Главная страница «Первого сентября»Главная страница журнала «Химия»Содержание №10/2004

ЭКЗАМЕНЫ НЕ ЗА ГОРАМИ

Конкурсные вопросы в вуз

Окончание. См. №  6, 7/2004

БИЛЕТ 3

ВОПРОСЫ

1. Приведите пример изотопов, различающихся по массе в два раза.

2. Приведите уравнение реакции гидролиза сахарозы.

3. Из смеси бензола и этилбензола выделите в чистом виде вещество, из которого, не используя других органических соединений, синтезируйте триброманилин. Напишите уравнения реакций, лежащих в основе выделения вещества из смеси и последующего синтеза.

4. Приведите пример реакции, в которой атом-окислитель принимает два электрона, а атом-восстановитель отдает три электрона.

5. Объемная доля амина, относящегося к гомологическому ряду метиламина, в смеси с бутаном при 150 °С равна 40,0%, а массовая доля – 53,7%. Установите состав амина и напишите структурные формулы всех его изомеров, относящихся к первичным аминам, у которых число третичных атомов углерода меньше числа вторичных атомов углерода.

6. Из этилацетата в результате последовательных реакций гидролиза и окисления получена уксусная кислота, масса которой равна массе исходного сложного эфира. Вычислите выход в реакции гидролиза, если известно, что окисление протекало с выходом 85,0%.

7. Составьте уравнения реакций, протекающих в водной среде, по схеме:

А В С D Е F.

Вещества в схеме не повторяются; А, В, Е, F – галогенсодержащие соли; С и D – нерастворимые соединения, не содержащие галогенов.

8. Составьте уравнения реакций с использованием структурных формул веществ, предварительно выбрав подходящее значение n, по схеме:

СnН2n–5Сl СnН2n–6 СnН2n–7Сl СnН2n–7ONa.

9. Имеются нитрат серебра, фосфин, карбонат бария, пероксид водорода, гидрофосфат аммония, сульфат калия и вода. Выберите из них четыре вещества и, расходуя только их, не прибегая к электролизу, получите шесть кислых солей.

10. Порцию оксида железа (II, III) обработали при нагревании 1,60 г брома в присутствии каталитических следов влаги. Смесь веществ после окончания реакции обработали избытком воды; нерастворившуюся порцию обработали избытком раствора серной кислоты. Выяснилось, что в полученном растворе массовые доли сульфатов железа различаются в 5,46 раза. Вычислите массу исходной порции оксида железа (II, III).

РЕШЕНИЯ И ОТВЕТЫ

1. Изотопы водорода – протий 1Н и дейтерий 2D – различаются по массе в два раза.

2. Уравнение реакции гидролиза сахарозы:

3. Бензол (tкип = 80 °С) и этилбензол (tкип = 136 °С) можно разделить перегонкой. Последующие реакции:

а) нитрование бензола:

б) восстановление нитробензола в анилин:

в) бромирование анилина:

4. Уравнение окислительно-восстановительной реакции, в которой атом-окислитель (кислород) принимает два электрона, а атом-восстановитель (железо) отдает три электрона:

5. Напишем структурную формулу заданного амина СН3(СН2)nNH2 и обозначим количества веществ: (амина) – х моль, (бутана) – y моль.
Тогда объем амина:

V(амина) = хVM,

объем смеси:

V(смеси) = (х + у)•VМ.

Объемная доля амина:

об(амина) = V(амина)•100%/V(смеси) =хVM•100%/[(x + y)•VM] = х•100%/(x + y) = 40%.

Отсюда х = (2/3)y.
Массовая доля амина:

мас = m(амина)•100%/m(смеси).

Воспользуемся соотношением:

m = M.

Тогда

мас = хМ(амина)•100%/(хМ(амина) + yМ(бутана)) = 53,7%.

Пусть х = 1 моль, тогда у = 3/2 моль.
С учетом молярной массы М(бутана) = 58 г/моль имеем:

М(амина)•100%/(М(амина) + 58•3/2) = 53,7%.

Решая уравнение, получим М(амина) = 101 г/моль.
Отсюда

М(амина) = М(СН3) + М(NH2) + nM(CH2) = 15 + 16 + n•14 = 101.

Следовательно, n = 5, CН3(СН2)52н-гексиламин (tкип = 131 °С).
Структурные формулы изомеров этого амина, относящихся к первичным аминам, у которых число третичных атомов углерода С меньше числа вторичных атомов углерода С:

6. Реакция гидролиза этилацетата протекает с выходом 1%:

Реакция окисления спирта в уксусную кислоту с выходом 85%:

Пусть взято 1 моль (или 88 г) этилацетата. В реакции (1) получим 60 •1 г СН3СООН и
46 • 1 г С2Н5ОН.
В реакции (2) получим 60 •12 г уксусной кислоты.
По условию задачи масса уксусной кислоты, получившейся в реакциях (1) и (2), равна массе исходного эфира – 88 г:

60 •1 + 60 •12 = 88.

Поскольку 2 = 0,85, то 1 = 0,79, или 79%.
Ответ. 1 = 79%.

7. Расшифрованную схему представим в виде:

8. Зашифрованное вещество – 5-хлорциклогексадиен-1,3, n = 6.

9. Из имеющихся веществ выбираем подчеркнутые, расходуя только их, получаем шесть кислых солей:

АgNO3, РH3, ВаCO3, H2O2, (NH4)2HPO4, К2SO4, H2O.

2PH3 + 4O2 = Р2O5 + 3H2O,

Р2O5 + 3H2O = 2H3PO4,

(NH4)2HPO4 + H3PO4 = 2NH4H2PO4;

BaHPO4 + H3PO4 = Ba(H2PO4)2,

Ba(H2PO4)2 + K2SO4 = 2KH2PO4 + BaSO4,

ВаCO3 + H2O + CO2 = Ba(HCO3)2,

Ba(HCO3)2 + K2SO4 = BaSO4 + 2KHCO3.

10. Напишем уравнения реакций, о которых говорится в задании:

Часть оксида железа (II, III) в присутствии воды окисляется бромом до оксида железа (III)
(см. уравнение 1). Количества веществ, расходуемых в реакции (1):

(Br2) = m/M = 1,60/160 = 0,01 моль,

(Fe3О4) = 0,02 моль.

В результате получается 0,03 моль Fe2О3.
Поскольку в выражениях массовых долей сульфатов железа (II и III) одинаковый знаменатель
(так, (FeSO4) = m(FeSO4)/m(р-ра)), верно соотношение:

m(Fe2(SO4)3) = 5,46m(FeSO4).       (*)

Обозначим через х моль количество вещества Fe3О4 в исходной порции. Тогда после окисления бромом остаток Fe3О4 составляет (х – 0,02) моль. Такие же количества веществ сульфатов железа (II и III) образуются в реакции (3). Кроме того, в реакции (2) образуется 0,03 моль Fe2(SO4)3.
Поэтому соотношение (*) имеет вид:

(0,03 + х – 0,02)•400 = 5,46•(х – 0,02)•152.

Отсюда х = 0,048 моль.
Масса исходной порции оксида:

m(Fe3О4) = М = 0,048•232 = 11,14 г.

Ответ. 11,14 г Fe3О4.

Материал подготовил А.Д.МИКИТЮК