Ответы ВОШ Химия Краснодарский край Муниципальный этап 11 ноября 2025
Класс 9
Задание 1: В пяти пронумерованных пробирках (1-5) находятся индивидуальные вещества: BaCl~2~, AlCl~3~, ZnSO~4~, K~2~CO~3~, KCl (какое вещество зашифровано под какой цифрой -- неизвестно). В двух подписанных (А и Б) химических стаканах находятся 1М растворы H~2~SO~4~ и NH~3~H~2~O (какое вещество зашифровано под какой буквой -- неизвестно). 1. Имея 2 кусочка универсальной индикаторной бумаги, определите, какое вещество находится в стакане А, а какое в стакане Б. Опишите визуальный эффект, на основе которого вы распознаете вещества. 2. Заполните таблицу, указав в соответствующих ячейках аналитические эффекты, сопровождающие взаимодействие веществ 1-5 с растворами А и Б (выделение газа ↑, выпадение осадка ↓, его растворимость в избытке реактива ↓ раст. в избытке, отсутствие визуального эффекта --) 3. Приведите уравнения реакций в соответствии с Вашей таблицей, сопровождающихся аналитическими эффектами. При растворении в избытке реактива необходимо написать 2 реакции: сначала при недостатке, потом реакция продукта с избытком реактива. 4. Используя только реакции пробирок 1-5 с H~2~SO~4~ и NH~3~H~2~O, опишите, как на основе Вашей таблицы можно идентифицировать каждое из веществ в пробирках 1-5.
Задание 2: В один очень жаркий летний день начинающий химик К. пришёл в свою лабораторию с бутылкой кваса. «Никаких напитков в химической лаборатории, господин К., по технике безопасности не положено!» -- грозно произнес его коллега Т. и забрал только что купленный продукт. Расстроившийся студент начал свою работу, но, когда искал нужные для него вещества, увидел старую банку, на которой была порванная этикетка. Надев очки и протерев бумажку от пыли, химик К. увидел надпись «квасцы» и неполную формулу вещества. «Так вот, из чего делают мой любимый напиток!» -- сказал про себя он и, не думая больше ни о чем другом, кроме как избавиться от ненужных элементов и приготовить бутылку кваса, принялся за работу. В химический стакан объемом 2000 мл с большим количеством деионизованной воды химик К. добавил навеску массой 131.6 г, содержащую только поташ (с помощью данного вещества химик хотел очистить свой продукт) и квасцы (содержит самый распространённый в земной коре металл X, входящий в состав корунда, ω(X)=5.6962 % в квасцах). Произошло выпадение белого осадка и выделение бесцветного газа (реакция 1), полученный фильтрат отделили, его масса составила 389.78 г. При добавлении растворов соляной кислоты или гидроксида натрия к этому фильтрату признаков реакции не наблюдалось. На финальной стадии «приготовления кваса» химик К. к фильтрату добавил 1050 мл 6.937 %-го растворителя хлорида бария с плотностью 1.1035 г/мл до полного выпадения белого осадка, который не растворяется в кислотах и щелочах (реакция 2). Не увидев образования жидкости ожидаемого цвета, химик аккуратно отобрал небольшую порцию раствора над осадком и добавил еще хлорида бария, однако признаков реакции не наблюдалось. В расстройстве химик все бросил ушёл в магазин за новой бутылкой кваса. Вопросы: 1. Напишите общую формулу квасцов. Определите формулу квасцов, приведённых в задаче. Ответ подтвердите расчётом. 2. Напишите уравнения реакций, упомянутых в задаче. 3. Напишите формулы образовавшихся осадков. Каким интересным химическим свойством обладает осадок, образовавшийся в реакции 1? 4. Рассчитайте массовые доли веществ, находящихся в растворе, который образовался после реакции 2. 5. Наверное, всем стало ясно, что квас из квасцов с помощью методики химика К. получить нельзя. Но, если бы у него получилось, то, учитывая состав раствора после реакции 2, какой бы вкус имел квас от химика К.? 6. Наверное, после опыта студента все согласятся, что легче квас покупать, а не готовить. Какой процесс лежит в основе приготовления реального кваса? Дополнительные сведения: квасцы являются кристаллогидратами и двойными солями, один из катионов которых является однозарядным.
Задание 3: Школьный учитель задал ученикам задание приготовить растворы заданных концентраций. 1. Приготовить 100 г 10%-го раствора сульфата натрия из Na~2~SO~4~*10H~2~O. Какую массу кристаллогидрата надо отмерить? 2. Приготовить 250 мл 0.1 М соляной кислоты из 14%-го раствора соляной кислоты с плотностью 1.0675 г/мл. Какой объем первоначального раствора соляной кислоты надо отмерить? 3. Приготовить 150 мл 0.1 М раствора карбоната натрия из 0.5 М раствора карбоната натрия. Какой объем первоначального раствора соли надо отмерить?
