Задачи и упражнения / Кузьменко Н.Е., Теренин В.И. и др. Вступительные экзамены и олимпиады по химии. Опыт МГУ

Решения заданий очного тура олимпиады «Покори Воробьевы горы!» 93

отсюда формула соли - КСЮ3, хлорат калия.

Из условия задачи рассчитаем количества веществ хлората калия, се­ ры и гидроксида бария:

у(КСЮз) = 24.5 / 122.5 = 0.2 моль,

у(8 ) = 12.8 / 32 = 0.4 моль,

у(Ва(ОН)2) = (256.5 • 0.1) /171 = 0.15 моль.

Запишем уравнение протекающей реакции:

2КСЮ3 + 38 — — > 2КС1 + 3302Т 0.2 0.3 0.2 0.3

(КСЮ3 - в недостатке).

По соотношению моль гидроксида бария и сернистого газа в резуль­ тате их взаимодействия образуется кислая соль Ва(Н803)2:

Масса образовавшейся соли:

/и(Ва(Н803)2) = 299 • 0.15 = 44.85 г.

Конечная масса раствора:

/«(раствора) = 256.5 + 0.3 • 64 = 275.7 г.

Массовая доля Ва(Н803)2 в растворе:

Ответ: 16.27% Ва(Н803)2.

7. При действии на смесь соляной кислоты протекает реакция с лином:

С6Н5ЫН2 + НС1 -> С6Н5Ш 3С1.

При этом соляной кислоты было израсходовано

у(НС1) = 49.7 - 1.08 - 0.17 / 36.5 = 0.25 моль,

отсюда количество анилина у(СбН5>Щ2) также равно 0.25 моль. С бромной водой осадок образуют анилин и фенол:

С6Н5ЫН2 + ЗВг2(водн) -> С6Н2Вг3Ш 21 + ЗНВг;

С6Н5ОН + ЗВг2(водн) -> С6Н2Вг3ОН4 + ЗНВг;

Массы образовавшихся осадков составляют:

/и(С6Н2Вг3Ш 2) = 0.25 • 330 = 82.5 г;

/п(С6Н2Вг3ОН) = 99.1 - 82.5 = 16.6 г

Решения заданий очного тура олимпиады «Покори Воробьевы горы!» 95

с(С02) = 2 /1 0 = 0.2 моль/л.

После установления равновесия концентрации веществ будут равны:

у(802) = с - У = 0.0186 10 = 0.186 моль.

Ответ: 0.186 моль 802.

6. Обозначим количество меди в смеси через х моль, а количество ок­ сида меди - через у моль. Запишем уравнения реакций взаимодействия с концентрированной серной кислотой:

Си + 2Н2804 —►Си804 + 8 0 2 + 2Н20;

хх х

СиО + Н28 0 4 Си804 + Н20.

откуда х = 0.1 моль, тогда из уравнения ( 1) у = 0.2 моль.

Рассчитаем количество сульфата меди, его массу и массовую долю в полученном растворе:

у(Си804) = х + у = 0.3 моль; /и(Си804) = 160 • 0.3 = 48 г;

со(Си804) = 48 / 516 = 0.093 (или 9.3%).

Ответ: 9.3%.

7. Пусть в смеси содержалось х моль сахарозы и у моль мальтозы. В реакцию «серебряного зеркала» вступают только восстанавливающие сахара:

К.-СНО + 2[Ае(Шз)2]ОН -> К.-СОСЖН4 + 2А§1 + з ш 3 + н 2о.

Сахароза не реагирует с [Аё(КН3)2]ОН, а мальтоза реагирует, и на у моль мальтозы выделяется 2у моль осадка серебра. После гидролиза дисахаридов

С12Н22Оп + Н20 -> С6Н120 6 + С6Н120 6;

в смеси содержится (х + 2у) моль глюкозы. Именно глюкоза вступает в реакцию «серебряного зеркала». В реакции с раствором [А§(1^Н3)2]ОН выделяется (2х + 4у) моль серебра. По условию задачи,

2х +4у .

