Задачи городской олимпиады по химии

Задача 9-1(1)
9 г оксида металла бросили в 279 г воды, в следствии этого образовался 5 %-ный раствор
щелочи.
1. Определите формулу оксида металла.
2. Напишите уравнение реакции.
3. Сколько литров газообразного HCl (н.у.) может поглотить полученный раствор?
Задача 9-2(1)
Дихромат аммония при нагревании разлагается по реакции
(NH4)2Cr2O7 = N2+ 4H2O + Cr2O3 + 503 кДж.
Сколько энергии выделилось при разложении некоторой порции дихромата аммония, если
масса твердого остатка оказалась на 10 г меньше массы исходного вещества?
Задача 9-3(1)
При прокаливании смеси кристаллогидратов Na2CO3*H2O и Na2CO3*7H2O уменьшение
массы составляет 33,75 %.
1. Определите состав смеси (соотношение кристаллогидратов по молям).
2. Сколько л СО2 (н.у.) получится при обработке 120 г такой смеси избытком соляной
кислоты?
3. Напишите уравнения реакций прокаливания и взаимодействия соды с кислотой.
Задача 9-4(1)
Напишите уравнения реакций, соответствующих схеме превращений соединений азота
Задача 9-5(1)
В трех пробирках находятся хлориды железа (ΙΙΙ), алюминия и аммония. С помощью одного
реагента определите, какое вещество находится в каждой.
Задача 9-1(2)
9 г оксида металла бросили в 279 г воды. В результате образовался 5 %-ный раствор щелочи.
1. Определите формулу оксида металла.
2. Напишите уравнение реакции.
3. Полученный раствор нейтрализовали 14,6 % раствором соляной кислоты. Какова %-ая
концентрация хлорида металла.
Задача 9-2(2)
При сжигании 3,6 г алюминия в кислороде выделилось 111,3 кДж тепла.
Вычислите теплоту образования 1моль Al2O3 из простых веществ.
Задача 9-3(2)
В 150 г 10 %-ного раствора соляной кислоты бросили навеску Na2CO3. В результате реакции
выделилось 1,12 л (н.у.) газа.
1. Напишите уравнение реакции.
2. Покажите расчетом, какая среда ( кислая, нейтральная, щелочная) будет после окончания
реакции.
3. Определите %-ую концентрацию соли в полученном растворе.
Задача 9-4(2)
Напишите уравнения реакций, соответствующих схеме превращений соединений азота
Задача 9-5(2)
В трех пробирках находятся хлориды железа (ΙΙΙ), алюминия и аммония. С помощью одного
реагента определите, какое вещество находится в каждой пробирке.
1
Решение задачи 9-1(1)
1. Масса раствора щелочи 279 + 9 = 288 г, масса щелочи 288*0,05 = 14,4 г. С оксидом
реагировало 14,4 - 9 = 5,4 г воды 0,3 моль. Оксид М2О или МО 0,3 моль. Подходит
М2О: (2М + 16)*0,3 = 9.
М = 7 г/моль, Li.
5 баллов
2. Li2O + H2O = 2LiOH.
2 балла
3. Поглотится 0,6 моль HCl, 22,4*0,6 = 13,44 л
3 балла
Решение задачи 9-2(1)
Твердыми веществами являются:
(NH4)2Cr2O7 , молярная масса 14*2+8*1+2*52+7*16 = 252 г/моль;
Cr2O3, молярная масса 2*52+3*16 = 152 г/моль.
4 балла
Найдем разницу между молярными массами твердых веществ, принимающих участие в
реакции. ΔМ = 252 – 152 = 100 г. Это соответствует изменению числа молей
Δn = 10/100 = 0,1 моль.
4балла
Q = 0,1*503 = 50,3 кДж.
2 балл
Ответ: 50,3 кДж.
Решение задачи 9-3(1)
1. Na2CO3*H2O - 1 моль, Na2CO3*7H2O - Х моль.
Молярные массы Na2CO3*H2O = 106 + 18 = 124 г/моль,
Na2CO3*7H2O = 106 + 126 = 232 г/моль.
Исходная масса (124 + 232*Х) г.
Потери массы при прокаливании (18 + 126*Х) г.
(18 + 126*Х)/ (124 + 232*Х) г = 0,3375. Х = 0,5 моль.
Na2CO3*H2O : Na2CO3*7H2O = 1 : 0,5
4балла
2. В смеси 100 - 33,75 = 66,25 % Na2CO3.
В 120 г смеси 120*0,6625 = 0,75 моль Na2CO3 ; СО2 0,75 моль.
Объем СО2 22,4*0,75= 16,8 л.
4 балла
3. Na2CO3*H2O → Na2CO3 + H2O
Na2CO3*7H2O → Na2CO3 + 7H2O
Na2CO3 +2HCl = 2NaCl + CO2 +H2O
2 балла
Решение задачи 9-4(1)
X1 - NH3;
X2 - NO2;
X3 - HNO3; X4 - NH4NO3;
X5 - N2O.
N2 + 3H2 ↔ 2NH3
4NH3 + 5O2 = 4NO + 6H2O
2NO + O2 → 2NO2
4NO2 + O2 + 2H2O = 4HNO3
HNO3 + NH3 → NH4NO3
NH4NO3→ N2O + 2H2O
За каждую формулу вещества 1 балл (всего 5 баллов).
За уравнение 1 и 3 реакций по 0,5 балла, за остальные по 1 баллу.
Решение задачи 9-5(1)
Добавим в каждую из пробирок щелочь:
Fe3+ + 3OH- → Fe(OH)3↓ - бурый осадок
2 балла
Al3+ + 3OH- → Al(OH)3↓ -студенистый осадок растворяется
в избытке щелочи
6 баллов
NH4+ +OH- → NH3↑ + H2O - резкий запах
2 балла
2
Решение задачи 9-1(2)
1. Масса раствора щелочи 279 + 9 = 288 г, масса щелочи 288*0,05 = 14,4 г. С оксидом
реагировало 14,4-9 = 5,4 г воды 0,3 моль. Оксид М2О или МО , 0,3 моль. Подходит М2О: (2М
+ 16)*0,3 = 9. М = 7 г/моль, Li.
5 баллов
2. Li2O + H2O = 2LiOH.
2 балла
3. Масса 0,6 моль HCl 36.5*0,6 = 21,9 г. Масса раствора HCl 21,9/0,146 = 150 г.
Масса нейтрализованного раствора 288 + 150 = 438 г, хлорида лития 42,5*0,6 = 25,5 г.
25,5*100/438 = 5,28 %.
3 балла
Решение задачи 9-2(2)
Реакция горения 2Al+ 3/2O2 = Al2O3 + Q.
(Тепловой эффект этой реакции и есть теплота образования Al2O3).
Определим количество вещества Al. Оно равно 3,6/27 = 0,13 моль.
Далее составим пропорцию исходя из уравнения реакции
Q = 2*111,3/0,13 = 1669,5 кДж.
Ответ: 1669,5 кДж/моль.
4 балла
2 балл
2 балл
2 балл
Решение задачи 9-3(2)
1. Na2CO3 +2HCl = 2NaCl + CO2 +H2O
2. Масса HCl 150*0,1 = 15 г или 15/36,5 = 0,41 моль,
CO2 1,12/22,4 = 0,05 моль, 44*0,05 = 2,2 г.
HCl избыток- среда кислая.
3. Масса Na2CO3 106*0,05 = 5,3 г. Масса NaCl 58,5* 0,1 = 5,85 г.
Масса раствора 150 + 5,3 – 2,2 = 153,1 г.
%-ая концентрация NaCl 5,85*100/153,1 = 3,82 %.
2 балла
4 балла
4 балла
Решение задачи 9-4(2)
X1 - NH3; X2- NO2; X3 - HNO3; X4 - NH4NO3; X5 - N2O.
N2 + 3H2 ↔ 2NH3
4NH3 + 5O2 = 4NO + 6H2O
2NO +O2 → 2NO2
4NO2 + O2 + 2H2O = 4HNO3
HNO3 + NH3 → NH4NO3
NH4NO3 → N2O + 2H2O
За каждую формулу вещества 1 балл (всего 5 баллов).
За уравнение 1 и 3 реакций по 0,5 балла, за остальные по 1 баллу.
Решение задачи 9-5(2)
Добавим в каждую из пробирок щелочь:
Fe3+ + 3OH- → Fe(OH)3↓ - бурый осадок
Al3+ + 3OH- → Al(OH)3↓ -студенистый осадок растворяется
в избытке щелочи
6 баллов
NH4+ + OH- → NH3↑ + H2O – резкий запах
2 балла
2 балла
3
Задача 10-1(1)
При электролизе 366 г 25%-ного раствора нитрата никеля (ΙΙ) масса катода увеличилась на
11,8 г. Рассчитайте массовые доли веществ в растворе после окончания реакции. Напишите
уравнения реакций, протекающих на электродах.
Задача 10-2(1)
Какой объем 20% раствора гидроксида калия ( плотность 1,19 г/мл) необходимо добавить к
300 мл 30% соляной кислоты (плотность 1,15 г/мл), чтобы массовая доля кислоты
уменьшилась вдвое?
Задача 10-3(1)
В кислородсодержащих солях состава X2YZ20O14 и X2Y2Z4O9 ( X, Y, Z - элементы,
О- кислород) содержание кислорода 65,50 и 48,32 % по массе. Определите формулы солей.
Задача 10-4(1)
Смесь двух газообразных алканов, имеющая относительную плотность по водороду
15,
реагирует с хлором и образует смесь только двух монохлорпроизводных.
1. Определите качественный состав смеси, напишите структурные формулы алканов в смеси.
2. Определите процентное содержание компонентов по молям.
3. Напишите механизм реакции хлорирования для одного из компонентов смеси.
Задача 10-5(1)
Возможно ли распознать растворы нитрата аммония, сульфата цинка, соляной кислоты,
гидроксидов калия и бария, используя в качестве реагента только фенолфталеин.
Предложите план проведения анализа, запишите уравнения реакций.
Задача 10-6(1)
Во сколько раз необходимо разбавить сточную воду, содержащую 0,001 моль/л Pb2+, чтобы
его концентрация не превышала ПДК (и воду можно было сливать в водоем). ПДК(Pb2+) =0,1
мг/л.
Задача 10-1(2)
При электролизе 319 г 25%-ного раствора сульфата меди (ΙΙ) масса катода увеличилась на
12,7 г. Рассчитайте массовую долю соли в растворе после окончания реакции и объем
выделившегося газа. Напишите уравнения реакций, протекающих на электродах.
Задача 10-2(2)
Какой объем 20% раствора гидроксида натрия (плотность 1,22 г/мл) необходимо добавить к
300 мл 30% соляной кислоты (плотность 1,15 г/мл), чтобы массовая доля кислоты
уменьшилась втрое?
Задача 10-3(2)
В кислородсодержащих солях состава X2YZ20O14 и X2Y2Z4O9 (X, Y, Z - элементы,
О- кислород) содержание кислорода 65,50 и 48,32 % по массе. Определите формулы солей.
Задача 10-4(2)
Для сжигания 22,4 л смеси ацетилена (С2Н2), паров бензола (С6Н6) и пентена (С6Н6)
потребовался в 5 раз больший объем кислорода.
1. Напишите уравнения реакций горения для каждой компоненты смеси
2. Определите долю ацетилена (по молям) в смеси.
3.
Вычислите минимальную и максимальную массу воды, которая может образоваться при
сжигании смеси.
Задача 10-5(2)
Возможно ли распознать растворы нитрата аммония, сульфата цинка, соляной кислоты,
гидроксидов калия и бария, используя в качестве реагента только фенолфталеин.
Предложите план проведения анализа, запишите уравнения реакций.
Задача 10-6(2)
Реакция на Ni2+с диметилглиоксимом дает положительный аналитический эффект при его
концентрации в растворе 1*10-5 моль/л. Можно ли использовать эту реакцию при
определении Ni2+ в водоемах при концентрации на уровне ПДК. ПДК (Ni2+) = 0,1 мг/л.
Обоснуйте свой ответ.
4
Решение задачи 10-1(1)
Катод: Ni+2 + 2e = Ni
1 балл
Анод: 2H2O - 4е = О2 + 4H+
1 балл
+2
+
Суммарный процесс: Ni + H2O = Ni + 1/2 О2 + 2H .
1 балл
Найдем изменение массы раствора.
Убыль массы происходит за счет осаждения никеля и выделения кислорода.
n(Ni) = 11,8/59 = 0,2 моль;
1 балл
n(О2) = 1/2n(Ni) = 0,1моль; m(О2) = n(О2)*M(O2) = 0,1*32 = 3,2 г.
