Новые правила приема

Решения заочного тура

ХИМИЯ

1. Запишем уравнения реакций растворения цинка в азотной кислоте с образованием отдельно NO₂ и NO.

                        Zn + 4HNO₃ = Zn(NO₃)₂ + 2NO₂­ + 2H₂O
                        3Zn + 8HNO₃ = 3Zn(NO₃)₂ + 2NO­ + 4H₂O

Для того, чтобы получить мольное соотношение NO₂ : NO = 1:3, надо второе уравнение умножить на 3 и сложить с первым:

                        10Zn + 28HNO₃ = 10Zn(NO₃)₂ + 2NO₂­ + 6NO­ + 14H₂O

Мольное соотношение HNO₃ : Zn = 28 : 10 = 2.8 : 1.

            Ответ. 2.8 моль HNO₃.

2.

 Пусть серия распадов включает x альфа- и y бета-распадов.
Массовое число меняется только за счет альфа-распадов: 235 – 4x = 207  x = 7.

Заряд ядра меняется как за счет альфа-, так и за счет бета-распадов: 92 – 2x + y = 82   y = 4.
            Ответ. 7 a, 4 b.

3. Общая формула предельных одноосновных карбоновых кислот: C_nH_2nO₂. В молекуле кислоты содержится n + 2n + 2 = 3n + 2 атомов.

            n(C_nH_2nO₂) = m / M = 97.5 / (14n + 32) моль.
            n(атомов) = (3n + 2) 97.5 / (14n + 32) = 13.0 моль,
откуда n = 2. Формула кислоты – C₂H₄O₂.

            Ответ.C₂H₄O₂.

4. Число вторичных атомов углерода (CH₂ групп) не влияет на число четвертичных, т.к. CH₂ совпадает с гомологической разностью. Пусть в молекуле C_nH_2n+2 содержится x групп CH₃, y групп CH и z четвертичных атомов C, тогда:

Умножая первую строчку на 2 и вычитая вторую строчку, находим: z = (x – y)/2 – 1.

            Ответ. Число четвертичных атомов углерода: (x – y)/2 – 1.

5. Смешаем по одному литру растворов NaOH и HBr.

NaOH + HBr = NaBr + H₂O.

До реакции: n(NaOH) = 0.04 моль, n(HBr) = 0.02 моль. После реакции: n(NaOH) = 0.04 – 0.02 = 0.02 моль. Объем раствора после реакции – 2 литра. Молярная концентрация щелочи: c(NaOH) = 0.02 / 2 = 0.01 моль/л.

NaOH ® Na⁺ + OH^–.

[OH^–] = 0.01 моль/л,
[H⁺] = 10^–14 / 0.01 = 10^–12 моль/л,
pH = –lg(10^–12) = 12.

            Ответ.pH = 12.

6. MF + H₂SO₄(конц) ® MHSO₄ + HF­.
  2HF + Ca(OH)₂ = CaF₂ + 2H₂O.
n(CaF₂) = 27.3 / 78 = 0.35 моль.
n(MF) = n(HF) = 0.35 2 = 0.7 моль.
M(MF) = 18.2 / 0.7 = 26 г/моль.
A(M) = 26 – 19 = 7 г/моль. Неизвестный металл – литий.

            Ответ. Литий.

7.                    C_nH_2n–6®C_nH_2n–8 + H₂.

                        C_nH_2n–8 + Br₂® C_nH_2n–8Br₂.

n(C_nH_2n–8) = n(Br₂) = 76 / 160 = 0.475 моль.

В первой реакции: n(C_nH_2n–6) = n_теор(C_nH_2n–8) = 0.475 / 0.6 = 0.792 моль.

M(C_nH_2n–6) = 95 / 0.792 = 120 г/моль. Формула исходного углеводорода – C₉H₁₂.

            Из восьми гомологов бензола состава C₉H₁₂ отщеплять водород с образованием двойной связи могут только те, у которых в боковой цепи есть хотя бы два атома углерода. Таких изомеров пять:

            Ответ. Пять изомеров.

8.                    H₂ + I₂ 2HI

Пусть при охлаждении образовалось еще x моль HI, тогда израсходовано по x/2 моль H₂ и I₂:

x = 0.55,
n(HI) = 6 + x = 6.55 моль,
n(H₂) = 3.0 – x/2 = 2.73 моль,
n(I₂) = 0.8 – x/2 = 0.53 моль.

            Ответ. 6.55 моль HI, 2.73 моль H₂, 0.53 моль I₂.

9. Найдем эмпирическую формулу комплекса:

n(Pt) : n(N) : n(Br) : n(H) = (50.13/195) : (7.20/14): (41.13/80) : (1.54/1) = 1 : 2 : 2: 6

Формула комплекса – PtN₂Br₂H₆, или [Pt(NH₃)₂Br₂]. Валентность Pt – IV. Получение:

PtBr₂ + 2NH₃ = [Pt(NH₃)₂Br₂]

Комплекс имеет форму плоского четырехугольника с атомом платины в центре. Одинаковые лиганды могут находиться либо на одной стороне, либо на диагонали. Геометрические изомеры:

            Ответ.[Pt(NH₃)₂Br₂]. Валентность центрального атома IV.

