WWW.BOOK.LIB-I.RU
БЕСПЛАТНАЯ  ИНТЕРНЕТ  БИБЛИОТЕКА - Электронные ресурсы
 
s

«БИБН 2014-15 Заочный отборочный тур 8-9 класс Задание 9-1 Первый шаг в промышленном производстве концентрированной серной кислоты включает в себя обжиг сульфидных руд, например пирита, в ...»

БИБН 2014-15

Заочный отборочный тур

8-9 класс

Задание 9-1

Первый шаг в промышленном производстве концентрированной серной

кислоты включает в себя обжиг сульфидных руд, например пирита, в

обогащенном кислородом воздухе. Полученный диоксид серы окисляют в

присутствии катализатора, а продукты окисления растворяют в разбавленной

серной кислоте. Остаточный газ, как правило, выбрасывают в атмосферу.

Предельно допустимая концентрация SO2 в воздухе составляет 0.050 мг/м3.

1) напишите уравнение химической реакции, отражающей обжиг пирита.

2) рассчитайте объем диоксида серы (600 K и 108 кПа), образующегося при окислении 100 тонн руды, содержащей 78% FeS2, предполагая, что 5.0% серы и 8.0% (масс.) железа остаются непрореагировавшими.

3) рассчитайте объем (0°C и 1 атм) обогащенного кислородом воздуха (60% (оъемн.) O2), необходимого в пункте 2), учитывая, что остаточный газ содержит 6.0% (объмн.) O2.

4) вычислите массу диоксида серы, выбрасываемого в атмосферу в расчете на каждые 100 тонн руды, при концентрации SO2 в остаточном газе превышающей предельно допустимую концентрацию в 5 раз.

Решение:

1) 4FeS2+ 11O2 2Fe2O3+ 8SO2.

2) M(FeS2) = 120 г/моль.

Количество FeS2, содержащееся в 100 т пиритной руды, равно 100 т0.78 = 78 т = 78·106 г, или 78·106/120=65104 моль.

Поскольку 8% железа и 5% серы остается непрореагировавшими, то количества серы и железа, которые окислились, можно найти по следующим соотношениям:

65104 (1.0–0.08) = 59.8104 моль Fe;

265104(1.0–0.05) = 123.5104 моль S.

Количество вещества SO2, полученного при окислении руды, равно

123.5104 моль. Объем этого диоксида серы при 600 K и 108 кПа равен:

nRT/р= 123.5104 8.314600/108= 57.0106 л=57103 м3.

3) Реакции:

[S] + 3/2O2 SO3;

[Fe] + 3/4O2 1/2Fe2O3.

SO3+ H2O H2SO4;

xSO3+ H2SO4 H2SO4·xSO3.

Из пункта 2) мы знаем, что 100 т руды содержит 59.8104 моль Fe и

123.5104 моль S. В соответствии с уравнениями химических реакций для окисления этих количеств серы и железа требуется (3/459.8104+3/2123.5104) = 230104 моль O2.

Пусть объем обогащенного кислородом воздуха, необходимого для сжигания 100 тонн руды равен x л. Объем N2 в исходной газовой смеси (0.4х) не изменяется в ходе реакции, тогда как объем O2 уменьшается. Остаточный газ содержит 94.0% N2 по объему, в то время как остальные 6.0% приходятся на O2.

Общий объем остаточного газа равен:

0.4x/0.940=0.4255x л, из которых 0.4x л это N2 и остальное кислород.

Следовательно, объем кислорода в остаточном газе 0.4255x 0.4x= 0.0255x л.

Объем кислорода, прореагировавшего с пиритом 0.6x 0.0255x= 0.5745x.

С другой стороны, мы знаем, что объем кислорода, требуемого сжигания (22.4 л/моль)(230104 моль) = 5.152107 л O2.

Таким образом, мы имеем уравнение 5.152107= 0.5745x.

х=5.152107/0.5745=8.97107 л=89.7103 м3 Откуда находим воздуха, обогащенного кислородом.

4) Объем остаточного газа, выделяющегося в атмосферу:

0.42558.97107 =38.17106 л = 38.17103 м3.

Концентрация SO2 в этой смеси 0.0505=0.25 мг/м3.

Таким образом, масса SO2, попадающего в атмосферу из каждых 100 т руды 38.171030.25= 9.54103 мг = 9.54 г.

–  –  –

Каждая химическая реакция в следующей схеме может быть проведена в одну стадию:





1) идентифицируйте соединения A, B, X, Y и Z;

2) напишите уравнения химических реакций, которые отражают приведенные выше превращения, и укажите особенности их протекания.

–  –  –

1) Задание может содержать более чем одно решение. Один из возможных вариантов следующий:

A= CuO;

B= Cu(OH)2;

X= CuCl2;

Y= CuSO4;

Z= Cu(NO3)2.

2) Химические реакции, соответствующие схеме:

2Cu + O2 2CuO;

CuO + 2HCl CuCl2+ H2O;

CuO + H2SO4 CuSO4+ H2O;

CuO + 2HNO3 Cu(NO3)2+ H2O;

CuCl2+ 2KOH Cu(OH)2+ 2KCl;

Cu(NO3)2+ 2KOH Cu(OH)2+ 2KNO3;

CuSO4+ 2KOH Cu(OH)2+ K2SO4;

2Cu(OH)2+ RCHO Cu2O + RCOOH + 2H2O.

Первая реакция требует высокой температуры; следующие три реакции протекают в горячей кислоте; реакция с KOH протекает в растворе; последняя реакция протекает при условии, что гидроксид меди нагревается с альдегидом в присутствии винной кислоты.

Задание 9-3

Немецкий пассажирский дирижабль “Граф Цеппелин”, построенный в 1928 г, мог нести полезную нагрузку до 55 т и пролетать до 10000 км без дозаправки. Его оболочка объемом 105000 м3 включала на 70% герметичные отсеки для несущего газа водорода, а на 30% отсеки с мешками, заполненными газообразным топливом “блау-газ” для питания моторов. В состав блау-газа входили водород (45% по объему), СО (44%), азот (6%) и СО2 (5%). По мере расходования блау-газа рабочие заполняли освободившиеся мешки забортным воздухом и сбрасывали часть балласта (мешки с песком) за борт, так что дирижабль сохранял высоту полета неизменной. Определите массу железа, потраченного на реакцию с серной кислотой при заполнении водородных отсеков дирижабля. Условия примите за нормальные. Вычислите массу балласта, сброшенного к моменту израсходования половины запаса блау-газа.

Напишите уравнения горения компонентов этого газа.

Решение:

Fe + H2SO4 FeSO4 + H2 Определим количество водорода: n(H2) = (105000*0.7) / 22.4 = 3281 кмоль.

n(Fe) = n(H2) = 3281 кмоль. m(Fe) = 328156 = 183736 кг = 183.736 т.

Определим среднюю молярную массу блау-газа:

М(смеси газов)=М11 +М22+М33+М44 = =20.45+440.05+280.44+280.06=17.1 г/моль.

Определим количество сожженного блау-газа:

n(газа)=(1050000.30.5)/22.4=703 кмоль.

Определим разность молярных масс воздуха и блау-газа:

М=М1-М2=29-17.1=11.9 г/моль.

Значит разность масс 703 кмоль газов составит m=11.9703000=8366000 г=8.366 т.

Такова должна быть масса сброшенного балласта для сохранения массы и плавучести дирижабля.

2H2 + O2 2H2O;

2CO + O2т 2CO2.

Задание 9-4

В 7 пробирках налиты растворы следующих веществ: гидроксида натрия, гидроксида аммония, хлорида бария, нитрата серебра, серной кислоты, сульфата меди и сульфата никеля. Расставьте их в необходимом порядке, если известно, что: № 3 образует осадки с №№ 5,6 и 7, а при больших концентрациях

– со всеми остальными. Все осадки растворимы в избытке №7.

№ 6 образует нерастворимые в любых растворах осадки с №№ 1, 2, 4.

№№ 1 и 2 образуют осадки с №№ 5 и 7.

Осадки № 1 с №№ 5 и 7 растворимы в избытке №№ 5 и 7.

Осадки № 2 с №№ 5 и 7 растворимы в избытке № 7.

Решение:

1 CuSO4;

2 NiSO4;

3 AgNO3;

4 H2SO4;

5 NaOH;

6 BaCl2;

7 NH4OH.

Уравнения реакций:

Ag+ + Cl- AgCl;

AgCl + 2NH4OH [Ag(NH3)2]Cl + 2H2O;

2Ag+ + SO42- Ag2SO4;

Ag2SO4 + 4 NH4OH [Ag(NH3)2]2SO4 + 4H2O;

2Ag+ + 2OH- Ag2O + H2O;

Ag2O + 4NH4OH 2[Ag(NH3)2]OH + 4H2O;

Ba2+ + SO42- BaSO4;

Cu2+ + 2OH- Cu(OH)2;

Cu(OH)2 + 2NaOH Na2[Cu(OH)4];

Cu(OH)2 + 4NH4OH Cu[(NH3)4](OH)2 + 4H2O;

Ni2+ + 2OH- Ni(OH)2;

Ni(OH)2 + 6NH4OH Ni[(NH3)6](OH)2 + 6H2O.

–  –  –

При сгорании вещества А образовалось 736 мл (н.у.) CO2 и 296 мг H2O.

Соединение A содержит 63.2% углерода по массе. Гидролиз А в присутствии кислоты приводит к образованию определенного бифункционального соединения В и нейтрального соединения C. Соединение B плохо растворимо в воде и имеет меньшую температуру кипения, чем его изомеры, отличающиеся от B положением двух функциональных групп. В результате реакции В с уксусным ангидридом образуется соединение D. Соединения A и D используются как нестероидные противовоспалительные препараты.

1) определите графические формулы соединений A - D. Представьте свои рассуждения.

2) напишите уравнения всех представленных химических реакций.

3) определить массу исходного образца А.

4) какие причины объясняют, что соединение B характеризуется более низкой температурой кипения, чем его изомеры?

Решение:

1) В результате сгорания соединения А образуется 736/22.4=32.8 ммоль СО2 и 296/18=16.4 ммоль Н2О.

Это позволяет предположить, что соединений А содержит углерод, водород и кислород ( поскольку массовая доля углерода слишком мала для углеводорода). Следовательно, отношение числа атомов углерода к числу атомов водорода в формульной единице равно 1:1. Это позволяет написать общую формулу соединения А в следующем виде: CxHxOy.

В этом случае можно записать:

0.632=12х/(12х+1х+16у), откуда получаем, что 3х=8у.

Таким образом, эмпирическая формула А имеет вид C8H8O3.

Указание на его медицинское использование предполагает следующие структуры:

–  –  –

2) Уравнения реакций:

3) M(C8H8O3) = 152 г/моль. Количество вещества А в 8 раз меньше количества вещества CO2. Следовательно масса образца А равна:

m(A) = 15232.810-3/8=0.623 г.

4) Соединение B – это ортогидроксибензойная (салициловая) кислота. Она имеет более низкую температуру кипения, чем мета- и пара- изомеры, поскольку образует предпочтительнее внутримолекулярные, а не межмолекулярные водородные связи:

.

–  –  –

Ниже приводится лабораторный способ получения индивидуального соединения теллура. Смесь 100 г порошка теллура и 200 г кристаллического KNO3 тщательно перетирают в ступке, переносят в керамический тигель и прокаливают при температуре 430оС в течение 1 часа. После охлаждения реакционную смесь обрабатывают горячим (80-90оС) раствором щелочи, содержащем 90 г KOH в 900 мл воды, и затем фильтруют. Фильтрат нагревают до 100оС и добавляют 10-20 мл азотной кислоты (25-30%) до тех пор, пока значение рН не достигнет 3.5 и остается неизменным в течение не менее 20 минут. Полученный осадок отфильтровывают и промывают дистиллированной водой для удаления нитрат-ионов. Промытые кристаллы нагревают при 170оС в течение 3 часов. Таким образом получают 120 г индивидуального соединения.

1) какое соединение теллура синтезируют по методике, приведенной в условии задачи?

2) напишите уравнения всех протекающих химических реакций.

3) рассчитайте практический выход индивидуального соединения.

4) предложите альтернативный метод получения индивидуального соединения с использованием тех же реагентов, что и в изложенном способе.

Напишите уравнения предложенных реакций и условия их проведения.

Решение:

1) M(KNO3) = 101 г/моль.

M(Te) = 128 г/моль; M(KOH) = 56 г/моль.

n(KNO3) = 200/101= 1.98 моль, n(Te) = 100/128= 0.78 моль, n(KOH)=1.61 моль.

Соотношение составляет примерно 5 : 2. При нагревании реакционной смеси в результате окислительно-восстановительной реакции образуется оксид теллура. Он в водном растворе щелочи превращается в теллурит калия.

Добавление HNO3 приводит к осаждению теллуристой кислоты, которая при нагревании разлагается до TeO2. Таким образом, конечным продуктом является TeO2.

2) Уравнения химических реакций:

Te + 2KNO3 TeO2+ 2KNO2;

2KOH + TeO2 K2TeO3+ H2O;

K2TeO3+ 2HNO3 2KNO3+ H2TeO3;

H2TeO3 TeO2+ H2O.

3) Основываясь на расчетах, приведенных в пункте 1), теллур находится в недостатке. M(TeO2) = 160 г/моль.

Теоретически по представленной методике мы должны получить 160 г/моль0.78 моль = 124.8 г TeO2.

Таким образом, практический выход равен 120/124.8=0.96 или 96%.

4) TeO2 может быть также получен путем обработки тонкодисперсного металлического теллура горячей азотной кислотой, дальнейшим упариванием реакционной смеси и последующим прокаливанием полученного осадка при 400°С.

Общая реакция: Te + 4HNO3= TeO2+ 4NO2+ 2H2O.

Задание 10-3

Идентифицируйте растворы следующих веществ: Co(NO3)2, ZnCl2, HNO3, NaOH, NH4OH, Hg(NO3)2, CoSO4, BaCl2. Известно, что растворы №№ 6 и 8 образуют осадки с №№ 1,2,3,4, растворимые в №7. Кроме того, осадок № 4 с №№ 6,8 растворим в избытке № 8, а осадки №№ 1,2 с №№ 6,8 растворимы в избытке № 6. Раствор № 1 образует осадок с № 5, не растворимый даже в избытке № 7. Раствор № 3 с №№ 4 и 5 образует слабый электролит, при действии на который № 6 выпадает осадок, растворимый в № 7. Рассуждения подтвердите уравнениями химических реакций.

Решение:

№ 1 – CoSO4; № 2 – Co(NO3)2; № 3 – Hg(NO3)2; № 4 – ZnCl2;

№ 5 – BaCl2; № 6 – NH4OH; № 7 – HNO3; № 8 – NaOH.

CoSO4, Co(NO3)2, ZnCl2 дают осадки гидроксидов с NaOH и NH4OH:

CoSO4 + 2NaOH Co(OH)2 + Na2SO4;

Co(NO3)2 + 2NaOH Co(OH)2 + 2NaNO3;

ZnCl2 + 2NaOH Zn(OH)2 + 2NaCl;

Hg(NO3)2 + 2NaOH HgO + H2O + 2NaNO3;

2Hg(NO3)2 + 4NH4OH [NH2Hg2O]NO3 + 3H2O + 3NH4NO3.

Все эти осадки растворимы в азотной кислоте:

[NH2Hg2O]NO3 + 4HNO3 2Hg(NO3)2 + NH4NO3 + H2O;

Zn(OH)2 + 2NaOH Na2[Zn(OH)4];

Co(OH)2 + 6NH4OH [Co(NH3)6](OH)2 + 6H2O;

CoSO4 + BaCl2 CoCl2 + BaSO4;

Hg2+ + 2Cl- HgCl2;

HgCl2 + 2NH4OH NH2HgCl + NH4Cl + 2H2O;

NH2HgCl + 2HNO3 NH4Cl + Hg(NO3)2.

–  –  –

Воздушный шар диаметром 12 м наполнен теплым воздухом 50С.

Окружающий воздух имеет 0С и 1 атм. Какова может быть максимальная масса оболочки шара и корзины, чтобы шар мог лететь?

–  –  –

Сила тяжести легкого теплого воздуха в шаре при 50С в сумме с силой тяжести корзины с оболочкой шара должны быть равны архимедовой выталкивающей силе, равной силе тяжести тяжелого холодного воздуха при 0С, тогда шар сможет взлеть.

F(тяж возд 50С) + F(тяж корз) = F(Архимеда) = F(тяж возд 0С).

V(шара) =4/3 r3 = 904 м3.

n(возд 50С)=PV/R·323=(101300Па·904м3)/(8.314·323)=34101 моль 34.1 кмоль.

m(возд 50С) = 34.1 кмоль·29 кг/кмоль=989 кг.

n(возд 0С)=PV/R·273=(101300Па·904 м3)/(8.314·273)40.35 кмоль.

m(возд 0С)=40.35 кмоль·29 кг/кмоль=1170 кг. m=1170-989=181 кг.

Ответ. Максимальная масса оболочки шара и корзины равна 181 кг.

–  –  –

Газообразную смесь аммиака и углекислого газа полностью растворили в 200 мл воды при температуре 20°C. Полученный прозрачный раствор перенесли в мерную колбу объемом 500 мл и довели до метки дистиллированной водой.

Аликвоту полученного раствора объемом 10.00 мл обработали избытком баритовой воды, в результате чего образовалось 29.6 мг белого осадка.

1) вычислите, каков объем исходной газовой смеси при 20°C и 105 кПа, учитывая, что число молекул одного реагента в 2.5 раза больше, чем другого?

2) какова плотность исходной газовой смеси при стандартных условиях?

3) рассчитайте массовые доли веществ в растворе, полученном путем растворения первоначальной газовой смеси в воде.

4) газовая смесь аналогичного качественного состава используется для производства белого кристаллического соединения X, содержание водорода в котором 7.74% по массе. Когда X нагревают в автоклаве при 100 атм и 150 °C, образуется соединение Y. Приведите графические формулы веществ X и Y;

напишите химические реакции их получения.

5) какова плотность стехиометрической смеси газов, используемых для получения соединения Х?

Решение:

1) В зависимости от соотношения аммиака и диоксида углерода в исходной смеси, следующие процессы могут происходить в растворе:

CO2 + H2O H2CO3;

NH3+ H2O NH4OH;

NH3+ CO2+ H2O NH4HCO3;

2NH3+ CO2+ H2O (NH4)2CO3.

Независимо от вида образующихся солей аммония, в результате добавления баритовой воды образуется осадок карбоната бария:

Ba2++ CO32- BaCO3, или Ba2++ HCO3–+ OH– BaCO3+ H2O.

М(BaCO3) = 197 г/моль.

Количество BaCO3 равно 29.6/197=0.150 ммоль. Это означает, что начальная смесь содержит 0.150500/10= 7.50 ммоль CO2.

Задача имеет два альтернативных решения:

a) Если первоначальная смесь содержит избыток CO2, то количество аммиака равно 7.5/2.5= 3.00 ммоль.

Объем первоначальной смеси может быть найден из уравнения Менделеева-Клапейрона:

V=nRT/P=(7.5+3)8.314(273+20)/105=244 мл.

б) Если первоначальная смесь содержит избыток NH3, то количество аммиака равно 2.57.5 = 18.75 ммоль. В этом случае объем первоначальной газовой смеси равен:

V=nRT/P=(7.5+18.75)8.314(273+20)/105=609 мл.

2) Как видно из первой части, здесь также существует два альтернативных решения задачи. Плотность начальной газовой смеси при стандартных условиях может быть найдена из соотношения:

mVM=, где M – это средняя молярная масса смеси.

М(NH3) = 17.0 г/моль.

М(CO2) = 44.0 г/моль.

a) В избытке CO2, тогда М=44.02.5+17.01/(2.5+1)=36.3 г/моль и отсюда =M/Vm=36.3/22.4=1.62 г/л.

б) В избытке NH3, тогда М=17.02.5+44.01/(2.5+1)=24.7 г/моль и отсюда =M/Vm=24.7/22.4=1.10 г/л.

3) Также как и раньше, рассмотрим два альтернативных решения.

a) Если в избытке находится углекислый газ, то при растворении смеси в воде образуется гидрокарбонат аммония:

М(NH4HCO3) = 79 г/моль.

Масса соли равна 793.0103= 0.237 г.

Масса раствора равна (200 + 36.310.5103) = 200.38 г, тогда массовая доля соли 0.237/200.38= 0.001182 или 0.1182%.

б) Если в избытке находится аммиак, то образуется карбонат аммония:

М((NH4)2CO3) = 96 г/моль. Масса соли равна 967.5103= 0.72 г.

Общая масса раствора равна (200 + 24.726.25103) = 200.6 г, а массовая доля соли 0.72/200.6=0.00359 или 0.359 %.

4) Соединение Х может содержать атомы H, C, N, O. Предположим, что число атомов водорода равно х. Тогда молярная масса Х равна М= (1.008/0.0774)х=13.0х г/моль.

Основываясь на описании синтеза вещества Х, можно заключить, что Х – это карбамат аммония NH2COONH4.

При нагревании карбамат аммония теряет молекулу воды и превращается в соединение Y карбамид (мочевину):

2NH3+ CO2 NH2COONH4;

NH2COONH4 NH2CONH2+ H2O.

Графические формулы X и Y представлены ниже:

5) Стехиометрическое соотношение объемов NH3 и CO2 при синтезе мочевины

–  –  –

Неизвестная кислота А может быть приготовлена путем нитрования фенола при соответствующих условия. А это желтоватое кристаллическое соединение, которое содержит менее 40% углерода по массе. Титрование 229 мг образца требует 19.52 мл 0.05124 M KOH.

1) определите молекулярную формулу кислоты и нарисуйте ее графическую формулу.

2) каково название вещества А в соответствии с правилами IUPAC? Каково его тривиальное название?

3) соединение А частично растворимо в воде. В растворе А ведет себя как слабая кислота, однако, более сильная, чем фенол. Рассмотрите эти свойства А.

4) соединение A взрывается при определенных условиях. Напишите уравнение этой химической реакции.

Решение:

1) При нитровании фенола образуются моно-, ди- и тринитрофенолы. Общую формулу этих соединений можно представить следующим образом:

HOC6H5x(NO2)x, где x = 1, 2 или 3. Нейтрализацию нитрофенолов раствором

КОН можно отобразить следующим уравнением реакции:

HOC6H5x(NO2)x + KOH КOC6H5x(NO2)x + H2O.

Из результатов титрования найдем количество KOH, необходимое для нейтрализации: 19.520.05124 = 1.000 ммоль. Исходя из этих данных и уравнения реакции, найдем молярную массу кислоты 0.229/0.001=229 г/моль.

Следовательно, x=3, и молекулярная формула А имеет следующий вид HOC6H2(NO2)3.

2) Вещество A это 2,4,6-тринитрофенол или пикриновая кислота:

OH O 2N NO2 NO2

3) Пикриновая кислота более сильная кислота, чем фенол, поскольку три электроноакцепторные нитро-группы уменьшают электронную плотность в бензольном кольце и поляризуют O–H связь, тем самым облегчая ее ионизацию.

4) Взрыв пикриновой кислоты может привести к образованию ряда продуктов:

C6H3N3O7 C + CO + N2 + H2O.

Задание 11-3

Для определения содержания сурьмы в триметилдихлорсурьме (СH3)3SbCl2 0.2 г его минерализовали длительным нагреванием с избытком водного раствора перманганата калия в сернокислой среде, при этом выделился хлор. К полученному окрашенному раствору добавили избыток концентрированной HCl и нагревали до обесцвечивания раствора. В нем сурьма находится в форме комплексной кислоты с молярной массой 336 и массовой долей хлора 63.39%. Раствор разбавили водой, добавили 5 г твердого KI и титровали 0.1 молярным раствором тиосульфата натрия до исчезновения коричневой окраски. Определите формулу комплексной кислоты. Напишите уравнения всех реакций, лежащих в основе методики. Вычислите эквивалентный объем раствора тиосульфата натрия.

Решение:

10(СH3)3SbCl2+52KMnO4+103H2SO4 30CO2+148H2O+10Cl2+5Sb2(SO4)5+26K2SO4 + 52MnSO4;

Sb2(SO4)5 + 12HCl 2HSbCl6 + 5H2SO4;

2KMnO4 + 16HCl 2KCl + 2MnCl2 + 8H2O + 5Cl2;

HSbCl6 + 2KI I2 + SbCl3 + 2KCl + HCl;

2Na2S2O3 + I2 Na2S4O6 + 2NaI.

Найдем n[(CH3)3SbCl2]=0.2/238=0.8403 моль.

n[Na2S2O3]=2n[(CH3)3SbCl2]=1.6806 моль; V[Na2S2O3] = 1.6806/0.1 = 16.806 мл.

Ответ. Кислота HSbCl6. V[Na2S2O3] = 16.806 мл.

–  –  –

Воздушный шар диаметром 12 м наполнен теплым воздухом 50С.

Окружающий воздух имеет 0С и 1 атм. Какова может быть максимальная масса оболочки шара и корзины, чтобы шар мог лететь?

–  –  –

Сила тяжести легкого теплого воздуха в шаре при 50С в сумме с силой тяжести корзины с оболочкой шара должны быть равны архимедовой выталкивающей силе, равной силе тяжести тяжелого холодного воздуха при 0С, тогда шар сможет взлеть.

F(тяж возд 50С) + F(тяж корз) = F(Архимеда) = F(тяж возд 0С).

V(шара) =4/3 r3 = 904 м3.

n(возд 50С)=PV/R·323=(101300Па·904м3)/(8.314·323)=34101 моль34.1 кмоль.

m(возд 50С)=34.1 кмоль·29 кг/кмоль=989 кг.

n(возд 0С)=PV/R·273=(101300Па·904 м3)/(8.314·273)40.35 кмоль.

m(возд 0С)=40.35 кмоль·29 кг/кмоль=1170 кг. m=1170-989=181 кг.

Ответ. Максимальная масса оболочки шара и корзины равна 181 кг.

–  –  –

Обозначим количество H2SO4 в растворе через n1, а количество H2O через n2. Тогда число атомов водорода и кислорода в растворе будет определяться следующим соотношением: N(H)=(2n1+2n2)NА; N(O)=(4n1+n2)NА.

По условию: N(H)=N(O), что выполняется при n1=0.5n2 или n2=2n1.

Массовая доля серной кислоты в таком растворе равна:

(H2SO4)=m(H2SO4)/(m(H2SO4)+m(H2O))= =M(H2SO4)n1/(M(H2SO4)n1+ M(H2O)n2)=98n1/(98n1+18n2)= =98n1/(98n1+182n1)=0.7313 или 73.13%.

Задание 9-2

Используя следующее термохимическое уравнение:

KOH(р) + HNO3(р) = KNO3(р) + H2O(ж) + 55.6кДж рассчитайте, какое количество теплоты выделится при сливании 29.5мл 6.20% раствора КОН (плотность 1.055г/мл) и 60.2мл раствора HNO3 (концентрация 2 моль/л, плотность 1.065г/мл).

Решение:

Найдем количество KOH и HNO3:

n(KOH)=m(KOH)/M(KOH)=V/M(KOH)=0.0621.05529.5/56(г/моль)= =0.03445 моль; n(HNO3)=СМV=2 моль/л0.0602 л=0.1204 моль.

Поскольку n(KOH) n(HNO3), а коэффициенты при этих веществах одинаковы и равны единице, гидроксид калия находится в недостатке. Его количество определяет тепловой эффект реакции.

Он равен:

Q=55.6кДж/моль0.03445моль=1.915кДж.

–  –  –

а) Al(т) + HNO3(к) не идет;

б) 2Al(т) + 6HСl(к) 2AlCl3 + 3H2;

в) Al(т) + 3AgNO3(р) Al(NO3)3 + 3Ag;

г) Al(т) + Na2SO4(р) не идет;

д) AlCl3(р) + H2O Al(OH)Cl2 + HCl;

AlCl3(р) + 2H2O Al(OH)2Cl + 2HCl;

AlCl3(р) + 3H2O Al(OH)3 + 3HCl;

е) AlCl3(р) + 3NaOH(р) Al(OH)3 + 3NaCl;

AlCl3(р) + 4NaOH(изб) Na[Al(OH)4]+3NaCl;

AlCl3(р) + 6NaOH(изб) Na3[Al(OH)6]+3NaCl;

ж) AlCl3(р) + 3AgNO3 (р) Al(NO3)3 + 3AgCl;

з) 2AlCl3(р) + 3Na2CO3(р) + 3H2O 2Al(OH)3 + 6NaCl + 3CO2.

–  –  –

В какую сторону сместится равновесие реакции:

N2 (г) + O2(г) 2NO(г) 179.9 кДж при понижении температуры, понижении давления, введении катализатора, введении дополнительного количества кислорода, введении аргона при постоянном объеме?

–  –  –

Вычислите массу бромид-ионов, которые попадут в организм с 10 мл медицинской микстуры, в 200 мл которой содержится по 2 г бромида натрия и бромида калия.

–  –  –

Найдем количество бромида натрия и бромида калия, содержащихся в 200 мл микстуры: n(NaBr)=2/103=0.0194 моль, n(КBr)=2/119=0.0168 моль.

В 200 мл раствора всего находится 0.0194+0.0168=0.0362 моль бромид-ионов. В 10 мл содержится в 20 раз меньше, т.е. 0.0362/20=0.00181моль или 0.00181·80=0.1448г бромид-ионов.

Задание 9-2

Пользуясь имеющимися у Вас знаниями периодической таблицы Д.И. Менделеева предположите, какое нерадиоактивное простое вещество представляет: - самый активный металл

- самый активный неметалл - самый легкий металл

- самый легкий неметалл - самый тяжелый неметалл

- металл с низшей т.пл. - неметалл с низшей т.пл.

Решение:

Самый активный металл Cs, но для водных растворов в соответствии с электрохимическим рядом напряжения – Li.

Самый активный неметалл – F2. Cамый легкий металл – Li (0.534 г/куб. см).

Cамый легкий неметалл – H2 (22.4 л весят 2 г при н.у.).

Cамый тяжелый неметалл – I2 (4.94 г/куб. см).

Металл с низшей т.пл. – Hg (–39С). Неметалл с низшей т.пл. – Hе (–271С).

Задание 9-3

Даны четыре пронумерованных пробирки с растворами следующих веществ: хлорида натрия, нитрата серебра, фосфата натрия, азотной кислоты. В какой пробирке какой раствор содержится неизвестно, но установлено, что: 1) при сливании растворов из 2-ой и 4-ой пробирок получается осадок, растворяющийся при добавлении раствора из 1-ой пробирки; 2) при сливании растворов из 2-ой и 3-ей пробирок получается осадок, не растворяющийся при добавлении раствора из 1-ой пробирки. Определите, какие растворы находятся в 1, 2, 3 и 4-ой пробирках. Напишите уравнения соответствующих реакций.

Решение:

№1 – HNO3; №2 – AgNO3; №3 – NaCl; №4 – Na3PO4.

При сливании растворов №2 AgNO3 и №4 Na3PO4 образуется бледно-желтый осадок фосфата серебра: 3AgNO3 + Na3PO4 Ag3PO4 + 3NaNO3.

Фосфат серебра – это труднорастворимая соль фосфорной кислоты (кислоты средней силы) и она растворяется в более сильных минеральных кислотах:

Ag3PO4 + 3HNO3 3AgNO3 + Н3PO4.

При сливании №2 AgNO3 и №3 NaCl выпадает белый осадок хлорида серебра: AgNO3 + NaCl AgCl + NaNO3.

Так как HNO3 и HCl кислоты приблизительно одинаковой силы, то HNO3 не вытесняет HCl из ее солей, и AgCl не растворяется в HNO3:

AgCl + HNO3 нет реакции.

Задание 9-4

Запишите в молекулярном и ионном виде уравнения только тех реакций, которые протекают практически до конца: а) хлорид железа(II) + нитрат бария;

б) карбонат калия + азотная кислота; в) нитрат натрия + хлороводородная кислота; г) сульфат алюминия + нитрат свинца; д) ацетат натрия + серная кислота.

Решение:

Среди реакций ионного обмена практически до конца протекают те, в которых образуется малорастворимое, малодиссоциированное или газообразное вещество.

Реакции между FeCl2 и Ba(NO3)2 (а), а также между NaNO3 и HCl (в) не протекают, поскольку возможные продукты взаимодействия хорошо растворимы в воде и не уходят из сферы реакции. Ни молекулярного, ни ионного уравнений в этом случае не записывают.

Реакция между K2CO3 и HNO3 (б) протекает практически до конца, поскольку один из образующихся продуктов (углекислый газ) является газообразным веществом и удаляется из водного раствора:

или CO32- + 2H+ H2O + CO2.

K2CO3 + 2HNO3 2KNO3 + H2O + CO2

Взаимодействие Pb(NO3)2 и Al2(SO4)3 (случай г) приводит к осадку:

3Pb(NO3)2 + Al2(SO4)3 2Al(NO3)3 + 3PbSO4 или Pb2+ + SO42- PbSO4.

При взаимодействии CH3COONa и H2SO4 (д) образуется уксусная кислота, которая является слабым электролитом:

2CH3COONa + H2SO4 CH3COOH + Na2SO4 или CH3COO- + H+ CH3COOH.

БИБН 2014-15 Очный отборочный тур 10 класс Вариант 1

Задание 10-1

При окислении предельного одноатомного спирта получена карбоновая кислота с выходом 80%. При действии на эту кислоту избытка цинка выделилось 4.48 л водорода (н.у.). Какая кислота и в каком количестве была получена? Сколько граммов и какого спирта потребовалось, если известно, что при его дегидратации получается 2-метилпропен-2.

Решение:

Изобутилен может быть получен дегидратацией первичного изобутилового спирта (СН3)2СНСН2ОН, который способен окисляться до 2метилпропановой (изомасляной) кислоты, либо дегидратацией третичнобутилового спирта (СН3)3СОН, который не окисляется без разрушения углеродного скелета.

Следовательно, был взят изобутиловый спирт, при окислении которого образуется изомасляная кислота:

Запишем уравнения реакций:

(СН3)2СНСН2ОН (СН3)2С=СН2 + Н2О (t, H2SO4);

(СН3)3СОН (СН3)2С=СН2 + Н2О (t, H2SO4);

(СН3)2СНСН2ОН (СН3)2СН-СООН (t, КMnO4);

2RCOOH + Zn (RCOO)2Zn + H2.

Для получения 4.48 л водорода (0.2 моль) необходимо 0.4 моль изомасляной кислоты, или 0.488=35.2 г. Чтобы получить такое количество кислоты с выходом 80% необходимо взять 0.4/0.8=0.5 моль или 0.574=37 г изобутилового спирта.

–  –  –

Бутан-бутеновая углеводородная смесь используется в качестве сырья для производства бутадиена-1,3 и затем каучука. Запишите схему таких превращений. Как из бутан-бутеновой смеси выделить бутан?

–  –  –

В четырех пробирках находятся водные растворы KI, КCl, КNO3 и KOH.

Водный раствор какого индивидуального вещества можно использовать для их распознавания? Укажите признаки протекающих реакций и составьте необходимые химические уравнения. Различие запаха при распознавании веществ не используйте.

Решение:

Искомый реактив водный раствор нитрата серебра. При добавлении его к раствору нитрата калия никаких изменений не происходит.

При добавлении реактива к раствору иодида калия выпадает желтый осадок:

Ag+ + I- AgI.

AgNO3 + KI AgI + КNO3,

В растворе хлорида калия образуется белый осадок:

Ag+ + Cl- AgCl.

AgNO3 + KCl AgCl + KNO3,

При добавлении гидроксида калия выпадает черный осадок:

2AgNO3 + 2КOH Ag2O + 2КNO3 + H2O; 2Ag+ + 2OH- Ag2O + H2O.

AgNO3 + KNO3 нет реакции. Различие наблюдаемых явлений позволяет однозначно идентифицировать вещества.

Задание 10-4

Согласно известному способу стирки с отбеливанием белье замачивают в холодном растворе Na3PO4, добавляют фенолфталеин до малиновой окраски, пероксид водорода и нагревают до кипения. Какую роль выполняют соль и пероксид? Предположите, почему при замене фосфата на дигидрофосфат натрия малиновая окраска не появляется, качество стирки и отбеливания ухудшается?

Решение:

Фосфат натрия служит для создания щелочной среды (результат гидролиза): Na3PO4 + H2O NaOH + Na2HPO4; PO43- + H2O OH- + HPO42-.

В щелочной среде идет гидролиз жировых загрязнений, это облегчает очистку белья при стирке. Окраска фенолфталеина подтверждает щелочную среду.

Пероксид водорода при катализе щелочью разлагается с выделением кислорода, который окисляет окрашенные загрязнения и оказывает отбеливающий эффект H2O2 H2O + (О). Водный раствор NaH2PO4 имеет не щелочную, а слабокислую среду в результате диссоциации: NaH2PO4 Na+ + H2PO4-;

H2PO4- H+ + HPO42-; HPO42- H+ + PO43-. Фенолфталеин не окрашивается в кислой среде. Из-за отсутствия щелочной среды не идет щелочной гидролиз жиров, и стирка менее эффективна. В отсутствие щелочной среды H2O2 медленнее выделяет кислород, отбеливание менее эффективно.

БИБН 2014-15 Очный отборочный тур 10 класс Вариант 2

Задание 10-1

Эквимолярную смесь этилена и пропилена разбавили бутином-2 так, что плотность образовавшейся смеси, измеренная при 172С и давлении 0.82атм, стала равной 1 г/л. Сколько водорода (м3), измеренного при 32С и давлении 760 мм рт. ст. потребуется для полного гидрирования 1м3 этой смеси, измеренной при этих же условиях.

Решение:

Из уравнений PV=(m/M)RT и P=nRT/M находим молярную массу смеси:

М(смеси)= nRT/Р=1г/л(0.082латм/мольК)445К/0.82атм = 44.5г/моль.

Находим состав смеси: М(смеси) = М11 + М22 + М33, где 1, 2 и 3 объемные доли этилена, пропилена и бутина-2 соответственно. 1+ 2+ 3=1.

Поскольку смесь этилена и пропилена эквимолярная, то 1=2.

44.5=281+421+(1-21)54 и 1=2=0.25, а 3=0.5.

Установим количество веществ, находящихся в 1м3 смеси при температуре 32С и давлении 1 атм: n=PV/(RT)=1атм1000л/(0.082латм/мольК305К)=40моль.

Зная молярную долю каждого из веществ смеси, найдем их количества: n(C4H6) = n3 = 40моль0.5=20моль; n(C2H4) = n1 = 40моль0.25=10моль; n(C3H6) = = n1 = 40моль0.25=10моль.

C4H6 + 2Н2 С4Н10; C2H4 + Н2 С2Н6; C3H6 + Н2 С3Н8.

Из уравнений реакций видно, что для гидрирования смеси необходимо n(Н2)=40моль+10моль+10моль=60моль водорода (40моль на бутадиен (1:2); по 10 моль на пропилен и этилен (1:1)). Объем водорода равен V=nRT/P=60моль(0.082латм/мольК)305К/1атм=1500л (1.5м3).

Задание 10-2

Азотистая кислота диссоциирует в растворе на ионы не полностью. В 1 л раствора азотистой кислоты с концентрацией 0.1 моль/л содержится 6.151022 недиссоциированных молекул и образовавшихся ионов суммарно. Определите степень диссоциации кислоты в этом растворе и с учетом ответа отнесите азотистую к сильным или слабым кислотам.

Решение:

Азотистая кислота диссоциирует в соответствии с уравнением:

HNO2 H+ + NO2-.

Обозначим количество продиссоциировавших молекул через Х (моль). В соответствии с уравнением образовалось Х моль Н+, Х моль NO2- и осталось (0.1-Х) моль непродиссоциировавших молекул.

Общее количество непродиссоциировавших молекул и образовавшихся ионов равно:

(0.1-Х)+Х+Х=(0.1+Х) моль, а их число: (0.1+Х)NA=(0.1+Х)6.021023 или по условию 6.151022. Отсюда, количество распавшихся молекул Х=0.00216 моль.

Степень диссоциации азотистой кислоты в этом растворе равна:

=[(количество распавшихся молекул)/(общее количество молекул)]100%= =[0.00216/0.1]100%=2.16%. Азотистая кислота является слабой, поскольку степень диссоциации 100%.

–  –  –

Возможное вещество карбонат аммония (NH4)2CO3.

2CH3COOH + (NH4)2CO3 2CH3COONH4 + CO2 +H2O;

2KOH + (NH4)2CO3 K2CO3 + 2NH3 + 2H2O;

2AlCl3 + 3(NH4)2CO3 + 3H2O 2Al(OH)3 + 3CO2 + 6NH4Cl.

–  –  –

Для каждой из приведенных ниже реакций оценить возможность смещения равновесия в сторону образования продуктов повышением температуры, понижением давления.

1) 2O3(г) 3O2(г) + Q; 2) BaCO3(т) BaO(т) + CO2(г) Q;

3) SO3(г) + NO(г) SO2(г) + NO2(г) Q

–  –  –

Согласно принципу Ле-Шателье повышение температуры приведет к смещению равновесия влево у экзотермической реакции 1 и вправо у эндотермических реакций 2 и 3. Понижение давления приведет к смещению равновесия вправо у реакций 1 и 2, сопровождающихся увеличением количества газообразных веществ, но не изменит равновесия реакции 3 (без изменения количества газов).

–  –  –

Согласно известному способу стирки с отбеливанием белье замачивают в холодном растворе Na3PO4, добавляют фенолфталеин до малиновой окраски, пероксид водорода и нагревают до кипения. Какую роль выполняют соль и пероксид? Предположите, почему при замене фосфата на дигидрофосфат натрия малиновая окраска не появляется, качество стирки и отбеливания ухудшается?

Решение:

Фосфат натрия служит для создания щелочной среды (результат гидролиза): Na3PO4+H2ONaOH+Na2HPO4; PO43-+H2OOH-+HPO42-.

В щелочной среде идет гидролиз жировых загрязнений, это облегчает очистку белья при стирке. Окраска фенолфталеина подтверждает щелочную среду. Пероксид водорода при катализе щелочью разлагается с выделением кислорода, который окисляет окрашенные загрязнения и оказывает отбеливающий эффект: H2O2 H2O + (О).

Водный раствор NaH2PO4 имеет не щелочную, а слабокислую среду в результате диссоциации: NaH2PO4 Na+ + H2PO4-;

H2PO4- H+ + HPO42-; HPO42- H+ + PO43-.

Фенолфталеин не окрашивается в кислой среде.

Из-за отсутствия щелочной среды не идет щелочной гидролиз жиров, и стирка менее эффективна. В отсутствие щелочной среды H2O2 медленнее выделяет кислород, отбеливание менее эффективно.

–  –  –

Предложите способ доказательства того, что данное кристаллическое вещество является медным купоросом CuSO45H2O. Приведите уравнения качественных реакций с выделением осадков красного, голубого, черного цветов. Запишите уравнения реакций.

–  –  –

Медный купорос представляет собой твердое вещество синего цвета, не имеющее запаха, растворимое в воде. Для доказательства состава необходимо показать наличие в нем ионов меди, сульфат-ионов и кристаллизационной воды.

Нагревание медного купороса сопровождается отщеплением кристаллизационной воды, кристаллы постепенно теряют синюю окраску и становятся серовато-белыми. Пары воды могут быть сконденсированы в бесцветную жидкость без запаха: CuSO45H2O CuSO4 + 5H2O.

При действии на водный раствор медного купороса раствором нитрата бария выпадает белый осадок, нерастворимый в азотной кислоте (качественная реакция на сульфат-ионы): CuSO4 + Ba(NO3)2 Cu(NO3)2 + BaSO4.

При опускании цинковой или медной пластинки в раствор медного купороса образуется покрытие ярко-красного цвета (металлическая медь):

CuSO4 + Zn ZnSO4 + Cu.

При действии щелочи на раствор медного купороса выпадает голубой осадок гидроксида меди, растворимый в водном растворе аммиака с образованием ярко-синего раствора:

CuSO4 + 2NaOH Cu(OH)2 + Na2SO4;

Cu(OH)2 + 4NH3 [Cu(NH3)4](OH)2.

При пропускании газообразного сероводорода через водный раствор медного купороса образуется черный осадок: CuSO4 + H2S CuS + H2SO4.

–  –  –

При электролизе 9.17%-ного раствора нитрата калия массой 872 г на аноде выделилось 61 л кислорода (t=21C, P=80.11 кПа). Вычислите массовую долю нитрата калия в растворе после проведения электролиза.

–  –  –

Запишем схему электролиза:

KNO3 = K+ + NO3-; 4H2O = 4H+ + 4OH-;

Катод ( - ) Анод (+) + NO3- не разряжается K не разряжается 4H+ + 4e 2H2 4OH- - 4e O2 + 2H2O;

2Н2О - 4е О2 + 4H+ 2Н2О +2е H2 + 2OHСуммарная реакция в электролизере: 2H2O 2H2 + O2.

При электролизе водного раствора KNO3 происходит электролитическое разложение воды, масса самой соли в растворе не изменяется, но уменьшается масса растворителя – воды, которая расходуется, и поэтому увеличивается концентрация растворенной соли. Сначала определим количество разложившейся воды, а затем пересчитаем концентрацию раствора.

Используя уравнение Менделеева-Клапейрона найдем количество вещества кислорода, выделившегося на аноде:

n(O2)=PV/RT= 80.11103Па6110-3м3/(8.314(Дж/мольК)294К)=2 моль.

Следовательно, электролитическому разложению подвергается 4моль воды, т.е.

418=72г H2O.

По определению массовой доли находим, что исходный раствор содержал 0.0917872=80 г KNO3.

После электролиза массовая доля KNO3 составляет: (KNO3)=80/(872-72)=0.10.

Задание 11-4

К 20 г раствора этанола в изопропилацетате добавили 60 мл водного раствора гидроксида калия с концентрацией 6 моль/л. Полученную смесь упарили, а сухой остаток прокалили. Массовая доля калия в полученном остатке оказалась равной 58.7%. Вычислите массовую долю спирта в исходном растворе.

Решение:

Водный раствор гидроксида калия реагирует с изопропилацетатом, но не реагирует с этанолом:

CH3COOC3H7 + KOH CH3COOK + C3H7OH.

n(KOH)=0.066=0.36 моль – избыток, поскольку количество изопропилацетата не может превысить 20.0/102=0.196моль. Пусть в водном растворе n(CH3COOC3H7)=х моль, тогда после выпаривания в смеси содержалось х моль CH3COOK и (0.36 – х) моль KOH.

При прокаливании протекает реакция: CH3COOK + KOH CH4 + K2CO3.

Необходимо рассмотреть два случая:

Случай 1. В последней реакции КОН в избытке (0.36 – х х):

Тогда после прокаливания в смеси образуется х моль K2CO3 (М=138г/моль) и останется (0.36-х)-х=(0.36-2х) моль KOH (М=56г/моль). Масса этой смеси равна: m(смеси)=m(K2CO3)+m(KOH)= =n(K2CO3)·M(K2CO3)+n(KOH)·M(KOH)= =[х138+(0.36-2х)56].

В этой смеси находится n(К)=[2·n(K2CO3)+n(KOH)]=[2·х+(0.36-2·х)] моль калия, масса которого равна: m(К)=[(2·х+(0.36-2·х))39] г.

Массовая доля калия в смеси равна:

[(2·х+(0.36-2·х))39]/[х138+(0.36-2х)56]=0.587; откуда х=0.145 моль. Масса изопропилацетата в исходном растворе равна 0.145102=14.79г, а его массовая доля 14.79/20=0.7395; массовая доля спирта составляет (СН3СН2ОН)=1-0.7395=0.2605.

