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) 3) Решая это уравнение, получаем X=44. (2 балла). (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 (1 балл). Na2C2O4(t) Na2CO3+CO (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 NH4OH K2SO4 H2SO4 AlCl3 Al(OH)3 Na2CO3 ___ __ СО2 BaCl2 BaCO3 (белый) СО2 (белый) Al(OH)3 NH4OH __ __ __ (белый) __ BaSO4 K2SO4 __ __ __ __ (белый) H2SO4 СО2 BaSO4 __ __ __ (белый) AlCl3 Al(OH)3 Al(OH)3 (белый) (белый) __ ___ BaSO4 BaSO4 __ СО2 BaCO3 BaCl2 __ (белый) __ (белый) (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.