Глубокоуважаемые коллеги! icon

Глубокоуважаемые коллеги!




НазваниеГлубокоуважаемые коллеги!
Дата24.02.2014
Размер398.59 Kb.
ТипЗанятия

Всероссийская олимпиада школьников по химии

Третий этап



Глубокоуважаемые коллеги!

Методическая комиссия Всероссийской химической олимпиады школьни­ков предлагает вашему вниманию комплекты задач для проведения областного тура олимпиады. Дан­ные комплекты могут быть использованы полностью, частично; задачи могут быть заменены по усмотрению местного оргкомитета. Методическая комиссия Всероссийской олимпиады школьников будет признательна вам за отзывы, замечания, предложения.

Председатель Методической комиссии
Всероссийской олимпиады школьников,
академик РАН, В. В. Лунин

^

Со всеми вопросами, предложениями и замечаниями обращаться к заместителю председателя Методической комиссии Архангельской Ольге Валентиновне:


119992, Москва, ГСП-3, Ленинские горы,
д. 1 строение 3, МГУ им. М. В. Ломоносова,
Химический факультет, кафедра общей химии

e-mail: arkh@general.chem.msu.ru

факс: 939-00-67 (с пометкой
«для О. В. Архангельской»)


^ ДЕВЯТЫЙ КЛАСС

Задача 9-1.

“113. Реактивная бумага для открытия небольших количеств свободных галоидов (безцветная иодная бумага).

Приготовление. Нагревают до полного растворения и обезцвечивания 1 гр. иода, 7 гр. кристаллической соды, 3 гр. крахмальной муки и ¼ л. воды; полученный раствор разводят до 1 л. и им пропитывают белую бумагу. Последняя, от малейших следов свободных галоидов, окрашивается в ……… цвет”.(А.И. Коренблит «Химические реактивы, их приготовление, свойства, испытания и употребление», М., 1902, стр.183).

Определите:

  1. Концентрацию веществ в растворе, которым пропитывают бумагу (крахмал можно не учитывать).

  2. Напишите уравнение реакции, которая протекает при приготовлении реактива.

  3. Какую среду имеет раствор, используемый для получения реактива ( оцените качественно: нейтральная, кислая или щелочная)? Напишите уравнение реакции, определяющей среду раствора.

  4. На примере газообразного галогена напишите уравнение реакции, иллюстрирую­щей действие индикатора.

  5. В какой цвет окрашивается индикаторная бумага?

  6. Какие газообразные вещества (кроме галогенов) могут дать аналогичную окраску с индикаторной бумажкой? (Приведите два примера уравнений химических реак­ций).


Задача 9-2.

25 сентября 1791 г. французский химик-технолог Никола Леблан взял патент на “Способ превращения глауберовой соли в соду”. Автор так описал технологию получения соды:

«Между железными вальцами превращаются в порошок и смешиваются следую­щие вещества: 100 фунтов обезвоженной глауберовой соли, 100 фунтов очищенного мела из Мелдона, 50 фунтов угля. Смешивание продолжают при нагревании в пламенной печи. Вещество приобретает кашеобразного флюса, пенится и превращается в соду. Образовав­шаяся при этом сода отличается более высоким содержанием продукта… Сплав извлека­ется из печи железными кочергами, после чего помещается для застывания в формы, при­дающие содовой массе вид блоков… Можно изменять соотношение различных видов сырья, но лишь использование вышеописанных пропорций дает наилучший результат. При этом получается около 150 фунтов соды».

  1. Какие «соды» Вы знаете? Приведите их формулы и химические названия.

  2. Каково суммарное уравнение процесса в способе Н. Леблана?

  3. Рассчитайте выход соды по способу Леблана в процентах от теоретического.

  4. Как можно объяснить полученный Вами результат?

  5. Какой из карбонатов – натрия или калия – был в XVIII веке более дешевым и почему?

  6. Почему раствор соды не рекомендуют кипятить в алюминиевой посуде? В ответе приведите необходимые уравнения реакций.


Задача 9-3.

Одно из чудес, доступных настоящему мастеру - это изменение внешнего вида металлов. Им можно придать необычный цвет и блеск без применения лаков и красок. Для этого надо всего лишь изменить состояние их поверхности.

Предлагаем вам два рецепта «окраски» различных металлов.

«Серебрение любых обезжиренных металлов (разумеется, кроме благородных) проводят в кипящем растворе, содержащем 12 г желтой кровяной соли, 8 г поташа и 0,75 г хлорида серебра в 100 мл воды». Для нанесения достаточно толстого слоя металла, плотно связанного с поверхностью, необходимо 20-30минут.»

«Для "окраски" медных изделий растворяют в 100 мл воды 12,5 г карбоната аммония и добавляют 4 мл нашатырного спирта. Полученный раствор кистью наносят на поверхность изделия и получают поверхность зеленоватого цвета».

(По материалам www.alhimik.ru)

  1. Приведите формулы веществ, используемых в рецептах.

  2. Сколько граммов серебра можно нанести на поверхность железа, используя реактивы, в количествах, приведенных в первом рецепте.

  3. В какой форме серебро и медь могут находиться в этих водных растворах.

  4. Предложите уравнения реакций, протекающих в первом и втором рецептах.

  5. Почему во втором рецепте раствор наносится кистью? Что изменится, если опустить медь в закрытый сосуд со смесью карбоната аммония и нашатырного спирта? Приведите уравнения реакций.

  6. Можно ли вместо карбоната аммония использовать карбонат калия? Ответ аргументируйте.


Задача 9-4.

Chrysler провел презентацию прототипа водородного автомобиля для представителей Пен­тагона. Необходимый для двигателя водород вырабатывался из щелочи натрия, а проще го­воря, мыльного порошка, который был засыпан в бак вместо бензина. По научному топлив­ное вещество называется борогидрат натрия, или просто сода. Она имеется в достатке в при­роде, в особенности на западном побережье США.” (Источник: журнал «За рулем»).

  1. Предложите возможные способы получения водорода из веществ, упомянутых в жур­нале. Одним из важнейших источников водорода является метан. Предложите про­мыш­ленный способ получения водорода из метана. (Уравнения реакций).

  2. Водород действительно является очень перспективным топливом, только получить его из соды довольно сложно. Одним из возможных способов получения водорода являет­ся эле­ктролиз воды. Напишите уравнение реакции электролиза воды.

  3. Рассчитайте, сколько моль водорода выделится и сколько киловатт-часов (кВтч) энер­гии будет затрачено на электролиз воды, если сила тока 5А, напряжение 220В за 500 часов; выход по току составляет 50%.

Уравнение горения водорода можно описать следующим термохимическим уравнением.

  • 2H2+O2  2H2Oпар + 490,3 кДж, а удельная теплота испарения воды 2,26 кДж/г.

  1. Состав бензина можно приближенно выразить формулой С9H18. Плотность бензина 830 кг/м3. Теплота, выделяющаяся при сгорании бензина, составляет в среднем 42 мДж/кг. Считая КПД для водородного и бензинового двигателя одинаковым, рас­считайте, какое рас­стояние сможет пройти машина на баллоне с водородом объемом 50л (давлении в бал­лоне 150 атм. (считать 1 атм. = 100000 Па, температура 270С), если на 100 км тратится 7 л бензина.


