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

Уменьшение массы полученного раствора на 87.5 г по сравнению с суммой масс исходных веществ произошло за счет выделения газов и оставшегося в осадке 2п(ОН)2 (в случае его избытка):

Д/и(раствора) = 2х + 34 • 2у + (Зу - 0.5а:) • 99 = 87.5 г.

Масса образовавшегося раствора составляет:

/«(раствора) = 4 0 а: + 257у + 379 - 87.5 = 291.5 + 4 0 а: + 257у г,

поэтому массовую долю К2[2п(ОН)4] можно записать так:

291.5+ 40* + 257у

Составим систему уравнений:

’2х + 6%у+99 • (3у - 0.5л:)=87.5;

2110.5л

- = 0.422,

291.5+ 40л+257^

решением системы являются: х = 2, у = 0.5.

Ответ: 2.0 моль КН, 0.5 моль 2п3Р2.

10. По условию задачи количества НС1, израсходованной на кис ный гидролиз дипептида, и КОН - на щелочной гидролиз - составляют:

у(НС1)=3 • 0.02 = 0.06 моль,

у(КОН) = 33-^ 015 _ д моль 56

Так как у(КОН) в 1.5 раза больше у(НС1), дипептид содержит либо лишнюю карбоксильную группу, либо фенольный гидроксил.

Пусть формула дипептида ОсН^О*. По условию со(С) = со(О), т. е.

ное количество атомов азота - два, в этом случае получаем формулу С1.зз*Н14^ 0 * . При к = 6 получаем С8Н 1 ^20 6. Искомый дипептид - это 8ег-01и или 01и-8ег.

4)I '^н +„™„Н Ш 3.!2йГ^ТС'он► N + Н20;

9.0.1 моль ЫаН, 0.1 моль А14С3.

10.Исходный дипептид А1а-Туг или Туг-А1а, 6.3 г.

Факультет фундаментальной медицины

Вариант ФФМБ-2007-1

1.8 0 3 + Н20 -► Н2804.

2.Ва(Н803)2 + Ва(ОН)2 -» 2Ва803 + 2Н20.

3.Элементарное звено поливинилхлорида:

-С Н 2- С Н -

Относительная молекулярная масса звена Мг(С2НзС1) = 62.5; отсюда средняя степень полимеризации для данного образца полимера:

п = М г/ Мг(С2Н3С1) = 300000 / 62.5 = 4800.

2)81 + 2С12 -> 281С1*;

3)8ЮЦ + 2Н20 -> 8Ю2| + 4НС1;

4) 8Ю2 + 2С - ? - > 81 + 2СО|.

5.Душистое вещество 2-гексил-З-фенилпропеналь:

сн3

Брутто-формула С15Н20О, молярная масса 216 г/моль. Элементный со­ став:

со(С) = 12 • 15 / 216 = 0.8333 (или 83.33%);

со(Н) = 20 / 216 = 0.0926 (или 9.26%);

со(0)= 16/216 = 0.0741 (или 7.41%).

Ответ: со(С) = 83.33%; со(Н) = 9.26%; со(О) = 7.41%.

6. Рассчитаем количество реагирующей газовой смеси:

у(смеси) = 8.96 / 22.4 = 0.4 моль.

Пусть газовая смесь состоит из х моль этана С2Н6 и у моль ацетилена С2Н2. С аммиачным раствором оксида серебра реагирует только ацети­ лен:

С2Н2 + 2[А ё(Ш 3)2]ОН -► А^-С = С-Ав1 + 4 Ш 3 + 2Н20.

Тогда

у(С2А§2) = у(С2Н2) =у = 72 / 240 = 0.3 моль;

у(С2Н6) = х = 0.4 - 0.3 = 0.1 моль.

Масса исходной смеси

/и(смеси) = 0.1 • 30 + 0.3 • 26 = 10.8 г.

Массовые доли газов в исходной смеси:

со(С2Н6) = 3 / 10.8 = 0.2778 (или 27.78%;

со(С2Н2) = 7.8 / 10.8 = 0.7222 (или 72.22%).

Ответ: 27.78% С2Н6; 72.22% С2Н2.

7. Скорость элементарной реакции 2А + В —►С описывается уравне­ нием: \у = к [А]2[В]. Подставив в него начальные концентрации реагентов и константу скорости реакции, можно рассчитать величину начальной скорости реакции:

щ = 0.8 • 0.32 • 0.5 = 0.036 моль/(л-мин).