Случай 2. КОН в последней реакции в недостатке (0.36 - х х):

CH3COOK + KOH CH4 + K2CO3.

Тогда после прокаливания в смеси образуется (0.36-х) моль K2CO3 и останется (х-(0.36-х))=(2х-0.36) моль CH3COOK (М=98г/моль). Массовая доля калия в смеси равна: [(2(0.36-х)+(2х-0.36))39]/[(0.36-х)138+(2х-0.36)98]=0.587; откуда х=0.164 моль, что противоречит условию недостатка КОН. Этот вариант отпадает.

Ответ: (СН3СН2ОН)=0.2605 или 26.05%.

БИБН 2014-15 Очный отборочный тур 11 класс Вариант 2

–  –  –

К какому типу (присоединения, разложения, замещения, обмена) относятся приведенные ниже реакции:

1) Na2SO4 + BaCl2 BaSO4 + 2NaCl; 2) Zn + 2HCl ZnCl2 + H2;

3) CO + Cl2 COCl2; 4) NH4OH NH3 + H2O;

5) Na2CO3 + 2HCl 2NaCl + CO2 + H2O

–  –  –

В 50 кг какого из удобрений содержится большая масса азота: в аммиачной селитре NH4NO3 или карбамиде CO(NH2)2? Ответ подтвердите соответствующими расчетами.

–  –  –

Найдем количество вещества нитрата натрия и карбамида по формуле:

n=m/M; n(NH4NO3)=50000/80=625 моль.

В соответствии с химической формулой количество атомов азота в два раза больше количества вещества:

n(N)=2n(NH4NO3)=2625=1250 моль. Масса азота в 50 кг аммиачной селитры равна: m(N)=125014=17500 г=17.5 кг.

Аналогичные расчеты проведем для карбамида.

n(CO(NH2)2)=50000/60=833моль; n(N)=2n(CO(NH2)2)=2833=1666 моль;

m(N)=166614=23324 г=23.324 кг.

Таким образом, больше азота содержится в 50 кг карбамида.

Задание 11-3

1202 л газообразного фтороводорода (20C, 1 атм.) поглотили пропусканием через 1 л воды в стеклянном цилиндре. Полученный раствор имеет плотность 1.155 кг/л. Вычислите массовую долю фтороводорода в растворе и молярную концентрацию этого раствора. Вскоре цилиндр с кислотой потерял прозрачность. По какой причине?

Решение:

PV=nRT n(HF)=1202101.3/8.314293=50 моль. m(HF)=5020=1000 г.

m(р-ра HF)=2000 г. (HF)=1000/2000=0.50 (50%).

V(р-ра HF)=2000/1.155= 1732 мл = 1.732 л. С(HF)=50моль/1.732л=28.87 моль/л.

Стекло разъедается плавиковой кислотой и мутнеет:

Na2OCaO(SiO2)6 + 28HF Na2SiF6 + CaSiF6 + 4SiF4 + 14H2O.

Задание 11-4

Многоатомный фенол, не имеющий заместителей в кольце, обработали избытком щелочного металла; объем выделившегося газа составил 672 мл.

Такую же порцию исходного соединения сожгли, продукты сгорания пропустили через трубку с оксидом фосфора(V). Вышедший из трубки газ смешали с 896мл водорода. Плотность полученной газовой смеси составила

1.496 г/л (все объемы измерены при нормальных условиях). Установите состав исходного соединения и предложите возможную структуру.

Решение:

Запишем уравнение реакции горения в следующем виде:

C6H6Oх + (7.5-0.5x) O2 6CO2 + 3H2O (1) P2O5 + 3Н2О 2Н3РО4 (2) Пусть n(фенол)=а моль. Поскольку вода поглощается в трубке с P2O5, с водородом смешали только углекислый газ.

По уравнению реакции (1):

n(CO2)=6n(фенол)=6a.

Вычислим количество вещества добавленного водорода по формуле:

n(H2)=V(H2)/Vm; n(H2)=0.896/22.4=0.04моль.

Средняя молярная масса полученной газовой смеси равна Мср=Vm=1.49622.4=33.5г/моль.

Воспользуемся формулой для расчета средней молярной массы через количества веществ газов:

Мср=[M(H2)n(H2)+M(CO2)n(CO2)]/[n(H2)+n(CO2)];

[20.04+446a]/[0.04+6a]=33.5; откуда а=0.02 моль.

Запишем в общем виде уравнение реакции, протекающей между многоатомным фенолом и натрием: C6H6Oх + xNa C6H6-хOхNaх+ 0.5xH2. (3)

Количество вещества водорода, выделившееся в этой реакции, равно:

n(H2)=0.672/22.4=0.03моль. В соответствии со стехиометрией реакции (3):

n(H2)=0.5хn(фенола); т.е. 0.03=0.5х0.02; откуда х=3. Формула C6H3(ОН)3.

Фенол имеет одну из нижеприведенных структур:

C OH C OH C OH

HC C OH HC C OH HC CH

–  –  –

В двух запаянных ампулах установились равновесия:

А В +СО2 и С D +O2, где A, B, C и D - твердые вещества. Куда сместится равновесие после вскрытия ампулы на воздухе? Ответ поясните.

–  –  –

Содержание СО2 в атмосфере незначительно, поэтому равновесие при вскрытии первой ампулы сместится вправо, в результате улетучивания продукта реакции – СО2. Реакция станет необратимой.

Парциальное давление кислорода в атмосфере значительно и равно 0.21 атм пропорционально содержанию кислорода в атмосфере (21% объемн.).

Смещение равновесия при вскрытии второй ампулы будет определяться равновесным давлением кислорода. При Рравн 0.21 атм равновесие сместится вправо, при Рравн0.21 атм - влево. При Рравн = 0.21 атм равновесие не сместится.

Задание 8-2

Вещества АБ, ВГ и ДЕ являются представителями важнейших классов неорганических соединений. Все частицы А - Е содержат по10 электронов.

Запишите химические формулы частиц А - Е и соединений АБ, ВГ и ДЕ.

Запишите электронные формулы частиц А – Е.

Одинаковы ли радиусы частиц? Если нет, то какая частица имеет наибольший радиус, а какая наименьший?

Что происходит при действии воды на вещества АБ, ВГ и ДЕ? Напишите необходимые уравнения реакций, укажите условия их протекания.

Решение:

1). Частицы, содержащие 10 электронов - атом Ne, ионы Na+, Mg2+, Al3+, F-, O2-, N3-. Соединений неона не получено. А Na; Б F; В Mg; Г O; Д Al; Е N.

2). Электронные формулы ионов Na+, Mg2+, Al3+, F-, O2- и N3- одинаковые s22s22p6 3). Радиусы частиц с одинаковым электронным строением с ростом заряда ядра уменьшаются. Наибольший радиус имеет ион N3-, наименьший - Al3+.

4). NaF в воде растворяется, но с ней не реагирует. MgO + H2O Mg(OH)2 (при комнатной температуре очень медленно, быстро идет при кипячении) AlN + 3H2O Al(OH)3+ NH3 Задание 8-3 Смесь порошков угля 4.8 г, фосфора 6.2 г и кальция 20 г прокалили в герметичном сосуде массой 200 г, содержащем 32 г кислорода. По окончании экзотермической реакции сосуд охладили до комнатной температуры и взвесили (m). Затем откачали газообразные О2 и СО2 и сосуд вновь взвесили (251г).

Запишите уравнения образования оксидов и возможных реакций между ними.

Вычислите количества вещества твердых продуктов реакций, значение m.

Решение:

Найдем количество исходных веществ. n(C)=4.8/12= 0.4моль. n(Р)=6.2/31=

0.2моль. n(Са)=20/40= 0.5моль. n(О2)=32/32= 1моль. Общая масса сосуда с простыми веществами 263г.

С + О2 CО2 4Р + 5О2 2Р2О5 2Са + О2 2СаО Остаток кислорода составляет 1-0.4-0.25-0.25=0.1 моль. Масса его 3.2 г.

Найдем количество образовавшихся оксидов. n(CО2)=n(C)=0.4 моль.

n(Р2О5)=0.5n(Р)=0.1 моль. n(CаО)=n(Cа)=0.5 моль.

После реакции общая масса сосуда с веществами не изменится, m=263г по закону сохранения массы. СаО + СО2 СаCО3 3СаО + Р2О5 Са3(РО4)2 После удаления газов масса сосуда снизилась с 263г до 251г. Понижение составило 12г и включает весь непрореагировавший кислород 3.2 г и остальные

8.8г - часть образовавшегося углекислого газа (0.2 моль).

Найдем количество образовавшихся солей. n[Са3(РО4)2]=n(Р2О5)=0.1 моль. При этом израсходовалось 0.3 моль СаО. Оставшиеся 0.2 моль СаО прореагировали с 0.2моль СО2 с образованием 0.2 моль СаCО3.

Задание 8-4

Вычислите массу твердого перманганата калия, нагревание которого может обеспечить заполнение 10 медицинских кислородных подушек, вмещающих по 35.2г кислорода каждая. Найдите объем 10-молярного водного раствора пероксида водорода, достаточный для заполнения 10 подушек.

Напишите уравнения упомянутых реакций. Каков объем одной подушки при нормальных условиях?

–  –  –

К смеси SO2 и CO2, соотношение объемов которых 1:4, добавили неизвестный газ. Его объем был таким же, что и объем начальной смеси. После добавления этого газа средняя молярная масса смеси уменьшилась на 10 ± 0.2 г/моль.

1. Определите интервал, в котором находится значение молярной массы неизвестного газа.

2. Приведите не менее двух газов, отвечающих условию задачи.

3. Приведите уравнения реакций каждого из предложенных вами газов с О2, Н2 и укажите условия проведения этих реакций.

Решение:

1) Молярная масса исходной смеси:

Mср1=(СО2)М(СО2)+(SO2)M(SO2) Mср1=0.844+0.264=48 г/моль После разбавления молярная масса смеси изменяется в интервале от 48-10.2=37.8 г/моль до 48-9.8=38.2 г/моль.

При этом молярная масса определяется следующим соотношением:

Mср2=(СО2)М(СО2)+(SO2)M(SO2)+(Х)M(Х) Mср2=0.444+0.164+0.5М(Х)=24+0.5М(Х) Из этого соотношения найдем, в каком интервале изменяется молярная масса неизвестного газа:

(38.2-24)/0.5=28.4 г/моль (37.8-24)/0.5=27.6 г/моль Таким образом, молярная масса неизвестного газа изменяется в интервале от 27.6 г/моль до 28.4 г/моль.

2) Пример газов: азот N2, угарный газ СО, этилен С2Н4

3) N2+ O2= 2NO (катализатор Pt какой-либо другой, нагревание или электрический разряд);

N2+ 3H2 2NH3(катализатор Pt, нагревание, давление);

CO + H2 CH4+ H2O (нагревание);

2CO + O2 2CO2 (горение, реакция начинается при поджигании СО);

C2H4+ 3O2 2CO2+ 2H2O;

C2H4+ H2 2C2H6.

Задание 9-2

Молодой алхимик Альтер исследовал химические свойства простого вещества Х желтого цвета. Его целью было создание уникального метода получения любого вещества, которое содержит элемент Х, на основе пяти соединений, которые также можно было бы взаимно превращать. После десятков лет, проведенных над решением этой задачи, опытному, но уже старому алхимику таки удалось систематизировать свои работы. Но Альтер желал, чтобы его дело было продолжено и не рассказал своим ученикам об этих соединениях, а вместо этого дал им схему, на которой были приведены взаимопревращения и некоторые сведения об этих веществах.

Известно, что вещества А, Б и Д бинарные. Массовая доля кислорода в соединении Б составляет 50%. Количество атомов элемента Х в формульной единице соединения Д в 2.5 раза больше количества атомов другого элемента, а массовая доля X в этом соединении составляет 77.7%. Вещество Г является солью, массовая доля кислорода в котором равна 30.38%. Каждое из преобразований 1-5 происходит в одну стадию.

Расшифруйте вещества Х, А, Б, В, Г и Д.

Предложите вещества для превращений 1-5.

Напишите уравнения всех реакций, о которых идет речь в задаче.

–  –  –

Драгоценную монету массой 16.00г не удалось растворить в соляной кислоте. В царской водке она растворилась лишь частично. Но в концентрированной азотной кислоте при нагревании монета растворилась целиком с образованием раствора синего цвета и выделением газа темной окраски. Полученный раствор перелили в мерную колбу, довели водой объем ровно до 1 л. Затем отобрали 200мл полученного раствора и к нему прибавляли сульфид калия до прекращения выпадения черного осадка массой 3.759г.

Определите качественный и количественный состав монеты, которая является сплавом 2 металлов. Атомные массы металлов берите с точностью до десятых после запятой. Что называется царской водкой? Почему один из металлов в ней не растворяется? Составьте уравнения реакций растворения металлов в азотной кислоте, осаждения сульфидов металлов.

Решение:

Царская водка — смесь концентрированных HNO3 и HCl. Синяя окраска раствора свидетельствует о наличии в монете меди. Медь растворяется в царской водке. Второй металл не растворяется в царской водке, это — серебро, которое предохраняется от окисления за счет образующейся поверхностной пленки не растворимого AgCl.

Ag + 2HNO3(конц.) AgNO3 + NO2 + H2O;

Сu + 4HNO3(конц.) Cu(NO3)2 + 2NO2 + 2H2O;

2AgNO3 + К2S Ag2S + 2KNO3;

Cu(NO3)2 + К2S CuS + 2KNO3.

Примем за х массовую долю Cu и за (1-х) массовую долю Ag в сплаве.

Тогда количества Cu и Ag будут: n(Cu)=16х/63.5моль. n(Ag)=16(1-х)/108моль.

Найдем количество и массы cульфидов металлов с учетом, что лишь 20% раствора комплексов взяли на реакцию с ацетиленом:

n(CuS)=0.2n(Cu)=3.2х/63.5=0.0504хмоль; m(CuS)=95.5n(CuS)=4.813х г.

n(Ag2S)=0.20.5n(Ag)=1.6(1-х)/108моль; m(Ag2S)=248n(Ag2S)=3.674(1-х) г.

m(CuS) + m(Ag2S)= 3.759 = 4.813х + 3.674(1-х)=3.674+1.139x 0.085=1.139х Отсюда находим х=0.075. Массовая доля меди в монете 7.5%, массовая доля серебра в монете 92.5%.

Задание 9-3

Вычислите массу твердого перманганата калия, нагревание которого может обеспечить заполнение 10 медицинских кислородных подушек объемом

24.64л каждая (н.у.). Найдите объем 10-молярного водного раствора пероксида водорода, достаточный для заполнения 20 подушек. Определите, сколько подушек можно заполнить кислородом, если соединить вычисленные количества перманганата калия и пероксида водорода друг с другом и перемешивать без нагревания? Напишите уравнения упомянутых реакций.

Решение:

2KMnO4 О2 + K2MnO4 + MnO2;

2Н2О2 О2 + 2Н2О.

Определим количество кислорода в 10 подушках (246.4л):

n(О2)=246.4/22.4=11 моль. Тогда n(KMnO4)=2n(О2)=22 моль;

m(KMnO4)=15822=3476г.

Определим количество пероксида водорода: в 20 подушках n(О2)=22 моль;

n(Н2О2)=2n(О2)=44 моль; V(раствора Н2О2)=44/10=4.4л.

При перемешивании 44 моль Н2О2 и 22 моль KMnO4 при комнатной температуре будет протекать реакция:

3Н2О2 + 2KMnO4 3О2 + 2KOH + 2MnO2 + 2Н2О Перманганат калия окажется в недостатке. n(О2)=1.5n(KMnO4)=33моль.

V(О2)=3322.4=739.2л, этого хватит для заполнения 739.2/24.6=30.05 подушек.

–  –  –

Римский историк Плиний Старший в своих произведениях упоминал об использовании газа для уничтожения инфекции и насекомых. В поэме Гомера «Одиссея» рассказывается, как Одиссей, король Итаки, один из героев Троянской войны, окуривал этим газом помещение, чтобы побороть врагов, которые завладели его домом и хотели жениться на его супруге Пенелопе, пока он путешествовал.

Бинарный газ А при окислении раствором азотной кислоты превращается в кислоту Б. Реакция проходит с выделением газа. При растворении некоторого неактивного металла М в концентрированной кислоте Б образуется газ А, а растворение в концентрированной азотной кислоте приводит к образованию газа В. Молекулы газов А и В имеют одинаковое геометрическое строение, но лишь один из них способен димеризоваться. Оба газа растворимы в растворе щелочи. При взаимодействии газа А с кипящей водой образуется кислота Б и желтое твердое вещество Г. Присутствие в воздухе газа А вызывает кислотные дожди.

Определите неизвестные вещества А-Г и возможный металл М. Может ли М быть железом? Объясните ответ.

Напишите уравнения реакций.

Какой из двух газов (А или В) способен димеризоваться? Объясните почему.

Объясните, почему А является причиной кислотных дождей.

Напишите уравнение окислительно-восстановительной реакции газа А с KMnO4 в водном растворе (среда нейтральная).

Напишите уравнения взаимодействия очень разбавленного раствора азотной кислоты с металлом М.

Решение:

А SO2, Б H2SO4, В NO2, Г – S, М неактивный металл, например, Cu.

Металл М не может быть железом, поскольку железо пассивируется концентрированной серной кислотой.

SO2+ 2HNO3 H2SO4+ 2NO2, Cu + 4HNO3 Cu(NO3)2+ 2NO2 + 2H2O, Cu + 2H2SO4 CuSO4 + SO2 + 2H2O, 3SO2 + 2HOH 2H2SO4 + S.

К димеризации способен NO2, поскольку его молекула имеет неспаренный электрон.

Кислотный дождь это вид осадков с пониженным значением рН. Сернистый газ при окислении образует SO3, что в присутствии влаги дает серную кислоту, которая снижает рН.

3SO2+ 2KMnO4+ 2H2O 2MnO2+ K2SO4+ 2Н2SO4.

3Cu + 8HNO3 3Cu(NO3)2+ 2NO + 4H2O.

Задание 10-2

Довольно распространенный бинарный газ А при определенных условиях взаимодействует с хлором, образуя несколько продуктов. Продукты реакции направили на ректификационную колонну и получили чистые жидкости (в порядке уменьшения температуры кипения) в таком количестве: 5 кг Б, 15 кг В, 25 кг Г. Оставшуюся газовую смесь пропустили через 500 л воды, затем направили на ловушку с сухим льдом, где конденсировалась определенная жидкость Д, а масса ловушки выросла на 10 кг. В конце остался исходный газ в количестве 10% от первоначального.

Определите зашифрованные вещества. Приведите уравнения реакций.

Рассчитайте начальный объем газа (н.у.).

При тщательном исследовании в смеси можно обнаружить следы других продуктов, среди них такого вещества, которое образуется при взаимодействии А с хлором, но хлора не содержит.

Назовите это вещество, приведите механизм его образования.

Объясните, почему его количество мало.

Решение:

1). Газ А метан. Метан взаимодействует с хлором при облучении с образованием ряда соединений замещения водорода на хлор по свободнорадикальному цепному механизму. Соответственно, Б, В, Г, Д это тетрахлорметан, хлороформ, дихлорметан, хлорметан. В ловушке (температура 78С) конденсируется хлорметан (т. кип. -24 С).

CH4+ Cl2 CH3Cl + HCl;

CH3Cl + Cl2 CH2Cl2+ HCl;

CH2Cl2+ Cl2 CHCl3+ HCl;

CHCl3+ Cl2 CCl4+ HCl.

2) По уравнениям реакций имеем:

n(CH4) = (10/50.5 + 25/85 + 15/119.5 + 5/154) кмоль = 0.65 кмоль, что составляет 90% от начального количества метана. Следовательно, объем метана (22.40.65/0.9)м3= 16.2 м3.

3). Этан. Механизм реакции:

Cl2= 2Cl· (зарождение цепи), Cl· + CH4 CH3· + HCl (рост цепи), CH3·+ Cl2 CH3Cl + Cl· (рост цепи), 2Cl· Cl2 (обрыв цепи), Cl· + CH3· CH3Cl (обрыв цепи), CH3· + CH3· С2Н6 (обрыв цепи).

Концентрация радикальных частиц очень мала, вероятность встречи двух СН3радикалов еще меньше, поэтому на процесс хлорирования и на состав продуктов наличие этана не влияет.

Задание 10-3

Драгоценную монету массой 16.00г не удалось растворить в соляной кислоте. В царской водке она растворилась лишь частично. Но в концентрированной азотной кислоте при нагревании монета растворилась целиком с образованием раствора синего цвета и выделением газа темной окраски. К раствору прибавили избыток хлорида калия, в результате чего выпал белый осадок хлорида металла А, а окраска раствора осталась прежней. Затем к раствору добавляли сульфит калия до тех пор, пока не прекратилась окислительно-восстановительная реакция и выпадение белого осадка хлорида металла Б, при этом раствор обесцветился. Далее осадки хлоридов двух металлов смешали, растворили в избытке нашатырного спирта (NH4OH).

Полученный бесцветный прозрачный раствор перелили в мерную колбу, довели водой объем ровно до 1 л. Затем отобрали 200мл полученного раствора и через него пропускали ацетилен до прекращения выпадения окрашенного осадка, представляющего смесь ацетиленидов двух металлов массой 3.5747г.

Определите качественный и количественный состав монеты, которая является сплавом 2 металлов. Атомные массы металлов берите с точностью до десятых после запятой. Что называется царской водкой? Почему один из металлов в ней не растворяется? Составьте уравнения реакций растворения металлов в азотной кислоте, осаждения хлоридов металлов, растворения хлоридов, осаждения ацетиленидов металлов.

Решение:

Царская водка смесь концентрированных HNO3 и HCl. Синяя окраска раствора свидетельствует о наличии в монете меди. Медь растворяется в царской водке. Второй металл не растворяется в царской водке, это — серебро, которое предохраняется от окисления за счет образующейся поверхностной пленки AgCl.

Ag + 2HNO3(конц.) AgNO3 + NO2 + H2O Сu + 4HNO3(конц.) Cu(NO3)2 + 2NO2 + 2H2O AgNO3 + КCl AgCl + KNO3 2Cu(NO3)2 + 2КCl + K2SO3 + Н2О 2CuCl + 2KNO3 + K2SO4 + 2HNO3 или:

2Cu(NO3)2 + 2КCl + K2SO3 + Н2О 2CuCl + 4KNO3 + Н2SO4

AgCl + 2NH4OH [Ag(NH3)2]Cl + 2H2O или:

AgCl + 3NH4OH [Ag(NH3)2]ОН + 2H2O + NH4Cl

CuCl + 2NH4OH [Cu(NH3)2]Cl + 2H2O или:

CuCl + 3NH4OH [Cu(NH3)2]OH + 2H2O + NH4Cl 2[Ag(NH3)2]OH + С2Н2 Ag2С2 + 4NH3 + 2H2O или:

2[Ag(NH3)2]Cl + С2Н2 Ag2С2 + 2NH3 + 2NH4Cl 2[Cu(NH3)2]OH + С2Н2 Cu2С2 + 4NH3 + 2H2O или:

2[Cu(NH3)2]Cl + С2Н2 Cu2С2 + 2NH3 + 2NH4Cl Примем за х массовую долю Cu и за (1-х) массовую долю Ag в сплаве.

Тогда количества Cu и Ag будут: n(Cu)=16х/63.5моль. n(Ag)=16(1-х)/108моль.

Найдем количество и массы ацетиленидов металлов с учетом, что лишь 20% раствора комплексов взяли на реакцию с ацетиленом:

n(Cu2С2)=0.20.5n(Cu)=1.6х/63.5=0.0252х моль;

m(Cu2С2)=151n(Cu2С2)=3.805х г.

n(Ag2С2)=0.20.5n(Ag)=1.6(1-х)/108моль; m(Ag2С2)=240n(Ag2С2)=3.556(1-х) г.

m(Cu2С2) + m(Ag2С2)= 3.5747 = 3.805х + 3.556(1-х) 0.0187=0.249x Отсюда находим х=0.075. Массовая доля меди в монете 7.5%, массовая доля серебра в монете 92.5%.

Задание 10-4

При сжигании 33 мл жидкого вещества А с плотностью 0.8 г/мл образуются 32.4г воды и газообразный продукт, способный при пропускании через известковую воду выделить 150г осадка. Вещество А не может окисляться перманганатом калия без разрушения углеродного скелета. Оно при нагревании с серной кислотой образует два изомерных углеводорода Б и Б1.

Основной изомер Б дегидрируется на Pt катализаторе до соединения В, которое в результате полимеризации приводит к высокомолекулярному продукту Г.

Побочный изомер Б1 при нагревании с газообразным HBr в присутствии пероксидов дает галогенуглеводород Д, который при действии натрия превращается в углеводород Е, имеющий плотность паров по воздуху 4.897.

Составьте структурные формулы указанных соединений и назовите их, напишите уравнения реакций.

Решение:

Вещество А может содержать С, Н, О, так как при горении дает только CO2 и H2O.

Ca(OH)2 + CO2 CaCO3 + H2O

Найдем массу сгоревшей жидкости А:

m(A)=330.8=26.4г.

Найдем количество CO2:

n(CO2)= n(CaCO3)=150/100=1.5моль.

Найдем массу углерода в веществе А: n(С)=1.5моль. m(C)=1.512=18г.

Найдем количество H2O:

n(H2O)=32.4/18=1.8моль.

Найдем массу водорода в веществе А: n(Н)=3.6моль. m(Н)=13.6=3.6г.

Суммарная масса углерода и водорода составляет: 18+3.6=21.6г.

Остальная масса приходится на кислород: m(О)=26.4-21.6=4.8г.

n(O)=4.8/16=0.3моль.

Простейшая формула вещества А: n(С):n(Н):n(O) = 1.5:3.6:0.3 = 5:12:1 С5Н12О Это предельный третичный спирт, так как не окисляется перманганатом калия без разрушения углеродного скелета и дегидратируется при нагревании с серной кислотой.

СН3СН2С(СН3)2ОН Н2О + СН3СН=С(СН3)2 2-Метилбутен-2, основной изомер (Б) СН3СН2С(СН3)2ОН Н2О + СН3СН2С(СН3)=СН2 2-Метилбутен-1, побочный изомер (Б1) СН3СН=С(СН3)2 Н2 + СН2=СНС(СН3)=СН2 (на Pt) Изопрен (В) nСН2=СНС(СН3)=СН2 (-СН2-СН=С(СН3)-CН2-)n Полиизопрен (Г) СН3СН2С(СН3)=СН2 + HBr СН3СН2СH(СН3)-СН2Br 1-Бром-2метилбутан (Д) (реакция в присутствии пероксидов, против правила Марковникова) 2СН3СН2СH(СН3)-СН2Br +2Na С2Н5СH(СН3)СН2СН2СН(СН3)С2Н5 + 2NaBr 3,6-Диметилоктан (Е) Молярная масса диметилоктана должна составлять М(С10Н22)=142, это подтверждается известной плотностью по воздуху М=294.897=142г/моль.

С5Н12О + 15O2 5CO2 + 6H2O.

–  –  –

Факир поставил на стол прибор, состоящий из двух стеклянных цилиндров, соединенных трубкой. В левом цилиндре содержится жидкость А, в правом - жидкость Б.

Уровень жидкости ниже трубки, соединяющей цилиндры. В левый цилиндр факир бросил белый камень массой m, который он подобрал с земли, мгновенно закрыл пробку и закрыл прибор черным платком на несколько минут.

Когда факир снял платок, камень переместился в правый цилиндр, но теперь он находится в раздробленном виде! Если аккуратно выделить белое вещество из правого цилиндра, окажется, что его масса точно равна массе камешка, который исчез в левом цилиндре.

Подсказка: Камень, который использовал факир, состоит из одного чистого вещества Х.

Если такой же камушек прокалить на воздухе при 1000 °С и бросить после этого в чистую воду, образуется раствор, который налит в один из цилиндров. А в другой цилиндр налит раствор «духа солей», который можно получить при взаимодействии купоросного масла (массовая доля (O) = 65.25 %) с кухонной солью. Каждая из жидкостей А и Б является водным раствором, содержащим только одно растворенное вещество (разумеется, в растворах А и Б эти вещества разные).

Приведите формулу соединения Х и состав жидкостей в каждом из двух цилиндров.

Напишите уравнения химических реакций, описанных в условии задачи (включая подсказку) Выведите формулу, связывающую минимальную массу растворенного в жидкости Б вещества, необходимую, чтобы фокус удался с массой камешка m.

Как изменится результат фокуса, если массу, которую вы рассчитали в п.3, уменьшить вдвое? Ответ объясните.

Решение:

Купоросное масло – H2SO4. «Дух солей» – HCl. Вещество Х – CaCO3 (подходят также SrCO3, BaCO3). Жидкость А – раствор HCl, жидкость Б – раствор Ca(OH)2.

H2SO4+ 2NaCl Na2SO4+ 2HCl;

СаСО3+ 2HCl CaCl2+ H2O + CO2;

CaCO3 CaO + CO2 (при1000 °С);

CaO + H2O Ca(OH)2;

Ca(OH)2 + CO2 CaCO3+ H2O.

Сmin(Са(OH)2) = n(СаСО3)M(Са(OH)2) = 74m(CaCO3) / 100 = 0.74m(CaCO3).

При меньшем количестве Са(OH)2 осадок СаСО3 не образуется:

0.5Ca(OH)2 + CO2 0.5Ca(НCO3)2.

Уменьшение массы Ca(OH)2 в два раза приведет к полному растворению осадка (который будет образовываться сначала) зрители увидят только цилиндры с прозрачными жидкостями.

Задание 11-2

Использование транспортных реакций является очень эффективным методом получения чистых металлов. Для получения чистого вещества по методу Ван Аркеля-де Бура 8.50 г переходного металла А (массовая доля примесей 5-10%) при нагревании реагирует с твердым йодом (см. рис.). Продукт реакции С испаряется и разлагается на раскаленной спирали на исходные вещества. При этом чистый металл осаждается на проволоке, а газообразный йод вступает в реакцию с новыми порциями неочищенного металла. В результате этого процесса нереагирующие с йодом примеси остаются на дне сосуда, а чистый металл конденсируется на проволоке. При прохождении реакции А(к) + 2I2(к) С(г) выделилось 46.638 кДж теплоты (стандартные условия).

Справочные данные: fH0298(C(г)) = 516.2 Дж/г, fH0298(C(к))= 386.6 кДж/моль.

При расчетах используйте значения молярных масс атомов с точностью до десятых.

Определите зашифрованные вещества.

Определите массовую долю примесей.

Решение:

1). Метод Ван Аркеля-де Бура основан на реакции йодирования.

Кристаллический йод и переходный металл А помещают на дно реакционного сосуда. При нагревании протекает указанная в условии задачи реакция и образуется продукт С (или АI4). Образующееся соединение С достигает проволоки, нагретой до более высокой температуры, и разлагается.

Для наглядности перепишем реакцию в следующем виде:

Ак+ 2I2(к) АI4(г) С = АI4 Поскольку энтальпии образования простых веществ в кристаллическом состоянии равны 0, то термохимическое уравнение можно записать в следующем виде:

Ак+ 2I2(к) АI4(г) + 516.2 Дж/г; С = АI4 Найдем массу йодида переходного металла, выделившегося в результате реакции: 46638 Дж/516.2Дж/моль=90.3 г С учетом этого молярная масса переходного металла находится в интервале (47.049.8) г/моль. Этот интервал можно найти из следующих соображений.

Масса исходного металла, взятого для очистки, варьирует в интервале от 8.500.90=7.65 г до 8.500.95=8.075 г.

Основываясь на этих цифрах и уравнении реакции можно записать следующие соотношения:

(7.658.075)/М(А)=90.3/[М(А)+4М(I)] (7.658.075)/М(А)=90.3/[М(А)+507.6] Отсюда М(А)= (47.049.8) г/моль. В этот интервал молярных масс попадает только один металл – титан Ti, который имеет молярную массу 47.9 г/моль.

Таким образом, A=Ti, C=TiI4.

2) n(Ti)=n(TiI4)=m(TiI4)/M(TiI4)=90.3/555.5=0.1626 моль;

m(Ti)=0.1626 моль47.9 г/моль=7.79 г (Ti)=7.79/8.50=0.9164 или 91.64% Массовая доля примесей 8.36 %.

Задание 11-3

Драгоценную монету не удалось растворить в соляной кислоте. В царской водке она растворилась лишь частично. Но в концентрированной азотной кислоте при нагревании монета растворилась целиком с образованием раствора синего цвета, при этом выделился бурый газ, который имеет темную окраску и при охлаждении обесцвечивался. К раствору постепенно приливали нашатырный спирт (NH4OH) и наблюдали вначале обесцвечивание раствора и выпадение окрашенных осадков, а затем растворение осадков в избытке NH4OH с образованием прозрачного темно-синего раствора. Его перелили в мерную колбу и довели объем ровно до 1л. Затем отобрали 200мл полученного раствора, добавили 7.442мл пропионового альдегида и нагрели. При этом ровно 15% альдегида превратилось в кислоту.

Определите качественный и количественный состав монеты, которая является сплавом 2 металлов и весит 16.00г. Составьте уравнения реакций, протекающих в ходе растворения металлов в азотной кислоте, выпадения и растворения осадков при участии NH4OH, окисления альдегида. Плотность альдегида 0.81г/мл. Атомные массы металлов берите с точностью до десятых после запятой.

Решение:

Синяя окраска раствора свидетельствует о наличии в монете меди. Медь растворяется в царской водке. Второй металл не растворяется в царской водке, это серебро, которое предохраняется от окисления за счет образующейся поверхностной пленки AgCl. Обесцвечивание бурого газа NO2 при охлаждении свидетельствует о димеризации его в бесцветный N2O4.

Ag + 2HNO3 AgNO3 + NO2 + H2O;

Сu + 4HNO3 Cu(NO3)2 + 2NO2 + 2H2O;

2NO2 N2O4;

2AgNO3 + 2NH4OH Ag2O + 2NH4NO3 + H2O черный осадок;

2Cu(NO3)2 + 2NH4OH Cu(OH)2 + 2NH4NO3 голубой осадок;

Ag2O + 4NH4OH 2[Ag(NH3)2]OH + H2O;

Cu(OH)2 + 4NH4OH [Cu(NH3)4](OH)2 + 2H2O;

2[Ag(NH3)2]OH + C2H5C(O)H 2Ag + C2H5C(O)ONH4 + 3NH3 + H2O либо 2[Ag(NH3)2]OH + C2H5C(O)H 2Ag + C2H5C(O)OH + 4NH3 + H2O 2[Cu(NH3)4](OH)2 + C2H5C(O)H Cu2O + C2H5C(O)ONH4 + 7NH3 + 2H2O либо 2[Cu(NH3)4](OH)2 + C2H5C(O)H Cu2O + C2H5C(O)OН + 8NH3 + 2H2O

Найдем объем, массу, количество прореагировавшего пропаналя:

V(C3H6O) = 7.4420.15=1.1163мл.

m(C3H6O) = 1.11630.81=0.9042г. n(C3H6O)=0.9042/58=0.01559моль.

Примем за х массовую долю Cu и за (1-х) массовую долю Ag в сплаве.

Тогда количества Cu и Ag будут: n(Cu)=16х/63.5 моль. n(Ag)=(16-16х)/108 моль.

Найдем количество пропаналя, которое может прореагировать с аммиачными комплексами меди n1(C3H6O) и серебра n2(C3H6O) с учетом, что лишь 20% раствора комплексов взяли на реакцию окисления альдегида:

n1(C3H6O)=0.50.2n(Cu)=1.6х/63.5 моль. n2(C3H6O)=0.50.2n(Ag)=(1.6-1.6х)/108 моль.

n(C3H6O)=n1+n2 1.6х/63.5+(1.6-1.6х)/108=0.01559 Отсюда находим х=0.075. Массовая доля меди в монете 7.5%, а серебра - 92.5%.

Задание 11-4

При сжигании 18 г жидкого вещества А образуются 9 г воды и 16.8 л СО2 (н.у.). Соединение А взаимодействует с HBr с образованием жидкого вещества Б, которое при нагревании водным 10%-ным раствором NaOH приводит к веществу В, имеющему Mr не более 200. Продукт В при комнатной температуре легко реагирует с водным раствором HBr, давая вещество Г. Нагревание индивидуального вещества Г приводит к его термической дегидратации с выделением вещества А. Следует отметить, что кроме основного вещества Б образуется в малых количествах его изомер Б1, который в аналогичных описанным выше операциях дает В1 (изомер В), Г1 (изомер Г), а при термической дегидратации твердый продукт Д. Напишите структурные формулы и назовите все указанные органические вещества А-Д, составьте уравнения реакций.

Решение:

С3Н4О2 + 3O2 3CO2 + 2H2O.

Вещество А может содержать С,Н,О, так как при горении дает только CO2 и H2O.

Найдем количество CO2: n(CO2)=16.8/22.4=0.75моль.

Найдем массу углерода в веществе А: n(С)=0.75моль. m(C)=0.75*12=9г.

Найдем количество H2O: n(H2O)=9/18=0.5моль.

Найдем массу водорода в веществе А: n(Н)=1моль. m(Н)=1г.

Суммарная масса углерода и водорода составляет: 9+1=10г.

Остальная масса приходится на кислород: m(О)=18-10=8г. n(O)=8/16=0.5моль.

Простейшая формула вещества А: n(С):n(Н):n(O) = 0.75:1:0.5 = 3:4:2 С3Н4О2 Это – пропеновая (акриловая) кислота.

CH2=CH-COOH + HBr CH2Br-CH2-COOH 3-Бромпропановая кислота (Б) CH2Br-CH2-COOH + 2NaOHвод. NaBr + H2O + CH2ОН-CH2-COONa (В) 3-Гидроксипропановой к-ты натриевая соль, Mr=112200, что соответствует условию задачи CH2ОН-CH2-COONa + HBr CH2OH-CH2-COOH + NaBr 3-Гидроксипропановая к-та (Г) CH2OH-CH2-COOH CH2=CH-COOH + H2O CH2=CH-COOH + HBr CH3-CHBr-COOH 2-Бромпропановая к-та (Б1 ) CH3-CHBr-COOH + 2NaOHвод. NaBr + H2O + CH3-CH(OH)-COONa 2-Гидроксипропановой к-ты натриевая соль (В1) CH3-CH(OH)-COONa + HBr CH3-CH(OH)-COOH + NaBr 2-Гидроксипропановая (молочная) к-та (Г1) 2CH3-CH(OH)-COOH 2H2O + [CH3-CH(O-)C(O)O-]2 Лактид молочной


Похожие работы:

«Справка о ситуации с объявлением конкурсов по ОВОС двух ГЭС в рамках проекта Всемирного банка MINIS в Монголии 22 сентября на сайте Всемирного банка появились пакеты конкурсной документации для тендеров на ра...»

«АКАДЕМИЯ НАУК СССР ИНСТИТУТ РУССКОЙ ЛИТЕРАТУРЫ (П У Ш К И Н С К И Й ДОМ) Б. М. Э Й Х Е Н Б А У М СТАТЬИ О ЛЕРМОНТОВЕ ИЗДАТЕЛЬСТВО АКАДЕМИИ НАУК СССР МОСКВА • ЛЕНИНГРАД Ответственный редактор Б. Я. Б У Х Ш Т А Б ОТ РЕД А КТО Р...»

«Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Московской области "Международный университет природы, общества и человека "Дубна" (университет "Дубна") Институт системного анализа и управления Кафедра информационных технологий УТВЕР...»

«себе и работайте Подчините Office Для сомневающихся Уоллес Вонг Один из соавторов книги Off ice XP для чайников ДЦДЛЕКПНЦСД Office 2OO3 ДЛЯ ЧАЙНИКОВУоллес Вонг ДИАЛЕКТИКА Москва * Санкт-Петербург * Киев ББК 32.973.26-018.2.75 В73 УДК 681.3.07 Компьютерное издательство Диалектика Главный редактор С.Н. Тригуб Зав. редакцией В.В. Александров Пе...»

«РУКОВОДСТВО ПО ОЦЕНКЕ КАЧЕСТВА ПРОДУКТА SUPAPORE VPB PVG0001 ОЛБАНИ ПАРК ИСТЕЙТ, ФРИМЛИ РОАД КЕМБЕРЛИ, СУРРЕЙ, GU16 7PG, АНГЛИЯ Тел: +44 (0)1276 670 600 Факс: +44 (0)1276 670 101 E-mail: sales@amazonfilters.co.uk Web: www.amazonfilters.co.uk ЭКСКЛЮЗИВНЫЙ ПРЕДСТАВИТЕЛ...»

«"Продвижение прав детей с ограниченными возможностями здоровья (ОВЗ) опорно-двигательной системы на получение инклюзивного среднего образования" ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ОТЧЕТ Исследовательска...»

«Александр Владимирович Мазин Язычник Серия "Варяг", книга 5 Текст предоставлен издательством "АСТ" http://www.litres.ru/pages/biblio_book/?art=173995 Язычник: АСТ, Астрель-СПб; Москва, Санкт-Петербург; 2008 ISBN 978-5-17-055152-1, 978-5-9725-1412-0 Аннотация Кто он, внебрачный сын великого Святослава, язычник-братоу...»

«ПАО Мобильные Телесистемы Тел. 8-800-250-0890 www.tambov.mts.ru СУПЕР НОЛЬ 2011 Лучший тариф для общения с абонентами МТС Федеральный номер / Авансовый метод расчетов 0 коп/мин Тариф был открыт для подключения и перехода с 21.06....»

«База нормативной документации: www.complexdoc.ru МИНИСТЕРСТВО СВЯЗИ СССР Главсвязьпроект ВЕДОМСТВЕННЫЕ НОРМЫ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ ПРОВОДНЫЕ СРЕДСТВА СВЯЗИ МАГИСТРАЛЬНЫЕ КАБЕЛЬНЫЕ ЛИНИИ СВЯЗИ ВНТП 115-80 МИНСВЯЗИ СССР МОСКВА 1982 Утверждены Министерством связи СССР Приказ от 6 ноября 1980 г. № 434 МОСКВ...»

«В. Н. Мазурина К ТИПОЛОГИИ ОБРАЗА ВЬЯЛА В НЕПАЛЬСКОЙ ТРАДИЦИИ (ПРЕДВАРИТЕЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ) До недавнего времени индуизм был государственной религией Непала. По данным переписи, его исповедует большин...»

«1951 г. Апрель Т. XL11J, вып. 4 УСПЕХИ ФИЗИЧЕСКИХ НАУК НЕКОТОРЫЕ ВОПРОСЫ ИНТЕНСИВНОСТЕЙ СПЕКТРАЛЬНЫХ ЛИНИЙ С. Э. Фриш 1. ВВЕДЕНИЕ Интенсивности спектральных линий играют большую роль в ряде вопросов как теоретического,...»

«Дата формирования 27.03.2017 15:19 http://torgi.gov.ru Страница 1 из 10 Извещение о проведении торгов № 270317/0781967/01 Форма проведения торгов: Открытый аукцион Сайт размещения документации о http://torgi.gov.ru/ торгах: Количество лотов: 8 Дата создания извещения: 27.03.2017 Дата публикации извещения: 27.03...»

«1 СОДЕРЖАНИЕ 1.Перечень планируемых результатов обучения по дисциплине, соотнесенных с планируемыми результатами освоения образовательной программы. 2.Перечень планируемых результатов обучения по дисциплине. 4 3.Планируемые результаты освоения образовательной про...»

«Отчет по внешнему аудиту НКАОКО-IQAA НЕЗАВИСИМОЕ КАЗАХСТАНСКОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБЕСПЕЧЕНИЮ КАЧЕСТВА В ОБРАЗОВАНИИIQAA ОТЧЕТ ПО ВНЕШНЕМУ АУДИТУ (ВИЗИТУ) В УЧЕБНОЕ ЗАВЕДЕНИЕ Южно-Казахстанский государственный университет им.М.Ауэзова, составленный экспертной группой Независимого казахстанс...»

«РУССКИЙ Перед использованием камеры Съемка Воспроизведение/стирание Параметры печати/передачи Устранение неполадок Список сообщений Приложение Расширенные операции Руководство пользователя камеры В этом Руководстве приводится подробное описание функций камеры и поряд...»

«МЕМУАРЫ. ПИСЬМА. ДНЕВНИКИ DOI 10.22455/2541-8297-2016-1-2-9-40 УДК 821.161.1 ББК 83.3 (2 Рос=Рус) Дневниковые записи М.О. Гершензона (1894–1895, 1906/1907) А.Л. Соболев Аннотация: Дневниковые...»

«Документ предоставлен КонсультантПлюс Послание Президента РФ Федеральному Собранию от 04.12.2014 Дата сохранения: 04.04.2017 Послание Президента РФ Федеральному Собранию 4 декабря 2014 года ПОСЛАНИЕ ПРЕЗИДЕНТА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФЕДЕРАЛЬНОМУ СОБРАНИЮ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ПОСЛАН...»

«Капитанская дочка Береги честь смолоду. Пословица Глава I Сержант гвардии — Был бы гвардии он завтра ж капитан. — Того не надобно; пусть в ар мии послужит. — Изрядно сказано! пускай его потужит. Да кто его отец?...»

«Чехлы для чемоданов О ТОМ, КАК ВСЁ НАЧИНАЛОСЬ Сделано путешественниками для путешественников Итак, начало было положено, и мы взялись за работу. До мелочей Весной 2012 года мы с приятелем вернулись из долго...»

«Форма A6170 Номер части D301221X412 Октябрь 2004 Программное обеспечение CONFIG 600 Lite Руководство по применению Отдел измерений расхода Flow Computer Division Интернет-сайт: www.EmersonPro...»

«МИНИСТЕРСТВО ЗДРАВООХРАНЕНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ПРИКАЗ 21 октября 1997 г. N 308 ОБ УТВЕРЖДЕНИИ ИНСТРУКЦИИ ПО ИЗГОТОВЛЕНИЮ В АПТЕКАХ ЖИДКИХ ЛЕКАРСТВЕННЫХ ФОРМ В целях повышения качества лекарственных средств, изготовляемых в аптеках, ПРИКАЗЫВАЮ: 1. Ввести в действие с 1 января 1998 г...»

«АДМИНИСТРАЦИЯ КРАСНОАРМЕЙСКОГО МУНИЦИПАЛЬНОГО РАЙОНА ЧЕЛЯБИНСКОЙ ОБЛАСТИ ПОСТАНОВЛЕНИЕ от 29.11.2013 г. №.1403. О муниципальной программе "Поддержка и развитие образования в Красноармейском муниципальном районе на 2014-2016 годы" В соответствии с Бюджетным кодексом Российской Федерации, постановлением администра...»

«Сборник вопросов для подготовки экзаменационных билетов для аттестационных комиссий по подтверждению Всероссийской категории по спортивной дисциплине "плавание" вида спорта "спорт лиц с поражением ОДА" При ответе на вопросы, необходимо выбрать правильный вариант и отметить...»

«ЕЖЕКВАРТАЛЬНЫЙ ОТЧЕТ Открытое акционерное общество Черниговское топливоснабжающее предприятие Код эмитента: 31156-F за 4 квартал 2009 г Место нахождения эмитента: 692373 Россия, Приморский край...»










 
2017 www.book.lib-i.ru - «Бесплатная электронная библиотека - электронные ресурсы»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.