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

ВСЕРОССИЙСКАЯ ОЛИМПИАДА ШКОЛЬНИКОВ ХИМИЯ. 2024–2025 уч. г. ШКОЛЬНЫЙ ЭТАП. 9 КЛАСС Максимальный балл за работу – 100. Задача 1 (1) Известняк, из которого построен Дмитриевский собор во Владимире (XII век), в течение многих столетий разрушается под действием газов, присутствующих в атмосфере и образующихся в результате сжигания топлива. Какие из веществ, содержащихся в воздухе, в присутствии водяного пара приводят к разрушению известняка?

 o  o o

Углекислый газ Кислород Сернистый газ Водород Азот

За каждый верный ответ – 4 балла Штраф за каждый лишний выбор – 2 балла Решение. Углекислый и сернистый газы взаимодействуют с водой с образованием растворов слабых кислот, которые реагируют с известняком с образованием растворимых веществ, что приводит к разрушению известняка. CO2 + H2O = H2CO3 SO2 + H2O = H2SO3. Максимальный балл за задание №1 — 8

Всероссийская олимпиада школьников. Химия. 2024‒2025 уч. г. Школьный этап. 9 класс

Задача 2 (2–5) Школьники исследовали минеральную воду, на бутылке с которой была следующая этикетка:

В таблице приведены результаты количественного анализа этой воды. Анализируемый ион HCO− 3 Cl− Na+ Ca2+

Концентрация, ммоль/л 4.0 6.0 5.0 2.5

2. Концентрация какого иона превышена по сравнению с тем, что указано на этикетке? Ответ: o o  o

HCO− 3 Cl− Na+ Ca2+

Точное совпадение ответа – 2 балла Решение. Пересчитаем молярные концентрации ионов в массовые (1 л = 1 дм3). HCO− 3 : 4.0 ммоль/л  61 мг/ммоль = 244 мг/л – в пределах нормы. − Cl : 6.0 ммоль/л  35.5 мг/ммоль = 213 мг/л – в пределах нормы. Na+: 5.0 ммоль/л  23 мг/ммоль = 115 мг/л – выше нормы. Ca2+: 2.5 ммоль/л  40 мг/ммоль = 100 мг/л – в пределах нормы.

Всероссийская олимпиада школьников. Химия. 2024‒2025 уч. г. Школьный этап. 9 класс

3–5. Исследуемую минеральную воду можно имитировать, растворив в дистиллированной воде три соли. Определите массы навесок солей, необходимых для приготовления 1 л данной воды. Ответы выразите в миллиграммах, округлите до целых. Ответ: Формула соли

Масса навески, мг

3.

NaHCO3

засчитывается в диапазоне [334; 338]

4.

NaCl

засчитывается в диапазоне [57; 61]

5.

CaCl2 ⋅ 6H2O

засчитывается в диапазоне [546; 550]

За каждый верный ответ – 2 балла Решение. Ион HCO− 3 (4.0 ммоль) содержится только в NaHCO3. m(NaHCO3) = 4.0  84 = 336 мг. Иона Na+ требуется 5.0 ммоль, из них 4.0 ммоль уже есть в составе NaHCO3. Необходимо добавить 1.0 ммоль в составе NaCl. m(NaCl) = 1.0  58.5 = 58.5  59 мг. Для того, чтобы раствор содержал 2.5 ммоль Ca2+, надо добавить 2.5 ммоль CaCl2  6H2O. m(CaCl2  6H2O) = 2.5  219 = 547.5  548 мг. Максимальный балл за задания №2–5 — 8

Задача 3 (6) Для лечения некоторых внутренних воспалений используют озонокислородные смеси с небольшим содержанием озона O3. Одна из таких смесей содержит 10 мг/л (н.у.) озона. Во сколько раз число молекул озона в такой смеси меньше числа молекул кислорода? Ответ округлите до целых. Ответ: засчитывается в диапазоне [212; 216] Точное совпадение ответа – 8 баллов Максимальный балл за задание №6 — 8 баллов Решение. Составим общую формулу для всех клонов. Возьмём 22.4 л (1 моль) смеси, 22.4  X в ней содержится = 0.467X ммоль O3, остальное (1 – 0.467  10-3X моль) – 48 кислород. Отношение числа молекул равно отношению молей:

Всероссийская олимпиада школьников. Химия. 2024‒2025 уч. г. Школьный этап. 9 класс (O2 ) (O3 )

1− 0.46710−3 X 0.467  10−3 X

2143 X

− 1.

Например, при X = 10, получаем ответ 213. Задача 4 (7–11) Смешали 5.6 г порошка некоторого металла A и 3.2 г порошка некоторого неметалла B. При нагревании смеси образовалось 8.8 г соединения X. Частички X загрузили в аппарат Киппа (на рисунке обозначен цифрой 1). Под действием разбавленной серной кислоты на соединение X из аппарата Киппа выделялся газ Y, имеющий неприятный запах (этот же газ образуется при протухании яиц). Газ Y поступал в трубку (2). При сильном нагревании Y обратимо разлагался на два простых вещества, одним из которых является газ Z вещество без цвета и без запаха. Второе вещество – неметалл B.

7–8. Запишите химические символы элементов, которыми образованы простые вещества A и B. Ответ: 7.

Fe

8.

За каждый верный ответ – 1 балл Решение. Газ Y, судя по описанию, – H2S. При сильном нагревании он разлагается на простые вещества – газообразный H2 (газ Z) и серу S (неметалл B).

Всероссийская олимпиада школьников. Химия. 2024‒2025 уч. г. Школьный этап. 9 класс

9–11. Запишите химические формулы веществ X, Y и Z. Ответ: 9.

FeS

10.

H2S

11.

H2

За каждый верный ответ – 2 балла Решение. 3.2

(S) =

32

= 0.1 моль. Если предположить, что металл реагировал с серой 5.6

в соотношении 1 : 1, то (A) = 0.1 моль, M(A) = = 56 г/моль – это железо Fe. 0.1 Тогда соединение X – FeS. Уравнения реакций: Fe + S = FeS FeS + 2HCl = FeCl2 + H2S H2S = H2 + S. Максимальный балл за задания №7–11 — 8 Задача 5 (12–15) К каждому описанию подберите соответствующее(-ую) вещество / пару веществ.  Сероводородная кислота  Кремниевая кислота  Азотная кислота  Соляная кислота  Гидроксид натрия  Гидроксид железа (II)  Гидроксид алюминия  Гидрокарбонат натрия Ответ: Описание 12.

Кислота, не изменяющая окраску лакмуса

13.

Кислота и основание, способные вступать друг с другом в окислительновосстановительную реакцию 5

Вещества (Пары веществ)  Кремниевая кислота  Азотная кислота  Гидроксид железа (II)

Всероссийская олимпиада школьников. Химия. 2024‒2025 уч. г. Школьный этап. 9 класс

14.

Два гидроксида металла, вступающие друг с другом в водном растворе в химическую реакцию

 Гидроксид натрия  Гидроксид алюминия

15.

Два вещества, вступающие в химические реакции как с кислотами, так и с щелочами

 Гидроксид алюминия  Гидрокарбонат натрия

За каждый верный ответ – 1 балл. Если выбрано более 2 пунктов – 0 баллов. Решение. А) Кислоты обычно изменяют окраску лакмуса, однако кремниевая кислота является слабой и практически не растворяется в воде, поэтому она не изменяет окраску лакмуса. Б) Азотная кислота является сильным окислителем и может реагировать с основанием, например, с гидроксидом железа (II), который проявляет восстановительные свойства. В) Гидроксид натрия и гидроксид алюминия вступают в реакцию, образуя растворимую комплексную соль. Г) Как с кислотами, так и со щелочами реагируют амфотерные гидроксиды и кислые соли, в нашем случае – гидроксид алюминия и гидрокарбонат натрия. Максимальный балл за задания №12–15 — 7 Задача 6 (16 –17) Один из радиоактивных нуклидов, применяемых в медицине для лечения рака, при распаде испускает бета-частицу (электрон) и превращается в устойчивый нуклид, цирконий-90. Определите исходный нуклид. Ответ: 16.

Химический символ элемента

17.

Массовое число

90

За каждый верный ответ – 4 балла Решение. При –-распаде заряд ядра увеличивается на 1. Заряд ядра Zr равен 40, значит, у исходного нуклида Z = 39, это – иттрий Y. Массовое число при -распаде не меняется, у исходного нуклида оно было равно 90. Максимальный балл за задания №16–17 — 8

Всероссийская олимпиада школьников. Химия. 2024‒2025 уч. г. Школьный этап. 9 класс

Задача 7 (18–20) Для приготовления популярного лабораторного реактива взяли навеску вещества X массой 14.0 г, растворили в небольшом количестве воды, а затем водой довели объём раствора до 250 мл. В полученном растворе молярная концентрация X равна 1.40 моль/л. 18. Определите молярную массу вещества X. Ответ выразите в г/моль, округлите до целых. Ответ: 40 Точное совпадение ответа – 4 балла 19. Запишите формулу вещества X. Ответ: NaOH Точное совпадение ответа – 2 балла Решение. (X) = CV = 1.40 моль/л  0.25 л = 0.35 моль. 14.0 г M(X) = = 40 г/моль – NaOH. 0.35 моль

