Добавил:

Nemo_Nemorino Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Белорусская государственная сельскохозяйственная академия

Предмет:

Химия в школе

Файл:

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

.pdf

Скачиваний:

532

Добавлен:

04.12.2022

Размер:

9.4 Mб

Скачать

☆

<<< < Предыдущая 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 5354 / 6354 55 56 57 58 59 60 61 62 63 > Следующая >>>

Решения заданий вступительных экзаменов 2010 г.

533

5. Реактив - водный раствор КМп04 (розового цвета). При добавле раствора перманганата калия в каждую из пробирок происходят следую щие явления:

1) без нагревания реакция не идет, при нагревании происходит о цвечивание раствора перманганата и образование бурого осадка:

+ 2КМп04	:оок
	+ 2Мп02\| + КОН + Н20;

2) происходит обесцвечивание холодного водного раствора перма ната:

3С4Н9—СН= СН2+ 2КМ п04 + 4Н20 —+»3 С4Н9—СН—СН2 + 2Мп02 + 2КОН;

3)реакция не идет;

4)обесцвечивание раствора КМп04, выделение газа с резким харак терным запахом:

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

6.Скорость элементарной реакции 2Х + V —►Ъ описывается уравне

нием уу = к [X]2[V], выражение для константы скорости к = ----УУ . [Х]2[У]

Подставив в последнее выражение начальные концентрации реаген тов и скорость реакции, можно рассчитать величину константы скорости реакции:

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

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

[X]= 0.3 —2 *0.1 =0.1 моль/л,

[У]= 0.5-0.1 =0.4 моль/л.

Скорость реакции в этот момент равнялась

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

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

7.Один из вариантов решения:

1) 5М§ + 12НЖ)з(разб) -► 5Мё(Ж>3)2 +

+ 6Н20;

2 ) ^ 2 + 0		1°
		2 ------- > 2>ТО (при очень высокой температуре или в
электрическом разряде);
3)	2ИО + 0 2 -► 2И02;
4)	4И02 +	0 2 + 2Н20 ^ 4 Ш 0 3;

534	Письменный вступительный экзамен

5)5НЖ)з + ЗР + 2Н20 -► ЗН3РО4 + 5ЫО| или 8НЖ>3(разб) + 32п —>32п(ЫОз)2 + 2ЫО! + 4Н20;

6) 2И02 + 4М§ ->• 4М§0 + N2!.

Ответ: X - И2> V - Ж>2.

8. 1) С2Н5С1 + 2 Ш 3 -*• С2Н5ЫН2 + Ш 4С1;

2) С2Н5Ш 2 + НИ02 -»• С2Н5ОН + Ы2| + Н20;


3)	С2Н5ОН + СиО —	СН3СНО + Си + Н20;
4)	СН3СНО + НСИ	кст > СН3-СН(ОН)-СН;
5)	СН3-СН(ОН>-04 + 2НгО + НС1 —		СН3-СН(ОН)-СООН +

			+ Ш 4С1;
6) 2СН 3-С Н —С ^ ° — —>	3 Т	^ ?	+ 2Н20 .
Л н ЧОН	°	- Л	Нз
		О

9. Пусть исходная смесь состояла из х моль МеН (Ме - неизвестный щелочной металл с молярной массой М г/моль) и у моль СгР, тогда массу смеси можно выразить следующим образом:

/и(смеси) = 34.8 г = (М+ \)х + 83у = 34.8 г, или
Мх +х + 83у = 34.8 г.			(1)
Запишем уравнения реакций компонентов смеси с водой:
МеН + Н20 -► МеОН + Н2\|;
X	X	X
СгР + ЗН20	Сг(ОН)3\| + РНзТ-
У	У	У

Образовавшаяся щелочь и амфотерный гидроксид хрома реагируют, образуя растворимую комплексную соль - тетрагидроксохромат щелоч ного металла:

МеОН + Сг(ОН)3 -► Ме[Сг(ОН)4].

X X X

Уменьшение массы полученного раствора по сравнению с суммой масс исходных веществ произошло за счет выделившихся газов и осадка

гидроксида хрома:
Дл2(раствора) = 2х + 34у + (у - х )	•	103 = 34.6 г, или
137у101л; = 34.6		г.	(2)
Масса образовавшегося раствора составляет:
^(раствора) = 34.8 + 199.8 -		34.6 = 200 г.

Решения заданий вступительных экзаменов 2010 г.	535
Массовая доля комплексной соли по условию
со(Ме[Сг(ОН)4]) = 0.127 =	, или
Мх + 120.x = 25.4.	(3)

Мы получили систему из трех уравнений (1-3) с тремя неизвестными:

Мх + х + 83у = 34.8; <137у-101* = 34.6;

Мх +120* = 25.4.

Уравнения нелинейные (содержат произведение Мх). Решить такую систему можно, выразив произведение Мх из третьего уравнения и под ставив полученное выражение в первое.

Решение системы: * = 0.2 моль, у = 0.4 моль, М(металла) = 7 г/моль. Неизвестный металл - литий.

Ответ: ЫН; 0.2 моль.

10. Запишем формулы изомерных сложных эфиров

К —С	К3—С
Х ° _ К2	Х о - к ,
	И
* М ОЛЬ	у МОЛЬ

с одинаковыми молярными массами М. Понятно, что К1+ К2 = К3 + К4. Щелочной гидролиз (всего было добавлено у(КОН) = 210 • 0.2 / 56 =

= 0.75 моль):

К1-СООК2 + КОН -► К1-СООК + К2ОН,

** *

К3-СООК4 + к о н -► К3-СООК + К4ОН

УУ У

приводит к получению двух солей, которые и образуют после упаривания раствора (вместе с избытком щелочи) твердый остаток. Прокаливание этого остатка:

К1-СООК + КОН —!— ►К,НТ + К2СО3

*	*	*	*
Кз-СООК + КОН —!— > К3Н \| + К2С 03
У	У	У	У
приводит к выделению	4.48 / 22.4 = 0.2	моль	газов, значит, * + у =

= 0.2 моль. По условию задачи средняя молярная масса выделившейся газовой смеси составляет

М(газ.смеси) = 8.875 • 2 = 17.75 г/моль,

536	Письменный вступительный экзамен

из чего очевидно, что один из газов - метан (пусть это К1Н), поскольку никакая иная комбинация углеводородов не может дать такое значение (следующий гомолог - этан - имеет молярную массу 30 г/моль).

Масса выделившейся газовой смеси:

т(газ.смеси) = 0.2 • 17.75 = 3.55 = 16* + (Я3 + 1 )у г.

Выразим массу исходной смеси эфиров:

т(исх.смеси) = М(х +у) = 0.2 М = 17.6 г,

откуда М - 88 г/моль.

Поскольку Я1 = 15, то из общей формулы первого изомера находим Я2 = 29 (это этил С2Н5). Тогда Я3 = 29 и К4 = 15.

Таким образом, исходные изомеры следующие:

х 0 —с н 3

Решив систему уравнений

(х +у = 0.2;

|16* + 30у = 3.55,

находим * = 0.175 моль и у = 0.025 моль. Твердый остаток после прока ливания содержит 0.2 моль К2С 03 и 0.75 - 0.4 = 0.35 моль КОН.

Ответ: 0.175 моль этилацетата и 0.025 моль метилпропионата; 0.2 моль К2С 03 и 0.35 моль КОН.

Вариант 2

1. Ыа20 состоит из ионов

и О2 :

\822822рв\

О2' \822822р6.

2. Рассчитаем среднюю молярную массу газовой смеси:

М(смеси)= М1Ф1 + М2ф2= 44 • 0.3 + 17 • 0.7 = 13.2 + 11.9 = 25.1 г/моль.

