Интернет-семинар (вебинар) Методика подготовки к олимпиадам и интеллектуальным турнирам по химии. Часть 1. (На примере заданий заочного этапа XVI турнира им. М.В. Ломоносова) для учителей химии и родителей участников турнира 12 января 2015 г.

ЦЕЛИ ТУРНИРА: ВЫЯВИТЬ НАИБОЛЕЕ ПОДГОТОВЛЕННЫХ УЧАЩИХСЯ, ИМЕЮЩИХ ОСОБЫЕ СПОСОБНОСТИ И СКЛОННОСТИ К ПРЕДМЕТУ химия ПОДДЕРЖАТЬ И РАЗВИТЬ ПОЗНАВАТЕЛЬНЫЕ ИНТЕРЕСЫ УЧЕНИКОВ В ОБЛАСТИ химии Оценить уровень знаний по химии с целью отбора для участия в очном этапе Ломоносовского турнира 2

ПРЕДМЕТНЫ Е СЕКЦИИ 8 КЛАСС 11 КЛАСС 10 КЛАСС 3 9 КЛАСС

Дополнительные материалы На Турнире можно использовать таблицы: Периодическая система химических элементов Д.И. Менделеева Растворимость оснований, кислот и солей в воде Ряд стандартных электродных потенциалов. Участникам Турнира разрешается использование калькулятора (финансового или инженерного, без функции программирования). 4

Структура заданий 8 класса Общее количество заданий - 10 Задание состоит из одной части открытого типа Ответы на задания химические символы NA2CO3 буквы и число, Несколько ответов записывать через точку с запятой ОБЩЕЕ ВРЕМЯ, ОТВОДИМОЕ НА ВЫПОЛНЕНИЕ ЗАДАНИЙ – 90 МИНУТ 5

Перечень проверяемых умений в задание по темам Вычисление массовых долей (процентного содержания) элементов в сложном веществе по его формуле. Вычисление массы определенного количества вещества. Вычисление количества вещества (в молях) по массе вещества. Вычисление объема (массы) определенного количества газообразного вещества при заданных условиях. Нахождение простейшей химической формулы по массовым долям элементов. 6

Система оценивания отдельных заданий и работы в целом 8 класс Максимальный балл- 50 Каждое правильно решенное задание оценивается от 3 до 9 в зависимости о сложности задания Максимальное количество баллов – задание выполнено, Несколько ответов -балл делится пропорционально количеству ответов, 0 баллов – ответ полностью неверен. Отсутствие ответа оценивается 0 баллов 7

Разновидности заданий для 8 класса Рассчитайте объем, который занимает (при н.у.) порция газа, необходимого для дыхания, если в этой порции содержится 2, молекул этого газа. Решение. Газ, необходимый для дыхания – это кислород. N(O 2 ) = 2, (молекул), V M = 22,4 л/моль (н.у.), N A = 6, моль -1, V(O 2 ) = ? (н.у.) В решении задачи используются уравнения, связывающие между собой число частиц N(O 2 ) в данной порции вещества n(O 2 ) и число Авогадро N A : n(O 2 ) = N(O 2 ) / N A, а также количество, объем и молярный объем газообразного вещества (н.у.): n(O 2 ) = V(O 2 ) / V M Отсюда: V(O 2 ) = V M * n(O 2 ) = (V M * N(O 2 )) / N A = (22,4 * 2,69* ) : (6,02 * ) [(л/моль) : моль -1 ] = 1,0 л Ответ. Порция кислорода, в которой содержится указанное в условии число молекул, занимает при н.у. объем 1 л. Ответ 1 8

Слили два раствора соляной кислоты: 200 г 15%-го и 50 г 5%-го. Какой стала массовая доля кислоты в образовавшемся растворе? (Ответ приведите с точностью до целых). Решение Можно решить по правилу креста 5% 15-Х Х 15% Х-5 Тогда 15-х/х-5=50/200, отсюда х=13% Ответ 13

Определить массовую долю растворенного вещества полученного при смешивании 1 кг 5% раствора хлорида натрия и 100 г 10% раствора этого же вещества. Можно решить по правилу креста 5% 10-Х Х 10% Х-5 Тогда 10-х/х-5=1000/100, отсюда х=60/11=5,45% Ответ 5 10

Массовая доля азота в оксиде азота равна 36,84 %. Найти формулу данного оксида. Решение: 1. Напишем формулу: NxOy 2. Найдём массовую долю кислорода: ω(О) = 100 % - 36,84 % = 61,16 % 3. Найдём соотношение индексов: x : y = 36,84 / 14 : 61,16 / 16 = 2,631: 3,948 = 2,631 / 2,631: 3,948 / 2,631 = 1: 1,5 = = 1 2 : 1,5 2 = 2 : 3 N2O3 Ответ: N2O3

Структура заданий 9 класса Общее количество заданий - 10 Задание состоит из одной части открытого типа Ответы на задания химические символы NA2CO3 буквы и число, Несколько ответов записывать через точку с запятой ОБЩЕЕ ВРЕМЯ, ОТВОДИМОЕ НА ВЫПОЛНЕНИЕ ЗАДАНИЙ – 90 МИНУТ 12

Перечень проверяемых умений в задание по темам Вычисление массовых долей (процентного содержания) элементов в сложном веществе по его формуле. Вычисление массы определенного количества вещества. Вычисление количества вещества (в молях) по массе вещества. Вычисление объема (массы) определенного количества газообразного вещества при заданных условиях. Вычисление массы продукта реакции по известным массовым долям исходных веществ. Кинетические закономерности протекания химических реакций. Составление химических переходов (уравнений реакций) одних веществ в другие с использованием генетической связи между классами соединений, окислительно-восстановительные реакции (качественные задачи). 13

Система оценивания отдельных заданий и работы в целом 9 классе Максимальный балл- 50 Каждое правильно решенное задание оценивается в 5 баллов Если задание предполагает несколько ответов, тогда 5 баллов делится пропорционально количеству ответов 14

Разновидности заданий для 9 класса Определите массы NaOH и Na 2 CO 3, необходимые для нейтрализации отходов лабораторных работ, содержащих 0,45 моль HCl. Решение. Запишем уравнения реакций HCl+ NaOH = NaCl + H 2 O. 2HCl + Na 2 CO 3 = 2NaCl + H 2 O + CO 2 Для нейтрализации заданного количества HCl в соответствии с уравнениями реакций (1) и (2) требуется:n(NaOH) = n(HCl) =0,45 моль;m(NaOH)=n(NaOH)*M(NaOH)=0,45* 40 = 18 г n(Na 2 CO 3 ) = n(HCl)/ 2 = 0,45 : 2 = 0,225 моль; m(Na 2 CO 3 )=n(Na 2 CO 3 ) / M(Na 2 CO 3 ) = 0,225 * 106= 23,85 г Ответ. 18; 24 15

К смеси гидроксида и карбоната кальция осторожно прибавили точное количество соляной кислоты. При этом смесь полностью растворилась и выделилось 0,896 л газа (н.у.). Полученный раствор упарили досуха. При упаривании масса уменьшилась на 1,44 г. Определите процентный состав смеси. Решение 1. CaCO 3 + 2HCl = CO 2 + CaCl 2 +H 2 O 2.Ca(OH) 2 + 2HCl = CaCl 2 + 2H 2 O 3. Число молей углекислого газа n=0.04, можно найти массу карбоната кальция 4. Масса уменьшилась на 1,44 г. в результате упаривания воды (перевести в моли) и тогда можно найти моли воды по первой реакции 5. По разнице определяем моли воды для второй реакции и выходим на моли гидроксида кальция. 6. Определяем массу гидроксида кальция и через сумму смеси гидроксида и карбоната кальция и вычисляем процентный состав смеси.

Какова процентная концентрация раствора сернистой кислоты, полученной растворением 1 л (н.у) сернистого газа в 10 мл воды? Ответ приведите с точностью до целых. Решение 1. Уравнение реакции SO 2 + H 2 O = H 2 SO 3 2. Массу 1 л сернистого газа через мольный объем (22,4) – масса = Массу (сернистой кислоты)- использую количество молей сернистого газа 4. W раствора=3.66*100\ =28,46% 5. Ответ 28

Структура заданий 10 класса Общее количество заданий - 10 Задание состоит из одной части открытого типа. Ответы на задания химические символы NA2CO3 буквы и число, Несколько ответов записывать через точку с запятой ОБЩЕЕ ВРЕМЯ, ОТВОДИМОЕ НА ВЫПОЛНЕНИЕ ЗАДАНИЙ – 90 МИНУТ 18

Перечень проверяемых умений в задание по темам Вычисление массовой доли растворенного вещества в растворе, если известна масса растворенного вещества и масса раствора. Вычисление массы определенного количества вещества. Вычисление количества вещества (в молях) по массе вещества. Вычисление относительной плотности газообразных веществ. Вычисление объема (массы) определенного количества газообразного вещества при заданных условиях. Нахождение простейшей химической формулы по массовым долям элементов. Вычисление массы продукта реакции по известным массовым долям исходных веществ. 19

Перечень проверяемых умений в задание по темам Вычисление массы продукта реакции по известной массе одного из вступивших в реакцию веществ. Вычисление массовой доли компонентов смеси, на основе данных задачи. Установление молекулярной формулы газообразного вещества по продуктам сгорания. Энергетические закономерности протекания химических реакций. Составление химических переходов (уравнений реакций) одних веществ в другие с использованием генетической связи между классами соединений, окислительно-восстановительные реакции (качественные задачи). 20

Система оценивания отдельных заданий и работы в целом 10 классе Максимальный балл- 50 Каждое правильно решенное задание оценивается от 3 до 7 баллов в зависимости о сложности задания Максимальное количество баллов – задание выполнено, Несколько ответов -балл делится пропорционально количеству ответов, 0 баллов – ответ полностью неверен. Отсутствие ответа оценивается 0 баллов 21

Разновидности заданий для 10 класса Какой объем воздуха (н.у.) потребуется для сжигания смеси, состоящей из 5 л метана и 15 л ацетилена? Решение. (1) CH 4 + 2O 2 = CO 2 + 2H 2 O на 1 моль CH моль O 2 (2) 2C 2 H 2 + 5O 2 = 4CO 2 + 2H 2 O на 2 моль 2C 2 H моль O 2 Объем кислорода, который пойдет на сжигание заданного объема метана V1(O 2 ) и ацетилена V 2 (O 2 ), составит: V1(O 2 ) = 2V(CH 4 ) = 2 х 5 = 10 л V2(O 2 ) = 5/2 V(C 2 H 2 ) = 5/2 х 15 = 37,5 л V(O 2 ) = V1(O 2 ) + V 2 (O 2 ) = 10 л + 37,5 л = 47,5 л Отсюда рассчитаем объем воздуха на сжигание (содержание кислорода в воздухе принимаем равным 21% по объему): V(воздуха) = V(O 2 ) : 0,21 = 47,5 л : 0,21 = 226 л Ответ

При сгорании 7,2 г вещества образовалось 9,9 г углекислого газа и 8,1 г воды. Плотность паров этого вещества по водороду равна 16. Определите молекулярную формулу вещества. Решение: 1. Напишем формулу Cx Hy Oz (?). 2. Количества веществ: (СО 2 ) = m / М = 9,9 г / 44 г/моль = 0,225 моль, (Н 2 О) = m / M = 8,1 г / 18 г/моль = 0.45 моль 3. Найдём количества элементов: (С) = (СО2) = 0,225 моль (Н) = 2 (Н2О) = 2 0,45 = 0,9 моль 4. Найдём массы: m(C) = 12 г/моль 0,225 моль = 2,7 г m(H) = 1 г/моль 0,9 моль = 0,9 г m(O) = 7,2 г – (2,7 + 0,9) = 3,6 г Найдём количество элемента кислорода: (О) = 3,6 г / 16 г/моль = 0,225 моль 5. Найдём соотношение индексов:x:y:z = 0,225 : 0,9 : 0,225 = 1 : 4 : 1 Простейшая формула - СН3ОН: М(СН3ОН) = 32 г/моль 6. Найдём истинную молярную массу:Мист. = DH 2 2=16 2 = 32 г/моль 7. Сравним: Мист. / Мпрост. = 32 г/моль / 32 г/моль = 1 Молекулярная формула – СН3ОН. Ответ: СН3ОН

Смесь этина и пропина объемом 1,108 л (н.у.) подвергли гидратации в присутствии сульфата ртути (II). При нагревании продуктов реакции с аммиачным раствором окиси серебра выпало 2,16 г металла. Учитывая, что массовые доли выхода продуктов по каждой реакции составляют 90%, определите состав исходной смеси в объемных процентах. CH CH + H 2 O CH 3 COH CH 3 -C CH + H 2 O CH 3 COCH 3 CH 3 COH + Ag 2 O CH 3 COOH + 2Ag ν(Ag) = 2.16/108 = 0.02 моль V(C 2 H 2 ) = 0.02*22.4/(2*(0.9 *0,9) = л φ(C 2 H 2 ) = 0.277/1.108 = 0.25; φ(C 3 H 4 ) = Ответ:25;75 24

Структура заданий 11 класса Общее количество заданий - 10 Задание состоит из одной части открытого типа. Ответы на задания химические символы NA2CO3 буквы и число, Несколько ответов записывать через точку с запятой ОБЩЕЕ ВРЕМЯ, ОТВОДИМОЕ НА ВЫПОЛНЕНИЕ ЗАДАНИЙ – 90 МИНУТ 25

