LXIV Московская городская олимпиада школьников по химии. Городской этап. 2008 г. » 10 класс. ◊

LXIV Московская городская олимпиада школьников по химии
Городской этап 10 класс 2007/2008 уч. год

10-1. Приведите уравнения реакций, позволяющие осуществить следующие цепочки превращений (каждая стрелка соответствует одной реакции): N₂ → А → NH₃ → Б → NO₂ → HNO₃ → В → N₂O
CaO → Г → C₂H₂ → Д → CH₃COOH → Е → CH₃C(O)CH₃ Расшифруйте вещества А—Е, укажите условия проведения реакций.
10-2. При разложении озона, находящегося в смеси с кислородом, объем смеси увеличивается на 17,5% при том же давлении и той же температуре. Определите максимальную массу йода, которая может образоваться, при быстром пропускании 300 мл исходной смеси через подкисленный раствор иодида калия.
10-3. В пяти сосудах без этикеток находятся водные растворы гидроксида калия, сульфата алюминия, карбоната натрия, хлорида аммония и соляной кислоты. Предложите план определения содержимого каждого сосуда за счет проведения реакций указанных веществ между собой без использования дополнительных реактивов. В вашем распоряжении имеется любое количество чистых пробирок. Напишите уравнения реакций.
10-4. При сжигании равных мольных количеств углеводорода А и бензола обнаружено, что объемы продуктов сгорания при 300°С относятся как 5 : 3. Углеводород А не обесцвечивает бромную воду и реагирует с концентрированной азотной кислотой в присутствии серной кислоты. При окислении углеводорода А перманганатом калия в растворе образуется кислота, содержащая (по массе) 68,85% углерода, 26,23% кислорода и 4,92% водорода. Определите строение углеводорода А. Приведите структуры всех возможных изомеров. Напишите уравнения упомянутых реакций.
10-5. К некоторому количеству органического вещества А добавили избыток водного раствора щелочи, нагрели до кипения, затем упарили досуха и прокалили. Образовавшиеся парообразные продукты сконденсировали. При этом было получено 11 г эквимолярной смеси органических веществ В и С. Твердый остаток после прокаливания при обработке избытком соляной кислоты выделяет 2,24 л СО₂ (н.у). Определить А, В и С, если известно, что В – углеводород, имеющий плотность паров по водороду 39.
10-6. Раствор соли X зеленоватого цвета взаимодействует с водным раствором нитрата бария, образуя белый осадок, не растворимый в кислотах. Раствор, приготовленный из 2,78 г указанной соли, разделили на две равные порции. При обработке одной порции избытком гидроксида натрия выпадает зеленоватый осадок, который на воздухе темнеет. После отделения осадка и прокаливания его на воздухе было получено вещество массой 0,4 г, содержащее 30,0% кислорода по массе. Вторая порция раствора после подкисления серной кислотой вступает в реакцию с 50 см3 раствора перманганата калия с концентрацией 0,02 моль/л. Определите формулу соли Х. Ответ подтвердите расчетами. Напишите уравнения упомянутых реакций.


Решения:


10-1. N₂ → А → NH₃ → Б → NO₂ → HNO₃ → В → N₂O
А - нитрид металла, Б - NO, В - NH₄NO₃
реакции N₂ + 3 Ca = Ca₃N₂ (это может быть также нитрид магния или лития)
Сa₃N₂ + 6 H₂O = 3 Ca(OH)₂ + 2 NH₃
4 NH₃ + 5 O₂ = 4 NO + 6 H₂О (в присутствии катализатора Pt)
2 NO + O₂ = 2 NO₂
4 NO₂ + 2 H₂O + O₂ = 4 HNO₃
HNO₃ + NH₃ = NH₄NO₃
NH₄NO₃ = N₂O + H₂O
CaO → Г → C₂H₂ → Д → CH3COOH → Е → CH₃C(O)CH₃
Г - CaC₂, Д - CH₃CHO, Е - (CH₃COO)₂Ca
CaO + 2 C = CaC₂ + CO
CaC₂ + 2 H₂O = C₂H₂ + Ca(OH)₂
C₂H₂ + H₂O = CH₃CHO (реакция Кучерова, должен быть указан катализатор Hg²⁺)
окисление CH₃CHO до CH₃COOH (любой приемлемый окислитель)
термическое разложение 2 CH₃COOH + Сa(OH)₂ = CH₃C(O)CH₃ + CaCO₃
10-2. Рассмотрим 300 мл смеси. При разложении озона ее объем увеличивается на 17,5%, т.е. на 52,5 мл.
2 O₃ = 3O₂ т.е.
при разложении 2 мл - объем увеличивается на 1 мл
при разложении x мл - объем увеличивается на 52,5 мл
x = 105 мл озона содержится в исходной смеси.
При быстром пропускании смеси через раствор с иодидом калия взаимодействует только озон.
2 KI + 2 HCl + O₃ = I₂ + 2 KCl + O₂ + H₂O
на 1 моль озона можно получить 254 г иода
на 0,0047 моль (что соответствует 105 мл) - х г
х = 1,19 г.

[Вы должны быть зарегистрированы и подключены, чтобы видеть это изображение]

Из таблицы видно, что каждое из веществ дает свой уникальный набор реакций, т.е. вещества различаются.
Реакции
Al₂(SO₄)₃ + KOH = Al(OH)₃ + K₂SO₄, Al(OH)₃ + KOH = K[Al(OH)₄]
KOH + NH₄Cl = KCl + NH₃ + H₂O
Al₂(SO₄)₃ + 3 Na₂CO₃ + 3 H₂O = 2 Al(OH)₃ + 3 CO₂ + 3 Na₂SO₄
Na₂CO₃ + 2 HCl = 2 NaCl + CO₂
Na₂CO₃ + 2 NH₄Cl = 2 NH₃ + CO₂ + 2 NaCl + H₂O
10-4.
1) Судя по свойствам, углеводород А является ароматическим и не содержит двойных связей (помимо тех, что в бензольном кольце)
2) один моль С₆H₆ образует 6 CO₂ + 3 H₂O т.е. 9 моль продуктов, газообразных при 300°
один моль А образует таким образом 15 моль (т.к. отношение 5 : 3).
Так как углеводород ароматический и не содержит дополнительных двойных связей это соответствует C₉H₁₂ (9 CO₂ + 6 H₂O)
3) Такую суммарную формулу может иметь пропилбензол, метилэтилбензол и триметилбензол. Чтобы выбрать правильный вариант, нужно определить формулу кислоты.
Содержание элементов в кислоте соответсвует бензойной C6H5COOH
4) Так как при окислении А получается бензойная кислота, значит А имеет один заместитель в кольце, т.е. это н-пропилбензол или изопропилбензол.
10-5.
Предположим, что углеводород В - бензол (что соответствует его молярной массе).
Вещество С - метанол
Вещество А — метилбензоат
при нагревании:
C₆H₅COOCH₃ + NaOH = C₆H₅COONa + CH₃OH (гидролиз сложного эфира)
при прокаливании
C₆H₅COONa + NaOH = C₆H₆ + Na₂CO₃
Na₂CO₃ + 2HCl = 2NaCl + CO₂ + H₂O
Количество СO₂ — 0,1 моль, значит должно быть по 0,1 моль метанола и бензола, что составляет 7,8 + 3,2 = 11 г, это соответствует условию
10-6.
1) Соль представляет собой сульфат, так как с нитратом бария образует осадок, не растворимый в кислотах
2) При действии щелочи получен гидроксид, который затем окисляется, а при прокаливании образуется оксид. Если оксид M₂O_n содержит 30% кислорода, то молекулярная масса металла: при n = 1 составляет 18,67 (такого нет), при n = 2 — 37,3 (такого тоже нет) и при n = 3 — 56. Такой есть, это железо.
3) 0,4 г Fe₂O₃ соответствуют 0,0025 моль. Тогда исходного сульфата железа(II) было взято 0,005 моль, т.е. 0,76 г. Однако по условию задачи его взято 2,78 : 2 = 1,39 г. Остается предположить, что был взят кристаллогидрат
4) Определим состав кристаллогидрата 1,39 - 0,76 = 0,63. Так как вещества 0,005 моль, то 1 моль содержит 126 г воды, что соответствует 7 молям воды. Формула кристаллогидрата — FeSO₄ 7 H₂O
5) Реакции
FeSO₄ + Ba(NO₃)₂ = BaSO₄ + Fe(NO₃)₂
FeSO₄ + 2 NaOH = Fe(OH)₂ + Na₂SO₄
Fe(OH)₂ + O₂ + H₂O = Fe(OH)₃
Fe(OH)₃ = Fe₂O₃ + H₂O
10 FeSO₄ + 2 KMnO₄ + 8 H₂SO₄ = 5 Fe₂(SO₄)₃ + 2 MnSO₄ + K₂SO₄ + 8 H₂O
6) 50 см³ указанного раствора KMnO₄ содержат 0,02 х 0,05 = 0,001 моль пермангагата. По уравнению реакции он взаимодействует с 0,005 моль FeSO₄, что соответсвует расчету для первой порции соли.

Формат:Pdf