Решения заданий вступительного испытания 2014 г. Вариант Баку-1 1. Частица 16О2– содержит 8 протонов, 8 нейтронов и 10 электронов. 2. CH3–CH2–CH2–Br + NaOH(водн. р-р) → CH3–CH2–CH2–OH + NaBr. 1-бромпропан пропанол-1 3. Примесь сульфата натрия в хлориде натрия можно обнаружить при помощи реакции с хлоридом бария: Na2SO4 + BaCl2 → BaSO4↓ + 2NaCl (образование белого осадка); NaCl + BaCl2 −∕→ нет признаков реакции. 4. Воспользуемся уравнением Клапейрона – Менделеева: m pV RT ; M mRT 1.6 8.314 298 М= = 2.0 г/моль. pV 660.4 3 Газ с такой молярной массой известен – это водород Н2. Ответ: Н2. 5. Скорость реакции 2NO + O2 → 2NO2 до понижения давления: w1 = k · c(NO)2 ·c(O2). После понижения давления в два раза молярные концентрации газов также уменьшаются вдвое, и скорость становится равна 2 c( NO) 2 c(O 2 ) w c(NO) c(O 2 ) w2 = k · =k· = 1. · 3 2 2 8 2 Ответ: скорость уменьшится в восемь раз. 6. Пусть количества нитрата калия и гидрокарбоната магния составляли a моль. При прокаливании оба вещества разлагаются с образованием газообразных продуктов: t 2KNO3 2KNO2 + O2↑; o a 0.5a to Mg(HCO3)2 MgO + 2CO2↑ + H2O↑. a 2a a Неохлажденная газовая смесь после прокаливания содержит углекислый газ и пары воды. Средняя молярная масса смеси составляет Мср = 32 0.5a 44 2a 18a 122 = 34.86 г/моль. 0.5a 2a a 3.5 Относительная плотность смеси по хлору: М ср 34.86 DСl2 = = = 0.49. М (Cl 2 ) 71 Ответ: 0.49. кислород, 7. Реакция нейтрализации: NaOH + HI → NaI + H2O. Рассчитаем количество гидроксида натрия. Для этого определим молярную концентрацию гидроксид-ионов: рН = –lg c(H+), откуда c(H+) = 10–pH = 10–12 моль/л, KW 10 14 с(ОН–) = = 0.01 моль/л. c(H ) 10 12 ν(NaOH) = c · V = 0.01 · 0.25 = 2.5·10–3 моль, ν(HI) = ν(NaOH) = 2.5·10–3 моль, m(HI) = 128 · 2.5·10–3 = 0.32 г, m(р-ра) = m(HI) / ω = 0.32 / 0.02 = 16 г, V(р-ра) = m / ρ = 16 / 1.01 = 15.84 мл. Ответ: 15.84 мл. Тогда 8. 1) CH3–CH2–CH2–OH + HBr → CH3–CH2–CH2–Br + H2O; 2) 2 CH3–CH2–CH2–Br + 2Na эфир CH3–CH2–CH2–CH2–CH2–CH3 + 2NaBr; 3) CH3 CH2 CH2 CH2 CH2 CH3 Cr2O3 to + 4H2; CH3 4) + CH3Cl AlCl3 to + HCl; 5) 5C6H5–CH3 + 6KMnO4 + 9H2SO4 → 5C6H5–COOH + 6MnSO4 + 3K2SO4 + 14H2O. 9. Приведем один из возможных вариантов решения. 1) Все реакции – не окислительно-восстановительные: MgCl2 + 2NaOH → Mg(OH)2 + 2NaCl; Mg(OH)2 + H2SO4 → MgSO4 + 2H2O; MgSO4 + BaCl2 → BaSO4↓ + MgCl2. X1 – Mg(OH)2; X2 – MgSO4. 2) Все реакции – окислительно-восстановительные: MgCl2 (расплав) электролиз Mg + Cl2↑; Mg + 2HBr → MgBr2 + H2↑; MgBr2 + Cl2 → MgCl2 + Br2. X1 – Mg; X2 – MgBr2. 10. Неизвестный углеводород СхНу реагирует с бромной водой: СхНу + Br2 → СхНуBr2. По условию, массовые доли углерода и брома в участниках реакции: 12 x = 0.9333; 12 x y 160 = 0.4706. 12 x y 160 Отсюда, найдя значения х = 14 и у =12, получаем формулу углеводорода С14Н12. Углеводород должен содержать одну двойную связь, чтобы при взаимодействии с избытком бромной воды давать дибромпроизводное. Это один из изомерных дифенилэтенов, например, транс-1,2-дифенилэтен: H Br H C C + Br2 C C H Br H Абитуриенты предложили еще один вариант (изомер) углеводорода, вполне отвечающий условиям задачи: Br + Br2 Br Ответ: С14Н12 (например, дифенилэтан). Вариант Баку-2 1. Частица 37Cl– содержит 17 протонов, 20 нейтронов и 18 электронов. 2. CH3–CHBr –CH3 + NaOH(спирт) → CH3–CH=CH2 + NaBr + H2O. 2-бромпропан пропен 3. Примесь карбоната натрия в сульфате натрия можно обнаружить при помощи реакции с кислотой (например, соляной): Na2СO3 + 2НCl → 2NaCl + СO2↑ + Н2О (выделение пузырьков газа); Na2SO4 + НCl −∕→ нет признаков реакции. 4. Воспользуемся уравнением Клапейрона – Менделеева: m pV RT ; M mRT 11.4 8.314 298 М= = 38 г/моль. pV 148.6 5 Газ с такой молярной массой известен – это фтор F2. Ответ: F2. 5. Скорость реакции CO + Cl2 → COCl2 до понижения давления: w1 = k · c(CO) · c(Cl2). После понижения давления в четыре раза молярные концентрации газов также уменьшаются вчетверо, и скорость становится равна c(CO) c(Cl 2 ) c(CO) c(Cl 2 ) w w2 = k · · =k· = 1. 4 4 16 16 Ответ: скорость уменьшится в шестнадцать раз. 6. Пусть количества карбоната магния и гидросульфита кальция составляли a моль. При взаимодействии смеси с разбавленной серной кислоты выделяются газы: MgCO3 + H2SO4(разб) → MgSO4 + CO2↑ + H2O; a a Ca(HSO3)2 + H2SO4(разб) → CaSO4 + 2SO2↑ + 2H2O. a 2a Газовая смесь состоит из углекислого газа и сернистого ангидрида (образовавшаяся вода в газовую фазу не переходит). Средняя молярная масса смеси составляет Мср = 44 a 64 2a 172 = 57.3 г/моль. a 2a 3 Относительная плотность смеси по азоту: М ср 57.3 DN2 = = = 2.05 ≈ 2. М (N 2 ) 28 Ответ: 2. 7. Реакция нейтрализации: NaOH + HCl → NaCl + H2O. Рассчитаем количество гидроксида натрия. Для этого определим молярную концентрацию гидроксид-ионов: рН = –lg c(H+), откуда c(H+) = 10–pH = 10–12 моль/л, KW 10 14 – с(ОН ) = = 0.01 моль/л. c(H ) 10 12 Тогда ν(NaOH) = c · V = 0.01 · 2 = 0.02 моль, ν(HCl) = ν(NaOH) = 0.02 моль, m(HCl) = 36.5 · 0.02 = 0.73 г, m(р-ра) = m(HCl) / ω = 0.73 / 0.1 = 7.3 г, V(р-ра) = m / ρ = 7.3 / 1.05 = 6.95 мл. Ответ: 6.95 мл. 8. 1) CH3–CH2Cl + NaOH(спирт) → CH2=CH2 + NaBr + H2O; H 2) CH2=CH2 + H2O CH3–CH2–OH; 3) 5CH3–CH2–OH + 4KMnO4 + 6H2SO4 → 5CH3–COOH + 2K2SO4 + + 4MnSO 4 + 11H2O; Pкр 4) CH3–COOH + Cl2 CH2Cl–COOH + HCl; 5) CH2Cl–COOH + 2NH3 → CH2(NH2)COOH + NH4Cl. аминоуксусная кислота (глицин) 9. Приведем один из многочисленных возможных вариантов решения. 1) Все реакции – не окислительно-восстановительные: Fe(NO3)3 + 3NaOH(р-р) → Fe(OH)3↓ + 3NaNO3; 2Fe(OH)3 + 3H2SO4 → Fe2(SO4)3 + 6H2O; Fe2(SO4)3 + 3Ba(NO3)2 → 2Fe(NO3)3 + 3BaSO4↓. X1 – Fe(OH)3; X2 – Fe2(SO4)3. 2) Все реакции – окислительно-восстановительные: t 4Fe(NO3)3 2Fe2O3 + 12NO2↑ + 3O2↑; t Fe2O3 + 2Al 2Fe + Al2O3; t Fe + 6HNO3(конц) Fe(NO3)3 + 3NO2↑ + 3H2O. X1 – Fe2O3; X2 – Fe. 10. Неизвестный углеводород СхНу реагирует с бромной водой: o o o СхНу + Br2 → СхНуBr2. По условию, массовые доли углерода и брома в участниках реакции: 12 x = 0.8823; 12 x y 160 = 0.7017. 12 x y 160 Отсюда, решив систему из двух уравнений, находим значения х = 5 и у = 8 и получаем формулу углеводорода С5Н8. Искомым углеводородом могут быть пентин или пентадиен, но они при взаимодействии с избытком бромной воды образуют тетрабромпроизводные. Условиям задачи соответствует циклический углеводород с одной двойной связью, например, циклопентен: Br + Br2 H2 O Br циклопентен Ответ: С5Н8 (циклопентен). 1,2-дибромциклопентан Вариант Баку-3 1. Частица 24Mg2+ содержит 12 протонов, 12 нейтронов и 10 электронов. 2. CH3–CH2–CH2–Cl + NaOH(водн. р-р) → CH3–CH2–CH2–OH + NaCl. 1-хлорпропан пропанол-1 3. Примесь сульфата аммония в хлориде аммония можно обнаружить при помощи реакции с хлоридом бария: (NH4)2SO4 + BaCl2 → BaSO4↓ + 2NH4Cl (образуется белый осадок); NH4Cl + BaCl2 −∕→ нет признаков реакции. 4. Воспользуемся уравнением Клапейрона – Менделеева: m pV RT ; M mRT 0.8 8.314 298 М= = 4.0 г/моль. pV 495.3 1 Газ с такой молярной массой известен – это гелий Нe. Ответ: Нe. 5. Скорость реакции N2 + 3H2 → 2NH3 до повышения давления: w1 = k · c(N2) ·c(H2)3. После повышения давления в два раза молярные концентрации газов также увеличиваются вдвое, и скорость становится равна w2 = k · 2с(N2) · (2c(H2))3 = k · 24 · с(N2) · c(H2)3 = 16w1. Ответ: скорость увеличится в шестнадцать раз. 6. Пусть количества сульфита магния и гидрокарбоната кальция составляли a моль. При взаимодействии смеси с разбавленной серной кислоты выделяются газы: MgSO3 + H2SO4(разб) → MgSO4 + SO2↑ + H2O; a a Ca(HCO3)2 + H2SO4(разб) → CaSO4 + 2CO2↑ + 2H2O. a 2a Газовая смесь состоит из сернистого ангидрида и углекислого газа (образовавшаяся вода в газовую фазу не переходит). Средняя молярная масса смеси составляет Мср = 64 a 44 2a 152 = 50.67 г/моль. a 2a 3 Относительная плотность смеси по неону: М ср 50.67 DNе = = = 2.53 ≈ 2.5. 20 М (Ne) Ответ: 2.5. 7. Реакция нейтрализации: KOH + HNO3 → KNO3 + H2O. Рассчитаем количество гидроксида калия. Для этого определим молярную концентрацию гидроксид-ионов: рН = –lg c(H+), откуда c(H+) = 10–pH = 10–12 моль/л, KW 10 14 с(ОН–) = = 0.01 моль/л. c(H ) 10 12 ν(KOH) = c · V = 0.01 · 2.5 = 2.5·10–2 моль, ν(HNO3) = ν(KOH) = 2.5·10–2 моль, m(HNO3) = 63 · 2.5·10–2 = 1.58 г, m(р-ра) = m(HNO3) / ω = 1.58 / 0.01 = 158 г, V(р-ра) = m / ρ = 158 / 1.06 = 149 мл. Тогда Ответ: 149 мл. H 8. 1) CH2=CH2 + H2O CH3–CH2–OH; 2) CH3–CH2–OH + HBr → CH3–CH2–Br + H2O; CH2 CH3 3) AlBr3 + C2H5Br Cl CH CH3 CH2 CH3 + Cl2 4) + HBr; to hv + HCl; Cl CH CH3 5) CH CH2 + NaOH + NaCl + H2O. C2H5OH 9. Приведем один из многочисленных возможных вариантов решения. 1) Все реакции – не окислительно-восстановительные: CuSO4 + 2NaOH → Cu(OH)2↓ + Na2SO4; t Cu(OH)2 CuO + H2O; CuO + H2SO4 → CuSO4 + H2O. X1 – Cu(OH)2; X2 – CuO. 2) Все реакции – окислительно-восстановительные: раствор CuSO4 + Zn Cu + ZnSO4; t Cu + S CuS; CuS + 4H2SO4(конц) → CuSO4 + 4SO2↑ + 4H2O. X1 – Cu; X2 – CuS. o o 10. Неизвестный углеводород СхНу реагирует с бромной водой: СхНу + Br2 → СхНуBr2. По условию, массовые доли углерода и брома в участниках реакции: 12 x = 0.8780; 12 x y 160 = 0.6611. 12 x y 160 Отсюда, решив систему из двух уравнений, находим значения х = 6 и у = 10 и получаем формулу углеводорода С6Н10. Искомым углеводородом могут быть гексин или гексадиен, но они при взаимодействии с избытком бромной воды образуют тетрабромпроизводные. Условиям задачи соответствует циклический углеводород с одной двойной связью, например, циклогексен: Br + Br2 циклогексен Ответ: С6Н10 (например, циклогексен). H2 O Br 1,2-дибромциклогексан