Задачи и упражнения / Кузьменко Н.Е., Теренин В.И. и др. Вступительные экзамены и олимпиады по химии. Опыт МГУ

2)Ре(Ж)з)з + ЗИаОН -» Ре(ОН)34 + ЗЫаИ03;

3)Ре(ОН)3 + ЗНС1 -> РеС13 + ЗН20;

4) 2РеС13 + Ре ЗРеС12 (в растворе) или

2РеС1з + Ре —-—> ЗРеС12 (в твердой фазе);

5) 2РеС12 + 4Н28 0 4(конц) -> Ре2(804)3 + 3 0 2Т + 4НС1Т + 2Н20 (или

\ )

Ответ-. X - СН3СН2С1; V - СН3СНО; 2 - СН3СОСН3.

8. В 9 раз; рН увеличится на 0.48.

9.17.0% КЖ>3, 3.9% К2С03.

10.НСООС3Н7 пропилформиат.

Вариант 4

1. Молекулярная формула соединения С21Н360 2 Массовые доли эле­ ментов в нем:

со(С) = 78.75%; со(Н) = 11.25%; со(0) = 10.00%.

2. А1: \52Ъ 22р6Ъ52Ър1-, Р-: \з 22з22р6.

3 . /7а/?а-метиланилин - более слабое основание, чем метиламин.

4.Ат.

5.13.44 л.

4)2А§Ж>3 + 2ИаОН -> А§2о1 + 2ЫаЫ03 + Н20;

5)А§20 + 4 Ш 3 + Н20 -> 2[А8(ЫН3)2]ОН;

6)С2Н2 + 2[А ё(Ш 3)2]ОН -► А§-С=С-А§Ф + 4 Ш 3Т + 2Н20.

Ответ: X - А§С1; V - А§Ж)3; Ъ - [А§(КН3)2]ОН.

7.1) С2Н4 + Н20 н+ > СН3СН2ОН;

2)5С2Н5ОН + 4КМп0 4 + 6Н23 0 4 -> 5СН3СООН + 4Мп304 +

+2К28 0 4 + 11Н20;

3)СНзСООН + ЫаОН -► СН3СООЫа + Н20;

или СН3СО(Жа + СН3С1 -*• СН3СООСН3 + ЫаС1.

Ответ: X - С2Н5ОН; V - СН3СО(Жа; 2 - СН3ОН. 8.0.03; рН увеличится на 0.18.

9.9.0% СзЫОз, 18.9% Сз2С 03.

10.НСООС2Н5 этилформиат.

Решения заданий олимпиады 2009

Вариант ЛБ-1

1. Рассчитаем массу и количество золота в данном образце: /и(Аи) = р-У= 19.32 • 5.5 = 106.26 г; у(Аи) = 106.26 / 197 = 0.539 моль.

Количество и число наночастиц Аи20 в 0.539 моль Аи: у(Аи20) = у(Аи) /20 = 0.539 /20 = 2.7-10’2 моль;

л(Аи20) = у(Ац20) • Аа = 2.7-10 2 • 6.02-1023 = 1.62-1022

Ответ: 1.62-1022 наночастиц состава Аи20

2. Зависимость скорости реакции от температуры выражается прави­ лом Вант-Гоффа:

VI

10

По условию у10 = 2.5. Тогда при повышении температуры от 75 до 95 градусов скорость реакции возрастет в

95-75

^ = у >° = 2.52 =6.25 раза. у1

Ответ: скорость возрастет в 6.25 раза.

3.N02": 23 протона и 24 электрона; НС1: 18 протонов и 18 электронов.

4.ВаН2 + 2Вг2 —►ВаВг2 + 2НВг; СНз-СНС1-СООН + 2 Ш 3 -► СН3-СН(КН2)-СООН + Ш 4С1.

5.Запишем уравнение реакции горения ацетилена:

С2Н2 + 2.502 -► 2С02 + Н20.

По условию задачи, количество ацетилена:

у(С2Н2) = 53.76 / 22.4 = 2.4 моль.

При сгорании 1 моль ацетилена выделится

2 = 3118.8/2.4 = 1299.5 кДж тепла.

С другой стороны, по закону Гесса:

2 = 2* 393.5 + 285.8 - х = 1299.5 кДж,

где х - теплота образования ацетилена. Отсюда х = -226.7 кДж/моль.

Ответ: -226.7 кДж/моль.

6. Пусть в исходной смеси содержалось х моль А1Н3 и у моль СаС03. Тогда масса смеси равна

/я(смеси) = 30* + ЮОу = 46 г.

При растворении смеси в кислоте протекают реакции:

2А1Н3 + ЗН28 0 4 -► А12(804)3 + 6Н2Т,

Таким образом, всего выделяется (Зх + у) моль газов. Средняя моляр­ ная масса газовой смеси составляет

С другой стороны, из условия задачи Мср = 0.94 • 20 = 18.8 г/моль. Получаем равенство

из которого имеем у = 2х. Подставив значение у в уравнение для массы исходной смеси, получаем: х = 0.2 моль, у = 0.4 моль.

Ответ: 0.2 моль А1Н3, 0.4 моль СаС03.

7.Один из вариантов решения:

1)Ре(ОН)3 + ЗНС1 -> РеС13 + ЗН20;

2)2РеС13 + Ре -► ЗРеС12

или 2РеС13 + Си —►2РеС12 + СиС12; 3) РеС12 + 4 Ш 0 3(конц) — > Ре(Ы03)з + Ы02Т + 2НС1 + Н20;

4)Ре(Ш 3)3 + ЗКОН ->■ Ре(ОН)3| + ЗКЖ>3;

5)2РеС12 + С12 + 6КОН -► 2Ре(ОН)3| + 6КС1;

6)РеС13 + ЗАеЫОз ->• Ре(Ы03)3 + ЗА^СЦ.

6) получение ангидрида фталевой кислоты:

Ответ: X - С4Ню (бутан); V - С8Н18 (3,4-диметилгексан).

9. Обозначим за х количество моль Ре30 4, тогда количества моль уг­ лерода и С112О равны 2х и х соответственно. Масса смеси равна

/я(смеси) = 232х + 12 • 2х + 144* = 4.0 г,

откуда х = 0.01 моль. Следовательно, в смеси было 0.01 моль Ре30 4 (или Р е0Ре20 3), 0.02 моль С и 0.01 моль Си20.

При растворении смеси в концентрированной серной кислоте проте­ кают реакции:

2РеОРе203 + ЮН2804 -►ЗРе2(804)3 + 802| + ЮН20;

0.01 0.05 0.015 0.005

С + 2Н2804-► С02| + 2802| + 2Н20;

0.02 0.04 0.02 0.04

Си20 + ЗН2804 2Си804 + 802| + ЗН20.

Для полного растворения твердой смеси достаточно серной кислоты:

у(Н28 0 4) = 0.05 + 0.04 + 0.03 =0.12 моль.

Масса 82%-ного раствора серной кислоты, содержащего 0.12 моль Н28 0 4, составляет:

ч 0.12-98 т(раствора) = ----------- = 14.34 г.

^ р 0.82

Всего при растворении твердой смеси выделяется газов

V = 0.005 + 0.02 + 0.04 + 0.01 = 0.075 моль.

Объем газовой смеси составляет

Р(смеси) = V • 22.4 = 0.075 • 22.4 = 1.68 л.

Ответ: 14.34 г 82%-ного раствора Н28 0 4; 1.68 л газов.

10. Рассчитаем количества образовавшихся веществ:

у(КООС-С6Н4-СООК) = 7.26 / 242 = 0.03 моль;

у(К2С 03) = 8.28 / 138 = 0.06 моль;

у(Мп02) = 17.4 / 87 = 0.2 моль;

у(КОН) = 1.12 / 56 = 0.02 моль.

но-сн2-сн2-^^}-сн2-сн2-он.

Все варианты значений к + г > 3 приводят к химически бессмыслен­ ным результатам.

Приведем уравнение реакции окисления одного из рассмотренных со­ единений:

ЗНО-СН2-С 6Н4-СН2-СН=СН2 + 20К М пО4 ЗКООС-С6Н4-СООК + + 6К2С 03 + 20М пО2| + 2КОН + 11Н20.

Вариант ЛБ-2

1. Рассчитаем массу и количество платины в данном образце: т(Р1) = р-К= 21.45 • 3.5 = 75.075 г; у(Р1) = 75.075 / 195 = 0.385 моль.

Количество моль и число наночастиц Р120 в 0.385 моль Р1: у(Р12о) = у(Р1) / 20 = 0.385 / 20 = 1.925-10'2 моль;

л(Р*2о) = у( И ») • Л^а = 1.925-10"2 • 6.02-1023 = 1.16-1022.

Ответ: 1.16-1022 наночастиц состава РЬо- 2. Зависимость скорости реакции от температуры выражается прави­

лом Вант-Гоффа:

-=у'2—'1

10

По условию у 10 =4.0. Тогда при повышении температуры от 55 до 85 градусов скорость реакции возрастет в

85-55

— = у 10 = 4.03 = 64 раза.

Ответ: скорость реакции возрастет в 64 раза.

3.Р 03": 39 протонов и 40 электронов; 81Н4: 18 протонов и 18 электронов.

4. 6Р + 5КСЮ3 — 5КС1 + ЗР20 5;

СН3-СН2-СВг2-СН3 + 2ЫаОН спирт > СН3-О С -С Н 3 + + 2ИаВг + 2НгО.

5. Запишем реакцию горения диборана:

В2Н6 + 302 -> В20 3 + ЗН20 + 0.

По закону Гесса:

Объем диборана:

К= 2-22.4 = 44.8 л.

Ответ: 44.8 л.

6. Пусть в исходной смеси содержалось х моль АЦСз и у моль Ва80з. Тогда масса смеси равна:

/я(исх.смеси) = 144* + 217у = 64.9 г.

При растворении смеси в кислоте протекают реакции:

АЦСз + 12НС1 -> 4А1С13 + ЗСН4Т,

Всего выделяется (Зх + у) моль газов. Средняя молярная масса газовой смеси составляет

16*3х + 64*у .

м ср = ------------------ г/моль.

Зх + у

С другой стороны, из условия задачи, А/ср(газ. смеси) = 5.2 • 4 = 20.8 г/моль.

Получаем равенство

16-3* + 6 4 ^ 2 0 . 8 , 3* + у

из которого имеем х = 3у. После подстановки этого соотношения в урав­ нение для массы исходной смеси получаем х = 0.3 моль, у = 0.1 моль.

Ответ: 0.3 моль АЦСз, 0.1 моль Ва803.

7. Один из вариантов решения:

1) 2Си8 + 302 — 2СиО + 2302Т;

2)СиО + 2НС1 -► СиС12 + Н20;

3)СиС12 + 2А §Ш 3 -*• С и(Ш 3)2 + 2А§СЦ;

4)Си(ЫОз)2 + К23 -*• СиЗ| + 2КЖ>3;

2) СН3-СС12-СН3 + 2К0Н - спирт > СН3-С=СН + 2КС1 + 2Н20;

3) тримеризация пропина:

6) реакция этерификации:

Ответ: X - СН3-СС12-СН3; V - С9Н 12 (1,3,5-триметилбензол, мезитилен).

9. Обозначим за х количество Ре30 4, тогда количества углеро Си20 будут равны 2х и Зх соответственно. Масса смеси равна

т(смеси) = 232х + 12 • 2х + 144 • Зх = 6.88 г.

Отсюда х = 0.01 моль. Следовательно, в смеси было 0.01 моль Ре30 4 (или РеОРе20 3), 0.02 моль С и 0.03 моль Си20.

При растворении смеси в концентрированной азотной кислоте проте­ кают реакции:

РеОРе20 3 + 10НШ 3 -> ЗРе(Ш 3)3 + Ш 2Т + 5Н20;

Для полного растворения твердой смеси достаточно азотной кислоты:

у (Ш 0 3) = 0.1 + 0.08 + 0.18 = 0.36 моль Ш 0 3,

Масса 85%-ного раствора азотной кислоты, содержащего 0.36 моль Н280 4, составляет:

т(раствора) = ^ ' =26.68 г.

Всего при растворении твердой смеси выделяется газов

V = 0.01 + 0.02 + 0.08 + 0.06 = 0.17 моль.

Объем газовой смеси:

К= V • 22.4 = 0.17 • 22.4 = 3.808 л.

Ответ: 26.68 г 85%-ного раствора НЖ )3; 3.808 л газов.

10. Рассчитаем количества образовавшихся веществ:

у(КООС-С6Н4-СООК) = 7.26 / 242 = 0.03 моль;

у(К2С 03) = 4.14 / 138 = 0.03 моль;

у(Мп02) = 13.92 / 87 ^ 1 6 моль;

у(КОН) = 2.24 / 56 = 0.04 моль.

Если учесть, что в реакцию вступило 0.03 моль неизвестного органи­ ческого соединения и среди продуктов присутствует такое же количество фталата калия, логично предположить, что исходное соединение - это производное бензола с двумя заместителями в о/г/ио-положении, имею­ щее следующую общую формулу:

Анализ соотношения

у(КООС-С6Н4-СООК): у(К2С 03) : у(Мп0 2) : у(КОН) = 3 : 3 : 1 6 : 4

показывает, что в состав заместителей входят три атома углерода (т. е. п + х = 3, где п и х не равны нулю, для определенности примем п =1 и х = 2). Тогда уравнение реакции окисления можно записать в общем ви­ де:

+ ЗК2С03 + 16Мп02 + 4КОН + г Н20

(число атомов углерода и марганца в левой и правой частях уравнения одинаково).

Подсчитаем число атомов Н и О в обеих частях уравнения:

(Н) Ът + Зу = 4 + 2г\