Перечень проверяемых умений в задание по темам Строение атома. Химическая связь. Кинетические и энергетические закономерности протекания химических реакций. Составление химических переходов (уравнений реакций) одних веществ в другие с использованием генетической связи между классами соединений, окислительно- восстановительные реакции, электролиз, гидролиз и др. (качественные задачи). Вычисление массы определенного количества вещества. 26

Перечень проверяемых умений в задание по темам Вычисление относительной плотности газообразных веществ. Вычисление объема (массы) определенного количества газообразного вещества при заданных условиях. Вычисление массы продукта реакции по известным массовым долям исходных веществ. Вычисление массы продукта реакции по известной массе одного из вступивших в реакцию веществ. Вычисление массовой доли компонентов смеси, на основе данных задачи. Установление молекулярной формулы газообразного вещества по продуктам сгорания. 27

Система оценивания отдельных заданий и работы в целом 11 классе Максимальный балл- 50 Каждое правильно решенное задание оценивается от 3 до 7 баллов в зависимости о сложности задания Максимальное количество баллов – задание выполнено, Несколько ответов -балл делится пропорционально количеству ответов, 0 баллов – ответ полностью неверен. Отсутствие ответа оценивается 0 баллов 28

Разновидности заданий для 11 класса При гидрировании 1 моль циклогексена выделяется 28,5 ккал тепла, а при полном гидрировании 1 моль бензола выделяется 48 ккал. Определите, сколько тепла выделится при каталитическом разложении 49,2 г циклогексена на бензол и циклогексана. Решение: По условию C 6 H 10 + H 2 C 6 H ккал - Q (C 6 H 10 ) C 6 H 6 + 3H 2 C 6 H ккал - Q (C 6 H 6 ) Необходимо определить тепловой эффект реакции: 3C 6 H 10 C 6 H 6 + 2C 6 H 12 Видно, что он составляет 3*28,5 – 48 = 37,5 ккал на моль бензола. При диспропорционировании 49,2 г C 6 H 10 выделяется 49,2*37,5/(3*82) = 7,5 ккал. Ответ: 8 29

Омыление сложных эфиров ускоряется при действии щелочей. Для гидролиза некоторых эфиров обычно берут 6%-ный раствор гидроксида натрия (плотность 1,0 г/см 3 ) из расчета 150 мл раствора щелочи на 1 г эфира. Какой обьем 40%-ной раствора гидроксида натрия (плотность 1,4 г/см 3 ) надо взять, чтобы прогидролизовать 6 г эфира? Решение 1. Масса (гидроксида натрия)= 150*0,06=9 г 2. Составляем пропорцию 1 г г 6 г-----Хг, Х=54 г 3. Находим объем гидроксида натрия =54/0,4*1,4=96,4 мл Ответ: 96

В раствор нитрата серебра погрузили медную пластинку массой 80 г. После полного вытеснения серебра масса пластинки увеличилась на 7,6%. Определите массу серебра, выделившегося на пластинке. Решение Масса пластинки увеличилась на: 800,076 = 6,08 г. Записываем уравнение реакции: Из уравнения реакции видно, что увеличение массы пластинки будет происходить за счет выделения серебра на медной пластинке и перехода в раствор меди (для 1 моль меди m = 216 – 64 = 152 г). При увеличении массы пластинки на 152 г серебра выделится 216 г, при увеличении массы пластинки на 6,08 г серебра выделится х г. Отсюда х = 8,64 г. Ответ. 9

Расставьте степени окисления, уравняйте реакцию, в ответе укажите коэффициент перед окислителем. C 6 H 12 O 6 + K 2 Cr 2 O 7 + H 2 SO 4 CO 2 + Cr 2 (SO 4 ) 3 + K 2 SO 4 +H 2 O 6С е 6С +4 2Сr е 2Сr +3 C 6 H 12 O 6 + 4K 2 Cr 2 O H 2 SO 4 6CO 2 + 4Cr 2 (SO 4 ) 3 + 4K 2 SO H 2 O Ответ:4 32

Рекомендуемая литература Хомченко Г.П. Химия для поступающих в вузы. М.; Высшая школа, любое здание. Хомченко Г.П., Хомченко И.Г. Задачи по химии для поступающих в вузы. М.: Высшая школа, любое здание. Кузьменко Н.Е. и др. Сборник конкурсных задач по химии для школьников и абитуриентов. М.: Оникс, любое здание. Химия: Справочные материалы / под ред. Ю.Д.Третьякова. 1-3-е изд. М.: Просвещение, любое здание. 33

Спасибо за внимание! 12 января 2015 г.