(H2O) = 0,54/18 = 0,03 моль. Т.к. кислота одноосновная, а основание однокислотное, то их количество вещества равны количеству вещества воды. Найдём их молярные массы: M(к-ты) = 5,76/0,03 = 192 г/моль и M(осн-я) = 1,20/0,03 = 40 г/моль. Основание – гидроксид натрия. Формула кислоты находится подбором по молярной массе, это иодная кислота HIO4. Задача 2 (4–5) Бесцветная жидкость Х объёмом 18,1 мл при сгорании на воздухе образовала 6,72 л (н.у.) углекислого газа и в два раза больший объём сернистого газа. Запишите химическую формулу Х. Рассчитайте плотность Х в г/мл. Ответ округлите до сотых. Ответ: 4.

Вещество X

CS2

3 балла

5.

Плотность X

1,26 г/мл

4 балла

Итого – 7 баллов. Решение. Формулы продуктов – CO2 и SO2, значит, Х состоит из углерода, серы и, возможно, кислорода. Т.к. сернистого газа выделилось в 2 раза больше, то и в X серы в 2 раза больше, чем углерода. Простейшая формула X – CS2 это 1

Всероссийская олимпиада школьников. Химия. 2024‒2025 уч. г. Муниципальный этап. 9 класс. Ответы и критерии

сероуглерод. Найдём количества вещества продуктов: n(CO2) = 6,72/22,4 = 0,3 моль. n(CS2) = n(CO2), m(CS2) = 0,3 × 76 = 22,8 г Плотность (CS2) = 22,8/18,1 = 1,26 г/мл. Задача 3 (6–7) Неизвестное вещество Х состоит из двух элементов, которые содержатся в нем в почти равных массовых долях. При сжигании навески Х в кислороде получили 13,44 л газа (н.у.), не имеющего запаха и вызывающего помутнение известковой воды. Определите формулу вещества и массу навески. Ответ приведите в граммах, с точностью до десятых. Ответ: 6. 7.

Вещество X

MgC2

4 балла

Масса навески

14,4 г или 14,5 г.

2 балла

Итого – 6 баллов. Решение. Газ, полученный при сжигании Х – это углекислый газ. Значит, в веществе X есть углерод. Определим формулу Х. Если в формуле 1 углерод, то на второй элемент приходится 12 г/моль. Таких вариантов нет. Если в формуле 2 углерода, то на второй элемент приходится 24 г/моль. Может быть магний, а Х – MgC2. Если 4 углерода, то подходит титан, но вещества TiC4 – нет. Рассчитаем массу навески. n(CO2) = 13,44 / 22,4 = 0,6 моль, n(MgC2) = n(CO2) / 2 = 0,3 моль, m(MgC2) = = 0,3 × 48 = 14,4 г Задача 4 (8–11) С какими из перечисленных веществ в водном растворе взаимодействует карбонат калия? o карбонат натрия  углекислый газ  соляная кислота o кремниевая кислота  хлорид магния o сульфат калия  углекислый газ Ответ: 8.  соляная кислота  хлорид магния

3 балла

За каждый верный выбор – 1 балл. За каждый неверный – штраф 1 балл.

Всероссийская олимпиада школьников. Химия. 2024‒2025 уч. г. Муниципальный этап. 9 класс. Ответы и критерии

Какая из выбранных вами реакций сопровождается выпадением осадка? o карбонат калия + карбонат натрия o карбонат калия + углекислый газ o карбонат калия + соляная кислота o карбонат калия + кремниевая кислота  карбонат калия + хлорид магния o карбонат калия + сульфат калия  карбонат калия + хлорид магния Ответ: 9.

1 балл

Какая из выбранных вами реакций сопровождается выделением газа без образования осадка? o карбонат калия + карбонат натрия o карбонат калия + углекислый газ  карбонат калия + соляная кислота o карбонат калия + кремниевая кислота o карбонат калия + хлорид магния o карбонат калия + сульфат калия Ответ: 10.  карбонат калия + соляная кислота

1 балл

Имеются растворы карбоната калия (раствор 1), гидрокарбоната калия (раствор 2) и нитрата калия (раствор 3) одинаковой молярной концентрации. Расположите эти растворы в порядке увеличения рН. o раствор 1 o раствор 2 o раствор 3 Ответ:

11.

