Муниципальный этап Всероссийской олимпиады школьников по химии

Класс Москва 2010

ЗАДАНИЯ С РЕШЕНИЯМИ

11-1. Предложите лабораторный способ разделения на индивидуальные вещества смеси газов, состоящей из аммиака, углекислого газа, угарного газа, азота. Напишите уравнения соответствующих реакций.

 

РЕШЕНИЕ.

1) Пропустить смесь через кислоту.

NH₃ + H⁺ = NH₄⁺ (остальные компоненты не реагируют)

К раствору соли аммония добавить щелочь и нагреть. Выделится аммиак. Собрать выделившийся аммиак.

 

 

2) Пропустить остаток через известковую воду.

CO₂ + 2OH¯ + Ca²⁺ = CaCO₃↓ + Н₂О (остальные компоненты не реагируют)

Осадок отфильтровать, высушить, прокалить. Собрать выделившийся углекислый газ.

 

3) Разделение СО и N₂ можно провести следующим образом.

4 СО + Ni =^t Ni(CO)₄ (N₂ не реагирует)

При более высокой температуре карбонил никеля разлагается с выделением угарного газа.

Можно получить также кабонил железа, но при других условиях.

 

11-2. Предложите реакции, с помощью которых можно осуществить следующую схему превращений:

 

пропандиол-1,2 → ацетон → изомасляная (метилпропановая) кислота

 

 

РЕШЕНИЕ.

 

1) Превращение (пропандиол-1,2 → ацетон) можно осуществить в 3 стадии.

 

Стадия 1. Замещение гидроксильных групп на галоген.

 

Стадия 2. Дегидрогалогенирование спиртовым раствором щелочи.

 

Стадия 3. Гидратация пропина (реакция Кучерова).

CH₃─C≡CH + H₂O CH₃─CO─CH₃

Ацетон

Возможны другие варианты ответа.

 

 

2) Превращение (ацетон → изомасляная (метилпропановая) кислота) можно провести в 3 стадии. Последняя стадия может быть осуществлена двумя способами.

 

Стадия 1. Восстановление ацетона.

 

Стадия 2. Замещение гидроксила спирта на галоген.

 

В качестве реагентов можно использовать также PCl₅, PCl₃, SOCl₂.

Стадия 3. Трансформация атома галогена в СООН. Может быть осуществлена двумя способами:

I способ – через нитрил

 

II способ – через реактив Гриньяра

 

11-3. Нобелевская премия по химии в 2010 году присуждена американцу Ричарду Хеку, японцам Акире Судзуки и Эйити Негиси - авторам трех "именных" реакций кросс-сочетания с помощью палладиевых катализаторов.

Реакция Хека формально проста:

С помощью модифицированной реакции Хека оказалось возможным получение соединения Б в мягких условиях и с хорошим выходом по следующей схеме:

 

 

Напишите уравнения реакций и структурные формулы соединений А и В.

РЕШЕНИЕ.

11-4. Восстановите левые части приведенных ниже уравнений химических реакций:

 

? → 2 Fe(OH)₃ + 3 Ca(NO₃)₂ + 6 SО₂

? → S + 2 FeS + 6 NaCl

? → 2 Cu(NO₃)₂ + 3 NO

? → 2 I₂ + 2 FeCl₃

? → NH₄H₂PO₄ + (NH₄)₂HPO₄

РЕШЕНИЕ.

2Fe(NO₃)₃ + 3 Ca(HSO₃)₂ = 2 Fe(OH)₃ + 3 Ca(NO₃)₂ + 6 SО₂

2 FeCl₃ + 3 Na₂S = S + 2 FeS + 6 NaCl

Cu₂O + 7 NO₂ = 2 Cu(NO₃)₂ + 3 NO

2 FeI₂ + 3 Cl₂ = 2 I₂ + 2 FeCl₃

3 NH₃ + 2 H₃PO₄ = NH₄H₂PO₄ + (NH₄)₂HPO₄

 

11-5. Массовая доля металла в смеси хлорида и фторида, в которых этот металл проявляет степень окисления + 2, равна 0,1629. Вычислите массовую долю хлорид-иона в смеси солей.

РЕШЕНИЕ.

Пусть n(MeCl₂+MeF₂) = 1 моль, n(Cl^-) = x моль, n(F^-) = (2-x) моль. Тогда n(Me²⁺) = 1 моль.

M(Me) = 0,1629∙m(Me) + 5,78295х + 6,1902 – 0,1629∙x, откуда

В этом случае масса металла M(Me) > 7,395, поэтому металл может быть бериллием.

 

Вычисляем количество вещества хлорид-иона в смеси:

x = n(Cl^-) = = 0,5 моль

Массовая доля хлорид-иона в смеси солей равна:

w(Cl^-) = = 0,321 (32,1 %)

Для магния M(Mg)=24г/моль величина x = n(Cl^-)= =5,171 моль, такое значение n(Cl^-) приводит к отрицательному значению n(F^-), чего не может быть. Следовательно, в состав смеси солей входит бериллий

ОТВЕТ: w(Cl^-) = 0,321 (32,1 %)