20. Сколько миллилитров воды надо добавить к раствору объёмом 250 мл, чтобы концентрация X стала равна 1.00 моль/л? Ответ округлите до целых. Ответ: 100 Точное совпадение ответа – 2 балла Решение. 0.35 Если C = 1.00 моль/л, то V = = 0.35 л = 350 мл. Надо добавить 350 − 250 = 1.00 100 мл воды. Предполагаем, что объёмы при смешивании суммируются. Максимальный балл за задания №18–20 — 8 Задача 8 (21–24) Одно из самых твёрдых веществ, X, состоит из двух элементов, которые содержатся в нём в равных мольных долях. При сжигании 4.0 г X в кислороде получили белый порошок Y массой 6.0 г, при этом выделился газ, реагирующий с известковой водой с образованием белого осадка Z массой 10.0 г 21–23. Запишите химические формулы веществ X, Y и Z. Ответ: 21.

SiC

22.

SiO2

23.

CaCO3

За каждый верный ответ – 2 балла 7

Всероссийская олимпиада школьников. Химия. 2024‒2025 уч. г. Школьный этап. 9 класс

Решение. Газ, реагирующий с известковой водой с образованием белого осадка, – CO2 или SO2. Очень твёрдое вещество X – скорее всего, карбид, тогда газ – CO2, а вещество Z – CaCO3. 24. Запишите химические формулы веществ, образующихся при сплавлении 1 моль Y с 2 моль гидроксида натрия. Каждый ответ записывайте в отдельном поле. Ответ: Na2SiO3

24.

H2O

Точное совпадение ответа – 2 балла Решение. 10.0

Найдём второй элемент в составе X. (C) = (CaCO3) = , m(C) = 0.1  12 0.1 моль = 1.2 г, масса второго элемента в X равна 4 – 1.2 = 2.8 г, а количество вещества тоже 0.1 моль. Значит его молярная масса 28 г/моль, это – кремний. Х – SiC. Белый порошок, который образуется при сгорании SiC – это SiO2. SiO2 + 2NaOH = Na2SiO3 + H2O. Максимальный балл за задания №21–24 — 8 Задача 9 (25–27) Серо-чёрное кристаллическое вещество X необычного состава образовано двумя элементами в соотношении 2 : 1 по числу атомов и 8 : 1 по массе. При сгорании вещества X в кислороде образуются бесцветный газ Y, являющийся основным компонентом воздуха, и красно-коричневый порошок Z, содержащий 30 % кислорода по массе. Запишите химические формулы веществ X, Y и Z. Ответ: 25. X – Fe2N Точно совпадение ответа – 4 балла Ответ: 26.

N2

27.

Fe2O3

За каждый верный ответ – 2 балл Решение. Основной компонент воздуха – N2 (газ Y). Красно-коричневый порошок Z – 48 Fe2O3 ((O) = = 0.3 = 30 %). Вещество X состоит из Fe и N, это – Fe2N или 160

Всероссийская олимпиада школьников. Химия. 2024‒2025 уч. г. Школьный этап. 9 класс

FeN2. В первом случае m(Fe) : m(N) = железа Fe2N.

2  56 14

= , подходит, X – нитрид 1

Максимальный балл за задания №25–27 — 8 Задача 10 (28–32) Для исследования были выданы образцы трёх бинарных соединений элемента A: AX2, AY2 и AZ. Химические элементы X, Y и Z – «соседи» по одной подгруппе в Периодической системе Д.И. Менделеева. Некоторые свойства этих соединений представлены в таблице ниже: Свойство Цвет безводных кристаллов Растворимость в воде

AX2 AY2 AZ ГолубоватоПрактически Белый зелёный чёрный Хорошо Хорошо Не растворяется растворяется, растворяется, раствор имеет раствор имеет голубую голубую окраску окраску На поверхности На поверхности – Взаимодействие цинка цинка раствора с цинком выделяется выделяется металл металл золотистозолотисторозового цвета розового цвета Выпадает Выпадает – Взаимодействие творожистый творожистый раствора с нитратом осадок белого осадок светлосеребра цвета жёлтого, практически белого цвета Выделяется Выделяются Выделяются газ Взаимодействие бесцветный газ газы с резким с резким кристаллов с резким запахом и пары запахом и пары с концентрированной запахом; газ простого простого серной кислотой хорошо вещества, вещества, растворяется имеющие имеющие в воде; раствор красно-бурый фиолетовый этого газа цвет цвет является кислотой Запишите химические исследуемые вещества.