 раствор 3  раствор 2  раствор 1

3 балла

3 балла за правильную последовательность. Итого – 8 баллов. Задача 5 (12–15) I. При смешении каких двух бесцветных растворов образуются осадки жёлтого, красного цветов? 1. нитрат серебра 2. нитрат цинка 3. нитрат ртути(II) 4. гидрофосфат натрия 5. иодид натрия 3

Всероссийская олимпиада школьников. Химия. 2024‒2025 уч. г. Муниципальный этап. 9 класс. Ответы и критерии

6. нитрат кальция В ответ запишите пару номеров веществ. Ответ:

12. Осадок жёлтого цвета

14 (или 41) ИЛИ 15 (или 51)

13. Осадок красного цвета 35 (или 53)

3 балла 3 балла

II. Среди жёлтых и красных осадков из п. I выше выберите тот, который не окисляется при прокаливании на воздухе. Запишите его химическую формулу. Ответ:

2 балла

14. Ag3PO4

III. Среди веществ из п. I выберите два, образующие при смешении белый осадок, который при внесении в пламя окрашивает его в кирпично-красный цвет. o нитрат серебра o нитрат цинка o нитрат ртути(II)  гидрофосфат натрия o иодид натрия  нитрат кальция Ответ: 15.  гидрофосфат натрия  нитрат кальция

2 балла

Итого – 10 баллов. Решение. I. а) 3AgNO3 + 2Na2HPO4 = Ag3PO4 + 3NaNO3 + NaH2PO4 AgNO3 + NaI = AgI + NaNO3 б) Hg(NO3)2 + 2NaI = HgI2 + 2NaNO3 II. Иодиды AgI и HgI2 окисляются кислородом воздуха, а Ag3PO4 – нет. III. Кирпично-красный цвет пламени свидетельствует о присутствии ионов Ca2+, белый осадок – CaHPO4. Ca(NO3)2 + Na2HPO4 = CaHPO4 + 2NaNO3 Задача 6 (16–19) В искусственно синтезированном радиоактивном нуклиде X число нейтронов в 2 раза больше, чем число протонов. При -распаде ядро X испускает электрон и превращается в устойчивый нуклид Y, в котором число нейтронов и протонов одинаковое. Установите формулы обоих нуклидов. В ответ запишите символы элементов и массовые числа нуклидов. 4

Всероссийская олимпиада школьников. Химия. 2024‒2025 уч. г. Муниципальный этап. 9 класс. Ответы и критерии

Ответ:

16. Элемент X

He

2 балла

17. Массовое число X

2 балла

18. Элемент Y

Li

2 балла

19. Массовое число Y

2 балла

Итого – 8 баллов Решение. Пусть Z и 2Z – числа протонов и нейтронов в X. При -распаде нейтрон превращается в протон, нейтронов становится на 1 меньше, а протонов на 1 больше, в результате, по условию, число протонов и нейтронов становится равным: Z + 1 = 2Z – 1 Z=2 Нуклид с 2 протонами – изотоп гелия, нуклид с 3 протонами – изотоп лития. Массовое число обоих нуклидов – одно и то же: Z + 2Z = 6. X – 6He, Y – 6Li. Задача 7 (20–22) Вещество X состоит из двух элементов и представляет собой белый порошок. Он чрезвычайно гигроскопичен. При нагревании до 400 оС порошок испаряется, не переходя в жидкое состояние. Плотность его паров при этой температуре и давлении 95 кПа равна 4,82 г/л. Рассчитайте молярную массу X (в г/моль, с точностью до целых) и установите его формулу, если известно, что при указанных условиях молярный объём газов равен 58,9 л/моль. Вещество X имеет кислотный характер. Оно бурно реагирует с водой в мольном соотношении 1 : x и с гидроксидом натрия в мольном соотношении 1 : y. Найдите значения x и y, если в этих реакциях вода и щелочь берутся в избытке. Считайте, что в твёрдой и в газовой фазе формула X одна и та же. Ответ:

20. Молярная масса X

284

3 балла

21. Формула X

P4O10

3 балла

22. x

2 балла

12

2 балла

Итого – 10 баллов. Решение. Молярная масса любого вещества, в том числе и газа, равна произведению плотности на молярный объём. M(X) = 4,82 г/л  58,9 л/моль = 284 г/моль. 5

Всероссийская олимпиада школьников. Химия. 2024‒2025 уч. г. Муниципальный этап. 9 класс. Ответы и критерии

С учётом описания, X – фосфорный ангидрид, P4O10. С избытком воды он реагирует в соотношении 1:6, P4O10 + 6H2O = 4H3PO4, а с избытком NaOH – в соотношении 1:12, P4O10 + 12NaOH = 4Na3PO4 + 6H2O. Задача 8 (23–24) Даны термохимические уравнения: o C + O2 = CO2 + 393 кДж o C + 1/2O2 = CO + 110 кДж o C + 2H2 = CH4 + 75 кДж o H2 + 1/2O2 = H2O + 286 кДж o O2 = 2O – 498 кДж Используя минимально необходимое количество уравнений из этого списка, составьте термохимическое уравнение неполного сгорания метана, при котором образуется сажа (примем, что это – чистый углерод). Приведите сумму минимальных целочисленных коэффициентов в этом уравнении. Рассчитайте, сколько теплоты выделяется при неполном сгорании 1 моль метана. Ответ выразите в кДж и приведите в виде целого числа. Ответ: 23. Сумма коэффициентов Выделится теплоты

2 балла

497 кДж

4 балла

Укажите уравнения, которые вы использовали для расчёта теплового эффекта. o C + O2 = CO2 + 393 кДж o C + 1/2O2 = CO + 110 кДж  C + 2H2 = CH4 + 75 кДж  H2 + 1/2O2 = H2O + 286 кДж o O2 = 2O – 498 кДж Ответ:

24.