2 у

откуда х = 2у. Молярные массы мальтозы и сахарозы равны, поэтому массовая доля сахарозы:

со(сахарозы) = 2 / 3 = 0.667 (или 66.7%).

Ответ'. 66.7%.

Вариант Москва

1. 8 с: 21 протон, 21 электрон, \й12з22р6Ъз2Ър6Ъ<114з1.

2. Поскольку по условию т\ = т2, воспользовавшись уравнением Менделеева-Клапейрона, получаем

Р\УМ\ _ р 2УМ2

КТ ~ КТ 9

откуда

М\Р\ 17-101.3 _ ,

М. = — — = ----------- = 30 г/моль;

р2 57.4

такую молярную массу имеют N0, СН20, С2Н6.

3. Гидролиз олигосахарида схематично можно записать как

(С6Н10О5)„ Н2°- ^ «С6н 120 6.

В молекуле глюкозы имеется пять групп -ОН, всего 5п. В молекуле олигосахарида остатки глюкозы в цепи содержат по три группы -ОН, а концевые остатки глюкозы - по четыре группы -ОН, всего

(л-2)-3 + 2*4 = Зл + 2.

На ацилирование одной группы -ОН требуется одна молекула ангид­ рида:

Решения заданий очного тура олимпиады «Покори Воробьевы горы!» 97

о

Соответственно, количество ангидрида, необходимого для ацилирования, равно количеству групп ОН. По условию,

5" -1 .5 .

Зл + 2

откуда п = 6 .

Ответ: молекула олигосахарида состоит из шести остатков глюкозы.

4 . 1) 14НС1 + К2Сг20 7 -> ЗС12Т + 2СгС13 + 2КС1 + 7Н20;

2)2КОН + К2Сг20 7 -> 2К2СЮ4 + Н20;

3)Н28 0 4(конц) + К2Сг20 7(тв) —-—> 2СЮ34' + К28 0 4 + Н20;

+ 2Сг2(804)3 + 2К28 0 4 + Н20.

5.Исходные молярные концентрации СО и С12 составляют:

с(СО) = 10/20 = 0.5 моль/л, с(С12) = 5/20 = 0.25 моль/л.

После установления равновесия концентрации веществ будут равны:

откуда х = 0.18 моль/л.

Количество СОС12 в исходной равновесной смеси равно у(СОС12) = с У= 0.18 • 20 = 3.6 моль.

Ответ: 3.6 моль.

6 . Обозначим количество меди в смеси через х, а количество ок меди - через у. Запишем уравнения реакций взаимодействия с концен­ трированной серной кислотой:

Си + 2Н28 0 4 -> Си804 + 3 0 2Т + 2НгО;

По условию, массовая доля соли:

(х + 2у)-160

ю(Си804) =

Решение системы из двух уравнений

64х + 144у = 40;

]60-(х +2 у)

дает х = 0.4, у = 0.1.

Рассчитаем массу полученного раствора:

/и(р-ра) = т{исх) + т(смеси) - т{8 0 2) = 472 + 40 - (х + у) • 64 = 480 г.

Ответ: 480 г.

7. Искомое соединение может быть либо алкином-1 (и тогда осад ацетиленид серебра), либо альдегидом (и тогда - это реакция «серебряно­ го зеркала» и осадок - металлическое серебро). Предположим, что осадок - серебро; тогда его количество

у(А§) = 21.6 /108 = 0.2 моль.

Если искомое вещество содержит одну альдегидную группу, то схе­ матически реакцию можно записать так:

К-СНО + Аё20 -► К-СООН + 2А§1.

