مهام الاولمبياد المدرسي في الكيمياء
5-6 درجة
اختبار
اختر إجابة واحدة صحيحة (نقطة واحدة لكل إجابة)
1. ما هو الغاز الذي يتكون أثناء عملية التمثيل الضوئي:
2. أتوم ...
3. هي مادة:
4. لفصل خليط من الماء - الزيت النباتي ، يمكن استخدام اختلاف في المكونات وفقًا لما يلي:
5- تشمل الظواهر الكيميائية:
مطابقة: (نقطتان لكل إجابة)
6.
1. بسيطة2. معقدة
ماء
ب) الأكسجين
ج) النيتروجين
د) ثاني أكسيد الكربون
ه) الرمل
ه) ملح الطعام
7.
1. مواد نقية2. الخلائط
أ) الجرانيت
ب) الأكسجين
في الهواء
د) الحديد
ه) الهيدروجين
و) التربة
8.
1. الظواهر الكيميائية2. الظواهر الفيزيائية
أ) صدأ الحديد
ب) صهر المعادن
ج) الماء المغلي
د) حرق الطعام
ه) تعفن الأوراق
هـ) إذابة السكر
9.
1. الجسم2. المواد
الذهب
ب) عملة
ج) كرسي
د) الزجاج
ه) إناء
هـ) حامض الخليك
10. توزيع طرق فصل المخاليط:
1. الحديد والرمل2. الماء والملح
3. الرمل والماء
أ) عمل المغناطيس
ب) التصفية
ج) التبخر
مهام:
أثناء المشي في الغابة في الصيف ، اكتشف الطالب في طريقه نملًا ، حيث قام الغراب ، وهو ينشر جناحيه ، بـ "الاستحمام" ، ويزرع النمل بمنقاره. لماذا هي فعلت هذا؟ أيّ مادة كيميائيةتستخدم غراب "الاستحمام" في عش النمل؟ (5 نقاط)
قرر الطالب مساعدة صديقه في التعرف على المواد المفقودة في الكيمياء ، وأخبره عن الظواهر الكيميائية: 1) تأتي الحرارة من المبرد. 2) إطفاء الصودا بالخل عند تحضير العجين ؛ 3) إذابة الزبدة في مقلاة. 4) إضافة السكر إلى الشاي. 5) تخمير العصير. 6) اللبن الرائب 7) ظهور الصدأ على الأظافر. 8) تفوح برائحة الطيب. هل الطالب على حق؟ هل جميع العمليات المذكورة بالمادة الكيميائية للطالب؟ هل أي منهم جسدي؟ (5 نقاط)
السيارات والسيارات ، حرفيا كل شيء غرق ... ما هي المواد والمواد المستخدمة في صنع السيارات الحديثة. ما هي الظواهر (الفيزيائية والكيميائية) التي لوحظت أثناء تشغيل السيارة؟ (7 نقاط)
لماذا لا يمكن صنع بيوت الطيور البلاستيكية؟ (7 نقاط)
لقد تم إعطاؤك خليطًا من المواد التالية: الحديد ، السخام ، ملح الطعام ، النحاس. اقتراح خطة لفصل هذه المواد. ما هي المعدات المختبرية المطلوبة لفصل هذا الخليط؟ (7 نقاط)
إجابات الاختبارات:
1 - ب ، ج ؛2 - أ ، د ، هـ ، ص
1-ب ، د ، هـ ؛ 2-أ ، ج ، هـ
1 - أ ، د ، هـ ؛ 2 - ب ، ج ، ص
1 - ب ، ج ، هـ ؛ 2 - أ ، د ، ص
1-أ ؛
2 بوصة؛
3 - ب
إجابات على المهام:
2. الطالب مخطئ. من بين الظواهر المدرجة هناك أيضًا ظواهر جسدية ، وهي: 1 ، 3 ، 4 ، 8.
3. في الوقت الحاضر ، في الهندسة الميكانيكية ، يتم استخدام المواد التي من صنع الإنسان ، والتي تتفوق على المعادن من حيث الخفة والقوة والمتانة وغيرها من الخصائص القيمة. هذه هي البلاستيك والمطاط والمطاط والزجاج والألياف الزجاجية وغيرها. بفضلهم ، يمكن للآلات الحديثة أن تعمل في درجات حرارة عالية ومنخفضة ، في أعماق المياه ، في الفضاء. الطاقة الكيميائية للوقود (عادة وقود سائل أو غازي هيدروكربوني) محترق فيه منطقة العمل، إلى عمل ميكانيكي.
4. البيوت البلاستيكية شديدة الخطورة على الطيور ، لأن البلاستيك ، على عكس الخشب ، غير قادر على امتصاص الرطوبة وإخراجها من خلال أصغر المسام. لذلك ، فإن بخار الماء المنطلق أثناء التنفس يمتصه القمامة ولا يخرج من المنزل. تتكون في المنزل رطوبة عالية مما يضر الطيور.
5. معدات المختبر: مغناطيس ، ورق ترشيح ، قمع ، دورق ، مصباح روح.
1) نفصل الحديد بمغناطيس ؛
2) نذوب باقي الخليط في الماء ، يذوب الملح ، يطفو السخام في الأعلى ، النحاس يغرق في القاع ؛
3) قم بتصفية الخليط - يتم ترشيح السخام ، ويبقى النحاس في قاع الزجاج ؛
4) كان هناك محلول ملح. قم بتسخين الزجاج الحراري فوق مصباح كحول - يتبخر الماء ويبقى الملح.
ناقشنا الخوارزمية العامة لحل المشكلة رقم 35 (C5). حان الوقت لتحليل أمثلة محددة وتقديم مجموعة مختارة من المهام لحل مستقل.
مثال 2. الهدرجة الكاملة 5.4 جم من بعض الألكين تستهلك 4.48 لترًا من الهيدروجين (غير متوفر). حدد الصيغة الجزيئية لهذا الألكين.
المحلول. سوف نتصرف وفقًا للخطة العامة. دع جزيء alkyne غير معروف يحتوي على ذرات كربون n. الصيغة العامة للسلسلة المتماثلة C n H 2n-2. تستمر هدرجة الألكينات وفقًا للمعادلة:
C n H 2n-2 + 2Н 2 = C n H 2n + 2.
يمكن إيجاد كمية الهيدروجين المتفاعل بالصيغة n = V / Vm. في هذه الحالة ، n = 4.48 / 22.4 = 0.2 مول.
توضح المعادلة أن 1 مول من الألكين يضيف 2 مول من الهيدروجين (تذكر ذلك في حالة المشكلة في السؤالحول مكتملالهدرجة) ، لذلك ، n (C n H 2n-2) = 0.1 مول.
من خلال كتلة ومقدار alkyne ، نجد كتلتها المولية: M (C n H 2n-2) \ u003d m (الكتلة) / n (الكمية) \ u003d 5.4 / 0.1 \ u003d 54 (جم / مول).
يتكون الوزن الجزيئي النسبي للألكين من n من الكتل الذرية من الكربون و 2n-2 من الكتل الذرية للهيدروجين. نحصل على المعادلة:
12 ن + 2 ن - 2 = 54.
نحن نقرر معادلة خط مستقيم، نحصل على: n = 4. صيغة Alkyne: C 4 H 6.
إجابه: ج 4 ح 6.
أود أن ألفت الانتباه إلى نقطة مهمة واحدة: الصيغة الجزيئية C 4 H 6 تتوافق مع عدة أيزومرات ، بما في ذلك اثنين من الألكين (butyn-1 و butyn-2). بناءً على هذه المشكلات ، لن نتمكن من تحديد الصيغة الهيكلية للمادة قيد الدراسة بشكل لا لبس فيه. ومع ذلك ، في هذه الحالة ، هذا غير مطلوب!
مثال 3. أثناء احتراق 112 لترًا من سيكلو ألكان غير معروف في الأكسجين الزائد ، يتم تكوين 336 لترًا من ثاني أكسيد الكربون. اضبط الصيغة الهيكلية للألكان الحلقي.
المحلول. الصيغة العامة للسلسلة المتجانسة من الألكانات الحلقية هي: C n H 2n. مع الاحتراق الكامل للألكانات الحلقية ، كما هو الحال مع احتراق أي هيدروكربونات ، يتشكل ثاني أكسيد الكربون والماء:
C n H 2n + 1.5n O 2 \ u003d n CO 2 + n H 2 O.
يرجى ملاحظة: المعاملات في معادلة التفاعل في هذه الحالة تعتمد على n!
أثناء التفاعل ، تم تكوين 336 / 22.4 \ u003d 15 مول من ثاني أكسيد الكربون. 112 / 22.4 = 5 مول من الهيدروكربون دخلت في التفاعل.
مزيد من المنطق واضح: إذا تم تكوين 15 مولًا من ثاني أكسيد الكربون لكل 5 مولات من الألكان الحلقي ، فسيتم تكوين 15 جزيء من ثاني أكسيد الكربون لكل 5 جزيئات من الهيدروكربون ، أي أن جزيء واحد من الألكان الحلقي يعطي 3 جزيئات من ثاني أكسيد الكربون. نظرًا لأن كل جزيء من أول أكسيد الكربون (IV) يحتوي على ذرة كربون واحدة ، يمكننا أن نستنتج أن جزيء ألكان حلقي واحد يحتوي على 3 ذرات كربون.
الخلاصة: n \ u003d 3 ، صيغة الألكان الحلقي هي C 3 H 6.
كما ترى ، فإن حل هذه المشكلة لا "يتناسب" مع الخوارزمية العامة. لم نبحث هنا عن الكتلة المولية للمركب ، ولم نصنع أي معادلة. وفقًا للمعايير الرسمية ، لا يشبه هذا المثال مشكلة C5 القياسية. لكن أعلاه ، لقد أكدت بالفعل أنه من المهم عدم حفظ الخوارزمية ، ولكن فهم معنى الإجراءات التي تم تنفيذها. إذا فهمت المعنى ، فستتمكن أنت بنفسك من إجراء تغييرات على المخطط العام في الامتحان ، واختيار الطريقة الأكثر عقلانية لحلها.
في هذا المثال ، هناك "غرابة" أخرى: من الضروري إيجاد ليس فقط الصيغة الجزيئية ، ولكن أيضًا الصيغة البنائية للمركب. في المهمة السابقة ، فشلنا في القيام بذلك ، لكن في هذا المثال - من فضلك! الحقيقة هي أن الصيغة C 3 H 6 تتوافق مع أيزومر واحد فقط - البروبان الحلقي.
إجابه: البروبان الحلقي.
مثال 4. تم تسخين 116 جم من بعض الألدهيد المحدد وقت طويلبمحلول الأمونيا من أكسيد الفضة. أثناء التفاعل ، تم تكوين 432 جم من الفضة المعدنية. اضبط الصيغة الجزيئية للألدهيد.
المحلول. الصيغة العامة للسلسلة المتماثلة من الألدهيدات المقيدة هي: C n H 2n + 1 COH. تتأكسد الألدهيدات بسهولة إلى أحماض كربوكسيلية ، على وجه الخصوص ، تحت تأثير محلول أمونيا من أكسيد الفضة:
C n H 2n + 1 COH + Ag 2 O \ u003d C n H 2n + 1 COOH + 2Ag.
ملحوظة. في الواقع ، يتم وصف التفاعل بمعادلة أكثر تعقيدًا. عندما يضاف Ag 2 O إلى محلول مائي من الأمونيا ، يتم تكوين مركب معقد OH - ثنائي أكسيد الفضة هيدروكسيد. هذا المركب هو الذي يعمل كعامل مؤكسد. أثناء التفاعل ، يتكون ملح الأمونيوم لحمض الكربوكسيل:
C n H 2n + 1 COH + 2OH \ u003d C n H 2n + 1 COONH 4 + 2Ag + 3NH 3 + H 2 O.
نقطة أخرى مهمة! لم يتم وصف أكسدة الفورمالديهايد (HCOH) بالمعادلة أعلاه. عندما يتفاعل HCOH مع محلول أمونيا من أكسيد الفضة ، يتم تحرير 4 مول من Ag لكل 1 مول من الألدهيد:
Н COH + 2Ag 2 O \ u003d CO 2 + H 2 O + 4Ag.
كن حذرًا عند حل المشكلات المتعلقة بأكسدة مركبات الكربونيل!
دعنا نعود إلى مثالنا. من خلال كتلة الفضة المحررة ، يمكنك إيجاد كمية هذا المعدن: n (Ag) = m / M = 432/108 = 4 (mol). وفقًا للمعادلة ، يتم تكوين 2 مول من الفضة لكل 1 مول من الألدهيد ، وبالتالي ، n (الألدهيد) \ u003d 0.5n (Ag) \ u003d 0.5 * 4 \ u003d 2 مول.
الكتلة المولية للألدهيد = 116/2 = 58 جم / مول. حاول أن تفعل الخطوات التالية بنفسك: تحتاج إلى عمل معادلة وحلها واستخلاص النتائج.
إجابه: C 2 H 5 COH.
مثال 5. عندما يتفاعل 3.1 جم من بعض الأمين الأولي مع كمية كافية من HBr ، يتم تكوين 11.2 جم من الملح. اضبط الصيغة الأمينية.
المحلول. الأمينات الأولية (C n H 2n + 1 NH 2) عند التفاعل مع الأحماض تشكل أملاح alkylammonium:
C n H 2n + 1 NH 2 + HBr = [C n H 2n + 1 NH 3] + Br -.
لسوء الحظ ، من خلال كتلة الأمين والملح الناتج ، لن نتمكن من إيجاد كمياتها (لأن الكتل المولية غير معروفة). دعنا نذهب في الاتجاه الآخر. تذكر قانون حفظ الكتلة: m (amine) + m (HBr) = m (ملح) ، لذلك ، m (HBr) = m (ملح) - m (أمين) = 11.2 - 3.1 = 8.1.
انتبه إلى هذه التقنية ، والتي غالبًا ما تستخدم في حل C 5. حتى لو لم يتم إعطاء كتلة الكاشف صراحةً في حالة المشكلة ، يمكنك محاولة العثور عليها من كتل المركبات الأخرى.
لذلك ، عدنا إلى الاتجاه السائد للخوارزمية القياسية. بواسطة كتلة بروميد الهيدروجين نجد الكمية ، n (HBr) = n (أمين) ، M (أمين) = 31 جم / مول.
إجابه: CH 3 NH 2.
مثال 6. كمية معينة من الألكين X ، عند التفاعل مع فائض من الكلور ، تشكل 11.3 جم من ثنائي كلوريد ، وعند التفاعل مع فائض من البروم ، 20.2 جم من ثنائي بروميد. حدد الصيغة الجزيئية لـ X.
المحلول. تضيف الألكينات الكلور والبروم لتكوين مشتقات ثنائي الهالوجين:
C n H 2n + Cl 2 \ u003d C n H 2n Cl 2 ،
C n H 2n + Br 2 \ u003d C n H 2n Br 2.
من غير المجدي في هذه المشكلة محاولة العثور على كمية ثنائي كلوريد أو ثنائي بروميد (كتلتهما المولية غير معروفة) أو كميات الكلور أو البروم (كتلتهما غير معروفة).
نحن نستخدم تقنية واحدة غير قياسية. الكتلة المولية لـ C n H 2n Cl 2 هي 12n + 2n + 71 = 14n + 71. M (C n H 2n Br 2) = 14n + 160.
كتل من ثنائي الهاليدات معروفة أيضًا. يمكنك العثور على كمية المواد التي تم الحصول عليها: n (C n H 2n Cl 2) \ u003d m / M \ u003d 11.3 / (14n + 71). ن (C n H 2n Br 2) \ u003d 20.2 / (14n + 160).
وفقًا للاتفاقية ، فإن كمية ثنائي كلوريد تساوي كمية ثنائي بروميد. تمنحنا هذه الحقيقة الفرصة لعمل معادلة: 11.3 / (14n + 71) = 20.2 / (14n + 160).
هذه المعادلة لها حل فريد: ن = 3.
إجابه: ج 3 ح 6
في الجزء الأخير ، أقدم لك مجموعة مختارة من المشكلات من النوع C5 ذات التعقيد المتفاوت. حاول حلها بنفسك - سيكون تمرينًا رائعًا قبل اجتياز امتحان الكيمياء!
في ممارستي ، غالبًا ما أواجه مشكلة عند تدريس كيفية حل المشكلات في الكيمياء. واحد من مهام صعبةفي واجبات الاستخدامأصبحت المهمة ج 5.
وهنا بعض الأمثلة:
مثال 1
حدد صيغة مادة إذا كانت تحتوي على 84.21٪ كربون و 15.79٪ هيدروجين ، ولها كثافة نسبية في الهواء تبلغ 3.93.
المحلول:
1. لنفترض أن كتلة المادة تساوي 100 جم ، ثم الكتلة C تساوي 84.21 جم ، والكتلة H تساوي 15.79 جم.
2. أوجد كمية مادة كل ذرة:
n (C) \ u003d م / م = 84.21 / 12 = 7.0175 مول ،
ن (ح) = 15.79 / 1 = 15.79 مول.
3. تحديد النسبة المولية لذرات C و H:
C: H \ u003d 7.0175: 15.79 (نقوم بتقليل كلا الرقمين برقم أصغر) \ u003d 1: 2.25 (نضرب في 4) \ u003d 4: 9.
وبالتالي ، فإن أبسط معادلة هي C 4 H 9.
4. بناءً على الكثافة النسبية ، نحسب الكتلة المولية:
M \ u003d D (هواء) 29 \ u003d 114 جم / مول.
5. الكتلة المولية المقابلة لأبسط صيغة C 4 H 9 هي 57 جم / مول ، وهي أقل مرتين من الكتلة المولية الحقيقية.
إذن ، الصيغة الحقيقية هي C 8 H 18.
مثال 2
حدد صيغة ألكين بكثافة 2.41 جم / لتر في الظروف العادية.
المحلول:
1. الصيغة العامة للألكين С n H 2n − 2
2. الكثافة ρ هي كتلة 1 لتر من الغاز في الظروف العادية. نظرًا لأن 1 مول من مادة ما يشغل حجم 22.4 لترًا ، فمن الضروري معرفة مقدار 22.4 لترًا من هذا الغاز يزن:
M = (الكثافة ρ) (الحجم المولي V م) = 2.41 جم / لتر 22.4 لتر / مول = 54 جم / مول.
14 ن - 2 = 54 ، ن = 4.
ومن ثم ، فإن alkyne لها الصيغة C 4 H 6.
الجواب: ج 4 ح 6.
مثال 3
كثافة البخار النسبية مركب عضويالنيتروجين هو 2. عند حرق 9.8 جم من هذا المركب ، يتم تكوين 15.68 لتر من ثاني أكسيد الكربون (n.a.) و 12.6 جم من الماء. اشتق الصيغة الجزيئية للمركب العضوي.
المحلول:
1. نظرًا لأن المادة تتحول إلى ثاني أكسيد الكربون والماء أثناء الاحتراق ، فهذا يعني أنها تتكون من ذرات C و H وربما O. لذلك ، يمكن كتابة صيغتها العامة كـ СхНуОz.
2. يمكننا كتابة مخطط تفاعل الاحتراق (بدون وضع المعاملات):
СхНуОz + О 2 → CO 2 + H 2 O
3. كل الكربون من المادة الأصلية يذهب إلى ثاني أكسيد الكربون ، وكل الهيدروجين يذهب إلى الماء.
نحدد كميات المواد CO 2 و H 2 O ، ونحدد عدد مولات ذرات C و H التي تحتوي عليها:
أ) n (CO 2) \ u003d V / V · m \ u003d 15.68 / 22.4 \ u003d 0.7 مول.
(توجد ذرة C واحدة لكل جزيء من ثاني أكسيد الكربون ، مما يعني أن عدد مولات الكربون يساوي عدد مولات ثاني أكسيد الكربون 2. n (C) \ u003d 0.7 مول)
ب) n (H 2 O) \ u003d م / م = 12.6 / 18 = 0.7 مول.
(يحتوي جزيء واحد من الماء على ذرتين من H ، مما يعني أن كمية الهيدروجين تساوي ضعف كمية الماء. n (H) \ u003d 0.7 2 \ u003d 1.4 مول)
4. نتحقق من وجود الأكسجين في المادة. للقيام بذلك ، يجب طرح الكتلتين C و H من كتلة المادة الأولية بأكملها.