Задание 4: Химик Илья нашел в школьной лаборатории подготовленную практическую работу по химии, которую делал его школьный учитель пару месяцев назад. Но подписи на баночках с порошками были только числовые и ему захотелось определить вещества. Для решения задачи Илья решил собрать из термоса и термопары простой калориметр. Для расчета его теплоемкости Илья взвесил на весах 1.000 грамм серы и сжег ее в кислороде. Изменение температуры калориметра составило 1.86 °С. В справочнике Илья нашел информацию, что теплота образования оксида серы (IV) составляет 296.9 кДж/моль. 1. Напишите термохимическое уравнение сгорания серы в кислороде. 2. Рассчитайте теплоемкость калориметра. Илья начал определение с баночки №3, отмерив 3.000 г порошка, он сжег его в кислороде, изменение температуры составило 9.35 °С. 3. Определите какое вещество было в банке №3. Илья нашел в интернете теплоты образования порошков в баночках и продуктов сгорания.
Задание 5: Однажды химик Аркадий участвовал в практическом туре олимпиады. Задача была синтезировать вещество Х. Для этого взяли 20 г вещества А, состоящее из 3-х элементов, в котором массовая доля калия составляет 26.53%, а атомная доля -- 18.18%, массовая доля кислорода составляет 38.10%, а атомная доля -- 63.64%. Взяли 16 г вещества В, являющегося ацетатом (солью уксусной кислоты) и массовой долей металла в ней 63.69%. 1. Определите вещества А и В, ответ подтвердите расчетом. Какой цвет имеет вещество А, а какой цвет вещество В? Каждое из веществ А и В растворяют в 100 мл теплой воды. Размешивают до растворения, потом смешивают между собой. Получившийся желтый осадок вещества Х (в нем массовая доля кислорода 19.81%) отфильтровывают и высушивают на воронке Бюхнера под вакуумом. 2. Определите вещество Х. Подтвердите расчетом. 3. Напишите уравнение реакции получения Х. Высушенный осадок Х Аркадий взвесил, масса Х составила 5.4 г. 4. Найдите выход продукта по веществу Х.
Класс 10
Задание 1: Вам выданы две пронумерованные мерные колбы на 100 мл (1 и 2) с растворами бромоводородной кислоты и фосфорной кислоты (какая кислота в какой колбе заранее неизвестно). [Реактивы:]{.underline} 0.0500 М NaOH, индикаторы метиловый оранжевый (м.о.) и фенолфталеин (фф). [Оборудование:]{.underline} мерные колбы на 100 мл (2 шт.), бюретка 25 мл, пипетка Мора на 10 мл (2 шт.), промывалка с дистиллированной водой, воронка, колбы для титрования (2 шт.). [Методика:]{.underline} Довести растворы в мерных колбах до метки дистиллированной водой, тщательно перемешать. В бюретку через воронку налить стандартизованный раствор NaOH. В колбу для титрования пипеткой Мора отобрать аликвоту 10 мл кислоты, добавить 1-2 капли индикатора метилового оранжевого и титровать раствором NaOH до перехода окраски раствора в желтую. Зафиксировать объем потраченного NaOH. <...> Аналогичное титрование провести с добавлением индикатора фенолфталеина. [Справочная информация:]{.underline} константы кислотности фосфорной кислоты K~a1~ = 7.110^-3^, K~a2~ = 6.3410^-8^, K~a3~ = 1.2610^-12^. Константа кислотности бромоводородной кислоты К~а~ = 10^9^. Интервал перехода индикаторов (диапазон по pH): метиловый оранжевый 3.1--4.4, фенолфталеин 8.2--10. Ниже в таблице представлены результаты титрования. [Вопросы:]{.underline} 1. Часть методики от Вас скрыта. Зачем с колбой 1 + м.о. провели измерение 4 раза, тогда как с другими измеряли 3 раза? 2. Какой цвет имел раствор в колбе 1 после добавления метилового оранжевого? 3. Какой из результатов в данной методике (с метиловым оранжевым или с фенолфталеином) считается более достоверным и точным? Почему? 4. Какая кислота находится в какой колбе? Ответ поясните. 5. Рассчитайте массу кислоты в колбе 1, в колбе 2. Ответ подтвердите расчетами.
Задание 2: Выше приведена цепочка превращений для элемента X. Приведите формулы веществ A-F (для С-F указать структурные формулы). Подтвердите расчётами, где это возможно. В качестве дополнительной информации известно: A -- простое вещество элемента X. При растворении 30 г D в 1 кг CCl~4~ температура плавления растворителя понизилась на 1.1763 °С. При повторении эксперимента с Е температура плавления понизилась лишь на 0.9803 °С. F -- имеет такую же геометрию структуры, как и C. Справка: Криоскопическая константа тетрахлорметана равна = 29.8 Ккг/моль ΔT=Km, где ΔT -- изменение температуры замерзания вещества, K -- криоскопическая константа, m -- моляльность раствора (кол-во моль растворённого вещества на килограмм растворителя).
Задание 3: Основную углекислую медь можно получить взаимодействием медного купороса и кислого углекислого натрия (реакция 1). 1. Напишите уравнение реакции 1. Для синтеза в ступке смешивают 31.25 г тонкого порошка CuSO~4~5H~2~O и 23.75 г тонкого порошка сухого NaHCO~3~. Смесь вносят небольшими порциями в 250 мл кипящей воды при постоянном перемешивании. В результате реакции выделяется углекислый газ, новую порцию смеси добавляют после полного выделения газа от предыдущей. После добавления всей смеси ее кипятят 10 минут, получается суспензия основной углекислой меди. После отстаивания осадок промывают водой до отрицательной реакции на сульфат-ионы раствором хлорида бария (реакция 2). Осадок фильтруют на воронке Бюхнера, затем в сушильном шкафу при 80 °С. 2. Напишите уравнение реакции 2. Масса полученного продукта составила 7.5 г. 3. Рассчитайте выход продукта.
Задание 4: Произведение растворимости фосфата кальция составляет 2.1*10^-33^. Навеску 200 мкг фосфата кальция растворили в 2 литрах воды. Часть растворилась, образовав насыщенный раствор. 1. Сколько фосфата кальция (в мкг) осталось нерастворенным? 2. Сколько литров воды нужно было добавить к первоначальной навеске, чтобы полностью ее растворить? Для растворения вещества А~x~В~y~ ⇄ xA + yB произведение растворимости составляет: ПР = [A]^x^ * [B]^y^, где [A], [B] -- концентрация вещества в моль/л. Произведение растворимости -- константа равновесия. В избытке труднорастворимой соли эта соль будет растворяться до тех пор, пока текущая константа равновесия не сравняется с ПР, после этого растворение прекращается, получается насыщенный раствор. Фосфат кальция спекают с углем и диоксидом кремния для получения простого четырехатомного вещества (реакция 1), которое можно растворить в гидроксиде бария при нагревании (реакция 2). Выделившийся газ пропустили через раствор едкого натра и концентрированной перекиси водорода (реакция 3), получив соль с массовой долей фосфора 24.8%. 3. Напишите все 3 уравнения реакций.
Задание 5: В веществах A-J содержится металл Х. Бинарное соединение А, содержащее 77.42% металла X, нередко используют для получения «золотистого» покрытия куполов церквей. B -- белый, желтеет при нагревании. E -- на влажном воздухе "дымит". У вещества I w(X) = 40.33%. Степень окисления X в веществе E в 2 раза больше, чем в веществе J. Соединения F и С имеют фиолетовую окраску. 1. Определите вещества A -- J и металл X. Где необходимо, подтвердите расчетами. 2. Напишите тривиальное название соединения D. 3. Напишите реакцию Е с циклопентадиенилнатрием, если в результате реакции получается вещество с массовой долей Х 19.28%.
Класс 11
Задание 1: Вам выданы три пронумерованные мерные колбы на 100 мл (1, 2 и 3) с растворами карбоната натрия, гидрокарбоната натрия и их смесью (что в каждой колбе отдельно -- неизвестно). [Реактивы:]{.underline} 0.0500 М HCl, индикаторы метиловый оранжевый (м.о.) и фенолфталеин (фф). [Оборудование:]{.underline} мерные колбы на 100 мл (3 шт.), бюретка 25 мл, пипетка Мора на 10 мл (3 шт.), промывалка с дистиллированной водой, воронка, колбы для титрования (3 шт.). [Методика:]{.underline} Довести растворы в мерных колбах до метки дистиллированной водой, тщательно перемешать. В бюретку через воронку налить стандартизованный раствор HCl. В колбу для титрования пипеткой Мора отобрать аликвоту 10 мл из мерной колбы, добавить 1-2 капли индикатора метилового оранжевого и титровать раствором HCl до перехода окраски раствора в оранжевую. Зафиксировать объем потраченного HCl. <...> Аналогичное титрование провести с добавлением индикатора фенолфталеина. [Справочная информация:]{.underline} константы кислотности угольной кислоты K~a1~ = 4.4710^-7^, K~a2~ = 4.6810^-11^. Интервал перехода индикаторов (диапазон по pH): метиловый оранжевый 3.1--4.4, фенолфталеин 8.2--10. Ниже в таблице представлены результаты титрования. [Вопросы:]{.underline} 1. Часть методики от Вас скрыта. Зачем с колбой 1 + м.о. провели измерение 4 раза, тогда как с другими измеряли 3 раза? 2. Какой цвет имел раствор в колбе 1 после добавления метилового оранжевого? 3. При добавлении фенолфталеина в колбу 1 ожидаемого визуального эффекта не наблюдалось, поэтому титрование не проводили. Объясните причину отсутствия визуального эффекта, подтвердите расчетами. 4. Какое вещество находится в какой колбе? Ответ поясните. 5. Рассчитайте массы солей в каждой колбе (для колбы с совместным присутствием надо рассчитать массу каждой соли в колбе). Ответ подтвердите расчетами.
Задание 2: Халконы -- вторичные метаболиты растений, получившие название из-за желтой окраски. Ферменты для их биосинтеза присутствуют во всех высших растениях, а сами соединения дальше превращаются в антиоксиданты и красители, необходимые организмам для жизни. Ниже приведен синтез халкона III и пример его дальнейшего использования в лаборатории для синтеза пиразола IV -- гетероциклического азотсодержащего соединения. Кроме того, интермедиаты I и II также присутствуют в некоторых растениях. I присутствует в растениях семейства Сливовые и имеет отчетливый запах миндаля, а также вступает в реакцию серебряного зеркала с образованием D; II в небольших количествах встречается в яблоках, бананах, абрикосах и обладает запахом черемухи и дает положительную галоформную пробу (признак реакции -- образование желтого осадка F) Использованные сокращения: Ac -- CH~3~C(O)-, Et -- этил, Pd/C -- палладий, адсорбированный на угле, MW -- микроволны. Также известно, что: A и C -- ближайшие гомологи, A -- углеводород, содержащий 91.30% углерода по массе. D и E -- соли, содержащие одинаковый анион. В структуре IV три цикла, один из которых -- пятичленный, все три ароматические. 1. Установите брутто-формулу A, ответ подтвердите расчетом. 2. Приведите структуры A-F, I-IV. 3. Зачем в реакции I и II с образованием III добавляют триэтиламин?
Задание 3: Для проведения лабораторной работы по химии школьному учителю надо было приготовить 5 литров серной кислоты с концентрацией 0.5 М (молярная концентрация), 1.5 литра натриевой щелочи с концентрацией 15% по массе (плотность раствора 1.1641 г/мл) и 750 мл соляной кислоты с титром 0.00365 г/мл. В лаборатории есть 44% серная кислота (плотность 1.3384 г/мл), 14% соляная кислота (плотность 1.0675 г/мл), сухой реактив NaOH. 1. Какой объем серной кислоты нужно отмерить учителю, чтобы приготовить заданный раствор? 2. Какую массу натриевой щелочи надо взвесить учителю, чтобы приготовить заданный раствор? 3. Какой объем соляной кислоты нужно отмерить учителю, чтобы приготовить заданный раствор?
Задание 4: Инверсия тростникового сахара на фруктозу и глюкозу (кислотный гидролиз сахарозы) является реакцией первого порядка. К 300 мл 1М раствора сахарозы добавили небольшое количество соляной кислоты, в результате за 35 минут выделилось 1.75 кДж теплоты. 1. Напишите термохимическое уравнение гидролиза сахарозы (без указания агрегатных состояний). 2. Рассчитайте константу скорости реакции. Укажите единицу измерения константы скорости. 3. Рассчитайте время, когда отреагирует половина сахарозы. 4. Рассчитайте скорость реакции в момент времени 35 минут. Укажите единицу измерения. Кинетическое уравнение для реакции первого порядка: c(t) = c~0~ * e^-kt^, где c(t) -- концентрация в момент времени t (моль/л), с~0~ -- начальная концентрация (моль/л), k -- константа скорости реакции, t -- время, прошедшее от начала реакции.
Задание 5: Элемент Х при стоянии на воздухе реагирует с образованием кислородного соединения Y c массовой долей кислорода 45.07% (реакция 1). Соединение Y растворяют в воде с образованием соединения Z (реакция 2). Раствор выпаривают, далее твердое Z реагирует с трехатомным газом, относительная плотность по воздуху которого равна 1.655 (реакция 3). Элемент А находится в одной группе с элементном X и имеет необычный цвет для этой группы элементов. При сжигании простого вещества, образованного элементом А, в стехиометрических количествах кислорода образуется неустойчивое соединение В с массовой долей А 95.41% (реакция 4). 1. Определите элементы Х и А, а также соединения Y, Z, В. Ответ подтвердите расчетом. 2. Напишите уравнения реакций 1-4. 3. Чаще всего все элементы данной группы хранят одинаково (в сосудах под жидкой смесью углеводородов или в запаянных ампулах). Но одному из них необходима инертная атмосфера над поверхностью жидкости. Что это за элемент? Почему нужна инертная атмосфера? Ответ поясните.