 C + 2H2 = CH4 + 75 кДж  H2 + 1/2O2 = H2O + 286 кДж

4 балла

За каждый верный выбор – 2 балла. За каждый неверный – штраф 2 балла. Итого – 10 баллов. Решение. 1) CH4 + O2 = C + 2H2O 2) Q = 2Qобр(H2O) – Qобр(CH4) = 2286 – 75 = 497 кДж.

Всероссийская олимпиада школьников. Химия. 2024‒2025 уч. г. Муниципальный этап. 9 класс. Ответы и критерии

3) Для расчёта необходимы только теплоты образования H2O и CH4 – реакции 3 и 4. Задача 9 (25–30) Дана цепочка превращений, в которой нет ни одной окислительновосстановительной реакции: A

CaX2  CaY2  CaZ  CaX2 Ион X (заряд не указан) состоит из одного элемента, в нём столько же электронов, сколько в ионе кальция. Ионы Y и Z (заряды не указаны) четырёхатомны и содержат по 32 электрона. Запишите формулы ионов X, Y и Z, не указывая их заряда. Определите формулы веществ A, B, C, в ответе укажите их формулы. Ответ: 25. Вещество X

Cl

2 балла

26. Вещество Y

NO3

2 балла

27. Вещество Z

CO3

2 балла

28. Вещество A

AgNO3 или Pb(NO3)2

1 балл

29. Вещество B

Na2CO3 или K2CO3 или (NH4)2CO3 или Li2CO3

1 балл

30. Вещество C

HCl

1 балл

Итого – 9 баллов Решение. Ионы X и Y – однозарядны, X– и Y–, ион Z двухзаряден, Z2–. Ион X– содержит 18 электронов, следовательно, атом X – 17 электронов, это – Cl. Из четырёхатомных ионов, приведённых в таблице растворимости, 32 электрона содержат NO3– (Y–) и CO32– (Z2–). Уравнения реакций: CaCl2 + 2AgNO3 = Ca(NO3)2 + 2AgCl Ca(NO3)2 + Na2CO3 = CaCO3 + 2NaCl CaCO3 + 2HCl = CaCl2 + CO2 + H2O

A – AgNO3 B – Na2CO3 C – HCl

Задача 10 (31–33) Фосфиды переходных металлов – хорошие катализаторы для разложения воды под действием света. Для синтеза одного из таких материалов нагревали смесь порошков железа и фосфора, взятых в массовом соотношении 27 : 5. Оба

Всероссийская олимпиада школьников. Химия. 2024‒2025 уч. г. Муниципальный этап. 9 класс. Ответы и критерии

вещества прореагировали полностью, без остатка. Полученный фосфид железа устойчив к воде, но растворим в кислотах-окислителях. Установите формулу фосфида железа. Ответ:

31. Fe3P или PFe3

3 балла

Составьте уравнение реакции растворения фосфида в концентрированной азотной кислоте по схеме: фосфид железа + xHNO3  Fe(NO3)3 + H3PO4 + NO2 + … В ответе укажите значение x. Ответ:

32. Значение x

3 балла

23

Сколько электронов отдаёт одна формульная единица фосфида железа при окислении? Ответ:

33. Количество электронов

14

2 балла

Итого – 8 баллов Решение. Возьмём 27 г Fe и 5 г P. Fe : P = (27/56) : (5/31) = 3 : 1. Формула фосфида – Fe3P. Рассмотрим реакцию окисления Fe3P азотной кислотой. Нет необходимости определять степени окисления элементов в фосфиде, можно ограничиться суммарной полуреакцией окисления: Fe3P  3Fe+3 + P+5, из которой следует, что Fe3P отдаёт 14 электронов: Fe3P –14e  3Fe+3 + P+5 | 1 N+5 + 1e  N+4 | 14 Итоговое уравнение: 3Fe3P + 23HNO3 = 3Fe(NO3)3 + H3PO4 + 14NO2 + 10H2O x = 23

Всероссийская олимпиада школьников. Химия. 2024‒2025 уч. г. Муниципальный этап. 9 класс. Ответы и критерии

Задача 11 (34) А, В и С — простые вещества, фотографии приведены ниже.

