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

+ 2[Ае(ЫНз)2]ОН -►

Ч0ЫН4 ЗЫНз + 2д4 +Н2° :

4)ЗА§ + 4Ш Оз -» ЗА §Ш 3 + N01 + 2Н20.

Ответ: А - Си20, В - А§.

5. Пусть газовая смесь состоит из х моль N02 и у моль N2. Общее личество газов в смеси равно 6.72 / 22.4 = 0.3 моль. Молекула N02 содер­ жит 23 протона, молекула N 2 -1 4 протонов. Получаем систему уравне­ ний

х +у = 0.3;

23д; + 14у = 6;

еерешение: д; = 0.2;у=0.1

Сгидроксидом калия реагирует только N02.'

2 Ш 2 + 2КОН — КЖ )3 + КЖ>2 + Н20,

следовательно, объём газовой смеси уменьшится в

^ 0 - 2 ) +- ^ ) в М = 3 р а з в .

у(Ы2) 0.1

Ответ: объём газовой смеси уменьшится в 3 раза.

6.Рассчитаем рОН полученного раствора:

рОН= 14 -рН = 2.52,

следовательно, концентрация ионов ОН" в нем составляет

[ОН-] = 10_рОН = 10~2 52 = 3 10‘3 моль/л;

эта концентрация складывается из [КЪОН] и [МеОН]:

[ОН-] = [КЪОН] + [МеОН], или

3• 10-3 = 2-10"3 +- 2 10 М-0.5

откуда М = 24 г/моль. Искомая щёлочь - 1лОН.

Ответ: ЫОН.

7.1) СиО + С — > Си + СО;

2)Си + 2Н28 0 4(конц) -» Си304 + 8 0 2Т + 2Н20;

3)Си804 + ВаС12 —> Ва8044 + СиС12;

4) СиС12 + 2п 2пС12 + Си;

5)ЗСи + 8Н Ш 3(разб) -> ЗСи(Ж)3)2 + 2Ш Т + 4Н20;

6)2Си(Ш 3)2 — 2СиО + 4 Ш 2Т + 0 2Т.

Ответ: X] - Си(ЫОз)2, Х2 - СиС12.

Ответ: А - С3Н7СООН, В - С3Н8, С - СН3СН(ОН)СООН, полимер - по­ лиакриловая кислота.

9. С соляной кислотой реагируют карбонат калия и сульфит неизвест­ ного металла:

К2С 0 3 + 2НС1 -♦ 2КС1 + С 02Т + Н20;

Ме803 + 2НС1 — 8 0 2Т + МеС12 + Н20.

Из образующихся газов (С02 и 8 0 2) с раствором перманганата реаги­ рует только 8 0 2:

5802 + 2К М п0 4 + 2Н20 -» 2Н28 0 4 + 2Мп804 + К2804.

Пусть прореагировало *моль КМп04, тогда образовалось хмоль М п8 0 4. Согласно условию задачи, массовые доли солей марганца срав­ нялись, следовательно,

откуда М= 24. Металл - магний, формула сульфита - М §803.

Ответ: М §803

10. Исходная соль может быть образована взаимодействием либо ам­ миака, либо амина КТЫНг с карбоновой кислотой КСООН, так как только в этом случае при сплавлении со щёлочью могут выделяться аммиак

которые способны реагировать с соляной кислотой.

Кроме того, при сплавлении с избытком щёлочи, как следует из усло­ вия задачи, выделяется соответствующий газообразный углеводород (не прореагировавший с НС1)

ясоок+кон — янТ+к2со3

с молярной массой М = 1.5 • 20 = 30 г/моль. Это - этан С2Н6, а исходная соль представляет собой пропионат (К - этил С2Н5).

По условию задачи при сплавлении со щелочью суммарно выдели­ лось 2.24 / 22.4 = 0.1 моль газов, т. е. по 0.05 моль этана С2Н6 и аммиака (или амина К'МН2).

Поскольку средняя молярная масса смеси газов составляет 15.25 *2 = = 30.5 г/моль, то в соответствии с формулой у = т /М можно записать (х - молярная масса ЫН3 или КТШг):

0.1-30.5 = 0.05-д:+ 0.05-30,

61 = х + 30,

откуда х = 31 г/моль; это - молярная масса амина КЛ^Нг, так как М(КН3) = 17 г/моль, М(К') = 3 1 -1 6 = 1 5 г/моль (это радикал СН3).

Таким образом, в исходном образце содержалось 0.05 моль пропиона­ та метиламмония.

Для проверки рассчитаем количество пропионата метиламмония из массы исходной соли:

V = т / М= 5.25 / 105 = 0.05 моль.

Ответ: 0.05 моль пропионата метиламмония СН3СН2СОО МН3+СН3.

