Главная страница «Первого сентября»Главная страница журнала «Химия»Содержание №6/2005

ЭКЗАМЕНЫ НЕ ЗА ГОРАМИ

Конкурсные вопросы в вуз

Продолжаем экскурс по московским вузам, в которых химия играет главную роль. Сегодня представляем вузы, где готовят специалистов по производству пищи, а также по добыче, переработке и использованию важнейших ресурсов – нефти и газа. Рассмотрим задания из билетов вступительных экзаменов по химии и решения к ним.

Московский государственный университет
прикладной биотехнологии

Вопросы

1. Сколько литров кислорода (н.у.) потребуется для сжигания трех молей водорода?

2. Составьте электронную формулу иона Р3+.

3. Реакция протекает по уравнению:

2NО + О2 = 2NО2.

Определите, во сколько раз следует увеличить концентрацию кислорода в системе, чтобы при уменьшении давления NO в 2 раза скорость прямой реакции не изменилась.

4. Напишите уравнение реакции гидролиза хлорида меди(II) по первой ступени. Рассчитайте массу основной соли, образующейся в результате гидролиза 20,25 г хлорида меди(II).

5. Допишите уравнение окислительно-восстановительной реакции:

Сl2 + NаОН = NаСlО3 + NаСl + … .

Определите, сколько граммов хлорида натрия образуется, если в реакцию вступит 16,8 л хлора (н.у.).

6. Железная пластинка массой 8,4 г была опущена в раствор, содержащий 8 г сульфата меди(II). Напишите уравнение реакции, происходящей в растворе, учитывая, что в данном случае железо является двухвалентным. Определите массу пластинки в граммах после завершения реакции.

7. Массовая доля крахмала в картофеле составляет 20%. Сколько килограммов глюкозы можно получить из 1620 кг картофеля, если выход составляет 75% от теоретически возможного?

8. Через избыток бромной воды пропущено 7 л (н.у.) газовой смеси, состоящей из этилена и метана. При этом масса склянки с бромной водой увеличилась на 7 г. Определите объем газа (н у.) после прохождения через бромную воду.

9. Напишите уравнения реакций следующих превращений:

железо хлорид железа(II) гидроксид железа(II) гидроксид железа(III) оксид железа(III).

В результате указанных превращений было получено 24 г оксида железа(III). В ответе укажите массу железа в граммах, которое было при этом израсходовано.

10. Какую реакцию среды (кислую или щелочную) будет иметь раствор, полученный при смешивании 200 г раствора гидроксида натрия с массовой долей щелочи 15% и 288 г 10%-го раствора хлороводородной кислоты? Укажите в ответе, сколько моль ионов, определяющих реакцию среды, будет содержаться в полученном растворе.

Решения и ответы

1. По уравнению реакции

мольные и объемные соотношения водорода и кислорода cоответственно равны 2:1. Поэтому для сжигания 3 моль Н2 потребуется 1,5 моль О2. Объем кислорода:

V(O2) = VM = 1,5•22,4 = 33,6 л.

Ответ. V(O2) = 33,6 л.

2. Электронная формула иона 15Р3+: 1s22s22p63s23p0.

3. Пусть концентрации реагентов до изменения давления составляли:

[NO] = a моль/л, [O2] = b моль/л.

Скорость прямой реакции:

= ka2b,

где k – константа скорости реакции.

При уменьшении давления реагента в 2 раза [NO] = a/2 моль/л. Для того чтобы скорость прямой реакции ' не изменилась, необходимо увеличить концентрацию кислорода в системе в 4 раза:
[O2] = 4b. Тогда ' = k(a/2)2•4b = 2b, т.е. = '.

Ответ. В 4 раза.

4. Уравнение реакции гидролиза СuСl2:

x = 20,25•116,5/135 = 17,5 г СuОНСl.

Ответ. m(CuOHCl) = 17,5 г.

