новая папка / Кузьменко Н.Е., Теренин В.И., Рыжова О.Н. и др. Химия. Формулы успеха на вступительных экзаменах

УДК 54(075) ББК 24я729 Х46

Авторский коллектив:

Н.Е. Кузьменко, В.И. Теренин, О.Н. Рыжова, О.В. Архангельская,

В.В.Еремин, Е.А. Еремина, Н.В. Зык, С.И. Каргов, Л.И. Ливанцова, Г.Н. Мазо, И.В. Морозов, М.В. Обрезкова, Ф.Н. Путилин

Химия : формулы успеха на вступит, экзаменах : учеб. пособие / Н.Е. Кузьменко, В.И. Теренин, О.Н. Рыжова и др. / под ред. Н.Е. Кузь­ менко, В.И. Теренина. - М. : Изд-во Моск. ун-та : Наука, 2006. - 377 с. - 15ВЫ 5-211-05224-2. - 15ВЫ 5-02-034350-1.

Данное пособие отличается от большинства изданий, предназначенных для абитури­ ентов, тем, что крупнейший отечественный вуз - Московский государственный универси­ тет им. М.В. Ломоносова - представляет все варианты экзаменационных заданий по хи­ мии, предлагавшиеся на вступительных экзаменах на всех факультетах МГУ за последние три года. Для каждого варианта приведены подробные решения заданий или же ответы и указания к решению.

Пособие предназначено для абитуриентов, поступающих в вузы на химические, ме­ дицинские и биологические специальности, а также для школьников старших классов и

ПРЕДИСЛОВИЕ АВТОРОВ. ДЛЯ КОГО И О ЧЕМ ЭТА КНИГА

Особенность получения высшего образования в вузах России до сего­ дняшнего дня состоит в том, что выпускники средних школ, желающие стать студентами, должны пройти конкурсный отбор и сдать для этого вступительные экзамены. В последнее десятилетие ведущие отечествен­ ные вузы (Московский государственный университет, СанктПетербургский университет, Казанский университет, Новосибирский университет, Красноярский университет, Ростовский университет, Рос­ сийский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева, Мо­ сковская медицинская академия им. И.М. Сеченова, Российский универ­ ситет дружбы народов), имеющие в перечне вступительных испытаний химию, перешли на систему проведения вступительного экзамена по этой дисциплине в письменной форме (в эту систему укладывается и так назы­ ваемый единый государственный экзамен - ЕГЭ). В первые же годы про­ ведения письменных экзаменов выяснилось, что большинство школьни­ ков и абитуриентов не умеют эффективно решать химические задачи, и не только расчетные, но также качественные или сугубо теоретические, когда, например, предлагается записать электронную конфигурацию атома того или иного химического элемента. Поэтому чрезвычайно акту­ альной стала проблема написания пособий, в которых излагалась бы не только теория, но и основные подходы и алгоритмы решения стандарт­ ных, а тем более «нестандартных» химических задач. По мнению Н.Н. Олейникова и Г.П. Муравьевой [6 ] 1 безусловными «лидерами» среди по­ добных пособий являются книги [7, 8 ].

В этой же связи чрезвычайно важно, чтобы материалы письменных вступительных экзаменов по химии в ведущие вузы страны были широко доступны как для школьников и абитуриентов, так и для их учителей и родителей (естественно, речь идет о материалах уже состоявшихся экза-

1Здесь и далее цитирование дается по списку, приведенному в разделе «Рекомендуемая литература» в конце книги.

«цепочкам превращений») надо иметь в виду, что многие задачи допус­ кают несколько решений, поэтому наши авторские решения не нужно рассматривать как эталонные и единственные. Зачастую абитуриенты в своих экзаменационных работах предлагают неожиданные и блестящие находки, восхищающие авторов заданий. Отметим, что при рассмотрении экзаменационных работ принимаются любые химически грамотные отве­ ты, не обязательно совпадающие с подготовленными авторами задач.

На всех факультетах МГУ экзаменационный билет по химии содер­ жит 10 вопросов3, причем в нем указана максимальная оценка (в баллах) за каждый вопрос. Это так называемые технические баллы, которые за­ тем трансформируются в десятибалльную оценку (химический факультет и факультеты биоинженерии и биоинформатики, наук о материалах, поч­ воведения) или пятибалльную оценку (биологический, геологический факультеты, факультет фундаментальной медицины).

Предлагаемые в экзаменационных билетах вопросы и задачи оцени­ ваются дифференцированно в зависимости от уровня сложности, т.е. числа логических операций, необходимых для ответа, и их характера - репродуктивного или продуктивного. В рамках каждого варианта зада­ ния, как правило, расположены по возрастанию сложности.

Первое задание требует от абитуриента только простого воспроизве­ дения материала, имеющегося в школьных учебниках и включенного в программу для поступающих в вузы. Оно оценивается максимальной оценкой в 1 балл.

Типовые расчетные или «качественные» задания 2-5 оцениваются максимальной оценкой 2 балла. По уровню сложности они совпадают с теми вопросами, которые предлагаются учащимся в школьных учебниках после усвоения материала, изложенного в том или ином параграфе.

Расчетная задача, состоящая из двух-трех логических операций (как правило, шестой пункт экзаменационного задания) оценивается макси­ мально в 3 балла. Два следующих пункта (7-8) имеют такую же оценку. Для ответа на поставленные в этих пунктах вопросы требуется показать знание свойств нескольких классов органических или неорганических соединений, умение их обобщить и на этой основе выбрать правильный и оптимальный алгоритм ответа.

Два последних пункта экзаменационного билета включают комбини­ рованные задачи по неорганической и органической химии, состоящие из нескольких типовых задач. Их максимальная оценка равна 4 баллам4.

3При этом легко убедиться, что каждый экзаменационный билет построен так, чтобы охва­ тить значительную часть разделов «Программы по химии для поступающих в МГУ».

4Существенно, что, например, за четырехбалльное задание абитуриент может получить 0; 0.5; 1; ...3.5 или 4 балла. Это означает, что экзаменаторами при проверке работ положи­ тельно оценивается каждый шаг абитуриента в правильном направлении.

Таким образом, максимальная сумма технических баллов, которую абитуриент может набрать на экзамене, равна 25. При пятибалльной сис­ теме высшей оценке «5» соответствуют суммы баллов 23-25, оценке «4» - 18-22, оценке «3» - 13-17, неудовлетворительная оценка «2» - меньше

12баллов.

Врамках десятибалльной системы оценке «10» соответствуют суммы баллов 24-25, оценке «9» - 22-23, оценке «8 » - 19-21, оценке «7» - 17-18,

оценке «6 » - 14-16, оценке «5» - 12-13, неудовлетворительной оценке «2» соответствует сумма баллов 11 и меньше. Обратим внимание читате­ лей на очень важное обстоятельство - как при пятибалльной, так и при десятибалльной системе выставления окончательной оценки максималь­ ная оценка (5 или 10) может быть получена абитуриентом даже в том случае, если в работе им допущены некоторые неточности или незначи­ тельные ошибки.

Авторы данной книги в течение последнего десятилетия неизменно руководили организацией и проведением вступительных экзаменов по химии в Московском университете, поэтому они хорошо представляют основные пробелы и «болевые точки» в знаниях абитуриентов. Они яв­ ляются авторами всех задач, представленных в первой части настоящей книги; ими же полностью написана вторая часть, посвященная решению вышеупомянутых экзаменационных задач. Чрезвычайно важным пред­ ставляется то обстоятельство, что все эти люди, сотрудники различных кафедр химического факультета МГУ, на протяжении многих лет препо­ дают уже «высшую» химию студентам разных факультетов, которые еще вчера были их абитуриентами. Так, профессор Н.Е. Кузьменко читает курс лекций по физической химии для студентов биологического фа­ культета. Профессор Н.В. Зык, профессор В.И. Теренин и доцент Л.И. Ливанцова обучают органической химии студентов химического и био­ логического факультетов, а также факультета фундаментальной медици­ ны. Доценты В.В. Еремин, С.И. Каргов, М.В. Обрезкова и О.Н. Рыжова ведут занятия по физической химии у студентов химического, биологи­ ческого и геологического факультетов, а также на факультетах наук о материалах, фундаментальной медицины, почвоведения, биоинженерии и биоинформатики. Доцент кафедры общей химии О.В. Архангельская много лет ведет занятия со студентами биологического, геологического и медицинского факультетов и факультета почвоведения, доцент Ф.Н. Путилин преподает основы лазерной химии, а доценты Е.А. Еремина, Г.Н. Мазо и И.В. Морозов работают со студентами химического факультета на кафедре неорганической химии.

Авторы искренне и со знанием дела приглашают заинтересованного читателя потрудиться над нашей книгой, поскольку, как нам кажется, в ней заложены «формулы успеха» на вступительных экзаменах. Абитури­ ент, прорешавший самостоятельно хотя бы половину задач из этой книги, может успешно сдавать экзамены по химии в любой вуз России (класси­ ческие и педагогические университеты, медицинские институты или ака­ демии, химико-технологические вузы).

Для решения письменных экзаменационных заданий необходима хо­ рошая теоретическая подготовка, поэтому кроме школьных учебников абитуриенту будет полезно использовать книги, перечисленные в списке рекомендуемой литературы.

Химики - в душе не меньшие лирики, чем, например, физики или ма­ тематики. Рисунок на обложке этой книги - структура молекулы нового сульфида углерода - любезно предоставлен профессором кафедры химии нефти и органического катализа химического факультета МГУ В.Г. Ненайденко. Многим нашим читателям материалы экзаменационных заданий могут показаться излишне сложными, а приводимые там форму­ лы - устрашающими. Мы же надеемся, что строгая красота и гармонич­ ность этой поистине сложной структуры, ласково называемой химикамиорганиками «подсолнухом», а официально именуемой по правилам меж­ дународной номенклатуры 1,12:3,4:6,7:9,10-тетраэпитиоциклоокта[ 1,2- с:3,4-с’:5,6-с,,:7,8-с” ,]тетратиофен, послужит читателю еще большим стимулом и источником вдохновения при изучении прекрасной науки - Химии.

Все отзывы, пожелания и замечания будут приняты с признательно­ стью и благодарностью по адресу: 119992 Москва, ГСП-2, Ленинские го­ ры, д. 1, стр. 3, химический факультет МГУ, кафедра физической химии, Рыжовой Оксане Николаевне. С нами также можно связаться по элек­ тронному адресу гоп@рНуз.сНет.тзи.ги

Часть I. ЗАДАНИЯ ВСТУПИТЕЛЬНЫХ ЭКЗАМЕНОВ

ЗАДАНИЯ ВСТУПИТЕЛЬНЫХ ЭКЗАМЕНОВ 2003

Химический факультет Заочный тур олимпиады «Абитуриент МГУ2003»

1.При столкновении ядер цинка-70 и свинца-208 выделяется нейтрон

иобразуется ядро нового элемента. Определите массовое число и заряд этого ядра.

2.Даны вещества: диметилкетон, бензальдегид, гексен-1 и фенилацетилен. Какие из них будут реагировать с аммиачным раствором оксида серебра? Напишите уравнения реакций.

3.В трех пробирках находятся водные растворы хлорида калия, сили­ ката натрия и хлорида хрома (III). Как можно распознать, где какое веще­ ство находится? Опишите процедуру идентификации и приведите урав­ нения используемых реакций.

4.Константа скорости реакции изомеризации Ъ -» А равна 77 ч-1, а константа скорости обратной реакции А -» Ъ равна 35 ч"1. Рассчитайте состав равновесной смеси (в граммах), полученной из 85 г вещества Ъ.

5.Допишите в уравнения реакций формулы соединений X и V (коэф­ фициенты при реагентах и продуктах реакции уже указаны).

а) СзНзСП + Х ^ н а + У!;

б) С6Н5ОН + Х2 -» НС1 + У2;

в) Н20 + Х3 -> ЫаОН + У3;

г) СН3ОН + Х4 -> СНзСООН + У4 .

6 . Какой объем углекислого газа (н.у.) надо пропустить через 200 г 1.71%-ного раствора гидроксида бария, чтобы масса выпавшего осадка составила 1.97 г, а раствор над осадком не давал окраски с фенолфталеи­ ном?

7. Напишите уравнения химических реакций, соответствующие сле­ дующей схеме превращений:

пропаналь -» X -» V.

Молекула вещества У имеет такой же массовый элементный состав, что и молекула пропаналя, но содержит на 6 атомов водорода больше.

8 . Константа диссоциации азотистой кислоты НИ02 равна 4.610-4. Вычислите: а) рН 0.01 М раствора этой кислоты; б) рН раствора, содер­ жащего 0.01 моль/л этой кислоты и 0.1 моль/л нитрита натрия.

9.При сгорании 24.0 г углерода в избытке кислорода выделяется 787.6 кДж теплоты, а при сгорании 36.7 л СО (при 25°С и давлении 101.3 кПа) выделяется 424.8 кДж теплоты. Рассчитайте теплоту образования СО.

10.Напишите уравнения реакций, соответствующие следующей схеме превращений:

(знак §м обозначает реакцию нуклеофильного замещения). В уравнениях укажите структурные формулы веществ и условия реакций.

11.В результате окислительно-восстановительной реакции образуют­ ся два иона Х1 и Х2, имеющие одинаковую электронную конфигурацию. Напишите уравнение реакции и приведите электронные конфигурации образовавшихся ионов для двух случаев: а) X! и Х2 имеют разные знаки; б) Х1 и Х2 имеют одинаковые знаки.

12.Напишите уравнения химических реакций, соответствующие сле­ дующей схеме превращений:

Укажите условия реакций. Определите неизвестные вещества А - С.

13.При сгорании 6.0 г этана выделилось 312 кДж теплоты. При сго­ рании 34.4 г смеси пентана и гептана выделилось 1680 кДж теплоты. Ка­ ково молярное соотношение пентана и гептана в смеси, если известно, что в гомологическом ряду алканов теплота сгорания увеличивается на 660 кДж на каждый моль СН2-групп?

14.При взаимодействии пирита Ре§ 2 с избытком азотной кислоты вы­ делилось 7.33 л газа с плотностью 1.88 г/л (при 25°С и давлении 1 атм) и образовался раствор массой 65 г, в котором массовые доли азотной и серной кислот равны. Вычислите массовую долю азотной кислоты в ис­ ходном растворе.

15.Сплавили 22.7 г смеси калиевой соли карбоновой кислоты и гид­ роксида калия, содержащей избыток щелочи. Полученное твердое веще­

ство снова подвергли плавлению с 12.0 г оксида кремния. Объем выде­ лившегося при этом газа составил 1.22 л (при 25°С). Твердый остаток промыли избытком воды. Масса нерастворившегося вещества составила 3.0 г. Установите молекулярную формулу и массу полученного в первой реакции органического соединения.

16.Ароматический углеводород с одним бензольным кольцом содер­ жит 91.53% углерода по массе. При окислении 2.36 г этого углеводорода подкисленным раствором перманганата калия выделяется 481 мл газа (при 20°С и нормальном давлении), а при нитровании образуется смесь, содержащая два мононитропроизводных. Установите возможную струк­ туру исходного углеводорода и напишите схемы упомянутых реакций. Сколько мононитропроизводных образуется при нитровании продукта окисления углеводорода?

17.Смесь сульфидов хрома (II) и (III) общей массой 7.36 г растворили

визбытке соляной кислоты. К полученному раствору добавили избыток щелочи и получили осадок массой 3.44 г. Через фильтрат пропускали углекислый газ до прекращения выделения осадка. Найдите массу второ­ го осадка. Напишите уравнения реакций (все опыты проводили в инерт­ ной атмосфере).

18.При полном гидролизе 78.84 г олигосахарида образовался только один продукт - глюкоза, при спиртовом брожении которой выделилось 29.57 г углекислого газа. Установите число остатков глюкозы в молекуле олигосахарида и рассчитайте массу воды, необходимой для гидролиза, если выход реакции брожения - 70%.

Химический факультет Очный тур олимпиады «Абитуриент МГУ-2003»

Вариант ХО-2003-1

1.Напишите уравнение реакции 4-гидроксипиридина с соляной ки­ слотой.

2.Определите давление в сосуде объемом 5.6 л, содержащем 1 г водо­ рода, 8.5 г аммиака и 28 г азота при 0°С.

3.Вычислите рН раствора, полученного при смешении равных объе­ мов 0.04 М раствора гидроксида натрия и 0.02 М раствора бромоводо­ родной кислоты.

4.Комплексное соединение платины содержит 65.00 мас.% Р1, 9.33 мас.% Ы, 23.67 мас.% С1 и водород. Комплекс незаряжен, а его молекула имеет плоское строение. Установите молекулярную формулу комплекса

иопределите валентность центрального атома. Изобразите структурные формулы двух геометрических изомеров комплекса.

5.Дана схема превращений:

С4Н8С12 -> X -> С4Н10О -> V -> С3Н60 2.

Напишите структурные формулы указанных веществ и уравнения со­ ответствующих реакций. Укажите условия проведения реакций.

6 . Напишите уравнения реакций, соответствующие следующей сх превращений:

Са3(Р04)2

7. В равновесной смеси при некоторой температуре содержится 6.0 моль Н1, 3.0 моль Н2 и 0.8 моль 12. При охлаждении константа равновесия Н2 + 12 2Н1 увеличилась в 2 раза. Рассчитайте количества веществ в новой равновесной смеси.

8 . Напишите уравнения химических реакций, соответствующие сле­ дующей схеме превращений. Определите неизвестные вещества А - С.

С цА + НС1----

В Ж + Е

Н20

9. Смесь алюминия и серы прокалили без доступа воздуха. Полови продукта растворили при комнатной температуре в водном растворе гид­ роксида натрия, при этом выделилось 3.36 л газа (н.у.). Ко второй поло­ вине продукта при комнатной температуре добавили воды, при этом вы­ делилось 6.72 л газа (н.у.). Установите массу исходной смеси и массовую долю алюминия в смеси.

г10. Органическую соль, в состав которой входят атомы четырех эле­ ментов, массой 1.89 г обработали избытком раствора щелочи, при этом выделился газ объемом 0.3606 л (20°С, 1 атм). После пропускания газа через трубку с избытком оксида меди (И) при 250°С и отделения образо­ вавшейся воды массой 0.945 г плотность продуктов окисления по водо­ роду составила 20.4. При добавлении избытка нитрата серебра к раствору исходной соли такой же массы выпал осадок. Определите возможную структурную формулу органического соединения и массу выпавшего осадка. Напишите уравнения протекающих реакций.