Автор Задания, ответы и разбор заданий регионального этапа ВОШ 2021 по химии для 9, 10, 11 класса всероссийской олимпиады школьников, официальная дата проведения олимпиады: 19.01.2021-20.01.201 (19-20 января 2020 год)
Ссылка для скачивания заданий ВОШ 2021 (1 тур): скачать в PDF
Ссылка для скачивания заданий ВОШ 2021 (2 тур): скачать в PDF
Ответы и решения для 9 класса: скачать ответы
Ответы и решения для 10 класса: скачать ответы
Ответы и решения для 11 класса: скачать ответы
ВОШ региональный этап 2021 олимпиады по химии 9, 10, 11 класс задания и ответы:
Интересные задания с олимпиады:
1)Эта занимательная история произошла на одной из химических образовательных программ в одном очень популярном образовательном центре. Юный химик Сергей привез с Урала минерал А в подарок своему другу Максиму. Максим решил помыть минерал водой, но чуть не лишился подарка, так как он растворялся в воде с образованием бесцветного раствора. Для очистки куска минерала Максим просто протер его сухой тряпкой. А раствор А в воде Максим использовал для проведения качественного анализа. При внесении в пламя раствор окрашивал его в фиолетовый цвет, а при добавлении нитрата серебра выпал белый творожистый осадок (р-ция 1).
Для проведения количественного анализа Максим отколол от подарка небольшой кусочек, взвесил (m = 0.578 г) и растворил в 25 мл воды. К 5 мл этого раствора он добавил избыток нитрата серебра, отфильтровал, промыл, высушил осадок, а затем взвесил (m = 0.222 г). При действии на другой кусочек минерала концентрированной серной кислотой выделился газ (р-ция 2). Твердый остаток реакции Максим растворил в воде и добавил магний (р-ция 3) – подарок еще одного своего знакомого. При медленном упаривании этого раствора выпали кристаллы вещества X. Масса вещества Х при умеренном нагревании уменьшается на 26.84%.
Вопросы:
- Запишите химическую формулу А, состав подтвердите расчётом. Приведите название минерала.
- В природе встречается окрашенный минерал А, не содержащий примесей. Объясните причину окраски.
- Определите формулу вещества Х, подтвердите расчётом.
- Запишите уравнения реакций 1 – 3.
- Приведите пример соединения родственного веществу X, используемого в перманганотометрии в качестве стандарта.
- Какую максимальную массу сульфата бария можно получить взаимодействием 1.00 г X с хлоридом бария?
2)Чаще всего бинарные соединения неметаллов, находясь в твёрдом состоянии, имеют молекулярное или атомное строение. Однако некоторые из них в твёрдом состоянии представляют собой ионные соединения. Такими, например, является оксиды A и B элементов X и Y, соответственно. Вещество A начинает разлагаться при температуре ниже комнатной, а B при небольшом нагревании (р-ции 1 и 2) При взаимодействии A с водой образуются две кислоты C и D (р-ция 3), а при реакции В с водой – только кислота E (р-ция 4). Вещество B способно вступать в обменную реакцию с безводной кислотой D (р-ция 5). В ходе реакции образуется кислота E и ионное соединение F. Мольные доли атомов кислорода в молекулах А и F равны и на 0.0357 больше, чем в молекуле B.
Для проведения анализа 0.100 г F растворили в 100 мл воды (р-ция 6), оттитровали аликвоту этого раствора объёмом 10 мл раствором NaOH (С = 0.0097 моль/л). Титрование повторили трижды, объём щелочи, пошедший на титрование: 14.1, 14.4 и 14.2 мл.
