Олимпиада по химии 9 класс — региональный этап ВсОШ 2025/2026: задания и ответы
Официальный комплект регионального этапа Всероссийской олимпиады школьников по химии для 9 класса (2025/2026 учебный год). Задания и решения с критериями оценивания — скачайте PDF или прорешайте онлайн по тексту ниже.
Задания — текст для прорешивания
Текст извлечён из официального PDF автоматически: формулы, таблицы и рисунки могут отображаться неточно — сверяйтесь с документом выше.
Задания — теор.
9 класс Задача 9-1 Press Start Омографы
слова,
которые
совпадают
написании,
но
различаются
в произношении, например «ду́хи» и «духи́». В химии тоже можно найти подобные пары: No (нобелий) и NO (оксид азота(II)). Омографичными можно назвать и соединения: NoF3 (фторид нобелия(III)) и NOF3 (трифторид-оксид азота). В этой задаче вам предстоит иметь дело с подобными парами. Первая такая пара – A и B. Причём A – это бесцветный токсичный газ, а B - серебристый металл. Соединения A1 и B1 могут быть получены реакцией жёлтозелёного газа I с A и B соответственно (р-ции 1-2). A1 представляет собой ядовитый газ, а B1 – растворимую в воде соль. Интересно, что A и B могут реагировать друг с другом с образованием красно-оранжевых кристаллов кластерного соединения II (ω(A) = 65.53%) (р-ция 3), в котором выполняется правило 18 электронов для металла. Пара других веществ C и D – это твёрдые бинарные соединения, причём C растворимо в воде, а D известно как полупроводник. Получить их можно восстановлением водородом веществ C1 и D1 (р-ции 4-5), продуктом обеих реакций также является H2O. C1 осаждают из раствора посредством обменной реакции любых двух соединений, содержащих ионы, которые образуют С1 (р-ция 6), а D1 синтезируют кипячением смеси двух трёхосновных кислот: III (ω(O) = 77.63%) и IV (ω(O) = 45.09%) (р-ция 7). Вопросы: 1. Определите пары омографов A-B, C-D, их омографичные производные A1-B1, C1-D1 и вещества I-IV. 2. Напишите уравнения реакций 1-7. Реакцию 6 запишите в сокращенной ионной форме.
Задача 9-2 Элементы на букву В Символы элементов В1, В2, В3, В4 и В5 начинаются на одну и туже букву, а их порядковые номера в таблице Д.И. Менделеева меньше 90. Простое вещество В1 при комнатной температуре – это бурая жидкость, которая реагирует со всеми остальными элементами B2 – B5 (р-ции 1 - 4). Простое вещество B2 реагирует с водой (р-ция 5). При спекании простых веществ B2 и B3 образуется соединение А. Если 100.0 мг А растворить при нагревании в концентрированной азотной кислоте (р-ция 6) и добавить к полученному раствору избыток раствора сульфата натрия, то выпадет 115.4 мг белого осадка (р-ция 7).
Простое
вещество
B4
реагирует
водным
раствором
щелочи
(р-ция 8).
При прокаливании стехиометрической смеси карбоната B2 и оксида B4 образуется твердое вещество С (р-ция 9). Потеря массы составляет 18.74%. B2 и В5 образуют сложный оксид D со структурой перовскита при высокой температуре (см. рисунок элементарной ячейки). При низкой температуре наблюдается искажение из-за того, что атомы одного из элементов В? находятся в различных характерных для него степенях окисления. Элементы В1 и В3 образуют необычное соединение Е, которое возгоняется в вакууме (плотность газа 0.8238 г/л при давлении 2500 Па и температуре 25 °С). 1. Запишите уравнения реакций (1 – 9) и условия их протекания. 2. Определите вещества A, C, D, E. Ответ подтвердите расчетом. 3. В каких степенях окисления находится элемент В? в D при низкой температуре?
Задача 9-3 Химия времен золотого века «Счастливый день! Могу сегодня я В шестой сундук, сундук еще неполный Горсть золота накопленного всыпать…» А.С. Пушкин «Скупой рыцарь» В фильме «Маленькие трагедии» в сцене, в которой скупой рыцарь приносит в подвал несколько золотых монет, чтобы добавить их к своим сокровищам, хранимым в сундуках, показаны сундуки весьма большого размера, которые использовались скорее для хранения одежды, чем для денег (точные размеры знают только люди, работавшие над картиной, но в первом приближении размеры сундуков можно оценить как 804040 см). 1. Сколько должен весить сундук с золотыми монетами, показанный в фильме, если содержание золота в монетах, ходивших во времена Пушкина составляло 90%, а при «насыпании» золотых монет в сундук они занимают 80% об его объема? Посчитайте, какое количество золота (в кг) было у скупого рыцаря «по версии фильма», при наличии у него 6 сундуков. Оцените состояние скупого рыцаря, принимая цену золота за 10000 руб/г и пренебрегая ценой всего остального его имущества. Считайте, что кроме золота монеты содержали только медь, ценой которой можно пренебречь. Плотность золота равна 19.3 г/см3, а плотность меди – 8.92 г/см3.
«Он разобьёт священные сосуды… Он грязь елеем царским напоит…» А.С. Пушкин «Скупой рыцарь» Реагент А трудно назвать елеем, но его действительно называют «царским», в первую очередь именно потому, что он растворяет золото. 2. Дайте тривиальное название реагента А. Приведите его состав и напишите уравнение реакции между А и золотом (р-ция 1). А был первым реагентом, который использовался для растворения золота, но позже была идентифицирована еще одна кислота, также способная реагировать с этим благородным металлом. Концентрированная трехэлементная кислота В при 200 С растворяет золото до образования желтого осадка соли С (р-ция 2), содержание золота в которой составляет 47.9%. Кроме С в этих условиях образуется кислота D, при взаимодействии которой с перекисью водорода регенерируется кислота F (р-ция 3). Массовая доля кислорода в D составляет 37.22%, при этом его мольная доля в D составляет ровно половину. 3. Напишите формулы соединений В - D. Приведите уравнения реакций 2 и 3. В то же время обсуждавшиеся выше превращения не имеют серьезного практического значения, в отличие от реакции золота с раствором трехэлементной натриевой соли E в присутствии простого вещества F, также приводящей к растворению золота с образованием комплексной соли G (р-ция 4), массовое содержания золота в которой составляет 72.42%. Этот процесс используется при промышленном извлечении золота из его руд. 4. Приведите формулы веществ E – G, если известно, что вещество Е – сильнейший яд, препятствующий усвоению тканями вещества F. Напишите уравнение реакции 4.
Задача 9-4 Два друга с химическими фамилиями Пипеточкин нашел в лаборатории 20.0 г запечатанного белого порошка A с почти стертой надписью «…OH, ЧДА, безводный, бескарбонатный». После чего Пипеточкин предложил своему другу, Бюреточкину, оттитровать А с фенолфталеином. Для этого друзья растворили 20.0 г А в мерной колбе на 1 л (раствор 1), отобрали две аликвоты по 10.0 мл в конические колбы и начали титровать 0.250 М HCl. Пипеточкин титровал первый, но в ходе эксперимента отвлекся и перетитровал до 16.0 мл. Бюреточкин делал все внимательно, но кислота закончилась, когда он добавил всего 13.0 мл, что точно было
недостаточно для полной нейтрализации. Тем не менее это не помешало друзьям справиться с идентификацией найденного вещества. После определения состава порошка А, Бюреточкин продолжил ревизию в лаборатории и обнаружил закрытую колбу с жидким оксидом B, из которого он решил получить раствор кислоты C массовой долей 95%. Первым за задачу взялся Бюреточкин, к 10.0 мл воды он добавил 34.55 г В и был абсолютно уверен, что в полученном двухкомпонентном растворе 2 массовая доля C составляет 95%. Однако Пипеточкин был не согласен с экспериментом своего коллеги, он же
считал, что к полученному
Бюреточкиным раствору 2 нужно добавить еще дополнительно 12.76 г В, и в этом случае уже как раз получится двухкомпонентный раствор 3 с нужной массовой долей С, где второй компонент также представляет собой бинарное вещество. Вопросы: 1. Определите А, В и С. Какая молярная концентрация А получилась в растворе 1? 2. Какой второй компонент, помимо С, был в растворе 3 по мнению Пипеточкина? 3. Кто из персонажей оказался прав и сделал раствор С с требуемой массовой долей? Задача 9-5 Щелочные металлы образуют несколько типов ионных соединений с кислородом: оксиды М2О, пероксиды М2О2, содержащие ион О22−, супероксиды МО2, содержащие ион О2−. При грубой оценке того, какое из этих соединений образуется при реакции металла с кислородом, рассчитывают тепловой эффект реакции: преимущественно протекает реакция, в которой выделяется больше всего теплоты. 1. Сколько теплоты выделяется при взаимодействии 1.00 г металлического калия с кислородом с образованием: а) K2O, б) K2O2, в) KO2? Сделайте вывод о том, какой продукт реакции калия с кислородом – наиболее вероятный. ∆fH°, кДж/моль
K2O −363.17
K2O2 −495.80
KO2 −284.51
Энергетика данных химических реакций определяется следующими величинами: - энергия решётки (∆Hlat) – энтальпия разрушения 1 моль твёрдого ионного соединения с образованием отдельных ионов в газовой фазе: (Ax+)y(By−)x(тв.) → y Ax+(г.) + х By−(г.). - энергия связи (Еcв) – энтальпия разрыва 1 моль ковалентных связей в газовой фазе; - сродство к электрону (Aе) – энтальпия присоединения к атому или молекуле одного электрона в газовой фазе;
- энергия ионизации (I) – энтальпия отрыва одного электрона от атома или молекулы в газовой фазе. Когда
говорят
не
об
одном,
нескольких
электронах,
присоединяющихся
или отрывающихся от атома, отдельно указывают первое, второе и т. д. сродство к электрону (или энергию ионизации), например, энтальпия процесса O−(г.) + e− → О2−(г.) – второе сродство к электрону атома кислорода (Aе2(О)). Так, например, энтальпия реакции 1 может быть рассчитана следующим образом: ∆H1 = −Есв(О=О) + 2Ае1(О2) + 2Ае2(О2) + n·∆Hlat(X1) − 2Ае1(О) − 2Ае2(О) – m·∆Hlat(X2), где Х1, Х2 – соединения калия с кислородом, n, m – числа. А энтальпия реакции 2 – с помощью такого выражения: ∆H2 = Е(О=О) + 2Ае1(О) + 2Ае2(О) – p·∆Hlat(Y1) + 3I1(K) − Ае1(О2) + q·∆Hlat(Y2), где Y1, Y2 – также соединения калия с кислородом (возможны повторы с Х1, Х2), p, q – числа. 2. Определите формулы веществ Х1, Х2, Y1, Y2, запишите уравнения реакций 1 и 2 с коэффициентами. Не забудьте указать агрегатные состояния всех участников реакций. Ответ кратко объясните. В действительности направление реакций зависит от температуры и давления. Так, давление кислорода (в Па), при котором устанавливается равновесие между KO2 и K2O2, зависит от температуры (в K) следующим образом: 8.817
p 10
3825 T
Равновесие же между K2O2 и K2O устанавливается при другом давлении кислорода, которое также зависит от температуры (единицы измерения те же): 13.738
p 10
13856 T
3. Сколько процентов KO2 разложится, если поместить 10.00 г KO2 в сосуд объёмом 1.00 л при температуре 600 °С? Считайте, что устанавливается только равновесие разложения KO2 с образованием K2O2. 4. Какое соединение (оксид, пероксид, супероксид) образуется из калия и кислорода в равновесных условиях, если калий реагирует с воздухом (21 мольный % кислорода) при атмосферном давлении и температуре 200 °С? Ответ подтвердите расчётом. 5. Могут ли все три соединения (оксид, пероксид, супероксид) теоретически одновременно находиться в равновесии в атмосфере кислорода? Если да – то при каких давлении и температуре, если нет – кратко объясните. Считайте, что иных реакций, кроме взаимопревращений трёх соединений с участием кислорода, не протекает.
