Ароматический амин состава С7Н9N при действии избытка

Всероссийская олимпиада школьников
2-й (муниципальный) этап
11-й класс, 2011-2012 учебный год
Задание 11-1. Ароматический амин состава С7Н9N при действии избытка
бромной воды образует осадок, содержащий 60,38 % брома по массе.
Найдите формулы двух аминов, отвечающих условию задачи, напишите
структурные формулы амина и бромпроизводного этого амина. Ответ
аргументируйте. (10 баллов).
Решение:
1. Ароматический амин реагирует с бромной водой в соответствии с
уравнением:
C7H9N +n Br2= C7H9-nNBrn + n HBr
(2 балла).
2. Используя известное значение массовой доли брома, определим n:
80n/(80n+14+84+9-n)=0,6038,
откуда n = 2.
(3 балла).
3) В соответствии с брутто-формулой этот амин должен содержать
аминогруппу, бензольное ядро и метильную группу, т.е. это – метиланилин.
(1 балл).
4) Метильная и амино- группы должны находиться в орто- или в параположениях относительно друг друга, т.к. только в этих случаях одно из
активированных положений бензольного ядра будет занято, и замещение
пойдёт в два оставшихся активных положения. Итак, исходное соединение –
это орто- или пара-метиланилин.
(2+2 балла).
Всего 10 баллов.
Задание 11-2. Углеводород может присоединять одну или две молекулы
хлора, образуя, соответственно, дихлорид или тетрахлорид. Отношение
молярных масс тетрахлорида и дихлорида составляет 1,568 : 1. Какое
строение может иметь углеводород? Изобразите и назовите все возможные
изомеры. (10 баллов).
Решение:
1. По условию задачи углеводород должен соответствовать общей формуле
СnH2n-2, а образующиеся дихлорид – СnH2n-2Cl2 и тетрахлорид – СnH2n-2Cl4.
(2 балла).
2. Величину n находят из отношения молярных масс хлорпроизводных:
12n  (2n  2)  1  4  35,5
 1,568
12n  (2n  2)  1  2  35,5
тогда n = 4 и брутто-формула углеводорода – С4Н6.
(4 балла).
3. Возможные изомеры: бутадиен-1,3; бутадиен-1,2; бутин-2; бутин-1;
циклобутен; 1-метилциклопропен; 3-метилциклопропен-1;
метиленциклопропан.
(4 балла).
Всего 10 баллов.
Задание 11-3. Составьте уравнения окислительно-восстановительных
реакций, в которых степени окисления элементов менялись бы следующим
образом: (10 баллов).
а)C3+→ C4+ и Mn7+→ Mn2+
б) Mn7+→ Mn6+ и O2-→O0
в) N3+→ N2+ и Fe2+→Fe3+
г) Cl5+→Cl0 и Cl1- →Cl0
д) Mg0 →Mg2+ и N5+→ N3-.
Решение:
а) 5 H2C2O4 + 2 KMnO4 + 3 H2SO4 → K2SO4 + 2 MnSO4 + 8 H2O + 10 CO2
б) 4 KMnO4 + 4 KOH → 4 K2MnO4 + O2 + 2 H2O
в) 2 NaNO2 + 2 FeSO4 + 2 H2SO4 → Na2SO4 + Fe2(SO4)3 + 2 NO + 2 H2O
г) KClO3 + 6 HCl →KCl + 3Cl2 + 3 H2O
д) 4 Mg + 10 HNO3 → 4 Mg(NO3)2 + NH4NO3 + 3 H2O
По 2 балла за уравнение; если неверно указаны коэффициенты, но верно
указаны исходные вещества и продукты – то 1 балл за уравнение
Всего 10 баллов.
Задание 11-4. 1,34 г натриевой соли органической кислоты растворили в
воде. Раствор обработали избытком нитрата свинца. При этом в осадок
выпало 2,95 г нерастворимой свинцовой соли этой кислоты. Разложение этих
солей в отсутствие воздуха идет по-разному. При разложении свинцовой
соли выделяется в 2 раза больше газа, чем при разложении такого же
количества натриевой соли. О каких солях идет речь? Напишите уравнения
их разложения. (10 баллов).
Решение:
1) Запишем уравнение реакции в общем виде, обозначив анион кислоты
через X:
2NaX + Pb(NO3)2  PbX2  + 2NaNO3
(2 балла).
2) Пусть относительная молекулярная масса аниона равна X.
Тогда можно составлять пропорцию:
1,34/(2(23+X))= 2,95/(207+2X)
(2 балла).
3) Решая это уравнение, получаем X=44.
(1 балл).
4) Так как кислота органическая, то она должна содержать группу –COО, а
её относительная молекулярная масса 44, т.е. анион не может содержать
ничего, кроме группы –COО. Такой анион только один – C2O42-(оксалат).
Таким образом, это – оксалаты натрия и свинца
(2 балла).
5) Уравнения реакций:
PbC2O4(t)  Pb+2CO2
Na2C2O4(t)  Na2CO3+CO
(1 балл).
(2 балла).
Всего 10 баллов
Задание 11-5. В шести пронумерованных пробирках находятся
растворы: хлорида алюминия, карбоната натрия, серной кислоты, сульфата
калия, хлорида бария и аммиака. Определите, какой раствор находится в
каждой пробирке без дополнительных реактивов.
Внешние признаки – все растворы бесцветны, один из растворов
обладает характерным резким запахом – это раствор аммиака.
Составляют таблицу видимых признаков реакций при попарном
смешивании растворов (ячейки по диагонали таблицы, соответствующие
смешиванию одинаковых растворов, не рассматриваются, и их обычно
заштриховывают):
Na2CO3
Na2CO3
NH4OH
___
K2SO4
AlCl3
BaCl2
Al(OH)3
(белый)
СО2
BaCO3
(белый)
__
СО2
__
__
Al(OH)3
(белый)
__
__
BaSO4
(белый)
__
BaSO4
(белый)
NH4OH
__
K2SO4
__
__
H2SO4
СО2
__
__
AlCl3
Al(OH)3
(белый)
СО2
Al(OH)3
(белый)
__
BaCl2
BaCO3
(белый)
__
H2SO4
BaSO4
(белый)
___
BaSO4
(белый)
__
__
__
Совокупность опознавательных признаков растворов по столбцам таблицы:
раствор аммиака – специфический запах + один осадок,
раствор K2SO4 – один осадок,
раствор H2SO4 – один осадок + газ,
растворы AlCl3 – осадок + осадок с газом,
раствор Na2CO3 – осадок + осадок с газом + газ,
раствор BaCl2 – три осадка.
Составляют практическую таблицу, где строку и столбец с химическими
формулами опознаваемых веществ заменяют на номера пробирок.
Сравнивают таблицы, и по совокупности опознавательных признаков
устанавливают номера пробирок с растворами определяемых веществ.
Должно быть 6 уравнений реакции – по 1 баллу, за таблицу и описание – 4
балла.
Всего 10 баллов.