символы

элементов,

которыми

образованы

Всероссийская олимпиада школьников. Химия. 2024‒2025 уч. г. Школьный этап. 9 класс

Ответ: 28.

Cu

29.

Cl

30.

Br

31.

За каждый верный ответ – 2 балла Решение. Металл золотисто-розового цвета – медь, элемент A – Cu. Творожистый осадок белого цвета, содержащий серебро, – AgCl, тогда элемент X – Cl. Элементы Y и Z – тоже галогены. Иодид серебра – жёлтый, а бромид – светложёлтый, почти белый, поэтому Y – Br. При взаимодействии CuZ с концентрированной H2SO4 выделяются фиолетовые пары, это – I2, а элемент Z – I. 32. Один из продуктов реакции концентрированной серной кислоты с веществом AY2 образует пары красно-бурого цвета (вещество 1). В аналогичной реакции с AZ образуется вещество, пары которого имеют интенсивную фиолетовую окраску (вещество 2). Определите молярные массы описанных продуктов реакций. Ответ выразите в г/моль, округлите до целых. Ответ: Вещество 1 – 160 г/моль Вещество 2 – 254 г/моль За каждый верный ответ – 1 балл Решение. Концентрированная H2SO4 – сильный окислитель, она окисляет бромид- и иодид-ионы. CuBr2 + 2H2SO4 = CuSO4 + SO2 + Br2 + 2H2O, простое вещество – Br2 (M = 160 г/моль), 2CuI + 4H2SO4 = 2CuSO4 + 2SO2 + I2 + 4H2O, простое вещество – I2 (M = 254 г/моль). Максимальный балл за задания №28–32 — 10

10

Всероссийская олимпиада школьников. Химия. 2024‒2025 уч. г. Школьный этап. 9 класс

Задача 11 (33) Частицы называются изоэлектронными, если они содержат одинаковое количество электронов и равное число атомов, например, ион Li+ и атом He, молекула CH4 и ион NH4+ . Установите соответствие между парами изоэлектронных частиц. Ответ: Na Na+ H3O+ O2

S2−

O2Ar NH3 H2O За каждую верную пару – 2 балла. Максимальный балл за задание №33 — 6 Решение. Ион Na+ содержит 11 − 1 = 10 электронов. Изоэлектронной ему является одноатомная частица с 10 электронами, в правом столбце это – ион O2-. Ион S2- содержит 16 + 2 = 18 электронов. Изоэлектронной ему является любая одноатомная частица с 18 электронами, в правом столбце это – атом Ar. Молекула NH3 содержит 7 + 3 = 10 электронов. Изоэлектронной ей должна быть четырёхатомная частица с 10 электронами, в правом столбце это – H3O+.

11

Всероссийская олимпиада школьников. Химия. 2024‒2025 уч. г. Школьный этап. 9 класс

Задача 12 (34–39) Дана схема превращений.

Вещества X1 – X5 имеют молекулярное строение. Ниже представлены масштабные модели молекул первых трёх из этих веществ, «шариками» одного цвета обозначены атомы одного и того же химического элемента. Вещества Y1 – Y3 имеют ионное строение. Вещество

Модель молекулы

Молярная масса, г/моль

X1

X2

28

X3

17

X4

44

X5

43

12

Всероссийская олимпиада школьников. Химия. 2024‒2025 уч. г. Школьный этап. 9 класс

34–38. Запишите химические формулы веществ X1 – X5. Ответ: 34.

X1

H2

35.

X2

N2

36.

X3

NH3

37.

X4

N2O

38.

X5

HN3

За каждый верный ответ – 2 балла Решение. Формулы веществ X1 – X3 находим по молярным массам и молекулярным моделям: X1 – H2, X2 – N2, X3 – NH3. 39. Определите молярные массы веществ Y1 – Y3. Ответ выразите в г/моль, округлите до целых. Ответ: Y1

Y2

Y3

80

39

65

За каждый верный ответ – 1 балл Решение. Дальше записываем схемы реакций (без коэффициентов) и определяем продукты: NH3 + HNO3  NH4NO3 NH4NO3  N2O + H2O кат. NaNH + H Na + NH3  2 2 NaNH2 + N2O  NaN3 + NaOH + NH3 NaN3 + H3PO4  HN3 + NaH2PO4

Y1 – NH4NO3 (M = 80 г/моль) X4 – N2O (M = 44 г/моль) Y2 – NaNH2 (M = 39 г/моль) Y3 – NaN3 (M = 65 г/моль) X5 – HN3 (M = 43 г/моль)

Максимальный балл за задания № 34–39 — 13 Максимальный балл за работу – 100.

13