химический институт имени А.М. Бутлерова

КАЗАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
ХИМИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ ИМЕНИ А.М. БУТЛЕРОВА
ОТКРЫТАЯ ГОРОДСКАЯ ОЛИМПИАДА ПО ХИМИИ
(XI класс, 22 апреля 2007 г.)
1.
Какие нитраты при нагревании разлагаются с выделением оксида азота(IV):
1) NH4NO3
2.
2) NaNO3
3) Pb(NO3)2
4) Cu(NO3)2
?
Какие вещества следует добавить к водному раствору CrCl3, чтобы усилить гидролиз этой
соли:
1) HCl
3.
2) Na2CO3
3) Na2S
4) Na2SO4 ?
Какие вещества образуются при взаимодействии хлората калия с раствором щавелевой
кислоты:
1) Cl2
4.
2) ClO2
3) CO2
4) HCl ?
Какие вещества следует добавить к сернокислому раствору K2Cr2O7, чтобы получить
вещества, входящие в состав хромокалиевых квасцов:
1) C2H5OH
5.
2) SO2
3) CO2
4) NH3 ?
Какое соединение образуется при пропускании H2S в щелочной раствор вольфрамата
аммония:
1) W5O14
6.
2) WS3
3) WS2
4) (NH4)2WS4 ?
Приведите формулу углеводорода, в молекуле которого все четыре атома углерода
находятся в состоянии sp2-гибридизации.
7.
Вещество А бурно реагирует с водой с образованием двух сложных веществ, одно из
которых (В) - газообразное. Это вещество способно присоединить хлор в объеме, вдвое
превышающем свой объем. При этом образуется вещество С – растворитель по отношению
ко многим органическим веществам. Приведите формулы веществ А, В, С. Напишите
уравнения описанных реакций.
8.
Составьте уравнения реакций в соответствии со схемой (вещества, закодированные
буквами, не повторяются; Х – оксид):
1
2
A
4
5
X
C
6
9.
3
B
карбонат натрия
диметиловый эфир
уксусная кислота
Вычислите молярную массу эквивалента дихромата калия в реакции окисления сульфата
железа(II) в сернокислой среде.
10.
Напишите схемы реакций, соответствующих следующей последовательности превращений
С6Н6
С2Н5Сl
Х1
Cl2
A
Х2
KOH
B
Х3
KMnO4
C
H2O
D
Обязательно укажите условия проведения всех процессов (Х1, Х2, Х3).
11.
100 г 8%-ного раствора гидроксида натрия подвергли в течение некоторого времени
электролизу с разделенными катодным и анодным пространствами равных объемов. На
нейтрализацию 10 г раствора из катодного пространства потребовалось 100 мл раствора
соляной кислоты с концентрацией 0.3 моль/л. Сколько азотной кислоты такой же
концентрации понадобится для нейтрализации 10 г раствора из анодного пространства?
12.
При гидратации двух нециклических углеводородов, содержащих одинаковое число
атомов углерода, образовались монофункциональные производные – спирт и кетон – в
молярном соотношении 2:1. Масса продуктов сгорания исходной смеси после пропускания
через трубку с избытком сульфата меди уменьшилась на 27.27%. Установите строение
исходных углеводородов, если известно, что при пропускании их смеси через аммиачный
раствор оксида серебра выпадает осадок, а один из них имеет разветвленный углеродный
скелет. Напишите уравнения всех упомянутых реакций и укажите условия их проведения.
ОТВЕТЫ НА ЗАДАНИЯ
1.
Какие нитраты при нагревании разлагаются с выделением оксида азота(IV):
3) 2 Pb(NO3)2
2 PbO + 4 NO2 + O2
4) 2 Cu(NO3)2
2 CuO + 4 NO2 + O2
(2 балла)
2.
Какие вещества следует добавить к водному раствору CrCl3, чтобы усилить гидролиз этой
соли:
2) Na2CO3
3) Na2S
(2 балла)
3.
Какие вещества образуются при взаимодействии хлората калия с раствором щавелевой
кислоты: KClO3 + H2C2O4 = K2CO3 + ClO2 + CO2 + Н2O
2) ClO2
3) CO2
(4 балла)
4.
Какие вещества следует добавить к сернокислому раствору K2Cr2O7, чтобы получить
вещества, входящие в состав хромокалиевых квасцов.
1) K2Cr2O7 + 3 C2H5OH + 4 H2SO4 = K2SO4 + Cr2(SO4)3 + 3 CH3CHO + 7 Н2O
2) K2Cr2O7 + 3 SO2 + H2SO4 = K2SO4 + Cr2(SO4) 3 + Н2O
(6 баллов)
5.
Какое соединение образуется при пропускании H2S в щелочной раствор вольфрамата
аммония:
4) (NH4)2WO4 + 4 H2S = (NH4)2WS4 + 4 H2O
(10 баллов)
6.
Приведите формулу углеводорода, в молекуле которого все четыре атома углерода
находятся в состоянии sp2-гибридизации: 1,3 бутадиен
(4 балла)
7.
А = CaC2
В = C2H2
С = C2H2Cl4
CaC2 + 2 H2O = Ca(OH)2 + C2H2
C2H2 + 2 Cl2 = C2H2Cl4
(6 баллов)
8.