Задания — прак.
9 класс
Лист 1.1
Ф.И.О. участника (полностью) __________________________________________________________ Экспериментальный тур ВсОШ по химии 2025-2026 уч. г. Региональный этап Лист 2
Листы 1.1 и 1.2
идентификация веществ в пробирках
(1 б.) (2,5 б.) (9 б.)
(1,5 б.)
(1,5 б.)
(1,5 б.)
(1,5 б.)
(1,5 б.)
(1,5 б.)
(1,5 б.)
(1,5 б.)
Итого за экспериментальный тур: _____ баллов
Повторная выдача ТБ раствора (-0,5 б.) (−1 б. за каждое вещество)
Член жюри: ___________ ( ________________ ) подпись
Фамилия И.О.
С выставленными баллами согласен (согласна): __ _______________ ( ________________________ ) подпись
Фамилия И.О. участника
В восьми пронумерованных пробирках для идентификации Вам могут быть предоставлены водные растворы индивидуальных веществ из следующего списка: NH4Cl,
KNO2,
KI,
NaOH,
Na2SO3,
NaNO3,
BaCl2,
NaHCO3,
KHSO4,
H2SO4.
А) Некоторые из перечисленных выше веществ имеют тривиальные названия. Попробуйте их вспомнить и напишите для них химические формулы. питьевая сода
________________
чилийская селитра
________________
купоросное масло
________________
нашатырь
________________
Б) В водном растворе идентифицируемые вещества (NH4Cl, KNO2, KI, NaOH, Na2SO3, NaNO3, BaCl2, NaHCO3, KHSO4, H2SO4) имеют разную реакцию среды (рН раствора). Считая, что на значение рН этих свежеприготовленных растворов не имеет влияние атмосфера воздуха, приведите формулы веществ, которые:
− практически не подвергаются гидролизу и должны иметь нейтральную реакцию среды: _______________
_______________
_______________
_______________
− должны иметь кислую (слабокислую) реакцию среды: _______________
_______________
_______________
_______________
− должны иметь щелочную (слабощелочную) реакцию среды: _______________
_______________
_______________
_______________
9 класс
Лист 1.2
Ф.И.О. участника (полностью) __________________________________________________________ В) В таблице, выданной Вам в Приложении (оно остается у Вас до окончания экспериментального тура), обозначены реакции [1-12]. Предложенные для идентификации "кислые соли" (NaHCO3 и KHSO4) в водном растворе имеют разную реакцию среды (одна – щелочную, другая – кислую). Попробуем разобраться, почему? Возможно, Вам пригодятся приведенные ниже справочные данные (расчетов от Вас не требуется!): диссоциация серной кислоты (H2SO4): по первой ступени – "сильная" кислота, Ka2 = 2 10−2; диссоциация "угольной кислоты" ("H2СO3"): Ka1 = 4 10−7, Ka2 = 5 10−11.
Напишите
уравнение
реакции
диссоциации
водном
растворе
NaHCO3
или
KHSO4
(для любой из солей на Ваш выбор; обе эти соли в водном растворе диссоциируют практически идентично):
[1] _____________________________________________________________________________________ Водный раствор какой из этих "кислых солей" (NaHCO3 или KHSO4) имеет кислую реакцию среды? Напишите уравнение реакции в ионном виде, которое объясняет это. [2] _____________________________________________________________________________________ Водный раствор какой из этих "кислых солей" (NaHCO3 или KHSO4) имеет щелочную реакцию среды? Напишите уравнение реакции в ионном виде, которое объясняет это. [3] _____________________________________________________________________________________ Напишите уравнения реакций [4–12], учитывая указанные в Приложении условия их проведения. Обозначьте основные признаки протекания этих реакций (выпадение осадка () и его цвет (в том числе – «белый»); выделение газа () и его цвет (в том числе – «бесцветный»)). [4] _____________________________________________________________________________________ [5] _____________________________________________________________________________________ [6] _____________________________________________________________________________________ [7] _____________________________________________________________________________________ [8] _____________________________________________________________________________________ [9] _____________________________________________________________________________________ [10] ____________________________________________________________________________________ [11] ____________________________________________________________________________________ [12] ____________________________________________________________________________________
Приложение Приложение выдается каждому участнику на отдельном листе вместе с Листами 1.1 и 1.2; оно остается у каждого участника во время всего экспериментального тура (ответы участников на вопросы пунктов А-В оцениваются только на ранее заполненных и сданных Листах 1.1 и 1.2)
Таблица к практическому заданию Полное заполнение этой таблицы от Вас не требуется (оценивать ее не будут). (в скобках приведены условия проведения реакций:
изб. – избыток реагента;
Возможно, она Вам поможет при дальнейшей идентификации веществ.
разб. – разбавленный раствор;
t – реакция идет при нагревании на водяной бане (до ~100 С))
распознаваемое вещество
KI
NaOH
NaHCO3
KHSO4
NH4Cl
KNO2
Na2SO3
NaNO3
BaCl2
реактив для распознавания
реакция среды в водном растворе (универсальный индикатор)
pH водных растворов реакции [1-3]
KI реакция [4] (t)
NaOH реакция [5]
NaHCO3
реакция [6] реакция [7] (изб. KHSO4, t)
KHSO4 реакция [8]
NH4Cl KNO2
(изб. NaHCO3, t) реакция [10] (t)
реакция [9] (+ H2SO4 разб..)
