Ключи к олимпиадным заданиям отборочного этапа

Ключи к олимпиадным заданиям отборочного этапа
Межрегиональной химической олимпиады школьников имени академика П.Д. Саркисова
9 класс
Вариант 9-1
При проверке работ оценка снижалась, если не указаны все условия проведения реакций (температура,
давление, катализатор, концентрация раствора, кислая или щелочная среда, избыток и др.), а также
неправильно расставлены коэффициенты в уравнениях реакций
1. Напишите уравнения реакций (с указанием условий их проведения), с помощью которых можно
осуществить превращения:
Сu → Cu(OH)2 → Cu(NO3)2 → CuCl2.
Решение.
Сu + Cl2
t
⎯
⎯→
CuCl2,
CuCl2 + 2 NaOH = Cu(OH)2↓ + 2 NaCl,
⎯→ 2 CuO + 4 NO2↑ + O2↑,
2 Cu(NO3)2 ⎯
Cu(OH)2 + 2 HNO3 = Cu(NO3)2 + 2 H2O,
CuO + 2 HCl = CuCl2 + H2O.
10 баллов выставлялось за ответ, содержащий все стадии химических превращений и все уравнения
химических реакций с указанием условий их проведения.
t
2. Напишите уравнения реакций (с указанием условий их проведения), с помощью которых можно
осуществить превращения:
Р → РН3 → Са3(РO4)2 → CaHPO4.
Решение.
3 Са + 2 Р
t
⎯
⎯→
Са3Р2,
Са3Р2 + 6 НCl = 3 CaCl2 + 2 PH3↑,
PH3 + 2 O2 = H3PO4,
2 H3PO4 + 3 Ca(OH)2 = Са3(РO4)2↓ + 6 H2O,
Са3(РO4)2 + H3PO4 = 3 CaHPO4 + H2O.
10 баллов выставлялось за ответ, содержащий все стадии химических превращений и все уравнения
химических реакций с указанием условий их проведения.
3. Укажите, какие из перечисленных оксидов СО, Сr2О3, CaO, NО2, FeO взаимодействуют с едким
натром. Напишите соответствующие уравнения химических реакций.
Решение.
( сплавление )
⎯→ HCOONa,
Cr2О3 + 2 NaOH ⎯t⎯
⎯⎯
⎯→ 2 NaCrO2 + H2O,
СО + NaOH ⎯
Cr2О3 + 2 NaOH + 3 H2O = 2 Na[Cr(OH)4],
NО2 + 2 NaOH = KNO2 + KNO3 + H2O.
10 баллов выставлялось за ответ, содержащий все уравнения химических реакций с указанием условий
их проведения.
p
4. Укажите, какие из перечисленных оксидов СО, Сr2О3, CaO, NО2, Fe3O4 взаимодействуют с
разбавленным раствором серной кислоты. Напишите соответствующие уравнения химических реакций.
Решение.
Сr2О3, + 3 H2SO4 = Cr2(SO4)3 + 3 H2O,
СaО + H2SO4 = CaSO4 + H2O,
Fe3O4 + 4 H2SO4 = FeSO4 + Fe2(SO4)3 + 4 H2O.
5. Напишите уравнение реакции окисления сероводорода перманганатом калия в нейтральной среде.
Решение. Уравнение реакции:
3 H2S + 2 KMnO4 –(H2O)-> 3 S + 2 MnO2 + 2 KOH + 2 Н2О.
В этой реакции вода не участвует, а определяет продукты взаимодействия и получается в результате ее
протекания!
6. Определите, массу серы, которая может быть получена при пропускании сероводорода через 200 мл 5
масс. % раствора KMnO4 (плотность 1,04 г/мл) в нейтральной среле (см. задание 5).
Решение. Масса перманганата калия составит 200х1,04х0,05=10,4 г. Количество вещества перманганата
калия равно 10,4:158=0,0658 моль. Количество вещества образующейся серы составит 0,0658:1,5=0,0987
моль. Масса серы равна: 0,0987х32=3,16 г.
10 баллов выставлялось, если в результате погрешностей расчета в ответе получалась масса серы
3,16±0,16 %. Оценка снижалась, если наблюдалось большее расхождение конечного результата при
правильном ходе решения.
7. Для хлорирования 22,0 г смеси порошков алюминия и железа потребовалось 20,16 л (н.у.) хлора.
Рассчитайте массовую долю железа в исходной смеси.
Решение. При хлорировании металлов протекают реакции:
2 Fe + 3 Cl2 = 2 FeCl3;
2 Al + 3 Cl2 = 2 AlCl3 .
Количество вещества хлора составит ν (Сl2)=20,16:22,4=0,9 моль. Железа в смеси х г. Тогда алюминия
(22-х) г. С учетом уравнений реакций взаимодействия металлов с хлором получаем: х/56 + (22x)/27=0,9/1,5=0,6. Откуда х=11,2 г (Fe). Количество вещества железа равно 11,2:56=0,2 моль. Алюминия
в смеси 22,0-11,2=10,8 г. Количество вещества алюминия равно 10,8:27=0,4 моль. Массовая доля железа
в смеси составит 11,2:22=0,509 или 50,9 %.
10 баллов выставлялось, если в результате погрешностей расчета в ответе получалось содержание
железа 50,9±2,5 %. Оценка снижалась, если наблюдалось большее расхождение конечного результата
при правильном ходе решения.
8. Определите, какой объем водорода (н.у.) может быть получен при растворении 22,0 г смеси металлов
(см. задание 7) в избытке хлороводородной кислоты.
Решение. При растворении металлов в HCl выделяется водород:
Fe + 2 HCl = FeCl2 + H2;
2 Al + 6 HCl = 2 AlCl3 + 3 Н2.
0,2 моль железа вытесняют из кислоты 0,2 моль водорода, а 0,4 моль алюминия – 0,6 моль водорода. В
итоге образуется 0,2+0,6=0,8 моль или 0,8х22,4=17,92 л (н.у.) водорода.
(0,2 моль Fe и 0,4 моль Al=11,2 г+ 10,8 г=22,0 г. Хлора 0,3+0,6=0,9 моль или 20,16 л. Водорода: 0,2
моль+ 0,6=0,8 моль или 17,92 л.)
10 баллов выставлялось, если в результате погрешностей расчета в ответе получался объем водорода
17,92±0,9 л. Оценка снижалась, если наблюдалось большее расхождение конечного результата при
правильном ходе решения.
9. В 184 мл воды растворили 16 г оксида серы (VI). Определите массовую долю вещества в полученном
растворе.
Решение. При растворении оксида в воде протекает химическая реакция: Н2О + SO3=Н2SO4.
Молярная масса оксида равна М(SO3)=80 г/моль. Количество вещества оксида составит:
ν (SO3)=16:80=0,2 моль. Масса серной кислоты в растворе окажется равной: m(Н2SO4)=0,2х98=19,6 г.
Масса раствора составит: m(раствора)= 16+184=200 г. Массовая доля кислоты в полученном
растворе: ω (Н2SO4)=19,6:200=0,098 или 9,8 %.
10 баллов выставлялось, если в результате погрешностей расчета в ответе получалось содержание
серной кислоты 9,8±0,5 %. Оценка снижалась, если наблюдалось большее расхождение конечного
результата при правильном ходе решения.
10. Рассчитайте, сколько мл. 10 масс. % раствора едкого кали (плотность 1,09 г/мл) потребуется для
нейтрализации раствора в задании 9.
Решение. Уравнение реакции нейтрализации:
Н2SO4 + 2 КОН = К2SO4. + 2 Н2О.
На нейтрализацию 0,2 моль кислоты потребуется 0,4 моль КОН или 0,4х56=22,4 г. Масса 12 % раствора
составит 22,4:0,1=224 г. Объем раствора КОН равен 224:1,09=205,5 мл.
10 баллов выставлялось, если в результате погрешностей расчета в ответе получался объем раствора
КОН 205,5±5 мл.
Оценка снижалась, если наблюдалось большее расхождение конечного результата при правильном
ходе решения.
Вариант 9-2
При проверке работ оценка снижалась, если не указаны все условия проведения реакций (температура,
давление, катализатор, концентрация раствора, кислая или щелочная среда, избыток и др.), а также
неправильно расставлены коэффициенты в уравнениях реакций
1. Напишите уравнения реакций (с указанием условий их проведения), с помощью которых можно
осуществить превращения: Zn → K2ZnO2 → ZnCl2 → Zn(NO3)2 → Zn.
⎯→ K2ZnO2 + H2↑,
Zn + 2 KOH ⎯⎯ ⎯ ⎯
K2ZnO2 + 4 HCl = ZnCl2 + 2 KCl + 2 H2O,
ZnCl2 + 2 AgNO3 → Zn(NO3)2 + 2 AgCl↓,
t (сплавление )
Решение.
2 Zn(NO3)2
t
⎯
⎯→
2 ZnO + 4 NO2↑ + O2↑,
⎯→ Zn + CO. Возможен также электролиз раствора соли цинка.
ZnO + C ⎯
10 баллов выставлялось за ответ, содержащий все стадии химических превращений и все уравнения
химических реакций с указанием условий их проведения.
t
2. Напишите уравнения реакций (с указанием условий их проведения), с помощью которых можно
осуществить превращения: Si → SiН4 → SiO2 → SiF4 → K2[SiF6].
⎯→ Са2Si,
2 Са + Si ⎯
SiH4 + 2 O2 = SiO2 + 2 H2O,
Са2Si + 4 НCl = 2 CaCl2 + SiH4↑,
SiO2 + 4 HF = SiF4 + 2 H2O,
SiF4 + 2 KF = K2[SiF6].
10 баллов выставлялось за ответ, содержащий все стадии химических превращений и все уравнения
химических реакций с указанием условий их проведения.
Решение.
t
3. Укажите, какие из перечисленных веществ Mg(OH)2, Сl2, AgNO3, NaHCО3, Si взаимодействуют с
едким кали. Напишите соответствующие уравнения химических реакций.
Решение.
Cl2 + 2 KOH = KCl + KClO + H2O и 3 Cl2 + 6 KOH
2 AgNО3 + 2 KOH = Ag2O↓ + 2 KNO3 + H2O,
t
⎯
⎯→
5 KCl + KClO3 + 3 H2O,
2 NaHCO3 + 2 KOH = Na2CO3 + K2CO3 + 2 H2O,
⎯→ K4SiO4 + H2↑.
Si + 2 KOH + H2O = K2SiO3 + 2 H2↑,
Si + 4 KOH ⎯⎯ ⎯ ⎯
10 баллов выставлялось за ответ, содержащий все уравнения химических реакций с указанием условий
их проведения.
t (сплавление )
4. Укажите, какие из перечисленных веществ Mg(OH)2, Сl2, AgNO3, NaHCО3, Si взаимодействуют с
водным раствором хлороводородной кислоты. Напишите соответствующие уравнения химических
реакций.
Решение.
Mg(OH)2 + 2 HCl = MgCl2 + 2 H2O,
AgNO3 + HCl = AgCl↓ + HNO3 .
NaHCO3 + HCl = NaCl + CO2↑ + H2O.
10 баллов выставлялось за ответ, содержащий все уравнения химических реакций с указанием условий
их проведения.
5. Составьте уравнение реакции окисления йодида калия перманганатом калия в щелочной среде.
Решение. Уравнение реакции:
2 KI + 2 KMnO4 –(KOH)-> I2 + 2 K2MnO4.
В этой реакции щелочь не участвует, а определяет продукты взаимодействия.
6. Определите, массу йода, который образуется при добавлении избытка KI к 200 мл 5 масс. % раствора
KMnO4 (плотность 1,04 г/мл) в щелочной среде.
Решение. Масса перманганата калия составит 200х1,04х0,05=10,4 г. Количество вещества перманганата
калия равно 10,4:158=0,0658 моль. Количество вещества образующегося йода составит 0,0658:2=0,0329.
Масса йода равна: 0,0329х254=8,36 г.
10 баллов выставлялось, если в результате погрешностей расчета в ответе получалась масса йода
8,36±0,4 %. Оценка снижалась, если наблюдалось большее расхождение конечного результата при
правильном ходе решения.
7. Для растворении 22,2 г смеси порошков алюминия и железа в избытке хлороводородной кислоты
получено 13,44 л (н.у.) водорода. Рассчитайте массовую долю железа в исходной смеси.
Решение. При растворении металлов в HCl выделяется водород:
Fe + 2 HCl = FeCl2 + H2; 2 Al + 6 HCl = 2 AlCl3 + 3 Н2.
Количество вещества водорода составит ν (Н2)=13,44:22,4=0,6 моль. Железа в смеси х г. Тогда
алюминия (22,2-х) г. С учетом уравнений реакций взаимодействия металлов с кислотой получаем: х/56
+ 1,5(22,2-x)/27=0,6. Откуда х=16,8 г (Fe). Массовая доля железа в смеси металлов составит
16,8:22,2=0,757 или 75,7 %. 10 баллов выставлялось, если в результате погрешностей расчета в ответе
получалось содержание железа 75,7±2,8 %. Оценка снижалась, если наблюдалось большее расхождение
конечного результата при правильном ходе решения.
8. Определите, какой объем водорода (н.у.) может быть получен при растворении 22,2 г смеси металлов
(в задании 7) в избытке щелочи.
Решение. В водном растворе щелочи растворяется только алюминий:
2 Al + 2 NaOH + 3 H2O = 2 Na[Al(OH)4] + 3 Н2.
Алюминия в смеси 22,2-16,8=5,4 г. Количество вещества алюминия равно 5,4:27=0,2 моль. 0,2 моль
алюминия при растворении в щелочи вытесняют из нее 0,3 моль водорода. В итоге образуется
0,3х22,4=6,72 л (н.у.) водорода. 10 баллов выставлялось, если в результате погрешностей расчета в
ответе получался объем водорода 6,72±0,3 л. Оценка снижалась, если наблюдалось большее
расхождение конечного результата при правильном ходе решения.
9. 213 г оксида фосфора(V) растворили в 1787 мл горячей воды. Найдите массовую долю растворенного
вещества в полученном растворе.
Решение. При растворении оксида в воде протекает химическая реакция:
t
2 Н3РO4.
3 Н2О + Р2O5 ⎯
⎯→
Молярная масса оксида равна М(Р2O5)=142 г/моль. Количество вещества оксида составит:
ν (Р2O5)=213:142=1,5 моль. Количество кислоты в растворе в два раза больше, т.е. 3 моль. Масса
ортофосфорной кислоты в растворе окажется равной: m(Н2SO4)=3,0х98=294 г. Масса раствора составит:
m(раств)=213+1787=2000 г. Массовая доля кислоты в полученном растворе: ω (Н3РO4)=294:2000=0,147
или 14,7 %. 10 баллов выставлялось, если в результате погрешностей расчета в ответе получалось
содержание серной кислоты 14,7±0,7 %. Оценка снижалась, если наблюдалось большее расхождение
конечного результата при правильном ходе решения.
10. Определите, сколько мл 20 масс. % раствора NaOH (плотность 1,22 г/мл) потребуется для полной
нейтрализации раствора, полученного в задании 9.
Решение. Количество вещества ортофосфорной кислоты в полученном растворе равно 3 моль. Реакция
нейтрализации этой кислоты: Н3РО4 + 3 NaOH = Na3PO4 + 3 H2O.
Для нейтрализации кислоты потребуется 9 моль NaOH. Масса щелочи равна m(NaOH)=9x40=360 г.
Масса раствора составит 360:0,2=1800 г. Объем раствора окажется равным V=1800:1,22=1475,4 мл. 10
баллов выставлялось, если в результате погрешностей расчета в ответе получался объем раствора NaОН
1475,4±25 мл Оценка снижалась, если наблюдалось большее расхождение конечного результата при
правильном ходе решения.
10 класс
Вариант 10-1
При проверке работ оценка снижалась, если не указаны все условия проведения реакций
(температура, давление, катализатор, концентрация раствора, кислая или щелочная среда, избыток
и др.), а также неправильно расставлены коэффициенты в уравнениях реакций
Написать уравнения реакций, соответствующих следующей последовательности химических
превращений:
1. Na2S → S → SО3;
2. Fе2О3 → Fе(ОН)3 → NaFеО2;
3. Метан → этанол → уксусная кислота.
Каждый этап может быть осуществлен в одну или несколько стадий. Указать условия
осуществления процессов.
1. Na2S → S → SO3.
Na2S + Сl2 → S↓ + 2 NaCl
(возможно использование других окислителей, например, H2O2, Br2, KMnO4, K2Cr2O7 и др.).
S + O2 –tо→ SO2,
2SO2 + O2 ⎯⎯2⎯5 → 2SO3 .
10 баллов выставлялось за ответ, содержащий все стадии химических превращений и все
уравнения химических реакций с указанием условий их проведения.
t ,V O
2. Fе2O3 → Fe(OH)3 → NaFeO2
Fе2O3 + 6HCl → 2FeCl3 + 3H2O,
FeCl3 + 3KOH → Fe(OH)3↓ + 3KCl,
⎯→ NaFeO2 + 2H2O.
Fe(OH)3 + NaOH ⎯⎯ ⎯ ⎯
10 баллов выставлялось за ответ, содержащий все стадии химических превращений и все
уравнения химических реакций с указанием условий их проведения.
t ,сплавление
3. CH4 → C2H5OH → CH3COOH
hν
CH4 + Cl2 ⎯⎯→
CH3Cl + HCl
2 CH3Cl + 2Na ⎯→ 2NaCl + C2H6,
1500 o C
⎯→ C2H2 + 3 H2, C2H2 + 2 H2
(возможно 2 CH4 ⎯⎯ ⎯
hν
C2H6 + Cl2 ⎯⎯→ C2H5Cl + HCl,
Ni
⎯t,⎯→
⎯
C2H6),
2
⎯
→ KCl + C2H5OH,
C2H5Cl + KOH ⎯⎯
5 C2H5OH + 4 КМnО4 + 6 Н2SO4 → 5 СH3COOН + 2 K2SO4 + 4 MnSO4 + 11 H2O.
(возможно использование других окислителей, например, K2Cr2O7 ).
10 баллов выставлялось за ответ, содержащий все стадии химических превращений и все
уравнения химических реакций с указанием условий их проведения.
H O
4. 48,7 л (объем измерен при 330К и давлении 85,0 кПа) хлороводорода растворили в 496 мл воды
и получили раствор с плотностью 1,05 г/мл. Найти мольную долю НС1 в полученном растворе, а
также его концентрацию в моль/л раствора.
Решение.
1. По уравнению Менделеева-Клапейрона находим количество HCl:
pV
48,7 ⋅ 85,0
.
n(HCl) =
= 1,51 моль
8,31 ⋅ 330
RT
Находим количество воды:
m
496г
= 27,55 моль
n=
, n(H2O) =
M
18г / моль
Находим мольную долю HCl в полученном растворе:
n( HCl )
1,51
=
= 0,052 или 5,2%.
Мольн.доля (HCl) =
29,06
∑ ni
2. Определяем молярную концентрацию:
масса HCl: m(HCl) = 1,51⋅36,5 = 55,11 г,
масса раствора: m(р-ра) = 496,00 + 55,11 = 551,11 г,
объем раствора: V(р-ра) = 551,11:1,05= 524,9 мл = 0,5249 л,
n( HCl )
1,51
молярная концентрация Cм(HCl) =
=
= 2,88 моль/л.
V ( р − ра) 0,5249 л
10 баллов выставлялось, если в результате погрешностей расчета в ответе получалось
расхождение с результатом, которое не превышает 5 %. Оценка снижалась, если наблюдалось
большее расхождение конечного результата при правильном ходе решения.
pV = nRT;
n=
5. Предельный кетон содержит в своем составе 27,6 мас.% кислорода. Какой это кетон? Написать
уравнение реакции окисления этого кетона горячим кислым раствором КМпО4. Привести
структурную формулу хотя бы одного изомера этого кетона и назвать его (их).
Решение.
Общая формула предельных кетонов CnH2nO.
16
= 58 г/моль.
Молярная масса кетона: M(CnH2nO) =
0,276
Исходя из общей формулы, составим уравнение: 12n + 2n + 16 = 58 или 14n = 42, откуда
находим: n = 3. Следовательно, искомый кетон – пропанон (ацетон).
CH3 – C – CH3
||
O
Реакция окисления:
5CH3 – C(О) – CH3 + 8KMnO4 + 12H2SO4 = 5CH3COOH + 5CO2 + 8MnSO4 + 4K2SO4 + 17H2O
Структурные изомеры:
1) СH3–CH2–CНО – пропаналь,
2) CH2=CH–CH2–OH – 2-пропен-1-ол
3) CH3–O–CH=CH2 – метилвиниловый эфир
4) циклопропанол.
10 баллов выставлялось за правильный ответ, написание реакции окисления ацетона и не менее
четырех его изомеров
6. На хлорирование 9,20 г смеси алюминия и цинка расходуется 5,60 л (н.у.)хлора. Определить
массовую долю цинка в исходной смеси металлов.
Решение.
Уравнения реакций:
t
⎯
⎯→
AlCl3;
t
⎯
⎯→ ZnCl2.
Al + 1,5 Cl2
Zn + Cl2
5,6 л
= 0,25 моль.
22,4 л / моль
Пусть в смеси х моль Al и y моль Zn. Составляем систему уравнений:
27x + 65y = 9,2,
1,5x + y = 0,25.
Решая эту систему, получаем: y = 0,25 – 1,5x; 27x + 65(0,25 – 1,5x) = 9,2; 70,5x = 7,05.
x = 0,1 и y = 0,1.
Масса цинка в смеси m(Zn) = 0,1⋅ 65= 6,5 г. Массовая доля цинка: ω(Zn)=6,5:9,2=0,7065 или
70,65%.
10 баллов выставлялось, если в результате погрешностей расчета в ответе получалось
расхождение с результатом, которое не превышает 5 %. Оценка снижалась, если наблюдалось
большее расхождение конечного результата при правильном ходе решения.
Количество вещества хлора: n(Cl2) =
7. Написать уравнения диссоциации в водном растворе следующих электролитов: хлорид
алюминия, гидросульфат натрия, щавелевая кислота. Указать слабый электролит или стадию
диссоциации, соответствующую слабому электролиту.
Ответ:
AlCl3
≈1
⎯α⎯
→
Al3+ + 3Cl–;
α ≈1
NaHSO4 ⎯⎯→ Na+ + HSO4–
По второй стадии – слабый электролит:
HSO4–
α <1
←⎯
⎯→ H+ + SO 2–
4
Щавелеваяαкислота
– слабый электролит:α <<1
<1
+
←
⎯
⎯
→
Н2С2О4
Н + НС2О4– , НС2О4– ←⎯⎯→ Н+ + С2О42–.
10 баллов выставлялось при условии написания всех стадий диссоциации и указании необратимых
и обратимых реакций.
8. Написать уравнения гидролиза фосфата калия и нитрата железа (III) в ионной и молекулярной
формах.
Ответ:
K3PO4 + H2O ←
⎯→ KOH + K2HPO4,
3–
PO4 + HOH ←
⎯→ HPO42– + OH–.
⎯→ KOH + KH2PO4,
K2НРO4 + H2O ←
2–
⎯→ H2PO4– + OH–.
HPO4 + HOH ←
KН2РO4 + H2O ←
⎯→ KOH + H3PO4,
–
⎯→ HPO42– + OH–.
H2PO4 + HOH ←
⎯→ Fe(OH)(NO3)2 + HNO3,
Fe(NO3)3 + H2O ←
3+
Fe + HOH ←
⎯→ FeOH2+ + H+.
⎯→ Fe(OH)2NO3 + HNO3,
Fe(ОН)(NO3)3 + H2O ←
2+
⎯→ Fe(OH)2+ + H+.
FeOH + HOH ←
Fe(ОН)2NO3 + H2O ←
⎯→ Fe(OH)3 + HNO3,
+
⎯→ Fe(OH)3 + H+.
Fe(ОН)2 + HOH ←
10 баллов выставлялось при условии написания всех трех стадий гидролиза солей.
9. Найти массовую долю серной кислоты в ее водном растворе, в котором число атом серы в пять
раз меньше числа атомов кислорода.
Решение.
Пусть количество H2SO4 в растворе х моль, а количество H2O y моль.
Тогда: n(S) = x моль, n(O) = (4x + y) моль; n(O) = 5n(S). Составляем уравнение: 4x + y = 5x, откуда
находим: y = x.
98 x
98
Массовая доля кислоты: ω(H2SO4) =
= 0,845 или 84,5%.
=
98 x + 18 x 116
10 баллов выставлялось, если в результате погрешностей расчета в ответе получалось
расхождение с результатом, которое не превышает 5 %. Оценка снижалась, если наблюдалось
большее расхождение конечного результата при правильном ходе решения.
10. Приведите структурные формулы возможных изомеров нитропропана, назовите соединения.
Общая формула С3H7NO2.
1) CH3–CH2–CH2–NO2 – 1-нитропропан,
2) CH3–CH(NO2)–CH3 – 2-нитропропан,
3) NH2–CH2–CH2–COOH – 3-аминопропановая кислота,
4) CH3–CH(NH2)–COOH – 2-аминопропановая кислота (аланин),
5) CH3–CH(ОН)–C(NH2)=O – амид молочной кислоты,
6) NH2–CH2–CООСН3 – метиловый эфир аминоуксусной кислоты.
10 баллов выставлялось при указании как минимум шести возможных изомеров.
.
Вариант 10-2
При проверке работ оценка снижалась, если не указаны все условия проведения реакций
(температура, давление, катализатор, концентрация раствора, кислая или щелочная среда,
избыток и др.), а также неправильно расставлены коэффициенты в уравнениях реакций
1. В лаборатории имеются оксид углерода (IV) и водные растворы хлорида цинка, едкого
кали и нитрата серебра. Напишите уравнения химических реакций, которые могут
протекать между этими веществами.
Ответ.
ZnCl2 + 2 KOH = Zn(OH)2↓ + 2 KCl;
ZnCl2 + 4 KOH(изб.) = K2[Zn(OH)4] + 2 KCl;
ZnCl2 + 2 KOH –(tо, сплавление)-> K2ZnO2 + H2O;
ZnCl2 + 2 AgNO3 = 2 AgCl↓ + Zn(NO3)2;
СO2 + 2 KOH(избыток) = К2СО3 + H2O
СO2(избыток) + KOH = КНСО3
2 AgNO3 + 2 KOH = Ag2O↓ + 2 KNO3
10 баллов выставлялось за ответ, содержащий все уравнения химических реакций с
указанием условий их проведения.
2. Напишите уравнения химических реакций и расставьте коэффициенты:
o
t
⎯⎯⎯⎯
→
сплавление
а) Al + 3 NaOH
б) KClO3
o
t
⎯⎯⎯
→
MnO2
Na3AlO3 + 3/2 H2↑;
KCl + 3/2 O2↑ ;
в) 3 H2S + 2 KMnO4 → 3S + 2KOH + 2 MnO2↓ + 2 H2O;
г) SO2 + Br2 + 4KOH→ K2SO4 + 2 KBr + 2 H2O;
д) К2CO3 + СO2 + H2O → 2 КHCO3;.
10 баллов выставлялось за ответ, содержащий все уравнения химических реакций с
указанием условий их проведения.
3. Напишите уравнения химических реакций, позволяющих осуществить превращения:
Cu → CuCl2 → …→ CuO → CuSO4 → Cu2(OH)2CO3.
Ответ.
to
Cu + Cl2 ⎯⎯
→ CuCl2 ;
CuCl2 + 2KOH→ Cu(OH)2↓ + 2 NaCl
to
→ CuO + H2O;
Cu(OH)2 ⎯⎯
CuO + H2SO4 = CuSO4 + H2O
2CuSO4 + 2K2CO3 + H2O= Cu2(OH)2CO3 ↓ + 2K2SO4 + CO2↑
10 баллов выставлялось за ответ, содержащий все уравнения химических реакций с
указанием условий их проведения.
4. Определите, какие два вещества и при каких условиях вступили в химические реакции,
если в их результате получены следующие продукты (указаны без коэффициентов).
?+? → Fe(OH)3;
?+? → K2SO4 + O2;
?+? → CaCO3 + BaCO3 +H2O;
?+? → BaSO4 + (NH4)2SO4;
?+? → CH3-C(O)-CH3 (ацетон);
Ответ.
2 Fe(OH)2+Н2О2 → 2 Fe(OH)3;
K2SO3 + O3 → K2SO4 + O2;
Ca(OH)2 + Ba(HCO3)2 → CaCO3 + BaCO3 +2 H2O;
2 NH3 + Ba(HSO4)2 → BaSO4 + (NH4)2SO4;
СН3-С≡СН + Н2О –(Hg2+, H+)→ CH3-C(O)-CH3.
10 баллов выставлялось за ответ, содержащий все уравнения химических реакций с
указанием условий их проведения.
5. 8,4 л (н.у.) хлороводорода растворили в 375 г воды. Рассчитайте массовую долю
соляной кислоты (в %) в полученном растворе. Сколько мл 20 масс.% раствора
гидроксида натрия (плотность 1,2 г/мл) потребуется для полной нейтрализации раствора
кислоты?
Решение: (HCl)=8,4:22,4=0,375 моль. М(НС1)=0,375 36,5=13,69 г.
М(р-ра)=13,69+375=388,69 г. W(HCl)=13,69:388,69=0,0352 или 3,52%.
n(NaОН)=0,375 моль. М(NaОН)=0,375 40=15 г.
Объем раствора равен V=15:(0,2·1,2)=62,5 мл.
10 баллов выставлялось, если в результате погрешностей расчета в ответе получалось
расхождение с результатом, которое не превышает 5 %. Оценка снижалась, если
наблюдалось большее расхождение конечного результата при правильном ходе решения.
6. 10,8 г сплава натрия и калия растворили в 120 г воды. В результате выделилось 4,48 л
(н.у.) газа. Рассчитайте массовую долю (в %) натрия в исходном сплаве. Определите,
какой объем 20 мас.% раствора серной кислоты (плотность 1,14 г/мл) потребуется для
полной нейтрализации полученного раствора.
- уравнения реакций: 2 Ме + 2 НОН = 2 МеОН + Н2↑
-n(H2)=4,48/22,4=0,2 моль. Металлов – 0,4 моль.
Х–Na; Х/23+(10,8-Х)/39=0,4. 39Х+ 248,4-23Х=358,8. 16Х=110,4. Х=6,9 г(Na). K – 3,9 г.
Массовая доля натрия w(Na)= 6,9/10,8=0,64 или 64%.
Уравнение реакций: 2 МеОН + Н2SO4 = Ме2SО4 + 2 Н2O.
Гидроксидов– 0,4 моль, серной кислоты – 0,2 моль или 19,6 г.
Масса 20% раствора М=19,6/0,2=98 г.
Объем раствора серной кислоты V=98/1,14=85,96 мл.
10 баллов выставлялось, если в результате погрешностей расчета в ответе получалось
расхождение с результатом, которое не превышает 5 %. Оценка снижалась, если
наблюдалось большее расхождение конечного результата при правильном ходе решения.
7. Используя на первой стадии только неорганические реагенты, предложите способ
получения 1,3-бутадиена из метана. Напишите уравнения химических реакций и укажите
условия их проведения
Решение.
t o , катализатор
С + 2 H2 ⎯⎯⎯⎯⎯→
СН4;
o
2 СН4
1400 C
⎯⎯⎯
→ СН≡СН + 3 Н2;
Hg 2+
СН≡СН+ Н2О ⎯⎯⎯
→ CH3CHO;
H+
CH3CHO
2 CH3CH2OH
H2
⎯⎯⎯→
CH3CH2OH;
Ni, p, t o
ZnO, CaO, MgO
⎯⎯⎯⎯⎯
→ CH2=CH-CH=CH2 + 2 Н2О + Н2;
to
10 баллов выставлялось за ответ, содержащий все уравнения химических реакций с
указанием условий их проведения.
8. Напишите уравнения химических реакций и укажите условия их проведения:
а) CH3–C≡CH + [Ag(NH3)2]OH → CH3–C≡CAg + 2 NH3 + H2O;
Н 2О
⎯⎯⎯
→ C6H2Br3OH(2,4,6-трибромфенол)+ 3 HBr;
o
170 - 180 C
⎯⎯⎯⎯
→ CH2=CH2 + H2O;
H 2SO 4(конц.)
б) C6H5ОН + 3 Br2
в) C2H5OH
г) HC≡CH + H2O
д) СH3-CH2-CH3
2+
Hg
⎯⎯⎯
→ CH3CHO;
H+
HNO3 ( разб .)
⎯⎯⎯⎯⎯
→ СH3-CH(NO2)-CH3 + HOH.
to , p
10 баллов выставлялось за ответ, содержащий все уравнения химических реакций с
указанием условий их проведения.
9. Напишите уравнения реакций, позволяющих осуществить превращения:
ацетилен → … →уксусная кислота → … → метан
Укажите условия их проведения.
С2H2 + H2O
2+
Hg
⎯⎯⎯
→ CH3CHO;
H+
СН3СHО + Ag2O –(NH3)→ СН3СOOH + 2 Ag↓;
CH3COOH +NaOH(p-p) → CH3COONa +H2O;
350 − 450o C
CH3COONa + NaOH(твердый.) ⎯⎯⎯⎯
→ СН4 + Na2CO3
10. Неизвестное органическое вещество реагирует с металлическим натрием, с едким
натрием и с содой. Напишите уравнения реакций, позволяющих получить в лаборатории
это соединение, если оно содержит 68,85 мас.% углерода, 4,92 мас.% водорода и 26,23
мас.% кислорода.
Ответ: бензойная кислота.
Решение: С:Н:О=68,8/12:4,2:26,2/16=5,7375:4,92:1,6394= 7:6:2.
Получение:
5 С6Н5СН3 +6 KMnO4 + 9 H2SO4 = 5 C6H5COOH + 6 MnSO4 + 3 K2SO2 + 14 H2O.
10 баллов выставлялось за правильный ответ, содержащий уравнение химической
реакции получения бензойной кислоты.
11 класс
Вариант 11-1
При проверке работ оценка снижалась, если не указаны все условия проведения реакций
(температура, давление, катализатор, концентрация раствора, кислая или щелочная среда, избыток
и др.), а также неправильно расставлены коэффициенты в уравнениях реакций
1. Используя серу, воздух и воду, предложите способ получения сульфата аммония. Любая
аппаратура и катализаторы в Вашем распоряжении. Напишите уравнения реакций с указанием
условий их проведения.
Ответ. Сульфат аммония получается взаимодействием аммиака с серной кислотой. Азот для
получения аммиака берется из воздуха (фракционная перегонка жидкого воздуха), а водород – из
воды, которая подвергается электролизу:
2 Н2О –(электролиз)-> 2 Н2 + О2.
Синтез аммиака протекает в присутствии катализатора при нагревании и повышенном давлении:
3 Н2 + N2 –(to, p, катализатор)-> 2 NН3.
Серная кислота получается при взаимодействии серного ангидрида с водой. Серный ангидрид
может быть получен последовательным окислением серы сначала до SO2, а потом до SO3. Таким
образом, необходимо провести следующие реакции:
S + O2 –(tо)→ SО2,
2 SO2 + O2 –(tо, катализатор)→ 2 SО3,
SO3 + Н2О = Н2SО4,
Н2SО4 + 2 NH3 = (NН4)2SО4.
10 баллов выставлялось за ответ, содержащий описание всех стадий получения карбоната
аммония и всех уравнений химических реакций с указанием условий их проведения. Оценка
снижалась, если фракционной перегонкой не проведено отделение азота от кислорода (для
получения аммиака) и при получении аммиака не указаны все условия проведения процесса (to, p,
kat).
2. Сопоставьте силу двух кислот – HF и HI. Какая из них сильнее в водном растворе и почему?
Объясните причину.
Ответ. Сопоставить силу двух бескислородных кислот можно, используя «схему Косселя»,
согласно которой сила бескислородных кислот увеличивается при возрастании радиуса аниона.
Это приводит к уменьшению электростатического взаимодействия протона с анионом и усилению
диссоциации кислоты в растворе. Поскольку заряди анионов одинаковы, а радиус иона I– больше,
чем иона F– (сверху вниз в подгруппе увеличивается число электронных слоев) связь в молекуле
Н-I слабее, чем в молекуле H-F. В результате протон легче отщепляется от аниона в молекуле HI.
Поэтому кислота НI сильнее, чем HF. К тому же в водном растворе HF образуются достаточно
прочные межмолекулярные водородные связи. В результате эта кислота является слабым
(ассоциированным) электролитом. HI в водном растворе является сильным электролитом и
практически полностью диссоциирует на ионы.
10 баллов выставлялось за ответ, в котором сопоставлялись радиусы анионов F– и I–. Оценка
снижалась, если не отмечалось наличие водородных связей в растворе HF, вследствие чего эта
кислоты является слабым электролитом и при сопоставлении силы кислот использовались только
константы их диссоциации.
3. Молекула BF3 неполярна, молекула NF3 - полярна. Объясните причину этого различия в
свойствах данных молекул.
Ответ. Атом бора в соединении BF3 находится в состоянии sp2-гибридизации. Эта молекула имеет
плоское строение. Углы между химическими связями составляют 120о. Векторная сумма трех
дипольных моментов связей В-F равна нулю. Таким образом молекула BF3 – неполярна.
Атом азота в молекуле NF3 находится в состоянии sp3-гибридизации с одной неподеленной
электронной парой. В результате молекула NF3 имеет форму пирамиды с атомом азота в её
вершине. Поэтому эта молекула полярна.
10 баллов выставлялось за полный ответ, в котором определено (и представлено на рисунке
строение молекул BF3 и NF3 и объяснено это строение с использованием понятия гибридизации, а
также указано, какая молекула является полярной и почему. Оценка снижалась, если в работе не
приведено перекрывание электронных орбиталей при образовании молекул BF3 и NF3, а также не
указан тип гибридизации электронных орбиталей в этих молекулах.
4. В двух пробирках без этикеток находятся водные растворы сульфида и сульфата калия. С
помощью каких реакций можно идентифицировать каждое из этих веществ? Напишите уравнения
этих реакций.
Ответ. Сульфиды большинства металлов малорастворимы. При этом в различные цвета окрашены
осадки сульфидов. Если ZnS – белого цвета, то CdS – ярко желтый, а CuS и HgS – черного цвета.
Таким образом, если при добавлении к неизвестному раствору водный раствор нитрата кадмия
образуется желтый осадок, значит в этом растворе сульфид калия. Сульфид бария растворим и в
осадок не выпадает.
Сульфиды в водных растворах проявляют восстановительные свойства. Причем, при окислении
сульфидов образуется, как правило, сера:
К2S + H2О2 = S↓ + 2 КОН.
При действии на раствор сульфида калия хлороводородной кислоты выделяется сероводород –
бесцветный газ с характерным резким запахом (очень ядовит!):
К2S + 2 HCl = H2S↑ + 2 КCl.
Эта реакция проводится только под тягой. Сульфат калия с HCl не взаимодействует.
Наличие в растворе сульфат ионов обнаруживается по образованию белого осадка при
добавлении, например, хлорида бария:
К2SО4 + ВаCl2 = BaSO4↓ + 2 КCl.
Калий обнаруживается по окраске пламени в фиолетовый цвет. 10 баллов выставлялось при
условии обнаружения всех ионов и написания всех уравнений химических реакций.
5. Напишите уравнения реакций (с указанием условий их проведения), с помощью которых можно
осуществить следующее превращение: Н3РО4 → РН3.
Ответ. Пропущенные звенья в цепочке получения фосфина из фосфата кальция:
Н3РО4 → Са3(РО4)2 → Р → Са3Р2 → РН3.
Фосфат кальция образуется при нейтрализации фосфорной кислоты гидроксидом кальция:
2 Н3РО4 + 3 Са(ОН)2 = Са3(РО4)2↓ + 6 Н2O.
Фосфор получается из фосфата кальция путем его восстановления углем в присутствии оксида
кремния (IV):
Са3(РО4)2 + 5 С + 3 SiO2 —(to)→ 2 Р + 3 CaSiO3 + 5 CO.
Поскольку фосфор не реагирует с водородом, для получения фосфина необходимо сначала
получить фосфид кальция (или магния). При нагревании фосфора с кальцием образуется фосфид
кальция, который в результате обработки водой (или минеральными кислотами) дает фосфин:
3 Са + 2 Р —(to)→ Ca3Р2,
Са3Р2 + 6 H2O = 3 Ca(OH)2 + 2 PH3↑.
Возможно также получение фосфина диспропорционированием фосфора в растворе щелочи:
4 P + 3 KOH + 3 H2O = PH3 + 3 KH2PO2.
10 баллов выставлялось за ответ, содержащий описание всех стадий получения фосфина и всех
уравнений химических реакций с указанием условий их проведения.
6. При прокаливании на воздухе смеси порошкообразных бериллия и магния ее масса увеличилась
в 2 раза. Определите массовую долю бериллия в исходной смеси.
Решение. Уравнения протекающих химических реакций:
Ве + ½ O2 —(to)→ ВеO,
Mg + ½ О2 —(to)→ МgO.
Обозначим через х массовую долю бериллия в смеси. Тогда в 100 г смеси содержится 100 – х
граммов магния. После прокаливания стало 25х/9 граммов оксида бериллия и 40(100-х)/24)
граммов оксида магния. Поскольку масса смеси увеличилась в 2 раза получаем уравнение:
(25х/9 + 40(100-х)/24 ):100 = 2.
Из этого уравнения находим х=30,0 г. Таким образом, массовая доля бериллия в исходной смеси
равна 30,0 %. 10 баллов выставлялось, если в результате погрешностей расчета в ответе
получалось содержание бериллия 30,0±0,5 масс. %. Оценка снижалась, если наблюдалось
большее расхождение конечного результата при правильном ходе решения.
7. Предложите способ получения уксусной кислоты с использованием на первой стадии только
неорганических реагентов. Напишите уравнения реакций с указанием условий их проведения.
Ответ. Уксусная кислота может быть получена окислением уксусного альдегида, который
получается гидратацией ацетилена (по реакции Кучерова). Ацетилен же может быть получен из
карбида кальция при действии на него воды или минеральной кислоты. Карбид кальция
синтезируется из элементов. Уравнения вышеописанных реакций имеют следующий вид.
Са + 2 С —(to) –> CaС2.
СаС2 + 2 HСl = CaCl2 + C2H2↑.
2+
С2Н2 + Н2O —(Hg , Н+)–> CH3CHO.
СН3СHО + 2 [Ag(NH3)2]OH → СН3СOONH4 + 2 Ag↓ + 3 NH3 + H2O.
СН3СOONH4 + HCl = СН3СOOH + NH4Cl.
Возможны и другие способы получения уксусной кислоты с использованием на первой стадии
только неорганических реагентов.
10 баллов выставлялось за ответ, содержащий описание всех стадий получения уксусной кислоты
и всех уравнений химических реакций с указанием условий их проведения.
8. Напишите уравнения реакций (с указанием условий их проведения), с помощью которых можно
осуществить следующие превращения:
СаС2 → … → С2Н4 → НО-СН2-СН2-ОН.
Ответ. Пропущенным веществом в данной цепочке является ацетилен:
С2Н2 + Н2 —(to, Pd/ PbO/ CaCO3)→ C2H4.
СаС2 + 2 HСl = CaCl2 + C2H2,
Этиленгликоль получается окислением этилена в мягких условиях (например, перманганатом
калия в нейтральной среде при низкой температуре):
3 C2H4 + 2 KMnO4 + 4 H2O −(0oC)→ 3 HO-СH2- CH2-OH + 2 MnO2 + 2 КOН
10 баллов выставлялось за ответ, содержащий описание всех стадий превращений и всех
уравнений химических реакций с указанием условий их проведения. Оценка снижалась, если в
реакции получения этиленгликоля окислением этана перманганатом калия не указывалась, что
процесс проводится при пониженной температуре.
9. Дополните левые части уравнений реакций, укажите условия их проведения и расставьте
коэффициенты:
a) …→ СН4 + Na2CO3;
б) … → CH2=CH2 + KBr + H2O;
в) … → СН3–С≡СAg + 2 NH3 + H2O;
г) … → СН3COONa+ C2H5OH;
д) … → СН3СHО + H2О + Cu.
Ответ.
a) CH3COONa(твердый) + NaOH(твердый) –(350-450oС, сплавление)→ СН4 + Na2CO3;
б) C2H5Br + KOH —(спирт, to)→ CH2=CH2 + KBr + H2O;
в) СН3–С≡СН + [Ag(NH3)2]OH → СН3–С≡СAg + 2 NH3 + H2O;
г) СН3COOC2H5+ NaOH −(Н2О, to)→ СН3COONa+ C2H5OH;
д) С2Н5ОН + CuO −(to)→ СН3СHО + H2О + Cu.
10 баллов выставлялось за ответ, содержащий описание всех уравнений химических реакций с
указанием условий их проведения. Оценка снижалась, если не указывалось, что реакция ацетата
натрия со щелочью протекает в твердой фазе (при сплавлении), а этилен получается в спиртовом
растворе.
10. Рассчитайте массовую долю СаС2 в техническом карбиде кальция, если из 1 тонны карбида
кальция получено такое количество ацетилена, которое потребовалось для синтеза 260 кг бензола.
Выход бензола при его получении из ацетилена с использованием в качестве катализатора
карбонила никеля, составил 80 %.
Ответ. Бензол из ацетилена получают по реакции:
3 С2Н2 —(60oС, Ni(CO)4 )→ C6Н6.
Для получения 260 кг бензола потребуется 260 кг ацетилена при стопроцентном выходе и
260:0,8=325 кг при выходе, равном 80 %. Ацетилен получается из карбида кальция в результате
его взаимодействия с водой:
СаС2 + 2 H2О = Ca(ОН)2 + C2H2. Для получения 325 кг
ацетилена потребуется 325·64:26=800 кг СаС2. Поскольку израсходована 1 тонна технического
карбида кальция, содержание СаС2 в этом карбиде составляет 800:1000·100=80,0 %.
10 баллов выставлялось, если в результате погрешностей расчета в ответе получалось содержание
СаС2 80±1 %. Оценка снижалась, если наблюдалось большее расхождение конечного результата
при правильном ходе решения.
Вариант 11-2
При проверке работ оценка снижалась, если не указаны все условия проведения реакций
(температура, давление, катализатор, концентрация раствора, кислая или щелочная среда, избыток
и др.), а также неправильно расставлены коэффициенты в уравнениях реакций
1. Используя известняк, воздух и воду, предложите способ получения карбоната аммония. Любая
аппаратура и катализаторы в Вашем распоряжении. Напишите уравнения реакций с указанием
условий их проведения.
Ответ. Карбонат аммония может быть получен взаимодействием аммиака, углекислого газа и
воды. Углекислый газ получается прокаливанием известняка:
СаСО3 –(to)-> СаО + СО2.
Азот для получения аммиака получается фракционной перегонкой жидкого воздуха, а водород –
из воды, которая подвергается электролизу:
2 Н2О –(электролиз)-> 2 Н2 + О2.
Синтез аммиака протекает при повышенных давлении и температуре в присутствии катализатора:
3 Н2 + N2 –(to, Р, катализатор)-> 2 NН3.
Получение карбоната аммония:
2 NН3 + СО2 + Н2O = (NН4)2СO3.
10 баллов выставлялось за ответ, содержащий описание всех стадий получения карбоната
аммония и всех уравнений химических реакций с указанием условий их проведения. Оценка
снижалась, если фракционной перегонкой не проведено отделение азота от кислорода (для
получения аммиака) и при получении аммиака не указаны все условия проведения процесса (to, p,
kat).
2. Сопоставьте силу двух оснований – Fe(OH)2 и Fe(OH)3. Какое из них более сильное и почему?
Объясните причину.
Ответ. Сопоставить силу двух оснований можно, используя «схему Косселя», согласно которой
сила оснований увеличивается при возрастании радиуса катиона и уменьшении его
положительного заряда. Это приводит к уменьшению электростатического взаимодействия
катиона с ОН–-группой и усилению диссоциации основания в растворе. Радиус катиона Fe2+
больше, чем катиона Fe3+, а заряд меньше, поэтому Fe(OH)2 сильнее, чем Fe(OH)3.
10 баллов выставлялось за ответ, в котором сопоставлялись радиусы катионов железа и их заряды.
Оценка снижалась, если в качестве объяснения использовалось только усиление металлических
свойств железа при уменьшении заряда катиона и не учитывались радиусы ионов. Оценка также
снижалась, если для объяснения силы оснований использовались только химические реакции
гидроксидов и их растворимость в воде.
3. Определите строение молекул SО2 и СО2. Объясните причину различия в строении данных
молекул. Какая из этих молекул является полярной и почему?
Ответ. Молекула СО2 имеет линейное строение (атом углерода находится в sp-гибридном
состоянии), поэтому расположенные на одной прямой противоположно направленные дипольные
моменты связей С=О компенсируют друг друга (О←С→О), т.е. молекула СО2 неполярна.
Поскольку у атома серы в молекуле SО2 имеется одна неподеленная электронная пара, эта
молекула не является линейной. Дипольные моменты связей S=O складываются (по правилу
сложения двух векторов). Следовательно, молекула сернистого ангидрида полярна.
10 баллов выставлялось за полный ответ, в котором определено (и представлено схемой)
строение молекул SО2 и СО2 и объяснено это строение с использованием понятия гибридизации, а
также указано, какая молекула является полярной и почему. Оценка снижалась, если в работе не
представлено строение молекул и не приведено перекрывание электронных орбиталей при
образовании молекул SО2 и СО2.
4. В двух пробирках без этикеток находятся кристаллические гидрокарбонат натрия и его
карбонат. С помощью каких реакций можно идентифицировать каждое из этих веществ?
Напишите уравнения этих реакций.
Ответ. В отличие от карбоната, гидрокарбонат натрия разлагается при нагревании:
2 NaHCO3 –(to)→ Na2CO3 + CO2 +H2O.
Карбонат-ионы идентифицируются в результате образования белого осадка при добавлении в
водный раствор Na2CO3, например, хлорида кальция:
Na2CO3 + CaCl2 = CaCO3↓ + 2 NaCl.
Присутствие натрия в его солях определяется по желтой окраске пламени ионами Na+.
10 баллов выставлялось при условии обнаружения всех ионов. Оценка снижалась, если в работе
не приводилось уравнение термического разложения кристаллического гидрокарбоната натрия
и не отмечено, что карбонат натрия плавится без разложения, а также не указано, какие реакции
протекают в твердой фазе, а какие – в растворе.
5. Напишите уравнения реакций (с указанием условий их проведения), с помощью которых можно
осуществить следующее превращение: KCl → KClO4.
Ответ. Пропущенные звенья в этой цепочке:
KCl → КОН → KClO3 → KClO4.
В результате электролиза водного раствора хлорида калия получается водород, хлор и раствор
гидроксида калия:
2 KCl + 2 Н2О –(электролиз)→ Н2 + Cl2 + 2 KOH.
При взаимодействии хлора с горячим раствором едкого кали образуется бертолетова соль:
3 Сl2 + 6 KOH –(to)-> 5 KCl + KClO3 + 3 H2O.
При нагревании бертолетовой соли без катализатора протекает реакция диспропорционирования,
в результате которой и образуется перхлорат калия:
4 KClO3 –(to)→ KCl + 3 KClO4.
10 баллов выставлялось за ответ, содержащий описание всех стадий получения перхлората калия
и всех уравнений химических реакций с указанием условий их проведения. Оценка снижалась,
если при получении перхлората не использовались щелочь или хлор, полученные в результате
электролиза.
6. При прокаливании смеси гидрокарбонатов натрия и калия ее масса уменьшилась в полтора раза.
Определите массовую долю гидрокарбоната натрия в исходной смеси.
Решение. Уравнения протекающих химических реакций при прокаливании карбонатов:
2 NaHСО3 —(to)→ Na2CO3 + СО2↑ + H2O↑. 2 KHСО3 —(to)→ K2CO3 + СО2↑ + H2O↑.
Обозначим через х массовую долю гидрокарбоната натрия в смеси. Тогда в 100 г смеси
карбонатов содержится 100 – х граммов гидрокарбоната калия. После прокаливания стало
106х/168 граммов карбоната натрия и 138(100-х)/200) граммов карбоната калия. Поскольку масса
смеси уменьшилась в 1,5 раза получаем уравнение: 100:(106х/168 + 138(100-х)/200 ) = 1,5.
Из этого уравнения находим х=39,56 г. Таким образом, массовая доля гидрокарбоната натрия в
исходной смеси равна 39,56 % .
10 баллов выставлялось, если в результате погрешностей расчета в ответе получалось содержание
гидрокарбоната натрия 39,5 ± 0,5 масс. %. Оценка снижалась, если наблюдалось большее
расхождение конечного результата при правильном ходе решения.
7. Предложите способ получения этанола с использованием только неорганических реагентов.
Напишите уравнения реакций с указанием условий их проведения.
Ответ. Возможно несколько вариантов получения этанола с использованием только
неорганических веществ. Например, последовательным получением, метана, этана, этилена и его
гидратацией. Или в результате получения ацетилена гидратацией карбида кальция, с
последующим получением уксусного альдегида по реакции Кучерова и восстановлением
уксусного альдегида до этанола. Ниже приводятся реакции другого способа получения этанола.
Нагреванием кальция с углем получаем карбид кальция: Са + 2 С —(2500oС)→ CaС2.
Действием хлороводородной кислоты на карбид кальция получается ацетилен:
СаС2 + 2 HСl → CaCl2 + C2H2.
Ацетилен гидрируется до этилена в присутствии катализатора Линдлара:
С2Н2 + Н2 —(to, Pd/ PbO/CaCO3)→ C2H4.
Наконец, этанол получается гидратацией этилена:
С2Н4 + Н2O —(H+)→ C2H5OH.
Возможны и другие варианты получения этанола.
10 баллов выставлялось за ответ, содержащий описание всех стадий получения этанола и всех
уравнений химических реакций с указанием условий их проведения.
8. Напишите уравнения реакций (с указанием условий их проведения), с помощью которых можно
осуществить следующие превращения:
С2Н5ОН→ СН3СООН → … → NH2СН2СООН.
Ответ. Первичные спирты окисляются в альдегиды, которые в дальнейшим окисляются до
карбоновых кислот: С2Н5ОН + CuO −t→ СН3СHО + H2О + Cu,
СН3СHО + 2 [Ag(NH3)2]OH → СН3СOONH4 + 2 Ag↓ + 3 NH3 + H2O.
Аминокислоты получаются в результате действия аммиака на галогензамещенные карбоновые
кислоты, которые образуются при их хлорировании на свету. Таким образом, для получения
аминоуксусной кислоты (глицина) необходимо провести реакции:
СН3СООH + Cl2 –(hν или Р(красн.))→ Cl-СН2СОOH +HCl.
Cl-СН2СОOH + 2 NH3 → NH2СН2СООН + NH4Cl.
10 баллов выставлялось за ответ, содержащий описание всех стадий превращений и всех
уравнений химических реакций с указанием условий их проведения. Оценка снижалась, если в
реакции хлоруксусной кислоты с аммиаком в качестве продукта приведен хлорид водорода.
9. Дополните левые части уравнений реакций, укажите условия их проведения и расставьте
коэффициенты:
a) ... → [С6Н5NH3]+Cl-;
б) … → CH≡C-CH3 + KBr + H2O;
в) … → НСHO + H2O + Cu;
г) … → СН4 + AlCl3;
д) … → HO-СH2- CH2-OH + MnO2 + KOH.
Ответ. a) С6Н5NH2 + HCl = [С6Н5NH3]+Cl-;
б) Br-CH2-CH(Br)-CH3 + 2 KOH –(спирт, to)→ CH≡C-CH3 + 2 KBr + H2O;
в) CH3OH + CuO − (to )→ НСHO + H2O + Cu;
г) Al4C3 + 12 HCl = 3 СН4 + 4 AlCl3;
д) 3 C2H4 + 2 KMnO4 + 4 H2O −(0oC)→ 3 HO-СH2- CH2-OH + 2 MnO2 + 2 KOH.
10 баллов выставлялось за ответ, содержащий описание всех уравнений химических реакций с
указанием условий их проведения. Оценка снижалась, если не отмечено, что получение метил
ацетилена проводится в спиртовом растворе, а в реакции получения этиленгликоля не указывалась
температура (0oС).
10. 0,01 Моля непредельного углеводорода обесцвечивает 32 г 10,0 мас.% раствора брома в СС14.
При пропускании этого углеводорода через водный раствор серной кислоты, содержащий HgSО4,
образуется органическое соединение, имеющее в составе 22,2 мас.% кислорода. Определите
строение исходного углеводорода и напишите уравнения упомянутых реакций.
Ответ. Количество молей брома, прореагировавшего с 0,01 моль непредельного углеводорода
равно 32·0,1:160=0,02 моль. Следовательно, углеводород содержит или две двойных или одну
тройную углерод-углеродную связь. Если предположить, что это алкин, то в результате реакции
Кучерова образуется карбонильное соединение, содержащее один атом кислорода. Массовая доля
кислорода как элемента = М(O)/M(карбонильного соединения), отсюда М(карбонильного
соединения) = 16/ 0,222 = 72 г/моль, что соответствует молекулярной формуле С4H8O.
Карбонильное соединение является бутаноном-2, т.к. в условиях реакции Кучерова из гомологов
ацетилена образуются только кетоны. Исходным углеводородом могут быть как бутин-1, так и
бутин-2. Уравнения реакций для бутина-1:
СН3-СН2-С≡СН + 2 Br2 –(СС14)-> СН3-СН2-С(Br)2-CH(Br)2,
СН3-СН2-С≡СН + H2O –(H+, Hg2+)→ С2Н5С(О)СH3.
10 баллов выставлялось, если в ответе приведены расчеты, название и графические формулы
бутина-1 и бутина-2 и написаны уравнения реакций. Оценка снижалась, если указан лишь один
изомер бутина.
Вариант 11-3
При проверке работ оценка снижалась, если не указаны все условия проведения реакций
(температура, давление, катализатор, концентрация раствора, кислая или щелочная среда,
избыток и др.), а также неправильно расставлены коэффициенты в уравнениях реакций
1. Используя воду и хлорид калия, предложите способ получения перхлората калия. Любая
аппаратура и катализаторы в Вашем распоряжении. Напишите уравнения реакций с указанием
условий их проведения.
Ответ. В результате электролиза водного раствора хлорида калия получается водород, хлор и
раствор гидроксида калия:
2 KCl + 2 Н2О –(электролиз)→ Н2 + Cl2 + 2 KOH.
Хлор можно также получить электролизом расплава КCl.
При взаимодействии хлора с горячим раствором едкого кали образуется бертолетова соль:
3 Сl2 + 6 KOH –(to)→ 5 KCl + KClO3 + 3 H2O.
Перхлорат калия получается из бертолетовой соли в результате ее прокаливания в отсутствие
катализатора (реакция диспропорционирования):
4 КСlО3 –(to)→ KCl + 3 KClO4.
10 баллов выставлялось за ответ, содержащий описание всех стадий получения перхлората
калия и всех уравнений химических реакций с указанием условий их проведения. Оценка
снижалась, если при получении перхлората не использовались щелочь или хлор, полученные в
результате электролиза.
2. Имеются два основания Sr(OH)2 и Ba(OH)2. Какое из этих оснований является более
сильным? Объясните почему.
Ответ. Сопоставить силу двух оснований можно, используя «схему Косселя», согласно которой
сила оснований увеличивается при возрастании радиуса катиона и уменьшении его
положительного заряда. Это приводит к уменьшению электростатического взаимодействия
катиона с ОН–-группой и усилению диссоциации основания в растворе. Поскольку радиус
катиона бария больше, чем катиона стронция, Ba(OH)2 сильнее, чем Sr(OH)2.
10 баллов выставлялось за ответ, в котором сопоставлялись радиусы катионов стронция и бария
и прочность связи Ме-ОН. Оценка снижалась, если в качестве объяснения использовалось
только усиление металлических свойств элементов в подгруппах периодической системы
элементов сверху вниз (в побочных подгруппах металлические свойства сверху вниз не
увеличиваются, а уменьшаются).
3. Определите строение молекул Н2О и Н2Те. Объясните, почему угол между химическими
связями в молекуле H2Те близок к 90о, а в молекуле Н2О этот угол равен 104,5о.
Ответ. Нелинейность молекул Н2О и Н2Те обусловлено природой ковалентных связей в этих
молекулах. Поскольку химические связи образуются двумя валентными р-электронами,
теоретически угол между химическими связями в молекулах Н2О и Н2Те должен составлять 90о.
Различие в углах между химическими связями в молекулах H2Тe и Н2О можно в этом случае
объяснить различием в силах отталкивания между атомами водорода. Сила этого отталкивания
меньше в молекуле Н2Те, поскольку радиус атома теллура больше, чем радиус атома кислорода.
Использование гибридизации с участием неподеленных электронных пар (тип sp3) приводит к
аналогичному результату. В этом случае уменьшение угла от 109 до 104 градусов можно
объяснить отталкиванием электронных облаков неподеленных электронных пар, которое в
молекуле Н2О существенно больше, чем в молекуле Н2Те.
10 баллов выставлялось за полный ответ, в котором определено (и изображено на рисунках)
строение молекул Н2О и Н2Те и объяснено с использованием понятия гибридизации и
отталкивания неподеленных электронных пар кислорода уменьшение угла между связями О-Н
с 109 до 104о. Или показано, что за счет отталкивания атомов водорода в молекуле воды угол
между связями О-Н увеличивается от 90 до 104о. Оценка снижалась, если в работе не
приведено перекрывание электронных орбиталей при образовании молекул Н2О и Н2Те.
19
4. В двух пробирках без этикеток находятся водные растворы хлорида магния и хлорида цинка.
С помощью каких реакций можно идентифицировать каждое из этих веществ? Напишите
уравнения этих реакций.
Ответ. При действии щелочи на водные растворы хлоридов металлов выпадают белые осадки
оснований:
MgCl2 + 2 NaOH = Mg(OH)2↓ + 2 NaCl,
ZnCl2 + 2 NaOH = Zn(OH)2↓ + 2 NaCl,
В отличие от гидроксида магния Zn(OH)2 растворяется в избытке щелочи:
Zn(OH)2 + 2 NaOH(избыток) = Na2[Zn(OH) 4↓].
Хлорид-ионы определяются добавлением раствора азотнокислого серебра.
МеCl2 + 2 AgNO3 = 2 AgCl↓ + Ме(NO3)2.
Возможны и другие реакции идентификации ионов, при протекании которых в осадок
выпадают малорастворимые соли магния и цинка.
10 баллов выставлялось при условии обнаружения всех ионов. Причем оценка снижалась,
если не приводилось уравнение реакции растворения гидроксида цинка в избытке раствора
щелочи. Эта реакция иллюстрирует главное отличие свойств соединений цинка от соединений
магния.
5. Напишите уравнения реакций (с указанием условий их проведения), с помощью которых
можно осуществить следующее превращение: Н2SiО3→ SiH4.
Ответ. Пропущенные звенья в цепочке получения силана из кремниевой кислоты:
H2SiO3 → SiO2 →Si → Mg2Si → SiH4.
Поскольку кремний не реагирует с водородом, силан получается при действии на силициды
активных металлов разбавленных минеральных кислот или воды. Для получения силицидов
необходим кремний, который получается восстановлением оксида кремния, например,
металлическим магнием. Сам же диоксид образуется при термическом разложении кремниевой
кислоты. Таким образом, вышеописанные превращения описываются следующими реакциями:
H2SiO3 –(to)→ SiO2 + H2O,
SiO2 + 2 Mg –(to)→ Si + 2 MgO,
Si + 2 Mg –(to)→ Mg2Si,
Mg2Si + 4 HCl = SiH4↑ + 2 MgCl2.
10 баллов выставлялось при условии написания всех реакций с указанием условий их
проведения. Оценка снижалась, если в работе пропускалась некоторые стадии процесса
получения силана, например, проводилось восстановление магнием (кальцием) кремниевой
кислоты, а не оксида кремния (IV).
6. В результате взаимодействия смеси порошкообразных магния и кальция с избытком хлора ее
масса увеличилась в 3 раза. Определите массовую долю магния в исходной смеси металлов.
Решение. Уравнения протекающих химических реакций:
Mg + Сl2 —(to)→ MgCl2;
Са + Сl2 —(to)→ CaCl2.
Обозначим через х массовую долю магния в смеси. Тогда в 100 г смеси содержится 100 – х
граммов кальция. После прокаливания стало 95х/24 граммов хлорида магния и 111(100-х)/40)
граммов хлорида кальция. Поскольку масса смеси увеличилась в 3 раза получаем уравнение:
(95х/24 + 111(100-х)/40 ):100 = 3.
Из этого уравнения находим х=19,0 г. Массовая доля магния в исходной смеси равна 19,0 % .
10 баллов выставлялось, если в результате погрешностей расчета в ответе получалось
содержание 18,5 – 19,5 масс. %. Оценка снижалась, если наблюдалось большее расхождение
конечного результата при правильном ходе решения.
7. Предложите способ получения бутана с использованием на первой стадии только
неорганических реагентов. Напишите уравнения реакций с указанием условий их проведения.
Ответ. Бутан может быть получен по реакции Вюрца из бромэтана:
2 С2H5Br + 2 Na = С4H10 + 2 NaBr.
Для получения бромэтана из неорганических соединений синтезируется ацетилен:
Са + 2 С − (to)→ CaС2,
20
СаС2 + 2 HСl = CaCl2 + C2H2.
Гидрированием ацетилена получаем этан, который затем бромируем при облучении
С2H2 +2 Н2 − (to, Р, Ni)→ С2H6,
С2H6 + Br2 −(hν)→С2H5Br + HBr.
Возможны и другие варианты получения бутана. 10 баллов выставлялось за ответ, содержащий
описание всех стадий получения бутана и всех уравнений химических реакций с указанием
условий их проведения.
8. Напишите уравнения реакций (с указанием условий их проведения), с помощью которых
можно осуществить следующие превращения:
С2Н6→ … → С2Н5ОН → С2Н5ОC2Н5.
Ответ. Для осуществления требуемых превращений дегидрированием переводим этан в этилен,
который гидратацией превращаем в этанол. Диэтиловый эфир получается в результате
межмолекулярной дегидратации этанола при температуре 140oС:
С2Н6 –(to, Cr2O3/Al2O3)→С2Н4 ,
С2Н4 + Н2O – (H+)–> C2H5OH,
2 C2H5OH –(140oС, H+)–> С2Н5-О-С2Н5 + H2O.
10 баллов выставлялось за ответ, содержащий описание всех стадий превращений и всех
уравнений химических реакций с указанием условий их проведения. Оценка снижалась, если
в реакции получения эфира не указывалась численное значение температуры 140oС (при более
высокой температуре в результате дегидратации этанола образуется этилен).
9. Дополните левые части уравнений реакций, укажите условия их проведения и расставьте
коэффициенты:
a) … → С6Н5NO2 + H2O;
б) … → CH2=CH-CH=CH2 + H2 + H2O;
в) … → НС≡СH + Ca(OH)2;
г) … → С2Н5OH + CO2;
д) … → СН3СOOH + Ag↓.
Ответ.
a) C6H6 + HNO3(конц.)/H2SO4 → С6Н5NO2 + H2O;
б) 2 C2H5OH –(440oC, ZnO, Al2O3)→ CH2=CH-CH=CH2 + H2 + 2H2O;
в) CaC2 + 2 H2O → НС≡СH + Ca(OH)2;
г) C6H12O6 -(ферментативное брожение)→ 2 С2Н5OH + 2 CO2;
д) СН3СHО + Ag2O –(NH3)→ СН3СOOH + 2 Ag↓, или
(СН3СHО + 2 [Ag(NH3)2]OH → СН3СOONH4 + 2 Ag↓ + 3 NH3 + H2O).
10 баллов выставлялось за ответ, содержащий описание всех уравнений химических реакций с
указанием условий их проведения.
10. Газ, полученный при сжигании 1,68 л (н.у.) предельного углеводорода полностью
прореагировал с 67,8 мл 15 мас.%-ного раствора едкого натра (плотность раствора равна 1,18
г/см3). В результате этой реакции получен гидрокарбонат натрия. Определите молекулярную
формулу углеводорода.
Ответ. Гидрокарбонат натрия получается по реакции: CО2 + NаОH → NaHCO3.
Масса NaOH равна 67,8·1,18·0,15=12,0 г. Количество молей NaOН равно 12,0:40=0,3 моль.
Следовательно, при сжигании 1,68 л углеводорода образовалось 0,3 моль СО2. При сжигании 1
моль этого газа получится 22,4·0,3:1,68= 4 моль углекислого газа. Следовательно, искомый
предельный углеводород содержит четыре атома углерода. Таким углеводородом может быть
бутан С4Н10, циклобутан С4Н8 или метилциклопропан (СН2)2СН-СН3.
10 баллов выставлялось, если в ответе приведены расчеты, названия и химические формулы
бутана, циклобутана и метилциклопропана. Оценка снижалась, если в качестве ответа
указывался только бутан.
Вариант 11-4
При проверке работ оценка снижалась, если не указаны все условия проведения реакций
(температура, давление, катализатор, концентрация раствора, кислая или щелочная среда,
избыток и др.), а также неправильно расставлены коэффициенты в уравнениях реакций.
1. Используя известняк, хлорид натрия и воду, предложите способ получения хлорной извести.
Любая аппаратура и катализаторы в Вашем распоряжении. Напишите уравнения реакций с
указанием условий их проведения.
Ответ. Хлорная известь может быть получена в результате взаимодействия гидроксида кальция
с хлором. Прокаливанием известняка получается оксид кальция: СаСО3 –(to)-> СаО + СО2.
Гидроксид кальция образуется в результате действия водой на его оксид:
СаО + Н2О = Са(ОН)2.
В результате электролиза водного раствора хлорида натрия получается хлор:
2 NaCl + 2 Н2О –(электролиз раствора)→ Н2 + Cl2 + 2 NaOH.
Хлор можно также получить электролизом расплава NaCl.
В результате взаимодействия гидроксида кальция с хлором получается хлорная известь:
Са(ОН)2 + Сl2 = СаОСl2 + H2O.
10 баллов выставлялось за ответ, содержащий описание всех стадий получения хлорной
извести и всех уравнений химических реакций с указанием условий их проведения.
2. Сопоставьте силу двух кислот – HClO и HIO. Какая из них сильнее в водном растворе и
почему? Объясните причину.
Ответ. Сопоставить силу двух кислородных кислот можно, используя «схему Косселя»,
согласно которой сила кислородных кислот типа Э–О–Н увеличивается при возрастании
положительного заряда иона и уменьшении его радиуса. Это приводит к уменьшению
электростатического взаимодействия протона с кислородом и увеличению степени
диссоциации кислоты в растворе. Поскольку радиус иона Cl+ меньше, чем иона I+, HClO
сильнее, чем HIO.
10 баллов выставлялось за ответ, в котором сопоставлялись радиусы ионов Cl+ и I+,
электроотрицательности атомов Cl и I, влияние атома галогена на прочность связи О–Н.
Оценка снижалась, если в качестве объяснения использовалось только усиление
металлических свойств элементов в подгруппах периодической системы элементов сверху вниз
(в побочных подгруппах металлические свойства сверху вниз не увеличиваются, а
уменьшаются).
3. В ряду Н2Те – Н2Sе – Н2S при переходе от Н2Те к Н2S температура кипения соединений
монотонно уменьшается. Объясните, почему при переходе от сероводорода к воде наблюдается
резкое увеличение температуры кипения.
Ответ. Увеличение температуры кипения и плавления в ряду Н2S– Н2Sе – Н2Те вызвано
возрастанием атомной массы элемента, с увеличением которой усиливается межмолекулярное
(дисперсионное) взаимодействие между молекулами. При переходе от сероводорода к воде
температуры кипения и плавления должны уменьшаться. Резкое увеличение температуры
кипения (и плавления) при переходе от сероводорода к воде обусловлено образованием между
молекулами воды межмолекулярных водородных связей. Для разрыва этих водородных связей
требуется дополнительная энергия. В результате повышается температура кипения и плавления.
10 баллов выставлялось за полный ответ, в котором приводилась графическая схема
образования водородных связей и объяснялась причина увеличения температур кипения и
плавления с возрастанием молярной массы соединения. Оценка снижалась при отсутствии
объяснения повышения температуры кипения в ряду Н2S – Н2Sе – Н2Те, отсутствия схемы
образования водородных связей в воде, а также если на схеме изображено образование двух
водородных связей между двумя соседними молекулами воды (димеры могут образовываться в
растворах карбоновых кислот).
4. В двух пробирках без этикеток находятся кристаллические хлорид аммония и хлорид
кальция. С помощью каких реакций можно идентифицировать каждое из этих веществ?
Напишите уравнения этих реакций.
22
Ответ. Хлорид аммония легко возгоняется при нагревании. Если на дно пробирки поместить
небольшое количество кристалликов NH4Cl и нагреть их, то в верхней части пробирки
образуется белый налет этой соли:
NН4Cl –(to)→ NН3↑ + HCl↑ → NH4Cl.
При нагревании хлорида кальция его разложение не происходит. Он плавится при температуре
772 оС. Ион аммония можно обнаружить также по запаху аммиака, который выделяется при
нагревании раствора хлорида аммония, к которому добавлена щелочь:
NН4Cl + KOH –(to)→ NН3↑ + KCl + H2O.
При добавлении к раствору хлорида кальция соды образуется белый осадок карбоната кальция:
СаCl2 + Na2CO3 = СаCО3↓ + 2 NaCl.
Ионы хлора в обеих солях идентифицируются в результате образования белого осадка при их
внесении в раствор азотнокислого серебра:
СаCl2 + 2 AgNO3 = Са(NO3)2 + 2 AgCl↓.
10 баллов выставлялось при условии обнаружения всех ионов. Причем оценка снижалась,
если не приводилось уравнение возгонки кристаллического хлорида аммония (исходные
вещества даны в кристаллическом состоянии) и не указано, какие реакции протекают в твердой
фазе, а какие – в растворе.
5. Напишите уравнения реакций (с указанием условий их проведения), с помощью которых
можно осуществить следующие превращения: NaCl→ … → NaHCO3 → Na2CО3.
Ответ. Пропущенным веществом в данной схеме превращений является гидроксид натрия:
NaCl→ NaОН → NaHCO3 → Na2CО3.
NaОН получается электролизом водного раствора хлорида натрия:
2 NaCl + 2 Н2О –(электролиз)→ 2 Н2 + Cl2 + 2 NaOH.
Гидрокарбонат натрия образуется при взаимодействии щелочи с избытком углекислого газа:
СО2(избыток) + NaOH= NaHCO3.
Карбонат натрия получается из его гидрокарбоната прокаливанием:
2 NaHCO3 –(t)-> Na2CO3+ CO2 + H2O,
или действием едкого натра на гидрокарбонат:
NaHCO3 + NaOH = Na2CO3 + H2O.
10 баллов выставлялось при условии написания всех реакций с указанием условий их
выполнения. Оценка снижалась, если в реакции получения гидрокарбоната натрия не
указывалось, что его образование происходит в избытке углекислого газа.
6. При прокаливании смеси карбонатов магния и кальция ее масса уменьшилась в 2 раза.
Определите массовую долю карбоната магния в исходной смеси.
Решение. Уравнения протекающих химических реакций при прокаливании карбонатов:
MgСО3 —(to)→ MgО + СО2↑,
СаСО3 —(to)→ CaО + СО2↑.
Обозначим через х массовую долю карбоната магния в смеси. Тогда в 100 г смеси карбонатов
содержится 100 – х граммов карбоната кальция. После прокаливания стало 40х/84 граммов
оксида магния и 56(100-х)/100) граммов оксида кальция. Поскольку масса смеси уменьшилась в
2 раза получаем уравнение:
100:(40х/84 + 56(100-х)/100 ) = 2.
Из этого уравнения находим х=71,4 г. Таким образом, массовая доля карбоната магния в
исходной смеси равна 71,4 %.
10 баллов выставлялось, если в результате погрешностей расчета в ответе получалось
содержание карбоната магния 71 – 72 масс. %. Оценка снижалась, если наблюдалось большее
расхождение конечного результата при правильном ходе решения.
7. Предложите способ получения хлорбензола с использованием на первой стадии только
неорганических реагентов. Напишите уравнения реакций с указанием условий их проведения.
Ответ. Хлорбензол получается хлорированием бензола, который может быть получен
тримеризацией ацетилена. Сам же ацетилен образуется при действии воды или соляной
кислоты на карбид кальция. Уравнения вышеописанных реакций имеют следующий вид.
Са + 2 С —(to)→ CaС2.
СаС2 + 2 HСl = CaCl2 + C2H2.
3 С2Н2 —(to, катализатор)→ C6Н6.
С6Н6 + Сl2 —(FeCl3)→ C6H5Cl + HCl.
23
Возможны и другие варианты получения C6H5Cl.
10 баллов выставлялось за ответ, содержащий описание всех стадий получения хлорбензола и
всех уравнений химических реакций с указанием условий их проведения.
8. Напишите уравнения реакций (с указанием условий их проведения), с помощью которых
можно осуществить следующие превращения: СаС2 → С2Н2 → … → СН3СООН.
Ответ.
СаС2 + 2 H2O = Ca(OH)2 + C2H2.
С2Н2 + Н2O —(Hg2+, Н+)→ CH3CHO.
СН3СHО + 2 [Ag(NH3)2]OH → СН3СOONH4 + 2 Ag↓ + 3 NH3 + H2O.
СН3СOONH4 + HCl = СН3СOOH + NH4Cl.
10 баллов выставлялось за ответ, содержащий описание всех стадий превращений и всех
уравнений химических реакций с указанием условий их проведения. Оценка снижалась, если
в реакции Кучерова не указывались в качестве катализатора соли ртути (II) и кислая среда
(Н+).
9. Дополните левые части уравнений реакций, укажите условия их проведения и расставьте
коэффициенты:
a) …→ С2Н5-O-C2H5 + H2O;
б) … → C6H6 + H2;
в) … → C2Н5NO2 + H2O;
г) … → С2Н6 + Na2CO3;
д) … → С4H10 + NaBr.
Ответ.
a) 2 C2H5OH —(140oС, H+)→ С2Н5-O-C2H5 + H2O;
б) C6H12 —(to, kat)→ C6H6 + 3 H2;
в) C2H6 + HNO3разб –(P,to)→ C2Н5NO2 + H2O;
г) C2H5COONa + NaOH(тверд) –(сплавление)→ С2Н6 + Na2CO3;
д) 2 С2H5Br + 2 Na = С4H10 + 2 NaBr.
10 баллов выставлялось за ответ, содержащий описание всех уравнений химических реакций с
указанием условий их проведения. Оценка снижалась, если в реакции получения диэтилового
эфира не указывалась температура (140oС) и кислая среда (H+), в реакции Коновалова не
указывалась в качестве условий температура, давление и разбавленная азотная кислота, а
реакция пропионата натрия со щелочью протекает в твердой фазе (при сплавлении).
10. Сложный эфир одноосновной карбоновой кислоты и предельного одноатомного спирта
содержит 32,0 мас.% кислорода. Эфир нагрели с избытком водного раствора едкого натра.
Образовавшийся в результате гидролиза спирт отогнали и нагрели с концентрированной серной
кислотой. В результате был получен газ с относительной плотностью по водороду равной 14.
Определите строение сложного эфира.
Ответ. Уравнение реакции взаимодействия сложного эфира с раствором едкого натра:
t o , H 2O
R1COOR2 + NaOH ⎯⎯⎯→ = R1COONa + R2OH.
В результате нагревания спирта с концентрированной серной кислотой образуется
непредельный углеводород СnH2n. Его молярная масса равна 14·2= 28 г/моль. Искомый
углеводород - этилен С2H4. Молярная масса радикала C2H5 равна 29 г/моль. Молярная масса
сложного эфира равна 32:0,32=100 г/моль. Молярная масса радикала R1 будет равна 100-12-3229=27 г/моль. Его химическая формула СН2=СН-. Искомое соединение – этиловый эфир
акриловой кислоты СН2=СН-СООС2Н5.
10 баллов выставлялось, если в ответе приведены расчеты, название и графическая формула
этилового эфира акриловой кислоты (СН2=СН-СООС2Н5).