1 балл
m(раствора) = 366-11,8-3,2 = 351г.
1 балл
Масса соли никеля после окончания электролиза составит
366*0,25-0,2*М(Ni(NO3)2) = 91,5 - 36,6 = 54,9 г.
Массовая доля соли после окончания реакции равна 54,9*100/351 = 15,6 % 2 бала
Массовая доля образующейся кислоты, после окончания реакции равна
0,4*63*100/351 = 7,2 %. (Массу кислоты нашли как количество вещества
на молярную массу кислоты, исходя из стехиометрии процесса.)
2 балла
Решение задачи 10-2(1)
Массовую долю кислоты определим по формуле

m
m
HCl
раствора
 100%
;
1 балл
mHCl = Vр-раHCl*dр-раHCl*wHCl - Vр-раKOH*ρр-раKOH*wKOH*MHCl/MKOH
Vр-раHCl*ρр-раHCl*wHCl –исходная масса кислоты 300*1,15*0,3 = 103,5 г
3 балл
Vр-раKOH*ρр-раKOH*wKOH*MHCl/MKOH - масса кислоты, вступившая в реакцию
со щелочью Vр-раKOH*1,19*0,2*36,5/56 = 0,155*Vр-раKOH г.
2 балла
mр-ра = Vр-раHCl*ρр-раHCl + Vр-раKOH*ρр-раKOH = 300*1,15 + Vр-раKOH*1,19
2 балла
=345 +1,19* Vр-раKOH г.
Массовая доля кислоты после нейтрализации равна 15% (0,15)
0,15 = (103,5-0,155*Vр-раKOH)/(345 +1,19* Vр-раKOH)
решение этого уравнения дает 155,17 мл.
2 балла
Решение задачи 10-3(1)
Большие количества Z и кислорода в первом веществе дают возможность предположить,
что соль – кристаллогидрат, Z-H.
2 балла
Для первой соли М =16*9/0,4832 = 342 г/моль;
1 балл
для второй М = 16*14/0,6550 = 298 г/моль.
1 балл
2X + Y + 1*20 +16*14 = 342
2 балла
2X + 2Y + 1*4 +16*9 = 298
2 балла
Y = 52 (Cr) ; X = 23 (Na).
2 балла
Na2CrO4*10H2O
Na2Cr2O7*2H2O
Решение задачи 10-4(1)
1. Для того, чтобы при монохлорировании образовался только один изомер, алкан должен
обладать симметричной структурой. Этому условию отвечают структуры газообразных
алканов: СН4, СН3-СН3, (СН3)4С
2 балла
2. Средняя молярная масса смеси Мср = 15 ∙* 2 = 30 (г/моль). Таким образом, этан может
быть исключен, т.к. его молярная масса совпадает с Мср. Можно предположить, что смесь
состоит из метана и неопентана.
2 балла
Возьмем 1 моль смеси, ν метана в молях обозначим за Х, а ν неопентана – за (1-х), тогда
можно представить Мср в виде уравнения 1):
1) 30 = 16 х + 72 (1-х); х = 0,75; 1-х = 0,25 (моль).
2 балла
Таким образом, смесь содержит 0,75 моль СН4 и 0,25 моль (СН3)4С, или 75% метана и 25%
неопентана.
3. Уравнение хлорирования метана:
5
СН4 + Сl2 → CH3Cl + HCl
Уравнение хлорирования неопентана:
1 балл
1 балл
2 балла
Механизм реакции хлорирования:
1) Инициирование:
2) Рост цепи:
3) Обрыв цепи:
Решение задачи 10-5(1)
Добавим в порции каждого из растворов фенолфталеин. В тех пробирках, в которых были
KOH Ba(OH)2 появилось малиновое окрашивание. Один из растворов щелочей добавляем к
порциям остальных веществ. Соль аммония распознаем по запаху аммиака, соль цинка по
появлению белого осадка, который растворится в избытке щелочи. Сульфат цинка добавим к
щелочам. Белый осадок (сульфат бария) выпадет в пробирке, где находился Ba(OH)2 и
останется пробирка с НСl. При добавлении ее к растворам щелочей с фенолфталеином,
малиновое окрашивание исчезает.
Уравнения реакций
NH4NO3 + KOH → KNO3 + NH3↑ + H2O
2 балла
ZnSO4 +2KOH → Zn(OH)2↓ + K2SO4
2 балла
Zn(OH)2↓ + 2KOH → K2[Zn(OH)4]
2 балла
ZnSO4 + Ba(OH)2 → BaSO4↓ + Zn(OH)2
1 балл
Zn(OH)2 + 2OH- → [Zn(OH)4]21 балл
или ZnSO4 + 2Ba(OH)2 → BaSO4↓ + Ba[Zn(OH)4]
Указание на изменение окраски фенолфталеина в щелочной и кислой средах 2 балла
Решение задачи 10-6(1)
Для сравнения концентраций представим с(Pb2+) и ПДК в одних и тех же единицах. с(Pb2+) =
0,001 моль/л*207,4 г/моль*103 = 207,4 мг/л
5 баллов
Найдем отношение с(Pb2+)/ПДК = 207,4/0,1 = 2074
5 баллов
Ответ: в 2074 раз.
Решение задачи 10-1(2)
Катод: Cu+2 + 2e = Cu
Анод: 2H2O - 4е = О2 + 4H+
Суммарный процесс: Cu+2 + H2O = Cu + 1/2 О2 +2H+
1 балл
1 балл
1 балл
6
Убыль массы происходит за счет осаждения меди и выделения кислорода.
n(Cu) = 12,7/63,5 = 0,2 моль;
1 балл
n(О2) = 1/2n(Cu) = 0,1 моль m(О2) = n(О2)*M(O2) = 0,1*32 = 3,2 г.
1 балл
m(раствора) = 319 - 12,7- 3,2 = 303,1 г.
1 балл
Масса соли меди после окончания электролиза составит
319*0,25-0,2*М(CuSO4) = 79,75 - 31,9 = 47,85 г.
Массовая доля соли (ω)после окончания реакции равна
47,85*100/303,1 = 15,8 %.
2 балл
Объем выделившегося газа равен 22,4*0,1= 2,24 л.