Na2SO3 NaNO3 BaCl2 H2SO4
реакция [11] реакция [12]
H2SO4
9 класс
Лист 2 Выдается после сдачи Листов 1.1 и 1.2; прикрепляется к Листу 1.1 (проверенному и подписанному членом Жюри и Участником)
Ф.И.О. участника (полностью) __________________________________________________________ В восьми пронумерованных пробирках 1–8 для идентификации Вам предоставлено по ~10 мл ~0,5 М водных растворов индивидуальных веществ: KI, NaOH, NaHCO3, KHSO4, NH4Cl, KNO2, BaCl2, H2SO4. Известно, что пробирки под номерами 7 и 8 не содержат растворы солей. Используя содержимое пробирок 1–8, а также дополнительно предоставленное лабораторное оборудование, идентифицируйте содержимое каждой из пробирок. Дополнительное лабораторное оборудование: − 8 пипеток Пастера (для каждой идентифицируемой пробирки) – каждому участнику, (советуем сразу их пронумеровать маркером, чтобы не перепутать в дальнейшем); − штатив с 10 пробирками для проведения качественных реакций – каждому участнику; − универсальная индикаторная бумага – одна туба (30-40 полосок по ~1 см) на 3-4 участников; − «маркер» – один на 3-4 участников; − промывалка с дистиллированной водой (200-250 мл) – одна на 3-4 участников; − водяная баня – одна на 3-4 участников; − пробиркодержатель – один на 3-4 участников. Уважаемые участники! При проведении реакций по идентификации некоторых веществ у Вас в пробирках могут выделяться газы с неприятными запахами! Во избежание загрязнения воздуха в лаборатории, просьба: сразу после определения этих газов тщательно вымыть пробирки с реакционными смесями! Ответ на экспериментальное задание: Результат Вашего определения содержимого пробирок 1–8 представьте ниже. Растворенное вещество Пробирка [1] Пробирка [2] Пробирка [3] Пробирка [4] Пробирка [5] Пробирка [6] Пробирка [7] Пробирка [8]
Ответы и решения — показать
Официальные ответы и критерии оценивания жюри. Сначала решите задания самостоятельно.
Решения — теор.
КРИТЕРИИ И МЕТОДИКА ОЦЕНИВАНИЯ ВЫПОЛНЕНИЯ ОЛИМПИАДНЫХ ЗАДАНИЙ РЕГИОНАЛЬНОГО ЭТАПА ПО ХИМИИ С УКАЗАНИЕМ МАКСИМАЛЬНО ВОЗМОЖНОГО КОЛИЧЕСТВА БАЛЛОВ ЗА КАЖДОЕ ЗАДАНИЕ И ОБЩЕГО КОЛИЧЕСТВА МАКСИМАЛЬНО ВОЗМОЖНЫХ БАЛЛОВ ПО ИТОГАМ ВЫПОЛНЕНИЯ ВСЕХ ЗАДАНИЙ
для жюри
1 тур
2025–2026
Теоретический тур Девятый класс Решение задачи 9-1 (автор: Харисов В.К.) 1. Если одно из веществ пары – металл, то другое должно быть газом с соотношением атомов 1:1, причём элементы, его образующие, должны быть однобуквенными. Единственными подходящими вариантами являются CO и HF, которые омографичны кобальту и гафнию соответственно. Из них более инертным является Hf, а кислоту в воде образует HF, но гафний не взаимодействует с плавиковой кислотой в отсутствии сильного окислителя. Отсюда отгадываем первую пару: A – CO, B – Co,. Жёлто-зелёный газ, реагирующий с первой парой, – хлор, I – Cl2. Тогда образующиеся соединения: A1 – COCl2 (фосген), B1 – CoCl2 (хлорид кобальта(II)), подходящие под описание. Угарный газ с переходными металлами образует карбонильные соединения. Состав его можно рассчитать из массовой доли: n CO : n Co =
ω(CO) ω(Co) 0.6553 1 – 0.6553 : = : =4:1 M(CO) M(Co) 28.01 58.933
Получается состав Co(CO)4, который необходимо удвоить в соответствии с правилом 18 электронов, II – Co2(CO)8. Оба вещества из второй пары являются соединениями, поэтому с ними сложнее. Начать стоит с определения кислоты III, поскольку у неё высокая массовая доля кислорода, что облегчит перебор. Будем сразу находить молярную массу за вычетом M(O): 16 M остатка III = -16 n = 4.61n 0.7763 При n = 3 ⇒ M(остатка III) равна 13.83, что хорошо подходит под 3H, 1B и кислоту H3BO3. Далее, если просматривать элементы, способные образовать кислородсодержащие кислоты, то омограф получится лишь в случае мышьяка, которому как раз соответствует массовая доля в H3AsO4: 16·4 = 0.4509 1.008·3 + 74.922 + 16·4 Из этого выходит арсенид бора, омографичный растворимому сульфиду бария. Отсюда C – ω O =
BaS, D – BAs. Сульфид получается либо из сульфита, либо из сульфата бария, учитывая, что для синтеза его омографа используется арсенат, то выбираем сульфат. Получаем C1 – BaSO4, D1 – BAsO4. A CO
B Co
C BaS
D BAs
A1 COCl2
I Cl2
II Co2(CO)8
B1 CoCl2
III H3BO3
C1 BaSO4
IV H3AsO4
2 © ЦПМК ВсОШ по химии
D1 BAsO4
2. Уравнения реакций: 1) CO + Cl2 → COCl2 2) Co + Cl2 → CoCl2 3) 2Co + 8CO → Co2(CO)8 4) BaSO4 + 4H2 → BaS + 4H2O 5) BAsO4 + 4H2 → BAs + 4H2O 6) Ba2+ + SO42−→ BaSO4 7) H3BO3 + H3AsO4 → BAsO4 + 3H2O Система оценивания (Ответы без обоснования – 0 баллов) 1
Пары веществ (A, B), (C, D), (A1, B1), (С1, D1) по 1 баллу Вещества I, II, III и IV – по 1 баллу За указание Co(CO)4 вместо Co2(CO)8– 0.5 балла Уравнения реакций 1 – 7 – по 1 баллу