X = H2O
A = NaOH
1) Na + 2 H2O = NaOH + H2
В = NaHCO3
С = CH3OH
2) NaOH + CO2 = NaHCO3
3) 2 NaHCO3 = Na2CO3 + CO2 + H2O
4) H2O + CH3COOCH3 = CH3COOH + CH3OH
5) 2 CH3OH = CH3OCH3 + H2O
(t, H2SO4)
6) (CH3CO)2O + H2O = 2 CH3COOH
(12 баллов)
9.
K2Cr2O7 + FeSO4 + H2SO4 = Cr2(SO4)3 + Fe2(SO4)3 + K2SO4 + Н2O
Мэкв K2Cr2O7 = М K2Cr2O7 / 6 = 294/6 = 49 г/моль
(10 баллов)
С6Н6
10.
С2Н5Сl
Cl2
A
Х1
Х2
KOH
B
KMnO4
C
Х3
D
X4
A = C6H5C2H5, B = C6H5CHClCH3, C = C6H5CH=CH2, D = C6H5CHOH-CH2OH
Х1 = AlCl3, Х2 = hν, Х3 = C2H5OH.
1) C6H6 + C2H5Cl = C6H5C2H5 + HCl
2) C6H5C2H5 + Cl2 = C6H5CHClCH3 + HCl
3) C6H5CHClCH3 + KOH = C6H5CH=CH2 + KCl + H2O
4) 3 C6H5CH=CH2 + 2 KMnO4 + 4 H2O = 3 C6H5CHOH-CH2OH + 2 KOH + 2 MnO2.
(8 баллов)
11.
m(NaOH) до электролиза в каждом пространстве составляла 100·0.08/2 = 4 г.
ν(NaOH) = 4/40 = 0.1 моль, ν(OH-)до эл-за = 0.1 моль,
На катоде и в катодном пространстве:
4 Н2О + 4 е- = 2 Н2 + 4 ОНх моль
0.5х х моль
m (H2) = 0.5x · 2 = x (г)
m(р-ра) = (50-х) г - после электролиза;
ν(OH-)после эл-за = (0.1 + х) моль
(50-х) г раствора содержат (0.1 + х) моль ОН10 г раствора ----"----- 0.1·0.3 = 0.03 моль ОН(50-х) ·0.03 = 10·(0.1 + х);
1.5-0.03х = 1 + 10х; 10.03х = 0.5;
х = 0.5/10.03 ~ 0.05 моль.
На аноде и в анодном пространстве:
4 ОН- - 4 е- = О2 + 2 Н2О
0.05 моль 0.0125 моль
m (О2) = 0.0125 · 32 = 0.4 (г)
m(р-ра) = (50-0.4) = 49.6 г - после электролиза
49.6 г раствора содержат (0.1 – 0.05) моль ОН10 г раствора ----"----49.6 ·у = 10·0.05;
у = 0.5/49.6;
у моль ОНх ~ 0.01 моль (ОН-).
0.3 моль HNO3 содержатся в 1 л р-ра
ν(OH-) = ν(HNO3)
0.01 моль ------"----------
в z л р-ра z = 0.01/0.3 = 0.033 л = 33 мл р-ра HNO3.
(16 баллов)
12.
Пусть число атомов углерода в нециклических углеводородах равно "n". Как следует из
продуктов гидратации, в состав исходной смеси входили алкен (CnH2n) и алкин (CnH2n-2),
причем алкена было в 2 раза больше, т.е. ν(CnH2n) = 2 ν(CnH2n-2).
Уравнения гидратации:
CnH2n + Н2О = CnH2n-1ОН
CnH2n-2 + Н2О = CnH2nО
Возьмем 2 моля алкена и 1 моль алкина и запишем уравнения сгорания этой смеси:
CnH2n + 3n/2 О 2 = n CО2 + n Н2О
2 моль
2n
2n
CnH2n-2 + (3n-1)/2 О 2 = n CО2 + (n-1) Н2О
1 моль
n
n-1
ν(CO2)всего = 2n + n = 3n моль
ν(Н2О)всего = 2n + (n-1) = 3n-1 моль
Общая масса продуктов сгорания
m(прод) = m(CО2) + m(Н2О) = 3n·44 + (3n-1)18 = 186n – 18 (г)
Пары воды поглощаются сульфатом меди:
CuSO4 + 5 H2O = CuSO4·5H2O.
По условию, масса воды составляет 27.27% от массы исходной смеси:
(3n-1)18 = 0.2727(186n – 18), откуда n = 4.
При таком условии из возможных алкинов только бутин-1 дает осадок с аммиачным
раствором оксида серебра:
CH3-CH2-C≡CH + [Ag(NH3)2]OH → CH3-CH2-C≡CAg + 2 NH3 + H2O
Этот углеводород имеет неразветвленный углеродный скелет, тогда единственный алкен
С4Н8 с разветвленным скелетом – это 2-метилпропен.
Уравнения реакций гидратации и условия их проведения:
H3C C CH2
CH3
CH3 CH2 CH2 C
(20 баллов)
+ H2O
CH
t, H3PO4
+ H2O
Hg2+, H+
OH
H3C C CH3
CH3
CH3 CH2 CH2 C
O
CH3