Задачи и упражнения / Кузьменко Н.Е., Теренин В.И. и др. Вступительные экзамены и олимпиады по химии. Опыт МГУ
.pdfРешения заданий вступительных экзаменов 2009 г. |
503 |
Ц,0
СйН „О й + 5 |
+ 5СН3СООН. |
ЧЗП12^6 |
0.4 моль |
0.08 моль |
|
с м е с и г л ю к о з ы |
|
и г а л а к т о з ы |
0.4 моль |
|
|
|
Н2С—О— С—с н 3 |
|
( / |
Поскольку и глюкоза, и галактоза содержат по 5 гидроксильных групп, на образование их сложных эфиров будет затрачено ангидрида
у(ангидрида) = (0.04 + 0.04) • 5 = 0.4 моль,
и образуется 0.4 моль уксусной кислоты. Кроме того, избыток уксусного ангидрида составляет 0.5 - 0.4 == 0.1 моль.
Реакции нейтрализации:
СН3СООН + ЫаОН -► СНзСОСЖа + Н20;
0.40.4
(СН3С0)20 + 2ЫаОН -► 2СН3СО(Жа + Н20,
0.10.2
из которых видно, что всего необходимо 0.4 + 0.2 = 0.6 моль ЫаОН. Рассчитаем массу и объем 10%-ного раствора ЫаОН, содержащего
0.6 моль ЫаОН:
/и(раствора) = 0.6-40/0.1 = 240 г;
У = т / р = 240/ 1.11 =216.2 мл.
Ответ: 216.2 мл.
9.1) Нейтрализация уксусной кислоты гидроксидом кальция:
2СН3СООН + Са(ОН)2 -► (СН3СОО)2Са + 2Н20.
А |
В |
2) Прокаливание ацетата кальция:
о
3) |
СН 3 -С (0 )-С Н з + РС15 — |
С Н з-СС Ь-СН з + РОС13. |
|
С |
|
4) |
СН з-СС Ь-СН з + 2№ОН(спирт. р-р) СН 3 -С = СН + |
|
|
|
Е |
+ 2ЫаС1 + 2Н20.
504 |
Письменный вступительный экзамен |
5)Тримеризация пропина:
|
|
о |
|
|
|
ЗСН3—С=С Н —- |
|
|
|
||
|
•э |
кат. |
СН3 |
|
|
|
Е |
Г |
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
6) Окисление триметилбензола: |
|
|
|
||
|
СН3 |
|
|
|
ООН |
5 I |
|| |
+1 8КМп0 4 + 27Н23 0 4 |
|
с |
+ |
Н3с ^ |
: н |
3 |
|
с о о н |
|
|
|
|
+1 8Мп804 + 9К2804 + 42Н20. |
||
7) СН3-С=СН + ЫаЫН2 -► СН3-С=С-Ыа + ЫН3|. |
|
|
|||
|
Е |
Н |
|
|
|
8) СН3-С=С-Ыа + СН31 -► СН3-С=С-СН3 + Ш . |
|
|
|||
|
Н |
I |
|
|
|
10. Пусть в исходной газовой смеси содержалось * моль 8 0 2 и у моль Ж )2, тогда средняя молярная масса смеси равна
64*+ 46у
М= -------------- г/моль.
х+у
Сдругой стороны, по условию задачи:
Мср = 3.25 • 16 = 52 г/моль,
значит,
64* + 46у
х +у
отсюда получаем у = 2х. При пропускании смеси через избыток водного раствора перманганата протекают реакции:
5802 + 2КМп04 + 2Н20 -► 2Н28 0 4 + К28 0 |
4 + 2Мп804; |
||
* |
0.4* |
0.2* |
0.4* |
5 Ш 2 + КМп04 + Н20 -► 2НЖ>3 + КЖ>3 + М п(Ш 3)2. 2* 0.8* 0.4* 0.4*
По условию задачи, массовая доля НЖ )3 составляет 0.126,'т.е.
со(тТОз) = /я(НЖ)з) / «(раствора) = А 8* '63 = 0.126. т (р - р а )
В условии задачи не дана масса раствора, однако из выражения мас совой доли мы можем вычислить соотношение:
Решения заданий вступительных экзаменов 2009 г. |
505 |
------------- = —------ =0.0025, |
|
тя(р-ра) 0.8-63 |
|
которое позволит рассчитать массовые доли остальных продуктов реак ции в образовавшемся растворе:
0 |
4л: • 98 |
со(Н28 0 4) = т(Н 2804) / /и(р-ра) = — |
----------= 0.4 • 0.0025 • 98 = 0.098; |
т (р - р а )
0 2л:-174 со(К28 0 4) = т(К28 0 4) / т(р-ра) = —---------- = 0.2 • 0.0025-174 = 0.087;
т (р - р а )
ю(М п 8 0 4) = т(М п804) / /и(р-ра) = °'4* 151 |
= 0.4 • 0.0025-151 = 0.151; |
/я(р -ра) |
|
0 4л:-101 со(ЮТОз) = /п(ЮЯОз) / т(р-ра) = — = 0.4 • 0.0025 • 101 = 0.101;
/и(р-ра)
0 4*179 со(Мп(К03)2) = т(МпОЮ3)2) / ш(р-ра) = —---------- = 0.179.
т{р -р а )
Ответ: со(Н28 0 4) |
= 0.098; со(К2804) = 0.087; со(Мп804) = 0.151; |
со(КЖ>з) |
= 0.101; со(Мп(К03)2) = 0.179. |
Вариант МБ-2009-2
1. По 18 электронов имеют ионы 82-, СГ, К+, Са2+ Из них 17 протонов содержит ион СГ, а ион Са2+ имеет на 3 протона больше. Искомая фор мула СаС12
Ответ: СаС12.
2.Рассчитаем мольные (объемные) доли газов. Для этого рассмотрим
1моль смеси. Пусть у(СО) = * моль, а у(С02) = (1 - дс) моль. Масса ки слорода в смеси:
т(О) = 16* + 2 • 16 • (1 -* ) = 32 - 16* г;
масса углерода
т(С)= 12*+ 12(1 -*)= 12 г.
По условию, отношение /и(О) / т(С) = 2, откуда * = 0.5. Мольная (и объемная) доля СО в смеси равна 0.5, отсюда
Г(СО) = Г(смеси) • ф(СО) = 5 • 0.5 = 2.5 л.
Ответ: 2.5 л.
3. Молекулы нуклеозидов состоят из остатка пуринового (аденин С5Н5Ы5, гуанин С5Н5Ы50) или пиримидинового (урацил С4Н4Ы20, тимин С5НбИ20 2 или цитозин С4Ы3НзО) основания, связанного с остатком моно-
506 |
Письменный вступительный экзамен |
сахарида - рибозы С5Н10О5 или дезоксирибозы С5Н10О4. Условию задачи отвечает тимидин:
Ответ: нуклеозид тимидин С10Н14М2О5.
4. При электролизе растворов солей органических кислот на ано окисляются анионы КСОСГ:
2КСОСГ - 2е -► К-К + 2С02|,
а на катоде восстанавливаются ионы Н*:
2Н+ + 2е->Н2Т.
Суммарно реакцию электролиза раствора пропионата калия можно записать так:
2С2Н5СООК + 2Н20 — и- ^ С2Н5С2Н5Т + 2С02Т + 2КОН + Н2Т
анод катод
По условию задачи, на аноде выделилось 3 л газов, следовательно, на катоде за это время выделился 1 л водорода.
Ответ: 1 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:
Са(ОН)2 г* Са2+ + 20Н“.
аа 2а
ПР(Са(ОН)2) = [Са2+][ОН-]2 = а ■(2а)2.
В условии задачи дана равновесная концентрация Са(ОН)2 в насы щенном водном растворе 0.082 г (0.082 / 74 = 0.0011 моль) на 100 мл рас твора, значит, молярная концентрация гидроксида кальция
с(Са(ОН)2) = — = |
* = 1.1*10-2 моль/л. |
V |
0.1 |
Решения заданий вступительных экзаменов 2009 г. |
509 |
Рассчитаем массу и объем 5%-ного раствора ЫаОН, содержащего 0.35 моль ЫаОН:
/и(раствора) = 0.35 • 40 / 0.05 = 280 г; Г(раствора) = т / р = 280 / 1.05 = 266.7 мл.
