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

9.Смешали равные объёмы растворов карбоната натрия с концентра­ цией 0.024 М и бромида магния с концентрацией 0.016 М. Определите массу осадка и концентрации веществ в полученном растворе, если про­ изведение растворимости карбоната магния равно 7.9-10-6 моль2/л2.

10.Напишите уравнения реакций, с помощью которых можно осуще­ ствить следующие превращения:

N 0 —►А —►Ы аШ 3 —►В —►Н Ш 2 —►С —► —►В —►N0;

укажите условия протекания реакций; назовите неизвестные вещества.

11. Приведите уравнения реакций, с помощью которых можно осуще­ ствить следующую цепочку превращений:

СО —►X —►НСООН -► V -► СН20 —►Ъ -► СН3Вг;

укажите условия протекания реакций; назовите неизвестные вещества.

12.Смесь изомерных соединений содержит 41.38 мае.% углерода,

3.45мас.% водорода и кислород. Установите качественный и количест­ венный состав смеси, если известно, что её образец массой 2.32 г может прореагировать с 20 мл 2 М раствора гидроксида натрия или 160 г 2%-ного раствора бромной воды. При нагревании такого же образца до 100°С его масса уменьшается до 2.14 г.

13.Константа диссоциации уксусной кислоты равна 1.75*10"5. Рассчи­ тайте массу ацетата калия, которую необходимо добавить к 500 мл 0.1 М раствора уксусной кислоты, чтобы понизить концентрацию ионов водо­ рода в растворе в 100 раз. Чему равны значения рН раствора до и после добавления соли?

Задания заочного тура 2010

1. Напишите уравнение реакции, в которой при окислении оптически активного вещества образуется оптически неактивное вещество.

2. При определённой концентрации и температуре азотная кислота реагирует с медью с образованием Ы02 и N 0 в мольном соотношении Ы02: N 0 = 2:1. Сколько моль ЬПЧОз реагирует с 1 моль Си?

3. Какую массу Ыа28О4 10Н2О нужно добавить к 60.0 г 30.0%-ного раствора ВаС12, чтобы получить раствор, в котором массовая доля ВаС12 равна 15.0%?

4.Во сколько раз необходимо разбавить водный раствор уксусной ки­ слоты, чтобы увеличить степень её диссоциации в четыре раза? На сколько при этом изменится значение рН раствора?

5.Соль АС при нагревании разлагается с образованием соли АБ и выделением газа X. При упаривании водного раствора, содержащего эквимолярную смесь солей АО и ВС, выделяется газ V и остается соль АС.

Газ X тяжелее газа V в 1.143 раза. Определите химический состав солей АС, АВ и ВС. Напишите уравнения протекающих реакций.

6 . Смесь двух ближайших гомологов предельных карбоновых кислот массой 37.4 г нагрели с избытком метанола в присутствии следов серной кислоты. После перегонки получили 30.3 г смеси сложных эфиров. Уста­ новите качественный и количественный состав исходной смеси, если из­ вестно, что выход одного эфира составил 70%, второго - 50%, а количе­ ство низшего гомолога кислот в исходной смеси в пять раз больше, чем высшего.

7. При прокаливании смеси хромата и дихромата аммония выделился газ. После пропускания этого газа через раствор соляной кислоты его объём уменьшился в два раза. Твёрдый остаток прокалили с избытком гидроксида калия. Полученную смесь растворили в воде. В раствор про­ пустили избыток углекислого газа, при этом выпал осадок массой 2.06 г. Определите массу исходной смеси.

8 . При 1000°С и общем давлении 30 атм в равновесной смеси

СОвд + С(тв) 2С0(Г)

содержится 17% С 02 по объёму, а) При каком общем давлении в равно­ весной смеси будет содержаться 25% С 02? б) Сколько процентов С 02 будет содержаться в равновесной смеси при общем давлении 20 атм? в) Как изменится содержание С 02, если к равновесной смеси, содержа­ щейся в замкнутом сосуде, добавить Ы2, чтобы парциальное давление Ы2 составило 10 атм? Газы считайте идеальными.

9. Природный уран представляет собой смесь изотопов 23811 (99.3%, период полураспада 4.5 млрд. лет) и 23511 (0.7%, период полураспада 700 млн. лет). Считая, что при первичном нуклеосинтезе число атомов обоих изотопов урана было одинаковым (23511 : 23811 = 1 : 1), оцените воз­ раст Земли.

10. Напишите уравнения реакций, с помощью которых можно осуще­ ствить следующие превращения:

Е\ (аминокислота)

Укажите условия протекания реакций. Приведите структурные фор­ мулы всех веществ и назовите их.

11. Напишите уравнения реакций, соответствующих следующей схе­

ме:

Олимпиада «Покори Воробьевы горы!»

14

Укажите условия протекания реакций.

12. Немецкий химик А. Ладенбург в 19 веке предложил структуру называемого бензола Ладенбурга (теперь он называется призман):

Ладенбург считал, что эта структура согласуется с тем фактом, что у бензола существует одно моно- и три диметилпроизводных. Ладенбург немного ошибся. Сколько на самом деле существует моно- и диметил­ производных у призмана?

13. Углеводород X содержит 88.89% углерода по массе. Известно, X не реагирует с бромом в присутствии железа, а под действием хлора на свету даёт только одно монохлорпроизводное. При взаимодействии X с подкисленным водным раствором перманганата калия образуется веще­ ство V, которое при нагревании до 200°С превращается в вещество 7, содержащее 50% углерода и 50% кислорода по массе. Установите струк­ туры веществ X, V и 7, напишите уравнения реакций.

Решения заданий заочного тура 2006

1.Существует шесть изомерных диброманилинов:

& : 9 " „ Д *

2,3-диброманилин 2,4-диброманилин 2,5-диброманилин

Ш 2

Вг\ ^ А ^ В г

и

2,6-диброманилин. 3,4-диброманилин 3,5-диброманилин

2. Растворение труднорастворимой соли описывается уравнением: М§СОз ^ М§2+ + СОз2-.

Произведение растворимости М§СОз ПР(М8 С 03) = [Мё2+] [С032“] = 2 .1 1 0 5 моль2/л2,

откуда концентрация ионов магния [М§2+] = (ПР)05 = (2.1-10‘5)05 = 4.610'3 моль/л,

По условию задачи количество карбоната магния у(М§С03) = 4.2 / 84 = 5.0-10 '2 моль.

Из равенства

[М§2+] = у(М8СОз) / V

рассчитаем объем воды:

У= у(М8 СОз) / [М82+] = 5.0-10 '2 / 4.6-10 '3 ~ 11 л.

Ответ: 1 1 л.

3. Пусть на 1 моль НСЮ4 приходится х моль Н20. Тогда у(С1) = = 1 моль, у(О) = (4 + х) моль. По условию задачи у(О) = 10у(С1) моль, или

4 + х= 10 моль,

16 Олимпиада «Покори Воробьевы горы!»

откуда х = 6 моль.

Рассчитаем массовую долю хлорной кислоты:

Ответ: со(НСЮ4) = 48.2%.

4. Рассчитаем массу неизвестного металла:

т{Ме) = р -У= 8.64 -13 = 112.32 г.

1 моль металла содержит 6 .0 2 -1023-л валентных электронов (где п — число валентных электронов в атоме).

Из условия задачи можно рассчитать количество металла:

В то же время

1.9983 112.32

пА

где А - атомная масса металла. Решив уравнение, имеем А = 56.207-л. Подбором при п = 2 получаем ^4 = 112.41 г/моль. Это металл - кадмий

Сё; его электронная конфигурация: \512512р6Ъ51Ър6451Ъс1Х04р65524с1Х0.

Ответ-. С<1, 1я22я22/3.у23/4 $ 2З Л % 65524</10

5. Поскольку [Н+][ОН-] = 10-14, то [ОН-] = 10-14 / [Н+]. По условию за­ дачи [Н+] / [ОН-] = 104. Подставляя в это выражение значение [ОН-], имеем:

[Н+][ Н +] 4

10"14

откуда [Н+] = 10-5, следовательно, рН = 5.

Ответ: рН = 5.

6 . 1) Зг(Н503)2 + 2КОН -> 8г303| + К23 0 3 + 2Н20;

2)Си304 + 2п —> 2п§04 + Си;

3)Си + С12 -+ СиС12;

4)СиС12 + 2А §Ш 3 -> С и(Ш 3)2 + 2А§С14;

5)С и(Ш 3)2 + Иа28 -+ Си81 + 2ИаМ03;

Ответ: Х1 - Си304; Х2 - СиС12; Х3 —СиЗ.

Решения заданий заочного тура олимпиады «Покори Воробьевы горы!» 17

8. 1) 5СН3СН2ОН + 4КМп04 + 6Н23 0 4 -> 5СН3СООН + 2К2804 + + 4Мп804 + 1 1Н20;

2)2СН3СООН + СаО -> (СН3СОО)2Са + Н20;

3)(СН3СОО)2Са — -— > СН3СОСН3 + СаС03;

СН3

4) СН3СОСН3 + С2Н5М8Вг ►СН3— С -О М 8 Вг; С2Н5

5)СН3— (!: —ОМ8Вг + Н20 —2—►с н 3 — А—ОН + М8 (ОН)Вг;

9 .1 условие. Плотность по водороду исходной смеси < 4. Пусть в ис­ ходной смеси у(142) = х моль, у(Н2) = ( 1 - х ) моль, тогда средняя молярная масса газовой смеси

М(смеси) = 28х + 2 • (1 - х) г/моль.

По условию задачи плотность газовой смеси по водороду:

28х + 2 •(!-* ) <4,

2

откуда х < 0.231 моль.

Объёмная доля азота в исходной смеси:

2 условие. Плотность по водороду конечной смеси > 4. Пусть в исход­ ной смеси у(Ы2) - у моль, у(Н2) = (1 - у ) моль.

По условию задачи выход реакции равен 40%, т. е. прореагировало ОАу моль ТЧ2:

Общее количество газов в смеси

\,обЩ= О.бу + 1 - 2.2у + 0.8у = 1 - 0.8у.

Тогда средняя молярная масса газовой смеси

По второму условию задачи плотность газовой смеси по водороду:

Ответ: исходная смесь 0.185 < ср(М2) < 0.231, конечная смесь 0.130 < ф(142) < 0.170.

10.Из условия задачи рассчитаем количества бензола и цинка:

у(С6Н6) = 7.8 / 78 = 0.1 моль,

у(2п) = 35.1 / 65 = 0.54 моль.

Для восстановления 0.1 моль нитробензола требуется 0.3 моль цинка, а для восстановления 0.1 моль динитробензола - 0.6 моль цинка (см. уравнения реакций). Так как количество цинка составляет 0.54 моль, в реакции нитрования образовалась смесь моно- и динитробензолов.

20 ____________________________ Олимпиада «Покори Воробьевы горы!»

Согласно уравнению Клапейрона - Менделеева, масса 50 л смеси

Ответ: 3.73 г/моль, 7.65 г.

5.1)2РеС13 + Ре — ЗРеС12;

2 ) 2Сг(ОН)2 + Н20 2 -» 2Сг(ОН)3;

3)М8 з(Р04)2 + 4Н3Р 0 4 -> ЗМ8 (Н2Р04)2;

4)ЫаН + С12 -*• ЫаС1 + НС1;

5)РР5 + 4Н20 -»• Н3Р04 + 5НР;

6) Ыа3Ы + ЗН20 -> ЗЫаОН + Ш 3; 7) 4Иа02 + 2С02 -*• 2Ыа2С 0 3 + 302;

2РН3 + 4 0 2 ->• Р20 5 + ЗН20.

Тепловой эффект реакции по закону Гесса:

Ог = 0обр(Р2О5) + 30„6Р(Н2О) - г^обрСРНз) =

= 1492 + 3 • 285.8 - 2 • (-5.40) = 2360.2 кДж/моль.

Так как при сгорании фосфина выделилось 236 кДж теплоты, количе­ ство фосфина:

у(Р20 5) = 0 / 0 Г= 236/2360.2 = 0.1 моль.

Количество воды, образовавшейся при сгорании фосфина:

у(Н20 ) = 3 • \’(Р20 5) = 0.3 моль. ,

Из условия задачи рассчитаем количество гидроксида калия в раство­

ре:

у(КОН) = V- М = 0.2 • 1.5 = 0.3 моль.

Из соотношения \'(КОН) / у(Р20з) = 3 следует,, что образовались сле­ дующие соли:

Можно составить систему уравнений:

Решения заданий заочного тура олимпиады «Покори Воробьевы горы!» 21

х +у = 0 .1, 2х + 4у = 0.3,

откуда х = 0.05, у = 0.05. Таким образом, у(КН2Р 04) = 2х = 0.1 моль, у(К2НР04) = 2у = 0.1 моль.

Рассчитаем общую массу полученного раствора: ^(раствора) = т{раствора КОН) + т{Р20 5) + т{Н20) =

= 200 • 1.07 + 0.1 • 142 + 0.3 • 18 = 233.6 г. Массовые доли солей в растворе:

со(КН2Р04) = 136 • 0.1 / 233.6 = 0.0582 (или 5.82%). со(К2НР04) = 174 • 0.1 / 233.6 = 0.0745 (или 7.45%).

Ответ: 5.82% КН2Р04, 7.45 % К2НР04.

7. Так как выход реакции равен 20%, прореагировало 0.2 моль Н2. То-

Константа равновесия сохраняет свое значение, и тогда:

= 0.04 -V2,