asu012

11

РЕШЕНИЕ ЗАДАНИЙ

Всего: 25 баллов

Задание 1 (3 балла)

1. Состав молекулы хлорпарафина с 20 атомами угле- 1 балл рода можно выразить формулой С20H42–xClx.

Его молярная масса М составляет:

(240 + (42 – х) + 35,5х) = (282 + 34,5х) г/моль.

2. Так как хлора в хлорпарафине содержится 70%, то 1 балл можно записать:

	35,5		х	= 0,70;	отсюда х = 17,4.
	282 +	34,5х

3. Однако значение х должно быть целочисленным. 1 балл Если взять х = 17, содержание хлора не достигнет 70%, что противоречит техническим условиям. Значит, х = 18.

Ответ: в состав молекулы хлорпарафина С20 при требованиях ТУ в среднем должно быть 18 атомов хлора

Задание 2 (4 балла)

1. Необходимо длину и плотность привести к одной 1 балл единице измерения – см3. Объем элементарной ячейки составляет:

V = 3,6103 Å3 = 47,05 Å3 = 4,705 10–23 см3.

2. Масса четырех атомов меди, содержащихся в эле- 2 балла ментарной ячейке, равна:

m = V ρ = 47,05 10–24 см3 8,920 г/см3 = 4,197 10–22 г.

Масса одного атома в четыре раза меньше и равна: m0 = 1,049 10–22 г.

3. Молярная масса меди равна М = 63,54 г/моль. Число 1 балл

	Авогадро можно рассчитать как
	N	A	=	М	=		63,54 г/моль			= 6,057 1023 ат/моль.
				m0		104,9 10		− 24	г/ат

Ответ: NА = 6,057 1023 ат/моль

12

Задание 3 (4 балла)

1. 2NO2 + 2NaOH = NaNO3 + NaNO2 + H2O 1 балл

Исходная смесь содержала х моль NO2 и y моль N2. При взаимодействии NO2 с раствором NaOH образуется эквимолярная смесь NaNO3 (М = 85 г/моль) и NaNO2 (М = 69 г/моль).

2. Масса смеси солей, полученной из х моль NO2, равна:						3
m = 0,5x 85 + 0,5x 69 = 77 г.						балла
Отсюда х = 1 моль (NO2).
Средняя молярная масса смеси NO2 (M = 46 г/моль) и
N2 (M = 28 г/моль) составляет:
Мср = 46х +	28y	=	46 +	28y	= 40.
	y
х +		1+		y

Отсюда y = 0,5 моль (N2).

Итак, исходная смесь содержала 1 моль NO2 и 0,5 моль N2.

Ответ: исходная смесь содержала 1 моль NO2 и 0,5 моль N2

Задание 4 (5 баллов)		1 балл
1 способ.	Hg + S = HgS.
Сульфиды ртути нелетучи, поэтому всю площадь, на		1 балл
которой может находится мелкодисперсная ртуть, засыпают
порошком серы («серным цветом»). Процесс демеркуриза-
ции в этом случае довольно продолжителен.
2 способ.	2Hg + 2FeCl3 = 2FeCl2 + Hg2Cl2.	1 балл
Концентрированным раствором хлорида железа (III)		1 балл
заливают очищаемую поверхность. Реакция также протекает
медленно.
Пары ртути чрезвычайно ядовиты, накапливаются в		1 балл
организме, легко сорбируются легочной тканью. Ионы рту-
ти образуют многочисленные соединения с молекулами

белка – ферментами, поэтому они нарушают обмен веществ, поражают нервную систему.

											13
Задание 5 (9 баллов)											по
1.				3S + 2Al = Al2S3;						(1)
			Al2S3 + 6H2O = 2Al(OH)3↓ + 3H2S↑ ;							(2)	1 баллу
				H2S + Cl2 = S↓			+ 2HCl;			(3)	за ур-е
		HCl + AgNO3 = AgCl↓						+ HNO3;		(4)
			H2S + CuSO4 = CuS↓					+ H2SO4.		(5)
2. Пусть х – количество моль H2S, вступившего в реак-											1 балл
цию (3), y – количество моль H2S, вступившего в реакцию (5).
По реакциям (3) и (4) из одного моль H2S получается
два моль AgCl – 2х.
Тогда 2х =			m(AgCl)		=	8,61 г			;
			М (AgCl)			143,5 г/моль
отсюда х = 0,0300 моль.
3. Первоначальная масса СuSO4 в растворе составляет:											1 балл
m = V ρ ω		= 145 мл 1,10 г/мл 0,1 = 15,95 г, что равно
0,10 моль (М(CuSO4) = 159,5 г/моль).
4. После пропускания y моль H2S в осадок выпало											1 балл
y моль CuS. Масса раствора стала:
(159,5 + 34y – 95,5y) г = (159,5 – 61,5у) г
(М(H2S) = 34 г/моль; М(СuS) = 95,5 г/моль).
Масса CuSO4 в этом растворе (0,1 – y) 159,5 г.
Для 6,09%-ного раствора:
	(0,1 −	y) 159,5		= 0,0609;			отсюда y = 0,0400 моль.
	159,5 − 61,5у
5. Всего при взаимодействии серы с алюминием полу-											1 балл
чилось (х + y) моль H2S.
Значит, серы было тоже (х + y) моль = 0,070 моль.

Следовательно, масса серы равна:

m(S) = ν (S) M(S) = 0,0700 моль 32,0 г/моль = 2,24 г.

Ответ: масса вступившей в реакцию серы составляет 2,24 г

14

11 КЛАСС

ЗАДАНИЯ

1. К 20,0 г смеси карбоната кальция и гидрокарбоната калия прибавлен избыток соляной кислоты. Выделившийся при этом газ пропущен через избыток баритовой воды (Ba(OH)2). Какова масса образовавшегося при этом осадка?

(3 балла)

2.Смесь метана и этилена со средней молекулярной массой 22 подверглась неполному гидрированию, после чего ее плотность по водороду стала равной 11,25. Какая часть этилена подверглась гидрированию?

(4 балла)

3.Бензилбензоат (бензиловый эфир бензойной кислоты

C6H5COOCH2C6H5) – душистое вещество, применяется в качестве фиксатора запаха и растворителя некоторых душистых веществ, а также в медицине (лечение некоторых кожных заболеваний). Предложите способ получения бензилбензоата исходя из н-гептана – продукта ректификации нефти, укажите условия проведения реакций.

(5 баллов)

4.При количественной межмолекулярной дегидратации смеси двух одноатомных спиртов неизвестного строения выделилось 10,8 г воды и образовалось 36,0 г смеси трех органических соединений в равных молярных соотношениях и принадлежащих к тому же классу органических соединений. Каково строение исходных спиртов?

(6 баллов)

5.Цинковую пластинку массой 13,2 г опустили в 300,0 г раствора нитрата железа (III) с массовой долей соли 11,34%. После некоторого выдерживания пластинки в растворе ее вынули, при этом оказалось, что массовая доля нитрата железа (III) стала равной массовой доле образовавшейся соли цинка. Определите массу пластинки, после того как ее вынули из раствора.

(7 баллов)

15

РЕШЕНИЕ ЗАДАНИЙ

Всего: 25 баллов

Задание 1 (3 балла)

1. В настоящей задаче указана общая масса смеси, но 1 балл не указан ее состав. В данном случае это не имеет значения, так как молярные массы карбоната кальция и гидрокарбоната калия одинаковы (!).

M(CaCO3) = M(KHCO3) = 100,0 г/моль.

Поэтому, зная массу смеси, можно найти суммарное число молей CaCO3 и KHCO3.

	ν (CaCO3	+ KHCO3 ) = m(смеси) =	20,0 г	= 0,200 моль.
			100,0 г/моль
		M
	2. И CaCO3, и KHCO3 взаимодействуют с соляной ки- 1 балл
	слотой с образованием углекислого газа:
		CaCO3 + 2HCl = CaCl2 + H2O + CO2↑ ;			(1)
		KHCO3 + HCl = KCl + H2O + CO2↑ ;			(2)

Как следует из этих уравнений, соотношения между CaCO3 и CO2 и между KHCO3 и CO2 одинаковы:

ν (CaCO3) : ν 1(CO2) = ν (KHCO3) : ν 2(CO2) = 1 : 1 Таким образом, общее количество выделяющегося в

результате реакций (1) и (2) CO2, равно:

ν (CO2) = ν (CaCO3 + KHCO3) = 0,200 моль.

3. Оксид углерода (IV) при взаимодействии с барито-		1 балл
вой водой (насыщенный раствор Ba(OH)2) образует нерас-
творимый карбонат бария:
CO2 + Ba(OH)2 = BaCO3↓ + H2O.	(3)

Согласно этому уравнению, ν (BaCO3) = ν (CO2) = 0,200

моль.

m(BaCO3) = ν (BaCO3) M(BaCO3) = 0,200 моль 197 г/моль = = 39,4 г.

Ответ: масса выпавшего осадка BaCO3 составляет 39,4 г

16

Задание 2 (4 балла)

1. Рассмотрим состояние газовой смеси до гидрирова- 2 балла ния. Обозначим объемную долю метана (ϕ (CH4)) за x, объем-

ную долю этилена (ϕ (C2H4)) – за y. Тогда, зная относительные молекулярные массы метана (Mr(CH4) = 16) и этилена (Mr(C2H4) = 28), можно записать следующее уравнение:

16x + 28y = 22.

Так как в смеси содержатся только метан и этилен, то можно записать следующее уравнение:

x + y = 1.

Решая систему уравнений

	16x + 28y = 22			, получаем х = 0,5 и y = 0,5.
	x +	y =	1

2. После реакции гидрирования общий объем смеси не 2 балла изменился:

CH2		CH2 + H2	Pt	CH3CH3.

Поэтому объемная доля метана (так как он не участвовал в реакции) осталась той же. Если обозначить объемную долю образовавшегося этана за z, то объемная доля этилена уменьшилась и составила y – z = 0,5 – z.

Молекулярная масса смеси после гидрирования состав-

ляет

M r (смеси) = DH2 (смеси) M r (H 2 ) = 11,25 2 = 22,5 ;

Mr(С2H6) = 30.

Можно записать следующее уравнение для смеси после реакции гидрирования:

16 0,5 + 28 (0,5 – z) + 30 z = 22,5.

Решая это уравнение, получаем, что z = 0,25.

Итак, объемная доля этилена до реакции составляла y = 0,5, после реакции – y – z = 0,5 – z = 0,5 – 0,25 = 0,25.

Очевидно, что доля прореагировавшего этилена составляет

zy = 00,5,25 = 0,5 , или 50%

Ответ: гидрированию подверглось 50% этилена

17

Задание 3 (5 баллов)

За каждую реакцию по 1 баллу, но не более чем 5 баллов в сумме.

Способ 1.

CH3

CH3(CH2)5CH3 Cr2O3/Al2O3, 400-500°C

-4H2

KMnO4 (H+)

					COOH
				Cl2, hv -HCl
					NaOH -H2O
	O			CH2Cl	COONa
	C O	CH2			+
				-NaCl
	Способ 2.
	NaOH (водн.)			CH2OH
...					O
	CH2Cl		+	H+	C O CH2
		HOOC		-H2O

Способ 3.

	NaOH (водн.)		CH2OH
...				O
	CH2Cl	+	H+	C O CH2
			-H2O
...	SOCl2		O
	-HCl, -SO2
			C Cl
	COOH

18

Задание 4 (6 баллов)

1. При межмолекулярной гидратации спиртов обра- 1,5 зуются простые эфиры. При межмолекулярной гидратации баллов двух спиртов образуется смесь простых эфиров, согласно следующим схемам реакций:

R–OH + R–OH →	R–O–R + H2O;	(1)
R’–OH + R’–OH →	R’–O–R’ + H2O;	(2)
R’–OH + R–OH →	R’–O–R + H2O;	(3)

где R и R’ – алкильные радикалы.
2. При реакциях (1–3) выделилось 10,8 г воды, что со-						1,5
ставляет:						баллов
ν =	m	=	10,8 г		= 0,60 моль.
			18 г/моль
	M

Согласно уравнениям 1–3 общее количество, образовавшихся простых эфиров:

ν (эфиров) = ν (H2O) = 0,60 моль.

Поскольку эфиры образуются в равных мольных соотношениях, то:

ν (ROR) = ν (ROR’) = ν (R’OR’) = 0,20 моль.

3. Пусть R = CnH2n+1, а R’ = CmH2m+1, тогда:			1,5
M(ROR) = 2 (12n + 2n + 1) + 16 = 28n + 18;			баллов
M(R’OR’) = 2 (12m + 2m + 1) + 16 = 28m + 18;
M(ROR’) = 12n + 2n + 1 + 12m + 2m + 1 + 16 = 14n +
+ 14m + 18.
4. m(эфиров) = m(ROR) + m(R’OR’) + m(ROR’) =			1,5
= ν (ROR) M(ROR) + ν	(R’OR’) M(R’OR’) +	ν (ROR’) х	баллов
х M(ROR’) = 0,20 (28n	+ 18) + 0,20 (28m	+ 18) +

+ 0,20 (14n + 14m + 18) = 0,20 (42n + 42m + 54) = 36; 42n + 42m = 126;

n + m = 3;

Отсюда n = 1 и m = 2.

Ответ: исходная смесь спиртов состоит из метанола (CH3OH) и этанола (C2H5OH)

										19
Задание 5 (7 баллов)										3
1. Напишем уравнение реакции, отражающее химизм
процессов, описанных в задаче. Согласно значениям ЭДС										балла
реакция может протекать в две стадии:
Zn + 2Fe(NO3)3 = 2Fe(NO3)2 + Zn(NO3)2;
	Zn + Fe(NO3)2 = Fe + Zn(NO3)2.
И суммарно:
х, г		34,0–х, г
3Zn +		2Fe(NO3)3 = 2Fe						+ 3Zn(NO3)2.
65 г/моль	242 г/моль					56 г/моль 189 г/моль
2. Найдем массу нитрата железа (III) в растворе:										0,5
m(Fe(NO3)3) = ω (Fe(NO3)3) mр-ра = 0,1134 300,0 г = 34,0 г.										баллов
2. После того как вынули пластинку из раствора,										1 балл
массовые доли нитрата железа (III) и нитрата цинка стали
равными, это значит, что массы нитрата железа (III) и нит-
рата цинка одинаковы: m(Fe(NO3)3) = m(Zn(NO3)2).
3. Обозначим m(Zn(NO3)2) = х г. Тогда m(Fe(NO3)3) =										1 балл
= (34,0 – х) г. По уравнению реакции
34,0 − х	=		х		. Отсюда х = 18,4 г.
2 242			3 189
Найдем количество вещества нитрата цинка:
ν (Zn(NO )			) =	m(Zn(NO3)2 )			=	18,4 г	= 0,0974моль.
	3	2		M (Zn(NO3)2 )				189 г/моль
										1 балл
4. Согласно уравнению реакции
ν (Zn(NO3)2) = ν (Zn) = 0,0974 моль;
m(Zn) = ν (Zn) М(Zn) = 0,0974 65,0 г/моль = 6,33 г.
ν (Fe) =	2	ν (Zn(NO3 )				2 ) = 0,0649 моль ;
	3
m(Fe) = ν (Fe) М(Fe) = 0,0649 моль 56,0 г/моль = 3,63 г.
5. Масса цинковой пластинки после реакции склады-										0,5
вается из исходной массы пластинки за вычетом прореаги-										баллов
ровавшего цинка и массы осадившегося железа:
m(пластинки) = m(пластинки до реакции) – m(Zn) +
+ m(Fe) = 13,2 г – 6,33 г + 3,63 г = 10,5 г.

Ответ: масса пластинки после реакции составит 10,5 г