4 октября 2023 Олимпиада по химии 9 класс ВСОШ Сириус, вопросы и ответы?
Ответ
1. В колбу Вюрца поместили кристаллы перманганата калия.
Капельную воронку наполнили концентрированным раствором вещества А. Когда открыли кран капельной воронки, раствор А начал взаимодействовать с кристаллами перманганата калия в колбе Вюрца, при этом выделялся газ Б, простое вещество жёлто-зелёного цвета, и его собирали в цилиндр. Заполнив цилиндр на половину объёма, опыт прекратили.
В аппарат Киппа поместили гранулы цинка и залили раствор вещества А. При взаимодействии раствора А с цинком выделялся бесцветный газ В, который собирали в цилиндр, наполовину заполненный газом Б.
Цилиндр, заполненный смесью газов Б и В, неплотно закрыли пробкой, извлекли из ванны и осветили яркой вспышкой света. В результате очень быстрой реакции образовался газ A.
Газ А хорошо растворяется в воде. Раствор А реагирует с питьевой (пищевой) содой. В результате реакции выделяется газ Г, а в растворе образуется соль Д.
Запишите формулы веществ.
2. Вещество состоит из ионов, имеющих одинаковую электронную конфигурацию. Масса положительного иона более чем втрое превышает массу отрицательного иона.
Запишите формулу вещества.
Запишите электронную конфигурацию ионов, входящих в состав вещества (пример записи: 1s2 2s2 2p2). Строение каждого подуровня записывайте в отдельное поле, добавляя необходимое количество.
Формула вещества: A3B
Электронная конфигурация положительного иона (A3+): 1s2 2s2 2p6
Электронная конфигурация отрицательного иона (B-): 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6
3. Плотность водорода при определённых температуре и давлении равна 0.10 г/л. Смесь азота с неизвестным газом при этих же условиях имеет плотность 1.20 г/л. Какой это мог быть газ? Выберите все подходящие варианты:
- Неон
- Аргон
- Аммиак
- Углекислый газ
Водород и азот имеют атомные массы 1 и 14 соответственно.
Пусть молярная доля неизвестного газа в смеси будет x. Тогда, масса 1 литра смеси равна (0.1 * 1 + 1.2 * 14) г = 17.2 г.
Молекулярная масса неизвестного газа равна 17.2 / (x + 0.1) г/моль.
Составим уравнение: 17.2 = 14 * 0.1 + (x * 17.2) / (x + 0.1).
Решая это уравнение, получаем x = 0.9.
Таким образом, молярная масса неизвестного газа = (17.2 / 1.9) г/моль = 9 г/моль. Это может быть либо аммиак (NH3), либо неон (Ne).
Оба варианта подходят.
4. Для лучевой терапии рака используют один из радиоактивных изотопов стронция. Его вводят в организм в виде растворимого хлорида, в котором массовая доля металла составляет 55.6%.
Определите массовое число изотопа.
Определите период его полураспада, если известно, что за 101 сутки распадается 75 % изотопа. Ответ выразите в сутках, округлите до десятых.
Ответ: 89; 55,5 суток
5. Заполните пропуски химическими формулами.
При разложении соединения образовалось два простых вещества: 44.8 г металла и 47.04 л (н.у.) негорючего газа .
При разложении нитрата серебра (AgNO3) образуется серебро (Ag) и кислород (O2):
2AgNO3 -> 2Ag + 2NO2 + O2
Масса серебра составляет 44,8 грамма, а объем кислорода равен 47,04 литра при нормальных условиях.
6. Чтобы нагреть воздух в небольшой квартире на 1 градус Цельсия, требуется 200 кДж теплоты. Для этого можно использовать три вида топлива, теплоты сгорания которых приведены в таблице.
Какого топлива потребуется меньше всего по массе?
- Угля
- Водорода
- Метана
Определите его массу. Ответ выразите в граммах, округлите до десятых.
Для решения данной задачи необходимо составить пропорцию. Пусть m1, m2 и m3 — массы угля, водорода и метана, необходимые для нагрева воздуха в квартире на 1 градус Цельсия.
Тогда мы можем составить следующие пропорции:
m1 * 394 кДж/моль = 200 кДж
m2 * 286 кДж/моль = 200 кДж
m3 * 890 кДж/моль = 200 кДж.
Решая эти уравнения, получаем:
m1 = 200 кДЖ / 394 кДЖ/моль ≈ 0,51 г
m2 = 200 кДЖ / 286 кДЖ/моль ≈ 0.70 г
m3 = 200 кДЖ / 890 кДЖ/моль ≈ 0.22 г.
Таким образом, наименьшее количество топлива по массе составляет метан. Масса метана составляет примерно 0.22 грамма.
7. Оксид редкого металла, расположенного в третьей группе Периодической системы, имеет нежный розовый цвет. Массовая доля металла в оксиде равна 87.43 %.
Запишите порядковый номер неизвестного металла — 63
Запишите формулу оксида этого металла — Eu₂O₃
По условию задачи, металл расположен в третьей группе периодической системы. Это означает, что он находится в третьем столбце (или третьей группе) периодической системы элементов. В третьей группе находятся элементы главных подгрупп: скандий (порядковый номер 21), европий (63) и тербий (65).
Чтобы определить, какой из этих элементов имеет искомые свойства, найдем его атомную массу. Для этого сначала найдем атомную массу кислорода, который входит в состав оксида:
100% — 87,43% = 12,57%
Приняв атомную массу кислорода за 16, составим пропорцию:
16 — 12.57
x — 87.43
x = (16 * 87.43) / 12.57 = 112
Теперь найдем атомный номер металла. Для этого вычтем атомную массу кислорода (16) из найденной атомной массы металла (112):
112 — 16 = 96
Таким образом, искомый металл — европий (его порядковый номер — 63). Формула оксида европия — Eu₂O₃.
