III Открытый турнир по решению задач – Решения и ответы

III Открытый турнир по решению задач – Решения и ответы
Денисова В.Г., Курлыкова С.В.
Решения задач турнира
Ну вот и пришло время раскрыть некоторые секреты.
Задачи под номерами 1 – 8 подготовила для вас Светлана Васильевна Курлыкова, в
основном, это задачи олимпиад муниципального и регионального туров. Самой сложной
оказалась задача 4. Условие задачи многих повело по ложному пути. Весь набор реагентов
указывал на органическое вещество, скорее всего альдегид. Однако акролеин (пропеналь) не
может реагировать с таким разбавленным раствором хлороводорода. Реакция
гидрогалогенирования по двойной связи идёт с газообразными галогеноводородами. Не
подходит акролеин и по числу электронов, которые он теряет при окислении в кислой среде.
Вот решения этих задач:
Задача 1. Навеску железного купороса массой 30г растворили в 100 мл воды, затем к раствору
прибавили 100 мл 1М раствора серной кислоты. Для обесцвечивания полученного раствора
потребовалось 43,2 мл 0,5М раствора перманганата калия. Другую такую же навеску железного
купороса растворили аналогичным образом. Полученный раствор поместили в сосуд вместимостью 2
л, заполненный кислородом при давлении 99 кПа и температуре 25°С. Затем, сосуд герметично
закрыли и оставили до тех пор, пока давление в сосуде не перестало изменяться. Установите
формулу железного купороса и определите молярные концентрации соединений в сосуде после
окончания изменения давления. Плотность раствора принять равной 1г/мл.
Решение. Составим уравнение взаимодействия купороса и перманганата калия
5Fe2+ + MnО4--+ 8H+= 5Fe3+ + Mn2+ +4H2О
n(MnО4-)=0,0432 л*0,5моль/л, =0,0216 моль. Тогда по уравнению n(Fe2+) = 0,0216*5=0,108 моль.
В навеске купороса содержалась вода массой 30-0,108*152=13,584г, количество воды составит
n H2O= 13,584/18=0,755 моль. Тогда n FeSO4: n H2O= 0,108:0,755=1:7. Формула железного
купороса FeSO4*7 H2O.
В сосуде происходит реакция
4FeSO4+ 2H2SO4+ O2= 2Fe2(SO4)3+2H2O
Приведём кислород к н.у.(Т=273К, р=101,3кПа)
р1*V1/Т1= Р2*V2/Т2
V=2*273*99/298*101,3=1,79 л,
n = 1.79/22,4=0,08 моль
Кислород в избытке . Расчёт по сульфату железа (II). Серной кислоты в растворе было 0,1 моль,
вступило в реакцию 0,054 моль, осталось 0,046 моль. Сульфата железа(III) получилось 0,054 моль.
Объём раствора =100+100=200мл, объём полученной по реакции в сосуде воды 0,097 мл, им можно
пренебречь. Тогда
концентрация сульфата железа(III ) в полученном растворе составит
0,054/0,2=0,27моль/л, а серной кислоты 0,046/0,2=0, 23моль/л.
III Открытый турнир по решению задач – Решения и ответы
Денисова В.Г., Курлыкова С.В.
Задача 2. При гидрировании углеводорода А над платиновым катализатором образуется
вещество Б, сжигание которого даёт 5,0 г СО2 и 2,05 г Н2О. Эквимолярная смесь паров А и Б имеет
плотность по воздуху 2,86. Углеводород В легко получается при каталитическом дегидрировании
веществ А и Б. Все атомы углерода в Б и В эквивалентны. Определите вещества А, Б и В.
Определите теплоту гидрирования вещества А в Б, учитывая, что теплота сгорания 1 моль водорода
составляет 286 кДж. Теплота сгорания 10,5 г вещества А составляет 477,9 кДж, теплота сгорания
10,25 г вещества Б составляет 478,8 кДж.
Решение.Зная массу углекислого газа и воды, можно определить простейшую формулу
углеводорода Б - СН2 , это может быть алкен или циклоалкан. Тогда углеводород А является
алкином или циклоалкеном Сn Н2n-2 . С учётом эквивалентности всех атомов углерода выбираем
циклоалкан.
Средняя молярная масса смеси А и Б =2,86*29= 83г/моль , так как в 1 моле смеси содержится 0,5
моль А( Сn Н2n-2 ) и 0,5 моль Б( Сn Н2n ) можно составить уравнение М=0,5*(14n-2)+0,5*14n, отсюда
n=6, следовательно, углеводороды А, Б, В это циклогексен, циклогексан и бензол.
Запишем уравнения сгорания углеводородов и водорода, предварительно определив количество
теплоты, которое выделится в расчёте на 1 моль циклогексена и 1 моль циклогексана ( n=
10,5/82=0,128 моль циклогексена-при сгорании выделяет 477,9 кДж, тогда при сгорании одного моля
выделится соответственно 3732 кдж; для циклогексана n =10,25/84=0,122 моль-при сгорании выделяет
478,8 кдж, тогда при сгорании одного моля циклогексана выделится 3924 кДж)
H2+ 1/2 O2= H2O+286 кДж
(1)
C6Н10+ 17/2 О2=6СО2+5Н2О+3732 кДж
(2)
C6Н12+9О2=6СО2+6Н2О+3924 кДж
(3)
Сложим уравнения (1) и (2) и вычтем уравнение(3), получим уравнение гидрирования циклогексена
С6Н10+Н2=С6Н12.
По закону Гесса мы можем то же самое сделать с теплотами соответствующих реакций.
Q=286+3732-3924=94 кДж
Задача 3. Смесь двух газов массой 3,44 г при пропускании в избыток аммиачного раствора
оксида серебра образует 44,16 г осадка. Определите качественный и количественный (в объемных
долях) состав исходной смеси газов. Какая масса перманганата калия может быть восстановлена в
сернокислом растворе 3,44 г исходной смеси.
Задача имеет несколько решений, так как газами, реагирующими с аммиачным раствором оксида
серебра и раствором перманганата калия могут быть ацетилен, пропин, бутин-1, формальдегид,
сероводород и другие газы. Любой вариант решения засчитывался как верный.
Газами, образующими осадок с аммиачным раствором оксида серебра, могут быть ацетилен и
формальдегид.
C2H2+2Ag(NH3)2OH=Ag2C2+4NH3+2H2O
CH2O+4Ag(NH3)2OH= 4Ag+(NH4)2CO3+6NH3+2H2O
Пусть в смеси содержится х моль ацетилена и у моль формальдегида, тогда можно составить
систему уравнений
26х+30у=3,44
240х+432у=44,16
Решая, получаем х=0,04 моль, у=0,08 моль, объёмная доля ацетилена=0,04/0,12=1/3, формальдегида2/3.
В кислом растворе перманганата калия компоненты смеси полностью окисляются
C2H2+2KMnO4+3H2SO4=2CO2+2MnSO4+K2SO4+4H2O
5CH2O+4KMnO4+6H2SO4=5CO2+4MnSO4+2K2SO4+11H2O
В соответствии с уравнениями реакций для окисления 0,04 моль ацетилена необходимо 0,08 моль , а
для окисления 0,08 моль формальдегида потребуется 0,064моль перманганата калия. Масса
перманганата составит 158*(0,08+0,064)=22,752 г KMnO4
III Открытый турнир по решению задач – Решения и ответы
Денисова В.Г., Курлыкова С.В.
Задача 4.
Некоторое вещество обладает следующими свойствами: может растворяться в
воде и спирте; реагирует с аммиачным раствором оксида серебра; обесцвечивает бромную воду и
розовый раствор перманганата калия; окисляется кислородом и реагирует с гидросульфитом натрия,
реагирует с кислотами и щёлочами.
Если 1,12 г этого вещества растворить в 250 мл воды, то 10 мл этого раствора способны
обесцветить 25,6 мл 0,05М раствора перманганата калия в кислой среде или же
провзаимодействовать с 20 мл 0,04М раствора соляной кислоты. Определите вещество. Ответ
подтвердите расчетами. Приведите уравнения реакций.
Решение.
1. В 20 мл раствора соляной кислоты содержится 0,02*0.04=0,8*10-3 моль кислоты,
масса
неизвестного вещества в 10 мл раствора составит 1,12*10/250=0,0448 г
Так как 0,0448 г вещества реагируют с 0,8*10-3 моль соляной кислоты,
следовательно, молярная масса эквивалентная неизвестного вещества составит 0,0448г/0,8*10-3
моль=56г/моль
2. n (MnO4- )= 0,0256л*0,05моль/л =1,28*10-3 моль(в 25,6 мл раствора),
в кислой среде перманганат-ионы восстанавливаются до ионов Mn2+, принимая 5 электронов.
Т. к. Мэкв.(MnO4- ) = М(MnO4-)/5, следовательно,
n экв (MnO4- )= 1,28* 10-3 *5=6,4*10-3 моль эквивалентов.
n (MnO4- )экв= n (Х)экв=6,4*10-3 моль. Тогда Мэкв.(Х)= 0,0448 г/6,4*10-3моль=7г/моль.
3.Вещество Х в реакции с HCL проявляет основные свойства, в реакции с KMnO4 –
восстановительные. Соотношение Мэ(Х)(восстан.) /Мэ(Х)(осн.) = 7/56 =1/8. Сопоставляя факторы
эквивалентности для восстановителя и для основания, можно сделать вывод, что единственно
возможное значение молярной массы вещества Х - 56 г/моль. Рассмотрим варианты переходов для
процесса окисления, в которых восстановитель отдает 8 электронов: -1  +7 (галогениды, не
реализуется);
-2  +6 (S2-, HS-  SO42-);
-3  +5 (NH3  HNO3, PH3 H3PO4);
-4  +4 (C-4  C+4)
С учётом условий окисления и приведённых в условии химических свойств неизвестного вещества
подходят гидросульфиды. М(Ме)=56-32-1=23 г/моль. Х= NaHS
1)
2)
3)
4)
5)
6)
7)
NaHS + 2[Ag(NH3)2]OH = Ag2S + 4NH3 + NaOH + H2O
NaHS + Br2 = NaBr + S + HBr
10NaHS + 16KMnO4 + 19H2SO4 = 8K2SO4 + 16MnSO4 + 5Na2SO4 + 24H2O
2 NaHS + 2O2 = Na2S2O3 + H2O
NaHS + NaHSO3 = 3S + 3NaOH
NaHS + HCL = NaCL + H2S
NaHS + NaOH = Na2S + H2O
Ответ. гидросульфид натрия
III Открытый турнир по решению задач – Решения и ответы
Денисова В.Г., Курлыкова С.В.
Задача 5. При полном сжигании в кислороде смеси пропана и паров хлорбутана и охлаждении
продуктов полного сгорания образовалось 2,22 мл жидкости с плотностью 1,14 г/мл, которая при
взаимодействии с раствором карбоната натрия может выделить 224 мл газа (н. у.). Вычислите объем
кислорода, который может вступить в реакцию в условиях опыта (в пересчете на н.у.).
Решение.
Составим уравнения реакций горения каждого из двух веществ:
C3H8 + 5O2 = 3CO2 + 4H2O,
(1)
C4H9Cl + 6O2 = 4CO2 + 4H2O + HCl.
(2)
Вычислим количество вещества CO2, соответствующее 224 мл углекислого газа:
n (CO2) = 0,224(л)/22,4(л/моль) = 0,01 моль.
Жидкость, взаимодействующая с раствором соды, - это соляная кисота:
2HCl + Na2CO3 = 2NaCl + H2O + CO2 ↑.
(3)
Из уравнения (3) находим количество вещества HCl, участвующее в реакции:
2 моль HCl выделяет 1 моль CO2,
x моль HCl → 0,01 моль CO2,
x = 0,02 моль.
Количеству HCl = 0,02 моль согласно уравнению (2) соответствует 4-кратное количество H2O =
0,08 моль или m (H2O) = n ∙ M = 0,08 ∙ 18 = 1,44 г.
Масса хлористого водорода, образовавшегося при сгорании хлорбутана: m (HCl) = n ∙ M = 0,02 ∙
36,5 = 0,73 г.
Масса водного раствора HCl: m (раствора) = p ∙ V = 1,14 ∙ 2,22 = 2,53 г;
m (H2O) = m (раствора) - m (HCl) = 2,53 – 0,73 = 1,8 (г).