Ответ: 266.7 мл.
9. 1) С2Н5ОН + НВг -> С2Н5Вг + Н20;
А |
В |
2) реакция Вюрца: |
|
2С2Н5Вг + 2Ш -> СН3-СН2-СН2-СН3 + 2ЫаВг; В С
3)2С4Н,о + 502 ’-кат > 4СН3СООН + 2Н20;
С
4)этерификация:
СНзСООН + СНзОН - н+- » СН3СООСН3 + Н20; Б Е
5) щелочной гидролиз сложного эфира:
2СН3СООСН3 + Са(ОН)2(водн.р-р) -► (СН3СОО)2Са + 2СН3ОН;
Е |
Р |
6) прокаливание ацетата кальция: |
|
(СН3СОО)2Са - + |
СН3—С—СН3 + СаС03; |
к |
[, с |
7)СН3СООСН3 + ЫаОН(водн.р-р) -► СН3СООКа + СН3ОН;
Е Н
8) СН3СО(Жа + С2Н51 -► СН3-СООС2Н5 + Ыа1. Н I
10. Пусть в исходной газовой смеси содержалось х моль 8 0 2 и у моль Ы02; тогда средняя молярная масса смеси равна
64* + 46у М = -----------— г/моль.
х +у
С другой стороны, по условию задачи,
Мер = 1.25 • 44 = 55 г/моль;
значит,
64* + 4ву= 55; х +у
отсюда получаем у =х.
510 |
Письменный вступительный экзамен |
При пропускании смеси через избыток водного раствора пермангана та протекают реакции:
5802 + 2КМп04 + 2Н20 -► 2Н28 0 4 + К28 0 4 + 2Мп804;
л |
0.4л: |
0.2л: |
0.4л: |
|
5 Ш 2 + КМп04 + Н20 -► 2 Ш 0 |
3 + ЮЮ3 + М п(Ш 3)2. |
|||
л: |
0.4л |
|
0.2л |
0.2л |
По условию задачи, массовая доля Н2804 составляет 0.0392, т.е.
0 4 л •98 со(Н28 0 4) = /и(Н28 0 4) / т(р-ра) = —--------- = 0.0392.
т ( р - р а )
В условии задачи не дана масса раствора, однако мы можем вычис лить соотношение:
X = 0.0392| = а001>
т(р -р а ) 0.4*98
которое позволит рассчитать массовые доли остальных продуктов реак ции в образовавшемся растворе:
0 2х -174 со(К28 0 4) = /и(К28 0 4) / т{р-ра) = —----------= 0.2 • 0.001 • 174 = 0.0348;
т(р -р а )
* |
04л-151 |
ю(М п8 0 4) = /и(М п8 0 4) / /и(р-ра) = |
—------------= 0.4 • 0.001 • 151 = 0.0604; |
|
/п(р-ра) |
со(НМ03) = /и(НЖ)3) / /п(р-ра) = |
0 А х ' 63 = 0.4 • 0.001 • 63 = 0.0252; |
т ( р - р а )
<о(КЖ)3) = /я(КМ)3) / /и(р-ра) = °'2* '101 = 0.2 • 0.001 • 101 = 0.0202;
т(р - р а )
0 2л-179 со(Мп(Ш3)2) = т(Мп(Ы03)2) / т(р-ра) = —---------- = 0.0358.
/я(р -ра)
Ответ: со(К28 0 4) = 0.0348; со(Мп804) = 0.0604; со(ЮЮ3) = 0.0252; со(КЖ>3) = 0.0202; со(Мп(Ш3)2) = 0.0358.
|
Вариант МБ-2009-3 |
1.По 10 |
электронов имеют ионы О2-, Р" Ыа+, М§2+, А13+ Из них |
12 протонов |
содержит ион М§2+, а ион Р" имеет на 3 протона меньше. |
Искомая формула М§Р2
Ответ: М§Р2.
Решения заданий вступительных экзаменов 2009 г. |
511 |
2.Рассчитаем мольные (объемные) доли газов. Для этого рассмотрим
1моль смеси. Пусть у(ЪЮ) = х моль, а у(Ж )2) = (1 - х) моль. Масса ки слорода в смеси:
т(О) = 16* + 2 • 16 • (1 - х) = 32 - 16* г;
масса азота:
/и(Ы)= 14* + 14(1 - * ) = 14 г.
По условию, соотношение /и(О) / /и(1Ч) = 2, откуда * = 0.25. Мольная (и объемная) доля N 0 в смеси равна 0.25. Отсюда
^(N0) = К(смеси) • ср(Ш) = 8 • 0.25 = 2 л.
Ответ: 2 л.
3. Молекулы нуклеозидов состоят из остатка пуринового (аденин С5Н5Ы5, гуанин С5Н5Ы50 ) или пиримидинового (урацил С4Н4Ы20, тимин С5НбМ20 2 или цитозин С4Н5ЫзО) основания, связанного с остатком моно сахарида - рибозы С5Н10О5 или дезоксирибозы С5Ню04. Условию задачи отвечает уридин:
" Л
Ответ: нуклеозид уридин С9Н12Ы20 6.
4. При электролизе растворов солей органических кислот на а окисляются анионы КСОСГ:
2КСОСГ - 2е -► К-К + 2С02Т,
а на катоде восстанавливаются ионы Н+:
2Н+ + 2е —►Н2|.
Суммарно реакцию электролиза раствора ацетата калия можно запи сать так:
2СН3СООК + 2Н20 — ЭЛеКТр°ЛИЗ -> СН3-СН 3Т + 2С02Т + 2КОН + Н2Т-
анод катод
По условию задачи, на аноде выделилось 12 л газов, следовательно, на катоде за это время выделилось 4 л водорода.
512 |
Письменный вступительный экзамен |
Ответ: 4 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:
М§(ОН)2 М§2+ + 20Н“.
аа 2а
ПР(М8(ОН)2) = [Мё2+][ОН~]2 = а • (2а)2.
В условии задачи дана равновесная концентрация М§(ОН)2 в насы щенном водном растворе 0.0008 г (0.0008 / 58 = 1.38-10"5 моль) на 100 мл раствора, значит, молярная концентрация гидроксида магния
V |
1 38-10-5 |
с(М%(ОИ)2) = — = |
- ----------- =1.38-КГ4 моль/л. |
V |
0.1 |
Равновесные концентрации ионов М§2+ и ОН" составляют 1.38*10-4 и 2.76* 10"4моль/л соответственно. Тогда произведение растворимости:
ПР(Мё(ОН)2) = [Мё2+][ОН"]2 = 1.38-НГ* • (2.7610"4)2 = 1.0510"11 моль3/л3.
Зная молярную концентрацию гидроксид-ионов, через ионное произ ведение воды рассчитаем концентрацию ионов водорода и рН раствора:
|
[Н+] = |
= 10~И = 3 .6 1 0 -11; |
|
[ОН- ] |
2.76 10"4 |
|
рН = -18[Н+] =-18(3.610‘")= 10.44. |
|
Ответ: ПР(М§(ОН)2) = 1.0510”11 моль3/л3; рН = 10.44. |
||
6.1) |
Мп02 + 4НС1 -» МпС12 + С12Т + 2Н20; |
|
2) |
КС103 + 6НС1 -► КС1 + ЗС12Г + ЗН20; |
|
3) |
СН3-О С -С Н 3 + НС1 |
кат > СН3-СН=СС1-СН3; |
4)СН3-О С -С Н 3 + 2НС1 кат > СН3-СН2-СС12-СН3;
5)С6Н5-ЫН2 + НС1 -► С6Н51ч[Н3+СГ.
7. а) 8 0 2 + 2Н28 —* 38{ + 2Н20 или 2М§ + 8 0 2 — -— > 8 + 2М§0 и т.п.;
58 + 6КМп04 + 4Н28 0 4 -> 6Мп804 + ЗК28 0 4 + 4Н20 ; - вещество X - 8.
6) 2802 + 0 2 кат’р-'° > 2803; 2КОН + 8 0 3 -*• К28 0 4 + Н20;
вещество X - 8 0 3.
в) 2КОН + 8 0 2 -*• К28 0 3 + Н20;