Chemistry48.Ru

Задания 9 класса

9-1. Выберите вещества, реагирующие с оксидом кальция:

а) BaO ; б) H₂CrO₄ ; в) SO₂ ; г) Al₂O₃ ; д) NaOH ; е) Sr(OH)₂ ; ж) С

Если реакция возможна, напишите ее уравнение и укажите условия.

9-2. Напишите уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить цепочку превращений:

графит  углекислый газ  гидрокарбонат кальция  карбонат кальция  углекислый газ  сажа.

Укажите условия проведения реакций.

9-3. Пользуясь периодической таблицей, сравните свойства элементов № 34 и № 42:

а) У какого из этих элементов высшая кислородная кислота может быть более сильной и почему?

б) Чем и почему отличаются свойства элементов № 34 и № 42 в виде простых веществ? (приведите примеры не более трех различающихся свойств)

9-4. 2,0 г кальция сожгли в избытке кислорода, продукт сгорания поместили в воду и пропускали в полученную взвесь оксид серы (IV) до прекращения поглощения газа. Определите состав и массу образовавшейся соли. Какой объем оксида серы (IV) (при н.у.) может быть получен из данной соли при обработке ее серной кислотой?

9-5. В лаборатории есть смесь карбонатов стронция и бария. Как химическим способом определить массовую долю каждого из карбонатов в смеси, если есть широкий выбор химической посуды, весы, но из реактивов имеется только 20%-ная соляная кислота? Опишите ход анализа и вычисления.

9-6. К 50 г 34%-ного раствора пероксида водорода добавили оксид марганца (IV) и собрали весь выделившийся газ. Определите массу образовавшейся жидкости. Какой объем пропана C₃H₈ (н.у.) может полностью сгореть в выделившемся газе?

Решения

9-1. Ответ: б), в), г), ж); равновесие возможно в д), е)

б) H₂CrO₄ + CaO = CaCrO₄ + H₂O реакция с раствором хромовой кислоты

в) SO₂ + CaO = CaSO₃ сернистый газ с твердым оксидом

г) Al₂O₃ + CaO = Ca(AlO₂)₂ твердые вещества при нагревании

д) 2 NaOH + CaO  Na₂O + Ca(OH)₂ при нагревании твердых веществ,

установится равновесие

е) Sr(OH)₂ + CaO  SrO + Ca(OH)₂ при нагревании твердых веществ,

установится равновесие

ж) CaO + 3 C = CaC₂ + CO при высокой температуре

9-2. C + O₂ = CO₂

2 CO₂ + Ca(OH)₂ = Ca(HCO₃)₂ приизбытке CO₂

Ca(HCO₃)₂ = CaCO₃ + CO₂ + H₂O при нагревании раствора

CaCO₃ = CO₂ + CaO реакция при прокаливании

CO₂ + 2 Mg = 2 MgO + C горение магния в атмосфере CO₂

9-3. а) Высшая кислородная кислота селена (34) H₂SeO₄ будет сильнее, чем аналогичная кислота молибдена (42) H₂MoO₄ .

В селеновой кислоте электроны сильнее оттягиваются от атомов водорода, освобождая протоны, потому что атом селена меньше по размерам, более электроотрицательный

б) Селен - неметалл, а молибден - металл

У молибдена больше электропроводность, блеск, ковкость + химические свойства

9-4. Ca + 1/2 O₂ = CaO ; CaO + H₂O = Ca(OH)₂

Ca(OH)₂ + SO₂ = CaSO₃ + H₂O ;

CaSO₃ + SO₂ + H₂O = Ca(HSO₃)₂ реакция прекращается после превращения всего гидроксида в кислую соль.

2,0 г кальция соответствуют 2/40 = 0,05 (моль).

По цепочке: Ca  Ca(OH)₂ CaSO₃ Ca(HSO₃)₂ получается 0,05 моль кислой соли или 202х0,05 = 10,1 (г)

Ca(HSO₃)₂ + H₂SO₄ = CaSO₄ + 2 SO₂ + 2 H₂O

Объем сернистого газа (н.у.): 22,4*0,05*2 = 2,24 л

Ответ: 10,1 г Ca(HSO₃)₂ ; 2,24 л SO₂

9-5. Взвесить смесь, и навеску растворить в соляной кислоте, измеряя объем выделившегося газа.