3)При температурах около 1000⁰С смесь бинарных веществ А и Б находится в жидком состоянии. В технической документации отношение числа молей A : Б в смеси именуют КО. Температуры плавления и начала кристаллизации смесей зависят от их состава. В системе А – Б есть два минимума температуры плавления: 900⁰С (смесь 1) и 700⁰С (смесь 2). При охлаждении этих смесей кристаллизуются твердые вещества X, Y и Z. Информация о составе смесей, а также веществ X, Y и Z представлена в таблице. Вещество Y имеет ионное строение и содержит полиядерный анион,
в котором все атомы металла имеют координационное число 6.
Расплав смеси A и Б c KO = 2.5 – 2.9 используют в промышленности для растворения в нем бинарного вещества B. Источником В служат минералы на основе веществ Г и Д, имеющих одинаковый элементный состав (массовая доля металла в Г выше). Между собой эти вещества отличаются по устойчивости к действию щелочи: Г растворяется в NaOH концентрации 7-10 моль/л, а для растворения Д достаточно концентрации щелочи 3-4 моль/л, при этом образуется раствор единственного продукта Е. Нагревание вещества Е в автоклаве сопровождается кристаллизацией твёрдого осадка Д, при прокаливании которого получают В. В настоящее время Z синтезируют, растворяя Г в избытке водного раствора кислоты Ж при нагревании до получения прозрачного раствора вещества З, после прибавления карбоната натрия к которому и охлаждения выпадает осадок Z.
4)Серебристо-белые простые вещества X, Y и Z, образованные элементами одной группы, на воздухе покрываются корками, состоящими из различных соединений. Кусочек X оставили надолго в камере, заполненной сухим воздухом (образовались вещества XO и X1, массовая доля Х в XO ниже, чем в X1), а затем растворили в воде (р-ции 1 – 3). При взаимодействии с водой образуется газ, раствор имеет щелочную реакцию среды и характерный резкий запах. На поверхности кусочков Y и Z при длительном хранении в сухом воздухе образуются вещества YO и ZO, соответственно (р-ции 4 и 5). Навеску вещества YO массой 1.000 г растворили в 25.00 мл соляной кислоты (С = 1.000 моль/л) при этом выделился газ, поддерживающий горение, а на нейтрализацию избытка кислоты потребовалось 11.00 мл раствора NaOH (С = 0.994 моль/л).
Такая же навеска вещества ZO в избытке холодной соляной кислоты растворяется без выделения газа. Оба раствора, полученные в этих реакциях, темнеют при добавлении кристаллов иодида калия (р-ция 6). Смесь веществ YO и ZO применяется в космонавтике для регенерации кислорода внутри космических аппаратов. Вещества в этой смеси взяты в таком соотношении, что при поглощении углекислого газа выделяется равный объём кислорода (р-ции 7 и 8).
5)В 2020 году исполнилось 75 лет атомной промышленности России. Основной используемый в качестве ядерного топлива элемент – это уран, что обусловило бурное развитие в СССР уранодобывающей промышленности. Расположенное в Забайкальском крае Октябрьское месторождение было разведано в 1967 году и эксплуатируется вплоть до сегодняшнего дня. Современные запасы всего месторождения оцениваются в 9 тыс. тонн урана, рассеянного в породе, сложенной в основном диоритами (ρ = 2900 кг/м3 ). Среднее массовое содержание урана в ней – 0.205 %. По оценкам геологов, 60 % урана всего месторождения сосредоточено в залежи О-1, ширина и протяженность которой составляют в среднем около 70 и 450 м соответственно.
6)Пятачок и Винни-Пух решили порадовать ослика Иа-Иа, у которого болел живот, и приготовить ему в подарок белую магнезию. Вооружившись практикумом по неорганической химии, они узнали, что для получения белой магнезии необходимо смешать растворы хлорида магния и карбоната натрия. Пятачок подошёл к вопросу ответственно, взвесил декагидрат карбоната натрия (53.451 г) растворил его в воде, довел объём раствора в мерной колбе до 100мл, затем взвесил гексагидрат хлорида магния (39.873 г) и приготовил 100 мл его раствора в мерной колбе. Затем он смешал полученные растворы (р-ция 1), отфильтровал, промыл и высушил выпавший осадок вещества Х.