Плотность смеси:

р = т /У = М / Ут = 25.1 /22 .4= 1.12 г/л.

Ответ: 1.12 г/л.

3. Формуле С3Н60 2 соответствуют несколько соединений, например:

Решения заданий вступительных экзаменов 2010 г.			537
	у Р	р
СН3- С Н 2- С	сн3	р
	хон	о—сн3
	/О—сн2
	Н2С	I
	хо - с н 2

4. При освещении колбы протекает реакция:

С12 + Н2 —

2НС1.

Обозначим у(Н2) = х моль, а у(С12) =у моль. Можно составить систему уравнений:

2х + 71у = 301.21,

решив которую, получим х = 0.85 моль, у = 0.485 моль. Таким образом, С12 - в недостатке.

Количество образовавшегося НС1:

у(НС1) = 2 • 0.485 = 0.97 моль.

Количество выделившейся теплоты:

0 = 0.97-92 = 89.24 кДж.

Ответ: 89.24 кДж.

5.Реактив - свежеосажденный Си(ОН)2 (синий). При добавлении

вкаждую из пробирок наблюдают следующие явления:

1)2СН3СООН + Си(ОН)2 —►(СН3СОО)2Си + 2Н20 (растворение сине го осадка и образование голубого раствора);

2)рибоза обладает свойствами многоатомного спирта и альдегида, поэтому при добавлении свежеосажденного Си(ОН)2 происходит его рас творение и образование сине-фиолетового раствора комплексного соеди нения (качественная реакция на многоатомные спирты), при нагревании раствора выпадает оранжево-красный осадок Си20 (качественная реакция на альдегиды):

Н(НСОН)4-СНО + 2Си(ОН)2 —

Н(НСОН)4-СООН + Си20 | + 2Н20;

3)происходит растворение Си(ОН)2 и образование сине-фиолетового раствора комплексного соединения (качественная реакция на многоатом ные спирты), при нагревании раствора осадок не образуется;

4)реакция не идет.

6.Скорость элементарной реакции X + V —►Ъ описывается уравне

ем = [X] • [V], отсюда начальная скорость реакции

538	Письменный вступительный экзамен
	= 0.9 • 0.2 • 0.6 = 0.108 моль/(л мин).
К моменту,	когда скорость реакции уменьшилась	до

0.003 моль / (лмин), начальные концентрации реагентов сократились на х моль/л. Тогда

и; = 0.003 = 0.9 • (0.2 - х) • (0.6 - х).

Получаем квадратное уравнение:

х2 - 0.8* + 0.1167 = 0,

решив которое, находим х = 0.192 моль/л. Следовательно, концентрации веществ уменьшились до величин [X] = 0.008 моль/л, [V] = 0.408 моль/л.

Ответ: м = 0.108 моль/(л -мин); [X] = 0.008 моль/л, [V] = 0.408 моль/л.

7.Один из вариантов решения:

1) 2А§Вг—

2А§ + Вг2;

2)Вг2 + Н2 -► 2НВг;

3)2НВг + Са(ОН)2 -»• СаВг2 + 2Н20;

4)СаВг2 + 2А8Ш 3 -► 2А§Вг! + С а(Ш 3)2;

5)НВг + А^Ш з -► АёВг1 + Ш 0 3;

6)Вг2 + Са —►СаВг2.

Ответ: X - Вг2; V - СаВг2.

8.1) С2Н5ОН + СиО — > СН3СНО + Си + Н20;

2)СНзСНО + 2[Аё(ЫН3)2]ОН — СН3СООШ4 + 2А§1 + ЗШ 3 + Н20;

3)СН3СООШ* + НС1 — СН3СООН + Ш 4С1;

4)СНзСООН + С12 ?|ф > С1СН2-СООН + НС1;

5)С1СН2-СООН + 2 Ш 3 -» Н2ИСН2СООН + N№,01;

9. Пусть исходная смесь состояла из х моль МеН (Ме - неизвестн щелочной металл с молярной массой М г/моль) и у моль АЦСз, тогда мас су смеси можно выразить следующим образом:

т(смеси) = (Л/+ 1)х + 144у = 16.8 г, или

Мх; + * + 144у= 16.8 г.

