Задание 10-1
Самки бабочки медведицы сигнализируют самцам с помощью пахучего вещества – аттрактанта. Это 2-метил-замещенный алкан. Его относительная молекулярная масса равна 254. Составьте структурную формулу данного алкана.
Задание 10-2
При сгорании 7,5 г органического вещества, образовалось 11,2 л (н.у.) оксида углерода (IV) и 13,5 г воды. Плотность этого вещества по метану составляет 1,875. О каком органическом веществе идет речь? Назовите это вещество.
Задание 10-3
Какой объем 2-иодпропана (плотность 1,703 г/мл) нужно взять для синтеза одного из изомеров гексана массой 6,02 г при условии, что реакция протекает с выходом 55,0%?
Задание 10-4
При обработке смеси меди и железа концентрированной азотной кислотой выделилось 4,48 л газа, а при действии на ту же смесь соляной кислоты – 2,24 л. Определите массовые доли меди и железа в смеси.
ОТВЕТЫ
Задание 10-1
Определена молекулярная формула алкана: С18Н38 (10 б)
Задание 10-2
1. CXHYOZ + O2 = x CO2 + y/2 H2O (может отсутствовать в решении) (2 б.)
М(CXHYOZ) = D*М(CH4) = 1,875*16=30г/моль (2 б.)
2. n(C)=n(CO2) = 0,5 моль (2 б.)
n(H)=2n(H2O) = 1,5 моль (2 б.)
3. m(C) =n*M =0,5*12=6г (2 б.)
m(H) = n*M =1,5*1=1,5г (2 б.)
Σm= m(C)+ m(H)=6+1,5=7,5г, значит кислород отсутствует (2 б.)
4. n(C): n(H) = 0,5: 1,5 = 1: 3 (2 б.)
Простейшая формула: CH3 (2 б.)
М(CH3) = 15г/моль
Следовательно, М(CxHy) /М(CН3) = 30/15 = 2
Молекулярная формула C2H6 – этан. (2 б.)
Всего 20 б
Задание 10-3
C3H7I + 2Na → C6H14 + 2NaI (2 балл)
m теор.(С6Н12) = 6,02 / 0,55 = 10,945 г (2 балл)
n (C6H12) = 0,127 моль n (C3H7I) = 0,254 моль (2 балл)
m (C3H7I) = 0, 254моль . 170 = 43,18 г V (C3H7I) = 43,18 / 1,703 = 25,4 мл (2 балла)
Всего 8 б
Задание 10-4
Уравнения реакций:
Cu + 4HNO3 (конц) = Cu(NO3)2 + 2NO2 + 2H2O (1) (2 балл)
Fe + 2HCl = FeCl2 + H2 (2) (2 балл)
По уравнению 1: n (NO2) = 0,2 моль, n (Cu) = 0,1 моль, m (Cu) = 6,4 г (2 балл)
|
|
По уравнению 2: n (H2) = 0,1 моль, n (Fe) = 0,1 моль, m (Fe) = 5,6 г. (2 балл)
Масса смеси: 6,4 г + 5,6 г = 12 г (2 балл)
ω (Cu) = 6,4 / 12 = 0,53 ω (Fe) = 0,47 (2 балл)
Всего 12 б
За всю работу 50 баллов
Всероссийская олимпиада школьников
Школьный этап
Химия
Класс
Задание 1.
К 8% раствору хлорида алюминия постепенно добавили равную массу карбоната натрия. Смесь, образовавшуюся после реакции, отфильтровали и получили раствор, содержащий две соли с одинаковыми анионами и равными массовыми долями. Рассчитайте массовые доли веществ в полученном фильтрате и массовую долю карбоната натрия в исходном растворе.
Количество баллов – 10.
Задание 2.
В сосуде объемом 15,0 л находятся 3 моль PCl3 и 6 моль Cl2. При некоторой температуре в реакционной смеси установилось равновесие: PCl3(г) + Cl2(г) ↔ PCl5(г). Константа равновесия при этой температуре равна 25 моль/л. Вычислите число моль газообразного PCl5 в равновесной смеси.
Количество баллов – 10.
Задание 3.
Смесь массой 20 г, состоящая из метиламина, аминоуксусной кислоты и этилацетата может прореагировать с 4,93 л хлороводорода (н.у.). Эта же смесь массой 40 г может прореагировать с 300 мл 1,4 М раствора гидроксида калия. Вычислите массовые доли веществ в исходной смеси.
Количество баллов – 10.
Задание 4.
На схеме приведена цепочка превращений вещества А, приводящая к образованию Д с плотностью паров по воздуху 9,93 и содержанием углерода 50 масс.%.
2[Ag(NH3)2]OH Сактивир. 6CH3Cl KMnO4, H2SO4 P2O5
Ag2C2←─−−−−−−−− A −−−−−−−−−→ Б −−−−−−−→ В −−−−−−−−−→ Г −−−−−→ Д
|
|
400°C AlCl3 (C12H6O12)
Приведите структурные формулы веществ А - Д, назовите их и напишите уравнения реакций
Количество баллов – 20.
Критерии проверки
Задание 1.
К 8% раствору хлорида алюминия постепенно добавили равную массу карбоната натрия. Смесь, образовавшуюся после реакции, отфильтровали и получили раствор, содержащий две соли с одинаковыми анионами и равными массовыми долями. Рассчитайте массовые доли веществ в полученном фильтрате и массовую долю карбоната натрия в исходном растворе.
Решение:
| Содержание верного ответа и указания по оцениванию (допускаются иные формулировки ответа, не искажающие его смысла) | Баллы |
| По окончании реакции в растворе содержатся соли AlCl3 и NaCl | |
| 2/3x x 2x 2x 2/3x x 2AlCl3 + 3Na2CO3 + 6H2O = 6NaCl + 2Al(OH)3↓ + 3CO2↑ | |
| Пусть масса исходного раствора AlCl3 равна m г М(NaCl) = 58,5 г/моль, М(AlCl3) =133,5 г/моль Так как в конечном растворе по условию ω(NaCl) = ω(AlCl3), составляем уравнение: 58,5∙2х = 0,08m – 2/3х∙133,5, или m =2575х | |
| mфильтрата =2m - m(Al(OH)3) –m(CO2) = 2∙2575x – 2/3x∙78 – 44x = 5054x | |
| Таким образом, в конечном растворе массовые доли солей составляют: ω(AlCl3) = ω(NaCl) = (2х∙58,5)/5054х = 0,0231 (2,31%) | |
| В исходном растворе: ω(Na2CO3) = 106х/m =106x/2575x = 0,0412 (4,12%) | |
| Все элементы ответа записаны неверно | |
| Максимальный балл |
Задание 2.
В сосуде объемом 15,0 л находятся 3 моль PCl3 и 6 моль Cl2. При некоторой температуре в реакционной смеси установилось равновесие: PCl3(г) + Cl2(г) ↔ PCl5(г). Константа равновесия при этой температуре равна 25 моль/л. Вычислите число моль газообразного PCl5 в равновесной смеси.
|
|
Решение:
| Содержание верного ответа и указания по оцениванию (допускаются иные формулировки ответа, не искажающие его смысла) | Баллы |
| Константа равновесия этой газофазной реакции имеет вид: | |
| Молярная концентрация PCl3 в сосуде равна [PCl3] = 3/15 = 0,2 (моль/л), концентрация хлора [Cl2] = 6/15 = (0,4 моль/л). | 0,5 0,5 |
| Обозначим равновесную концентрацию PCl5 через х. При достижении равновесия концентрации веществ будут следующие: PCl3(г) + Cl2(г) ↔ PCl5(г). 0,2–х 0,4 –х х | |
| Выразим константу равновесия через эти концентрации: | |
| Решим полученное квадратное уравнение, из двух его корней выбрав тот, значение которого меньше 0,2: 25 = х/[(0,2–х)∙(0,4–x)]; x2 – 0,64x +0,08 = 0 x = 0,17 (моль/л). | |
| В 15 л находится 0,17∙ 15 = 2,55 (моль) PCl5 | |
| Все элементы ответа записаны неверно | |
| Максимальный балл |
Задание 3.
Смесь массой 20 г, состоящая из метиламина, аминоуксусной кислоты и этилацетата может прореагировать с 4,93 л хлороводорода (н.у.). Эта же смесь массой 40 г может прореагировать с 300 мл 1,4 М раствора гидроксида калия. Вычислите массовые доли веществ в исходной смеси.
Решение:
| Содержание верного ответа и указания по оцениванию (допускаются иные формулировки ответа, не искажающие его смысла) | Баллы |
| С хлороводородом реагируют метиламин и аминоуксусная кислота (глицин): CH3NH2 + HCl →[CH3NH3]+Cl–; H2NCH2COOH + HCl → [H3NCH2COOH]+Cl– | |
| C гидроксидом калия могут реагировать глицин и этилацетат: H2NCH2COOH + KOH → H2NCH2COOK + H2O; CH3COOC2H5 + KOH → CH3COOK + C2H5OH | |
| Количество хлороводорода 4,93/22,4 = 0,22 (моль), гидроксида калия 0,3∙1,4 = 0,42 (моль) | 0,75 0,75 |
| Обозначив за x, y и z количества метиламина, глицина и этилацетата в смеси массой 20 г, составим систему из 3 уравнений: 31x + 75y + 88z = 20 x + y = 0,22 2y + 2z = 0,42, решая которую получим х = 0,1; y = 0,12; z =0,09 | |
| Массовые доли метиламина, глицина и этилацетата в смеси: ω(CH3NH2) = (31∙0,09)/20 = 0,15 (15%) ω(H2NCH2COOH) = (75∙0,12)/20 = 0,45 (45%) ω(CH3COOC2H5) = (88∙0,09)/20 = 0,40 (40%) | 0,5 0,5 0,5 |
| Все элементы ответа записаны неверно | |
| Максимальный балл |
Задание 4.
На схеме приведена цепочка превращений вещества А, приводящая к образованию Д с плотностью паров по воздуху 9,93 и содержанием углерода 50 масс.%.
2[Ag(NH3)2]OH Сактивир. 6CH3Cl KMnO4, H2SO4, t° P2O5
Ag2C2←─−−−−−−−− A −−−−−−−−−→ Б −−−−−−−→ В −−−−−−−−−→ Г −−−−−→ Д
400°C AlCl3 (C12H6O12)
Назовите вещества А - Д и напишите уравнения реакций.
Решение:
| Содержание верного ответа и указания по оцениванию (допускаются иные формулировки ответа, не искажающие его смысла) | Баллы |
| А- ацетилен, который однозначно определяется по реакции с аммиачным раствором оксида серебра: С2Н2 + 2[Ag(NH3)2]OH → Ag2C2 + 2NH4Cl + 2 NH3водн. | |
| Из плотности паров находим молекулярную массу Д: Мr= 29∙9,93 = 288 (а.е.м.). Учитывая, что оно содержит 50% углерода, т.е. 144 а.е.м., в его состав входит 12 атомов углерода. Оставшиеся 144 а.е.м. это ровно 9 атомов кислорода, т.е. от исходной молекулы C12H6O12 отняли ровно 3 молекулы воды. (Можно просто увидеть, что 288 отличается от молекулярной массы C12H6O12 на 54 а.е.м, что в реакции с таким известным водоотнимающим агентом, как P2O5, наверняка означает удаление 3-х молекул воды). Таким образом формула вещества Д - С12О9. | |
| 3С2Н2 →С6Н6(активированный уголь,400°С), Б- бензол | |
| С6Н6 + 6CH3Cl → С6(СН3)6 + 6HCl (в присутствии AlCl3) В - гексаметилбензол | |
| 5С6(СН3)6 +36KMnO4 +54H2SO4 → 5C6(COOH)6 +36MnSO4 +18 K2SO4 +84H2O (кипячение) Г - бензолгексакарбоновая кислота (меллитовая кислота) | |
| C6(COOH)6 + 3P2O5 → С12О9 + 6HPO3 Д - ангидрид бензолгексакарбоновой кислоты (меллитовый ангидрид) | |
| Все элементы ответа записаны неверно | |
| Максимальный балл 20 |
Всего за работу – 50 б.