Олимпиада по химии 10 класс — школьный этап ВсОШ 2023/2024: задания и ответы

Разбор заданий школьного этапа ВсОШ по химии для 10 класса 2023/24 учебный год Максимальное количество баллов — 50 Задание № 1 Условие: Эквимолярная смесь газообразных при нормальных условиях алканов X и Y имеет относительную плотность по алкану X — 0.682, а по алкану Y — 1.875. Определите алканы. В ответ запишите число атомов углерода в каждом из них. Ответ: Число атомов углерода в X: 3 Число атомов углерода в Y: 1 За каждый верный пункт — 2 балла, всего — 4 балла Решение. Запишем уравнения для относительной плотности эквимолярной смеси по газам X и Y. 0.5Mx + 0.5My = 0.682Mx { 0.5Mx + 0.5My = 1.875My 0.682Mx = 1.875My Mx = 2.75My Так как алканы представляют собой газы при н.у., то под данное соотношение подходит пара метан CH4 (Y) и пропан C3H8 (X).

Задание № 2 Условие: Установите соответствие между описанием углеводорода и общей формулой класса соединений, к которому этот углеводород относится. Ответ: Три -связи

CnH2n-4

Две -связи и один цикл

CnH2n-4

Два цикла

CnH2n-2

Два цикла и две -связи

CnH2n-6 CnH2n-8 CnH2n-10 CnH2n

За каждую верную пару — 1 балл, всего — 4 балла Решение. Введение одной -связи или одного цикла уменьшает количество атомов водорода на 2. Максимально возможное количество атомов водорода в углеводороде определяется общей формулой алканов CnH2n+2. К примеру, в углеводороде три -связи, тогда общая формула будет CnH2n+2–23 = CnH2n–4. Аналогично: Две -связи и один цикл — CnH2n-4 Два цикла — CnH2n-2 Два цикла и две -связи — CnH2n-6

Задание № 3 Условие: Неизвестное органическое соединение X массой 18.4 г сожгли в избытке кислорода. Образовавшуюся смесь газов привели к комнатной температуре, при этом образовалось 14.4 мл жидкости. Оставшийся газ полностью растворился в 600 мл 1.5 М раствора гидроксида натрия, при этом образовался раствор двух солей с равными молярными концентрациями. Определите молекулярную формулу вещества X. В ответ запишите количество атомов углерода, водорода и кислорода (если данный атом отсутствует, запишите 0). Ответ: C3H8O3 За количества атомов углерода и водорода — 1 балл, за количество атомов кислорода — 2 балла, всего — 4 балла. Решение. Схема полного сгорания органического вещества: CxHyOz + O2  CO2 + H2O. Образовавшаяся жидкость – это вода, тогда v (H2O) = 14.4 : 18 = 0.8 моль; v (H) = 1.6 моль. Образование равных количеств средней и кислой соли можно описать единым уравнением: 3NaOH + 2CO2  NaHCO3 + Na2CO3 + H2O v (NaOH) = 0.61.5 = 0.9 моль v (CO2) = 0.6 моль; v (C) = 0.6 моль Проверка на кислород: m (O) = 18.4 – 1.6 – 120.6 = 9.6 г v (O) = 9.6/16 = 0.6 моль x : y : z = v (C) : v (H) : v (O) = 0.6 : 1.6 : 0.6 = 3 : 8 : 3. Молекулярная формула вещества — C3H8O3.

Задание № 4 Условие: Смесь хлорметана, хлорэтана и 2-хлорпропана обработали избытком натрия. Сколько различных алканов будет содержаться в полученной смеси? Протеканием побочных реакций нужно пренебречь. Ответ: 6 Точное совпадение ответа — 2 балла Условие: Определите наименьшую и наибольшую молярные массы среди всех алканов в полученной смеси. Ответы выразите в г/моль, округлите до целых Ответ: Наименьшая молярная масса: 30 г/моль Наибольшая молярная масса: 86 г/моль За каждый верный пункт — 1 балл. Всего за задание— 4 балла. Решение. Общая схема реакции будет иметь следующий вид: CH3Cl + C2H5Cl + (CH3)2CHCl + Na  CH3–CH3 + C2H5–C2H5 + CH3–C2H5 (CH3)2CH–CH(CH3)2 + CH3–CH(CH3)2 + C2H5–CH(CH3)2 + NaCl Число продуктов — 6. Наименьшую молярную массу имеет этан CH3–CH3 (30 г/моль). Наибольшую молярную массу имеет 2,3-диметилбутан (CH3)2CH–CH(CH3)2 (86 г/моль).

Задание № 5 Условие: Установите

соответствие

монохлорпроизводных,

между

которые

алканом

образуются

при

количеством

его

хлорировании;

учитывайте только структурные изомеры. Ответ: 2,2-диметилпентан

2,3-диметилбутан

2,2,3-триметилбутан

3 5 6

За каждую верную пару — 2 балла, всего за задание 5 — 6 баллов. Решение. Количество монохлорпроизводных определяется числом типов атомов водорода в молекуле. В представленных ниже структурах одинаковым цветом выделены группы, замещение водорода в которых приводит к образованию одного и того же структурного изомера. 2,2-диметилпентан

2,3-диметилбутан

2,2,3-триметилбутан

4 монохлорпроизв.

2 монохлорпроизв.

3 монохлорпроизв.

Задание № 6 Условие: Заполните пропуски в схемах реакций следующими веществами: Сl2, KCl, FeCl3, FeCl2, Fe2O3, Fe3O4, FeO, Fe(NO3)3, O2, H2, H2O, Fe(NO3)2, K2FeO4, KOH. K2FeO4 + HCl  … + Cl2 + KCl + H2O FeO + HNO3конц.  … + NO2 + H2O … + HNO3конц.  Fe(NO3)3 + H2O … + HCl  FeCl2 + FeCl3 + H2O Fe(OH)2 + …  FeO(OH) + H2O Ответ:  FeCl3  Fe(NO3)3  Fe2O3  Fe3O4  O2 За каждый верный пункт — 1 балл, всего — 5 баллов Решение. 2K2FeO4 + 16HCl  2FeCl3 + 3Cl2 + 4KCl + 8H2O FeO + 4HNO3(конц)  Fe(NO3)3 + NO2 + 2H2O Fe2O3 + 6HNO3(конц)  2Fe(NO3)3 + 3H2O Fe3O4 + 8HCl  FeCl2 + 2FeCl3 + 4H2O 4Fe(OH)2 + O2  4FeO(OH) + 2H2O.

Задание № 7 Условие: Полифосфаты натрия (NaPO3)n нашли широкое применение в качестве смягчающих воду реагентов. Их также используют для удержания влаги. В лабораторию

для

анализа

поступил

образец

полифосфата

натрия

количеством вещества 0.015 моль. Образец прокипятили в избытке раствора гидроксида натрия до полного гидролиза до ортофосфата натрия. Если образовавшийся раствор подкислить до слабокислой среды и добавить избыток нитрата серебра, то выпадает 37.71 г жёлтого осадка. Определите формулу полифосфата. В ответ запишите значение n. Ответ: 6 Точное совпадение ответа — 4 балла Решение. (NaPO3)n + 2nNaOH  nNa3PO4 + nH2O Na3PO4 + 3AgNO3  Ag3PO4 + 3NaNO3 v (Ag3PO4) = 37.71/419 = 0.09 моль v (Na3PO4) = 0.09 моль n = 0.09/0.015 = 6.

Задание № 8 Условие: Кусочек металла массой 14 г полностью растворили в 90 г соляной кислоты. Определите металл, если известно, что масса конечного раствора в 1.15 раз больше массы исходного раствора кислоты. В ответ запишите молярную массу металла (г/моль), округлите до целых. Ответ: 56 Точное совпадение ответа — 3 балла Решение. 2Me + 2nHCl  2MeCln + nH2 m (конечн. р-ра) = 1.1590 = 103.5 г m (H2) = 14 + 90 – 103.5 = 0.5 г v (H2) = 0.5/2 = 0.25 моль M (Me) = 14n/0.5 = 28n г/моль При n = 2 M (Me) = 56 г/моль, что соответствует железу (Fe).

Задание № 9 Условие: На

чашах

весов

стоят

растворы

солей

одинаковых

стаканах:

на первой — 260 г 10 %-го раствора сульфата меди (II), на второй — 259 г раствора нитрата серебра. Пластинку из неизвестного металла на некоторое время поместили в раствор сульфата меди (II). После того как пластинку вынули, чаши весов выровнялись. Какие это могли быть металлы? Ответ:  Железо o Цинк o Кадмий  Хром o Золото За каждый верный ответ — 2 балла Штраф за каждый неверный ответ — 1 балл Максимальный балл за задание — 4 балла Решение. Металл вытесняет медь из её сульфата, ион металла переходит в раствор, а медь осаждается на пластинке: Me + CuSO4  MeSO4 + Cu Масса стакана с раствором сульфата меди (II) больше массы стакана с раствором нитрата серебра. Поэтому, чтобы чаши весов выровнялись, молярная масса реагирующего металла должна быть меньше молярной массы меди. Под это условие подходят два металла — железо и хром.

Задание № 10 Общее условие: На рисунке представлен прибор для получения газа G.

Для этого в круглодонную колбу помещается оксид марганца (IV), к которому медленно прикапывают концентрированную соляную кислоту. Условие: Запишите формулу газа G. Ответ: Cl2 Точное совпадение ответа — 1 балл Условие: Промывные колбы 3 и 4 используются для очистки газа G. В колбу 3 обычно добавляют дистиллированную воду для поглощения хлороводорода. Какая жидкость подойдет для колбы 4? Выберите все подходящие варианты:

Ответ: o Известковая вода  H2SO4(конц) o Аммиачная вода o CCl4 o н-гексан o Бромная вода Точное совпадение ответа — 2 балла Штраф за каждый неверный ответ — 1 балл Максимальный балл за задание 10 — 3 балла Решение. Газ G представляет собой хлор, который получается по уравнению: MnO2 + 4HCl  MnCl2 + Cl2 + 2H2O Промывная колба 4 необходима для осушения выделившегося хлора. Для этого из предложенных веществ подойдёт только концентрированная серная кислота. Остальные вещества или сами реагируют с хлором, или вообще не обладают свойствами хорошего осушителя.

Задание № 11 Условие: Благодаря способности серы к катенации (возможности образовывать цепочки из атомов одного и того же элемента) удалось выделить соли состава K2SnO6, которые называют политионатами. При растворении навески некоторого политионата калия в растворе хлорной кислоты при 0°C наблюдается выпадение

белого

осадка

хлората

калия.

Если

выпавший

осадок

отфильтровать, а фильтрат аккуратно нагреть, то выпадет 16 г жёлтого осадка и выделится 2.24 л (н.у) газа с резким запахом. При добавлении в образовавшийся раствор избытка хлорида бария наблюдается выпадение белого кристаллического осадка, нерастворимого в кислотах и щелочах. Определите формулу политионата калия, в ответ запишите значение n. Ответ: 7 Точное совпадение ответа — 5 баллов Решение. K2SnO6 + 2HClO4  2KClO4 + H2SnO6 H2SnO6  H2SO4 + SO2 + (n – 2)S H2SO4 + BaCl2  BaSO4 + 2HCl v (S) = 16/32 = 0.5 моль; v (SO2) = 2.24/22.4 = 0.1 моль, тогда v (S) : v (SO2) = 1 : 5 Следовательно, формула политионата — K2S7O6, n = 7.

Задание № 12 Условие: В органической химии получение какого‑либо сложного вещества чаще всего представляет

собой

многостадийный

синтез.

Каждая

из

стадий

характеризуется выходом продукта. Ниже представлена гипотетическая схема получения вещества A6 из A0. Определите выход реакции в последней стадии, если известно, что из A0 теоретически можно получить 50.000 г A6, но в результате было получено только 7.182 г. Ответ выразите в процентах, округлите до целых. 90 %

80 %

95 %

50 %

70 %

...%

А0 ⟶ А1 ⟶ А2 ⟶ А3 ⟶ А4 ⟶ А5 ⟶ А6 Ответ: 60 Точное совпадение ответа — 4 балла Решение. Общий выход реакции представляет собой произведение выходов реакций отдельных стадий. Тогда можно составить уравнение: mпракт = 1  2  3  4  5  x  mтеор где х – выход реакции на последней стадии. Подставляя данные по условию значения, находим, что x = 0.6 или 60 %.