( 1 )

Запишем уравнения реакций компонентов смеси с водой:

Решения заданий вступительных экзаменов 2010 г.		539
МеН + Н20 -► МеОН + Н2\|;
X	X X
АЦСз + 12Н20 -► 4А1(ОН)3\| + ЗСН4Т
У	3у

Образовавшаяся щелочь и амфотерный гидроксид реагируют, образуя растворимую комплексную соль - тетрагидроксоалюминат щелочного металла:

МеОН + А1(ОН)3 -► Ме[А1(ОН)4].

X X X

Уменьшение массы полученного раствора по сравнению с суммой масс исходных веществ произошло за счет выделившихся газов и осадка гидроксида алюминия:

Ат(раствора) = 2х + 48у + (4у - х) • 78 = 28.4 г, или

90у - \9х = 7.1 г.

(2)

Масса образовавшегося раствора составляет:

т(раствора) = 16.8 + 111.6 - 28.4 = 100 г;

Массовая доля соли по условию равна

со(Ме[А1(ОН)4]) = 0.118 =	, или
Мх + 95* =11.8.	(3)

Мы получили систему из трех уравнений (1-3) с тремя неизвестными:

Мх +х + 144у = 16.8;

< 90у-\9х = 1Л;

Мх +95х = 11.8.

Решение системы: х =у = 0.1 моль, М(металла) = 23 г/моль. Неизвест ный металл - натрий.

Ответ: ЫаН, 0.1 моль.

10.Запишем формулы изомерных сложных эфиров как

К —С	К3—С
\ > - К 2 „	Ч ) - ] * ,
И

Xмоль у моль

с одинаковыми молярными массами М. Понятно, что Я1 + Я2 = Я3 + К4.

540 Письменный вступительный экзамен

Щелочной гидролиз (всего было добавлено у(КОН) = 140 *0.2 / 56 = = 0.5 моль):

Я1-СООЯ2 + КОН -► Я1-СООК + Я2ОН,

X X X

Я3 -С О О Я 4 + кон -► Яз-СО О К + ЩОН

УУ У

приводит к образованию двух солей, которые и дают при упаривании раствора (вместе с избытком щелочи) твердый остаток. Прокаливание этого остатка:

К4-СООК + КОН —	К4НТ + К2СОэ;
X X	X X

Кз-СООК + КОН ——>Я3НТ + к2со3

У	У	У	У
приводит к выделению 2.8/22.4 = 0.125		моль	газов, значит, х + у -
= 0.125 моль.

По условию задачи средняя молярная масса выделившейся газовой смеси составляет

М(газ. смеси) = 5.4 • 4 = 21.6 г/моль,

из чего очевидно, что один из газов - метан (пусть это ЯЩ), поскольку никакая иная комбинация углеводородов не может дать такое значение (следующий гомолог - этан - имеет молярную массу 30 г/моль).

Масса выделившейся газовой смеси:

т(газ. смеси) = 0.125 • 21.6 = 2.7 = 16х + (Я3 + 1 )у г.

Выразим массу исходной смеси эфиров:

т(исх.смеси) = М(х + у) = 0.125 М = 11.0 г,

откуда М = 88 г/моль. Поскольку Я! = 15, то из общей формулы первого изомера находим Я2 = 29 (это этил С2Н5). Тогда Я3 = 29 и Я4 = 15.

Таким образом, исходные изомеры следующие:

сн3—с/>	с2н5—с/>
ч° - с 2н 5 и	''“О с н 3

Решив систему уравнений

х +у = 0.125; 16х + 30у = 2.7;

находим х = 0.075 моль и у = 0.05 моль. Твердый остаток после прокали вания содержит 0.125 моль К2С 03 и 0.5 - 0.25 = 0.25 моль КОН.

Решения заданий вступительных экзаменов 2010 г.________________ 541

Ответ: 0.075 моль этилацетата и 0.05 моль метилпропионата; 0.125 моль К2СОз и 0.25 моль КОН.

Вариант 3

1.К20 состоит из ионов К+ и О2-: К+ \822821рвЪ82Ърь\

О2' \522з22р6.

2.Рассчитаем среднюю молярную массу газовой смеси:

М= М\(р\ + Л/2ф2 = 28 • 0.79 + 32 • 0.21 = 28.84 г/моль. Плотность газовой смеси:

р = т / У = М / У т= 28.84 / 22.4 = 1.29 г/л.

Ответ: 1.29 г/л.

3. Формуле С4НцК могут соответствовать несколько соединений, на пример:

сн3—сн2—сн2—сн2—ш 2	сн3—сн2—ын—сн2—сн3
СН3 СН2—N —СН3
<!:н3
4. При освещении колбы протекает реакция:
С12 + Н2 —	2НС1.
Обозначим у(Н2) = х моль, а у(С12) - у	моль. Можно составить систе

му уравнений:

2* + 71у = 301.01,

решив которую, получим х = 0.94 моль, у = 0.40 моль. Таким образом, С12 - в недостатке.

Количество образовавшегося НС1:

у(НС1) = 2 • 0.40 = 0.80 моль.

Количество выделившейся теплоты:

0 = 0.80-92 = 73.6 кДж.

Ответ: 13.6 кДж.

5. Реактив - бромная вода (оранжево-желтый раствор). При доба нии его в каждую из пробирок происходят следующие явления:

542	Письменный вступительный экзамен

1) СбН5-СН=СН2 + Вг2 —► С6Н5-СНВг-СН2Вг (обесцвечивание бромной воды);

2) образование осадка триброманилина:

Вг

3)нет реакции;

4)2Н1 + Вг2 —►121 + 2НВг (потемнение раствора).

6.Скорость элементарной реакции 2Х + V —►Ъ описывается уравне-

нием ж = к [X]2[V], выражение для константы скорости к = ‘

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

к = 0.022 / (0.22 • 0.6) = 0.92 л2/(моль2 мин).

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

		[X] = 0.2 -	0.1 = 0.1 моль/л,
		[V] = 0.6 - 0.05 = 0.55 моль/л.
Скорость реакции в этот момент равнялась
	= 0.92 • 0.12 • 0.55 = 5.1*10-3 моль/(л			мин).
Ответ: к = 0.92 л2/(моль2 мин),			= 5.1-10-3 моль/(л	мин).
7. Один из вариантов решения:
1) С12 + 2КОН		■ хол > КС1 + КСЮ + Н20;
2) КС1(тв) + Н 28 0 4(к о н ц ) — НС1 + КН804;
3)	2НС1 + Ва(ОН)2 — ВаС12 + 2Н20;
4) ВаС12 + 2Н20		- электролиз	> С12Т + Н2Т + Ва(ОН)2;
5)	С12 + Н2 —^	2НС1;
6)	ВаС12 + К23 0 4 -*• Ва3044' + 2КС1.

Ответ: X - КС1, V - ВаС12.
8. 1)СН3СН2СООН + С12	?кр > СН3СНС1СООН + НС1;
2) СН3СНС1СООН + 2КОН	спирт > СН2=СН-СООК + КС1 + 2Н20;

3)СН2=СН-СООК + 2НС1 -*• СЮН2СН2СООН + КС1;

4)С1СН2СН2СООН + КСИ ^ КС-СН2-СН2-СООН + КС1;

<<< < Предыдущая 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 5354 / 6354 55 56 57 58 59 60 61 62 63 > Следующая >>>

Соседние файлы в папке Задачи и упражнения