Бесплатный фрагмент - Сборник задач по учебному предмету «Химия» (углубленный уровень): курс общей и неорганической химии

Предисловие

Учебное пособие составлено в соответствии с Рабочей программой учебного предмета «Химия», изучаемого на углубленного уровне среднего общего образования в профильных химических классах в ГБОУ г. Москвы «Школе №171» и реализуемого совместно с химическим факультетом МГУ имени М. В. Ломоносова [1].

Данное пособие представляет собой сборник задач по темам курса общей и неорганической химии и может быть использовано как в урочной деятельности, так и для самоподготовки обучающихся к вступительным испытаниям. Настоящее пособие предназначено для 11 классов и вместе с уже изданным пособием для 10 класса [2] образует учебную базу для успешного освоения учебного материала при двухлетнем изучении курса общей и неорганической химии.

Химические классы Школы №171 ориентированы на поступление учащихся в МГУ на факультеты химической направленности, в первую очередь химический факультет и факультет фундаментальной физико-химической инженерии.

При составлении данного пособия использованы типы задач, предлагавшихся на вступительных экзаменах и олимпиадах по химии в МГУ с 2003 по 2016 г. [3–5], а также типы заданий, входящих в КИМы ЕГЭ по химии и предлагаемые авторским коллективом преподавателей химического факультета МГУ [6].

Авторы-составители:

Банару А. М.,

Шаипов Р. Х.

Февраль, 2021

Химия металлов

Марганец

1. Напишите формулы двух соединений марганца, в которых этот элемент имеет разные степени окисления, и уравнения реакций получения этих соединений.

2. Как с помощью одного реагента различить SO2 и CO2?

3. Какие вещества реагируют с KMnO4: HCl, K2SO3, CO2, KNO3, H2C=CH–CH3, C6H5CH3? Напишите уравнения всех возможных реакций и укажите условия их протекания.

4. Напишите уравнения реакций, соответствующих следующей схеме превращений, и укажите условия протекания этих реакций: Mn → MnSO4 → MnCO3 → K2MnO4 → X → Mn

5. Навеску нитрата марганца прокалили, выделившийся газ собрали. К твердому остатку добавили избыток концентрированной соляной кислоты. Выделившийся в этой реакции газ смешали с первым газом; объем этой газовой смеси 3,36 л (н.у.), плотность 2,426 г/л. Какова масса исходной навески нитрата марганца?

6. При взаимодействии водного раствора перманганата калия с нитритом калия получено 17,4 г осадка. Осадок отфильтровали. Рассчитайте массу осадка, который образуется при добавлении к фильтрату избытка сульфата меди.

7. При взаимодействии водного раствора перманганата калия с сульфитом калия получено 3,48 г осадка, который был отфильтрован. Сколько граммов осадка образуется при добавлении к фильтрату избыта хлорида алюминия?

8. В результате нагревания 22,12 г перманганата калия образовалось 21,16 г твердой смеси. Какой максимальный объем хлора (н.у.) можно получить при действии на образовавшуюся смесь 36,5%-ной соляной кислоты (плотность 1,18 г/мл)? Какой объем кислоты для этого понадобится?

9. При пропускании смеси двух газов (плотность по метану 1,875) в нейтральной водный раствор перманганата калия объем газовой смеси уменьшился в 2 раза, а относительная плотность газовой смеси не изменилась. Определите состав газовой смеси и рассчитайте массу осадка, образовавшегося при пропускании 44,8 л (н.у.) исходной газовой смеси. Предложите возможный качественный и количественный состав исходной газовой смеси.

10*. Сплав хрома с марганцем массой 3,41 г полностью растворили в 20,10 мл 85%-го раствора азотной кислоты (плотность 1,475 г/мл). В реакции выделилось 4,57 л газа (28° C, 1 атм). К раствору добавили 20 г гидрокарбоната натрия. Рассчитайте мольные доли металлов в сплаве, массу осадка и объем газа (28° C, 1 атм) в реакции с гидрокарбонатом натрия. Напишите уравнения реакций.

Кобальт и никель

1. Выберите из перечня элементы, высшая степень окисления которых совпадает с номером группы Периодической системы, в которых они находятся: 1) Zn, 2) Mn, 3) Cu, 4) Co, 5) Cr.

2. Выберите вещество, в котором есть только ионные связи: 1) Fe, 2) CuSO4·5H2O, 3) CoF2, 4) N2, 5) Na3 [Cr (OH) 6].

3. Среди перечисленных веществ выберите группу солей, которые подвержены гидролизу только по катиону: 1) FeSO4, Na3PO4, CuCl2; 2) Cr (NO3) 3, AgNO3, CaCl2; 3) CuBr2, Fe (NO3) 3, FeSO4; 4) CoSO4, NaNO2, Ca (HCO3) 2.

4. Имеется смесь Ni, Ca и Cu. Как химическим путем выделить каждый из металлов в индивидуальном виде?

5. Массовые доли дигидрата хлорида кобальта (II) и гексагидрата хлорида кобальта (II) в смеси равны между собой. Какую массу этой смеси необходимо взять для приготовления 100 г насыщенного раствора хлорида кобальта (II), если растворимость безводного хлорида кобальта (II) равна 52,9 г в 100 г воды при 20°С?

6. Получение алканов по методу Фишера-Тропша протекает на кобальтовом катализаторе по схеме: СО + Н2 → CnН2n+2 + Н2O. Оксид углерода (II) и водород в объемном соотношении 1:1,5 ввели в реакцию при 200°С, при этом образовалась смесь метана, этана и пропана в молярном соотношении 3:2:1. Вычислите, во сколько раз изменилось общее давление в системе, если синтез проходил при неизменных температуре и объеме, при этом прореагировало 20% СО.

7. В раствор массой 50 г, содержащий сульфат железа (III) (5 масс. %) и сульфат никеля (5 масс. %) поместили цинковую пластину — раствор практически обесцветился. При добавлении к этому раствору (без доступа воздуха) избытка концентрированного водного раствора аммиака образуется осадок массой 0,9 г. Насколько изменилась масса пластинки? Напишите уравнения реакций.

8. Электролиз водного раствора сульфата натрия проводили с никелевыми электродами; процесс продолжали, пока масса раствора не уменьшилась на 4,68 г. Сколько граммов оксида меди (II) может прореагировать с газом, выделившимся на катоде?

9*. Хромо-кобальтовый сплав массой 5,08 г полностью растворили в 37,79 мл 75%-го раствора азотной кислоты (плотность 1,445 г/мл). В реакции выделилось 6,42 л газа (22° C, 1 атм). К раствору добавили 33,% г гидрокарбоната натрия. Рассчитайте мольные доли металлов в сплаве, массу осадка и объем газа (22° C, 1 атм) в реакции с гидрокарбонатом натрия. Напишите уравнения реакций.

10*. Смесь хлоридов алюминия, никеля (II) и марганца (II) массой 77,9 г ри добавлении к избытку раствора сульфида аммония образует 51,2 г осадка. Если же к исходной смеси добавить избыток раствора гидроксида натрия, то образуется осадок массой 36,4 г. Определите массу солей в исходной смеси, а также объем газа (27° C, 0,99 атм), выделяющегося при реакции смеси с раствором сульфида аммония.

Серебро

1. Рассчитайте массу 13 атомов серебра.

2. Навеску нитрата серебра прокалили, выделившийся газ собрали. К твердому остатку добавили избыток концентрированной азотной кислоты. Газ, полученный в этой реакции, смешали с первым газом; объем полученной газовой смеси составил 5,6 л (н.у.), плотность 1,929 г/л. Какова масса исходной навески?

3. К раствору 13,95 г смеси свежеполученных хлорида хрома (II) и бромида хрома (II) прибавили избыток раствора нитрата серебра. Выпал осадок массой 32,99 г. Определите количественный состав исходной смеси.

4. В 200 мл раствора формиата серебра пропустили избыток водорода до полного выпадения осадка. После отделения осадка раствор имел pH 2. Определите молярную концентрацию соли в исходном растворе. Константа диссоциации муравьиной кислоты 1,82·10–4.

5. При 25°Cпроизведение растворимости Ag2SO4 равно 1,2·10–5. Рассчитайте растворимость Ag2SO4 (в моль/л): а) в чистой воде и б) в 0,1 M растворе Na2SO4.

6. Смесь ацетата хрома (III) и ацетата серебра растворили в 200 мл воды; полученный раствор разделили на две равные части. К одной порции раствора добавили избыток раствора гидроксида натрия, ко второй — избыток раствора аммиака. В обоих случаях выпал осадок массой 5 г. Определите массовые доли солей в исходном растворе.

7. Раствор, содержащий эквимолярную смесь двух галогенидов натрия, разделили пополам. В одну порцию добавили избыток раствора нитрата серебра, в другую — избыток раствора сульфата магния; масса первого осадка больше массы второго в 4,630 раза. Установите формулы галогенидов. Напишите уравнения реакций.

8. К 54,8 г смеси сульфида серебра и сульфида алюминия при нагревании добавили 574,8 мл 60%-го раствора азотной кислоты (плотность 1,37 г/мл). Выделилось 132,2 л бурого газа (27° C, 105,6 кПа). Раствор обработали избытком водного раствора гидроксида натрия. Рассчитайте массу образовавшегося осадка и массовые доли веществ в исходной смеси.

9. Смесь AgNO3 и Mn (NO3) 2·6H2O общей массой 12,01 г прокалили при 500° C. Твердый остаток после прокаливания обработали соляной кислотой, в результате получили бледно-розовый раствор A, черный осадок B и 0,732 л (25° C, 1 атм) желто-зеленого газа. Определите состав и массу осадка B.

10*. К 50 г галогенида щелочного металла прибавили 10 г раствора нитрата серебра. После выпадения осадка концентрация исходного раствора галогенида уменьшилась в 1,2 раза. Установите формулу галогенида металла.

Медь

1. Напишите уравнения реакций, соответствующих следующей схеме превращений: CuBr2 → X1 → X2 → CuBr2. Рассмотрите два случая: 1) все реакции обменные; 2) все реакции окислительно-восстановительные. Определите вещества X1 и X2.

2. Во сколько раз уменьшится масса твердого вещества при полном разложении нитрата меди (II)?

3. Сколько граммов CuSO4·5H2O нужно добавить к 120 г 5,0%-го раствора сульфата меди, чтобы массовая доля соли в растворе увеличилась в 3 раза?

4. Смешали 35 мл раствора сульфата меди (II) (концентрация 0,1 моль/л), 75 мл раствора сульфата алюминия (0,15 моль/л) и 100 мл раствора сульфата натрия (0,2 моль/л) и добавили воды до объема 500 мл. Определите молярную концентрацию ионов SO42– в полученном растворе.

5. Растворение образца меди в разбавленной азотной кислоте при 20° C заканчивается через 27 минут, а при 40° C этот образец растворяется за 3 минуты. За какое время такой же образец меди растворится при 60° C? Напишите уравнение реакции.