2 балл
Решение задачи 10-2(2)
Массовую долю кислоты определим по формуле

m
m
HCl
раствора
 100%
;
mHCl = Vр-раHCl*ρр-раHCl*wHCl - Vр-раKOH*ρр-раNaOH*wNaOH*MHCl/M NaOH
1 балл
Vр-раHCl*ρр-раHCl*wHCl –исходная масса кислоты 300*1,15*0,3 = 103,5 г
3 балл
Vр-раKOH*ρр-раNaOH*wNaOH*MHCl/MNaOH - масса кислоты, вступившая в реакцию со щелочью Vр2 балла
раNaOH*1,22*0,2*36,5/40 = 0, 223*Vр-раNaOH г.
mр-ра = Vр-раHCl*ρр-раHCl + Vр-раKOH*ρр-раNaOH = 300*1,15 + Vр-раNaOH*1,22
= 345 +1,22* Vр-раNaOH г
2 балла
Массовая доля кислоты после нейтрализации равна 10% (0,10)
0,10 = (103,5-0, 223*Vр-раNaOH)/( 345 +1,22* Vр-раNaOH)
решение этого уравнения дает 200,2 мл.
2 балла
Решение задачи 10-3(2)
Большие количества Z и кислорода в первом веществе дают возможность предположить,
что соль – кристаллогидрат, Z-H.
2 балла
Для первой соли М =16*9/0,4832 = 342 г/моль;
1 балл
для второй М = 16*14/0,6550 = 298 г/моль.
1 балл
2X + Y + 1*20 +16*14 = 342
2 балла
2X + 2Y + 1*4 +16*9 = 298
2 балла
Y = 52 (Cr); X = 23 (Na).
2 балла
Na2CrO4*10H2O
Na2Cr2O7*2H2O
Решение задачи 10-4(2)
1. Напишем уравнения горения для каждой компоненты смеси:
С6Н6 + 7,5 О2 = 6 СО2 + 3 Н2О
1 балл
С5Н10 + 7,5 О2 = 5 СО2 + 5 Н2О
1 балл
С2Н2 + 2,5 О2 = 2 СО2 + Н2О
1 балл
2. Определим количество исходной смеси: vсм = 22,4 : 22,4 = 1 (моль).
1 балл
Определим количество израсходованного кислорода: v (О2) = 112 : 22,4 = 5 (моль). 1 балл
Поскольку для бензола и пентена требуется одинаковое количество кислорода, обозначим их
суммарное количество за Х, тогда количество ацетилена:
ν(С2Н2) = 1 - Х.
1 балл
Составим уравнение для израсходованного кислорода:
5 = 7,5 Х + 2,5 (1 – Х), Х = 0,5 (моль), таким образом, доля ацетилена = 50%.
1 балл
3. На долю бензола и пентена приходится в сумме 0,5 ν смеси. При сгорании каждого из них
образуется разное количество воды. Если предположить, что в смеси только бензол, тогда m
(Н2О) = 0,5 ∙ 3 ∙ 18 = 27 (г), если предположить, что в смеси только пентен, тогда m (Н2О) =
0,5 ∙ 5 ∙ 18 = 45 (г).
2 балла
Тогда максимальная масса воды, образующейся при сжигании смеси:
m(H2O)max = 45 + 0,5 ∙ 18 = 54(г)
1 балл
7
Минимальная масса воды, образующейся при сжигании смеси:
m(H2O)max = 27 + 0,5 ∙ 18 = 36 (г)
36 г < m (H2O) < 54 г
1 балл
Решение задачи 10-5(2)
Добавим в порции каждого из растворов фенолфталеин. В тех пробирках, в которых были
KOH Ba(OH)2 появилось малиновое окрашивание. Один из растворов щелочей добавляем к
порциям остальных веществ. Соль аммония распознаем по запаху аммиака, соль цинка по
появлению белого осадка, который растворится в избытке щелочи. Сульфат цинка добавим к
щелочам. Белый осадок (сульфат бария) выпадет в пробирке, где находился Ba(OH)2 и
останется пробирка с НСl. При добавлении ее к растворам щелочей с фенолфталеином,
малиновое окрашивание исчезает.
Уравнения реакций
NH4NO3 + KOH → KNO3 + NH3↑ + H2O
2 балла
ZnSO4 +2KOH → Zn(OH)2↓ + K2SO4
2 балла
Zn(OH)2↓ + 2KOH → K2[Zn(OH)4]
2 балла
ZnSO4 + Ba(OH)2 → BaSO4↓ + Zn(OH)2
1 балл
2Zn(OH)2 + 2OH → [Zn(OH)4]
1 балл
или ZnSO4 + 2Ba(OH)2 → BaSO4↓ + Ba[Zn(OH)4]
Указание на изменение окраски фенолфталеина в щелочной и кислой средах 2 балла
Решение задачи 10-6(2)
Для сравнения двух концентраций необходимо перевести их в одни и те же единицы
измерения.
с(Ni2+)= 1*10-5 моль/л*58,69 г/моль*103 = 0,5869 мг/мл
5 баллов
2+
2+
с(Ni ) > ПДК(Ni ).
5 баллов
Следовательно, обнаружение Ni2+ в водоемах при концентрации на уровне ПДК реакция с
диметилглиоксимом не дает положительный результат.
Ответ: нет.
Задача 11-1(1)
При пропускании 1 л газа А (плотность 2,64 г/л при 25о С) через спиртовый раствор едкого
натра получается 0,7 л газа В (плотность 1,15 г/л при 25о С).
1. Определите возможные структуры А и В.
2. Напишите уравнения реакции превращения А в В.
3. Как газ В можно превратить обратно в А?
Задача 11-2(1)
При сливании растворов Na2SO4 BaCl2 ( каждый раствор массой 100 г) выпало 6,99 г осадка,
в полученном растворе масса катионов оказалась равной массе анионов.
1. Напишите уравнение реакции.
2. Определите, какие катионы и анионы будут в растворе после выпадения осадка, какое из
исходных веществ было взято в избытке.
3. Определите количество избытка вещества.
4. Определите %-ые концентрации исходных растворов.
Задача 11-3(1)
Синтез новых соединений традиционно является одной из основных задач органической
химии. Такие синтезы нередко мотивируются стремлением к созданию чарующих
молекулярных конструкций, обладающих уникальными структурными особенностями. В
этой сфере творческое воображение оказывается наиболее важным из всех инструментов,
используемых при постановке цели синтеза, о чем свидетельствуют приведенные ниже
«экзотические» структуры.
1. Проверьте себя, и на основе ассоциаций, которые эти структуры у Вас вызывают,
выберите для них названия из приведенного ниже списка.
8
1
2
3
4
кубан
коронен
фуллерен
пагодан
призман
Для ответа Вам необходимо заполнить таблицу, поставив против каждого названия номер
соответствующей структуры.
2.
Вам предлагается синтез весьма экзотической структуры А, используя в качестве исходного
соединения ацетилен по следующей схеме:
Известно, что 0,1 моль соединения А может обесцветить 3 кг 3,2%-го раствора бромной
воды. При обработке полученного продукта раствором сильного основания образуется
соединение В, структура которого напоминает солнце (Кстати, подобные структуры
представляют интерес для нелинейной оптики).
1. Напишите все перечисленные реакции.
2.
Предложите способ химического распознавания А и В.
Задача 11-4(1)
Запахи имеют огромное значение в нашей жизни. Приятный аромат духов, кусочек
туалетного мыла, пахнущего лавандой или лимоном – все это влияет на наше восприятие
окружающего мира, вызывая положительные эмоции! Среди веществ, придающих запах
тем или иным продуктам множество органических соединений, но огромное большинство
из них принадлежат одному классу. Представители этого класса имеют широкое применение
в парфюмерной и пищевой промышленности в качестве ароматизаторов и отдушек. Однако
иногда незначительное изменение в структуре приводит к полному исчезновению аромата и
даже появлению неприятного запаха. Примером тому служат два изомерных соединения А
(обладает запахом жасмина) и В (имеет запах пота), структуры которых Вам предлагается
определить.
При сжигании двух образцов соединений А и В массой по 1,36 г в избытке кислорода
образуется 1,792 л СО2 и 0,72 г воды. При нагревании 1,36 г вещества А с раствором щелочи
образовалось два продукта (при этом было израсходовано 0,4 г NaOH), одно из этих веществ
вступает в реакцию «серебряного зеркала».
При нагревании такой
же массы вещества В со щелочью расходуется вдвое большее количество NaOH, при этом
также образуется два продукта, которые не обнаруживают реакции «серебряного зеркала»,
один из продуктов взаимодействует с бромной водой, образуя белый осадок.
1. Определите молекулярную формулу изомеров А и В.
9
2.Укажите, к какому классу органических соединений принадлежат эти вещества.
3.Определите, структурные формулы этих соединений.
4.Напишите
уравнения всех указанных в условиях задачи реакций.
Задача 11-5(1)
В пяти пронумерованных пробирках находятся растворы Ba(NO3)2 (1), (NH4)2SO4 (2),
NH4NO3(3), ZnSO4(4), KOH(5).
Проведите мысленный эксперимент для доказательства содержимого каждой пробирки,
используя только реакции между растворами этих веществ. Приведите уравнения реакций.
Укажите «наблюдаемые» эффекты (признаки) для каждой пробирки и их количество.
Задача 11-6(1)
Приведите примеры уравнений необычных (на первый взгляд) необратимых реакций,
протекающих в водных растворах:
а) соль + соль + вода → кислота + основание + соль ;
б) соль + кислота → соль + соль + вода;
в) соль + основание → соль + соль + вода;
г) оксид + основание → соль + соль + вода;
д) кислота + кислота → простое вещество + вода.
Задача 11-1(2)
При пропускании 1 л газа А (плотность 2,79 г/л при 0о С) через спиртовый раствор едкого
калия получается 0,7 л газа В (плотность 1,16 л при 0о С).
1.
Определите возможные структуры А и В.
2.
Напишите уравнения реакции превращения А в В.
3.
Как газ В можно превратить обратно в А?
Задача 11-2(2)
Газовую смесь NO2 и HCl пропустили через избыток раствора NaOH. После этого оказалось,
что в полученном растворе массовая доля хлорида натрия равна массовой доле нитрата
натрия.
1. Напишите уравнения реакций компонентов газовой смеси со щелочью.
2. Определите состав исходной газовой смеси (соотношение по молям).
3. Определите молярную массу газовой смеси.
4. Как эта газовая смесь будет реагировать с раствором соды?
Подсказка. Учтите, что при взаимодействии NO2 со щелочью происходит реакция
диспропорционирования с образованием нитрата и нитрита натрия.
Задача 11-3(2)
Современные химики озабочены влиянием химического производства на
окружающую среду и все возрастающей тратой невозобновляемых природных ресурсов. Вот
почему ключевыми направлениями развития современной химической науки стали т.н.
«зеленая» химия (не нарушающая экологии) и «белая» химия – так называют химию на базе
возобновляемых ресурсов.
Одним из примеров такого подхода является получение полимера поли………Синтез этого
полимера может быть осуществлен из крахмала (растительное возобновляемое сырье) по
следующей схеме:
Крахмал гидролизуют в кислой среде;
1. Продукт гидролиза (А) подвергается ферментативному брожению, что приводит к
образованию соединения В;
2. Из соединения В в определенных условиях получают полимер С, называемый поли……
Из этого полимера делают плёнки, газопроницаемую упаковку для пищевых продуктов.
Причем в отличие от полиэтилена, полимер С обладает способностью к биодеградации под
воздействием влаги и света, превращаясь в воду и углекислый газ.
1.Напишите уравнения реакций и п.1 и п. 2.
2.
Напишите структуры и названия соединений А, В если известно:
а) соединение А по разному взаимодействует с гидроксидом меди (II) в зависимости от
10
условий;
б) 1 моль соединения В может взаимодействовать с двумя молями Na при этом выделяется
22.4 л газа Х или с 1 молем NaHCO3 – при этом образуется 22,4 л газа Y.
в)
При сгорании 9 г вещества В образуется 6.72 л газа Y и 5,4 г Н2О.
3. Напишите реакцию образования полимера С из В.
4. К какому классу органических соединений относится полимер С.
5. Закончите название полимера С – поли………
Задача 11-4(2)
Запахи имеют огромное значение в нашей жизни. Приятный аромат духов, кусочек
туалетного мыла, пахнущего лавандой или лимоном – все это влияет на наше восприятие
окружающего мира, вызывая положительные эмоции! Среди веществ, придающих запах
тем или иным продуктам множество органических соединений, но огромное большинство
из них принадлежат одному классу. Представители этого класса имеют широкое применение
в парфюмерной и пищевой промышленности в качестве ароматизаторов и отдушек. Однако
иногда незначительное изменение в структуре приводит к полному исчезновению аромата и
даже появлению неприятного запаха. Примером тому служат два изомерных соединения А
(обладает запахом жасмина) и В (имеет запах пота), структуры которых Вам предлагается
определить.
