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

Далее хлорированием бутана можно получить 2-хлорбутан, его ще­ лочной гидролиз позволит получить бутанол-2. Кроме того, из 2-хлорбутана по реакции элиминирования получим бутен-2, из которого можно синтезировать бутандиол-2,3:

ЗС4Н8 + 2КМп0 4 + 4Н20 -► ЗСН3-СН(ОН)-СН(ОН)-СНз +

окисление которого водным раствором перманганата даст четырехатом­ ный спирт:

ЗСН2=СН-СН=СН2 + 4КМп0 4 + 8Н20 ->

-► ЗСН2(ОН)-СН(ОН)-СН(ОН)-СН2(ОН) + 4Мп0 2| + 4КОН.

Имеющийся «-бутан можно подвергнуть каталитической изомериза­ ции и получить изобутан, хлорирование на свету которого позволит по­

гидролиз его водным раствором щелочи приводит к получению третбутанола. Кроме того, действуя на (СН3)3СС1 спиртовым раствором ще­ лочи, получим метилпропен (СН3)2С=СН2, окисление которого водным раствором КМп04 даст соответствующий двухатомный спирт (СН3)2СН(ОН)-СН2ОН.

9. Пусть в исходной смеси содержится по х моль МеЖ)2 (Ме - и мый щелочной металл с атомной массой М) и Ре(Ж)3)2. Концентрирован­ ная азотная кислота окисляет оба вещества:

М еШ 2 + 2 Ш 0 3 -> М еШ 3 + 2 Ш 2| + Н20;

В соответствии с условием задачи масса смеси

т(смеси) = (М+ 46)х + 180дг = 6.22 г.

Количество выделившегося оксида азота составляет у(Ж )2) = 1.344/22.4 = 0.06 моль.

Тогда 2х + х = Зх = 0.06 моль, отсюда х = 0.02 моль. Подставим это значение в выражение для массы смеси и получим М = 85 г/моль. Ме - это рубидий.

1)СиС12 + 2ИаОН -> Си(ОН)24 + 2ЫаС1;

2)СиС12 + Н28 -> Си81 + 2НС1;

4)2НС1 + СНз- С=СН -> СН3-СС12-СН3;

5)СН3-СС12-СНз + 2КОН -> СН3-СО-СН3 + 2КС1 + Н20;

6)СН3-СО-СН3 + Н2 № > СН3-СНОН-СН3;

7)СН3-СО-СН3 + 4 0 2 -> ЗН20 + ЗС02;

8) СН3-СНОН-СН3 — Н20 + СН3-СН=СН2.

Вариант ФФМБ-2007-4

1.ЗСаО + 2Р20 5 — — > Са3(Р04)2.

2.Иа2НР04 + NаОН -> Ыа3Р04 + Н20.

3.210000;

—СН2—СН—

I СН

3) 5СН3ОН + 6КМп04 + 9Н2804—> 5С02 + 6Мп804 + ЗК2804 + 19Н20; 4) С 02 + С —^ 2СО.

5.со(С) = 81.82%; со(Н) = 6.06%; со(О) = 12.12%.

6.62.86% С3Н8; 37.14% С2Н2.

7. к = 0.24 моль/(лмин), = 0.027 моль/(лмин).

8.Прежде всего, получим из пропена пропанол-2 и пропандиол-1,2: С3Н6 + Н20 н+ > СН3СН(ОН)СН3,

ЗС3Н6 + 2КМп0 4 + 4Н20 -> ЗСН3СН(ОН)СН2ОН + 2МпОг| + 2КОН.

Окислив пропен кислым раствором перманганата калия,'получим ук­ сусную кислоту, из которой затем получим этанол:

1)СН3-СН = СН2 + 2КМп0 4 + ЗН2804 -> СН3СООН + С 02 +

+К28 0 4 + 2Мп804 + 4Н20;

2)СН3СООН + 2Н2 № > СН3СН2ОН + Н20.

Из этанола по реакции Лебедева можно получить бутадиен:

2С2Н5ОН , > ’кат > СН2=СН-СН=СН2 + 2Н20 + Н2,

окисление которого водным раствором перманганата даст четырехатом­ ный спирт:

ЗСН2=СН-СН=СН2 + 4КМп0 4 + 8Н20 -► -► ЗСН2(ОН)-СН(ОН)-СН(ОН)-СН2(ОН) + 4Мп0 2| + 4КОН.

9.26.15% КЖ>2, 73.85% Ре20 3.

10.XI - Са(ОН)2; Х2 - Са(НС03)2; VI - Н2; У2 - Н20; Ъ - ИаОН.

1)Са(ОН)2 + 2С02 -> Са(НС03)2;

2)Са(ОН)2 + С 02 -> СаС034 + Н20;

3)Са(НС03)2 — СаС034 + С 02Т + Н20;

4)2Н20 + 2Иа -> 2ЫаОН + Н2Т;

5)2ЫаОН +СН2С1-СН2С1 -> СН2ОН-СН2ОН + 2ЫаС1;

6)СН2ОН-СН2ОН + 2Иа -> Н2Т + СН2(Ж а-СН2(Жа;

7)2СН2ОН-СН2ОН + 502 -> 4С02Т + 6Н20;

8)2Н2 + 0 2 -»• 2Н20.

Факультет биоинженерии и биоинформатики

Вариант БЗКБ-07-1

1.Графические формулы соединений Са(НС03)2 и НСЮ3:

н -с\

_ С = 0

,0

Н—О— С1

О

н-(/

2.5Ыа28 0 3 + 2КМп04 + ЗН28 0 4 -> 5Ыа28 0 4 + 2Мп804 + К28 0 4 + ЗН20; С6Н5СН3 + К2Сг20 7 + 4Н280 4 -> С6Нг-СООН + Сг2(804)3 + К2804 + Н20.

3.Последовательность распознавания веществ:

1)СаС03 + 2НС1 —» СаС12 + С 02| + Н20 (выделение газа лишь в од­ ном случае);

2) Ыа28 0 4 + ВаС12 —*• 2ЫаС1 + Ва804(, (белый осадок лишь с одним из трех оставшихся веществ);

3) КС1 + АеЫ03 —►А§СЦ + Ю403 (творожистый белый осадок с од­ ним из двух оставшихся веществ);

4)оставшееся вещество - №N(>3.

4. НСООН НСОСГ + Н+ По закону разведения Оствальда константа диссоциации

К = а 2с.

Степень диссоциации:

а) а = (К / с)т = (2.0510"*/ 0.2) ‘/2 = 0.032; б) а = (2.05-10"*/ 0.4) ‘/2 = 0.021.

5. При растворении карбида и нитрида кальция в воде протекают ре­ акции:

СаС2 + 2Н20 -► Са(ОН)2 + С2Н2Т; Са3К 2 + 6Н20 — ЗСа(ОН)2 + 2 Ш 3Т-

Пусть выделилось х моль С2Н2 и (1 - *) моль №13. По условию задачи средняя молярная масса смеси газов составляет:

Мер = 9.4 • 2 = 18.8 г/моль, тогда масса газовой смеси

/и(газ.смеси) = 26* + 17 • (1 - *) = 18.8 г; отсюда * = 0.2. Значит, в газовой смеси было 0.2 моль С2Н2 и 0.8 моль

Ш3 Рассчитаем массы карбида, нитрида и исходной смеси:

/и(СаС2) = 0.2 • 64 = 12.8 г,

т(Са3Щ = 0.4 • 148 = 59.2 г,

т(смеси) = 12.8 + 59.2 = 72 г. Массовая доля карбида кальция:

со(СаС2) = 12.8 / 72 • 100% = 17.8%.

Ответ: 17.8% СаС2.

6. По условию задачи количество газовой смеси:

у(смеси) =рУ/КТ= (101.3 • 14.76)/(8.31 -300) = 0.6 моль. Так как объемная доля С2Н6 равна 75%, его количество составляет:

у(С2Н6) = 0.6 • 0.75 = 0.45 моль,

а масса

/и(С2Н6) = 0.45 • 30 = 13.5 г. Количество и масса неизвестного газа:

у(газа) = 0.25 • 0.6 = 0.15 моль,

/и(газа) = 24.00 - 13.5 = 10.5 г.

Отсюда молярная масса неизвестного газа:

М(газа) = 10.5 / 0.15 = 70 г/моль.

Если предположить, что неизвестный газ - углеводород, то простой подбор (12х + у = 70) дает формулу С5Н10 - это или алкен (например, пентен), или циклоалкан. При пропускании через водный раствор перманга­ ната калия именно алкенов происходит образование осадка диоксида марганца:

ЗС5Н10 + 2КМп04 + 4Н20 — ЗС5Н10(ОН)2 + 2Мп02| + 2КОН.

Исходя из уравнения реакции и условия задачи, количество Мп02

у(Мп02) = 0.15 • 2 / 3 = 0.1 моль,

а его масса

/и(Мп02) = 0.1 • 87 = 8.7 г.

Ответ: 8.7 г.

