Решение и критерии оценивания

Задания и критерии оценивания школьного тура олимпиады по химии на 2017-2018 гг

Класс

1. Неизвестное вещество реагирует c натрием, гидроксидом натрия, окисляется аммиачным раствором оксида серебра и хлором, применятся в фармацевтической и пищевой промышленности, в его молекуле содержится одинаковое количество атомов кислорода и водорода. Определите неизвестное вещество и запишите упомянутые реакции. (4 балла)

Решение: Неизвестное вещество – муравьиная кислота HCOOH. Применяется в пищевой промышленности как консервант (зарегистрированная пищевая добавка Е236). В медицине используется муравьиный спирт (спиртовой раствор НСООН) – местнораздражающее лекарственное средство при невралгиях и артритах.

2HCOOH + 2Na®2HCOONa + H2↑;

HCOONa + H2O;®HCOOH + NaOH

HCOOH + 2[Ag(NH₃)₂]ОН ®2Ag↓ + (NH₄)₂CO₃ + 2NH₃ + H₂O;

СО₂↑ + 2HCl®HCOOH + Cl₂

Всего 5 балла, по 1 баллу за каждое уравнение и название вещества

2. При пропускании постоянного электрического тока через расплав некоторой соли, состоящей из двух элементов, на катоде выделилось 8,0 г металла, а на аноде 4,48 л (н. у.) газа, относительная плотность по водороду которого равна 35,5. Какая была соль?

Ответ.

МеЭn → Ме + n / 2 Э₂↑ электролиз

Газы в данном случае будут иметь формулу Э₂↑, так как газом должно быть

простое вещество, что следует из условия (1 балл)

Определим количество вещества газа ν(газа) = 4,48 / 22,4 = 0,2моль (1 балл)

Определим молярную массу газа и газ М(газа) = 2 × 35,5 = 71 г/моль, это хлор Cl₂ (1 балл)

Найдём металл. По уравнению электролиза ν(Me) = 0,2 / (n / 2) = 0,4 / n, M(Me) = 8,0 / (0,4 / n) = 20 n.

При n = 2 получаем M(Me) = 40 г/моль, соль – CaCl₂ (2 балла)

Всего 5 баллов

3. При гидрировании соединений А и Б состава С₃Н₆О образуется один и тот же спирт. Соединение Б, в отличие от соединения А, реагирует с аммиачным раствором оксида серебра. Приведите структурные формулы обоих соединений. Напишите уравнения реакций, упомянутых в задаче, и укажите условия их протекания. Назовите по правилам систематической номенклатуры исходные вещества и органические продукты реакций.

Ответ. Соединение А – пропен-2-ол-1 (циклопропанол также засчитывается как правильный ответ, хотя при его гидрировании образуется смесь спиртов, а не один продукт). Соединение Б – пропаналь.

H₂C =CH -CH₂- OH H₃C -CH₂- CОH

(по 1,5 балла за каждую структурную формулу, по 1 баллу за название)

СH₃CH₂CHO + 2[Ag(NH₃)₂]OH = CH₃CH₂COOH + 2Ag↓ + H₂O + 4NH₃ вещество – пропионовая (пропановая, этанкарбоновая) кислота или СH₃CH₂CHO + 2[Ag(NH₃)₂]OH = CH₃CH₂COONH₄ + 2Ag↓ + H₂O + 3NH₃ вещество – пропионат аммония.

(2 балла за уравнение, 1 балл за название)

H₂C =CH -CH₂ OH + H₂=

H₃C- CH₂- CH₂ –OH пропанол-1

СH₃CH₂CHO + H₂=

(0,5 балла за каждое уравнение, 1 балл за название вещества)

Всего 10 баллов.

4. Ученик 8 класса при проведении практической работы «Получение кислорода и изучение его свойств» собрал прибор для получения кислорода способом вытеснения воды. При этом он нарушил одно из требований инструкции – не поместил кусочек ваты в пробирку около газоотводной трубки. При нагревании перманганата калия вода в кристаллизаторе окрасилась в красно-фиолетовый цвет. При собирании кислорода часть окрашенного раствора попала в склянку с газом. В ней ученик сжёг серу. При этом красно-фиолетовая окраска раствора исчезла, и образовался бесцветный раствор. Решив исследовать полученный раствор, ученик прилил в него часть окрашенного раствора из кристаллизатора. И опять окраска изменилась – выпал тёмно-коричневый осадок неизвестного вещества.

1. Запишите уравнение реакции разложения перманганата калия.

2. Какое вещество попало в кристаллизатор с водой?

3. Почему обесцветился раствор при сжигании серы? Запишите уравнение реакции.

4. Назовите вещество, выпавшее в осадок. Запишите уравнение реакции

Ответ.

1) 2KMnO₄ = K₂MnO₄ + MnO₂ + O₂↑ (1 балл)

2) В кристаллизатор с током кислорода попали частицы перманганата калия (1 балл)

3) S + O₂ = SO₂

2KMnO4 + 5 SO₂ + 2H₂O = K₂SO₄ + 2MnSO₄ + 2H₂SO₄ (2 балла)

4) Осадок – диоксид марганца MnO₂

2KMnO₄ + 3MnSO₄ + 2H₂O = 5MnO₂↓ + K₂SO₄ + 2H₂SO₄ (2 балла).

Всего 6 баллов.

5. Старинную монету XVIII века диаметром 2.5 см и толщиной 1.8 мм, изготовленную из медного сплава, опустили в соляную кислоту. Монета растворилась частично. При дальнейшем полном растворении полученного остатка в концентрированной серной кислоте выделилось 2.48 л газа, объем которого был измерен при нормальном давлении и 30°С. Определите содержание (массовую долю) меди в монетном сплаве, плотность которого равна 8.92 г/см3.

Решение: Рассчитаем объем и массу монеты (цилиндра высотой h и радиусом основания r):

1) r×V(монеты) = π r ² × h = 3.14 ×12,5 ² × 1.8 = 883.125 мм× ³ = 0.883 cм ³

m(монеты) = V(монеты) r = 0,883•8.92 = 7.88 г

2) Основной элемент сплава по условию – медь; в состав монеты могут входить более активные металлы (например, железо и цинк), растворившиеся в соляной кислоте: Fe + 2HCl → FeCl₂ + H₂↑.

3) Остаток представляет собой медь, которая растворяется в концентрированной серной кислоте:

Cu + 2H₂SO₄(конц) ® CuSO₄+ SO₂+ 2H₂O.­

4) Количество выделившегося SO₂:

ν(SO₂) = pV/RT=101.3 2.48/8.31 303=0.1 моль; ν(Cu) = ν(SO₂) = 0.1 моль

5) Масса и массовая доля меди в монете: m(Cu) = M(Cu)×ν(Cu) 64•0.1 = 6.4 г;

w (Cu) = m(Cu) / m(монеты)= 6.4/7.88=0.812 (или 81.2%)Ответ: 81.2% Cu.

Всего 5 баллов

6. Установите строение трипептида, если известно, что число атомов углерода в нем в 3 раза больше числа атомов азота и в 1,8 раза больше числа атомов кислорода, при его частичном гидролизе образуются два изомерных дипептида, а для полного гидролиза 1 моль этого трипептида требуется 3 моль гидроксида калия

1) Запишем формулу трипептида, исходя из того, что при его гидролизе образуются 2 изомерных дипептида (концевые аминокислоты одинаковые):

NH₂-(CHR₁)-CO NH-(CHR₂)-CO NH-(CHR₁)-COOH 1 балл

2) На гидролиз 1 моль трипептида затрачивается 2 моль щелочи + 1 моль – на нейтрализацию концевой карбоксильной группы, итого 3 моль. Следовательно, дополнительно карбоксильных групп или фенольной гидроксильной группы в трипептиде не содержалось 2 балла

3) Предположим, что атомов азота в трипептиде было 3, тогда атомов углерода 3∙3 = 9, а атомов кислорода 9: 1,8 = 5. 1 балл

4) В известной части трипептида (см. общую формулу) содержится 6 атомов углерода и 4 атома кислорода, следовательно, в искомых аминокислотах в радикалах должно оказаться 3 атома углерода и 1 атом кислорода 2 балла

5) Пользуясь таблицей аминокислот (см. приложение), определим R₂ – он должен содержать гидроксильную группу, это может быть серин или треонин. Треонин не подходит по числу атомов углерода. На каждый радикал приходится по 1 атому С, следовательно, это серин и аланин. 1 балл

6) Ответ: ала-сер-ала

NH₂-(CH-СН₃)-CO NH-(CH-СН₂-ОН)-CO NH-(CH-СН₃)-COOH 2 балла

Всего 9 баллов

7. Какие вещества зашифрованы в предложенных схемах? Подсказки приведены ниже.

1) А + B + Н₂О → С

2) А + HCI → B + D +…

3) C + HCI → B + …

4) A B + G

5) G + Н₂О → F

6) C + F → А + …

7) F + B → А + …

Задания:

Определите все вещества, назовите их и напишите уравнения химических реакций (уравняв их, если есть необходимость). Подсказка Соединение А, входит в породу, которой город Белгород обязан своим названием.

Решение и критерии оценивания

А – карбонат кальция CaCO₃;

B– оксид углерода (IV) - CO₂;

С – гидрокарбонат кальцияCa(HCO₃)₂;

D- хлорид кальцияCaCI₂;

G – оксид кальция CaO;

F – гидроксид кальция Ca(OH)₂.