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

СНзСНВгСООН + ЗИНз -> СН3СН(ТМН2)СООНН4 + ИЩВг; СН3СН(ЫН2)СООНН4 + КОН(р-р) ->■ СН3СН(Ш 2)СООК4*Ш3Т + Н20;

СН3СН(ТМН2)СООК + КО Н — ■> СН3СН2МН2 + К 2С 0 3.

Если вместо аммиака использовать этиламин С2Н5ЫН2, получим:

СНзСНВгСООН + С2Н5>Ш2 -> СНзСН(КНС2Н5)СООЫНзС2Н5 + + С2Н5Ш 3Вг;

СНзСН(ЫНС2Н5)СООЫНзС2Н5 + КО Н — С Н зС Н (Ш С 2Н5)СООК + + С2Н 5>Ш2Т + Н20 ;

СН3СН(ННС2Н5)СО О К + КОН — !— + (С2Н 5)2ЫНТ + К 2С 0 3 + Н20 ; СН3СН2Ш 2 + Н Ш 2 — СН3СН2ОН + Щ + Н20 ;

СН3СН2)2МН + Н Ш 2 -► (СН3СН2)2Ы-ЫО + Н20.

10. Первый раствор: 15.05% ИаЫОз и 3.54% ЫаОН; второй раст 14.98% ИаС1 и 5.25% СгС12; ти(Сг) = 5.2 г.

Филиал МГУ в Баку Вариант Баку-2008-1

1. Формула для расчета массовой доли: со(81) = М(81) / М(2 г8 Л/(2г8Ю 4) = 183 г/моль. Тогда

00(81) = 28 / 183 = 0.153 (или 15.3%).

Ответ: 15.3% 81.

2 . 2Ыа + 2Н20 — 2ЫаОН + Н2|;

ЫаН + Н20 — ЫаОН + Н2|;

Иа20 + Н20 -► 2№ОН;

НОСЫ а + Н20 -► НОСНТ + ЫаОН.

3.Реакция протекает по уравнению:

2А§Ы03 + 1Ча28 -► 2ЫаЫ03 +

Найдем количества реагентов:

у(А ^О з) = т(А ^ 0 3) / М(А%Ш3) = 12.75 / 170 = 0.075 моль;

у(Ка28 ) = /и(Ка28 ) / М(Ыа28 ) = 3.9 / 78 = 0.05 моль.

Таким образом, в избытке был взят сульфид натрия. Из 2 моль А§Ы03 образуется 1 моль А§28 . Следовательно, осадок содержит 0.075 / 2 = = 0.0375 моль А§28 . Молярная масса А§28 равна 248 г/моль.

Масса осадка равна

4 .2Ре + ЗС12 -► 2РеС13;

4ЫаС1 + Мп02 + 2Н28 0 4 -*• С12| + МпС12 + 2№ 28 0 4 + 2Н20 или

2ЫаС1 + Мп02 + 2Н28 0 4 -► С12Т + Мп8<54 + Ыа2804 + 2Н20.

5. Скорость реакции равна изменению концентрации реагентов (про­ дуктов) в единицу времени. Поскольку условия протекания обеих реак­ ций одинаковые, вместо концентраций мы можем использовать количе­ ства образующихся соединений.

Рассчитаем количества С 02 и НС1:

у(С02) = т(С0 2) / М(С02) = 2 /4 4 = 0.0455 моль;

у(НС1) = /и(НС1) / М(НС1) = 1.8/ 36.5 = 0.0493 моль.

Следовательно, в единицу времени образуется большее число молей хлороводорода по сравнению с диоксидом углерода.

Ответ: вторая реакция протекала быстрее.

6. С повышением давления положение равновесия сдвигается в сто­ рону образования меньшего количества газообразных продуктов. Тогда:

а) равновесие сдвинется вправо (образование 1 моль К20 4 из 2 моль Ж )2);

б) равновесие сдвинется вправо (образование 2 моль Ж )2 из 3 моль реагентов);

в) положение равновесия не изменится (число молей газообразных веществ в ходе реакции не меняется).

