ChemNet
 
Химический факультет МГУ

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: CnH2nO2. В молекуле кислоты содержится n + 2n + 2 = 3n + 2 атомов.

            n(CnH2nO2) = 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 CnH2n+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.                    CnH2n–6®CnH2n–8 + H2.

                        CnH2n–8 + Br2® CnH2n–8Br2.

n(CnH2n–8) = n(Br2) = 76 / 160 = 0.475 моль.

В первой реакции: n(CnH2n–6) = nтеор(CnH2n–8) = 0.475 / 0.6 = 0.792 моль.

M(CnH2n–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 equilibrium.gif (63 bytes) 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 larrow.gif (63 bytes)C2 H5C5H9NHlarrow.gif (63 bytes) C2H5C5H4N rarrow.gif (63 bytes) C2H5C5H3(NO2)N rarrow.gif (63 bytes)   KOOCC5H3(NO2)N rarrow.gif (63 bytes)
rarrow.gif (63 bytes)  C5H4(NO2)Nrarrow.gif (63 bytes)   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 0.01times.gif (63 bytes)0.50 = 5.0times.gif (63 bytes)10–3 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 0.005times.gif (63 bytes)0.50 = 2.5times.gif (63 bytes)10–3 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 times.gif (63 bytes) (20/15) = (2/3) times.gif (63 bytes)DT.

            Ответ. (2/3) times.gif (63 bytes)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)3darrow.gif (854 bytes) + 3SiO2darrow.gif (854 bytes) + 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 = SiO2darrow.gif (854 bytes) + 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 = 1.5times.gif (63 bytes)2x,

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) = 5times.gif (63 bytes)2.5times.gif (63 bytes)10–3 = 1.25times.gif (63 bytes)10–2 моль/л. Парциальное давление фосгена: p = cRT = 1.25times.gif (63 bytes)10–2times.gif (63 bytes) 8.314times.gif (63 bytes) 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) = (pp(COCl2)) / 2 = (230 – 41.4) / 2 = 94.3 кПа.

В процессе реакции количество прореагировавшего хлора равно количеству образовавшегося фосгена:

                        nпрореаг(Cl2) = nобр(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:

Bi3+ + 3e®Bi     4
2H2O – 4e® O2­ + 4H+     3

4Bi(NO3)3 + 6H2O = 4Bi? + 3O2­ + 12HNO3

   
Hg2+ + 2e® Hg   2
2H2O – 4e® O2­ + 4H+     1

2Hg(NO3)2 + 2H2O = 2Hg? + O2­ + 4HNO3

      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 = 0.90times.gif (63 bytes)161times.gif (63 bytes)60 / 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) = nпрореаг(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(дипептидtimes.gif (63 bytes)HCl) = 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.




Сервер создается при поддержке Российского фонда фундаментальных исследований
Не разрешается  копирование материалов и размещение на других Web-сайтах
Вебдизайн: Copyright (C) И. Миняйлова и В. Миняйлов
Copyright (C) Химический факультет МГУ
Написать письмо редактору