Когда концентрация вещества А уменьшилась на 0.1 моль/л, текущие концентрации реагентов в соответствии с уравнением реакции составили:

[А]= 0.3 - 0.1 = 0.2 моль/л,

[В]= 0.5 - 0.1/2 = 0.45 моль/л.

Скорость реакции в этот момент равнялась

м? = 0.8 • 0.22 • 0.45 = 0.0144 моль/(л мин).

Ответ: щ = 0.036 моль/(лмин), = 0.0144 моль/(л мин).

8. Запишем уравнения реакций спиртового, маслянокислого и мо нокислого брожения глюкозы:

Сбн12о6 фермент > 2С2Н5ОН + 2С02Т,

С6Н120 6 фермент > С3Н7СООН + 2С02| + 2Н2|,

С6Н12Об фермент > 2СН3-СНОН-СООН.

Запишем уравнения реакций окисления этанола до уксусной кислоты, а глюкозы - до глюконовой кислоты:

5С2Н5ОН + 4КМп0 4 + 6Н2304 -► 5СН3СООН + 4Мп804 + 2К2804 + 11Н20;

СН2- С Н - С Н - С Н - С Н - С ^ ° + Вг2 + н 2о - Д

о н о н о н о н о н н

гл ю к о н о в а я к и с л о т а

Четыре натриевые соли вышеперечисленных кислот легко получить реакцией с №ОН, например:

С3Н7СООН + №ОН -► СзН7СООNа + Н20.

Взаимодействие молочной кислоты с натрием приведет к образова­ нию еще одной соли:

Возможны различные варианты получения других кислот и их солей. Например, взаимодействием молочной кислоты с Н28 0 4(конц) можно получить акриловую кислоту и затем ее натриевую соль, из уксусной ки­ слоты в несколько стадий синтезировать соль глицина. Можно непосред­ ственно получить органическую соль из неорганических реагентов:

ИаОН + СО ' 'р > НСОО№.

9. Пусть в исходной смеси содержится по х моль МеЖ)2 (Ме - и мый щелочной металл с молярной массой М) и Си20. Концентрированная азотная кислота окисляет оба вещества:

М еШ 2 + 2Н Ш 3 -> М еШ 3 + 2 Ш 2Т + Н20;

х х 2х

В соответствии с условием задачи масса смеси /и(смеси) = {М+ А6)х + 144х = 3.23 г.

Количество выделившегося диоксида азота составляет

у(Ж )2) = 0.896 / 22.4 = 0.04 моль.

Тогда 2х + 2х = 4х = 0.04 моль, откуда х = 0.01 моль. Подставим это значение в выражение для массы смеси и получим М = 133 г/моль. Ме - это цезий.

После прокаливания полученных нитратов 2С зШ 3 — — ►2С зШ 2 + 0 2|,

0.010.01

2Си(Ш 3)2 — — > 2СиО + 4 Ш 2| + 0 2|

0.020.02

сухой остаток содержит:

/и(СзШ 2) = 0.01 • 179 = 1.79 г, т(СиО) = 0.02 • 80 = 1.6 г.

Масса остатка

т = 1.79+ 1.6 = 3.39 г. Массовые доли веществ в остатке:

со(Сз>ГО2) = 1.79 / 3.39 = 0.528 (или 52.8%), со(СиО) = 1.6 / 3.39 = 0.472 (или 47.2%).

Ответ: со(Сз>Ю2) = 52.8%, со(СиО) = 47.2%.

10.1) 2А §Ш 3 + 2КОН -> А§20 | + 2КЖ>3 + Н20;

2)А §Ш 3 + З Ш , + Н20 -*■ [А 8(Ш 3)2]ОН + N№,N03;

3)А&0 + 4 Ш 3 + Н20 -► 2[А8^ Н 3)2]ОН.

Вкачестве XI можно выбрать и оксид серебра, и тогда Х2 - А§Ы03. Формуле СзНб02 соответствует пропановая кислота, которую можно по­ лучить из ее аммонийной соли:

4)СН3СН2СНО + 2[А§(Ш 3)2]ОН -► СН3СН2СООШ 4 + 2А§| +

+ЗNНз + Н20;

5)СН3СН2СООШ 4 + НС1 -» СН3СН2СООН + N№401.

6)2СН3СН2СООН + 2п ->• (СН3СН2СОО)22 п + Н2;

7)2СН3СН2СООН + 702 -► 6С02 + 6Н20;

8)2Н2 + 0 2 -*• 2Н20.

Ответ: XI - А§>Ю3; Х2 - А&О; VI - Н2; У2 - Н20; Ъ - СН3СН2СО(ЖН4.

Вариант ФФМБ-2007-2

1.Р20 5 + Н20 -► 2НР03 или Р20 5 + ЗН20 —> 2Н3Р 04 (при избытке воды).

2.Ка28 0 3 + 8 0 2 + Н20 -> 2КаН803.

3.Элементарное звено политетрафторэтилена —СР2—СР2—

Относительная молекулярная масса звена МГ(С2Р4) = 100; отсюда от­ носительная молекулярная масса полимера

Мг= 100 -5000 = 500000.

Ответ: 500000.

4. 1) СО + КОН - '°’р > НСООК;

2)НСООК + НС1 -► НСООН + КС1;

3)5НСООН + 2КМп0 4 + ЗН2804 -*• 5С02Т + К2804 +

+2Мп804 + 8Н20;

4) С 02 + М8 — СО + М§0.

Ответ: X - НСООК; V - НСООН; 2 - С 02.

5. Душистое вещество 4-(ла/?а-гидроксифенил)бутанон-2:

О

Брутто-формула СюН120 2, молярная масса 164 г/моль. Элементный состав:

со(С)= 12 • 10/ 164 = 0.7317 (или 73.17%); со(Н) = 12 / 164 = 0.0732 (или 7.32%); со(О) = 32 / 164 = 0.1951 (или 19.51%).

Ответ: со(С) 73.17%; со(Н) 7.32%; со(О) 19.51%.

6. Пусть газовая смесь состояла из х моль бутадиена С4Н6 и у м пропена С3Н6. Количество и масса смеси составляют:

у(смеси) = 6.72 / 22.4 = 0.3 = х + у моль;

т(смеси) = 54л: + 42у = 13.8 г.

С бромом реагируют и бутадиен, и пропен:

С4Н6+ 2Вг2 —►С4НбВг4,

392 Письменный вступительный экзамен

СзНб + Вгг —►СзНбВгг. Количество прореагировавшего брома:

у(Вг2) = 64 / 160 = 0.4 = 2х +у.

Решив систему уравнений:

[2х + у = 0.4,

\х +у = 0.3,

получаем: х = 0.1, у = 0.2. Отсюда масса смеси и массовые доли газов в ней равны:

т(смеси) = 54 • 0.1 + 42 • 0.2 = 5.4 + 8.4 = 13.8 г. со(С4Н6) = 5.4 /13.8 = 0.3913 (или 39.13%); со(С3Н6) = 8.4 / 13.8 = 0.6087 (или 60.87%).

Ответ: 39.13% С4Н6; 60.87% С3Н6.

7. Скорость элементарной реакции 2А + В —►С описывается уравне­ нием = к [А]2[В]. Отсюда выражение для константы скорости:

к = .*?. [А]2[В]

Подставив в него начальные концентрации реагентов и скорость ре­ акции, можно рассчитать величину константы скорости реакции:

к = 0.036 / (0.32 • 0.5) = 0.8 л2/(моль2 мин).

Когда концентрация вещества В уменьшилась на 0.1 моль/л, текущие концентрации реагентов в соответствии с уравнением реакции составили:

[А]= 0.3 —2 *0.1 = 0.1 моль/л,

[В]= 0.5 - 0.1 = 0.4 моль/л.

Скорость реакции в этот момент равнялась

= 0.8 • 0.12 • 0.4 = 0.0032 моль/(л мин).

Ответ: к = 0.8 л2/(моль2 мин), = 0.0032 моль/(л мин).

8 . Прежде всего, получим из этилена этанол и этандиол:

С2Н4 + Н20 —н+ > С2Н5ОН,

ЗС2Н4 + 2КМп04 + 4Н20 -► ЗНО-СН2-СН2-ОН + 2Мп02|_+ 2КОН. Синтезируем бутан по реакции Вюрца, для этого: