Химия (Подготовка к олимпиадам)


1 занятие
Разбор лучших заданий Московской городской олимпиады
Еремин В.В.
http://vk.com/video_ext.php?oid=-438754 ... 94f2b&hd=3

2 занятие
Стехиометрия
Химические формулы и уравнения
Различные способы определения формул веществ
Составление уравнений реакций и расчеты по ним
Решение задач на смеси веществ
Уравнение идеального газа
Закон Авогадро и его применение в химии
Средняя молярная масса смеси
Еремин В.В.
http://vk.com/video_ext.php?oid=-438754 ... 45f5a&hd=3

3 занятие
Электронное строение атома и молекулы
Атомные и молекулярные орбитали
Гибридизация
Типы химических связей
Нековалентные взаимодействия
Связь между электронным строением и геометрией молекулы
Связь между электронным строением молекул, кислотно-основными и окислительно-восстановительными свойствами соединений
часть 1
http://vk.com/video_ext.php?oid=-438754 ... 52b69&hd=3
часть 2
http://vk.com/video_ext.php?oid=-438754 ... 66c8b&hd=3

4 занятие
Раствор как однородная система
Способы выражения концентраций растворов
Отличие свойств растворов от чистых веществ
Криоскопия и эбуллиоскопия как способы определения молярной массы
Сильные электролиты, изотонический коэффициент
Закон Рауля
Зависимость температуры кипения от состава раствора (пример фазовой диаграммы двухкомпонентной системы)
http://vk.com/video_ext.php?oid=-438754 ... 33c6f&hd=3

спасибо огромное На днях просмотрю все.

Выкладываю задания для 11 класа городского этапа олимпиады(Киев) которая прошла этим утром.
В последний момент отказал калькулятор и банально не смог посчитать физхимию

Из Ваших мимоходом брошенных идей получаются интересные задачки. Про ацетиленид ртути с серной кислотой - это было красиво, а здесь вот:
"Две жидкости, первая - водный раствор вещества А, вторая - расплав вещества Б, выделяют на аноде водород при их электролизе. Если чистые вещества А и Б осторожно смешать, снова выделится водород. Если то, что при этом получится, нагреть со щелочью, водород выделится и в этом случае. Определить А и Б"

Идея насчет формиата была не моя: ее в ходе разговора высказал коллега Александр - большой энтузиаст электрохимии. Я решил записать и выложить, т.к. много хороших идей со временем забывается.

P.S. Мне нравятся задачи на знания и/или умение думать, но к чисто алгебраическим (арифметическим) задачам я отношусь немного прохладно: их нужно уметь решать, но, как правило, это не тот случай, когда проявляются творческие способности учащихся.

Ну, в качестве исключения вот чисто алгебраическая задачка. Кто скажет, что это не химия, пусть первым бросит в меня камень...

Смесь, состоящая из пропадиена, пропена, пентадиена-1,4, 1-винилциклопентена-1, при исчерпывающем каталитическом гидрировании поглощает объём водорода, равный половине объёма углекислого газа (н. у.), образующегося при сжигании такого же количества смеси. Определить объёмное содержание пропадиена в парах этой смеси.

aС3Н4 2Н2 3СО2
bС3Н6 1Н2 3СО2
cС5Н8 2Н2 5СО2
dС7Н10 2Н2 7СО2
2(2a+b+2c+2d) = 3a+3b+5c+7d
4a+2b+4c+4d = 3a+3b+5c+7d
a = b+c+3d
Вариантов решения много:
a=5; 10; 10; ...
b=1; 1; 3; ...
c=1; 3; 1; ...
d=1; 2; 2; ...
-----------------------------------------------------------------------------------
(Собственно химии тут мизер: надо лишь не ошибиться с гидрированием винилциклопентена)

На этот счёт (и по поводу нерешабельности) терзали меня смутные сомнения, всё подвох виделся. И он вроде как нашёлся


С учётом лишней молекулы водорода для винилциклопентена конечное уравнение принимает замечательный вид a = b + c + d.

Разрывается, значит? Тады ой! (почему-то думалось, что ц-пентан устоит)
50%.

На эту же тему, с арифметикой все в порядке, а с ответом, однако, без химии облом:

Пример 1.
Вещество содержит 15,18 % C, 6,33 % H, 17,72 % N и 60,76 % O. Определить его формулу, класс веществ, к которому его можно отнести.
Решение.
1 : 5 : 1 : 3.
Брутто-формула – (CH₅NO₃)n.
При n = 1 – NН₅СО₃. Или СH₅NO₃, кому как больше нравится. Яснее реальная формула от этого не становится.
Вспоминаем, что за соль может не содержать металлов. Это гидрокарбонат аммония NH4HCO3, относящийся к классу кислых солей и разлагающийся при нагревании по уравнению
NH₄HCO₃ = NH₃ + СО₂ + Н₂О.
В качестве дополнительного упражнения попробуйте представить, какое соединение скрывается под формулой CH₅NO₂ .

Пример 2.
Некоторые квасцы [кристаллогидрат состава А¹⁺Б³⁺(SO₄)₂•12H₂O] содержат 51,76 % кислорода и 4,53 % водорода. Определите их состав.
Решение.
Пусть a – атомная масса А, а b – атомная масса Б.
Решение «в лоб» исходит из предположения, что водород содержится только в кристаллизационной воде.
Тогда массoвая доля водорода равна 24/(a+b+192+216) = 0,0453, откуда a+b = 121,80. Массовая доля кислорода равна 320/(a+b+408) = 0,5176, откуда a+b = 210,23.
Что-то не так – суммы масс должны быть одинаковыми. Значит, ошибочно начальное предположение (водород – только в воде).
Высказываем гениальное предположение: различные суммы (a+b) получились из-за того, что водород содержится не только в воде, но и в катионе. Таким катионом может быть только аммоний NH₄⁺. Следовательно, квасцы аммонийные.
Если a = 18, то b = 210 – 18 = 192; и второй катион – иридий Ir.
Формула квасцов: NH₄Ir(SO₄)₂•12H₂O.

Пример 3.
При гидролизе 7,42 г некоторого эфира получено 3,22 г одноосновной карбоновой кислоты и 6,72 г одноатомного спирта. Какой эфир был взят для гидролиза?
Решение.
При гидролизе эфира прореагировало воды: 3,22 + 6,72 – 7,42 = 2,52 г, или 0,14 моль. Если гидролизуется эфир RCOOR’:
RCOOR’ + H₂O = RCOOH + R’OH,
то его также было 0,14 моль. Составляем пропорцию:
7,42 г – 0,14 моль,
х г – 1 моль,
отсюда х = 53.
Молярные массы M(R) + M(R’) получаются вычитанием молярной массы COO из молярной массы эфира:
53 – 44 = 9.
Странный ответ – эфира с такой малой молекулярной массой не существует. Значит, что-то не так в постулированной выше структуре исходного эфира?
Зададимся вопросом – нет ли случайно в химии сложных эфиров с соотношением упомянутая кислота – упомянутый спирт не 1 : 1?
Если предположить, что количество кислотных групп не равно количеству спиртовых, и гидролизовался эфир общей формулы RC(OR’)_x, уже при х = 3 получается более правдоподобный вариант:
RC(OR’)₃ + 2H₂O = RCOOH + 3R’OH;
при этом M(эфира) = 106 г/моль. Кислоты получено 0,07 моль, M = 3,22/0,07 = 46 г/моль. Это муравьиная кислота. Для спирта 0,21 моль и M = 32 г/моль, что соответствует метанолу. Значит, x = 3, и исходный эфир – (СН₃О)₃СН. Назовем его для простоты триметилортоформиатом. Значение x = 4 предположить довольно сложно – углерод все-таки четырехвалентный...
Приходится признать, что карбоновая кислота способна образовать сложный эфир, несколько отличающийся от привычного из учебника. Синтезировать его можно, например, вот так:
3CH₃ONa + CHCl₃ = CH(OCH₃)₃ + 3NaCl.

Пример 4.
К 200 г 15,55 %-ного раствора соли ртути состава Hg_x(NO₃)₂ (индивидуальное вещество, где x = 1 или 2), добавили 8,2 г магниевой стружки. После окончания реакции осадок массой 34,7 г может прореагировать с 14 г хлороводорода. Определите, какая соль ртути (x = 1 или 2?) была в растворе.
Решение.
Магния – явный избыток; полагаем, что остатки магния и выделившаяся ртуть – в осадке:

Отсюда
z = 30,1 • 24/200,6x + 124;
масса осадка:
8,2 – 30,1 • 24/(200,6x + 124) + 30,1 • 200,6x/(200,6x + 124) = 34,7 г.
Получаем x = 1,5, что, как минимум, должно вызвать некоторое недоумение.
Значит, что-то не учли.
Вспоминаем, что металлические магний и ртуть имеют обыкновение образовывать амальгаму, которая активно реагирует с водой:
Mg(Hg) + 2H₂O = Mg(OH)₂ + H₂,
т.е. в осадке – ртуть и гидроксид магния. Последний реагирует с HCl:
Mg(OH)₂ + 2HCl = MgCl₂ + H₂
Переcчитывая, получаем x = 1, соль – Hg(NO₃)₂.

В исходном варианте HCl вообще отсутствовал. Но особо щепетильные граждане справедливо указывали, что "взвешенный гидроксид магния" - это набор слов...

Формиат аммония?

Да.
Все эти задачки на Всесоюзных олимпиадах были разделяющими.
К сожалению, инерция мышления - непременное сопровождающее практически всех современных школьников, на вопросы "взлетели три мухи" или "поделить квадрат на пять равных частей" они впадают в ступор.

А уж задачка "в результате какой реакции образовались вещества с мольными массами 4 и 25?" (1969 год), у которой существует минимум 3 решения, вызывает непреодолимые трудности...

Это в 1969 году олимпиадника можно было изотопами вогнать в ступор, а сейчас стреляный воробей пошел... Одно решение находится элементарно, с остальными надо подумать.

P.S. Сидючи на олимпиаде в 1969 году без гугля, предложил бы ²⁹Si = ⁴He + ²⁵Mg, но с гуглем решение не проходит.

По моему мнению такое положение дел закономерно.
В школах и в несколько меньшей мере - в университетах учат именно правилам, стандартам, системам и т.п. Если задача громоздкая, но ее можно разбить на меньшие стандартные части - все нормально, но если задача хоть немного нестандартная - у учащихся начинаются трудности. А если попадется нестандартная задача, замаскированная под стандартную, - справиться с ней смогут очень немногие.

Для решения нестандартных задач нужно именно умение думать, а не следовать правилам. Наши реалии таковы, что у людей пытаются отбить желание думать как в юном, так и во взрослом возрасте.

По-моему, в школе учат стандартному мышлению.

"Tолько вот гусь меня смущает. К чему бы такой гусь? А-а-а. Есть. Готово." (с)
Li + D₂O → … ; LiD + D₂O → … ; LiT + H₂O → …
Третий вариант, конечно, на бумаге гладок, но и на практике, наверное, из маленького кусочка тритида лития и ведра воды в основном будет получаться HT, совсем немного H₂, и очень-очень мало T₂.

D₂O + 2 Li = D₂ + 2LiOD
ND₃ + Li = D₂ + LiND₂
2⁶Li + 2DF = 2⁶LiF + D₂
И, по идее, должна существовать реакция дегидрирования боразола:
N₃B₃D₆ = BN + D₂
– HT, Вы правы, получают стандартно:
⁶LiT + HF = ⁶LiF + HT

Если задействовать ¹³C и ¹⁴C, а также реакции изотопного обмена, то число вариантов значительно возрастет, например:

¹³CHT₃ + T₂ <=> ¹³CT₄ + HT
__________________________________


Какой цвет имеет известный пигмент, который состоит из алюминия, кислорода, серы, кремния и натрия?

Он может иметь несколько цветов: синий, зеленый, фиолетовый и красный цвет. Но чаще синий. Пигмент - Ультрамарин.

Причем что любопытно: в составе ультрамарина нет металлов, для соединений которых характерна такая окраска, нет органических хромофорных групп.