ОЛИМПИАДА ПО ХИМИИ

ДЛЯ УЧАЩИХСЯ 11-го класса

Инструкция по проверке заданий.

РЕШИТЕ ЗАДАЧИ:

1.  При опускании монеты достоинством в 2 коп. (1963 г. выпуска) в концентрированную азотную кислоту начинает выделяться бурый удушливый газ. Определите объём  данного газа, если известно удельное содержание никеля в монете – 12%.  Выше указанный газ пропустили через раствор гидроксида натрия, полученные соединения     осторожно обезводили и взвесили, - масса веществ оказалась равной 4,4055 г. Определите эффективность проведённой реакции.

Дано:                                                                         Решение:

ω(Ni)= 12%                                                1,76 г                                                           х л.

m (монета) = 2 г                                         Cu + 4HNO₃ = Cu(NO₃)₂ + 2NO₂ + 2H₂O

V (NO₂) = ? л                                            63,5 г/моль                                              2 · 22,4 л/моль

m (сух.остаток)=?

ω (реакции)= ?                                            0,24 г.                                                          х л.

                                                                    Ni + 4HNO₃ = Ni(NO₃)₂ + 2NO₂ + 2H₂O                                                                                        58,7                                                2∙22,4 л/моль

1. определим атомную массу меди и никеля: А (Cu) = 63,5 г/моль А (Ni)= 58,7 г/моль

и впишем под этими веществами в уравнениях реакций.

2. методом составления электронного баланса произведём уравнивание частей химического уравнения.
3. т.к. монеты 1963 года выпуска имели весовое достоинство, равное номиналу, то масса монеты составляет 2 г.
4. определим массу меди и никеля: m (Cu) = 2 ∙ 0.88 = 1.76 г

          m (Ni) = 2 ∙ 0.12 = 0.24 г.

5. составим пропорцию и определим объём оксида азота, выделившегося в данной реакции: 

V (NO₂) = 1,76 ∙2 · 22, 4  =  1,241 л

                       63,5

V (NO₂) = 0,24 ∙2 · 22, 4  =  0,183 л

                       58,7

6. определим общий объём выделившегося газа:

ΣV(NO₂) = 1.241 + 0.183 = 1.424 л.

7. при пропускании оксида азота через водный раствор гидроксида натрия, оксид азота (IV) реагирует с водой и получается азотная и азотистая кислоты, которые в свою очередь реагируют с гидроксидом натрия:

2NO₂ + H₂O = HNO₃ + HNO₂

1.424                           x                     x

2NO₂  [NaNO₃ + NaNO₂]    (схема)

2∙22.4                85                        69

8. Т.к. 1 моль азотной и 1 моль азотистой кислот в равной мере реагируют с избытком гидроксида натрия, то правомерно будет составить общую пропорцию и определить массу сухого остатка:

m (cух.остаток) = 1,424 ∙ (85 + 69)  = 4,895 г.

                                    2 ∙ 22,4

Полученный результат является теоретическим, практический результат – 4,4055 г.

9. Определим эффективность реакции нейтрализации оксида азота раствором гидроксида натрия:

ω (реакции) = 4,4055 ∙ 100%  =  90%

                             4,895

Ответ: в ходе реакции выделилось 1,424 л. NO₂  , а эффективность реакции составила 90 %.

                                                                                                                16 баллов

2. В топках тепловых электростанций в основном используется в качестве горючего природный газ (с удельным содержанием метана до 84%). Экологов всего мира тревожит глобальное тепловое загрязнение, в связи с чем регулярно вычисляют необходимые площади лесов для компенсации кислородопотребления в промышленноразвитых странах.

Определите объём воздуха, необходимый для полного сгорания метана, поступающего из трубы диаметром 12 см со скоростью 2 м/с в течение 2 мин.

Решение:

Дано:                                                      

                                       108,5184 м      х л

ω (O₂) = 20,9 %               CH₄ + 2O₂ = CO₂ + 2H₂O

Ǿ = 12 см                       22,4 л/моль     2 · 22, 4 л/моль

v = 2 м/с

t = 2 мин

V (воздух) = ?

1. расставим коэффициенты и уравняем уравнение.
2. вычислим площадь трубы:    S =  3,14 · 0,12 = 0,45216 м².
3. вычислим высоту столба газа: Н = 2 · 120 = 240 м
4. определим объём поступившего газа: V = 0,45216 · 240 = 108,5184 м³.
5. надпишем в уравнении реакции над формулами метана и кислорода соответственно вычисленный объём и неизвестное значение Х
6. впишем в уравнение реакции под соответствующими формулами веществ их молярные объёмы с учётом коэффициентов.
7. составим и решим пропорцию:

V (O₂) = 108.5184 · 2 · 22.4  =  217 м³.

                             22.4

8. определим искомый объём воздуха:

V (воздух) = 217 : 0,209 = 1038, 45 м³.

Ответ: для полного сгорания указанного количества метана потребуется 1038,45 м³. воздуха.

Итого:                                          10 баллов.