م (ج) = 0.7 12 = 8.4 جم ، م (ح) = 1.4 1 = 1.4 جم
كتلة المادة بأكملها 9.8 جم.
م (O) = 9.8 - 8.4 - 1.4 = 0 ، أي لا توجد ذرات أكسجين في هذه المادة.
5. ابحث عن أبسط الصيغ وصحيحها.
C: H \ u003d 0.7: 1.4 \ u003d 1: 2. أبسط صيغة هي CH 2.
6. نبحث عن الكتلة المولية الحقيقية عن طريق الكثافة النسبية للغاز في النيتروجين (لا تنس أن النيتروجين يتكون من جزيئات ثنائية الذرة N 2 وكتلته المولية 28 جم / مول):
شَبُّورَة. \ u003d D (N 2) M (N 2) \ u003d 2 28 \ u003d 56 جم / مول.
الصيغة الحقيقية هي CH 2 ، كتلتها المولية هي 14. 56/14 \ u003d 4. الصيغة الحقيقية: (CH 2) 4 \ u003d C 4 H 8.
الجواب: ج 4 ح 8.
مثال 4
عندما تفاعل 25.5 جم من حمض أحادي القاعدة المشبع مع فائض من محلول بيكربونات الصوديوم ، تم إطلاق 5.6 لتر (NO) من الغاز. حدد الصيغة الجزيئية للحمض.
المحلول:
1. C n H 2n + 1 COOH + NaHCO 3 à C n H 2n + 1 COONa + H 2 O + CO 2
2. أوجد كمية مادة ثاني أكسيد الكربون
n (CO 2) \ u003d V / Vm \ u003d 5.6 لتر: 22.4 لتر / مول \ u003d 0.25 مول
3. n (CO 2) \ u003d n (أحماض) \ u003d 0.25 مول (هذه النسبة هي 1: 1 من المعادلة)
ثم الكتلة المولية للحمض هي:
M (ك-أنت) \ u003d م / ن \ u003d 25.5 جم: 0.25 مول \ u003d 102 جم / مول
4. M (k-you) \ u003d 12n + 2n + 1 + 12 + 16 + 16 (من الصيغة العامة ، M \ u003d Ar (C) * n + Ar (H) * n + Ar (O) * n \ u003d 12 * n + 1 * (2n + 1) + 12 + 16 + 16 + 1)
م (ك-أنت) = 12 ن + 2 ن + 46 = 102 ؛ ن = 4 ؛ صيغة الحمض هي C 4 H 9 COOH.
مهام الحل المستقل C5:
1. نسبة كتلة الأكسجين في حمض أميني أحادي القاعدة هي 42.67٪. اضبط الصيغة الجزيئية للحمض.
2. حدد الصيغة الجزيئية للأمين الثلاثي إذا كان معروفًا أنه أثناء احتراقه ، تم إطلاق 0.896 لتر (n.o.) من ثاني أكسيد الكربون ، 0.99 جم من الماء و 0.112 لتر (n.o.) من النيتروجين.
3. من أجل الاحتراق الكامل لـ 2 لتر من الهيدروكربونات الغازية ، كان هناك حاجة إلى 13 لترًا من الأكسجين ، بينما تم تكوين 8 لترات من ثاني أكسيد الكربون. أوجد الصيغة الجزيئية للهيدروكربون.
4. عند حرق 3 لترات من الهيدروكربونات الغازية ، تم الحصول على 6 لترات من ثاني أكسيد الكربون وبعض الماء. حدد الصيغة الجزيئية للهيدروكربون إذا كان معروفًا أن 10.5 لترًا من الأكسجين كانت مطلوبة للاحتراق الكامل.
5. مشتق الألكان ثنائي كلورو يحتوي على 5.31٪ هيدروجين بالكتلة. حدد الصيغة الجزيئية للديكلورو ألكان. أعط الصيغة البنائية لأحد الأيزومرات الممكنة وقم بتسميتها
6. أثناء احتراق المواد العضوية الغازية التي لا تحتوي على الأكسجين ، تم إطلاق 4.48 لتر من ثاني أكسيد الكربون (NO) ، و 3.6 جم من الماء و 2 جم من فلوريد الهيدروجين. ضع الصيغة الجزيئية للمركب.
