Московская городская олимпиада школьников по химии. Районный этап. 2008 г. 11 класс

1.Как вы можете объяснить такие термины, как «твердые растворы» и «жидкие кристаллы», которые на первый взгляд не соответствуют традиционным представлениям о растворах и кристаллах. Какими свойствами обладают твердые растворы и жидкие кристаллы?

2.Химик получил образцы трех металлов серебристо-белого цвета и нашел способ как их быстро различить. Для этого он подверг образцы действию кислот и раствора гидроксида натрия. Результаты его исследования представлены ниже.
Реактив
Металл HCl (конц.HNO₃(конц.)NaOH
водный раствор
Металл I — + —
Металл II + — +
Металл III + + +

Условные обозначения : «+» — реакция идет, «–» — металл не реагирует.

Определите какие металлы могли быть получены химиком и напишите соответствующие уравнения реакций.

3.После обработки смеси двух сложных эфиров избытком раствора щелочи в полученном водном растворе найдены следующие вещества: глицерин, фенолят натрия, ацетат натрия и нитрат натрия. Определить формулы сложных эфиров, написать уравнения реакций и указать условия их протекания.

4.Составьте уравнения реакций по схеме:
А реакция замещения> В реакция соединения> С реакция замещения> D реакция обмена> Е

5.Составьте уравнения реакций по схеме:
Cu → CuSO₄ → Cu(OH)₂ → Cu₂O → CuO

Газообразный углеводород объемом 50 мл, плотность которого по водороду больше 8, полностью окислили до углекислого газа и воды. После конденсации паров воды объем газовой смеси составил 120 мл. Вычислите объем избыточного кислорода, если известно, что исходный и конечный объемы газов измерены при одинаковых условиях.

РЕШЕНИЯ:

1.Под термином раствор обычно подразумевают жидкость, в которой равномерно распределено растворенное вещество. Такая система характеризуется определенным набором свойств. Истинные растворы имеют одинаковый состав в каждой точке объема.
Твердый раствор — система переменного состава, где атомы различных примесных элементов распределены в общей кристаллической решетке основного кристаллического вещества. Твердые растворы способны образовывать все кристаллические вещества. Атомы примеси могут располагаться в основной кристаллической решетке по-разному: упорядоченно и хаотически. Принято считать, что твердые растворы образуются лучше в том случае, если различие радиусов атомов основного и примесного вещества не превышает 15%.
Жидкие кристаллы образуют вещества, имеющие молекулы удлиненной формы. По степени упорядоченности жидкие кристаллы занимают промежуточное положение между жидкостями и твердыми кристаллами. Жидкие кристаллы характеризуются свойствами жидкости — текучестью и твердого кристалла — анизотропией, т.е. зависимостью физических свойств от направления. Другими словами, структура жидкого кристалла легко изменяется при некоторых внешних воздействиях (магнитное или электрическое поле) с изменением свойств. Таким образом, кажущаяся парадоксальность этих терминов на самом деле оборачивается точным обозначением сути явления.

2.По совокупности свойств, т.е. по поведению в реакциях с кислотами и гидроксидом натрия заключаем: I металл — серебро,(медь не подходит по цвету), металл II — алюминий, металл III — цинк.
Уравнения реакций:
2Al + 6HCl = 2AlCl₃ + 3H₂
Zn + 2HCl = ZnCl₂ + 2H₂
Ag + 2HNO₃ (конц.) = AgNO₃ + NO2 + H₂O
Al + HNO3 (конц.) Нет реакции
Zn + 4HNO₃ (конц.) + Zn(NO₃)2 + 2NO₂ + 2H₂O
Zn + 2NaOH + 2H₂O = Na2[Zn(OH)₄] + H₂
2Al + 6NaOH + 6H₂O = 2Na₃[Al(OH)₆] + 3H₂


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

4.Ответы могут быть различные.

5.Cu + 2H₂SO₄ (конц.) → СuSO₄ + SO₂ + 2H₂O
CuSO₄ + 2NaOH → Cu(OH)₂ ↓ + Na₂SO₄
Cu(OH)₂ + глюкоза (альдегид) + NaOH → (нагревание)
→ Cu₂O + H₂O + глюконат натрия (натриевая соль карбоновой кислоты)
2Сu₂O + O₂ → 4CuO (прокаливание)

6.Искомый углеводород не является метаном, т.к. плотность метана по водороду равна восьми.
Горение углеводорода С_xН_y описывается схемой реакции:
С_xН_y + (ч + 0,25у)О₂ = хСО₂ + 0,5уН₂О … + О₂ остаток
Количество вещества углекислого газа в х раз больше количества вещества исходного углеводорода. Количественные соотношения равны объемным, следовательно, объем углекислого газа в х раз больше объема исходного углеводорода.
Так как сумма объемов углекислого газа и остаточного кислорода составляет 120 мл, то 50х + V(О₂)ост. = 120, откуда 50х < 120 и х < 2,4.
По условию х не равен единице (…искомый углеводород не является метаном), х < 2,4 и не может быть дробным числом, следовательно, х = 2.
Воспользуемся еще раз уравнением: 50х + V(О₂)ост. = 120
Отсюда объем избыточного кислорода составляет V(О₂)ост. = 120 – 50 x 2 = 20 мл.