LXI Московская городская олимпиада школьников по химии

Задания 10 класса

10-1. Качественная реакция на альдегиды — реакция серебряного зеркала — представляет собой взаимодействие альдегидов с аммиачным раствором оксида серебра.

1. Какие химические неточности содержатся в названии "аммиачный раствор оксида серебра?". Что в действительности представляет собой этот реактив?

2. Неизвестный альдегид маccой 1,5 г ввели в реакцию с избытком аммиачного раствора оксида серебра. При этом было получено 21,6 г металлического серебра. Какой альдегид был взят?

10-2. Одинаковые навески двух веществ — соединений одного и того же металла с кислородом и с водородом — полностью прореагировали с водой с образованием растворов 1 и 2. На нейтрализацию раствора 1 израсходовано в 1,625 раз больше соляной кислоты, чем на нейтрализацию раствора 2. Определите неизвестный металл и напишите уравнения упомянутых реакций.

10-3. Предложите химические реакции, позволяющие осуществить следующие превращения и выделить все указанные вещества в индивидуальном виде. Каждая стрелка может соответствовать как одной стадии, так и нескольким.

NH₃® NO ®HNO₃® (NH₄)₂SO₄ ® NH₄Cl ®N₂

10-4.В лаборатории стоят пять колб с водными растворами различных веществ. На каждой колбе имеется этикетка с названием. На первой колбе написано "иодид калия", на второй – "карбонат калия", на третьей – "соляная кислота", на четвертой – "хлорид меди" и на пятой – "гидроксид бария". К сожалению, этикетки перепутаны, так что ни один из растворов не подписан правильно. При сливании раствора из первой колбы с раствором из второй колбы выделяется газ, а при сливании содержимого первой колбы с содержимым третьей колбы образуется белый осадок.

1. Какие растворы в действительности находятся в каждой из колб?

2. Напишите уравнения реакций, упомянутых в условии.

3. Какие еще реакции можно провести между указанными веществами?

10-5.Газообразный тритий T₂подвергается радиоактивному b-распаду с образованием газообразного гелия (изотопа ³He). Во сколько раз изменится давление в сосуде по истечении двух периодов полураспада трития? Температуру считать постоянной.

10-6. Вещество А состава C₃H₆Br₂ ввели в реакцию с избытком спиртового раствора гидроксида калия при нагревании. При этом был получен углеводород Б, который вступает в реакцию с водой в присутствии соли ртути с образованием вещества В. При нагревании вещества Б с активированным углем при 600°С выделено два изомерных углеводорода Г и Д. При бромировании в присутствии хлорида железа(III) вещество Г образует одно монобромпроизводное, а Д — три монобромпроизводных. Определите строение веществ А—Д, напишите уравнения упомянутых реакций. Какие изомеры возможны для вещества А?

Решения

10-1

а. Реактив готовят обычно растворением нитрата серебра в водном растворе аммиака, то есть слова "аммиачный раствор" не соответствуют действительности, так как растворителем является вода.

В растворе также находится не оксид серебра, а комплексное соединение: [Ag(NH₃)₂]OH

б. RCHO + 2 [Ag(NH₃)₂]OH = RCOONH₄ + 2 Ag + 3 NH₃ + H₂O

расчет: 21,6 г серебра составляют 0,2 моль. Значит альдегида было взято 0,1 моль. Таким образом, его молярная масса 1,5  10 = 15. Очевидно, что такого не может быть.

Остается предположить, что речь идет о формальдегиде, который окисляется по обеим карбонильным группам

HCHO + 4 [Ag(NH₃)₂]OH = (NH₄)₂CO₃ + 6 NH₃ + 2 H₂O + 4 Ag

Проверим предположение: 0,2 моль серебра получается из 0,05 моль формальдегида. Тогда его молярная масса должна составить 30 г/моль, что соответствует условию.

10-2.

Условно считаем металл одновалентным, т.е. определяем эквивалент

MH R MOH, MOH + HCl = MCl + H₂O

0,5 M₂O R MOH, MOH + HCl = MCl + H₂O

Расчет: определяем массу HCl (у) на m г оксида металла. Пусть х - атомная масса металла.

Тогда (х + 8) / m = 36,5 / y y = 36,5 m /(x + 8).

Аналогично для гидрида металла

(х + 1) / m = 36,5 / 1,625 y y = 36,5 m /1,625 (x + 1).

Решение системы относительно х дает 10,2 - такого металла не существует.

Остается предположить, что соединение с кислородом является не оксидом, а пероксидом. Тогда 0,5 M₂O₂RMOH, MOH + HCl = MCl + H₂O

Тогда (х + 16) / m = 36,5 / y y = 36,5 m /(x + 16), y = 36,5 m /1,625 (x + 1).

Решение дает х = 23, неизвестный металл - натрий.

Уравнения реакций

NaH + H₂O = NaOH + H₂

Na₂O₂ + H₂O = оцениваются любые разумные продукты - H₂O₂ или О₂.

10-3.

NH₃R NO RHNO₃R (NH₄)₂SO₄ R NH₄Cl RN₂

(1) 1 стадия, окисление с кат.

(2) 1-2 стадии

(3) Mg + HNO₃ = NH₄NO₃ + Mg(NO₃)₂

NH₄NO₃ + NaOH = NH₃ + NaNO₃

2 NH₃ + H₂SO₄ = (NH₄)₂SO₄

(4) (NH₄)₂SO₄ + BaCl₂ = BaSO₄ + 2 NH₄Cl

(5) NH₄Cl + NaOH = NaCl + NH₃ + H₂O

4 NH₃ + 3 O₂ = 2 N₂ + 6 H₂O

10-4.

(1) колба 1 + колба 2 = газ.

Газ образуется только при реакции карбоната с кислотой.

Значит первая и вторая колбы - это карбонат калия и соляная кислота. При этом карбонат калия не может находиться во второй колбе, так как на ней написано "карбонат калия", а все надписи не соответствуют действительности.

Поэтому карбонат калия находится в первой колбе, а соляная кислота - во второй.

колба 1 + колба 3 = белый осадок.

K₂CO₃ + колба 3 = белый осадок.

Единственный возможный вариант для третьей колбы - гидроксид бария (CuCl₂ образует с карбонатом зеленый осадок, а иодид калия не образует с ним осадка).

Надписи на четвертой и пятой колбе остается просто поменять местами, так как все растворы подписаны неправильно.

Таким образом, мы получили.

1. K₂CO₃, 2. HCl, 3. Ba(OH)₂, 4. KI, 5. CuCl₂

(2) Реакции, упомянутые в условии: K₂CO₃ + 2 HCl = 2 KCl+ H₂O + CO₂,

K₂CO₃ + Ba(OH)₂ = BaCO₃ + 2 KOH

(3) Кроме того, указанные вещества могут вступать в следующие реакции:

2 CuCl₂ + 2 K₂CO₃ + H₂O = (CuOH)₂CO₃ + 4 KCl + CO₂

Ba(OH)₂ + 2 HCl = BaCl₂ + 2 H₂O

CuCl₂ +Ba(OH)₂ = Cu(OH)₂ + BaCl₂

2 CuCl₂ + 4 KI = 2 CuI + I₂ + 4 KCl

10-5.

T₂ R 2 ³He + b

Пусть N исходное число молекул трития.

При распаде образуется 2N молекул газа. За один период полураспада распадается N/2 молекул и получается N/2  2 = N (Всего в смеси находится N/2 + N молекул) После второго периода полураспада снова распадается половина имеющегося трития, т.е. N/4. Остается N/4 молекул трития. Получается N/2 молекул гелия. Общее число молекул в смеси N/4 + N + N/2 = 7/4 N. Давление увеличилось в 7/4 раза.

10-6.

Судя по реакции с водой в присутствии солей ртути, углеводород Б содержит тройную связь. Следующая реакция представляет собой тримеризацию, при которой образуется бензольное кольцо. Всю схему реакций можно изобразить следующим образом:

Возможные изомеры вещества А, которые при отщеплении способны дать углеводород Б:

CHBr₂-CH₂-CH₃ и CH₂Br-CHBr-CH₃