10. Исходное вещество C₇H₉N – любой из трех этилпиридинов (орто-, мета- или пара-).

Схема превращений:

C₂H₅C₅H₉NH₂Cl C₂ H₅C₅H₉NH C₂H₅C₅H₄N C₂H₅C₅H₃(NO₂)N   KOOCC₅H₃(NO₂)N
  C₅H₄(NO₂)N   C₅H₄(NH₂)N

Уравнения реакций:

1) Этилпиридин нитруется под действием азотной кислоты:

2) При взаимодействии этилпиридина с водным раствором перманганата калия этильная группа окисляется:

3) При прокаливании соли карбоновой кислоты с гидроксидом калия происходит декарбоксилирование:

4) Нитрогруппа восстанавливается до аминогруппы алюминием в щелочной среде:

5) Исходное соединение – этилпиридин – можно прогидрировать водородом на никелевом катализаторе:

6) Полученный циклический амин присоединяет хлороводород:

11.В обоих случаях происходит реакция нейтрализации:

                        H⁺ + OH^– = H₂O.

В первом случае в реакцию вступило по 0.010.50 = 5.010^–3 моль ионов H⁺ и OH^– и образовалось столько же моль H₂O (на 20 мл раствора). Во втором случае ионы OH^– находятся в недостатке: в реакцию вступило по 0.0050.50 = 2.510^–3 моль ионов H⁺ и OH^– и образовалось столько же моль H₂O, т.е. в 2 раза меньше, чем в первом случае. В результате реакции выделилось в 2 раза меньше теплоты, но эта теплота приходится на меньший объем раствора: 15 мл вместо 20. Понижение температуры во втором случае:

                        DT₂ = DT / 2 (20/15) = (2/3) DT.

            Ответ. (2/3) DT.

12. 1) При смешивании растворов хлорида железа (III) и силиката натрия происходит полный гидролиз обоих соединений. Если реакцию проводить при легком нагревании, то образуется не кремниевая кислота, а ее ангидрид.

                        2FeCl₃ + 3Na₂SiO₃ + 3H₂O = 2Fe(OH)₃ + 3SiO₂ + 6NaCl.

2) Гидроксид железа (III) при прокаливании теряет воду:

                        2Fe(OH)₃ = Fe₂O₃ + 3H₂O­.

3) Оксид железа (III) восстанавливается до металла под действием углерода:

                        2Fe₂O₃ + 3C = 4Fe + 3CO₂.

4) Углерод также восстанавливает оксид кремния:

                        SiO₂ + C = Si + CO₂.

5) Кремний растворяется в щелочах:

                        Si + 2NaOH + H₂O = Na₂SiO₃ + 2H₂­.

6) При действии соляной кислоты на раствор силиката натрия образуется кремниевая кислота, которая при легком нагревании переходит в кремниевый ангидрид:

                        Na₂SiO₃ + 2HCl = SiO₂ + 2NaCl + H₂O.

            Ответ. X₁ – Fe(OH)₃, X₂ – Fe₂O₃, X₃ – C, Y₁ – SiO₂, Y₂ – Si, Y₃ – Na₂SiO₃.

13. В реакциях с водой образуются два газа – водород и аммиак:

                        BaH₂ + 2H₂O = Ba(OH)₂ + 2H₂­,

                        Li₃N + 3H₂O = 3LiOH + NH₃­.

При растворении смеси в соляной кислоте выделяется только водород:

                        BaH₂ + 2HCl = BaCl₂ + 2H₂­,

                        Li₃N + 4HCl = 3LiCl + NH₄Cl.

Пусть n(BaH₂) = x моль, n(Li₃N) = y моль, тогда n₁(H₂,NH₃) = 2x + y, n₂(H₂) = 2x. По условию:

                        2x + y = 1.52x,

откуда x = y. Исходная смесь – эквимолярная. Массовая доля гидрида бария:

w(BaH₂) = M(BaH₂) / (M(BaH₂) + M(Li₃N)) = 139 / (139+35) = 0.80 = 80%.

            Ответ. 80%.

14.                  CO + Cl₂ = COCl₂

Концентрация фосгена через 5 минут после начала реакции: c(COCl₂) = 52.510^–3 = 1.2510^–2 моль/л. Парциальное давление фосгена: p = cRT = 1.2510^–2 8.314 398 = 41.4 кПа. Общее давление через 5 минут складывается из давления фосгена и давлений CO и Cl₂, которые равны друг другу, так как в исходной смеси n(CO) = n(Cl₂).

                        p = p(COCl₂) + p(CO) + p(Cl₂) = p(COCl₂) + 2p(Cl₂).
                        p(Cl₂) = (p – p(COCl₂)) / 2 = (230 – 41.4) / 2 = 94.3 кПа.

В процессе реакции количество прореагировавшего хлора равно количеству образовавшегося фосгена:

                        n_{прореаг}(Cl₂) = n_обр(COCl₂)

поэтому уменьшение давления хлора равно давлению фосгена:

                        p₀(Cl₂) – p(Cl₂) = p(COCl₂),
                        p₀(Cl₂) = p(Cl₂) + p(COCl₂) = 94.3 + 41.4 = 135.7 кПа.

            Ответ. 135.7 кПа.

15. Уравнения электролиза:

      Пусть n(Bi(NO₃)₃) = x моль, а n(Hg(NO₃)₂) = y моль. Тогда n(Bi) = x моль, а n(Hg) = y моль. Из условия задачи следует:

                        209x + 201y = 7.195.

Количество электронов, прошедших через раствор: n(e) = It / F = 0.9016160 / 96500 = 0.09 моль. Из уравнений восстановления ионов металла следует:

                        3x + 2y = 0.09.

Решая систему двух уравнений, находим: x = 0.02, y = 0.015. Молярные концентрации солей:

с(Bi(NO₃)₃) = 0.02 / 0.16 = 0.125 M, с(Hg(NO₃)₂) = 0.015 / 0.16 = 0.094 M.

            Ответ. 0.125 М Bi(NO₃)₃, 0.094 М Hg(NO₃)₂.

16. Для реакции с диэфиром потребовалось 30 – 6 = 24 мл 1.00 М раствора NaOH, т.е. 0.024 моль. Уравнение щелочного гидролиза:

                        ROOC-X-COOR + 2NaOH ® NaOOC-X-COONa + 2ROH

Количество диэфира n = 0.024/2 = 0.012 моль. Молярная масса диэфира: M(A) = 2.81 / 0.012 = 234.16 » 234 г/моль.

Судя по продуктам гидролиза, диэфир содержит сложноэфирную группу COOCH₃, другую сложноэфирную группу COOR, содержащую бензольное кольцо, и двойную связь CH=CH. С учетом оптической активности спирта C, который образуется при гидролизе, единственно возможная формула диэфира A:

H₃COCOCH=CHCOOCH(CH₃)C₆H₅

(брутто-формула C₁₃H₁₄O₄). При гидролизе образуются CH₃OH, дикарбоновая кислота

HOOCCH=CHCOOH

и 1-фенилэтанол

C₆H₅CH(OH)CH₃

(вещество C).

            Непредельная кислота B при дегидратации образует циклический ангидрид, следовательно, вещество B – это цис-изомер:

Структурная формула D:

17. Запишем суммарное уравнение образования смеси метана, этана и пропана в молярном соотношении 3:2:2:

                        13CO + 33H₂® 3CH₄ + 2C₂H₆ + 2C₃H₈ + 13H₂O

Пусть в исходной смеси был 1 моль CO и 2 моль H₂. В реакцию вступил 0.1 моль CO. Количества газов в смеси после реакции:

            n(CO) = 1 – 0.1 = 0.9 моль,
            n(H₂) = 2 – 0.1?(33/13) = 1.75 моль,
            n(CH₄) = 0.1?(3/13) = 0.023 моль,
            n(C₂H₆) = n(C₃H₈) = 0.1?(2/13) = 0.015 моль,
            n(H₂O) = n_{прореаг}(CO) = 0.1 моль.

До реакции в смеси было 3 моль газов, после реакции – (0.9 + 1.75 + 0.023 + 2?0.015 + 0.1) = 2.80 моль. Общее давление уменьшилось в 3/2.8 = 1.07 раза.

            Ответ. Уменьшилось в 1.07 раза.

18. Предположим для простоты, что аминокислоты, образующие дипептид, содержат только по одной аминогруппе. При кислотном гидролизе дипептида образуются хлороводородные соли аминокислот:

                        дипептид + 2HCl + H₂O®ClH₃NCH(R)COOH + ClH₃NCH(R’)COOH

По массовой доле хлора можно найти молярную массу одной из этих солей:

M(ClH₃NCH(R)COOH) = 35.5 / 0.2829 = 125.5 г/моль, откуда M(R) = 15 г/моль, R = CH₃. Одна из аминокислот – аланин.

            С разбавленной соляной кислотой пептид образует соль:   дипептид + HCl® дипептидHCl

Молярную массу соли также находим по содержанию хлора:

M(дипептидHCl) = 35.5 / 0.1671 = 212.5 г/моль, откуда M(дипептида) = 176 г/моль. Дипептид состоит из остатков двух аминокислот, одна из которых – аланин (M = 89 г/моль):

                        аланин + аминокислота = дипептид + H₂O,

M(аминокисл.) = 176 + 18 – 89 = 105 г/моль. Такую молярную массу имеет серин (R’ = CH₂OH). Искомый дипептид – Ala-Ser или Ser-Ala:

            Ответ. Ala-Ser или Ser-Ala.