Масса воды, выделившейся в реакции (1) составляет: 1,8 – 1,44 = 0,36 (г), что соответствует
количеству вещества H2O = 0,02 моль.
Найдём количество кислорода в реакциях (1) и (2), соответственно 0,025 моль и 0.12 моль, в
сумме 0,145 моль. Объём кислорода составит 3.248 л.
Задача 6. Газообразный предельный нециклический углеводород объемом 224 мл (н.у.) сожгли
и продукты растворили в 1 л 0,148 %-й известковой воды (плотность 1 г/мл). При этом было
получено 1 г осадка. Определите молекулярную формулу углеводорода.
Решение.
Уравнения происходящих реакций:
CnH2n+2 + (3n+1/2) O2 → nCO2 + (n+1) H2O,
CO2 + Ca(OH)2 → CaCO3 ↓ + H2O.
Раствор известковой воды содержал 0,148 ∙ 1000/100 = 1,48 (г), или 1,48/74 = 0,02 моль Ca(OH)2.
Осадок – 1 г CaCO3 составляет 1/100 = 0,01 (моль) CaCO3.
Предполагаем два варианта решения задачи:
1) Ca(OH)2 – в избытке, тогда на осаждение CaCO3 потребовалось 0,01 моль CO2, т.е. n(CO2) = 0,01 моль, а
CnH2n+2 также взято 0,224/22,4 = 0,01 моль, следовательно, n = 1; CnH2n+2 – метан: CH4;
2) Ca(OH)2 – в недостатке, когда осадок массой 1 г является результатом двух реакций – осаждения и
частичного растворения по уравнению:
CaCO3 + CO2 + H2O = Ca(HCO3)2.
При осаждении получается 0,02 моль CaCO3, остается 0,01 моль CaCO3, т.е. 0,01 моль CaCO3 вступило в
последнюю реакцию. Рассчитаем количество CO2:
а) для осаждения:
n(CO2) = n(Ca(OH)2) = n(CaCO3) = 0,02 моль.
б) для растворения 0,01 моль осадка потребуется 0,01 моль CO2
Тогда общее количество n(CO2) = 0.02+ 0,01= 0,03 моль , n = 3; CnH2n+2 – пропан: C3H8
III Открытый турнир по решению задач – Решения и ответы
Денисова В.Г., Курлыкова С.В.
Задача 7. Две одинаковые пластинки, изготовленные из двухвалентного металла, поместили в
растворы нитрата свинца(II) и нитрата меди(II ).Через некоторое время масса первой пластинки
увеличилась на 19%, а масса второй – уменьшилась на 9,6%. Из какого металла была выполнена
пластинка?
Me + Pb(NO3)2 = Me(NO3)2+Pb (1) М(Pb)=207г/моль
Me + Cu(NO3)2 = Me(NO3)2+Cu (2) М(Cu)=64г/моль
Увеличение массы происходит потому, что металл имеет меньшую молярную массу, чем свинец.
Уменьшение массы происходит потому, что металл имеет большую молярную массу, чем медь.
Если в реакцию вступит у моль металла и металл имеет молярную массу-х
По 1 уравнению 19=у(207-х) у=19/207-х
По 2 уравнению 9,6=у(х-64) у=9,6/х-64
19/207-х =9,6/х-64
х=112
Такую молярную массу имеет металл кадмий
Задача 8. . Закрытый сосуд, содержащий 560 г азота, 16 г водорода и катализатор, нагрели до
500 С. При этом прореагировало 75 % водорода и установилось равновесие. Конечное давление в
сосуде после охлаждения до исходной температуры 27 0С равно 15 атм. Определите объем сосуда..
Решение.
0
Известно, что при нагревании газа (V = const) его давление возрастает. Это наряду с
повышением скорости реакции (согласно правилу Вант-Гоффа с ростом температуры на 10 0С
скорость реакции увеличивается в 2-4 раза) приводит к смещению равновесия в желаемом
направлении (в сторону уменьшения объема реакционной смеси – принцип ЛеШателье):
N2 + 3H2 = 2NH3.
Изменения в ходе реакции описываются уравнением состояния идеального газа:
pV = nRT, где p – давление, атм; V – объем сосуда, л; n – количество газообразного вещества,
моль; R – универсальная газовая постоянная (R = 0,082 л ∙ атм/(К ∙ моль)); T – абсолютная
температура, К.
Рассчитаем молярное количество газов в сосуде после установления равновесия: n(H2) = 0,25 ∙
16/2 = 2 моль.
Поскольку прореагировало 6 моль водорода и 2 моль азота, то образовалось аммиака n(NH3) = 4
моль;
n(N2) = 560/28 – 2 = 18 моль;
n(H2) + n(NH3) + n(N2) = 2 + 4 + 18 = 24 моль. Объем сосуда при 27 0С (300 К):
Vсосуда = (n ∙ R ∙ T)/P = (24 ∙ 0,082 ∙ 300)/15 = 39,4 л.
Ответ: Vсосуда = 39,4 л.
III Открытый турнир по решению задач – Решения и ответы
Денисова В.Г., Курлыкова С.В.
Задачи 9 – 16 подобрала Виктория Германовна Денисова. Источники указаны после
условия каждой задачи. Трудности вызвала 9 задача, не многие догадались, что белый
порошок – смесь веществ. Мало кто справился с задачей 10, задача действительно сложная и к
школьному курсу имеет весьма отдаленное отношение, к тому же, в ней не было данных,
позволяющих рассчитать состав неизвестного вещества. На задачу 12 ответ дали почти все, но
если ответ не подтвержден расчетами или логическими выкладками, он оценивался в 2 балла.
Задача 9. Юному химику для анализа выдали белый порошок, который окрашивает пламя
газовой горелки в желтый цвет. 4,12 г этого порошка он растворил в воде и разделил раствор на
равные части. При действии избытка раствора нитрата серебра на первую порцию выпадает 3,76 г
светло-жёлтого осадка, частично растворимого в аммиаке. При пропускании хлора через вторую
порцию может быть получено не более 1,24 г простого вещества. Что представляет собой порошок,
выданный для анализа? (С.Н. Перчаткин, А.А. Зайцев, М.В.Дорофеев. Химические олимпиады в
Москве. – М.: МИКПРО, 2003. – с.275)
Решение:
Окрашивание пламени горелки в желтый цвет говорит о наличии иона натрия. Образование простого
вещества при взаимодействии с хлором указывает на простой кислотный остаток. Взаимодействие
порошка с нитратом серебра с образованием светло-желтого осадка – о наличии бромид- или иодиданиона. В аммиаке не растворяется йодид серебра. Определяем количество йода n = 1,24/254 =
0,00488 моль. В соответствии с уравнением 2NaI + Cl2 = I2 + 2NaCl йодида натрия должно быть в 2
раза больше, то есть 0,00976 моль, что соответствует массе 1,464 г. Йодида серебра должно
получиться 0,00976∙235= 2,2936 г.
Это говорит о том, что исходный порошок не был индивидуальным веществом, содержал примесь
другой соли натрия. Масса примеси соли натрия в исходном порошке (в половине порции) 4,12:2 –
1,464 = 0,596 г; масса соответствующей соли серебра 3,76 – 2,2936 = 1,4664 г. Количества этих солей
одинаковы, поэтому можно составить пропорцию: 0,596/(23+Х) = 1,4664/(108+Х), где Х – молярная
масса кислотного остатка, при расчетах Х = 35г/моль, это Сl. Вторым компонентом исходной смеси
был хлорид натрия.
Определим состав исходной смеси. В половине порции 1,464 г (0,00976 моль) йодида натрия и 0,596
г (0,01 моль). В массовых долях йодида натрия 71%, в мольных долях – 49,4%; хлорида натрия
в массовых долях 29%, в мольных – 50,5%
Задача 10. Газообразное при 20оС и 1 атм вещество Х сожгли в кислороде. При этом
образовалось только вещество У, причем число молей его в 3 раза больше, чем вещества Х.
Вещество Х растворили в воде и разделили на 2 равные части. Первую половину раствора сразу
оттитровали раствором щелочи, а вторую – после кипячения. В первом случае на титрование
израсходовано вдвое больше щелочи, чем во втором. Определите вещества Х и У, запишите
описанные уравнения реакций. (С.Н. Перчаткин, А.А. Зайцев, М.В.Дорофеев. Химические
олимпиады в Москве. – М.: МИКПРО, 2003. – с.277)
Решение: Если при сгорании вещества Х в кислороде образуется только один продукт, то это
вещество либо простое, либо это бинарное соединение кислорода. Простым веществом Х не может
быть, так как продукта сгорания образовалось в 3 раза больше по молям, Х реагирует с водой с
образованием двухосновной кислоты, которая при кипячении превращается в другую
одноосновную кислоту. Этот факт наводит на мысль о декарбоксилировании двухосновной
органической кислоты. Отсюда можно сделать вывод о составе Х – бинарное соединение углерода и
кислорода, включающее в свой состав 3 атома углерода. Его формула О=С=С=С=О, или С3О2.
С3О2 + 2О2 = 3СО2
О=С=С=С=О + 2Н2О → НООС-СН2-СООН
НООС-СН2-СООН → СН3СООН + СО2
III Открытый турнир по решению задач – Решения и ответы
Денисова В.Г., Курлыкова С.В.
Задача 11. Приведите структурные формулы изомеров нонана, при фотохимическом
хлорировании которых образуется всего по два монохлорпроизводных. (Химия в школе, 1990, № 2. –
с 64)
Решение: изомерные нонаны должны содержать по 2 типа атомов водорода, очевидно, что это
должны быть максимально симметричные структуры. Подходят 2 вещества:
3,3-диэтилпентан (есть только идентичные вторичные и идентичные первичные атомы углерода),
продуктами хлорирования могут быть 1-хлор-3,3-диэтилпентан или 2-хлор-3,3-диэтилпентан.
2,2,4,4-тетраметилпентан (есть только идентичные первичные атомы углерода и один вторичный),
продуктами хлорирования могут быть 1-хлор-2,2,4,4-тетраметилпентан и 3-хлор-2,2,4,4тетраметилпентан
Задача 12. При определенных условиях один углеводород способен превращаться в другой в
соответствии с уравнением: х Сn H3n – 4 → у С2n+2 H3n . Определите формулы углеводородов. (Химия
и жизнь, 1984, № 3. – с. 76)
Решение:это математическая задача
Число атомов углерода в левой и правой части уравнения одинаково xn=(2n+2)y
Число атомов водорода в левой и правой части уравнения одинаково x(3n – 4)= 3ny
Объединим эти уравнения в систему , разделим первое уравнение на второе, сократятся х и у,
останется пропорция n/(3n – 4) = (2n+2)/ 3n.
Решая пропорцию, получаем квадратное уравнение 3n2 – 2n – 8 = 0, откуда n = 2.
Подставляя 2 в формулы углеводородов, получим ацетилен и бензол, реакция тримеризации бензола.
Задача 13. При полном сгорании 2,72 г смеси двух алканов, отличающихся по составу на две
гомологические разницы, образовалось 8,36 г углекислого газа. Определите качественный и
количественный состав исходной смеси. (из личной коллекции)
Решение: Это задача с неполным набором данных.
Определим количество углекислого газа 8,36/44 = 0,19 моль
Запишем схемы горения алканов CnH2n+2 →nCO2
Cn+2H2n+6→ (n+2) CO2
Пусть первого гомолога было х моль, тогда углекислого газа nx моль, второго гомолога у моль, тогда
углекислого газа (n+2)у моль, их сумма равна 0,19 моль.
Выразим массу смеси алканов (14n +2)x+(14n+30)y = 2,72 г
Получим систему из 2-х уравнений с 3 неизвестными:
nx + (n+2)у = 0,19
(14n +2)x+(14n+30)y = 2,72
Решить ее нельзя. Поэтому мы применим такой приём: предположим, что в смеси есть только
первый гомолог, тогда у = 0; В таком случае n = 6,33.
Далее предположим, что в смеси есть только второй гомолог, тогда х = 4,33.
n лежит в интервале между 4,33 и 6,33 и может быть только целым числом. Следовательно, в этой
задаче будет 2 ответа. Первый гомолог может быть пентаном или гексаном, тогда второй – гептаном
или октаном.
Подставляя в систему уравнений n, можно определить содержание гомологов в исходной смеси.
Ответ 1. Пентана 0,01 моль (33,3 объемных%), гептана 0,02 моль(66,7 объемных%)
Ответ 2. Гексана 0,025 моль (83,3 объемных%), октана 0,005 моль(16,7 объемных%)
Задача 14. После взаимодействия с водой 1,4 г смеси щелочного металла и его оксида
образовалось 1,79 г щелочи. Определите количественный и качественный состав смеси. (Химия в
школе, 1984, № 5, с. 59)
Решение: Эта задача также с неполным набором данных. Решается с помощью того же приёма.
Запишем уравнения реакций:
2М + 2Н2О = 2МОН + Н2
III Открытый турнир по решению задач – Решения и ответы
Денисова В.Г., Курлыкова С.В.
М2О + 2Н2О= 2МОН
Пусть металла М х моль, из него образуется х моль щелочи, оксида у моль, из него образуется 2у
моль щелочи. Выразим молярные массы металла М, его оксида 2М+16, гидроксида М+17.
Выразим массу исходной смеси
Мх + (2М+16)у = 1,4
Массу щелочи:
(М + 17) (х + 2у) = 1,79
Опять примем х за 0, тогда М = 24,3; примем у за 0, тогда М = 61. Следовательно молярная масса
щелочного металла лежит в пределах от 24,3 до 61. Подходит только калий.
Подставим значение М = 39 в систему, найдем количества оксида и металла в смеси.
Ответ: 0,5 г калия (35,7%) и 0,9 г оксида калия (64,3%)
Задача 15. Массовая доля хлорида двухвалентного металла в насыщенном при 20 оС растворе
равна 42,5%. После добавления к достаточному количеству раствора 4,5 г безводного хлорида этого
металла в осадок выпало 12,24 г четырехводного кристаллогидрата. Определите неизвестный металл.
(Конкурсные вступительные экзамены в МГУ. Химия – 2003. Под ред. Н.Е.Кузьменко. – М.:
Химический факультет МГУ, 2003, – с.43)
Решение: Пусть масса исходного раствора х г, а масса соли в составе кристаллогидрата, выпавшего
в осадок, - у г. Выразим массовую долю насыщенного раствора после манипуляций с ним:
0,425 х + 4,5 – у
0,425 =
х + 4,5 – 12,24
Решая уравнение, получаем у = 7,7895 г (масса соли в кристаллогидрате), тогда воды в
кристаллогидрате 12,24 – 7,7895 = 4,4505 г. Это соответствует 0,24725 молям воды, соли в
кристаллогидрате по молям в 4 раза меньше (так как кристаллогидрат четырехводный), то есть
0,06181 моль. Найдём молярную массу соли 7,7895/0,06181 = 126 г/моль, вычтем массу двух атомов
хлора (так как это дихлорид, металл двухвалентный по условию), остается 55 г/моль. Это марганец.
Задача 16. Расшифруйте схему превращений, определите вещества А – Л, запишите
уравнения реакций:
Б
→
В
→
Г
→
Д
→
Е
Углеводород А
Ж
→
З
→
И
→
К
→
Л
изомер Б изомер В
изомер Г
гомолог Д
изомер Е
(из личной коллекции)
Решение: А – . несимметричный алкен с двойной связью у первого атома углерода, Б и Ж –
галогеналканы, полученные за счет присоединения по правилу (Б) и против правила (Ж)
Марковникова, далее при щелочном гидролизе получаются изомерные спирты В – вторичный, З –
первичный, их окисление приводит к образованию карбонильных соединений Г – кетон, И –
альдегид, окисление кетона идёт деструктивно с образованием углекислого газа и сокращением
углеродной цепи на 1 атом, окисление альдегида идет без изменения числа атомов углерода, поэтому
Д и К – карбоновые кислоты, но не изомеры, а гомологи друг другу. Е и Л – сложные эфиры.
Один из вариантов ответа:
А – пропен, Б – 2-бромпропан, В – пропанол-2, Г– пропанон, Д – уксусная кислота, Е– этилацетат,
Ж – 1-бромпропан, З – пропанол-1, И– пропаналь, К – порпионовая кислота, Л– метилпропионат
Многие участники предположили, что это ароматические структуры и привели оригинальные
и правильные решения с ними.