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

а медная пластинка, опущенная в полученный раствор, могла реагировать только с избыточным количеством А§№)3:

Си + 2А§Ы03 -» Си(ЪЮ3)2 + 2А§.

Пусть избыточное количество нитрата серебра равно г моль, тогда изменение массы пластинки будет определяться разницей между массой осевшего на ней серебра и массой меди, перешедшей с пластинки в рас­ твор

Д/и= 108^-64 0.57 = 4.56,

отсюда 2 = 0.06.

Из условия задачи исходное количество нитрата серебра

у ( А ^ 0 3) = Ус = 0.861 • 0.65 = 0.56 моль.

Это значит, что количество нитрата серебра, вступившего в реакции с хлоридами цезия и рубидия, составляет

у(А§Ы03) = 0.56 - 006 = 0.50 моль

Отсюда можно записать систему из двух уравнений:

Г*+ у = 0.50,

[120.5*+ 168.5у = 70,

решив которую, получим * = 0.297 моль, у = 0.203 моль. Тогда массовые доли хлоридов в исходной смеси:

ш(ЯЬС1) = 0.297 • 120.5/70 = 0.511 (или 51.1%),

ю(С8С1) = 0.203 • 168.5 / 70 = 0.489 (или 48.9%).

Ответ: 51.1% ЯЪС1, 48.9% С$С1

8.1) Мп(М)3)2 ——» Мп02 + 2Ш2Т,

9. Общая формула рибонуклеотидов:

Полный гидролиз этого вещества протекает по схеме:

Рибонуклеотид + 2Н20 —> Н3Р04 + С5Н10О5 + азотистое основание.

Образующаяся ортофосфорная кислота реагирует с известковой водой с образованием осадка:

ЗСа(ОН)2 + 2Н3Р04 -> Са3(Р04)24 + 6Н20.

По условию задачи количество Са3(Р04)2

у(Са3(Р04)2) = 1.55 / 310 = 0.005 моль,

отсюда фосфорной кислоты прореагировало 0.01 моль; столько же про­ реагировало и рибонуклеотида.

Молярная масса рибонуклеотида

Л/(рибонуклеотида) = т / V = 3.63 / 0.01 = 363 г/моль.

В одном моле рибонуклеотида содержится азота:

14 Это означает, что в состав азотистого основания входят пять атомов

азота. Таких оснований в составе нуклеотидов может быть два: аденин и гуанин. Молярной массе нуклеотида 363 г/моль соответствует гуанин, следовательно, искомый рибонуклеотид - это гуанозинфосфат:

Ответ: гуанозинфосфат.

10. Из условия задачи рассчитаем количество нитрата меди и хлор бария в исходных растворах:

у(Си(Ш 3)2) = 235 • 0.2 / 188 = 0.25 моль;

у(ВаС12) = 150 • 0.28 / 208 = 0.15 моль.

Суммарная масса полученного раствора

т(раствора) = 235 + 150 = 385 г.

Масса раствора после окончания электролиза

т(раствора) = т(Ы0 3~) / со(Ш3") = 62 • 0.5 / 0.092 = 337.0 г,

т.е. за счет электролиза масса раствора уменьшилась на

Ат(раствора) = 385 - 337 = 48 г.

При электролизе с инертными электродами на катоде в первую оче­ редь разряжаются ионы меди, на аноде - ионы хлора:

Си2+ + 2е -» Си,

2СГ - 2е -» С12.

Суммарное уравнение этих процессов выражается уравнением:

0.150.3 0.15 0.15

Врезультате масса раствора уменьшилась на

Д/и, = ти(Си) + /и(С12) = 0.15 • 64 + 0.15 • 71 = 20.25 г.

Во вторую очередь на катоде также разряжаются ионы меди, на аноде - ионы ОН" из воды:

Си + 2е —^ Си,

20Н" - 2 е - > 0.5О2Т + Н20,

Суммарное уравнение электродных реакций:

0.10.2 0.05

вследствие этих реакций масса раствора уменьшилась еще на

Л/и2(раствора) = ти(Си) + /и(02) = 0.1 • 64 + 0.05 • 32 = 8.0 г.

Суммарное уменьшение массы раствора теперь составляет

А/и(раствора) = А/и, + Л/и2 = 20.25 + 8.0 = 28.25 г.

Следующим этапом электролиза является разложение воды, масса и количество которой составляют:

/и(Н20) = 48-28.25 = 19.75 г,

у(Н20) = 19.75 / 18 = 1.1 моль.

На катоде разряжаются ионы водорода:

2Н+ + 2е -> Н2Т;

на аноде - ионы гидроксила:

20Н ' - 2е -> 0.5О2Т + Н20,

Суммарный процесс:

Итак, на катоде выделились медь (реакции 1, 2) и водород (реакция 3), на аноде - хлор (реакция 1) и кислород (реакции 2, 3). Рассчитаем их массы:

356 Письменный вступительный экзамен

/и(Си) = 64 • (0.15 + 0.1) = 16 г;

т(Н2) = 2 • 1.1 =2.2 г; /п(С12) = 71 0.15 = 10.65 г;

т (02) = 32 • (0.05 + 0.55) = 19.2 г.

При нагревании нитрат меди разлагается:

2Си(Шз)2 — —» 2СиО + 41Ч02Т + 0 2|.

Реакция окисления тимина С5Ы2Н60 2 (2,4-дигидрокси-5-метилпири- мидин) протекает по уравнению:

2С5^ Н 60 2 + 1Ю2 -> ЮС02 + 2И2 + 6Н20.

По условию задачи было взято 0.25 моль соли, которая образует 0.125 моль кислорода. Из уравнения окисления тимина следует, что 0.125 моль кислорода окислят 0.023 моль тимина.

Ответ: на катоде - 16 г Си и 2.2 г Н2, на аноде - 10.65 г С12 и 19.2 г 0 2; 0.023 моль тимина.

Геологический факультет

Вариант ГА-2006-1

1.Молекула толуола - СНз-С6Н5, структурная формула

СН

2.Степень окисления меди в малахите равна +2, графическая формула

НО—Си—

С = 0

НО—Си—О '

3.Возьмем 1 л раствора, тогда масса этого раствора

т= у р = 1000 - 1.2 = 1200г.

Масса и количество серной кислоты в растворе составляют: /и, = 1200 0.2 = 240 г,

V = т \/ М= 240 / 98 = 2.45 м о л ь .

Поскольку с = V / V, следовательно, с = 2.45 моль/л.

Ответ: 2.45 М.

4. Ад + 2НЫ03(конц) -» АдИ03 + Ж )2| + Н20,

6. 1) ЗСи + 8НШз(разб) -> ЗСи(Ж)3)2 + 2ИОТ + 4Н20;

7.

Ответ: А - С6Н6; В - С6Н5СН3; С - С6Н5СН2С1.

Ответ: X - КСЮ3.

9. Из условия концентрация насыщенного водного раствора >Щ4С1 со­ ставляет 29.5%, т.е. 29.5 г N1^01 растворено в 70.5 г воды. Для расчета растворимости этой соли в граммах на 100 г воды составим пропорцию:

29.5г Ш 4С1..........70.5 г Н20,

* г Ш 4С1........... 100 г Н 20, откуда х = 29.5 • 100 / 70.5 = 41.8 г.

Ответ: 41.8 г>Ш4С1.

10.Пусть неизвестный углеводород А - С*НГ Реакция бромирования:

СхНу + 2В г2 —►СхНуВц.

Массовая доля брома в образовавшемся соединении равна 75.8%, сле­ довательно,

М(С*Н,Вг4) = 4 • 80 / 0.758 = 422 г/моль,

М(СХЩ = 422 - 320 = 102 г/моль.

Данной молярной массе соответствует единственная молекулярная формула С8Н6 Судя по тому, что данный углеводород может прореагиро­ вать максимально с двумя молекулами брома, в его состав могут входить одна тройная или же две двойные связи. Реально осуществляется только первый вариант.

Ароматический углеводород с тройной связью - это СбН5-С=СН. Уравнения реакций:

С6Н5-С=СН + 2В г2 -» С6Н5-СВг2-СНВг2,

5С6Н5-С=СН + 8КМ п0 4 + 12Н2804 -» 5С6Н5СООН + 5С02 +

+ 4К280 4 + 8М п8 0 4 + 12Н20,

С6Н5-С=СН + Н20 -> С6Н5-СО-СН3 (реакция Кучерова).

Ответ: С6Н5-С=СН.

Вариант ГА-2006-2

1.Молекула анилина - КН2С6Н5, структурная формула:

2. Мп , графическая формула МпС03:

° \

Мп/ С = О

V

3.3.49 М.

4.1) Си + 4НЖ)з(конц) -> Си(Ж)з)2 + 2Ж )2| + 2Н20;

2)Сг(ОН)3 + КОН -> К[Сг(ОН)4].

5.44.03 л.

6 . 1) 42п + ЮНЫОз(оч.разб) ->• 42п(Ж)з)2 + Ш 4Ш 3 + ЗН20;

2)2пС12 + А§Ж>3 -> 2А§СЦ + 2 п (И 0 3)2;

3)Си(Ы03)2 + 2 п —> 2п (Ш 3)2 + Си|.

7.А - СН3-СНС1-СН3, В - СН3-СН=СН2, С - СН3-СН(ОН)-СН2ОН.

4. Выражение для константы равновесия реакции

СН4(Г) + Н20(Г) «=* СО(Г) + ЗН2(Г) —206.2 кДж

имеет вид:

к _ [СО] [Н2]3

'[СН4] [ Н 20]

По принципу Ле-Шателье к смещению равновесия вправо приведет понижение давления и увеличение объема (так как количество .продуктов превышает количество исходных веществ), повышение температуры (ре­ акция эндотермическая), повышение концентрации исходных веществ и уменьшение концентрации продуктов реакции.

5. 1) СНзСНО + 2[А ё(Ш 3)2]ОН -» СН3СООШ 4 + 2А^| + ЗЫН3 +Н20;

6)8 0 2 + Са(ОН)2 -> Са803| + Н20.

7.Сжигание угля протекает по уравнению:

с + о2—>со2 + <21.

Тепловой эффект этой реакции:

СЬ = 2обр(С02) = 393.5 кДж/моль.

Количество угля

у(С) = т / М = 6 0 /1 2 = 5 моль.

При сгорании данного количества угля выделяется теплота:

=\<С) = 393.5 • 5 = 1967.5 кДж.

Реакция разложения известняка:

СаСОз -» С 02 + СаО + 02-

По закону Гесса при образовании 1 моль СаО поглощается следующее количество тепла:

02 = 0обР(СО2) + 0обр(СаО) - 0обР(СаСО3) = 393.5 + 635.5 - 1206.9 =

= - 177.9 кДж/моль, отсюда теплота образования оксида кальция и его масса составят:

у(СаО) = 0 / 02 = 1967.5 / 177.9 = 11.06 моль. т(СаО) = V • М= 11.06 • 56 = 619.4 г.

Ответ: 619.4 г СаО.

8. 1) СН3СН2СН2Вг + КОН(водн.р-р) -» СН3СН2СН2ОН + КВг;

9. При приливании раствора КаОН к смеси металлов реагирует только алюминий:

2А1 + 2КаОН + 6Н20 -> 2Ка[А1(ОН)4] + ЗН2|. Количество выделившегося водорода составляет

у(Н2) = У(Н2) / Ут = 10.08 / 22.4 = 0.45 моль, тогда количество алюминия

у(А1) = 2у(Н2) / 3 = 0.3 моль.

При приливании к исходной смеси соляной кислоты протекают две реакции:

Ре + 2НС1 -> РеС12 + Н2|, 2А1 + 6НС1 -> 2А1С13 + ЗН2|.

Пусть в исходной смеси содержится х моль Ре. Тогда в ходе первой реакции выделяется х моль Н2, а во второй

у(Н2) = 1.5у(А1) = 1.5 • 0.3 = 0.45 моль.

По условию задачи всего выделилось 14.56 л водорода, или у(Н2) = 14.56 / 22.4 = 0.65 моль.

Составим уравнение:

х + 0.45 = 0.65, решив которое, получим х = 0.2 моль - количество Ре в исходной смеси.

Рассчитаем массы алюминия и железа, и зная общую массу исходной смеси, по разности найдем массу меди:

/и(А1) = 0.3 -27 = 8.1 г,

ти(Ре) = 0.2 • 56 = 11.2 г,

т(Си) = /и(смеси) - т(А1) - ти(Ре) = 28.9 - 8.1 - 11.2 = 9.6 г.

Массовые доли металлов в смеси составляют:

со(А1) = т(А1) / /и(смеси) = 8.1 / 28.9 = 0.28 (или 28.0%),

со(Ре) = ти(Ре) / /и(смеси) = 11.2 / 28.9 = 0.388 (или 38.8%),

со(Си) = ти(Си) / /и(смеси) = 9.6 / 28.9 = 0.332 (или 33.2%).

С концентрированной азотной кислотой на холоду будет реагировать только медь, а алюминий и железо в этих условиях пассивируются:

Си + 4ЮТО3 -> Си(Ш 3)2 + 2 Ш 2| + 2Н20.

Рассчитаем объем выделившегося диоксида азота, предварительно рассчитав количество меди:

у(Си) = 9.6 / 64 = 0.15 моль,

Г(Ш 2) = 2у(Си) • Ут= 2 • 0.15 • 22.4 = 6.72 л.

Примечание. Следует отметить, что из-за пассивации в холодной кон­ центрированной азотной кислоте реакции вытеснения ионов меди из рас­ твора более активными металлами (А1 и Ре) практически не идут.

Ответ: 28.0% А1, 38.8% Ре и 33.2% Си; 6.72 л 1Ч02.

10. При облучении смеси газов водорода и хлора протекает реакция:

Образовавшийся хлороводород полностью растворился в прилитой воде. Газ, оставшийся после окончания реакции и добавления воды - это водород, так как именно он, в отличие от хлора, не реагирует с раствором щелочи. Учитывая, что объем смеси в ходе реакции не изменился, а по­ сле добавления воды уменьшился в 5 раз, можно рассчитать объем не­ прореагировавшего (остаточного) водорода:

У(Н2 ост) = Г(см.) / 5 = 8.96 / 5 = 1.792 л,

количество которого составляет

у(Н2 ост) = V / 22.4 = 1.792 / 22.4 = 0.08 моль.

По условию задачи количество газовой смеси

у(см) = 8.96 / 22.4 = 0.4 моль.

Пусть в исходной смеси имелось по х моль Н2 и С12. Тогда суммарное количество водорода составит