Дистанционная олимпиада СУНЦ НГУ по химии 2007

1.
2.
3.
4.
Решения и ответы дистанционной олимпиады СУНЦ НГУ по химии 2007
Интересующая пиротехников соль, получаемая взаимодействием аммиака с раствором хромового
ангидрида - дихромат аммония, реакция разложения которого сильно экзотермична и после
инициирования имитирует извержение вулкана.
t
2NH3 + 2CrO3 + H2O = (NH4)2Cr2O7;
(NH4)2Cr2O7 
 N2 + Cr2O3 + 4H2O.
Однако раствор дихромата аммония имеет заметно кислую реакцию, и будет поглощать аммиак до
образования хромата аммония: (NH4)2Cr2O7 + 2NH3 + H2O = 2(NH4)2CrO4. Его и получил юный
химик, осторожно испарив раствор. Разложение хромата аммония протекает без спецэффектов и
требует нагревания:
t
2(NH4)2CrO4 
 N2 + Cr2O3 + 5H2O + 2NH3.
Таким образом, можно сказать, что опыт ему не удался. Масса полученного им вещества составила
(20/100)·152 =30.4 г, в то время как дихромат должен был бы весить 20/(100·2)·252 = 25.2 г. Для
получения вожделенной соли ему следовало провести опыт с половиной CrO3, т.е. с 10 г, растворить
полученное соединение в растворе второй половины хромового ангидрида, а затем испарить
раствор.
Поскольку из 111 г CaCl2 образуется 287 г AgCl, а из 200 г CaBr2 - 376 г AgBr, то максимальное
отношение массы осадка к массе смеси 287/111, что меньше, чем 95.7/32.2. Поэтому, кроме AgCl и
AgBr, в состав осадка входит кальциевая соль, а хорошо растворимая соль серебра, дающая осадок с
катионом кальция - это AgF. Тогда:
CaCl2 + 2AgF = CaF2 + 2AgCl
78
287
CaBr2 + 2AgF = CaF2 + 2AgBr
78
376
Решая систему 111CaCl2 + 200CaBr2 = 32.2
365CaCl2 + 454CaBr2 = 95.7,
получаем CaCl2 = 0.2 моль и CaBr2 = 0.05 моль или 69 и 31 масс. %.
Углеводород сгорает:
CxHy + (2x+0,5y)/2 O2=x CO2+y/2 H2O.
Оставшийся газ, поддерживающий горение - избыточный кислород.
CH
V(CO2) = 95мл-50мл = 45мл, отсюда x = 45 / 5 = 9
C
V(O2)реакц. = 100мл - 50мл = 50мл, следовательно (2·9 + 0.5y)/2 = 50/5, и y = 4.
Молекулярная формула углеводорода C9H4.
HC C C C CH
По условию, в молекуле все 4 атома водорода являются “кислыми”,
C
следовательно, в составе молекулы 4 концевых тройных связи. Структурная
CH
формула углеводорода:
По условию
+ H2
+ 28,5 ккал
+ 3H2
+ 48 ккал
Необходимо определить тепловой эффект реакции:
kt
3
+
2
Легко видно, что он составляет 3·28.5 - 48 = 37.5 ккал на моль бензола. При
диспропорционировании 49.2 г С6Н10 выделяется 49.2·37.5/(3·82) = 7.5 ккал.
5. Рассчитаем молекулярные массы газов:
((1.15/273)·298)·22.4 = 28 г/моль, ((2.64/273)·298)·22.4 = 64.5 г/моль.
Газ с молекулярной массой 28 г/моль - это, конечно же, азот, и можно провести немало времени,
изобретая газ A, из которого этот азот чудесным образом получится. А еще газ с такой
молекулярной массой вполне может быть этиленом, что многое объясняет. Например, в газе A сразу
находится 64.5 - 28 = 36.5 лишних а. е. м., и это подозрительно похоже на HCl. Тогда газ A - это
C2H5Cl (tкип=12C), и протекает реакция C2H5Cl + NaOH = C2H4 + NaCl + H2O.
Однако из 1 л газа A должен получиться 1 л газа B. Недостача покрывается следующими
реакциями:
а) алкилирование гидроксила C2H5Cl + OH- = C2H5OH + Cl-;
б) алкилирование этоксида C2H5Cl + C2H5O- = C2H5OC2H5 + Cl-.
Газ B, очевидно, может быть превращен обратно в A реакцией с HCl.