При сгорании такой же навески вещества образовалась смесь С 02 и Н20 в количестве

Оставшийся после охлаждения газ - это С 02, количество которого со­ ставляет

^ с о 2) = 7.21-101.3 = 0.3 моль, 8.31-293

что подтверждается реакцией

Решения заданий очного тура олимпиады «Покори Воробьевы горы!» 99

Вариант Нижний Новгород

1.С<1: 48 протонов, 48 электронов, 1 у22.г2р63 у23р4.г3<7104//4а'105.?2.

2.Поскольку по условию гп\ = т2, воспользовавшись уравнением Менделеева-Клапейрона, получаем

р1УМ1 _ р 2УМ2 КТ КТ

откуда

Ответ: 0.7 атм.

3.1) 2СгС13 + ЗС12 + 16КОН -> 2К2СЮ4 + 12КС1 + 8Н20;

2)2К2СЮ4 + Н2§0 4 -► К2Сг20 7 + К2804 + Н20;

3)С2Н4 + 2К2Сг20 7 + 8Н2804 -<■ 2С02| + 2Сг2(804)3 +

+2К2804 + ЮН20;

5. Исходные молярные концентрации С 02 и Н20 составляют

с(С02) = 4 /16 = 0.25 моль/л;

с(Н20) = 2 /16 = 0.125 моль/л.

После установления равновесия концентрации веществ будут равны:

[СО][Н20] (0.25 - х) • (0.125 - х)

откуда х = 0.0955 моль/л, т.е. концентрация Н2 в равновесной смеси равна 0.0955 моль/л.

Количество Н2 в равновесной смеси равно

у(Н2) = с • У= 0.0955 *16 = 1.53 моль.

Ответ: 1.53 моль водорода.

6 . Запишем уравнения всех упомянутых реакций:

42п + ЮНЖЭз -► Ш 4>ТО3 + 4 2 п (Ш 3)2 + ЗН20 ;

И Н ^О з + ЫаОН — ЫН3| + № Ш 3 + Н20;

Из условия задачи рассчитаем количество оксида железа:

у(Ре20 3) = 16 / 160 = 0.1 моль.

Следовательно, исходя из уравнений реакций, у(КН3) = 0.2 моль; у(2п) = 4 • 0.2 = 0.8 моль.

Масса цинка, растворенного в воде:

т(7л\) = 0.8 • 65 = 52 г.

Ответ: 52 г цинка.

7. Гидролиз сахарозы приводит к образованию моносахаридов, сум­ марное число групп -ОН в молекулах которых (10) больше, чем число групп -ОН в молекуле дисахарида (8):

Решения заданий очного тура олимпиады «Покори Воробьевы горы!» 10 1

Значит, всего в х моль сахарозы содержится 8х моль групп -ОН, а в продуктах гидролиза - 10х моль. Разница: 10х - 8х=2х.

На ацилирование одной группы -ОН требуется одна молекула ангид­ рида:

По условию задачи количество ангидрида:

у((СН3СН2С0 )20 ) = 2.6 / 130 = 0.02 моль;

значит, 2х = 0.02 моль, откуда х = 0.01 моль. Рассчитаем массу сахарозы и глюкозы:

/и(сахарозы) = 0.01 • 342 = 3.42 г;

т(глюкозы) = 7.02 - 3.42 = 3.6 г.

Ответ: 3.42 г сахарозы, 3.6 г глюкозы.

Вариант Омск

1.У: 39 протонов, 39 электронов, 1/2/2/?63$23/?64$23^104/?65я24^1

2.Поскольку по условию тх=т2, воспользовавшись уравнением Менделеева-Клапейрона, получаем

рхУМх _ р 2УМ2

такую молярную массу имеют Ы2, СО, С2Н4.

н+ /°

3.1) (С6Н1о0 5)„ + пН20 ---- 2— > пСьНХ20 6 (гидролиз целлюлозы с

образованием глюкозы);

5)ВгСН2-СН=СН-СН2Вг + 2КОН —

—НО- СН2-СН=СН-СН2-ОН + 2КВг;