Измеренный объем газа привести к нормальным условиям

Далее - пример расчетов:

Х моль SrCO₃ и У моль BaCO₃ , масса навески m г, объем СО₂ при н.у. V л

148Х + 197У = m

Х + У = V/22,4

Находим количества (Х и У), затем массы и массовые доли

9-6. 2 H₂O₂ = 2 H₂O + O₂ (MnO₂ - катализатор)

В растворе содержалось 50*0,34 = 17 г пероксида водорода или 0,5 моль. Из него выделяется (по уравнению реакции) 0,25 моль кислорода или 32*0,25 = 8 (г). Масса образовавшегося раствора, а на самом деле воды 50 - 8 = 42 г.

C₃H₈ + 5 O₂ = 3 CO₂ + 4 H₂ O

Объем пропана при полном сгорании в 5 раз меньше объема кислорода: 0,25/5 = 0,05 моль или 22,4*0,05 = 1,12 (л)

Ответ: 42 г ; 1,12 л

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 _

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 -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  MOH, MOH + HCl = MCl + H₂O

0,5 M₂O  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 M₂O₂MOH, 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.

NH₃ NO HNO₃ (NH₄)₂SO₄  NH₄Cl _

(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2 ³He + 

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

Задания 11 класса

11-1. Определите брутто-формулу углеводорода, который имеет плотность по водороду меньше 75 и содержит 87,27% углерода по массе. Предложите строение этого углеводорода, если известно, что он имеет в своей структуре только вторичные и третичные атомы углерода и как минимум два шестичленных цикла. Сколько различных монохлорпроизводных образуется при его неселективном радикальном хлорировании на свету?

11-2. Определите сколько тепла выделится при образовании 1 моль бромоводорода по реакции:
H_2(газ) + Br_{2(раствор)} = 2HBr_{(раствор)}, если известно, что:

2KBr_{(раствор)} + Cl_2(газ) = 2KCl_{(раствор)} + Br_{2(раствор)} + 92,9 кДж
b) H_2(газ) + Cl_2(газ) = 2HCl_{(раствор)} + 333,6 кДж
c) KOH_{(раствор)} + HCl_{(раствор)} = KCl_{(раствор)} + H₂O + 55,8 кДж
d) KOH_{(раствор)} + HBr_{(раствор)} = KBr_{(раствор)} + H₂O + 55,8 кДж

Все данные приведены для реакций при одинаковой температуре и давлении.
Объясните, почему в реакциях с) и d) выделяется одинаковое количество тепла.

11-3. В вашем распоряжении имеются три монеты – железная, медная и золотая; водный раствор FeCl₃, кварцевые стаканы и дистиллированная вода. Кратко опишите последовательность действий позволяющих покрыть железную и золотую монету слоем меди. Приведите уравнения реакций.

11-4. В ходе вьетнамской войны американская армия применяла гербицид 2,4,5-T, который вызывал опадение листьев в джунглях. Вещество 2,4,5-T синтезировали из основного продукта реакции бензола с избытком хлора в присутствии FeCl₃ – вещества X. Обработка X гидроксидом натрия при 150 С приводит к веществу Y состава С₆H₂Cl₃NaO. Однако, как было обнаружено позднее, эта реакция дает еще и соединение Z состава С₁₂H₄Cl₄O₂. Примесь Z в гербициде привела впоследствии к массовой гибели солдат американской армии от рака. Приведите структурные формулы веществ X, Y, Z. Предложите структуру гербицида 2,4,5-Т, если известно, что он получается при реакции Y c хлоруксусной кислотой.Расшифруйте аббревиатуру 2,4,5-Т и приведите тривиальное название вещества Z.

11-5. При нагревании 1,000 грамма некоторой соли образуется три оксида: твердый (0,878 г), жидкий (0,0354 г) и газообразный (0,0866 г) (агрегатное состояние приведено для 25С и 1 атм). С помощью расчетов определите формулу соли и напишите реакцию ее разложения.

11-6.Расшифруйте цепочку превращений (приведите структурные формулы конечного продукта и промежуточных веществ). Изобразите возможное пространственное строение конечного продукта синтеза (C₈H₁₆BrLiO₄). Предложите метод превращения C₈H₁₆BrLiO₄ в соединение C₈H₁₆O₄, которое обладает таким же углеродным скелетом.

Решения

11-1.
Определим молярную массу искомого углеводорода: n*12,01/0,8727 = n*13,75, где n = число атомов углерода, что соответствует простейшей формуле C₄H₇. При условии, что плотность паров вещества по водороду меньше 75, единственной подходящей брутто-формулой является C₈H₁₄. Для того, чтобы получить структурную формулу углеводорода с таким составом, содержащим два шестичленных цикла, невозможно ограничиться рассмотрением плоских структур. Решением задачи является 2,2,2-бициклооктан (см. рис). При неселективном радикальном хлорировании на свету он образует два изомерных монохлорпроизводных одно из которых может существовать в виде двух энантиомеров.

11-2.
Согласно закону Гесса тепловой эффект реакции может быть представлен в виде суммы нескольких тепловых эффектов. В данном случае при суммировании уравнений следующим образом "−2d+2c+b−a" получается искомая реакция:
H_2(газ) + Br_{2(раствор)} = 2HBr_{(раствор)} и ее тепловой эффект 240,7 кДж
На один моль HBr тепловой эффект составляет 120,4 кДж. В реакциях с) и d) выделяется одинаковое количество тепла, так как они имеют одинаковое сокращенное ионное уравнение: H⁺ + OH⁻ = H₂O.

11-3.
Для переведения меди в раствор следует воспользоваться реакцией: FeCl₃ + Cu = FeCl₂ + CuCl₂. Дальнейшее опускание в этот раствор железной монеты приводит к вытеснению меди из CuCl₂ (согласно ряду активности металлов) и осаждению ее на монете по уравнению: Fe + CuCl₂ = FeCl₂ + Cu. Для того, чтобы покрыть медью золотую монету необходимо опустить ее в раствор вместе с железной так, чтобы они касались ребром. При этом образуется гальванический элемент Au/Fe и железо окисляясь переходит в раствор, а медь восстанавливаясь осаждается на золоте.

11-4.
Исходя из состава и метода получения логично предположить, что вещество Y является трихлорзамещенным фенолятом натрия. Положения атомов хлора 2,4,5 определяются либо по названию 2,4,5-T, либо по строению вещества X, которое очевидно является тетрахлорбензолом. При последовательном хлорировании бензола, согласно правилам ароматического замещения должен преимущественно образовываться 1,2,4,5-изомер. Состав вещества Z указывает на наличие в нем двух бензольных колец, в каждом из которых находится 2 хлорных заместителя. Легко заметить, что состав Z можно получить при удвоении состава Y и вычитании 2 NaCl, исходя из чего строится структурная формула Z. Тривиальное название этого вещества - диоксин, один из сильнейших ядов и канцерогенов. Структурная формула 2,4,5-T получается замещением атома хлора в хлоруксусной кислоте на радикал Y.

11-5.
Наиболее вероятным жидким оксидом является вода. Исходя из этого определим молярную массу газообразного оксида: 0,0866/(0,0354/18) = 44. Наиболее вероятный оксид с такой массой - CO₂. Тогда первоначальная соль является основным карбонатом тяжелого металла, разлагающимся по уравнению: (MOH)₂CO₃ = 2MO + H₂O + CO₂ (для двухвалентного металла). Определим молярную массу оксида металла: 0,878/(0,0354/18) = 446,4*n. В случае двухвалентного металла n (соотношение между коэффициентами перед водой и оксидом металла в уравнении разложения соли) составляет 0,5. Получаем молярную массу оксида металла 223,2, которая соответствует PbO. Ответ:
(PbOH)₂CO₃ = 2PbO + H₂O + CO₂

11-6.
Целевое вещество - соль LiBr с 12-краун-эфиром-4. Выделить чистый краун-эфир можно с помощью электролиза раствора или (что существенно хуже) с помощью переведения Li в нерастворимые соли.