Вещество А

Вещество В

Вещество С

Для каждого их этих веществ предложены схемы превращений.

Определите вещества А, В и С, Х1–Х7, в поля для ответов введите значения их молярных масс (в г/моль), округлив до целых чисел. Ответ: 34.

Молярная масса А

71 г/моль

1 балл

Молярная масса В

160 г/моль

1 балл

Молярная масса С

254 г/моль

1 балл

Молярная масса X1

36 или 37 г/моль

1 балл

Молярная масса X2

58 или 59

1 балл

Молярная масса X3

81 г/моль

1 балл

Молярная масса X4

103 г/моль

1 балл

Молярная масса X5

150 г/моль

1 балл

Молярная масса X6

176 г/моль

1 балл

Молярная масса X7

198 г/моль

1 балл

Всероссийская олимпиада школьников. Химия. 2024‒2025 уч. г. Муниципальный этап. 9 класс. Ответы и критерии

Итого – 10 баллов Решение. На картинках изображены простые вещества галогены: А – хлор Cl2, 71 г/моль; В – бром Br2, 160 г/моль; С – иод I2, 254 г/моль. Х1 – хлороводород HCl (36,5 г/моль) образуется в реакции хлора с водородом: H2 + Cl2 = 2HCl Х2 – хлорид натрия NaCl (58,5 г/моль) HCl + NaOH = NaCl + H2O NaCl (тв.) + H2SO4 (конц.) = HCl↑ + NaHSO4 16HCl + 2KMnO4 = 2KCl + 2MnCl2 + 5Cl2↑ + 8H2O Х3 – бромоводород HBr (81 г/моль) образуется в реакции брома с водородом: H2 + Br2 = 2HBr Х4 – бромид натрия NaBr (103 г/моль) HBr + NaOH = NaBr + H2O 2NaBr + Cl2 = Br2 + 2NaCl Х5 – иодид натрия NaI (150 г/моль) и Х7 — иодат натрия NaIO3 (198 г/моль) образуются в реакции иода со щелочью: 3I2 + 6NaOH = 5NaI + NaIO3 + 3H2O 2NaI + Cl2 = I2 + 2NaCl Х6 – иодноватая кислота HIO3 (176 г/моль) I2 + 5Cl2 + 6H2O = 10HCl + 2HIO3 HIO3 + NaOH = NaIO3 + H2O Задача 12 (35) Из природного месторождения был выделен образец поваренной соли. В качестве одной из примесей данный образец содержал вещество X. Образец соли полностью растворили в воде, а затем осторожно упарили, вещество X превратилось в соединение Y. Если исследуемый образец поваренной соли, загрязнённый веществами Х или Y, растворить в воде, то в растворе будут находиться катионы только одного металла. Известно, что из-за примесей исследуемый образец реагирует с соляной кислотой (при этом выделяется газ без цвета и запаха) и с раствором хлорида кальция (при этом выпадает осадок белого цвета). Результаты количественных измерений представлены в таблице ниже. Исследуемый образец поваренной соли Исходный образец Образец после растворения в воде и осторожного упаривания

Масса в исследуемом Масса осадка образце, г после добавления Вещество Вещество избытка раст-вора хлорида кальция, г X Y 1,86 0 1,50 0 4,29 1,50

10

Всероссийская олимпиада школьников. Химия. 2024‒2025 уч. г. Муниципальный этап. 9 класс. Ответы и критерии

Вещества Х и Y имеют одинаковый качественный состав, содержат одну и ту же безводную соль. В поле для ответа введите значение молярной массы этой безводной соли (в г/моль), округлив до целых. Вещества X и Y содержат кристаллизационную воду. Сколько моль воды содержится в 1 моль каждого из веществ? В поля для ответов введите соответствующие числа. Ответ:

35. Молярная масса безводной соли

106

4 балла

Моль воды в X

2 балла

Моль воды в Y

10

2 балла

Итого – 8 баллов. Решение. Из описания, представленного в условии, следует, что Х и Y – кристаллогидраты, содержащие одну и ту же безводную соль натрия. Эта соль реагирует с соляной кислотой с выделением газа без цвета и запаха и с раствором хлорида кальция с образованием осадка белого цвета. Такими свойствами обладает карбонат натрия Na2CO3, 106 г/моль. Оба образца кристаллогидратов X и Y дают осадки карбоната кальция равной массы, 1,50 г nCaCO3 

1,50 г  0,015 моль 100 г/моль

Можно рассчитать молярные массы X и Y 1,86 г  124 г/моль 0,015 моль 4,29 г MY   286 г/моль 0,015 моль MX 

Тогда

124  106 1 18 286  106 m  10 18

Х – Na2CO3·nH2O n  Y – Na2CO3·mH2O № Задачи

10

11

12

Баллы

10

10

10

10

Максимальный балл за работу – 100.

11