Задача 9-5.

Соли многих известных Вам неорганических кислот используются в быту и промыш­ленности. Ниже предложен перечень кислот, солей, катионов и применение солей. Ваша задача выписать каждому из названий кислоты (столбец I) название соли этой кислоты (столбец II) и ее применение (столбец III).

Каждая строка любого столбца может быть использована Вами не более одного раза.

I





II




III

Название кислоты




Название соли




^

Катион / Применение


Изоциановая




Персульфат




Na+

Входит в состав газиров. напитков

Угольная




Гидросульфит




NH4+

Определение Fe3+

Двунадсерная




Фульминат




Ca2+

Дезинфекция помещений

Хлористая




Роданид




Zn2+

Восстановитель при крашении тканей

Дитионистая




Бикарбонат




NH4+

Сильный окислитель

Хлорноватистая




Карбонат




Na+

Отбелка бумажной массы

Тиоциановая




Хлорит




Pb2+

Пигмент красок и лаков

Хлорноватая




Перхлорат




K+

Входит в состав спичечных головок

Угольная




Хлорат




Mg2+

Обезвоживание газовых смесей

Хлорная




Гипохлорит




Hg2+

Инициирующее ВВ



Задача 9-6.

^ Средневековый способ получения “сапожного” (зеленого) купороса.

“По четвертому способу купорос получают из содержащих его земель и пород. Такие веще­ст­ва сначала свозят, собирают в кучи, подвергают в течение пяти или шести месяцев действию весеннего или осеннего дождя, летом – жары, а зимой – мороза, часто переме­шивая лопатами, чтобы часть, лежащая внизу, оказывалась сверху. Таким образом, все подвергается действию воздуха и остывает. Затем массу прикрывают и складывают под крышей и оставляют в таком виде на шесть, семь или восемь месяцев. Затем достаточное количество ее загружают в наполненный до половины водой чан …Порода остается в чане до тех пор, пока землистые части не осядут на дно, а растворимые части не будут воспри­няты водой. … Когда раствор станет прозрачным, его спускают по желобам в четырех­угольные свинцовые чрены, в которых варят тех пор, пока вода не пе­рестанет превра­щаться в пар. После этого в раствор кидают растворяющиеся в нем куски листового желе­за в таком количестве, сколько требует природа раствора, и продолжают его варить, пока раствор не станет насыщенным, что после остывания из него выделяется купорос. Тогда раствор переливают в чаны, бочки и другие сосуды, в которых на протяже­нии двух или трех дней он застывает. Выделившийся купорос отделяют, кладут в чрен и нагревают, причем он становится жидким. В расплавленном виде его выливают в формы. …Таким путем получают чистые и красивые ковриги из купороса. … Содержащие купо­рос колчеданы, принадлежащие к смешанным горным породам, подвергают обжигу и об­ра­батывают водой подобно колчеданам, содержащим квасцы. Часто из этих минералов получают одновременно квасцы и купорос.” (Г. Агрикола «О горном деле и металлургии двенадцать книг.» Базель, 1556. М., изд-во АН СССР, 1962 стр. 525-527).


  1. “Купорос получают из содержащих его земель и пород.” Какие минералы могут они содержать? (формулы)

  2. Какой состав имеет “зеленый купорос”, квасцы, если они содержат один и тот же металл?

  3. Какие химические процессы протекают с минеральным сырьем при годичном выдерживании его в кучах? (Уравнения химических реакций)

  4. Почему процесс “варки” осуществляют именно в свинцовых чренах?

  5. Какие химические процессы происходят при растворении листового железа? (Уравнения химических реакций)

  6. Рассчитайте максимальную массу железа, которая способна растворится в растворе, полученном при обработке 1 т минерала (см. п.1.), считая что все процессы протекают количественно.


^ ДЕСЯТЫЙ КЛАСС

Задача 10-1.

«Лунный элемент»

Э был открыт в 1817 г шведским химиком Берцелиусом, он же и предложил его название.

Э является сильным ядом, действующим при поступлении в организм подобно мышьяку.

В чистом виде Э твердое вещество, обладающее серым цветом с металлическим отсветом…. Э энергично взаимодействует с фтором, при нагревании с хлором, кислородом. При взаимодействии Э с кислородом можно получить только один оксид, белый, твердый при комнатной температуре ЭО2.

^ Кислота, образованная Э, водородом и кислородом (ω(Э)=0,545), способна растворять золото.

Э своих минералов практически не образует, в природе сопутствует сере. (С.С.Бердоносов, А.И.Жиров «Справочник школьников по неорганической химии» М.1997)

1. Назовите элемент Э. Ответ обоснуйте.

2. Напишите реакции Э с фтором, хлором, кислородом.

3. Установите формулу кислоты и напишите уравнение реакции этой кислоты с золотом.

4. Э образует с серой соединение под названием сульсен, которое используют в медицине. Какова может быть формула этого соединения?


Задача 10-2.

В книге «Химические реактивы, их приготовление, свойства, испытание и употребление» (составитель А.И.Коренблит, Москва, 1902) описано лабораторное получение вещества Х: «Для лабораторного приготовления нужно брать для сухой перегонки не слишком большое количество уксуснокальциевой соли, предварительно хорошо высушенной, после непродолжительного прокаливания начинает гнаться Х, собирать его следует в хорошо охлаждаемый льдом приемник. Реакция получения Х протекает довольно правильно по уравнению

(CH3COO)2Ca = X + Y

Первоначальная очистка полученного таким образом ^ Х должна заключаться в перегонке его с содой для нейтрализации … кислоты (1). Дальнейшая очистка производится перегонкой Х с небольшим количеством двухромовокалиевой соли (2) для окисления некоторых побочных продуктов.

^ Если необходимо иметь возможно более чистый препарат, то пользуются способностью Х давать с сернистокислым натрием (3) или калием кристаллическое соединение.

Свойства. Бесцветная, легкоподвижная жидкость нейтральной реакции, своеобразного приятного эфирного запаха, жгучая на вкус, горит светящимся пламенем. Растворяется в спирте, эфире, хлороформе и воде, отличный растворитель для многих органических соединений (смол, жиров и др.). Ткип =56,3о, уд. в. 0,800».

  1. Установите формулу Х и Y, если известно, что Y, твердое вещество, встречающееся в природе в виде минерала, при действии на который соляной кислоты выделяется газ без цвета и без запаха.

  2. Каково название Х .Приведите хотя бы одно название минерала, содержащего Y.

  3. Напишите уравнение реакции разложения уксуснокальциевой соли.

  4. Напишите формулы веществ 1,2 и 3

  5. Напишите уравнение реакции Х с сернистокислым калием.


Задача 10-3.

«Приготовление… Горькая или английская соль получается растворением магнезита в серной кислоте (1). Раствор процеживается, упаривается до 40оВ. и подвергается кристаллизации.

Свойства. …Водные растворы показывают среднюю реакцию. Дает с сернокислыми солями щелочных металлов двойные соли (2). При 132о теряется … паев …, последний пай выделяется только при 240о. Обладает слабительными свойствами и горьким вкусом….

Испытание. Раствор горькой соли, смешанный с избытком хлористаго аммония и небольшим количеством аммиака должен давать от прибавления фосфорнокислого натрия белый кристаллический осадок (Y). Азотнокислый барий должен давать в водных растворах английской соли белый осадок (Х), нерастворимый в кислотах». (Цитировано по «Химические реактивы, их приготовление, свойства, испытание и употребление» Москва, 1902)

1. Установите состав английской соли, если известно, что при 132о теряется 44% по массе, а масса твердого остатка после прокаливания при 240о составляет 48,8% от исходной массы соли.

2. Напишите уравнения реакций 1 и 2.

3. Сколько паев и какого вещества должно быть написано вместо пропусков в тексте?

4. Каков состав осадка Y и Х?


Задача 10-4.

Ниже приведена схема превращений металла Х. Определите этот элемент, продукты B-F и напишите уравнения всех химических реакций.




Задача 10-5.

Соединение А (формула С7Н6О2) плохо растворяется в воде, но хорошо растворяется в водном растворе гидроксида натрия с образованием соли Б (формула С7Н5О2Na). В результате взаимодействия соли Б с бромной водой образуется соединение В, в котором массовая доля брома составляет 54,054%. Восстановлением 12,2 г соединения А водородом на платиновом катализаторе при 20оС получено 10,8 г соединения Г.

1.Установите формулы соединений А. Б, В и Г.

2.Напишите уравнения реакций.

3.Определите выход в реакции получения вещества Г.


Задача 10-6.

Для устойчивого горения пиротехнической смеси без доступа воздуха необходимо, чтобы на 1 г этой смеси исходных веществ выделялось не менее 1,5 кДж теплоты.

Энтальпия сгорания угля (–394 кДж/моль)

KClO3 = KCl + 1,5O2 ΔrH = –48 кДж/моль

Вычислите минимальную массу (г) угля (допустимо считать его чистым углеродом), которую нужно добавить к 100 г хлората калия для устойчивого горения смеси.

^ ОДИННАДЦАТЫЙ КЛАСС

Задача 11-1.

Посвящение:

«С благодарностью И.А.Леенсону

за красивую идею задачи»

Автор

Четыре навески металла М массой по 0.110 г растворили в избытке кислоты Х. Выделившиеся газовые смеси, состав и объем которых зависел от концентрации кислоты, содержали только газы А, В, С и D.

ω Х, масс. %

Плотность газовой смеси (н.у.)

Состав газовой смеси, об.%

Объем газовой смеси, мл (н.у.)

100

2,054

100%A




50

1,925

68%A, 16%B, 16%C




25




40%D, 39%B, 20%C

32,704

12.5

0,271

86%D, 13%B, 1%C




При добавлении к полученным растворам избытка щелочи газ дополнительно не выделялся.

  1. Определите газы А, В, С, D, металл М и кислоту Х.

  2. Восстановите пропуски в таблице.


Задача 11-2.

В семи склянках находятся соли, в состав которых входят натрий и сера (могут присутствовать и другие элементы). С помощью только одного реактива различите эти соли, не пользуясь никаким оборудованием, кроме обычных стеклянных пробирок и стаканчиков. В приведенной таблице указано содержание серы и внешний эффект, вызванный взаимодействием соли с выбранным Вами реактивом.

№ соли

% серы

Формула соли

Эффект от реакции

1.

41,086




Газ с запахом

2

58,243




Газ с запахом + осадок

3.

40,562




Газ с запахом + осадок

4.

25,440




Газ с запахом

5.

36,834




Газ с запахом + осадок

6.

22,575




-

7

33,734




Газ с запахом


1. Заполните третий столбец таблицы – впишите формулу соответствующей соли.

2. Укажите реагент, с помощью которого можно различить соли.

3. Напишите уравнения реакций солей с этим реагентом.

4. Напишите структурные формулы анионов, входящих в состав солей 3, 5, 6, 7.


Задача 11-3

Для того, чтобы между
людьми завязалась дружба, надо много душевного труда.


Температурный коэффициент Вант-Гоффа для реакции:

C2H5I + OH → C2H5OH + I

в температурном интервале 25-60оС равен 3,0.

  1. Как изменяется скорость (константа скорости) химической реакции при увеличении температуры?

  2. Какова причина такого изменения скорости?

  3. Напишите математические уравнения, показывающие зависимость скорости (константы скорости) химической реакции от температуры (уравнения Вант-Гоффа и Аррениуса). Какое из этих уравнений универсальней, т.е. работает в большем интервале температур и скоростей?

  4. Во сколько раз изменится константа скорости реакции при возрастании температуры с 25оС до 60оС?

  5. Рассчитайте энергию активации приведенной реакции.


Задача 11-4

Для ненасыщенных углеводородов характерно существование нескольких видов изомерии.

  1. Напишите все структурные формулы изомерных углеводородов, в структурах которых содержатся только следующие фрагменты: один атом углерода в sp3- гибридизации, один атом углерода в sp-гибридизации, 4 атома углерода в sp2-гибридизации. Из возможных вариантов ответа укажите тот, в котором встречается наибольшее количество изомеров.

  2. Назовите виды изомерии, которые существуют в этих углеводородах.

  3. Назовите все соединения по систематической номенклатуре.

  4. Напишите полное молекулярное уравнение реакции одного из изомеров, которое будет протекать при его кипячении с раствором перманганата калия, подкисленным серной кислотой.


^ Задача 11-5

Углеводород А (C5H8) может быть получен следующим образом:




1. Приведите структурные формулы всех углеводородов состава C5H8, не содержащих кратных связей.

2. Изобразите структурные формулы веществ I, II, III и A, если известно, что для А возможно существование только одного монохлорпроизводного.


^ ДЕВЯТЫЙ КЛАСС

Задача 9-1. (автор А.И.Жиров)

  1. Количества исходных веществ:

(I2) = 0,00394 (моль)

(Na2CO310H2O) = 0,0245 (моль)

3I2 + 3Na2CO3 = 5NaI + NaIO3 + 3CO2

Тогда в 1 л раствора содержится: 0,0066 моль NaI; 0,0013 моль NaIO3 и 0,0206 моль Na2CO3. (Расчет концентраций: 3  1= 3 балла)

2. (Уравнение реакции – 2 балла)

3I2 + 3Na2CO3 = 5NaI + NaIO3 + 3CO2

  1. В растворе остался избыток карбоната натрия, который будет определять pH раствора:

Na2CO3 +H2O NaHCO3 + NaOH или

CO32- + H2O HCO3- + OH-

Таким образом, раствор будет щелочным (слабощелочным). (Среда, уравнения реакций – 1 балл)

4. (Уравнение реакции – 1 балл)

2NaI + Cl2 = 2NaCl + I2

5. Выделившийся иод с крахмалом дает синее окрашивание индикаторной бумажки. (Окраска – 1 балл)

  1. Иод может образоваться за счет сопропорционирования иодида и иодата при подкислении бумажки (в начале произойдет нейтрализация избытка карбоната):

5I- + IO3- + 6H+  3I2 + 3H2O

Или при действии окислителя (не галогена) на иодид-ион:

2I- + O3 + H2O  I2 + O2 + 2OH-

Иод может образоваться при действии восстановителя на иодат-ион:

2IO3- + 5SO2 + 4H2O  I2 + 5SO42- + 8H+

Но восстановление иодата протекает в кислой среде, при этом иод может образоваться по реакции сопропорционирования. (Примеры реакций с окислителем и кислотой: 2  1 = 2 балла) (Всего – 10 баллов)


Задача 9-2. (автор Ю.Н.Медведев)

  1. Кристаллическая (стиральная) - Na2CO310H2O, кальцинированная - Na2CO3, каустическая - NaOH, пищевая (питьевая) – NaHCO3. (4  1 = 4 балла)

  2. (Уравнение реакции – 1 балл)

Na2SO4 + 4C + CaCO3 = Na2CO3 + CaS + 4CO

  1. Из данных патента следует, что углерод и карбонат кальция, а исходя из 100 фунтов сульфата натрия можно получить (100 : 142)  106 = 74,6 ф. карбоната натрия. В таком случае выход составил бы 201%! (1 балл)

  2. Ясно, что такого выхода быть не может. Из описания патента следует, что Лебан не очищал соду от второго продукта реакции – от CaS. Подсчитаем, сколько CaS могло получиться исходя из 100 фунтов сульфата натрия: m(CaS) = (100 : 142)  72 = 50,7 ф. Следовательно, твердых продуктов реакции получается 74,6 + 50,7 = 125,3 фунта. Это все равно меньше, чем указывает Леблан в патенте. Учтем теперь, что не весь карбонат кальция вступает в реакцию, он взят в избытке и этот избыток составил
    100 – (100 : 142)  100 = 29,6 ф. Тогда общая масса сухого остатка прокаливания равна 74,6 + 50,7 + 29,6 = 154,9 ф., что действительно близко к экспериментальному выходу у Леблана (150 фунтов). Небольшая потеря может соответствовать механическим потерям при «извлечении плава из печи железными кочергами». (1 балл)

  3. Дешевле был карбонат калия (поташ), который получали из золы растений (зола подсолнечника содержит до 75% поташа). Золу обрабатывали горячей водой и использовали полученный при этом «щелок». (1 балл)

  4. Раствор соды имеет щелочную среду в результате протолиза карбонат-ионов:

CO32- + H2O HCO3- + OH-

HCO3- + H2O H2CO3 + OH-

(H2CO3  CO2 + H2O)

По мере удаления углекислого газа, равновесие смещается вправо, среда становится все более щелочной. В этих условиях возможно растворение алюминия:

2Al + 6OH- + 6H2O  2[Al(OH)6]3- + 3H2

(2 балла: в оценку входит щелочная среда раствора и реакция алюминия в щелочном растворе.^ Форма записи продукта, содержащего алюминий, не оцениваетс)

(Всего – 10 баллов)

Задача 9-3. (авторы Ф.Н.Новиков, О.В.Матусевич)

1. Формулы веществ используемых в задаче:

a) Желтая кровяная соль K4[Fe(CN)6] (или K4[Fe(CN)6]3H2O, обе формулы верны.)

b) Поташ K2CO3 (или K2CO31,5 H2O, обе формулы верны.)

с) Хлорид серебра AgCl.

d) Kарбонат аммония (NH4)2CO3.

e) Нашатырный спирт NH4OH (или NH3H2O, обе формулы верны.) (4  0,5 = 2 балла)

2. Масса хлорида серебра 0.75 г. Все серебро может перейти в металлическую форму.

Число молей AgCl = 0,75/(108+35.5)=0.75/143.5=0.0052 моль

Тогда масса серебра = 0.0052108=0.56 г. (1 балл)

3. Серебро и медь присутствует в растворе в виде комплексных соединений (конкретные примеры см. п.4). (1 балл)

4. AgCl растворяется только в случае образования комплекса серебра, например, [Ag(NH3)2]+ . В данном случае [Ag(CN)2]-. (Возможны составы комплексов [Ag(CN)x]1-x; x=3,4)

Тогда реакции, протекающие в растворе:

a) K4[Fe(CN)6] = 4K+ + [Fe(CN)6]4-

b)Полностью нерастворимых веществ не бывает, поэтому в очень малой степени, но протекает реакция AgCl = Ag+р-р + Cl-р-р

c) В растворе образуется цианидный комплекс серебра:

[Fe(CN)6]4- + 3Ag+ = 3[Ag(CN)2]- + Fe2+ .

и равновесие в реакции b) смещается вправо.

d) Далее идет реакция с металлической поверхностью:

2[Ag(CN)2]- + M  M2+ +2Ag + 4CN-

( Вместо буквы M может быть написан конкретный металл.)

e) Fe2+ + CO32- = FeCO3 (в осадок).

На поверхности образуется основной карбонат меди [Cu(OH)]2CO3 (или Cu2(OH)2CO3). Очевидно, медь также присутствует в виде комплекса с аммиаком [Cu(NH3)4]2+.

a) На поверхности металла всегда присутствует оксид, который в очень малой степени, но переходит в гидроксид. Далее:

b)Реакция образования комплекса Сu2++4NH3H2O = [Cu(NH3)4]2+ + 4H2O

с)Дальнейшее растворение меди Cu +[Cu(NH3)4]2+ = 2[Cu(NH3)2]+

d)Окисление меди (I) до меди (II) 4[Cu(NH3)2]+ + O2 +2H2O + 4NH3 = 4[Cu(NH3)4]2+ + 4OH-

e) Реакция образования основного карбоната меди

2[Cu(NH3)4]2+ + CO32- + 2OH- + 8H2O= [Cu(OH)]2CO3 + 8NH3H2O

(Реакции, приводящие к образованию серебра и основного карбоната меди, 2 + 2 = 4 балла)

5. Кистью наносится тонкий слой раствора, что ускоряет процесс окисления. В том слу­чае, если опустить медную пластину в закрытый сосуд, реакции:

4[Cu(NH3)2]+ + O2 + 8NH3 + 2H2O= 4[Cu(NH3)4]2+ + 4OH-

Cu + [Cu(NH3)4]2+ = 2[Cu(NH3)2]+

не пойдут, т.к. не будет кислорода. Т.е. основной карбонат практически не образуется. (1 балл)

6. Замена карбоната аммония на карбонат калия принципиально ничего не изменит. Т.к. в растворе все равно будет присутствовать аммиак и карбонат анионы. (1 балл)

(Всего – 10 баллов)


Задача 9-4. (авторы Ф.Н. Новиков, О.В. Матусевич)

  1. Из веществ, предложенных в задаче, водород можно получить только из натриевой щелочи, например: 2NaOH+2Al +6H2O = 2Na[Al(OH)4] + 3H2 (1 балл, форма записи гидроксоалюмината не оценивается)

Водород из метана получают по реакции СH4 + 2H2O = 4H2 + CO2 (1 балл)

  1. Уравнение электролиза 2H2Oж.  2H2 + O2 (1 балл)

  2. Сначала, рассчитаем работу тока A = IUt =5220500 = 550 (кВтч), что составляет 5506060 = 1980000 (кДж). Т.к. КПД 50% то А = 990000 кДж. По уравнению реакции на образование 2 молей жидкой воды уходит 490,3 + (2182,26) = 571,66 кДж, тогда на получение 2 молей водорода потребуется 571,66 кДж. Количество водорода составит 2(990000/571,66) = 3463,6 (моль). (4 балла)

  3. Т.к на 100 км тратится 7 литров бензина, то на 100 км расходуется (7830/1000) = 5,81 кг бензина. Теплота, выделяемая при сгорании этого количества бензина, равна
    5,8142 = 244 (МДж).

Теперь посчитаем теплоту, выделяющуюся при сгорании водорода из бака. Считая водород идеальным газом, его количество в баллоне составляет:
pV/(RT)= 15мПа0,05м3/(8,31300) = 301 (моль).

Т.к. при сгорании 2 моль водорода выделится 490,3 кДж то при сгорании 300 – 73,8 мДж.

Тогда расстояние, которое сможет пройти машина, составит 73,8/244100=30 (км). (3 балла) (Всего – 10 баллов)


Задача 9-5. (автор С.А. Серяков)

I





II




III

Название кислоты




Название соли




^

Катион / Применение


Хлорноватая




Хлорат




K+

Входит в состав спичечных головок

Хлористая




Хлорит




Na+

Отбелка бумажной массы

Изоциановая




Фульминат




Hg2+

Инициирующее ВВ

Хлорноватистая




Гипохлорит




Ca2+

Дезинфекция помещений

Хлорная




Перхлорат




Mg2+

Обезвоживание газовых смесей

Тиоциановая




Роданид




NH4+

Определение Fe3+

Двунадсерная




Персульфат




NH4+

Сильный окислитель

Дитионистая




Гидросульфит




Zn2+

Восстановитель при крашении тканей

Угольная




Карбонат




Pb2+

Пигмент красок и лаков

Угольная




Бикарбонат




Na+

Входит в состав газиров. напитков

(По 0.5  2 балла за любую правильно определенную пару соответствия .Всего – 10 баллов).


Задача 9-6. (автор А.И.Жиров)

  1. Пирит, железный колчедан: FeS2. (1 балл)

  2. FeSO47H2O; KFe(SO4)212H2O . (1  2 = 2 балла)

  3. Процессы окисления пирита кислородом воздуха:

2FeS2 + 7O2 + 2H2O = 2FeSO4 + 2H2SO4

Дальнейшее окисление сульфата железа (II) кислородом воздуха:

4FeSO4 + O2 + 2H2SO4 = 2Fe2(SO4)3 + 2H2O

При наличии в исходных породах калия из полученного раствора могут кристаллизо­ваться квасцы KFe(SO4)212H2O. (2 балла)

4. Образующийся раствор содержит серную кислоту. Сульфат свинца малорастворим, поэтому свинец (в отличие от других доступных в те времена металлов и сплавов) устойчив к действию серной кислоты даже при нагревании. (1 балл)

  1. Растворение металлического железа может происходить как за счет восстановления железа (III) до железа (II), так и за счет взаимодействия с раствором серной кислоты:

Fe2(SO4)3 + Fe = 3FeSO4

H2SO4 + Fe = FeSO4 + H2

(2 балла)

  1. Независимо от того, насколько был окислен сульфат железа (II), на 1 моль исход­ного FeS2 образуется 2 моль FeSO4 и растворится 1 моль металлического железа. Тогда на 1 т исходного пирита может раствориться 56:120 = 0,47 (т) металлического железа.

(2 балла)

(Всего – 10 баллов)


^ ДЕСЯТЫЙ КЛАСС

Задача 10-1. (автор Дима Игнатьев)

Эпиграф задачи, а также то, что этот элемент в природе сопутствует сере, должны подсказать, что искомый элемент – селен (греческое слово «селене» означает «Луна»). К этому же заключению можно прийти, произведя расчеты молярной массы элемента по его содержанию в кислоте. Составим таблицу и методом перебора найдем М(Э).

Учитывая, что на водород и кислород приходится 45,5 %, можно определить молярную массу кислоты, а по ней элемент.

Формула

НЭО

Н2ЭО2

НЭО2

Н2ЭО3

НЭО3

Н2ЭО4

НЭО4

Валентность

1

2

3

4

5

6

7

М(НхОу)

17

34

33

50

49

66

65

М(кислоты)

37,4

74,7

72,5

109,9

107,7

145

142,8

М(Э)

20,4

40,7

39,5

59,9

58,7

79

77,8

Э

Ne(?)

-

Ar(?),K(?)

-

Ni

Se

-

Для кислот состава Н3ЭО4 и Н3ЭО3 по процентному содержанию ближе всего подходит мышьяковая кислота, но мышьяк отпадает по условию (например, по формуле оксида).

Таким образом, элемент селен – Se

Кислота селеновая - H2SeO4

2Se + 5F2 = SeF4 + SeF6 (1)

Se + 2Cl2 = SeCl4 (2)

Se + O2 = SeO2 (3)

Реакция с золотом (4)

2Au + 7 H2SeO4 = 2H[Au(SeO4)2] + 3 H2SeO3 + 3H2O или

6 H2SeO4 + 2Au = Au2(SeO4)3 + 3SeO2 + 6H2O

В реакции получается соединение Au3+ и Se+4

Учитывая, что сера находится в группе выше, чем селен, она является более электроотрицательным элементом, и возможная формула сульсена SeS2

Система оценивания

1. Установление селена (без расчетов) 1 балл

Обоснование выбора селена по формуле кислоты 2 балла

^ Формула кислоты 1 балл

Уравнения реакций 2,3 по 1 баллу 2 балла

Уравнение 1(если указаны оба продукта) 1 балл

(если только один любой) 0,5 балла

^ Уравнение 4 2 балла

в уравнении должны быть соединения Au3+ и Se+4

Формула сульсена 1 балла


Задача 10-2 (автор О.К. Лебедева)

Вещество Х является органическим растворителем. Тогда Y является солью кальция. При действии соляной кислоты на нерастворимую соль кальция (минерал) выделяется бесцветный газ – это углекислый газ, а соль кальция – это карбонат кальция. Уравнение реакции

(CH3COO)2Ca = (CH3)2CO + CaCO3

^ Вещество Х - (CH3)2CO – ацетон

Минерал – известняк, мрамор, кальцит, исландский шпат, арагонит

Вещество 1 – уксусная кислота – CH3COOH

Вещество 2 K2Cr2O7

Вещество 3 – KHSO3

(CH3)2CO + KHSO3 = (CH3)2C(OH)SO3K

^ Система оценивания

Установление Y 2 балла

Уравнение разложения ацетата кальция 2 балл

Установление ацетона 3 балла

Любое одно название минерала ( и если больше) 0,5 балла

^ Вещества по 0,5 балла 1,5 балла

Уравнение с гидросульфитом калия 1 балла


Задача 10-3 (автор О.К. Лебедева)

Получение под действием серной кислоты, реакция английской соли с нитратом бария позволяют предположить, что это сульфат. Использование магнезита как реагента для получения горькой соли и реакция образования осадка при добавлении к английской соли фосфата натрия в присутствии соединений аммония позволяют заключить, что речь идет о сульфате магния. Потери в массе при довольно невысоких температурах свидетельствуют о том, что английская соль является кристаллогидратом, т.е. MgSO4*nH2O. Пусть взяли 100г английской соли, тогда масса безводной соли (сульфат магния не разлагается до плавления) после прокаливания составляет 48,8г. Найдем молярную массу английской соли

M (MgSO4*nH2O) = (100*120)/48,8=246 г/моль

Отсюда n = (246 -120)/18 = 7

(MgSO4*7H2O)

При нагревании при 132о потеря массы составляет 246*0,44 = 108 г, что соответствует 6 молекулам воды. В тексте должно быть «теряется 6 паев воды».

Реакция 1.

MgCO3 + H2SO4 = MgSO4 + CO2 + H2O

Реакция 2

MgSO4 + K2SO4 + 6H2O = K2Mg(SO4)2*6 H2O

(примечание: используют насыщенные растворы)

Осадок Y – магнийаммоний фосфат NH4MgPO4

Осадок X – сульфат бария BaSO4

^ Система оценивания

Установление сульфата магния 1 балл

Расчет состава английской соли 3 балла

Уравнение 1 (если карбонат) 1 балл

(если другая соль магния) 0,5 балла

Уравнение 2 1 балл

Расчет потери массы и числа паев воды 2 балла

Осадок Y 1,5 балла

Осадок Х 0,5 балла


Задача 10-4 (автор А. В. Задесенец)

Из приведенной схемы следует, что металл ^ Х может проявлять валентности II(XCl2), III(XCl3), VI (K2XO4). Отсюда следует, что это d-металл, находящийся в 6-8(б) подгруппах Периодической системы. Из известных металлов (Cr, Mn, Fe, Ni, Co, Mo, W, Pt, Pd и др.) Mo и W покрытые сверхпрочной оксидной пленкой, практически не растворяются в HCl, как и платина. Ni, Co, Pt, Pd не дают устойчивых соединений VI. Таким образом, металл Х может быть железо, марганец или хром. При взаимодействии K2XO4 с HCl получается XCl3, что позволяет исключить марганец, а образование XI2 в реакции с HBr исключает хром. Хромат с HBr даст CrI3. Таким образом, остается железо.

X – Fe

B – Fe(C5H5)2

C – KFe[Fe(CN)6] или Fe4[Fe(CN)6]3

E- FeCO3

F – K4[Fe(CN)6]

Уравнения реакций

Fe + 2HCl= FeCl2 + H2

Fe + 2FeCl3 =3FeCl2

FeCl2 + 2Na(C5H5)= Fe(C5H5)2 + 2NaCl

2FeCl2 + Cl2 = 2FeCl3

2FeCl3 + 3Br2 + 16KOH = 2K2FeO4 + 6KBr + 6KCl + 8H2O

2K2FeO4 +16HCl =2FeCl3 +3Cl2 +4KCl + 8H2O

K2FeO4 +8HI =2FeI2 +2I2 +4KI + 4H2O

FeI2 + Na2CO3 = FeCO3 +2NaI

FeI2 + Na2C2O4 = FeC2O4 + 2NaI

FeC2O4 + 6KCN =K4[Fe(CN)6] + K2C2O4

FeC2O4 = FeO +CO + CO2

FeO + CO = Fe + CO2

FeCl3 + K4[Fe(CN)6 = KFe[Fe(CN)6] + 3KCl

^ Система оценивания

Выбор железа 2 балла

Вещества B,C,E,F по 0,5 балла 2 балла

Уравнения реакций по 0,5 балла*12 6 баллов

При выборе хрома все оценивается с коэффициентом 0,5


^ Задача 10-5 (автор В. И. Теренин)

Состав соединения C7H6O2 позволяет предположить, что в его составе имеется ароматический фрагмент. Реакция со щелочью с образованием соли дает основание заключить, что вещество А способно проявлять кислотные свойства. Это могла бы быть бензойная кислота, но соли бензойной кислоты не бромируются. Тогда А может проявляет кислотные свойства за счет фенольной группы.

Предполагаемая формула вещества А – HO–C6H4–CHO, M = 122 г/моль

Реакция взаимодействия А со щелочью:



Формула Б – NaO–C6H4–CHO

Реакция Б с бромом:



М(HO–C6H4–nBrn–COOH) = 138 + 79n 80n/(138 + 79n) = 0,54054, отсюда n = 2, формула вещества В – HO–C6H2Br2–COOH



Реакция А с водородом при данных в задаче условиях приводит к образованию вещества Г:



М (HO–C6H4–CHО) = 122 г/моль

М (HO–C6H4–CH2OH) = 124 г/моль

При 100% выходе из 12,2 г вещества А получилось бы 12,4 г вещества Г.

Отсюда выход вещества Г = 10,8/12,4 = 0,871 = 87,1%

Ответ:

А В



Б Г



^ Система оценивания

Установление формул соединений

А 2 балла

Б,Г по 1 баллу 2 балла

определение В по расчету 2 балла

(если будет указан один изомер то коэффициент 0,8)

Уравнения реакций 1 балл *3 3 балла

^ Расчет выхода 1 балл


Задача 10-6 (автор Загорский В.В.)

Реакция горения угля

C+ O2 =CO2

При горении 1 моль углерода выделяется 394 кДж теплоты. Пусть надо взять Х грамм угля, тогда масса смеси будет составлять m =100+X

При горении Х грамм углерода выделяется (394Х/12) кДж теплоты

При разложении 100 г KClO3 выделяется (48*100/122,5)

Таким образом, при горении смеси массой (m =100+X) выделится [(394Х/12) +(48*100/122,5)] кДж. По условию для устойчивого горения необходимо, чтобы на 1 г смеси выделялось не менее 1,5кДж. Отсюда следует

[(394Х/12) +(48*100/122,5)] / (100+X) =1,5

X = 3,54 г.

Система оценивания

Определение массы углерода 5 баллов


^ ОДИННАДЦАТЫЙ КЛАСС

Задача 11-1 (автор В.Е.Шаронов)

Столько разнообразных газов при взаимодействии с металлом дает только азотная кислота при различных концентрациях. Газы могут быть следующими: NO2, NO, N2O, N2, H2. Аммиак NH3 в условиях избытка кислоты образует нитрат аммония NH4NO3, разлагающийся в присутствии избытка щелочи.

Газ А имеет молярную массу 46. Это соответствует NO2, что подтверждается расчетом плотности газа ( = 46/22,4 = 2,054).

Низкая плотность газовой смеси в последнем случае (= 0,271) наводит на мысль, что газ ^ D (основной компонент этой смеси – 86%) – водород (плотность 0.0893). Вычислим плотности В и С.

0,0893*0,86 + 0,13ρ(B) + 0,01ρ(C) = 0,271

2,054*0,68 + 0,16 ρ(B) + 0,16 ρ(C) = 1,925

Отсюда ρ(B) = 1,343 и ρ(С) = 1,959, молярные массы 30 и 44, что соответствует NO и N2O.

Для определения металла М составим схемы реакций взаимодействия металла с азотной кислотой.

M + HNO3 = M(NO3)n + nNO2

M + HNO3 = M(NO3)n + (n/3)NO↑

M + HNO3 = M(NO3)n +(n/8)N2O↑

M + HNO3 = M(NO3)n + (n/2)H2

В предпоследней строчке таблицы сумма концентраций газов не равна 100%. Очевидно, что газовая смесь содержит еще 1% А. По данным этой строчки запишем уравнение

22,4*1000*(0,01 + 0,39/3 + 0,2/8 + 0,4/2)*0,11/Э = 32,704,

где Э – эквивалент металла. Решив, получаем Э = 27.5, что соответствует марганцу.

Полная таблица:

ω Х, масс. %

Плотность газовой смеси (н.у.)

Состав газовой смеси, об.%

Объем газовой смеси, мл (н.у.)

100

2,054

100%A

44,8

50

1,925

68%A, 16%B, 16%C

33,479

25

0,9714

40%D, 39%B, 20%C, 1%А

32,704

12,5

0,271

86%D, 13%B, 1%C

21,261


Система оценивания:

Определение кислоты 1 балл

Определение формулы газов (по 0,5 балла за каждый газ) 2 балла

Определение металла М (с расчетом) 3 балла

(определение металла, не подтвержденное расчетом – 1 балл)

Заполнение таблицы (плотность третьей газовой смеси

во 2-й колонке и три объема газовых смесей в 4-й колонке –

по 1 баллу за каждое определение) 4 балла

^ Итого 10 балло


Задача 11-2 (автор В.Е.Шаронов)

1. Газы с запахом, которые могут выделяться из солей, содержащих серу – либо сероводород H2S, либо оксид серы (II) SO2. Для серы характерны как бескислородные соли, так и соли, в состав которых может входить кислород. У солей № 1 и 2, которые содержат максимальный процент серы, скорее всего кислород не содержится, т.е. они могут быть сульфидами и/или полисульфидами. Расчет показывает, что соль 1 – сульфид натрия, а соль 2 – дисульфид натрия, содержащий связь S-S. При расчете формул остальных солей следует помнить, что кислородсодержащие соли серы имеют, как правило, двухзарядный анион, т.е. содержат два катиона натрия, а при протекании многих окислительно-восстановительных реакций часто такие соли образуют осадок серы.

Формулы солей приведены в таблице.

№ соли

% серы

Формула соли

Эффект от реакции

1.

41,086

Na2S

Запах газа

2

58,243

Na2S2

Запах газа + осадок

3.

40,562

Na2S2O3

Запах газа + осадок

4.

25,440

Na2SO3

Запах газа

5.

36,834

Na2S2O4

Запах газа + осадок

6.

22,575

Na2SO4

-

7

33,734

Na2S2O5

Запах газа


2. Реагент, с помощью которого можно распознать соли – любая сильная кислота, например, соляная, разбавленная серная кислота и т.д.1

3. Соль 1: Na2S + 2 НСl → 2 NaCl + H2S↑

или S2- + 2H+ → H2S↑

Соль 2: Na2S2 + 2 НСl → 2 NaCl + H2S↑ + S↓

или S22– + 2H+ → H2S↑ + S↓

Соль 3: Na2S2O3 + 2 НСl → 2 NaCl + SO2↑ + S↓ + H2O

или S2O32– + 2 Н+→ SO2↑ + S↓ + H2O

Соль 4: Na2SO3 + 2 НСl → 2 NaCl + SO2↑ + H2O

или SO32– + 2 Н+→ SO2↑ + H2O

Соль 5: 2 Na2S2O4 + 4 HCl → 4 NaCl + 3 SO2↑ + S↓ + 2 H2O

или 2 S2O42– + 4 Н+→ 3 SO2↑ + S↓ + 2 H2O


Соль 6: Na2SO4 + HCl → реакция не идет

или SO42– + H+ → HSO4-

Соль 7: Na2S2O5 + 2 HCl → 2 NaCl + 2 SO2↑ + H2O

или S2O52– + 2 Н+→ 2 SO2↑ + H2O





Система оценивания:

За формулы солей (по 0,5 баллов за каждую) 3,5 балла

За указание реагента (любой кислоты) 1 балл

За уравнения реакций (полные или ионные)

(по 0,5 балла за каждую) 3,5 балла

За структурные формулы

аниона соли 3 1 балл

анионов солей 5 и 6 (по 0,5 балла) 1 балл

аниона соли 7 1 балл

(за структуру с кислородным мостиком – 0,5 балла)

Итого: 11 баллов


Задача 11-3 (автор О.В.Архангельская)

  1. При увеличении температуры константа скорости химической реакции, а значит и ее скорость, увеличиваются.

  2. Очень часто в качестве причины, увеличивающей скорость химической реакции при увеличении температуры, называют увеличение числа столкновений молекул. Этот фактор действительно имеет место, но он крайне незначителен (например, при увеличении температуры с 300К до 310К число столкновений увеличивается на 2%). Прочитайте эпиграф. Это натолкнет Вас на мысль, что для совершения любого процесса необходима энергия выше, чем обычная, средняя энергия. Для того, чтобы молекулы прореагировали друг с другом, им не достаточно просто столкнуться. Необходимым условием является наличие у них достаточной энергии для этого взаимодействия. Такие молекулы называют «активными». Поэтому правильным ответом на этот вопрос является следующий: скорость химической реакции увеличивается при увеличении температуры, т.к. при этом увеличивается число (или доля) молекул, обладающих энергией, достаточной для их взаимодействия.

  3. Уравнение Вант-Гоффа:



где V1 и V2 – скорости, а k1 и k2 – константы скорости реакции при температурах Т1 и Т2, соответственно. γ – температурный коэффициент Вант-Гоффа.

Уравнение Аррениуса:



где: k– константа скорости реакции при температуре Т (в градусах по шкале Кельвина), е – основание натурального логарифма, равное 2,7183, R – универсальная газовая постоянная, равная 8,314 , Еа – энергия активации реакции (минимальная, по сравнению со средней, избыточная энергия молекул, необходимая для их взаимодействия.).

Уравнение Аррениуса более универсально

4. = т.е. константа скорости при увеличении температуры возрастет в 46,8 раз.

5. Запишем два уравнения Аррениуса для двух температур:



Решим систем уравнений, для этого поделим уравнение для k2 на уравнение для k1 и прологарифмируем полученное выражение:







Система оценивания:

Ответ на 1 вопрос 1 балл

Ответ на 2 вопрос ( достаточным ответом является то,

что в решении прописано курсивом) 2 балла

^ Запись уравнения Вант-Гоффа (расшифровка величин,

входящих в уравнение не обязательна) 0,5 баллов

Запись уравнения Аррениуса (расшифровка величин,

входящих в уравнение, не обязательна) 1 балл

Уравнение Аррениуса более универсально 1 балл

^ Расчет 1,5 балла

Расчет энергии активации 3 балла

Итого 10 баллов


Задача 11-4 (авторы С.С.Чуранов и М.Д.Решетова)

1. Наличие только одного атома углерода в sp-гибридизации исключает наличие в структурах изомерных углеводородов тройной связи С≡С (два атома в sp гибридизации). Один атом в sp гибридизации может входить в структуру пропадиеновой (алленовой) группировки С=С=С. Остальные два атома в sp2 гибридизации и один атом углерода в sp3 гибридизации могут входить в структуры винильного СН2=СН– и метильного СН3– радикалов или же в структуру непредельного радикала С3Н5– . Отсюда следует, что могут существовать следующие изомерные углеводороды С6Н8 с атомами углерода в указанных валентных состояниях2:

СН2=СН–С(СН3)=С=СН2 (А)

СН2=СН–СН=С=СН-СН3 (В)

СН3-СН=СН-СН=С=СН2 (С)

СН2=СН-СН2-СН=С=СН2 (D)

СН2=С(СН3)-СН=С=СН2 (E)


2. Соединения А, В(С,D) и Е – примеры изомерии углеродного скелета.

Соединения В, С и D – примеры изомерии положения кратной связи.

Соединение С может существовать в виде геометрических (цис-транс или Z-E) изомеров. Соединение В в силу того, что π-связи в алленовой системе расположены во взаимно перпендикулярных плоскостях, может существовать в виде двух пространственных изомеров:



Таким образом, в углеводородах С6Н8 (7 изомеров) существует изомерия скелета, положения кратных связей, геометрическая и оптическая (стерео) изомерия.

3.А: 3-метилпентатриен-1,2,4

В: цис-гексатриен-1,3,4; транс-гексатриен-1,3,4

С: гексатриен-1,2,4

D: гексатриен-1,2,5

Е: (+)-4-метилпентатриен-1,2,4, (-)-4-метилпентатриен-1,2,4


4. При окислении всех изомеров С6Н8 в жестких условиях (кипячение, рН<7) будут образовываться уксусная кислота и СО2 (для углеводорода А и Е допустимо предположить образование пировиноградной кислоты СН3С(=О)СООН, а для углеводорода D образование малоновой кислоты СН2(СООН)2, однако в жестких условиях обе эти кислоты превратятся в уксусную кислоту и СО2).

Поэтому окисление любого изомера будет протекать с образованием одних и тех же продуктов. Запишем в общем виде уравнение окисления изомеров:

5

С6Н8 + 10 Н2О – 24е = СН3СООН + 4 СО2 + 24 Н+

24

MnO4- + 8 H+ + 5e = Mn2+ + 4 H2O

Суммируем оба уравнения:

6Н8 + 50H2O + 24MnO4- + 192H+ = 5СН3СООН + 24Mn2+ + 20CO2 + 120H+ + 96H2O

Общее уравнение в ионной форме:

5 С6Н8 + 24 MnO4- + 72 H+ = 5 СН3СООН + 24 Mn2+ + 20 CO2 + 46 H2O

Общее уравнение в молекулярной форме:

5СН2=СН-С(СН3)=С=СН2 + 24KMnO4 + 36H2SO4 = 5СН3СООН + 24MnSO4 + 12K2SO4 +
+ 20CO2 + 46 H2O


Система оценивания

За 5 изомеров А-Е с названиями 5 баллов

За указание существования изомерии скелета и
положения кратных связей (по 0,5 баллов) 1 балл


За геометрические изомеры (цис-транс) в С 1 балл

За стереоизомеры для E 2 балла

За полное уравнение реакции (принимается полное уравнение
реакции окисления до пировиноградной и малоновой кислот) 2 балла


Итого 11 баллов


Задача 11-5 (автор А. А. Зайцев)

1. Всего возможно существование пяти бициклических изомеров состава С5Н8:




2. Из всех вышеперечисленных углеводородов существование только одного монохлорпроизводного возможно только для последнего вещества (спиро[2.2]пентана). Таким образом,



При действии цинка в эфире на вещество ^ III (последнее, скорее всего, содержит бром, так как получается при действии на I бромоводорода) происходит дебромирование. Тогда взаимодействие газообразного HBr с I – это превращение спирта в бромид. Поскольку I содержит 4 атома кислорода – это четырехатомный спирт. Тогда понятно, что



Исходя из состава вещества ^ II (содержит на один атом кислорода больше и на два атома водорода меньше, чем I), вытекает, что это кислота:



При взаимодействии ацетальдегида с формальдегидом происходит альдольная конденсация (формальдегид трижды выступает в качестве карбонильной компоненты), а образующийся альдегид затем вступает в реакцию Канниццаро (диспропорционирование с образованием спирта и кислоты).


Система оценивания

За структурные формулы изомеров (по 1 баллу за структуру) 5 баллов

^ За выбор структуры углеводорода А 1 балл

За написание структурных формул соединений I и III

(по 1 баллу за структуру) 2 балла

За структуру соединения II 2 балла

Итого 10 баллов

1 Кислота не должна вступать в окислительно-восстановительную реакцию.

2 Частично условию задачи отвечает также общая формула двух углеводородов С6Н6, отвечающая тому же числу атомов углерода в тех же валентных состояниях и содержащих алленовую группу и циклопропенильный радикал, но для них возможен только один вид изомерии – изомеры положения (двойной связи в цикле), поэтому этот вариант не соответствует полному условию задачи.








Похожие:

Глубокоуважаемые коллеги! iconГлубокоуважаемые коллеги!
Мкс) (анестезиологии, интенсивной терапии, неотложной медицины) и смежных дисциплин, а также вечерние семинары и практические занятия...
Глубокоуважаемые коллеги! iconСостоится августовская педагогическая конференция Кинельского образовательного округа Уважаемые коллеги!
Уважаемые коллеги! 24-25 августа 2010 года состоится ежегодная Августовская конференция педагогических работников «Управление качеством...
Глубокоуважаемые коллеги! iconСеминар «Сюжетные задачи в обучении математике» Уважаемые коллеги! Приглашаем вас принять участие в семинаре «Сюжетные задачи в обучении математике»
Уважаемые коллеги! Приглашаем вас принять участие в семинаре «Сюжетные задачи в обучении математике»! Дистанционная форма семинара...
Глубокоуважаемые коллеги! iconУважаемые коллеги!
Государственное образовательное учреждение дополнительного профессионального образования
Глубокоуважаемые коллеги! iconУважаемые коллеги!
Десятая Всероссийская научная конференция "Краевые задачи и математическое моделирование"
Глубокоуважаемые коллеги! iconКонспект. I. Организационный момент. Добрый день уважаемые коллеги и ребята. Меня зовут Пелинова Е. Н., я педагог дополнительного образования Центра детско-юношеского туризма и экскурсий
Добрый день уважаемые коллеги и ребята. Меня зовут Пелинова Е. Н., я педагог дополнительного образования Центра детско-юношеского...
Глубокоуважаемые коллеги! iconИнформационное письмо №1 Уважаемые коллеги!
Приглашаем Вас принять участие в XI межвузовской научно-практической конференции с международным участием
Глубокоуважаемые коллеги! iconИнформационное письмо №1 Уважаемые коллеги!
Приглашаем Вас принять участие в XI межвузовской научно-практической конференции с международным участием
Глубокоуважаемые коллеги! iconИнформационное сообщение уважаемые коллеги!
Всероссийская научно-техническая конференция студентов и аспирантов «Молодежь и наука: начало ХХI века»
Глубокоуважаемые коллеги! iconИнформационное сообщение уважаемые коллеги!
Всероссийская научно-техническая конференция студентов и аспирантов «Молодежь и наука: начало ХХI века»
Разместите ссылку на наш сайт:
Занятия


База данных защищена авторским правом ©zanny.ru 2000-2014
При копировании материала обязательно указание активной ссылки открытой для индексации.
контакты