Вариант БА-2008-3

1. Н2804 + Ва(ОН)2 -> Ва3041 + 2Н20;

2 Н 28 0 4( к о н ц ) + 2А§ -♦ А§2804 + 8 0 2Т + 2Н20 .

2.Можно использовать твердый М §804 и Р2С>5. КОН использовать нельзя, т. к. будет протекать реакция: 2КОН + Н28 —> К28 + 2Н20.

3.0.23 моль С 02; 0.77 моль 0 2.

4.А - НС1, В - Мп804.

2) 4НС1 + Мп02 -► С12| + МпС12 + 2Н20;

4.А - Н20, В - НВг.

2)Р20 5 + ЗН20 -> 2Н3Р 04;

4)16НВг + 2КМп04 -► 5Вг2 + 2МпВг2 + 2КВг + 8Н20.

5.Объём газовой смеси уменьшится в 1.6 раза.

6.ЫаОН.

7.Х3 - РеС1з, Х2 - Ре20 3.

2)Ре + 4НЖ>з -> Ре(Ш 3)з + N 0 ! + 2Н20;

3)4Ре(Ш 3)3 — > 2Ре20 3 + 12Ш 2Т + 302Т;

2)СН3СН(ОН)СООН + ЫаОН -> СН3СН(ОН)СООНа + Н20;

3)СН3СН(ОН)СООНа + С3Н7С1 -> СН3СН(ОН)СООС3Н7 + №01;

4)С6Н|20 6 Ферменты-^ 2С2Н5ОН + 2С02Т (спиртовое брожение);

ОН ОН

СН" + пН20 .

!п

9.Ва803.

10.0.05 моль пропионата аммония СН3СН2СООКН4.

сильного основания, она подвергается гидролизу по аниону: Ыа28 + 2Н20 ЫаН8 + ЫаОН, рН > 7.

А1(ЫОз)з - соль, образованная катионом слабого основания и анионом сильной кислоты, подвергается гидролизу по катиону:

А1(Ш3)3 + Н20 А1(ОН)(ЪЮз)2 + Ш 0 3, рН < 7.

ЫСЮ4 - соль, образованная сильной кислотой и сильным основанием, гидролизу не подвергается. Значение рН такого раствора будет равно рН дистиллированной воды, т. е. 7. Следовательно, в порядке уменьшения рН указанные соли надо расположить следующим образом: Ыа28 > 1лС104 > А1(Ж>3)3.

3. Согласно условию, при Т\ = 60°С отношение скоростей составляет

VI

— = 3 (буквами V и и обозначены скорости первой и второй реакций со-

Щ

ответственно). Для расчета скоростей реакций при температуре Г2 = 30°С применим уравнение Вант-Гоффа:

Т2 -Т\ 30-60

—=у.10 =у.10 =уГ3>

где У1 - температурный коэффициент первой реакции. Для второй реак­ ции уравнение Вант-Гоффа запишется аналогично. Тогда

Ответ', при температуре 30°С отношение скоростей реакций составляет 0.889.

4 .2КОН + С12 20°с > КС1 + КСЮ + Н20; 6КОН + ЗС12 80°с > 5КС1 + КСЮ3 + ЗН20.

5. Амины - типичные органические основания. Их основные свойс определяются наличием неподеленной электронной пары у атома азота,

за счет которой амины проявляют донорные свойства. При сопоставле­ нии основных свойств аминов нужно учитывать, каким образом индук­ тивные и мезомерные эффекты заместителей влияют на электронную плотность атома азота.

Например, метиламин СН3>Щ2 - более сильное основание, чем ани­ лин С6Н5>Щ2 из-за -М-эффекта радикала С6Н5 по отношению к >Ш2группе, что снижает донорную активность атома азота. В отличие от фенильного, метильный радикал метиламина проявляет только +1-эффект по отношению к атому азота, повышая его донорную активность.

4) 4 Ш 2 + 0 2 + 2Н 20 -> 4 Ш 0 , ;

5) 10НЖ)3(разб) + 42п -> 42п(Ж>3)2 + Ы20 | + 5Н20;

7. Так как хлорноватистая кислота очень слабая (КД = 2.8-108), ра весие диссоциации

НСЮ С1СГ + Н+

практически полностью смещено влево. Поэтому можно считать, что равновесная концентрация НСЮ совпадает с ее исходной концентраци­ ей с0\:

[НСЮ] С 0 \ Сдис.~ С0].

Тогда выражение для константы диссоциации можно упростить:

д[НСЮ] [НСЮ]

откуда получаем с0 = [Н+]2

Так как рН = -1§[Н+], то [ЬГ] = 10 рН Тогда при рН = 4

с01= 10"8/А:д= 0.357 М,

при рН = 4.5

со2= 10"9/А:д= 0.0357 М.

Так как с0\ = V / У\ и со2 = V / У2 , где У\ и У2 - объемы раствора до и после разбавления, а количество молей кислоты неизменно, получаем следующие соотношения:

У2/ V1~ с0\ / со2 = 10,

У2= 10^ = 10 -20 = 200 мл,

значит, необходимо добавить

У2-У \= 200 - 20 = 180 мл воды.

Примечание: Отношение концентраций кислоты до и после разбавле­ ния можно найти, не прибегая к расчету самой концентрации кислоты:

рН2-рН ! = 18[Н+]1- 1е[Н+]2 = 1в([Н+]1/ [Н+]2) = 0.5,

следовательно, [Н+]1 / [Н+]2= 10°5. Константа диссоциации Кд= [Н?/с„, отсюда с0= [Н+]2/К а и с0, / со2 = ([Н+], / [1Г]2)2 = (1005)2 = 10.

Ответ: 180 мл.

8.

Ответ: А - С6Н5СН3; В - С6Н5СООН; С - ^ -К 0 2-С 6Н4-С00КН4.

9. Так как при пропускании прореагировавшей смеси газов че трубку с раскаленным углем объем газов не изменился, в конечной смеси не было 0 2, который реагировал бы с углем с образованием СО, что при­ вело бы к изменению объема газов. Это означает, что КН3 был взят в из­ бытке. При пропускании через раствор Н28 0 4 он полностью поглощается вместе с парами воды. Следовательно, оставшийся газ - это азот в коли­ честве

у(Ъ12) = 6.72 / 22.4 = 0.3 моль.

Зная количество образовавшегося азота, легко рассчитать количества ЫН3 и 0 2, вступивших в реакцию, а также количество образовавшейся воды:

у(02)ИСх = 0.45 моль. Следовательно, исходное количество ЫН3

у(КН3) = 1.45 - 0.45 = 1.0 моль.

Тогда объемные доли кислорода и аммиака составляют

ф (0 2)исх = ^ (0 2)ИСх / V(смеси газов) = 0.45/1.45 = 0.31;

Ф(ЪГН3)ИСХ= 1 / 1.45 = 0.69.

После завершения реакции (1) в газовой смеси наряду с Ы2 присутст­ вуют вода и аммиак:

у(>Ш3) = 1 - 0.6 = 0.4 моль;

эти газы будут поглощены раствором.

В исходном растворе содержалось серной кислоты:

т(Н 28 0 4) = т(р-ра) • © = 200 *0.147 = 29.4 г,

у(Н28 0 4) = 29.4 / 98 = 0.3 моль.

При пропускании смеси газов через раствор серной кислоты протека­ ет реакция:

Из соотношения реагентов следует, что Н28 0 4 в недостатке и в реак­ цию (2) вступит полностью. Следовательно, после реакции (2) в растворе находятся 0.1 моль ЫН3 и 0.3 моль ЫН4Н 804:

10, Рассчитаем простейшую формулу вещества. В 100 г вещества С„НтО/ содержится 63.16 г С (5.263 моль), 5.26 г Н (5.26 моль) и кисло­ род О, масса которого:

что составляет 1.974 моль. Соотношение атомов:

п : т : / = у(С) : у(Н) : у(О) = 5.263 : 5.26 : 1.974 = 8 : 8 : 3 .

Простейшая формула вещества СвНвОз (М = 152 г/моль); предполо­ жим, что она совпадает с истинной. Из условия задачи

у(вещества) = 7.6 / 152 = 0.05 моль.

Количества гидрокарбоната и брома:

у(ТЧаНСОз) = (2 / 1000) • 25 = 0.05 моль,

у(Вг2) = (470.6 • 0.017) / 160 = 0.05 моль.

Это означает, что в реакцию с №НСОз и в реакцию с бромом вещест­ во вступает в соотношении 1: 1. Одно из возможных веществ, подходя­ щих по составу и указанным химическим свойствам, это З-метил-4- гидроксибензойная кислота:

Ответ: например, 4-гидрокси-З-метилбензойная кислота.

Вариант МБ-2008-2

1.А ^ О з + НаС1 -> ИаШ з + А§СЦ.

2.2п804 - соль, образованная катионом слабого основания и анионом сильной кислоты, подвергается гидролизу по катиону:

2 2 п 8 0 4 + 2Н20 ^ ( 2 п 0 Н ) 28 0 4 + Н28 0 4, рН < 7.

СН3СООК - соль, образованная слабой кислотой и сильным основа­ нием, подвергается гидролизу по аниону:

ИаЫОз ~ соль, образованная сильной кислотой и сильным основани­ ем, гидролизу не подвергается. Значение рН такого раствора будет сов­ падать с рН дистиллированной воды. Следовательно, в порядке увеличе­ ния рН указанные соли надо расположить следующим образом: