LXVI Московская городская олимпиада школьников по химии (2010).10 класс.Решения

10-1.
SOCl₂ + H₂O=SO₂ + 2 HCl либо SOCl₂ + 2 H₂O=H₂SO₃ + 2 HCl

PCl₃ + 3 H₂O=H₃PO₃ + 3 HCl
P₂S₅ + 8 H₂O =2 H₃PO₄ + 5 H₂S

Так как количество воды не указано, то реакции с образованием других фосфорных кислот,
например, HPO₃, тоже являются правильным решением. Однако писать в продуктах оксид
фосфора — неправильно, так как он очень гигроскопичен и взаимодействует с водой
гораздо быстрее, чем исходный сульфид.

Al₄C₃ + 12 H₂O=LiAlH₄ + 4 H₂O

4 Al(OH)₃ + 3 CH₄=[LiAl(OH)₄] + 4 H₂

NaHCO3 в воде гидролизуется с образованием щелочной среды.
Гидролиз лучше писать в ионном виде, однако любой способ написания
оценивался как правильный.

HCO₃^2– + H₂O =H₂CO₃ + OH^–

То же самое верно относительно силиката натрия Na2SiO3

SiO₃^2– + H₂O=HSiO₃^– + OH^–


10-2.
1. Выделение газа (без образования осадка) означает, что слили растворы
карбоната натрия и соляной кислоты: Na₂CO₃ + 2 HCl = 2 NaCl + CO₂ + H₂O (колбы № 2+ № 3)
Образование белого осадка соответствует Na₂CO₃ + Ba(OH)₂ = BaCO₃ + 2 NaOH (№ 2 + № 4)
Вторая колба встречается в обоих случаях, следовательно это карбонат натрия
№2 - карбонат натрия
№3 - соляная кислота
№4 - гидроксид бария
Остались №1 и №5 — иодид калия и нитрат меди. Так как все колбы
подписаны неправильно, то №1 - нитрат меди, а №5 - иодид калия
(наоборот быть не может, так как номер 5 подписан как нитрат меди).
Другие реакции, которые можно провести между указанными веществами:
2 Cu(NO₃)₂ + 2 Na₂CO₃ + H₂O = (CuOH)₂CO₃ + CO₂ + 4 NaNO₃
Cu(NO₃)₂ + Ba(OH)₂ = Cu(OH)₂ + Ba(NO₃)₂
2 Cu(NO₃)₂ + 4 KI = 2 CuI + I₂ + 4 KNO₃
Ba(OH)₂ + 2 HCl = BaCl₂ + 2H₂O

10-3.
Судя по продуктам сгорания, вещество содержит только C, H и O.
Так как соотношение C и H по массе 6 : 1, то атомное отношение = 1 : 2.
Углеводорода с таким соотношением и молекулярной массой 60 быть не может,
в молекуле должен быть еще и кислород. Подходит C2H4O2.
В качестве изомеров можно предложить
CH₃COOH уксусная кислота
HCOOCH₃ метилформиат
HOCH₂–CHO гликолевый альдегид

Реакции: а) с водным раствором NaOH

CH₃COOH + NaOH=CH₃COONa + H₂O нейтрализация, образование ацетата натрия

HCOOCH₃ + NaOH=HCOONa + CH₃OH щелочной гидролиз

HOCH₂–CHO + NaOH=NaOCH_2–CHO + H₂O (частично)
б) с гидроксидом меди

CH₃COOH + Cu(OH)₂=(CH₃COO)₂Cu + 2H₂O нейтрализация, образование ацетата меди

HOCH₂–CHO + 2 Cu(OH)₂=HOCH₂–COOH + Cu₂O + 2 H₂O окисление


10-4.
По названию очевидно, что вещество ароматическое, оно содержит пара-замещенное
бензольное кольцо, скорее всего это кислота.
Расчет по титрованию. Количество NaOH пошедшее на титрование: 0,00485 моль
Предположим, что кислота одноосновная.
Тогда ее молярная масса составляет 1 / 0,00485 = 206,18.
Этого уже достаточно для составления формулы, однако по данным элементного
анализа можно узнать количество атомов кислорода: 206,2 х 0,155 = 32, два атома О,
т.е. в молекуле только карбоксильная группа, больше кислорода нет.
С учетом наличия одной группы COOH и бензольного кольца, можно определить,
что брутто формула вещества —C₁₃H₁₈O₂
Обратив внимание на то, что бензольное кольцо замещено в пара-положение,
карбоновая кислота (скорее всего пропионовая) замещена в положение 2,
получаем структурную формулу вещества:

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

Это препарат ибупрофен
Так как в названии присутствует S- , означающая конфигурацию асимметрического
атома углерода, то такой атом обязан в молекуле присутствовать. В данной формуле
он есть, это атом, к которому присоединена карбоксильная группа.

10-5.
В условии присутствует избыточное количество данных, они все для расчета не нужны,
но полезны для проверки. Поэтому принимается любой разумный способ расчета. Например, такой:
Газ А очевидно SO2, его получено 0,04 моль
Вещество В предположительно оксид меди (т.к. получено при обжиге и при растворении
дает голубой раствор).
Тогда его количество 2,40 г / 80 = 0,03 моль.
Масса вещества Б составляет 3,55 - 2,40 = 1,15 г.Вещество Б - кислотный оксид,
образующий трехосновную кислоту. Формула трехосновной кислоты: H3ЭO3 или H3ЭO4
В первом случае 48 / (3 + x + 48) = 0,451, отсюда х = 55,4
Это недалеко от марганца и железа, однако эти элементы в степени окисления +3
не образуют трехосновных кислот.
(Помимо этого, минерал содержит 0,04 х 32 = 1,28 г серы и 1,92 г меди.
На долю третьего элемента остается 0,75 г, а его оксид имеет массу 1,15 г.
При желании можно проверить, что для Mn и Fe это условие не выполняется).
В случае H₃ЭO₄
64 / (3 + x + 64) = 0,451, х = 74,9, что соответствует мышьяку, и все проверки выполняются.
Минерал содержит 0,01 моль мышьяка.
Так как по расчету соотношение As : Cu : S составляет 1 : 3 : 4, то формула минерала
Cu₃AsS₄

Реакции
Обжиг 4 Cu₃AsS₄ + 27 O₂ = 12 CuO + 16 SO₂ + 2 As₂O₅
As₂O₅ + 6 NaOH = 2 Na₃AsO₄ + 3 H₂O
CuO + H₂SO₄ = CuSO₄ + H₂O

10-6.
Предположим, что вещество А - NaHCO₃
При кипячении раствора происходит реакция

2NaHCO₃=Na₂CO₃ + CO₂ + H₂O

Так как газа выделилось 0,02 моль, то карбоната натрия тоже должно
получиться 0,02 моль, что составляет 2,12 г. Однако такая масса получается
только после прокаливания (5,72 - 3,60). Значит при упаривании получился
кристаллогидрат. 3,60 / 0,02 = 180 - 10 молекул воды, Na₂CO₃ *10 H₂O

Массовая доля:
После кипячения был получен раствор карбоната натрия. Масса карбоната натрия 2,12 г.
Масса раствора 100 г - 44 х 0,02 = 99,12 г.
Массовая доля вещества ~2,14%
На самом деле сода сильно гидролизуется, поэтому данная величина достаточно условна