Какой объем займут газообразные продукты

Олимпиада “Юные таланты Прикамья. Химия”

2008 год.

ЗАДАНИЯ ТЕОРЕТИЧЕСКОГО ЭТАПА.

Задача № 1.

Дана схема превращений:

С8Н8 → С8Н10О2 → С8Н8Br2 → С8Н6 → С8Н5Na → С8Н6 → С8Н8О.

Написать структурные формулы и уравнения реакций. Дать названия.

Задача № 2.

По данным элементного анализа в ациклическом углеводороде х массовая доля углерода составляет 96,43%. Углеводород обладает слабокислым характером и может образовать соль у с массовой долей металла 70,17%. Определить молекулярные и структурные формулы веществ х и у. Написать уравнение превращения х в у.

Задача № 3.

Какой объем при 1000°С и нормальном давлении займут газообразные продукты, образовавшиеся при прокаливании 43 г смеси гидроксида алюминия, карбоната магния и гидрокарбоната калия, с молярным соотношением 1:2:3 соответственно?

Задача № 4.

Напишите уравнения окислительно-восстановительных реакций, протекающих по схеме:

Cr2S3 → X → Cr2O3 → Y → K3[Cr(OH)6].

Определите неизвестные вещества X и Y.

Задача № 5.

Юный химик определял растворимость веществ в воде. Он взял 30 г сульфата меди белого цвета и растворил его в 70 г горячей воды. Полученный раствор он охладил до 30°С и выдержал его при этой температуре в течение трех часов, а затем выделил 22,73 г голубых кристаллов.

По данным своего эксперимента юный химик рассчитал растворимость соли и сравнил ее со справочными данными. Результат, полученный им, был меньше приведенного в справочнике более чем в 2 раза.

Объясните ошибку юного химика. Установите состав голубых кристаллов. Сколько граммов этих кристаллов выделится при охлаждении того же горячего раствора до 10°С?

Данные по растворимости сульфата меди в воде (г на 100 г воды):

25,0 при 30°С; 17,4 при 10°С.

ЗАДАНИЕ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО ЭТАПА.

В пронумерованных пробирках находятся растворы уксусной кислоты, глицерина, этилового спирта и фруктозы.

Определите, в какой пробирке что находится, используя предложенные реактивы (CuO; 10% раствор H2SO4 и 10% раствор NaOH).

Напишите уравнения проделанных реакций.

РЕШЕНИЕ ЗАДАНИЙ

Возможны другие варианты решения заданий, не искажающие их смысла.

Задача №1.

(1)  – стирол;

(2)  – фенилэтандиол-1,2;

(3)  – 1,2-дибром-1-фенилэтан;

(4)  – фенилацетилен;

(5)  – фенилацетиленид натрия;

(6)  – ацетофенон, метилфенилкетон.

Разбалловка.

За название каждого соединения по 0,5 баллов 0,5∙6=3 балла

За каждую структурную формулу по 0,5 баллов 0,5∙6=3 балла

За уравнения (I) и (VI) по 1 баллу 2 балла

За уравнения (II – V) по 0,5 баллов 2 балла

Итого 10 баллов

Задача № 2.

В углеводороде n(C) : n(H) = 96,43/12 : 3,57/1 = 9 : 4

Простейшая формула С9Н4.

Если простейшая формула совпадает с истинной, то можно предположить наличие 4-х тройных связей, причем, по крайней мере одна связь концевая (т. к. образует соль).

Возможны формулы:

Одна концевая связь

Две концевые связи

Три концевые связи:

Четыре концевых связей

Общая формула соли С9Н4-nМеn.

ω% (Ме)=

n может пинимать значения 1, 2, 3, 4.

Выражение имеет смысл при n = 3 и n = 4.

При n = 3 Ar(Me) = 85,4. Металл – Rb – рубидий.

Уравнение:

При n = 4 Ar(Ме) = 63,5, металл – Cu – медь.

Уравнение:

С9HRb, C9Cu

Разбалловка

1.  Вывод простейшей формулы 1 балл

2.  Вывод о наличии 4-х тройных связей 1 балл

3.  За формулы (a) – (d) 0,5 ∙ 4 = 2 балла

4.  Общая формула соли 1 балл

5.  Определение металла Rb 1 балл

6.  Уравнение (I) 1,5 балла

7.  Определение металла Me 1 балл

8.  Уравнение (II) 1,5 балла

Итого 10 баллов

Задача №3.

Пусть = x моль, тогда = 2x моль, =3x моль.

1 балл

= 0,0788 моль, = 0,1575 моль, =0,2363 моль. 2 балла

1 балл

1 балл

1 балл

1 балл

nоб (газов) = 0,2363 + 0,2756 = 0,5119 (моль) 1 балл

; р1=р2; 1 балл

0°С – н. у.

1 балл

Итого 10 баллов

Задача № 4.

Cr2S3 + 8HNO3 = 2 Cr(NO3)3 + 3S + 2NO + 4H2O 3 балла

4 Cr(NO3)3 = 2 Cr2O3 + 12 NO2 + 3 O2 2 балла

Cr2O3 + O3 +4 KOH = 2 K2CrO4 + 2H2O 2 балла

2 K2CrO4 + 3 K2S + 8 H2O = 3S + 2 K3[Cr(OH)6] +4 KOH 2 балла

1 балл

Итого 10 баллов

Задача №5.

Юный химик брал белое вещество CuSO4, а выделил голубые кристаллы. Эти кристаллы – продукт взаимодействия безводной соли с водой – кристаллогидрат CuSO4∙xH2O. Возможность образования кристаллогидрата не учел юный химик, в этом заключается его ошибка.

Найдем количество кристаллизационной воды в кристаллогидрате.

После выделения 22,73 г кристаллов осталось 100 г – 22,73 г = 77,27 г раствора.

На 100 г H2O в подобном растворе приходится 25 г CuSO4. В 77,27 г раствора содержится 15,45 г CuSO4 и 61,82 г Н2О.

В осадке:

CuSO4 30г – 15,45г = 14,55 г

Н2О 70г – 61,82г = 8,18 г

М(CuSO4) = 160 г/моль

n (CuSO4) =14,55/160 = 0,09 моль

n (H2O) = 8,18/18 = 0,45 моль

, т. о. формула CuSO4∙5H2O.

М(CuSO4) = 100 г/моль

М(CuSO4∙5H2O) = 250 г/моль

Рассчитаем количество выпавшего осадка при охлаждении до 10°С.

Пусть у – масса выпавших кристаллов CuSO4∙5H2O, тогда масса сульфата меди в кристаллогидрате m(CuSO4) = г.

Так как масса исходного раствора 100г, то масса оставшегося раствора mр-ра = 100 – у г.

В этом растворе содержится 30 – 0,64у = Z г CuSO4.

С другой стороны:

В 117,4 г подобного раствора содержится 17,4 г CuSO4.

В 100 – y г Z г CuSO4.

Составляем уравнение:

1740 – 17,4у = 3522 – 75,136у

57,736у = 1782

у = 30,86 г.

Таким образом масса выпавшего в осадок кристаллогидрата CuSO4·5H2O при охлаждении раствора до 10°С равна 30,86 г.

1.  Предположение о кристаллизации CuSO4∙xH2O 2 балла

2.  Доказательство состава кристаллогидрата 3 балла

3.  Расчет массы кристаллов, выделившихся при 10°С 5 баллов

Итого 10 баллов

Цель урока: сформировать понятие о молярном, миллимолярном и киломолярном объемах газов и единицах их измерения.

Задачи урока:

• Обучающие – закрепить ранее изученные формулы и найти связь между объемом и массой, количеством вещества и числом молекул, закрепить и систематизировать знания учащихся.
• Развивающие – развивать умения и навыки решать задачи, способности к логическому мышлению, расширять кругозор учащихся, их творческие способности, умения работать с дополнительной литературой, долговременную память, интерес к предмету.
• Воспитательные – воспитывать личности с высоким уровнем культуры, формировать потребность в познавательной деятельности.

Тип урока: Комбинированный урок.

Оборудование и реактивы: Таблица «Молярный объем газов», портрет Авогадро, мензурка, вода, мерные стаканы с серой, оксидом кальция, глюкозы количеством вещества 1 моль.

План урока:

1. Организационный момент (1 мин.)
2. Проверка знаний в виде фронтального опроса (10 мин.)
3. Заполнение таблицы (5 мин.)
4. Объяснение нового материала (10 мин.)
5. Закрепление (10 мин.)
6. Подведение итогов (3 мин.)
7. Домашнее задание (1 мин.)

Ход урока

1. Организационный момент.

2. Фронтальная беседа по вопросам.

Как называется масса 1 моля вещества?

Как связать молярную массу и количество вещества?

Чему равно число Авогадро?

Как связано число Авогадро и количество вещества?

А как связать массу и число молекул вещества?

3. А теперь заполните таблицу, решив задачи – это групповая работа.

4. Изучение нового материала.

«…Мы хотим не только знать, как устроена природа (и как происходят природные явления), но и по возможности достичь цели, может быть, утопической и дерзкой на вид, – узнать, почему природа является именно такой, а не другой. В этом ученые находят наивысшее удовлетворение.»
Альберт Эйнштейн

Итак, наша цель найти наивысшее удовлетворение, как настоящие ученые.

А как называется объем 1 моля вещества?

От чего зависит молярный объем?

Чему будет равен молярный объем воды, если ее Mr = 18, а ρ = 1 г/мл?

(Конечно 18 мл).

Для определения объема вы пользовались формулой известной из физики ρ = m / V (г/мл, г/см3, кг/м3)

Отмерим этот объем мерной посудой. Отмерим молярные объемы спирта, серы, железа, сахара. Они разные, т.к. плотность разная, (таблица различных плотностей).

А как обстоит дело у газов? Оказывается, 1 моль любого газа при н.у. (0°С и 760 мм.рт.ст.) занимает один и тот же объем молярный 22,4 л/моль (показывается на таблице). А как будет называться объем 1 киломоля? Киломолярным. Он равен 22,4 м3/кмоль. Миллимолярный объем 22,4 мл/моль.

Откуда взялось это число?

Оно вытекает из закона Авогадро. Следствие из закона Авогадро: 1 моль любого газа при н.у. занимает объем 22,4 л/моль.

Немного о жизни итальянского ученого мы сейчас услышим. (сообщение о жизни Авогадро)

А теперь посмотрим зависимость величин от разных показателей:

Из сравнения полученных данных сделайте вывод (зависимость между объемом и количеством вещества для всех газообразных веществ (при н.у.) выражается одинаковой величиной, которая называется молярным объемом.)

Обозначается Vm и измеряется л/моль и т.д. Выведем формулу для нахождения молярного объема

Vm = V/v, отсюда можно найти количество вещества и объем газа. А теперь вспомним ранее изученные формулы, можно ли их объединить? Можно получить универсальные формулы для расчетов.

m/M = V/Vm;

V/Vm = N/Na

5. А теперь закрепим полученные знания с помощью устного счета, чтобы знания через умения стали применятся автоматически, то есть превратились в навыки.

За правильный ответ вы будите получать балл, по количеству баллов получите оценку.

1. Назовите формулу водорода?
2. Какова его относительная молекулярная масса?
3. Какова его молярная масса?
4. Сколько молекул водорода будет в каждом случае?
5. Какой объем займут при н.у. 3 г H2?
6. Сколько будут весить 12•1023 молекул водорода?
7. Какой объем займут эти молекулы в каждом случае?

А теперь решим задачи по группам.

Задача №1

Образец: Какой объем занимает 0,2 моль N2 при н.у.?

Задачи для самостоятельного решения

Решите задачи по приведённому образцу:

1. Какой объем занимают 5 моль O2 при н.у.?
2. Какой объем занимают 2,5 моль H2 при н.у.?

Задача №2

Образец: Какое количество вещества содержит водород объемом 33,6 л при н.у.?

Задачи для самостоятельного решения

Решите задачи по приведённому образцу:

1. Какое количество вещества содержит кислород объемом 0,224 л при н.у.?
2. Какое количество вещества содержит углекислый газ объемом 4,48 л при н.у.?

Задача №3

Образец: Какой объем займут 56 г. газа СО при н.у.?

Задачи для самостоятельного решения

Решите задачи по приведённому образцу:

1. Какой объем займут 8 г. газа O2 при н.у.?
2. Какой объем займут 64 г. газа SO2 при н.у.?

Задача №4

Образец: В каком объеме содержится 3·1023 молекул водорода H2 при н.у.?

Задачи для самостоятельного решения

Решите задачи по приведённому образцу:

1. В каком объеме содержится 12,04 ·1023 молекул водорода СO2 при н.у.?
2. В каком объеме содержится 3,01·1023 молекул водорода O2 при н.у.?

Понятие относительной плотности газов следует дать на основании их знаний о плотности тела: D = ρ1/ρ2, где ρ1 – плотность первого газа, ρ2 – плотность второго газа. Вы знаете формулу ρ = m/V. Заменив в этой формуле m на М, а V на Vm, получим ρ = М/Vm. Тогда относительную плотность можно выразить, используя правую часть последней формулы:

D = ρ1/ρ2= М1/М2.

Вывод: относительная плотность газов – число, показывающее, во сколько раз молярная масса одного газа больше молярной массы другого газа.

Например, определите относительную плотность кислорода по воздуху, по водороду.

6. Подведение итогов.

Решите задачи для закрепления:

Найдите массу (н.у.): а) 6 л. О3; б) 14 л. газа H2S?

Какой объём водорода при н.у. образуется при взаимодействии 0,23 г натрия с водой?

Какова молярная масса газа, если 1 л. его имеет массу 3,17 г.? (Подсказка! m = ρ·V)

7. Домашняя работа.

§16, 1-4 стр.85 (писм.)

Презентация.