Винни-Пух хотел всё сделать аккуратно и даже взвесил 38.157 г гексагидрата хлорида магния, но возня с мерными колбами ему не нравилась. Он взял две банки из-под мёда (Пятачок настоял, и Винни пришлось их помыть) в одну из них насыпал навеску хлорида магния, а в другую ложкой насыпал карбонат натрия, залил водой, размешал чайной ложкой и перелил раствор карбоната натрия к раствору хлорида магния (р-ция 1). Пятачок удивился, но у Винни-Пуха выпал осадок, который тоже оказался веществом Х.
После фильтрования и промывания осадка Винни заскучал и отправился к Кролику инспектировать его запасы мёда, а Пятачок остался в лаборатории, взвесил осадки и обнаружил, что у Винни-Пуха получилось больше вещества. Сначала Пятачок проанализировал осадки. При прокаливании 0.468 г высушенного вещества X (р–ция 2) образуется 97.4 мл углекислого газа (p = 105 Па, T = 20 ⁰C) и 0.090 г воды. Затем он нагрел свой фильтрат, из прозрачного раствора выпал осадок вещества Y, и выделился газ (р–ция 3). При нагревании фильтрата ВинниПуха газ выделялся, но осадок не выпадал (р–ция 4). Это озадачило Пятачка, он отделил осадок и высушил его. Затем прокалил 0.365 г полученного Y (р-ция 5), в результате чего образовалось – 64.3 мл (p = 105 Па, T = 20 ⁰C) газа и 0.143 г воды.
7)В работах, посвященных одной из областей химии, встречаются формулы и уравнения реакций, которые могут показаться невероятными, например: 1) C + S = CS 2) 2C + S = 𝐂2S 3) C + H = CH На самом деле каждая из букв здесь обозначает не элемент, а определенное вещество, причем все эти вещества содержат в своем составе один и тот же элемент. Вещества, обозначаемые двумя или более буквами, являются продуктами соединения веществ, обозначенных одной буквой. В одной из работ вместе с уравнениями реакций приведены массовые соотношения реагентов и продуктов реакций
8)Простое вещество, соответствующее элементу X (его элементарная ячейка представляет собой параллелепипед), было впервые получено при нагревании золы морских водорослей в концентрированной серной кислоте (р-ция 1). Эта реакция сопровождается выделением интенсивно окрашенных паров. Получающееся при этом простое вещество растворяется в растворе KOH с образованием солей A и B (р-ция 2). Пропускание избытка хлора через щелочной раствор соли B приводит к образованию осадка малорастворимой соли C (р-ция 3). При нагревании С до 580⁰С потеря массы составляет 6.96%.
Кислоты AH и BH, соответствующие упомянутым солям, – достаточно сильные одноосновные кислоты. Из раствора натриевой соли кислоты BH и NaOH при пропускании хлора выпадет осадок малорастворимой соли D (р-ция 4). При взаимодействии 0.125 г D c избытком подкисленного серной кислотой раствора A образуется тёмно-окрашенный раствор (р-ция 5). Для его полного обесцвечивания необходимо добавить 34.0 мл раствора Na2S2O3 с концентрацией 0.100 моль/л (р-ция 6).
Из солей D и E можно получить весьма необычное вещество F. К раствору солей D и E, подкисленному серной кислотой, добавляют пероксодисульфат натрия и нагревают (р-ция 7). В ходе реакции цвет раствора меняется с зелёного на тёмно-фиолетовый, и начинает выпадать тёмный осадок кристаллогидрата F. Для анализа полученного чёрного вещества F, его высушили на воздухе, навеску массой 0.284 г растворили в 2М растворе H2SO4 и пропустили ток сернистого газа до прекращения реакций. Раствор разделили на две равные части. К первой части добавили избыток нитрата серебра, выпал осадок, масса которого составила 0.103 г. Ко второй части раствора добавили аммиак до нейтральной среды и затем спиртовой раствор диметилглиоксима. Масса выпавшего осадка составила 0.127 г. Известно, что анализируемый элемент реагирует с диметилглиоксимом в соотношении 1:2. Водный раствор зеленого цвета, содержащий 1.200 г соли E, цвета при реакции с избытком раствора нитрата бария даёт 0.997 г белого осадка, нерастворимого в кислотах и щелочах (р-ция 8).