2) С6Н5-СООН + СНзОН н* > С6Н5-СООСН3 + Н20;

3) 2С6Н5-СООН + 2Иа — 2С6Н5-СО(Ж а + Н2|;

4) С6Н5-СО(Ж а + СН3СН2Вг -► С6Н5-СООС2Н5 + ИаВг;

:оон соон ] +нш3и2аи4Н 8 0 ►

мый щелочной металл) и Си20; азотная кислота окисляет оба эти вещест­ ва:

10. Обозначим неизвестные спирты как КОН и К1ОН (молярные мас сы изомерных радикалов К и К! равны между собой). Уравнения реакций этерификации:

КОН + СНзСООН -► СН 3 СООК + Н2 0 ,

К,ОН + СНзСООН СНзСООК! + Н2 0 .

Поскольку по условию задачи массы исходных спиртов относятся как 5 :1, примем количество КОН за 5* моль, а количество К1ОН за х моль. Тогда массу смеси спиртов можно выразить как

/«(смеси спиртов) = 5*(К + 17) + *(К + 17) = 43.2 г,

откуда х = 1.2 / (К + 17).

С учетом процента выхода реакций этерификации было получено 3.75л: моль эфира СН3СООК и 0.5л: моль эфира СН3СООКь их сумму вы­ разим как

/«(смеси эфиров) = 3.75л:(К + 59) + 0.5л:(К + 59) = 52.02,

откуда х = 12.24 / (К + 59).

Приравнивая значения х друг к другу, получаем:

7.2/ ( К +17) =12.24/ ( К + 59),

откуда К = 43.

Поскольку радикал К - это алкил С„Н2„+ь можно составить уравнение

12« + 2« + 1 = 43,

из которого « = 3. Следовательно, неизвестные спирты - это пропанол-1 и пропанол-2.

Ответ: пропанол-1 СН 3 -С Н 2 -С Н 2ОН и пропанол-2 СН 3 -СН (О Н )-С Н з.

Вариант БЗКБ-07-2

1. Графические формулы соединений:

н-^

2.С12 + 8 0 2 + 2Н20 -V 2НС1 + Н2804;

ЗСН2=СН2 + 2КМп0 4 + 4Н20 -> ЗСН2(ОН)-СН2(ОН) + 2Мп02| + 2КОН.

3.Последовательность распознавания веществ:

1)ИаНЗОз + НС1 —<■ЫаС1 + 8 0 2Т + Н20 (выделение газа тольк

одном случае);

402 Письменный вступительный экзамен

2)К 28 0 4 + ВаС12 —* 2КС1 + В а804 (образование белого осадка только с одним веществом из трех оставшихся);

3) N ^ N 03 + ЫаОН —> ЫаЖ)3 + >Ш3| + Н20 (выделение газа только

водном случае из двух);

4)СаС12 + 2А§>Ю3 —►2А§СЦ + Са(Ж>3)2 (образование белого тво­ рожистого осадка подтверждает, что оставшееся вещество - это нитрат серебра).

4. СНзСООН СН3СОО' + Н+.

По закону разведения Оствальда константа диссоциации

К = а 2с.

Степень диссоциации:

а) а = (К/ с)т = (1.86-10"5/ 0.1)1/2 = 1.36- 1(Г2;

б) а = (1.86-МГ5/ 0.6)1й = 5.57-10"2.

5. При растворении карбида и гидрида кальция в воде протекают ре­ акции:

СаС2 + 2Н20 -> Са(ОН)2 + С2Н2Т; СаН2 + 2Н20 -» Са(ОН)2 + 2Н2|.

Пусть выделилось х моль С2Н2 и (1 - х) моль Н2. По условию средняя молярная масса смеси газов составляет

Мср = 32 / 4.7 = 6.8 г/моль,

тогда масса газовой смеси.

ти(газ.смеси) = 26* + 2(1 - х ) = 6.8 г;

отсюда х = 0.2 моль. Значит, в газовой смеси было 0.2 моль С2Н2 и

0.8моль Н2.

Рассчитаем массы карбида, гидрида и исходной смеси:

ти(СаС2) = 0.2 • 64 = 12.8 г, ти(СаН2) = 0.4 • 42 = 16.8 г, ти(смеси) = 12.8 + 16.8 = 29.6 г.

Массовая доля гидрида кальция:

со(СаН2) = 16.8 / 29.6 = 0.5676 (или 56.76%).

Ответ: 56.76% СаН2.

6. По условию задачи количество газовой смеси:

у(смеси) =рУ/КТ= (101.3- 4.92)/ (8.31-300) = 0.2 моль;

Так как объемная доля С3Н8 равна 40%, его количество составляет: