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

у(Н2) = х + у(Н2 ост) = х + 0.08 моль. Составим уравнение

у(газ.см.) = у(Н2) + у(С12) = х + 0.08 + х = 0.4 моль,

решение которого дает х = 0.16 моль. Количества газов в исходной смеси:

у(С12) = 0.16 моль, у(Н2) = х + 0.08 = 0.24 моль.

Количество образовавшегося хлороводорода у(НС1) = 2х = 0.16 • 2 = 0.32 моль.

Найдем молярную массу исходной смеси

М = (т(Н2) + т(С12)) / у (см .) = (у(Н2) • М(Н2) + у(С12) • М(С12)) / у (см .) =

= (0.24 • 2 + 0.16 • 71) / 0.4 = 29.6 г/моль.

Тогда плотность смеси по аргону

= М(смеси) / М(Аг) = 29.6 / 40 = 0.74.

По условию в 1 л Н20 растворилось 0.32 моль НС1. Так как раствор разбавленный, принимаем, что плотность его равна плотности воды (1 г/мл), следовательно,

с(НС1) = у(НС1) / К(р-ра) = 0.32 моль/л.

Так как соляная кислота - сильная, то в растворе она диссоциирует полностью:

НС1 -> Н+ + СГ.

Отсюда

[Н+] = с(НС1) = 0.32 моль/л;

рН = - 1§[1Г] = - 1§(0.32) = 0.49.

Ответ: О/и = 0.74; рН = 0.49.

Решения экзаменационных заданий 2007

Химический факультет

Вариант СО-2007-1

1. При попытке тушения происходит реакция:

или М§ + СОг — -— > М §0 + СО.

2. Исходное вещество - 2,5-диметилгексен-2:

СН3-С=С№-СН2-СН^СН3

3. Чтобы определить неизвестные элементы, выразим массовые доли азота в двух соединениях:

а) в веществе ЫУ3Х

ю(№ = 0.0909 = ------------—------------ .

М( Х) + 2М(У) + 14

Решая эти два уравнения, получаем М(Х) =108 г/моль (X - серебро), М(У) = 16 г/моль (У - кислород).

Ответ: А&Ы03 и А^Ы02.

4.Молочная кислота СН3-СН(ОН)-СООН; уравнения реакций:

1)СН3-СН(ОН)-СООН + ЫаОН — СНН:Н(ОН)-СО(Жа + Н20;

2)СН3-СН(ОН)-СООН + 2Ыа — СН3^СН(ОЫа)-СООЫа + Н2|;

3) СН3-СН(ОН)-СООН + С2Н5ОН Н2504(к°"Ц) )

-► СН3^СН(ОН)-СООС2Н5 + Н20;

4) СН3-СН(ОН)-СООН + з о 2 -> з с о 2 + зн 2о.

5.Схема получения полистирола:

лС6Н5^СН=СН2 —> [-{С6Н5)СН-СН2-]Л

Исходное количество стирола:

у(С8Н8) = 26 / 104 = 0.25 моль.

С бромной водой реагирует не вступивший в полимеризацию мономер (присоединение по двойной связи):

С6Н5^СН=СН2 + Вг2 -> С6Н5-СНВг-СН2Вг.

Исходное количество брома:

Значит, в образовании полимера участвовало 0.25 - 0.03 = 0.22 моль стирола или 0.22 • 6.02-1023 = 1.324*1023 молекул стирола.

Средняя степень полимеризации стирола

1324 10* =130,

л21 1.018-10'

отсюда средняя молярная масса полистирола

Мср = 130 • 104 = 13520 г/моль.

Ответ: 13520 г/моль.

6. Скорость данной элементарной реакции и> = &[МО]2[С12] . Считая

объем системы равным V, выразим начальную скорость реакции:

Прореагировало 0.2 • 0.2 = 0.04 моль С12, следовательно, в соответст­ вии с уравнением реакции прореагировало 0.08 моль N0. Осталось

0.2- 0.04 = 0.16 моль С12 и 0.1 - 0.08 = 0.02 моль N0. Скорость реакции к этому моменту времени составит:

0.02\2 0.16

V

следовательно, она уменьшилась в

Ответ: скорость уменьшилась в 31.25 раза.

7. Пусть в исходной смеси было х моль КМпС>4 и у моль А1(Ж)з)з. П прокаливании протекают реакции:

2КМп04 — — > К2Мп04 + Мп02 + 0 2|;

При пропускании полученной газовой смеси через воду образуется азотная кислота:

4 Ш 2 + 0 2 + 2Н20 -► 4 Ш 0 3.

Непоглощенный газ - это кислород. Соотношение количеств Ы02 и 0 2, необходимое для образования азотной кислоты, соответствует соот­ ношению количеств газов, выделяющихся при разложении нитрата алю­ миния, поэтому 672 мл - это объем кислорода, выделившийся за счет разложения перманганата:

О 679

откуда х = 0.06 моль.

Исходный раствор содержал 250 • 0.04 = 10 г азотной кислоты. Мас­ совая доля азотной кислоты после пропускания газов:

отсюда у = 0.04 моль.

Массы перманганата калия, нитрата алюминия и смеси составляют:

/и(КМп04) = 0.06 • 158 = 9.48 г;

т(А1(Ш3)з) = 0.04 • 213 = 8.52 г;

т(смеси) = 9.48 + 8.52 = 18.0 г.

Массовые доли солей равны:

со(КМп04) = 9.48 / 18.0 = 0.527 (или 52.7%);

со(А1(Ж)з)з) = 8.52 / 18.0 = 0.473 (или 47.3%).

Ответ: 52.7% КМп04, 47.3% А1(Ш 3)3.

8.С гидроксидом натрия реагирует только фенол:

С6Н5ОН + ЫаОН — С6Н5ОЫа + Н20,

количество которого равно количеству гидроксида натрия и составляет

у(СбН5ОН) = у(ТЧаОН) = т • со / М = 24 • 0.15 / 40 = 0.09 моль,

а масса

т(С6Н5ОН) = 0.09 • 94 = 8.46 г.

С хлороводородом реагирует только неизвестный амин:

1ШН2 + НС1 -► 1ШН3+СГ.

Количество прореагировавшего амина и его масса равны:

у(амина) = у(НС1) = 1.568 / 22.4 = 0.07 моль;

Единственное возможное решение: х = 7, у = 9, тогда простейшая формула амина С7Н9Ы

Возможные структурные формулы первичных и вторичного аминов:

о

9.1) Са3(Р04)2 + 38Ю2 + 5С

2)2Р + ЗВг2 -*• 2РВг3;

3)РВг3 + ЗН20 — Н3Р 03 + ЗНВгТ;

4)5Н3Р03 + 2КМп0 4 + ЗН2804 -> 2Мп804 + 5Н3Р04 + К2804 + ЗН20;

5)Мп304 + 2ИаОН -► Мп(ОН)24 + Иа23 0 4;

6) Ма23 0 4 + Ва8 —►Ва8044 + Ма28. 4

10.Схема превращений:

°изомерС

5)СН3СНСН3 + СиО— —►СН3ССН3 + Си + Н20;

ОН О

изомер А

6 ) СН3СН=СН2 + НВг-------- ►СН3СНВ1СН3 .

Ответ: А - 1-бромпропан; В - пропанол-1; С - пропаналь; изомер А - 2-бромпропан; изомер В - пропанол-2; изомер С - ацетон.

Вариант СО-2007-2

1. На воздухе натрий реагирует с кислородом:

2Ыа + 0 2 —►Ыа20 2.

2. Исходное вещество - 2,3,4-триметилгексен-2:

СН3 СН3 СН3

СН,з—с =(!:—<Ьн—сн,—сн,.

3. Чтобы определить неизвестные элементы, выразим массовые д фосфора в двух соединениях:

а) в веществе РУХ3

4М(Х) + ЗА/(У) + 31

Решая эти два уравнения, получаем М(Х) = 16 г/моль (X - кислород), М(У) = 23 г/моль (У - натрий).

Ответ: ЫаР03 и Ыа3Р04.

4. Винная кислота - НООС-СН(ОН)-СН(ОН)-СООН; уравнения акций:

1) НООС^Н(ОН)-СН(ОН)-СООН + 2ЫаОН ->

-> ЫаООС-СН(ОН)-С:Н(ОН)-СООЫа + 2Н20;

2) НООС-СН(ОН)-СН(ОН)-СООН + 4Ыа —

-> ЫаООС-СН((Жа)-СН((Жа)-СО(Жа + 2Н2|;

3) НООС-СН(ОН)-СН(ОН)-СООН + 2С2Н5ОН -► -> Н5С2ООС-СН(ОН)-СН(ОН)-СООС2Н5 + 2Н20;

4)2Н 00С -СН(0Н )-СН(0Н )-С00Н + 502 — 8С02 + 6Н20.

5.Схема получения полипропилена:

пСН3-СН=СН2 -> [-СН(СН3)-СН2-]Л

Исходное количество пропена:

V = 10.5 / 42 = 0.25 моль.

С раствором перманганата калия реагирует не вступивший в полиме­ ризацию мономер:

ЗСНз-СН=СН2 + 2КМп0 4 + 4Н20 -> ЗСН3-СН(ОН)-СН2(ОН) +

+ 2Мп0 2| + 2КОН.

Исходное количество перманганата:

у(КМп04) = 79 0 06 = 0.03 моль; 158

с ним прореагировало 0.045 моль пропена. Значит, в образовании поли­

Следовательно, скорость уменьшилась в

Ответ: скорость уменьшилась в 5.33 раза.

7.Пусть в исходной смеси было х моль К2Сг207 и у моль Ре(Ж)з)2.

Врезультате прокаливания протекают реакции:

В результате пропускания полученной газовой смеси через воду обра­ зуется азотная кислота:

Поскольку все газы поглотились,

0.5у = 0.15х + 0.25у.

Исходный раствор содержал 250 • 0.04 = 10 г азотной кислоты. Мас­ совую долю азотной кислоты можно выразить как

Составим систему уравнений:

10 + 63-2у

= 0.0544;

250 + 46 • 2у + 32 • (0.75х + 0.25у)

0.5у = 0.75х + 0.25у.

Решением этой системы являются: х = 0.01 моль, у = 0.03 моль. Рассчитаем массы солей и исходной смеси:

т(К2Сг20 7) = 0.01 • 294 = 2.94 г,

/и(Ре(Ж)з)2 = 0.03 - 180 = 5.4 г,

/и(смеси) = 2.94 + 5.4 = 8.34 г.

Отсюда массовые доли солей в исходной смеси:

со(К2Сг20 7) = 2.94 / 8.34 = 0.353 (или 35.3%);

со(Ре(Ж)з)2 = 5.4 / 8.34 = 0.647 (или 64.7%).

4)СиС12 + 2ИаОН -+ Си(ОН)2| + 2ЫаС1;

5)Си(ОН)2 + 4 Ш 3 — [Си(Ш 3)4](ОН)2;

6)[Си(Ш 3)4](ОН)2 + ЗН23 0 4 -» Си304 + 2 (Ш 4)2804 + 2Н20.

10.Схема превращений:

Вариант СО-2007-3

1.Н28 + Н2804 -» 8 | + 8 0 2 + 2Н20.

2.2,5-диметилгептен-2: