Горизонты химииБанк олимпиадМуниципальный этап · 7–8 класс
Задание № 3
2025/26 · Московская область · страница 2
Условие
Задача 3.
Нестабильные оксиды
Как Вы знаете из курса общей химии, почти все химические элементы могут образовывать
оксиды, однако некоторые соединения такого типа могут оказаться очень нестабильными. Так,
хлор образует несколько оксидов, например, Cl2O, ClO2, ClO3, а также оксид X. Известно, что
молекула оксида X содержит 90 протонов.
Оксиды хлора невозможно получить путем прямой химической реакции между простыми
веществами. Так, Cl2O получают в результате реакции хлора с влажным Na2CO3 (реакция 1). В
результате образуется требуемый оксид, а также две соли натрия (кислая и средняя).
ClO2 в промышленности получают взаимодействием серной кислоты, SO2 и
NaClO3 (реакция 2). Кроме оксида хлора (IV) в продуктах образуется кислая соль натрия.
Оксиды хлора проявляют кислотные свойства. Например, X может взаимодействовать с
водой (реакция 3), в результате чего образуется только одноосновная кислота Y, в которой хлор
проявляет ту же степень окисления, что и в оксиде X. Анион кислоты Y – один из немногих
кислотных остатков образующих нерастворимую соль с K+. Для того, чтобы полностью
нейтрализовать 100 мл раствора кислоты Y с ω(Y) = 15% и плотностью 1,09 г/мл, необходимо
взять г 10% раствора KOH.
Вопросы
1. Предложите два элемента, которые не образуют оксидов.
2. Установите формулы соединений X и Y. Ответ подтвердите расчетом и рассуждениями!
3. Напишите уравнения реакций 1-3. Известно, что сумма коэффициентов в реакции 2
составляет 8.
4. Изобразите строение оксида X и кислоты Y, зная, что в соединениях присутствуют
только ковалентные полярные связи, причем все атомы хлора связаны исключительно с атомами
кислорода.
5. Найдите массу раствора KOH, спрятанную за кляксой, необходимую для нейтрализации
раствора кислоты Y.
Самопроверка
Решение и пояснение
Решение задачи 3 (автор: Степурина М.Д.)
1. По определению, оксиды – сложные вещества, состоящие из двух элементов, один из которых
кислород в степени окисления −2. Таким образом, оксиды не может образовывать фтор (так как
электроотрицательность фтора больше электроотрицательности кислорода, фтор не может
находиться в положительной степени окисления). Также, в силу своей инертности, оксиды не
образуют благородные газы (Ne, Ar, Kr), однако, оксид ксенона известен (XeO3).
Таким образом, верным ответом будут считаться любые два элемента из следующих: F, Ne, Ar,
Kr.
Вариант Xe оценивается в 0,5 балла.
2. Начнем с определения соединения X. Так, общую формулу оксида хлора можно записать как
Cl2On, где степень окисления кислорода -2, а степень окисления хлора обозначена за +n.
Известно, что один атом кислорода содержит 8 протонов, а один атом хлора – 17 протонов.
Запишем уравнение, из которого найдем n:
7 𝑛 8 9
Отсюда, n = 7, тогда формула оксида X – Сl2O7.
Зная X, легко догадаться, что одноосновная кислота Y содержит один атом водорода.
Предположим, что атом хлора тоже только один, в таком случае получим формулу HClOn, где n
нужно вычислить. Посмотрим на степени окисления: 𝑛 . В таком случае, Y – HClO4.
3. Уравнения реакций:
1) 2Cl2 + 2Na2CO3 + H2O → 2NaCl + 2NaHCO3 + Cl2O
2) 2NaClO3 + SO2 + H2SO4 → 2NaHSO4 + 2ClO2
3) Cl2O7 + H2O → 2HClO4
4. В соединениях X и Y присутствуют только ковалентные полярные связи, причем все атомы
хлора связаны исключительно с атомами кислорода. Из этих условий очевидны структурные
формулы HClO4 и Cl2O7 соответственно.
5. Рассмотрим реакцию обмена, протекающую при нейтрализации раствора кислоты HClO4:
HClO4 + KOH → KClO4 + H2O
По коэффициентам химической реакции заметим, что вещества реагируют в соотношении 1:1.
Найдем 𝜗(𝐻𝐶𝑙𝑂4 ):
𝑚(𝐻𝐶𝑙𝑂4 )
𝜗 (𝐻𝐶𝑙𝑂4 ) ;
𝑀(𝐻𝐶𝑙𝑂4 )
𝑚(𝐻𝐶𝑙𝑂4 ) 𝑚(р − ра) 𝜔 (𝐻𝐶𝑙𝑂4 ) 𝑉 (р − ра) 𝜌(р − ра) 𝜔 (𝐻𝐶𝑙𝑂4 );
г
𝑉 (р − ра) 𝜌(р − ра) 𝜔 (𝐻𝐶𝑙𝑂4 ) мл , 9 мл , 5
𝜗 (𝐻𝐶𝑙𝑂4 ) г , 6 7 моль
𝑀 (𝐻𝐶𝑙𝑂4 ) ( 35,5 6 ) моль
В таком случае, количество KOH тоже известно: 𝜗 (𝐾𝑂𝐻) 𝜗(𝐻𝐶𝑙𝑂4 ) , 6 7 моль
Найдем массу раствора KOH:
г
𝑚(𝐾𝑂𝐻) 𝜗(𝐾𝑂𝐻) 𝑀(𝐾𝑂𝐻) , 6 7 моль (39 6 )
𝑚(р − ра 𝐾𝑂𝐻) моль 𝟗𝟏, 𝟏 г
𝜔(𝐾𝑂𝐻) 𝜔(𝐾𝑂𝐻) ,
Пункт Элементы решения Оценка
1. Любые два элемента из списка: O, F, He, Ar, Kr 2
2. Верные формулы X и Y – по одному баллу каждая 2
3. Верные уравнения реакций 1-3 – по два балла каждое 6
4. Верные структурные формулы X и Y – по два балла каждая 4
5. Верно посчитана масса раствора 4
ИТОГО: 20 баллов