7.1) 2ЫаВг + С12 -* 2ЫаС1 + Вг2;

2)4ЫаС1 + Мп02 + 2Н28 0 4 -* МпС12 + С12| + 2Ыа28 0 4 + 2Н20 (или электролиз расплава ЫаС1);

3)ЗС12 + 6КОН — 5КС1 + КС103 + ЗН20;

4)2КС103 м'°о > 2КС1 + 302 (или 4КС103 — — > КС1 + ЗКСЮ4);

5)КС1 + А§Ы03 — А§СЦ + КЖ )3;

6)КЖ>3 + 42п + 7КОН + 6Н20 -*• ЫН3Т + 4К2[2п(0Н)4].

8.Один из возможных вариантов решения:

1)С2Н4 + НВг —» С2Н5Вг;

Ответ: X - С2Н5Вг; V - С2Н5ОН.

9. По условию количество пропанола составляет

у(С3Н7ОН) = т(С 3Н7ОН) /М(С3Н7ОН) = 7.2 / 60 = 0.12 моль.

Уравнение реакции окисления пропанола:

5С2Н5СН2ОН + 4КМп0 4 + 6Н2804 -►5С2Н5СООН + 2К2804 + 4Мп804 + 11Н20.

Уравнение реакции нейтрализации:

С2Н5СООН + ЫаОН -► С2Н5СО(Жа + Н20.

На нейтрализацию пошло 16.4 • 1.22 • 0.2 = 4.0 г или 0.1 моль ЫаОН. Таким образом, из 0.12 моль спирта образовалось 0.1 моль кислоты.

Выход кислоты равен

Л = 0.1 / 0.12 = 0.833 (или 83.3%).

Ответ: 83.3%.

10. Рассчитаем молярную массу выделившегося газа. По усло /)Не(газа) =11, тогда А/(газа) = 44 г/моль.

Определим неизвестный металл. Оксид двухвалентного металла имеет формулу МеО и содержит по условию 28.57% кислорода. Приняв за х молярную массу металла, получим

со(02) = 0.2857 = 16/ (16 + *);

отсюда х = 40 г/моль, это - молярная масса кальция.

Следовательно, оксид металла - СаО, а исходная соль могла быть кристаллогидратом карбоната кальция или гидрокарбонатом кальция. Допустим, это кристаллогидрат СаС03уН20. Его молекулярная масса равна (100 + 18у), а количество составляет

у(кристаллогидрата) = 32.4 / (100 + 18у) моль.

Поскольку при нагревании выделилось 0.2 моль Н20, столько же моль было кристаллогидрата; можно записать:

32.4 / (100 + 18у) = 0.2;

отсюда у = 3.44(4). Тогда предполагаемая формула - 9СаС03*31Н20 . Та­ кой вариант представляется маловероятным (и является неверным).

Рассмотрим вариант гидрокарбоната кальция: 32.4 г соли соответст­ вуют 0.2 моль вещества, значит, молярная масса вещества равна 32.4 / 0.2 = 162 г/моль, что соответствует формуле Са(НС03)2.

Уравнения реакций:

Са(НС03)2 — — ►СаО + Н20 + 2С02;

С 02 + Ва(ОН)2 -► ВаС03| + Н20;

СаО + Н20 -+ Са(ОН)2;

Са(ОН)2 + Н28 0 4 -+ Са§04| + 2Н20.

При нагревании образовалось 0.2 моль оксида кальция СаО, который превратился в 0.2 моль гидроксида Са(ОН)2. Для его нейтрализации тре­ буется 0.2 моль Н28 0 4, ч т о соответствует 19.6 г.

Тогда масса раствора равна

/и(раствора) = 19.6 / 0.15 = 130.7 г.

Объем этого раствора

V —т I р = 130.7 /1.1 = 118.8 мл.

Ответ: 118.8 мл; исходная соль - Са(НС03)2.

Вариант Баку-2008-2

1.21.7%.

2.6.34.

3.9.92 г.

4 .2Сг + ЗС12 —>• 2СгС13;

16НС1 + 2КМп0 4 -+ 5С12| + 2МпС12 + 2КС1 + 8Н20 .

5.Быстрее протекала вторая реакция.

6.а) равновесие сдвинется вправо; б) равновесие сдвинется вправо;

в) положение равновесия не изменится.

7.Один из возможных вариантов: X - РеС13; V - № 3[Ре(ОН)6];

Ъ- РеВг3.