При сжигании двух образцов соединений А и В массой по 1,36 г в избытке кислорода
образуется 1,792 л СО2 и 0,72 г воды. При нагревании 1,36 г вещества А с раствором щелочи
образовалось два продукта (при этом было израсходовано 0,4 г NaOH), одно из этих веществ
вступает в реакцию «серебряного зеркала».
При нагревании такой
же массы вещества В со щелочью расходуется вдвое большее количество NaOH, при этом
также образуется два продукта, которые не обнаруживают реакции «серебряного зеркала»,
один из продуктов взаимодействует с бромной водой, образуя белый осадок.
1. Определите молекулярную формулу изомеров А и В.
2.Укажите, к какому классу органических соединений принадлежат эти вещества.
3.Определите, структурные формулы этих соединений.
4.Напишите уравнения всех указанных в условиях задачи реакций.
Задача 11-6(2)
Приведите примеры уравнений необычных (на первый взгляд) необратимых реакций,
протекающих в водных растворах:
а) соль + соль + вода → кислота + основание + соль ;
б) соль + кислота → соль + соль + вода;
в) соль + основание → соль + соль + вода;
г) оксид + основание → соль + соль + вода;
д) кислота + кислота → простое вещество + вода.
Решение задачи 11-1(1)
1. С помощью уравнения Клайперона-Менделеева определим молярную массу газа А:
M = m R T/ PV = 2,64 ∙ 1 ∙ 0,082 ∙ 298 = 64,5 (г/моль) ( P = 1 атм, V = 1 л )
2 балла
С помощью уравнения Клайперона-Менделеева определим молярную массу газа В:
M = m R T/ PV = 1,15 ∙ 0,082 ∙ 298 ∙ 0,7 / 0,7 ∙ 1 = 28 (г/моль) ( P = 1 атм, V = 0,7 л ) 2 балла
Разница в молярных массах составляет 64,5 – 28 = 36,5 (г/моль). Нетрудно догадаться, что
это НCl. Следовательно газ А – хлористый этил, а газ В – этилен.
2 балла
2. Уравнение реакции превращения А в В:
CH3CH2Cl + NaOH (спирт) → CH2=CH2 + NaCl + H2O
2 балла
3. Уравнение реакции превращения В в А:
CH2=CH2 + HCl → CH3CH2Cl
2 балла
Решение задачи 11-2(1)
1. Na2SO4 + BaCl2 = BaSO4 + 2NaCl
1 балл
11
2. BaSO4 6,99/233 = 0,03 моль, в растворе 0,06 моль NaCl, т.е. 23*0,06 = 1,38 г ионов Na+ и
35,5*0,06 = 2,13 г-ионов Cl- , т. е. должен быть избыток соли , в которой масса катионов
больше массы анионов, т.е. BaCl2
3 балла
+
3. Разница в массе Cl и Na 2,13 – 1,38 =0,75 (г). В одном моле BaCl2 разница масс катионов
и анионов 137 -71 = 66 г. 0,75 г разницы соответствует 0,75*1/66 = 0,011 моль BaCl2.
4 балла
4. В исходных растворах Na2SO4 0,03 моль, 142*0,03 = 4,26 г, (4,26%),
BaCl2 0,03 +0,011 = 0,041 моль, 0,041*208 = 8,53 г, (8,53%).
2балла
Решение задачи 11-3(1)
1.
4
кубан
3
коронен
1
фуллерен
2
пагодан
5
призман
1 балл
2.
За определение веществ X - 1 балл, Y - 2 балла, A -2 балла , переход A – B - 1 балл.
3. Для того, чтобы различить химическим путем А и В, можно воспользоваться реактивом
Толленса, который даст белый осадок при взаимодействии с соединением В.
2 балла
Решение задачи 11-4(1)
Определим молекулярную формулу изомеров А и В по результатам сгорания:
1. ν(С) = ν(СО2) = 1,792 / 22,4 = 0,08 (моль)
2.
ν(Н) = 2 ν(Н2О) = 2 ∙ 0,72 / 18 = 0,08 (моль)
Определим массу углерода, содержащегося в А или В:
3. m
(C) = 0,08 ∙ 12 = 0,96 (г)
4. m
(Н) = 0,08 ∙ 1 = 0,08(г)
Сумма масс Н и С не совпадает с массой сожженного образца:
1,36 – (0,96 + 0,08) = 0,32 (г), следовательно в состав соединений А и В входит кислород (так
как в продуктах сгорания присутствуют только СО2 и Н2О).
12
5. Определим ν(О) = 0,32 : 16 = 0,02 (моль).
За
правильный расчет 2 балла
Таким образом, молекулярная формула: С8Н8О2
1 балл
Судя по результатам щелочного гидролиза, соединения А и В принадлежат к классу
сложных эфиров, причем в их структуре, по-видимому, присутствует бензольное кольцо (о
чем свидетельствует низкое содержание водорода).
Для соединения А возможна структура бензилформиата, так как продукт гидролиза –
муравьиная кислота вступает в реакцию «серебряного зеркала»
1 балл
Соединение В – это фенилацетат, т.к. образующийся при гидролизе фенол взаимодействует
со щелочью, на гидролиз этого эфира расходуется в два раза большее количество щелочи.
Фенол взаимодействует с бромной водой, образуя белый осадок трибромфенола 1 балл
Уравнения реакций:
1) С8Н8О2 + 9 О2 = 8 СО2 + 4 Н2О
1 балл
1балл
Бензилформиат
бензиловый спирт
формиат натрия
1 балл
2)
3)
Фенилацетат
фенолят натрия
ацетат натрия
1 балл
4)
1 балл
2,4,6-трибромфенол
Решение задачи 11-5(1)
№
1.
пробирки
Ba(NO3)2
1.
Ba(NO3)2
2.
(NH4)2SO
4
3.
4.
NH4NO3
ZnSO4
5.
KOH
Кол-во
2.
3.
4.
5.
(NH4)2SO4
NH4NO3
ZnSO4
KOH
осадок
белого
цвета
осадок белого
цвета
осадок
белого
цвета
запах аммиака
запах аммиака
осадок белого
цвета, раств. в
избытке щелочи
осадок
белого
цвета
2
запах
аммиака
запах
аммиака
2
1
осадок белого
цвета, раств. в
изб. щелочи
2
3
13
эффектов
Реакции могут приводиться как в молекулярном, так и в ионном виде.
1. Только при добавлении по каплям раствора № 5 (KOH) к раствору из №4 (ZnSO4) сначала
выпадет белый аморфный осадок (а), который при дальнейшем добавлении растворится (б).
При добавлении наоборот: раствора №4 к раствору №5 количество осадка будет постепенно
увеличиваться (реакции б+в). Таким образом устанавливаются и KOH, и ZnSO4.
2балла
а) ZnSO4 + 2KOH = K2SO4 + Zn(OH)2 (белый осадок без избытка щелочи).
1 балл
б) Zn(OH)2 + 2KOH = K2[Zn(OH)4] (растворение осадка при избытке щелочи). 1 балла
в) K2[Zn(OH)4] + ZnSO4 = 2Zn(OH)2  + K2SO4 (белый осадок).
2 балла
2. При добавлении раствора № 5 (KOH) к растворам №2 ((NH4)2SO4) и №3 (NH4NO3)
появляется запах аммиака:
г) (NH4)2SO4 + 2KOH = K2SO4 + 2NH3 + 2H2O (или 2NH4OH).
1 балл
д) NH4NO3 + KOH = KNO3+ NH3 + H2O (или NH4OH).
1 балл
Или одной реакцией: NH4+ + OH– = NH3 + H2O
3. С раствором из пробирки №1 (Ba(NO3)2) щелочь не реагирует. При добавлении Ba(NO3)2
к растворам из пробирок №2 и №4 наблюдаются одинаковые эффекты, указывающие на
присутствие сульфатов:
е) Ba(NO3)2 + (NH4)2SO4 = 2NH4NO3 + BaSO4 (белый кристаллический осадок). 1 балл
ж) Ba(NO3)2 + ZnSO4 = Zn(NO3)2 + BaSO4 (белый кристаллический осадок).
1 балл
Или одной реакцией: Ba2+ + SO42– = BaSO4 (белый кристаллический осадок).
Это позволяет различить (NH4)2SO4 (№2) и NH4NO3 (№3) и подтвердить ZnSO4 (№4).
Решение задачи 11-6(1)
а) Полный гидролиз 2 AlCl3 + 3 Na2S + 6H2O → 2Al(OH)3 + 3H2S + 6NaCl;
б) (CuOH)2SO4 + 2HCl →CuSO4 + CuCl2 +2H2O;
в) 2NaHSO4 + 2KOH→ Na2SO4 + K2SO4 + H2O;
г) NO2 + 2KOH → KNO3 + KNO2 + H2O;
д) 2H2S + H2SO4 → 3S + 3H2O.
Могут быть другие примеры.
За каждое приведенное уравнение реакции 2 балла, всего 10 баллов
Решение задачи 11-1(2)
1. С помощью уравнения Клайперона-Менделеева определим молярную массу газа А:
M = m R T/ PV = 2,79 ∙ 1 ∙ 0,082 ∙ 298 = 62,5 (г/моль)
( P = 1 атм, V = 1 л ) 2 балла
С помощью уравнения Клайперона-Менделеева определим молярную массу газа В:
M = m R T/ PV = 1,16 ∙ 0,082 ∙ 298 ∙ 0,7 / 0,7 ∙ 1 = 26 (г/моль) ( P = 1 атм, V = 0,7 л ) 2 балла
Разница в молярных массах составляет 62,5 – 26 = 36,5 (г/моль). Нетрудно догадаться, что
это НCl. Следовательно газ А – хлористый винил, а газ В – ацетилен.
2 балла
2. Уравнение реакции превращения А в В:
CH3CH2Cl + KOH (спирт) → CH2=CH2 + KCl + H2O
2 балла
3. Уравнение реакции превращения В в А:
C2H2 + HCl → CH2=CH-Cl
2 балла
Решение задачи 11-2(2)
1. HCl + NaOH→ NaCl + H2O
2NO2 + 2NaOH → NaNO3 + NaNO2 + H2O
3 балла
2. На 1 моль NaCl приходится 58,5/85 = 0,69 моль NaNO3 и 0,69 моль NaNO2 .
Т.о. на 1 HCl моль в газовой смеси приходится 0,69*2 = 1,38 моль NO2
3 балла
3. Молярная масса смеси газов (36,5*1 + 46*1,38)/2,38 = 42 (г/моль).
2 балла
4. 2HCl + Na2СO3→ 2NaCl + H2O +СО2
2NO2 + Na2СO3→ NaNO3 + NaNO2 + СO2
2 балла
(Продукты такие же, т.к. из-за гидролиза Na2СO3 в растворе газы фактически реагируют с
NaOH)
14
Решение задачи 11-3(2)
1. Гидролиз крахмала приводит к образованию глюкозы (A):
1 балл
(С6Н10О5)n + n Н2О = n C6H12O6 (А)
2. Реакция глюкозы с Cu(OH)2: 1 + 1
а) при комнатной температуре образуется синий раствор гликолята меди:
б) При нагревании происходит окислительно-восстановительная реакция, что
приводит к образованию красного осадка оксида меди
1 балл:
Примечание: уравнение с образованием желто-зеленого осадка гидроксида меди(Ι) также
зачитывается.
1 балл
3. Ферментативное брожение глюкозы приводит к образованию молочной кислоты (В):
C6H12O6 = 2 СН3-СН(ОН)-СООН (В)
1 балл
4.. Определим молекулярную формулу соединения В:
2 балла
СхHyOz +
(x + y/4 – z/2) O2 = x CO2 + y/2 H2O
ν (C) = ν(CO2) = 6,72 / 22,4 = 0,3 (моль);
ν (H) = 2 ν (H2O) = 2 ∙ 5,4 / 18 = 0,6 (моль)
m (C) = 0,3 ∙ 12 = 3,6 (г); m (H) = 0,6 (г); m (C) + m (H) = 3,6 + 0,6 = 4,2 (г);
Таким образом, в веществе В содержится еще кислород:
m(O) = 9,0 – 4,2 = 4,8 (г); ν (O) = 4,8 / 16 = 0,3 (моль)
ν (C) : ν (H) : ν (O) = 0,3 : 0,6 : 0,3 = 3 : 6 : 3
Молекулярная формула В: С3Н6О3
5. Выделение газа при взаимодействии В с металлическим натрием указывает на то, что в
структуре присутствуют две функциональные группы обладающие кислотностью. В реакции
с содой, по-видимому, участвует только одна функциональная группа, обладающая большей
кислотностью. Таким образом, можно предположить, что соединение В является
оксикислотой. В результате молочно-кислого брожения из глюкозы образуется молочная
кислота:
СН3-СН(ОН)-СООН, которая взаимодействует с металлическим натрием (ур.1):
1) СН3-СН(ОН)-СООН + 2 Na = СН3-СН(ОNa)-СООNa + H2
1балл
C раствором соды молочная кислота реагирует по ур.2:
2) СН3-СН(ОН)-СООН + NaHCO3 = СН3-СН(ОН)-СООNa + CO2 + H2O 1 балл
Образование полимера из молочной кислоты возможно путем реакции поликонденсации по
ур. 3
1 балл
3)
15
Полилактат по химической природе является сложным эфиром. 1 балл
Решение задачи 11-4(1)
Определим молекулярную формулу изомеров А и В по результатам сгорания:
1. ν(С) = ν(СО2) = 1,792 / 22,4 = 0,08 (моль)
2.
ν(Н) = 2 ν(Н2О) = 2 ∙ 0,72 / 18 = 0,08 (моль)
Определим массу углерода, содержащегося в А или В:
3. m (C) = 0,08 ∙ 12 = 0,96 (г)
4. m (Н) = 0,08 ∙ 1 = 0,08(г)
Сумма масс Н и С не совпадает с массой сожженного образца:
1,36 – (0,96 + 0,08) = 0,32 (г), следовательно в состав соединений А и В входит кислород (так
как в продуктах сгорания присутствуют только СО2 и Н2О).
5. Определим ν(О) = 0,32 : 16 = 0,02 (моль).
За правильный расчет 2 балла
Таким образом, молекулярная формула: С8Н8О2
1 балл
Судя по результатам щелочного гидролиза, соединения А и В принадлежат к классу
сложных эфиров, причем в их структуре, по-видимому, присутствует бензольное кольцо (о
чем свидетельствует низкое содержание водорода).
Для соединения А возможна структура бензилформиата, так как продукт гидролиза –
муравьиная кислота вступает в реакцию «серебряного зеркала»
1 балл
Соединение В – это фенилацетат, т.к. образующийся при гидролизе фенол взаимодействует
со щелочью, на гидролиз этого эфира расходуется в два раза большее количество щелочи.
Фенол взаимодействует с бромной водой, образуя белый осадок трибромфенола 1 балл
Уравнения реакций:
2) С8Н8О2 + 9 О2 = 8 СО2 + 4 Н2О
1 балл
1балл
Бензилформиат
2)
бензиловый спирт
формиат натрия
1 балл
3)
Фенилацетат
фенолят натрия
ацетат натрия
1 балл
4)
16
1 балл
2,4,6-трибромфенол
Решение задачи 11-5(2)
№
1.
пробирки
Ba(NO3)2
2.
3.
4.
5.
(NH4)2SO4
NH4NO3
ZnSO4
KOH
1.
Ba(NO3)2
осадок бел.
цвета
2.
(NH4)2SO4
3.
4.
NH4NO3
ZnSO4
5.
KOH
осадок белого
цвета
осадок
бел. цвета
запах аммиака
запах аммиака
осадок белого
цвета, раств. в
избытке щелочи
осадок
белого
цвета
запах
аммиака
запах
аммиака
осадок белого
цвета, раств. в
изб. щелочи
2
Кол-во
2
2
1
3
эффектов
Реакции могут приводиться как в молекулярном, так и в ионном виде.
1. Только при добавлении по каплям раствора № 5 (KOH) к раствору из №4 (ZnSO4) сначала
выпадет белый аморфный осадок (а), который при дальнейшем добавлении растворится (б).
При добавлении наоборот: раствора №4 к раствору №5 количество осадка будет постепенно
увеличиваться (реакции б+в). Таким образом устанавливаются и KOH, и ZnSO4.2балла
а) ZnSO4 + 2KOH = K2SO4 + Zn(OH)2 (белый осадок без избытка щелочи).
1 балл
б) Zn(OH)2 + 2KOH = K2[Zn(OH)4] (растворение осадка при избытке щелочи). 1 балла
в) K2[Zn(OH)4] + ZnSO4 = 2Zn(OH)2  + K2SO4 (белый осадок).
2 балла
2. При добавлении раствора № 5 (KOH) к растворам №2 ((NH4)2SO4) и №3 (NH4NO3)
появляется запах аммиака:
г) (NH4)2SO4 + 2KOH = K2SO4 + 2NH3 + 2H2O (или 2NH4OH).
1 балл
д) NH4NO3 + KOH = KNO3+ NH3 + H2O (или NH4OH).
1 балл
Или одной реакцией: NH4+ + OH– = NH3 + H2O
3. С раствором из пробирки №1 (Ba(NO3)2) щелочь не реагирует. При добавлении Ba(NO3)2
к растворам из пробирок №2 и №4 наблюдаются одинаковые эффекты, указывающие на
присутствие сульфатов:
е) Ba(NO3)2 + (NH4)2SO4 = 2NH4NO3 + BaSO4 (белый кристаллический осадок). 1 балл
ж) Ba(NO3)2 + ZnSO4 = Zn(NO3)2 + BaSO4 (белый кристаллический осадок).
1 балл
Или одной реакцией: Ba2+ + SO42– = BaSO4 (белый кристаллический осадок).
Это позволяет различить (NH4)2SO4 (№2) и NH4NO3 (№3) и подтвердить ZnSO4 (№4).
Решение задачи 11-6(2)
а) Полный гидролиз 2 AlCl3 + 3 Na2S + 6H2O → 2Al(OH)3 + 3H2S + 6NaCl;
б) (CuOH)2SO4 + 2HCl →CuSO4 + CuCl2 +2H2O;
в) 2NaHSO4 + 2KOH→ Na2SO4 + K2SO4 + H2O;
г) NO2 + 2KOH → KNO3 + KNO2 + H2O;
д) 2H2S + H2SO4 → 3S + 3H2O.
Могут быть другие примеры.
За каждое приведенное уравнение реакции 2 балла, всего 10 баллов
17