8 баллов
7 баллов ИТОГО: 15 баллов
Решение задачи 9-2 (автор: Долженко В.Д.) Жидких при комнатной температуре простых веществ только два – это ртуть и бром. Судя по описанию “бурая жидкость” B1 – это Br. Элементов с порядковым номером в таблице Д.И. Менделеева меньше 90 и символы, которых начинаются на букву В только пять: B, Be, Br, Ba, Bi. Реакции 1 – 4 можно записать, даже если не определены соответствующие элементам шифры, все реакции протекают при нагревании: 1) 2B + 3Br2 = 2BBr3 2) Be + Br2 = BeBr2 3) Ba + Br2 = BaBr2 4) 2Bi + 3Br2 = 2BiBr3 Простое вещество В2 растворяется в воде и катион В2 дает осадок с сульфатом натрия, значит B2 – это Ва. 5) Ba + 2H2O = Ba(OH)2 + H2 7) Ba(NO3)2 + Na2SO4 = BaSO4 + 2NaNO3 С водным раствором щелочи из перечисленных элементов реагирует Be, т.е. B4 – Be. 8) Be + 2NaOH + 2H2O = Na2[Be(OH)4] + H2 Потеря массы в реакции 9 связана с удалением углекислого газа, тогда суммарная молярная масса смеси карбоната B2 и оксида B4 в расчете на 1 моль СО2: M = 44.01/0.1874 = 234.84 г/моль 3 © ЦПМК ВсОШ по химии
Представим продукт реакции в виде xBaO·yBeO, тогда уравнение реакции 9: x BaCO3 + y BeO = xBaO·yBeO + x CO2 x M= x 197.34 + y 25.01 = x 234.84 откуда y = 37.5/25.01 x = 1.4994 x, следовательно, минимальные значения x = 2, y = 3. Соединение С – это Ba2Be3O5. 9) 2BaCO3 + 3BeO = Ba2Be3O5 + 2CO2 B2 и В5 образуют сложный оксид, в котором «один из элементов находится в различных характерных для него степенях окисления», так как для бария характерна только одна степень окисления, из оставшихся (В и Вi) только для Bi характерны степени окисления +3 и +5, B5 – это Bi. Состав сложного оксида D – BaBiO3 в соответствии с изображением элементарной ячейки. Тогда методом исключения B3 – это В. Тогда вещество А – это борид бария, при его растворении в азотной кислоте образуются нитрат бария и борная кислота. Из 100.0 мг борида образуется 115.4 мг осадка сульфата бария. Рассчитаем молярную массу в расчете на 1 атом бария: ν(BaSO4) = 115.4/233.39 = 0.49445ммоль M(BaBx) = 100.0/0.49445 = 202.24 г/моль x = (202.24 – 137.33)/10.806 6 Вещество А – BaB6. 6) BaB6 + 22HNO3 = Ba(NO3)2 + 6H3BO3 + 20NO2 +2H2O Вещество E – это бромид бора, для определения состава рассчитаем молярную массу из плотности при указанных условиях, для этого воспользуемся уравнением МенделееваКлапейрона, необходимо перевести г/л в г/м3: 𝑝𝑉
𝑚 𝑅𝑇 𝑀
𝜌 𝑅𝑇 𝑝
0.8238 ∙ 1000 8.314 ∙ 298 2500
816.41 г⁄моль
Большая молярная масса E = BxBry свидетельствует о большом числе атомов брома в молекуле, но y 10. 𝒙
816.41 79.9 ∙ 𝒚 10.81
Перебор по y даёт при y = 9, x = 9.00. Следовательно, Е – B9Br9. Система оценивания (Ответы без обоснования – 0 баллов) 1 Реакции 1 – 9 по 1 баллу 2 Формулы веществ A, C, D, E, с обоснованием по 1 баллу Расчет молярной массы E – 1 балл 3 Указание на Bi+3 и Bi+5 4 © ЦПМК ВсОШ по химии
9 баллов 5 баллов 1 балл ИТОГО: 15 баллов
Решение задачи 9-3 (автор: Трушков И.В.) 1. Объем сундука с указанными размерами составляет 804040 = 128 000 см3. Объем, занимаемый золотыми монетами, в одном сундуке тогда равен 128 0000.8 = 102 400 см3. Из этого объема 10240 см3 приходится на медь, а объем золота составляет 92160 см3. Тогда золота в одном полном сундуке будет 1 778 688 г, вес меди – 91340.8 г, а вес всех монет в одном сундуке – 1 870 028.8 г, то есть более 1870 кг! У скупого рыцаря было 6 сундуков. То есть у скупого рыцаря было 1 870.02886 = 11 220.1728 кг (больше 11 тонн!!!) золотых монет, содержащих 1 778 6886 = 10 672 128 г или 10 672.128 кг чистого золота. Умножаем массу золота в граммах на 10000 рублей. Получаем 106 721 280 руб, то есть у скупого рыцаря запас золотых монет был почти на 107 миллиардов рублей. Такие расчеты, очевидно, не приходили в голову авторам фильма, иначе в качестве сундуков для золота они выбрали бы более подходящие, маленькие сундучки. 2. Здесь речь идет о царской водке (реагент А), представляющей собой смесь концентрированной соляной (HCl) и азотной (HNO3) кислот в соотношении 3:1 по объему. Уравнение реакции (1): Au + 4HCl + HNO3 = H[AuCl4] + NO + 2H2O 3. B и D – это две трехэлементные кислородсодержащие кислоты, образованные один элементом. По данным о массовой и мольной доле кислорода в D можно однозначно определить ее формулу – H2SeO3, тогда В – это H2SeO4. По массовой доле золота в соли C можно установить ее молекулярную формулу как Au2(SeO4)3. Уравнение реакции (2): 2Au + 6H2SeO4 = Au2(SeO4)3 + 3H2SeO3 + 3H2O Получение B из D описывается уравнением (3): H2SeO3 + H2О2 = H2SeO4 + H2O 4. Описание E и F соответствует NaCN (трехэлементная натриевая соль) и O2 (простое вещество).
По
массовой
доле
золота
можно
определить
состав
комплексной
соли G – Na[Au(CN)2]. Растворение золота при действии цианида натрия описывается уравнением (4): 4Au + 8NaCN + 2H2O + О2 = 4Na[Au(CN)2] + 4NaOH
5 © ЦПМК ВсОШ по химии
Система оценивания 1 Вес одного сундука с монетами, подтвержденный расчетами – 1 балл. 3 балла Количество золота (в кг), имевшегося у скупого рыцаря, беря размеры сундуков, указанные в условии. – 1 балл. Стоимость золота в золотых монетах, имевшихся у скупого рыцаря – 1 балл. 3 балла 2 Тривиальное название реагента А (царская водка) – 1 балл. Состав реагента А – 1 балл. (без указания соотношения 1:3 ответ оценивается в 0.5 балла) Уравнение реакции между царской водкой и золотом – 1 балл. 3 Молекулярные формулы соединений В, C, D– по 1 баллу. 5 баллов Уравнения реакций 2 и 3 по 1 баллу. 4 Молекулярные формулы соединений E, F, G– по 1 баллу. 4 балла Уравнение реакции 4 – 1 балл. ИТОГО: 15 баллов Решение задачи 9-4 (автор: Гаркуль И.А.) 1. Проанализируем результаты обоих титрований, используя формулу C = n/V. Первое титрование: 16 мл·0.250 М > 10 мл·С(МОН). Второе титрование: 13 мл·0.250 М < 10 мл·С(МОН). Тогда, концентрация гидроксида находится в диапазоне между 0.4 и 0.325 М. При концентрации 0.4 М будет 0.4 М·1 л = 0.4 моль в 1 л, а молярная масса 20 г/(0.4 моль) = 50 г/моль. При концентрации 0.325 М будет 0.325 М·1 л = 0.325 моль в 1 л, а молярная масса 20 г/(0.325 моль) = 61.5 г/моль. Если из полученных значений вычесть молярную массу гидроксид-иона «ОН−», то останется диапазон для молярной массы металла: от 33 до 44.5, что подходит только для калия, A – КОН. Тогда его молярная концентрация в растворе 1 составляет (20 г/56 г/моль)/(1 л) = 0.357 М. KOH + HCl = KCl + H2O Кислоты С в растворе 2 по мнению Бюреточкина 0.95 = m(С)/(10+34.55), откуда m(С) = 42.32 г. Если из массы С вычесть массу оксида В, то останется масса воды, прореагировавшей с В: 42.32−34.55 = 7.77 г (0.432 моль). Если при образовании 1 моль C требуется n моль воды, то формулу кислоты можно записать как H2nX, а ее молярная масса составляет 42.32/(0.432/n) = 98·n г/моль, откуда при n = 1 получается, что С – H2SO4, а В – SO3. Подтверждается условием, что при комнатной температуре SO3 находится в жидком состоянии. SO3 + H2O = H2SO4 2. При добавлении Пипеточкиным избытка SO3 к раствору 2 вся вода расходуется и образуется раствор 3, состоящий из H2SO4 и SO3, который называет олеум. 6 © ЦПМК ВсОШ по химии
3. В пункте 1 показано, что расчеты Бюреточкина верны, но что-же с Пипеточкиным? Ведь он тоже гордый обладатель химической фамилии. Если к 10 мл воды (0.556 моль) добавить (34.55+12.76) г SO3 (0.591 моль), то по мнению Пипеточкина кислоты будет 0.95 = m(H2SO4)/(10+34.55+12.76),
откуда
m(H2SO4)
54.44
(0.556
моль).
Что соответствует количеству воды, которая в этом случае находится в недостатке. Таким образом, оба персонажа оказались правы, но каждый по своему. Система оценивания (Ответы без обоснования – 0 баллов) 1 Определение А, В и С по 3 балла Нахождение концентрации А – 1 балл 2 Указание SO3 как второго компонента – 1 балл 3 Подтверждение корректности Бюреточкина – 2 балла Подтверждение корректности Пипеточкина – 2 балла
10 баллов 1 балл 4 балла ИТОГО: 15 баллов
Решение задачи 9-5 (автор: Курамшин Б.К.) 1. 1.00 г калия соответствует количеству 0.0256 моль калия. Рассчитаем количества теплоты в каждой из трёх реакций образования соединений калия с кислородом. Не забудем учесть коэффициент перед калием там, где он есть: 2K + 0.5O2 → K2O,
Q1 = 363.17∙0.5∙0.0256 = 4.65 кДж
2K + O2 → K2O2,
Q2 = 495.80∙0.5∙0.0256 = 6.35 кДж
K + O2 → KO2,
Q3 = 284.51∙0.0256 = 7.28 кДж.
Наиболее вероятный продукт – KO2. 2. Сумма
−Есв(О=О) + 2Ае1(О2 + 2Ае2(О2) − 2Ае1(О) − 2Ае2(О)
соответствует
общему
процессу: 2O2−(г.) + О2(г.) → 2О22−(г.). Значит, единственный вариант реакции 1, которой соответствует эта энтальпия: 2K2O(тв.) + О2(г.) → 2K2O2(тв.). X1 – K2O, X2 – K2O2. Сумма Е(О=О) + 2Ае1(О) + 2Ае2(О) + 3I1(K) − Ае1(О2) соответствует суммарному процессу: О2−(г.) + 3K(г.) → 3K+(г.) + 2О2−(г.). Единственно возможный вариант реакции 2, которой соответствует эта энтальпия: KO2(тв.) + 3K(г.) → 2K2O(тв.), Y1 – K2O, Y2 – KO2. 3. Равновесное давление кислорода над KO2: 8.817
p 10
3825 873
104.4356 27261 Па
7 © ЦПМК ВсОШ по химии
Количества кислорода и доля разложившегося согласно реакции 2KO2 ⇄ K2O2 + O2 супероксида калия: n(O 2 )
pV 27261 0.001 0.003756 моль RT 8.314 873
0.003756 2 0.053 5.3% 10 : (39.1 32)
4. Давление кислорода равно 0.21∙101325 = 21278 Па. Рассчитаем равновесные давления при этой температуре в реакциях: 13.738
2K2O + O2 ⇄ 2K2O2
p 10
8.817
K2O2 + O2 ⇄ 2KO2
p 10
13856 473
3825 473
2.8 1016 Па
5.37 Па
Поскольку, согласно принципу Ле Шателье, при увеличении давления равновесие сдвигается в сторону поглощения газов, при больших давлениях, чем рассчитанные равновесные, стабильной окажется только фаза KO2. 5. Для равновесия между тремя соединениями калия и кислорода необходимо, чтобы давления кислорода в равновесии в обеих реакциях совпали. Для этого достаточно, чтобы совпали степени десяти, фигурирующие в обеих зависимостях. 8.817
3825 13856 13.738 T T
Откуда получаем T = 2038 K. 8.817
p 10
3825 T
8.71 106 Па 86 атм .
Значит, равновесие между тремя соединениями устанавливается при 86 атм и 2038 K. Система оценивания: 1 2 3 4 5
Расчёт трёх теплот – по 1 баллу Выбор продукта (в соответствии со своим расчётом) – 1 балл 2 уравнения реакций – по 1 баллу 4 вещества – по 1 баллу (без обоснования – 0 баллов) Доля разложившегося KO2 – 1 балл Расчёт двух равновесных давлений – суммарно 1 балл Вывод о вероятном продукте – 1 балл Расчёт температуры и давления – по 1 баллу
8 © ЦПМК ВсОШ по химии
4 балла 6 баллов 1 балл 2 балла 2 балла ИТОГО: 15 баллов
Решения — прак.
Экспериментальный тур ВсОШ по химии 2025-2026 уч. г. Региональный этап Решение задания практического тура (9 класс) (Ильин М.А., Романов А.С.) А) Формулы веществ, для которых приведены тривиальные названия: питьевая сода – NaHCO3; чилийская селитра – NaNO3; купоросное масло – H2SO4; нашатырь – NH4Cl. Б) Формулы веществ, свежеприготовленные растворы которых (без учета влияния СО2 воздуха) − практически не подвергаются гидролизу и должны иметь почти нейтральную реакцию среды: KI, NaNO3, BaCl2; − должны иметь кислую (слабокислую) реакцию среды: KHSO4, NH4Cl, H2SO4; − должны иметь щелочную (слабощелочную) реакцию среды: NaHCO3, KNO2, NaOH, Na2SO3. В) Обе эти соли (гидрокарбонат натрия (NaHCO3) и гидросульфат калия (KHSO4)) при растворении в воде практически полностью диссоциируют: [1] KHSO4 → K+ + HSO4− (или NaHCO3 → Na+ + HCO3−). Уравнения реакций диссоциации KHSO4 → K+ + H+ + SO42− или NaHСO3 → Na+ + H+ + СO32− являются неверными!
В водном растворе гидросульфат-ионы частично диссоциируют (Ka2 (H2SO4) = 2 10−2), определяя их кислую реакцию среды: [2] HSO4− H+ + SO42−. Водный раствор NaHCO3 имеет щелочную реакцию среды ввиду частичного гидролиза гидрокарбонат-иона: [3] HCO3− + H2O "H2CO3" + OH−. Дальнейшее объяснение от Участников не требуется! В данном случае разница "силы" кислот, образующих "кислые соли" очень большая: даже Ka2(H2SO4) ~ 10−2 >> Ka1 ("H2CO3") = 4 10−7, поэтому можно легко указать рН среды водных растворов этих "кислых солей". В общем случае, анионы всех "кислых солей" являются амфотерными частицами ("амфолитами"): они обладают одновременно и кислыми, и оснóвными свойствами. Покажем это на примере гидрокарбонат-иона: "H2CO3" + H2O H3O+ + HCO3− (Ka1 = 4 10−7); HCO3− + H2O H3O+ + CO32− (Ka2 = 5 10−11); − − HCO3 + H2O "H2CO3" + OH (Kh2 = Kw / Ka1 = 10−14 / 4 10−7 = 2,5 10−8). Kh2 ~ 10−8 > Ka2 ~ 10−11 −8 −11 Сравнение констант (Kh2 ~ 10 > Ka2 ~ 10 ) показывает, что в растворах гидрокарбонатов щелочных металлов среда будет слабощелочной.
Уравнения реакций [4-12] с учетом условий их проведения, а также указанием основных признаков их протекания: t
[4] NH4Cl водн. + NaOH водн. ⎯⎯→ NaCl + H2O + NH3 (бесцветный) [5] 2NaHCO3 водн. + 2KHSO4 водн. → Na2SO4 + K2SO4 + 2H2O + 2CO2 (бесцветный) [6] BaCl2 водн. + 2NaHCO3 водн. → 2NaCl + H2O + BaCO3 (белый) + CO2 (бесцветный) t
[7] 2KHSO4 изб. + Na2SO3 водн. ⎯⎯→ K2SO4 + Na2SO4 + H2O + SO2 (бесцветный) t
[8] NH4Cl водн. + NaHCO3 изб. водн. ⎯⎯→ NaCl + H2O + CO2 (бесцветный) + NH3 (бесцветный) [9] 2KI водн. + 2KNO2 водн. + 2H2SO4 разб. → I2 (черный) + 2NO (бесцветный, "буреет" на возд.) + 2K2SO4 + 2H2O (возможно образование KIn – раствор коричневого цвета)
решения и критерии оценивания 9 класс (2 тур)
t
[10] KNO2 водн. + NH4Cl водн. ⎯⎯→ KCl + 2H2O + N2 (бесцветный) [11] BaCl2 водн. + 2KHSO4 водн. → BaSO4 (белый) + 2KCl + H2SO4 [12] 6KNO2 водн. + 3H2SO4 разб. → 2HNO3 + 4NO (бесцветный, "буреет" на возд.) + 3K2SO4 + 2H2O Идентификация растворов в пробирках 1 – 8 Существует несколько вариантов решения этой задачи. Ниже приведен один из возможных. Прежде всего, определим содержимое пробирок 7 и 8 – по условию они не содержат растворы солей. Это могут быть только растворы NaOH или H2SO4. Выяснить содержимое этих пробирок можно, воспользовавшись универсальной индикаторной бумагой. С помощью пипетки Пастера перенесем каплю идентифицируемого раствора на полоску индикатора: раствор щелочи окрасит бумажку в темно-синий цвет, а капля идентифицируемого раствора серной кислоты окрасит ее темно-бордовый цвет. После определения номера пробирки с раствором серной кислоты можно идентифицировать растворы еще нескольких пробирок. К небольшому объему (~0,5 мл) каждого раствора из пробирок 1– 6 с помощью пипетки Пастера добавим 3-4 капли раствора H2SO4. В трех из идентифицируемых пробирок наблюдаются изменения (это растворы BaCl2, NaHCO3, KNO2). В одной из пробирок тотчас выпадает белый осадок BaSO4 – следовательно, в этой пробирке содержался BaCl2. В другой пробирке можно заметить характерное "вскипание" реакционного раствора (выделение СО2, бесцветного газа) – в этой пробирке находился раствор NaHCO3. В пробирке, содержащей раствор KNO2, при добавлении раствора серной кислоты тоже выделяется газ (NO), который на воздухе тотчас приобретает "бурый" цвет (NO2) – для "контрастности фона" за пробиркой можно подставить лист любой белой бумаги (например, распечатанного задания). Для идентификации пробирки с раствором гидросульфата калия проще всего воспользоваться полоской универсальной индикаторной бумаги – капля его раствора покажет сильнокислую реакцию среды (практически такую же, что и у раствора серной кислоты – темно-бордовый цвет). Кроме того, подтвердить наличие KHSO4 в пробирке можно при проведении реакции с раствором хлорида бария (который мы уже ранее определили) – выпадает белый осадок BaSO4. Теперь осталось определить содержимое еще двух пробирок – растворы NH4Cl и KI. К небольшому объему (~0,5 мл) каждого раствора из оставшихся неидентифицированных пробирок аккуратно (не дотрагиваясь края реакционной пробирки!) добавим 3-4 капли раствора щелочи и нагреем на водяной бане. Поднесем к отверстию каждой из пробирок (не касаясь края пробирок!) влажную полоску универсальной индикаторной бумаги. Там, где влажная полоска индикатора окрасилась в синий цвет – выделяется аммиак. Следовательно, в этой пробирке содержался NH4Cl. Удостовериться, что в оставшейся для идентификации пробирке содержится раствор иодида калия, можно проверив восстановительные свойства иодид-иона. К ~0,5 мл раствора добавим 3-4 капли раствора нитрита калия (уже определенного) и 2-3 капли раствора серной кислоты (также ранее уже определенной) – образуется раствор коричневого цвета (возможно даже выпадение черного осадка I2). Таким образом, мы подтвердили, что в этой пробирке содержался KI. 2
решения и критерии оценивания 9 класс (2 тур)
Система оценивания: 0,25 б. 4 = 1 балл
А) Формулы тривиальных названий Всего за пункт А
1 балл
Б) Формулы веществ, которые − должны иметь практически нейтральную реакцию среды − должны иметь кислую (слабокислую) реакцию среды − должны иметь щелочную (слабощелочную) реакцию среды за каждое неверное отнесение вещества по рН (но в сумме за весь пункт Б не может быть менее 0 баллов)
0,25 б. 3 = 0,75 балла 0,25 б. 3 = 0,75 балла 0,25 б. 4 = 1 балл – 0,25 б. (за вещество),
Всего за пункт Б
2,5 балла
[1] Уравнение реакции диссоциации NaHCO3 или KHSO4 − если уравнение "KHSO4 → K+ + H+ + SO42−" (0,25 балла) − если уравнение "NaHСO3 → Na+ + H+ + СO32−" (0 баллов)
0,75 балла
[2] Выбор соли с кислой реакцией среды и соответствующее уравнение − верный выбор соли с кислой реакцией среды (0,25 балла) − уравнение реакции диссоциации HSO4− (0,5 балла)
0,75 балла
[3] Выбор соли со щелочной реакцией среды и уравнение гидролиза − верный выбор соли со щелочной реакцией среды (0,25 балла) − уравнение реакции гидролиза HCO3− (0,5 балла)
0,75 балла
В)
Уравнения реакций [4–12] 0,75 б. 9 = 6,75 баллов − неверные коэффициенты в каждом уравнении −0,25 баллов − неуказанные признаки протекания реакций (осадок () и его цвет; газ () и его цвет и т.д.) в каждом уравнении −0,25 баллов Всего за пункт В
9 баллов
Идентификация каждой из пробирок 1-8
1,5 б. 8 = 12 баллов
Соблюдение требований ТБ в лаборатории
0,5 балла
Повторная выдача идентифицируемого вещества
−1 балл (за каждое вещество)
ИТОГО ЗА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЙ ТУР
25 баллов
решения и критерии оценивания 9 класс (2 тур)