8. Заполните пропуски химическими формулами и символами элементов.
Знаменитая скульптура Большого каскада Петергофа выполнена из сплава двух металлов меди и цинка, а снаружи покрыта золотом. Если образец такого сплава массой 10.0 г обработать соляной кислотой, то он растворится в ней лишь частично, выделив 1.2 л (н.у.) водорода и образовав 6.5 г твёрдого остатка — розово-красного порошка ZnCl2, который темнеет на воздухе.
Если к образовавшемуся раствору по каплям добавлять раствор гидроксида натрия, наблюдается выпадение белого осадка вещества Zn(OH)2, который растворяется в избытке щёлочи. Это вещество относится к классу амфотерных гидроксидов. (Выбрать: оксидов/ оснований/ кислот/ амфотерных гидроксидов/ солей)
9. Одной из первой химических реакций, осуществлённых человеком в древние времена, стал синтез синего пигмента, которого не существует в природе.
Этот пигмент представляет собой кристаллическое вещество, состоящее из кальция, кремния, кислорода и неизвестного элемента X. Для получения пигмента использовали мел, малахит и кварцевый песок. Массовые доли элементов в синем пигменте: кальций — 10.6 %; кремний — 29.8 %; кислород — 42.6 %.
Запишите химический символ элемента X- тетрасиликат меди кальция
Запишите химическую формулу синего пигмента, расположив элементы в порядке убывания их атомных масс — Si4O10CuCa
10. Лекарственный препарат, применяемый при расстройствах пищеварения, состоит из двух бинарных соединений магния: A и B.
Массовая доля вещества A в этом препарате составляет 15 %, а B — 85 %. При нагревании соединение A разлагается, превращаясь в B. Это превращение сопровождается выделением газа, простого вещества без цвета и без запаха. Тлеющая лучинка, внесённая в выделяющийся газ, ярко вспыхивает.
Если нагреть 28.0 г данного лекарственного препарата, то после полного превращения A в B масса твёрдого остатка составит 26.8 г.
Бинарные соединения — вещества, состоящие из двух элементов.
Запишите формулы веществ A и B.
A:
B:
Какой объём газа (н.у.) выделяется при нагревании 28.0 г лекарственного препарата, описанного в условии задания? Ответ выразите в миллилитрах, округлите до целых.
A: MgH2
B: MgO
Газ, который выделяется при нагревании — водород.
Его объём составляет: 28 / 248 * 22,4 ≈ 25 мл (где 248 — молярная масса MgH2, 22,4 — молярный объём газа при н. у.)
11. В пробирках, пронумерованных цифрами 1—5, выданы растворы следующих кислот: азотная, серная, хлороводородная, иодоводородная и сероводородная.
Из каждой пробирки отобрали пробы растворов по 1 мл, к которым добавили бромную воду. В пробе из пробирки 1 наблюдалось появление интенсивной бурой окраски раствора. В пробе из пробирки 5 жёлто-бурая окраска бромной воды исчезла, раствор помутнел. В пробах из пробирок 2, 3 и 4 изменений не наблюдали.
Затем из пробирок 2, 3 и 4 снова отобрали пробы по 1 мл, к которым добавили раствор хлорида бария. Изменения наблюдались только в пробе из пробирки 3, в ней выпал осадок белого цвета. В пробирки 2 и 4 поместили по кусочку медной проволоки. В пробирке 2 изменений не наблюдалось, а в пробирке 4 медь начала растворяться, из раствора выделялся газ, буреющий на воздухе.
Установите соответствие между номерами и содержимым пробирок.
Иодоводородная кислота
Азотная кислота
Серная кислота
Хлороводородная кислота
Сероводородная кислота
- Азотная кислота
- Серная кислота
- Хлороводородная (соляная) кислота
- Иодоводородная кислота
- Сероводородная кислота
12. Частицы твёрдых веществ могут находиться во взвешенном состоянии в газообразной или жидкой среде, например, частички пыли в воздухе или частички глины в воде.
При определённых условиях под действием силы тяжести частицы твёрдого вещества оседают, этот процесс называют седиментацией. Скорость оседания частиц, имеющих сферическую форму, описывается уравнением: v=29⋅r2(ρ−ρ0)gη,
где v — скорость оседания частиц, r — радиус частиц, ρ — плотность частиц вещества, находящихся во взвешенном состоянии, ρ0 — плотность среды, η — вязкость среды, g — ускорение свободного падения.
Исследовали оседание частичек пыли в воздухе. Какие частички пыли оседают быстрее?
Крупные
Мелкие
Одинаково
Недостаточно данных
Имеется смесь мелких частиц золота и речного песка, близких по размерам. Смесь высыпали в воду. Какие частицы оседают быстрее?
Частицы золота
Частицы речного песка
Одинаково
Недостаточно данных
Исследовали седиментацию частиц кварца в воде. Затем повторили опыт, предварительно растворив в воде сахар. Как изменилась скорость оседания частиц кварца?
Увеличилась
Уменьшилась
Не изменилась
Имеются две партии микроскопических частиц золота сферической формы. Радиусы частиц в первой партии в два раза больше, чем во второй. Золотые частицы из обеих партий поместили в воду. Что наблюдалось?
Частицы золота из разных партий оседают с одинаковой скоростью
Частицы из первой партии оседают в два раза быстрее
Частицы из первой партии оседают в четыре раза быстрее