1)2Ре + ЗС12 -♦ 2РеС13;

2)РеС13 + ЗИаНСОз -+ Ре(ОН)3 + ЗЫаС1 + ЗС02|;

3)Ре(ОН)3 + ЗЫаОН — Иа3[Ре(ОН)6];

4)Иа3[Ре(ОН)6] + З Ш 4С1 -> Ре(ОН)3| + ЗНаС1 + ЗМН3|;

5)Ре(ОН)3 + ЗНВг -► РеВг3 + ЗН20;

6)РеВг3 + А1 —* Ре + А1Вг3.

8.Простейший вариант: п = 2.

9.43.87% РеС12 и 56.13% РеС13.

10.44.1% бензола, 9.4% фенола, 46.5% анилина.

Подготовительное отделение

Вариант МП-2008-1

1. Примером реакции радикального замещения (механизм 8*) мож служить реакция галогенирования алканов при ультрафиолетовом облу­ чении реакционной смеси:

СН4 + С12 — ^ СН3С1 + НС1.

2. Растворимость - это максимальная масса вещества, способная данной температуре раствориться в 100 г растворителя, в нашем случае воды. Следовательно, массовая доля сульфата магния составит:

со(М § 8 0 4) = 35.5 / (100 + 35.5) = 0.262 (или 26.2%).

Ответ: 26.2%.

3. Амфотерный гидроксид 2п(ОН)2 реагирует как с кислотами, так и с основаниями, растворяясь в них:

2 п(ОН)2 + 2НС1 -► 2 пС12 + 2Н20;

2 п(ОН)2 + 2ЫаОН — Ыа2[2п(ОН)4].

Карбонат аммония также будет реагировать и с кислотами, и с осно­ ваниями:

(ЫН4)2С 03 + 2НС1 -► 2 Ш 4С1+С02Т + Н20;

(Ш 4)2С 03 + 2ЫаОН — 2 Ш 3Т + № 2С 03 + Н20.

Ответ: 2п(ОН)2 и (ТЧН4)2С 03.

4. Один моль любого газа или газовой смеси занимает при нормаль­ ных условиях объем 22.4 л. Следовательно, можно составить пропорцию:

0.1л газа имеет массу 0.361 г,

22.4л газа...........................х г.

*= 22.4 -0.361 /0.1 =81 г.

Один моль неизвестного газа имеет массу 81 г. Газ с молярной массой 81 г/моль - это НВг.

Плотность бромоводорода по водороду:

Г>н2(НВг) = 81 / 2 = 40.5.

Ответ: НВг; 40.5.

5.1) Присоединение к алкену по правилу Марковникова: СН2=СН-СН2-СН3 + НВг -► СН3-СНВг-СН2-СН3;

Значит, в исходном растворе было 0.02 моль фенола, масса которого

т(С6Н5ОН) = 0.02 • 94 = 1.88 г.

Ответ: 1.88 г.

10. При пропускании хлора через раствор хлорида железа (II) пр ходит реакция:

2РеС12 + С12 -* 2РеС13.

Рассчитаем массу и количество РеС12 в исходном растворе:

т(РеС12) = 100 • 1.03 • 0.1233 = 12.7 г;

у(РеС12) =12.7 /127 = 0.1 моль.

Предположим, что х моль РеС12 вступило в реакцию, тогда в растворе останется (0.1 - х) моль РеС12 и образуется х моль РеС13. По условию за­ дачи, масса РеС12 в растворе стала равна массе РеС13:

(0.1 -* )• 127 =х • 162.5,

отсюда х = 0.044 моль. По уравнению реакции, хлора прореагировало в два раза больше или 0.088 моль, что соответствует объему

Р(С12) = 0.088 • 22.4 = 1.97 л при н. у.

Ответ: 1.97 л.

Решения экзаменационных заданий 2009 г.

Факультет фундаментальной медицины (лечебное отделение)

Вариант МБ-2009-1

1. По 10 электронов имеют ионы О2-, Р~, Ыа+, М§2+, А13+ Из них 8 протонов содержит ион О2-, а ион Ыа+ имеет на 3 протона больше. Ис­ комая формула - Ыа20 .

Ответ: Ыа20.

2. Рассчитаем мольные (объемные) доли газов. Рассмотрим 1 моль смеси. Пусть у(СН4) = * моль* а у(С2Н4) = (1 - х ) моль. Масса углерода и водорода в смеси:

т(С) = 12* + 2 • 12 • (1 -* ) = 24 - 12*;

т{Н) = 4* + 4(1 - *) = 4.

По условию, отношение т(С) / т(Н) = 4, откуда * = 0.667. Тогда мольная (и объемная) доля этилена в смеси равна 0.333, а его объем

Р(С2Н4) = Р(смеси) • ф(С2Н4) = 3 • 0.333 = 1 л.

Ответ: 1 л.

3. Молекулы нуклеозидов состоят из остатка пуринового (аденин С5Н5Ы5, гуанин С5Н5Ы50) или пиримидинового (урацил С4Н4Ы20, тимин С5Н6Ы20 2или цитозин С4Н5Ы30) основания, связанного с остатком моно­ сахарида - рибозы С5Н10О5 или дезоксирибозы С5Ню04. Условию задачи отвечает гуанозин:

О

4. При электролизе растворов солей органических кислот на анод окисляются анионы ЯСОО :

2ЯСОСГ -2 е -+ Я-Я + 2С02Т,

а на катоде восстанавливаются ионы Н+:

2Н+ + 2е Н2Т

Суммарно реакцию электролиза раствора ацетата натрия можно запи­ сать так:

2СН3СО(Жа + 2Н20 - -электР°лиз > СН3-СН3Т + 2С02| + 2ЫаОН + Н2|.

По условию, на катоде выделилось 2 л газа, следовательно, на аноде за это время выделилось 2 л этана и 4 л С 02, всего 6 л газов.

Ответ: 6 л.

5. Произведение растворимости ПР - это константа равновесия социации труднорастворимого электролита в насыщенном растворе, представляющая собой произведение равновесных молярных концентра­ ций образующихся при диссоциации ионов с учетом стехиометрических коэффициентов:

ПР(8г(ОН)2) = [8г2+][ОН“]2 = а • (2а)2.

В условии задачи дана равновесная концентрация 8 г(ОН)2 в насыщен­ ном водном растворе 0.86 г (0.86 / 122 = 0.007 моль) на 100 мл раствора, значит, молярная концентрация гидроксида стронция

Равновесные концентрации ионов Зг2* и ОН составляют 7.0*10 2 и 1.4*10-1 моль/л соответственно. Тогда произведение растворимости равно

ПР(8г(ОН)2) = [8г2+][ОН“]2 = 7.ОТО-2 • (1 .4 1 0 1)2 = 1.4Т03 моль3 /л3.

Зная молярную концентрацию гидроксид-ионов, через ионное произ­ ведение воды рассчитаем концентрацию ионов водорода и рН раствора:

рН = -1§[Н+] = - 1 § ( 7 . 110“14) = 13.15.

Ответ: ПР(8г(ОН)2) = 1 .4 -1 (Г3 моль3/л3; рН = 13.15.

2)СН= С-СН з + 2НВг ->• СН3-СВг2-СН3;

3)СН3МН2 + НВг -> СН3ЫН3Вг|;

4)2НВг + Н23 0 4(конц) —>Вг2 + 8 0 2| + 2Н20;

5)СН= С-СН3 + НВг -► СН2=СНВг-СН3.

7.а) 22п8 + 302 — — > 22пО + 2802|,

2КОН + 2 п 8 0 4 -> 2 п (О Н )2| + К28 0 4 или 2п804 + К28 —►2п 8| + К28 0 4,

вещество X - 8 0 2;

в) 2п8 + 2НС1 -► 2пС12 + Н28 Т,

5Н28 + 8КМп04 + 7Н28 0 4 -► 8Мп804 + 4К28 0 4 + 12Н20,

вещество X - Н28 .

8. Продукты гидролиза дисахарида лактозы, альдозы глюкоза и га­ лактоза СбН^Об, являющиеся диастереомерами, образуются в равных

Из уравнения реакции видно, что увеличение массы продуктов по сравнению с исходным дисахаридом происходит за счет вступившей в реакцию воды. Определив количество воды, мы узнаем количества диса­ харида и, соответственно, продуктов реакции:

у(Н20 ) = 0.72 / 18 = 0.04 моль = у(глюкозы) = у(галактозы). Найдем количество введенного в реакцию уксусного ангидрида:

у((С2Н30 )20 ) = 51 /102 = 0.5 моль.

Запишем уравнение реакции продуктов гидролиза - глюкозы и галак­ тозы - с уксусным ангидридом: