Балла (без уравнивания – 1 балл, схема без участия азотной кислоты – 0 баллов).

Задача №9-1

1. Исходя из описания физических и химических свойств простых веществ, несложно догадаться, что речь идет о неметаллах третьего периода ПСХЭ:

Х = S (сера), Y = Cl (хлор), Z = Р (фосфор).

В периоде ПСХЭ радиусы атомов увеличиваются справа налево, т.е. в ряду

Cl ® S ® P.

2. Сера и фосфор имеют несколько аллотропных модификаций, хлор же способен существовать лишь в виде молекулы Cl ₂, представляющей желто-зеленый газ В. Тогда можно рассчитать молярные массы простых веществ серы и фосфора.

М(А) = 71´3.6056 = 256 г/моль, что соответствует ромбической сере S ₈ - порошку лимонно-желтого цвета.

М(С) = 71´1.7465 = 124 г/моль, что соответствует белому фосфору Р₄ - воскообразному веществу белого цвета с желтоватым отливом.

Таким образом, А - S ₈ В - Cl ₂ С - P ₄

(на данном этапе задачи указание индексов для молекул всех простых веществ является обязательным)

Реакция 1: 3S₈ + 48KOH = 16K₂S + 8K₂SO₃ + 24H₂O

или 3S + 6KOH = 2K₂S + K₂SO₃ + 3H₂O

Реакция 2: 3Cl₂ + 6KOH = 5KCl + KClO₃ + 3H₂O (при нагревании)

Реакция 3: P₄ + 3KOH + 3H₂O = PH₃↑ + 3KH₂PO₂

Бесцветный ядовитый газ, выделяющийся в последней реакции - фосфин РН₃.

3. В реакции 3 образуется соль фосфорноватистой кислоты Н₃РО₂ (кислота D).

При взаимодействии фосфора с хлором могут образоваться хлориды фосфора (III) и (V), которые при обработке щелочью гидролизуются с образованием солей фосфористой (Н₃РО₃, кислота Е) и фосфорной (Н₃РО₄, кислота F) кислот.

Реакция 4: P₄ + 6Cl₂ = 4PCl₃ (или 2P + 3Cl₂ = 2PCl₃)

Реакция 5: P₄ + 10Cl₂ = 4PCl₅ (или 2P + 5Cl₂ = 2PCl₅)

Реакция 6: PCl₃ + 5KOH = K₂HPO₃ + 3KCl + 2H₂O

Реакция 7: PCl₅ + 8KOH = K₃PO₄ + 5KCl + 4H₂O

Структурные формулы кислот:

4. При взаимодействии серы с фосфором могут образоваться различные сульфиды фосфора. Определим брутто-формулу соединения G состава P_xS_y, воспользовавшись данными о массовой доле серы (более тяжелого элемента в сравнении с фосфором).

x : y = 56.36/31 : 43.64/32 = 1.818 : 1.364 = 1.333 : 1 = 4 : 3

Таким образом, соединение G - P ₄ S ₃

Продуктом реакции 2, используемым в производстве спичек, является бертолетова соль (хлорат калия) KClO₃. При поджигании спички протекает реакция:

3P₄S₃ + 16KClO₃ = 6P₂O₅ + 9SO₂ + 16KCl

Разбалловка

№	Элемент ответа	Баллы
1.	Символы элементов X , Y , Z Правильный порядок увеличения радиусов	3×0.5 = 1.5 б 1 б
2	Формулы веществ А, В, С Уравнения реакций 1-3	3×0.5 = 1.5 б 3×0.5 = 1.5 б
3.	Структурные формулы кислот D - F Уравнения реакций 4-7	3×0.5 = 1.5 б 4×0.5 = 2 б
4.	Формула вещества G Уравнение реакции	0.5 б 0.5 б
	Итого	10 баллов

Задача №9-2

Под описание простого вещества подходит сера:

A –

сера, S

Б –

диоксид серы, SO₂

S + O₂ = SO₂

(реакция 1)

При пропускании избытка сернистого ангидрида через раствор щелочи должна получаться кислая соль NaHSO₃ (В), что подтверждается расчетами:

ω (Na) = 22,11% => M(соли) = 104·x, где x – количество катионов Na⁺.

Для x=1 масса остатка 81 г/моль соответствует аниону HSO₃^-)

SO₂ + NaOH = NaHSO₃

(реакция 2)

При взаимодействии кислой соли с гидроксидом натрия образуется средняя соль Г (сульфит натрия – Na₂SO₃).

NaHSO₃ + NaOH = Na₂SO₃

(реакция 3)

Можно предположить, что при взаимодействии сульфита натрия с серой в анион вводятся атомы серы.

ω (Na) = 29,11% => M(соли) = 79·x, где x – количество катионов Na⁺.

Поскольку ранее кислая соль была нейтрализована гидроксидом, то в её сотаве должно быть два катиона натрия, а масса должна составить 158 г/моль, где 112 г/моль приходится на кислотный остаток. Остаток, соответствующий сульфит аниону (80 г/моль) остался в составе, значит на неизвестную часть приходится ещё 32 г/моль, что соответствует введению одного атома серы в состав аниона:

Следовательно, вещество Д – тиосульфат натрия Na₂S₂O₃.

Na₂SO₃ + S = Na₂S₂O₃

(реакция 4)

Фиксирование фотопленок основано на реакции:

2 Na₂S₂O₃ + AgBr = Na₃[Ag(S₂O₃)₂]

(реакция 5)

А количественное определение йода – на процессе:

2 Na₂S₂O₃ + I₂ = Na₂S₄O₆ + 2NaI

(реакция 6)

Разбалловка

Написание формул веществ A–Д	5х0,8 б. = 4 б.
Написание уравнений реакций 1–4, 6	5х0,8 б. = 4 б.
Написание уравнений реакции 5	2 б.
ИТОГО	10 б.

Задача №9-3

1) Из описания можно сделать вывод, что А – медный купорос CuSO ₄ ·5 H ₂ O, он имеет голубой цвет, при умеренном нагревании отщепляет 5 молекул воды (36% массы), при более сильном нагревании образует черный оксид CuO

Соль Б – нитрат магния Mg ( NO ₃ )₂. Магний входит в состав хлорофилла, при разложении образуется бурый оксид NO₂, который диспропорционирует в воде.

2) Уравнения реакций:

[1 и 2]: CuSO₄·5H₂O = CuO + SO₂ + 0.5O₂ + 5H₂O

2Mg(NO₃)₂ = 2MgO + 4NO₂ + O₂

[3 и 4]: SO₂ + 2KOH = K₂SO₃ + H₂O

4NO₂ + O₂ + 4KOH = 4KNO₃ + 2H₂O

[5]: K₂SO₃ + Sr(NO₃)₂ = SrSO₃↓ + 2KNO₃

3) n(CuSO₄·5H₂O) = n(SO₂) = n(K₂SO₃) = n(SrSO₃) = 12.6/168 = 0.075 моль

m(CuSO₄·5H₂O) = n×M = 0.075×250 = 18.75 г

n(CuO) = n(CuSO₄·5H₂O) = 0.075 моль

m(CuO) = n×M = 0.075×80 = 6 г

m(MgO) = 8 – 6 = 2 г

n(Mg(NO₃)₂) = n(MgO) = m/М = 2/40 = 0.05 моль

m(Mg(NO₃)₂) = n×M = 0.05×148 = 7.4 г

m(смеси солей) = 18.75 + 7.4 = 26.15 г

ω(CuSO₄·5H₂O) = 18.75 / 26.15 = 71.7%

ω(Mg(NO₃)₂) = 28.3%

Разбалловка

1	Формулы солей А и Б	1+1 = 2 б
2	Уравнения реакций 1−5	1×5 = 5 б
3	Массы солей А и Б Массовые доли солей А и Б	1+1 = 2 б 0.5+0.5 = 1 б
	Итого:	10 б

Задача №9-4

1) Поскольку кислород содержится в составе сульфат-иона и воды, то можно составить следующее уравнение для нахождения количества кислорода, который входит в состав воды:

Таким образом необходимый кристаллогидрат имеет формулу Fe ₂ ( SO ₄ )₃·9 H ₂ O и называется нонагидрат сульфата железа (III).

2) Железо окисляется до степени окисления +3, связываясь в сульфат избытком серной кислоты. Азотная же кислота, судя по описанию, восстанавливается до оксида азота (IV). Окисление протекает согласно уравнению реакции:

[1] 2FeSO₄ + H₂SO₄ + 2HNO₃ = Fe₂(SO₄)₃ + 2NO₂ + 2H₂O

3) Раствор кипятят для испарения и разложения избытка азотной кислоты. Разложение протекает по реакции:

[2] 4HNO₃ = 4NO₂ + O₂ + 2H₂O

4) В реакционную систему было введено:

Из стехиометрии видно, что лимитирующим реагентом является сульфат железа (II), поэтому при расчете выхода следует ориентироваться на него, и в теории можно было получить моль нонагидрата сульфата железа (III). Реально образовалось моль целевого продукта. Следовательно, практический выход процесса равен или 94.2%.

5) В ходе анализа протекают следующие реакции:

[3] Fe₂(SO₄)₃+ 6NaI = 2FeI₂ + I₂ + 3Na₂SO₄ (допустимо написание в продуктах FeSO₄)

[4] I₂ + 2Na₂S₂O₃ = Na₂S₄O₆ + 2NaI

По условию, на титрование ушло тиосульфата:

n(Na₂S₂O₃) = C×V = 0.5×0.012 = 0.006 моль

Поскольку n(Na₂S₂O₃) = 2n(I₂), а n(I₂) = 0.5n(Fe³⁺), то n(Na₂S₂O₃) = n(Fe³⁺).

Тогда, С(Fe³⁺) = n/V = 0.006/0.01 = 0.6 моль/л

Разбалловка

1	Расчет количества воды в кристаллогидрате, полное название кристаллогидрата	2×1 б = 2 б
2	Написание уравнения [1]	1 б
3	Написание уравнения [2], краткое пояснение необходимости кипячения	2×1 б = 2 б
4	Расчет практического выхода соли	2 б
5	Уравнения реакций [3] и [4] Расчет концентрации Fe³⁺	2×1 б = 2 б 1 б
	ИТОГО	10 б

Задача №9-5

1. 2,0 л идеального газа при нормальных условиях содержат моль молекул. Значит, при сгорании 1 моль метана выделится кДж теплоты, а в случае такого же количества водорода – кДж. Термохимические уравнения выглядят следующим образом:

CH₄ + 2 O₂ = CO₂ + 2 H₂O(г) + 802 кДж	(реакция 1)
H₂ + ½ O₂ = H₂O(г) + 242 кДж	(реакция 2)

2. При термолизе метан разлагается на простые вещества:

CH₄ = C + 2 H₂

Взяли моль метана. Пусть разложилось x моль углеводорода с образованием 2·x водорода, тогда осталось (4,91–x) моль CH₄.

Углерод в виде сажи осядет на стенках сосуда, а в газовой фазе останутся лишь водород и метан. Поскольку сожгли половину образовавшейся смеси, тепловой баланс запишется в виде:

Откуда x = n(CH₄)_разл = 1,24 моль.

M(H₂) = 2 г/моль, M(CH₄) = 16 г/моль, тогда

или 7,79%.

3. Из уравнения CH₄ + 2 O₂ = CO₂ + 2 H₂O(г) + 802 кДж

согласно следствию закона Гесса

Q = 2Q_обр(H₂O) + Q_обр(CO₂) ‒ Q_обр(CH₄)

Из уравнения H₂ + ½ O₂ = H₂O(г) + 242 кДж следует, что

Q_обр(H₂O) = 242 кДж/моль, поэтому получим уравнение

802 = 2×242 + 393 ‒ Q_обр(CH₄), откуда

Q_обр(CH₄) = 75 кДж/моль

4. Уравнение каталитической конверсии метана:

CH₄ + H₂O(г) = CO + 3H₂

Из предыдущих пунктов решения нам известны теплоты образования метана и водяного пара, следовательно, теплота образования угарного газа Q_обр(CO) = 110 кДж/моль.

По следствию из закона Гесса тепловой эффект конверсии:

Q = Q_обр(CO) ‒ Q_обр(H₂O(г)) ‒ Q_обр(CH₄) = 110 ‒ 242 ‒ 75 = ‒207 кДж

Разбалловка

1	Написание термохимических уравнений 1,2	2×1 б = 2 б
2	Количество моль разложившегося метана Массовая доля водорода в газовой смеси	2 б 1 б
3	Теплота образования метана	2 б
4	Уравнение реакции конверсии метана Тепловой эффект реакции конверсии	1 б 2 б
	ИТОГО	10 б

Задания 10 класса

Представлен один из возможных вариантов решения заданий

Задача №10-1

Х = S (сера), Y = Cl (хлор), Z = Р (фосфор).

В периоде ПСХЭ радиусы атомов увеличиваются справа налево, т.е. в ряду

Cl ® S ® P.

М(А) = 71´3.6056 = 256 г/моль, что соответствует ромбической сере S ₈ - порошку лимонно-желтого цвета.

Таким образом, А - S ₈ В - Cl ₂ С - P ₄

(на данном этапе задачи указание индексов для молекул всех простых веществ является обязательным)

Реакция 1: 3S₈ + 48KOH = 16K₂S + 8K₂SO₃ + 24H₂O

или 3S + 6KOH = 2K₂S + K₂SO₃ + 3H₂O

Реакция 2: 3Cl₂ + 6KOH = 5KCl + KClO₃ + 3H₂O (при нагревании)

Реакция 3: P₄ + 3KOH + 3H₂O = PH₃↑ + 3KH₂PO₂

Бесцветный ядовитый газ, выделяющийся в последней реакции - фосфин РН₃.

3. В реакции 3 образуется соль фосфорноватистой кислоты Н₃РО₂ (кислота D).

Реакция 4: P₄ + 6Cl₂ = 4PCl₃ (или 2P + 3Cl₂ = 2PCl₃)

Реакция 5: P₄ + 10Cl₂ = 4PCl₅ (или 2P + 5Cl₂ = 2PCl₅)

Реакция 6: PCl₃ + 5KOH = K₂HPO₃ + 3KCl + 2H₂O

Реакция 7: PCl₅ + 8KOH = K₃PO₄ + 5KCl + 4H₂O

Структурные формулы кислот:

x : y = 56.36/31 : 43.64/32 = 1.818 : 1.364 = 1.333 : 1 = 4 : 3

Таким образом, соединение G - P ₄ S ₃

3P₄S₃ + 16KClO₃ = 6P₂O₅ + 9SO₂ + 16KCl

Разбалловка

№	Элемент ответа	Баллы
1.	Символы элементов X , Y , Z Правильный порядок увеличения радиусов	3×0.5 = 1.5 б 1 б
2	Формулы веществ А, В, С Уравнения реакций 1-3	3×0.5 = 1.5 б 3×0.5 = 1.5 б
3.	Структурные формулы кислот D - F Уравнения реакций 4-7	3×0.5 = 1.5 б 4×0.5 = 2 б
4.	Формула вещества G Уравнение реакции	0.5 б 0.5 б
	Итого	10 баллов

Задача №10-2

1. Молярная масса газа В составляет = 28,00·x г/моль, где x – число атомов кислорода в молекуле. Учитывая токсичность вещества и его способность количественно реагировать с I₂O₅, делаем вывод, что В – CO.

В таком случае, Б – C (углерод), и протекала реакция восстановления кислородсодержащего минерала.

Выделение газа с неприятным запахом указывает на то, что Г – сульфид. Тогда вероятно, что вещество А – сульфат. Если степень окисления металла в процессе оставалась постоянной, то

1,38 = , откуда M(M) = 68·a (г/моль)

При а = 2 подходящим элементом является барий.

Минерал А в таком случае является сульфат бария BaSO₄.

Таким образом, Х – барий, А – барит (тяжелый шпат) BaSO₄

2. Буквами зашифрованы следующие вещества:

Б – углерод С;

В – CO;

Г – BaS;

Д – H₂S_;

E – Ba(CH₃COO)₂.

3. Уравнения реакций:

BaSO₄ + 4 C = BaS + 4 CO	(реакция 1)
5 CO + I₂O₅ = 5 CO₂ + I₂	(реакция 2)
BaS + 2 CH₃COOH = Ba(CH₃COO)₂ + H₂S	(реакция 3)

4. При прокаливании ацетата бария протекает его разложение с образованием твердого продукта и отгонкой газообразных в условиях опыта веществ.

M (Ba(CH₃COO)₂) = 255 г/моль

Из уменьшения массы следует, что M(Ж) = 255 · (1–0,2274) · x = 197·x г/моль, где x – число атомов бария в формульной единице.

Массе 197 г/моль подходит карбонат бария, соответственно он является веществом Ж, а побочным продуктом реакции является ацетон.

Итак, Ж – BaCO₃

Уравнение реакции:

Ba(CH₃COO)₂ = BaCO₃ + CH₃COCH₃

Разбалловка

1	Металл X Формула и тривиальное название минерала А	1 б 1+0.5 б = 1,5 б
2	Формулы веществ Б–Е,	5×0,5 б = 2,5 б
3	Уравнения реакций 1–3	3×1 б = 3 б
4	Формула вещества Ж (без расчетов – 0 б) Уравнение реакции	1 б 1 б
	ИТОГО	10 б

Задача №10-3

1. Начнем с определения элемента Х. Для получения простого вещества, образованного Х, используется реакция фторида с магнием

ХF_n + (n/2)Mg = X + (n/2)MgF₂,

где n – валентность элемента Х.

По уравнению реакции

При n = 1, M(ХF) = 94 г/моль, А(Х) = 75, мышьяк

При n = 2, M(ХF₂) = 47 г/моль, А(Х) = 9, бериллий

При n = 3, M(ХF₃) = 31,3 г/моль, такого фторида не существует.

Таким образом, Х – бериллий, так как соединения AsF не существует.

2. Определим минерал Y. Представим его формулу в виде (BeO)_x(Al₂O₃)_y(SiO₂)_z, тогда:

То есть формула минерала (BeO)₃(Al₂O₃)₁(SiO₂)₆ или Be₃Al₂Si₆O₁₈ – это минерал берилл, который используется для промышленного получения бериллия и его солей, а также в ювелирном деле в качестве драгоценных камней (изумруд – берилл с примесями железа, хрома и ванадия; аквамарин – берилл с примесью железа).

3. Формулы веществ:

X₁ – BeO, Х ₂ – Be₃N₂, X₃ – BeCl₂, X₄ – Na₂[Be(OH)₄], X₅ – BeF₂

3. Уравнения реакций:

[1] 2Be + O₂ = 2BeO

[2] 3Be + N₂ = Be₃N₂

[3 или 4] BeO + 2HCl = BeCl₂ + H₂O

[3 или 4] Be₃N₂ + 8HCl = 3BeCl₂ + 2NH₄Cl

[5 или 6] BeO + 2NaOH + H₂O = Na₂[Be(OH)₄]

[5 или 6] Be₃N₂ + 6NaOH + 6H₂O = 3Na₂[Be(OH)₄] + 2NH₃

[7] Be + F₂ = BeF₂

[8] BeF₂ + 2NaF = Na₂[BeF₄]

[9] BeF₂ + Mg = MgF₂ + Be

Разбалловка

1	Определение элемента Х с расчетом (без расчета: 0,5 б)	1,5 б
2	Формула минерала Y Название минерала Y Применение минерала Y	0,5 б 0,5 б 0,5 б
3	Формулы веществ Х₁ – Х₅	5×0,5 б = 2,5
4	Уравнения реакций 1−9	9×0,5 б = 4,5
	ИТОГО	10 б.

Задача №10-4

1. Представим жидкий углеводород Г как C_xH_y, для него ω(Н) = y / (12x + y) = 0.0769, откуда x = y, что соответствует простейшей формуле СН. Учитывая, что Г вступает в реакцию бромирования в присутствии катализатора, можно сделать вывод, что Г - бензол С₆Н₆.

Если при окислении А образовалась одноосновная кислота, то она будет вступать в реакцию нейтрализации по уравнению:

R-COOH + KOH = R-COOK + H₂O

n(KOH) = V(р-ра)´ ω(КОН) / М(КОН) = 11.2´0.05 / 56 = 0.01 моль

Тогда n(R-COOH) = n(KOH) = 0.01 моль

М(R-COOH) = 1.22 / 0.01 = 122 г/моль

М(R) = 122 - M(COOH) = 122 - 45 = 77 г/моль, что соответствует R = C₆H₅ и подтверждает ранее сделанные выводы о веществе Г.

Таким образом, Б - бензойная кислота С₆Н₅СООН, а В - бензоат калия С₆Н₅СООК, при сплавлении которого с твердым КОН происходит декарбоксилирование с образованием бензола.

Бромирование бензола в присутствии катализатора приводит к образованию Д - бромбензола С₆Н₅ Br, взаимодействие которого с бромэтаном в присутствии натрия дает Е - этилбензол С₆Н₅ - С₂Н₅.

Бромирование этилбензола при облучении идет по боковой цепи с образованием вещества Ж - 1-бром-1-фенилэтана С₆Н₅ - С HBrCH ₃, дегидрогалогенирование которого спиртовым раствором щелочи приводит к образованию двойной связи и образованию вещества А - стирола С₆Н₅ - СН=СН₂.

Тогда полимер Х, из которого изготовлены корпуса ручек - полистирол.

Таким образом,

Х - полистирол

А - стирол С₆Н₅ - СН=СН₂

Б - бензойная кислота С₆Н₅СООН

В - бензоат калия С₆Н₅СООК

Г - бензол С₆Н₆

Д - бромбензол С₆Н₅ Br

Е - этилбензол С₆Н₅ - С₂Н₅

Ж - 1-бром-1-фенилэтан С₆Н₅ - С HBrCH ₃

(названия приводить необязательно)

2. Уравнения реакций:

(поскольку в реакциях не затрагивается бензольное кольцо, допускается вместо рисования кольца писать C₆H₅)

3. По условию требуется получить

n(C₆H₅COOH) = 61 / 122 = 0.5 моль

Исходя из приведенного выше уравнения реакции,

n(стирола) = n(C₆H₅COOH) = 0.5 моль

m(стирола) = 0.5´104 = 52 г, следовательно, требуется деполимеризовать такую же массу полистрирола.

Для этого потребуется корпусов ручек

N (ручек) = 52 / 5.2 = 10 штук

Разбалловка

№	Элемент ответа	Баллы
1.	Структурные формулы веществ Х и А – Ж	8×0.5 = 4 б
2	Уравнения реакций 1 - 8	8×0.5 = 4 б
3.	Расчет количества ручек	2 б
	Итого	10 баллов

Задача №10-5

1. Обозначим формулу углеводорода Х как С_хН_y. Тогда схема сгорания будет иметь вид: С_хН_y → хCO₂ + y/2H₂O

При температуре 68.25°С (341.25К) молярный объем газа будет равен

V_m = 22.4×341.25/273 = 28 л/моль

n(CO₂) = V / V_m = 8.4 / 28 = 0.3 моль, n(C) = n(CO₂) = 0.3 моль

n(H₂O) = m / M = 7.2 / 18 = 0.4 моль, n(H) = 2n(H₂O) = 0.8 моль

х : y = n(C) : n(H) = 0.3 : 0.8 = 3 : 8

Получаем, что углеводород Х – С₃Н₈

Тогда, вещество Y - пропен С₃Н₆

Структурные формулы веществ Х и Y:

Уравнение реакции дегидрирования:

С₃Н₈ ↔ С₃Н₆ + Н₂

2. Исходное количество пропана n = 4.4/44 = 0.1 моль

При 200°С (473K): n(С₃Н₈) = 0.08 моль, n(С₃Н₆) = n(Н₂) = 0.02 моль

р(С₃Н₈) = nRT/V = 0.08*8.31*473/1 = 314.5 кПа = 3.145 бар

р(С₃Н₆) = р(Н₂) = 0.02*8.31*473 = 78.6 кПа = 0.786 бар

При 300°С (573K): n(С₃Н₈) = 0.01 моль, n(С₃Н₆) = n(Н₂) = 0.09 моль

р(С₃Н₈) = nRT/V = 0.01*8.31*573 = 47.62 кПа = 0.476 бар

р(С₃Н₆) = р(Н₂) = 0.09*8.31*573 = 428.55 кПа = 4.286 бар

3. К_р(473)= 0.786*0.786 / 3.145 = 0.196

К_р(573)= 4.286*4.286/ 0.476 = 38.59

4. Изменение энтальпии реакции можно найти по формуле:

ΔН =

ΔН = = 119035 Дж/моль = 119.035 кДж/моль

5. Из соотношения Δ_rG = Δ_rН − TΔ_rS получим:

Δ_rS = (Δ_rН − Δ_rG) / Т

При Т = 473К Δ_rG = −RTlnK_p = −8.31*473ln(0.196) = 6405.5 Дж/моль

Δ_rS = (119035 – 6405.5) / 473 = 238.1 Дж/(моль·К)

Разбалловка

№	Элемент ответа	Баллы
1.	Брутто-формула X Структурные формулы веществ Х и Y Уравнение реакции дегидрирования Х	0.5 б 2×0.5 = 1 б 0.5 б
2	Состав равновесной смеси (моль) при 200°С Состав равновесной смеси (моль) при 300°С Парциальные давления всех компонентов (бар) при 200°С Парциальные давления всех компонентов (бар) при 300°С	1 б 1 б 1 б 1 б
3.	Константы равновесия К_р реакции дегидрирования	2×1 = 2 б
4.	Тепловой эффект реакции дегидрирования (Δ_rН)	1 б
5.	Изменение энтропии реакции дегидрирования	1 б
	Итого	10 баллов

Задания 11 класса

Представлен один из возможных вариантов решения заданий

Задача №11-1

1. Кратчайшее расстояние соответствует половине телесной диагонали куба, следовательно, объем элементарной ячейки равен (2r/Ö3)³ » 31.18 Å³.

, где r – плотность кристаллического вещества, г/см³; M – молярная масса вещества, г/моль; Z – число формульных единиц, содержащихся в одной элементарной ячейке; V – объем элементарной ячейки, Å³.

Для ОЦК Z = 2, следовательно, M » 95.9. M = Mo.

Балла

Описание структуры оксида говорит о том, каждый атом Mo связан с 6 атомами кислорода, причем каждый кислород “принадлежит” атому Mo на 1/2. А = MoO₃.

Балл

Присутствие только тетраэдрических ионов в структуре B – указание на то, что B = (NH₄)₂MoO₄.

Балл

Изменение степени окисления Mo в условиях описанной реакции не происходит.

Из рисунка видно, что состав аниона можно выразить формулой [Mo₈O₂₄(O₂)₂(H₂O)₂]^4–.

Балл

Очевидно, что противоионами могут быть только катионы аммония. По данным о структуре можно определит M(C) = 1396 г/моль, что соответствует формуле (NH₄)₄[Mo₈O₂₄(O₂)₂(H₂O)₂]∙4H₂O

Балла

2. 2Mo + 3O₂ = 2MoO₃ 0.5 балла

MoO₃ + 2NH₃∙H₂O = (NH₄)₂MoO₄0.5 балла

8(NH₄)₂MoO₄ +2H₂O₂ + 12HNO₃ = (NH₄)₄[Mo₈O₂₄(O₂)₂(H₂O)₂]∙4H₂O + 12NH₄NO₃ + 2H₂O

балла (без уравнивания – 1 балл, схема без участия азотной кислоты – 0 баллов).

Задача №11-2

ХF_n + (n/2)Mg = X + (n/2)MgF₂,

где n – валентность элемента Х.

По уравнению реакции

При n = 1, M(ХF) = 94 г/моль, А(Х) = 75, мышьяк

При n = 2, M(ХF₂) = 47 г/моль, А(Х) = 9, бериллий

При n = 3, M(ХF₃) = 31,3 г/моль, такого фторида не существует.

Таким образом, Х – бериллий, так как соединения AsF не существует.

2. Определим минерал Y. Представим его формулу в виде (BeO)_x(Al₂O₃)_y(SiO₂)_z, тогда:

3. Формулы веществ:

X₁ – BeO, Х ₂ – Be₃N₂, X₃ – BeCl₂, X₄ – Na₂[Be(OH)₄], X₅ – BeF₂

3. Уравнения реакций:

[1] 2Be + O₂ = 2BeO

[2] 3Be + N₂ = Be₃N₂

[3 или 4] BeO + 2HCl = BeCl₂ + H₂O

[3 или 4] Be₃N₂ + 8HCl = 3BeCl₂ + 2NH₄Cl

[5 или 6] BeO + 2NaOH + H₂O = Na₂[Be(OH)₄]

[5 или 6] Be₃N₂ + 6NaOH + 6H₂O = 3Na₂[Be(OH)₄] + 2NH₃

[7] Be + F₂ = BeF₂

[8] BeF₂ + 2NaF = Na₂[BeF₄]

[9] BeF₂ + Mg = MgF₂ + Be

Разбалловка

1	Определение элемента Х с расчетом (без расчета: 0,5 б)	1,5 б
2	Формула минерала Y Название минерала Y Применение минерала Y	0,5 б 0,5 б 0,5 б
3	Формулы веществ Х₁ – Х₅	5×0,5 б = 2,5
4	Уравнения реакций 1−9	9×0,5 б = 4,5
	ИТОГО	10 б.

Задача №11-3

1. Определим вещество А по массовым долям. На углерод приходится 92,26%, оставшимся элементом, вероятно, является водород из-за малой массовой доли.

	Углерод	Водород
Массовая доля, %	92,26	7,74
Мольная доля	7,68	7,74
Соотношение	1	1

Поскольку соотношение элементов равно 1:1, то можно подумать на ацетилен или иные ненасыщенные углеводороды. Однако в случае ненасыщенных связей не требуется наличие каких-либо катализаторов, а в условии протекании реакции указано присутствие бромида железа (3). Значит, исходное вещество является ароматическим и это бензол состава C₆H₆.

В таком случае вещества A – H имеют следующие формулы:

Для структуры C возможно представление в виде катиона и аниона. Для структуры F возможно представление в виде незаряженной частицы с пятивалентным атомом фосфора.

2. Вместо гидрида натрия можно использовать какое-либо иное сильное основание, например, алкиллитиевые производные (RLi), реактивы Гриньяра (RMgX), амиды (R₂NNa), алкоголяты (RONa).

3. Уравнение реакции камфоры с реагентом Виттига:

Разбалловка

1	Изображение структур веществ A–H	8×1 б = 8 б
2	Два примера оснований для превращения вещества E в F	2×0,5 б = 1 б
3	Уравнение реакции превращения камфоры под действием реагента F	1 б
	ИТОГО	10 б

Задача №11-4

1. , также стоит зачесть иные галогенбензолы

Разбалловка:

Реакция 1	1б
Реакции 2 и 3	2·0,5=1б
Реакции 4-7 (Полный балл ставят и за двухстадийную схему синтеза с указанием побочных соединений, например:	4·2=8б

Задача №11-5

1) Х – СОСl₂ – фосген или хлорокись углерода

Y – Fe(CO)₅– пентакарбонил железа

Фосген ранее (в Первую мировую войну) применялся как боевое отравляющее вещество.

2) 5СО + Fe = Fe(CO)₅

CO + Cl₂ = COCl₂

V= ∆c/∆t => ∆c= V⋅∆t= 2.5⋅10^-3⋅5= 12.5⋅10^-3 моль/л= 12.5 моль/м³

Изначально [COCl₂]=0 => ∆c=[COCl₂] после 5 мин

По уравнению Менделеева-Клайперона pV=nRT => p= RTn/V

p(COCl₂)= ∆cRT= 12.5⋅8.314⋅403= 4.2⋅10⁴ Па

Пусть p_o – исходное давление, то p(Cl₂)= 0.5p_o

CO	+	Cl₂	=	COCl₂
½ p_o		½ p_o		0	было
½ p_o - p(COCl₂)		½ p_o - p(COCl₂)		p(COCl₂)	стало

Общее давление в сосуде после реакции

2p_атм = p_o - p(COCl₂)

2⋅10⁵= p_o – 4.2⋅10⁴ => p_o = 2.4⋅10⁵ Па

p(Cl₂) = 1/2 p_o = 1.2 ⋅ 10⁵ Па

С(Cl₂) = р/RT = 0.0358 моль/л

4) COCl₂ + H₂O = CO₂ + 2HCl

COCl₂ + 4NaOH = Na₂CO₃ + 2NaCl + 2H₂O

COCl₂ + 4NH₃+ 2Н₂О = 2NH₄Cl + (NH₄)₂CO₃

Разбалловка

Дата добавления: 2022-06-11; просмотров: 13; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

Мы поможем в написании ваших работ!