9)Российский химик А. Е. Фаворский, проводя опыты с веществом A, обнаружил некоторые необычные и неожиданные превращения. Известно, что A не имеет оптических изомеров, а при сжигании его навески массой 12.7 г в избытке кислорода образуется 8.96 л углекислого газа, 4.48 л хлороводорода и 5.4 мл воды (объёмы измерены при н.у.).
10)При оценке термохимических свойств органических соединений энергии связи зачастую полагают не зависящими от структуры, что вносит большую ошибку в получаемые значения. Решением этой проблемы является учёт зависимости энергии связи от её окружения в молекуле. Например, энергии связи C–H в алканах приписывают значения 417 кДж/моль для RCH2–H, 410 кДж/моль для RR’CH–H и 400 кДж/моль для RR’R»C–H. Энергия C–C связи также зависит от природы радикалов R1 и R2, образующихся при её разрыве (в таблице приведены значения в кДж/моль):
11)Образование димерных молекул возможно в результате объединения неспаренных электронов в пары, насыщения неподелёнными парами валентной оболочки одного из атомов и по другим причинам. Вещества С2, H2, J2 являются димерами только по молекулярной формуле и не способны обратимо диссоциировать на молекулы мономера в растворе либо в газовой фазе. Способы получения молекул нескольких димеров и их описание представлены в таблице
12)Иногда в ходе синтеза бывает критически важен порядок добавления реагентов на определённой стадии. Примером такого превращения может послужить стадия I → J приведённой ниже схемы получения производного бензофурана X, проявляющего противовоспалительную активность (из пар продуктов B + C и F + G только выделенные вещества C и G участвуют в последующих реакциях). Согласно методике, в концентрированном водном растворе аммиака следует растворять 10.0 г вещества I, а после его полного растворения прибавить раствор, содержащий 68.3 г иодида калия и 21.3 г иода. В результате длительного перемешивания из раствора выпадает осадок вещества J. По данной методике выход составляет 69%, а масса I после полного высушивания осадка составляет 14.2 г. При проведении этой стадии на практикуме студент Н. изменил порядок добавления реагентов: сначала смешал два раствора, а уже затем внёс навеску вещества I. Навески были взяты из оригинальной методики. Все свои действия студент запротоколировал в лабораторном журнале.
13)Оксид магния – одно из самых тугоплавких соединений и поэтому широко применяется для производства огнеупоров. Но из-за высокой температуры плавления MgO непригоден для получения магния методом электролиза и возникает необходимость его перевода в хлорид. Реакция оксида магния с хлором обратима: MgO(тв) + Cl2(г) ⇄ MgCl2(тв) + ½ O2(г). Зависимость десятичного логарифма константы равновесия Kp этой реакции от температуры представлена на графике.
14)В предварительно откачанный закрытый реакционный сосуд объёмом 2.0 л поместили 0.10 г MgO, 0.10 г MgCl2, нагрели до 402 °С и ввели смесь кислорода и хлора (плотность смеси по водороду 25.75) до общего давления 1.0 бар. Для инициирования реакции сосуд подвергли облучению. Рассчитайте состав полученной смеси веществ (массы твердых веществ и давления газов). 1 бар = 105 Па.
Другие задания и ответы ВОШ регионального этапа 2021:
ВСЕРОССИЙСКИЕ олимпиады 2020-2021 региональный этап задания и ответы