5.

x = 16,8•58,5•5/(22,4•3) = 73,1 г NaCl.

Ответ. m(NaCl) = 73,1 г.

6. Найдем количество вещества СuSО4 (М1 = 160 г/моль) в растворе:

(СuSО4) = m/М1 = 8/160 = 0,05 моль.

Уравнение реакции замещения меди в СuSО4 на железо с пластинки:

Масса растворившегося железа пластинки:

m2(Fe) = М2 = 0,05•56 = 2,8 г.

Масса оставшегося на пластинке железа:

8,4 – 2,8 = 5,6 г.

Масса выделившейся на пластинке меди:

m3(Cu) = М3 = 0,05•64 = 3,2 г.

Масса пластинки после реакции:

m(пластинки) = 5,6 + 3,2 = 8,8 г.

Можно сразу найти прибавку массы пластинки по формуле:

m = •(М3М2) = 0,05•(64 – 56) = 0,4 г.

Тогда масса пластинки равна:

m(пластинки) = 8,4 + 0,4 = 8,8 г.

Ответ. m(пластинки) = 8,8 г.

7. Необходимо уменьшить заданную массу картофеля (найти массу крахмала), учесть прибавку от превращения крахмала в глюкозу и сделать поправку на выход продукта.

Уравнение реакции гидролиза крахмала:

Масса крахмала m1 = 1620•0,2 = 324 кг. Это соответствует количеству вещества элементарного звена крахмала С6Н10О5 (М1 = 162 г/моль):

6Н10О5) = m1/М1 = 2 кмоль.

По уравнению реакции 6Н12О6) = 6Н10О5) = 2 кмоль. Поэтому теоретическая масса глюкозы равна:

mтеор = М2 = 2•180 = 360 кг.

С учетом выхода имеем:

m(глюкозы) = 0,75•360 = 270 кг.

Ответ. m(глюкозы) = 270 кг.

8. С бромной водой реагирует только этилен:

С2Н4 + Вr2 = С2Н4Вr2.

Прибавка массы склянки обусловлена этиленом, присоединившимся к брому. Масса этилена
m
2Н4) = 7 г, а молярная масса М2Н4) = 28 г/моль. Значит, в исходной смеси содержалось 7 г, или 0,25 моль, или 5,6 л С2Н4. Остальной газ (7 – 5,6 = 1,4 л) – это метан. Искомый объем
V(СН4) = 1,4 л.

Ответ. V(СН4) = 1,4 л.

9. Запишем цепочку химических превращений с использованием формул веществ:

Fe FeCl2 Fe(OH)2 Fe(OH)3 Fe2O3.

Уравнения реакций для этой цепочки превращений:

Fe + 2HCl = FeCl2 + H2,

FeCl2 + 2NaOH = Fe(OH)2 + 2NaCl,

4Fe(OH)2 + 2H2O + O2 = 4Fe(OH)3,

2Fe(OH)3 Fe2O3 + 3H2O.

Масса конечного продукта m(Fe2O3) = 24 г. Его молярная масса М(Fe2O3) = 160 г/моль. Количество вещества (Fe2O3) = m/М = 24/160 = 0,15 моль. Для превращения железа в оксид железа(III)

2Fе 2О3

требуется в 2 раза большее количество вещества железа, чем количество образующегося оксида:
(Fe) = 2(Fe2O3) = 0,3 моль. Зная молярную массу железа М(Fe) = 56 г/моль, найдем массу израсходованного железа:

m(Fe) = (Fe)•М(Fe) = 0,3•56 = 16,8 г.

Ответ. m(Fe) = 16,8 г.

10. Рассчитаем массы и количества веществ щелочи и кислоты:

m(NaOH) = 1m1(р-ра) = 0,15•200 = 30 г,

m(HСl) = 2m2(р-ра) = 0,1•288 = 28,8 г,

(NaOH) = m/М = 30/40 = 0,75 моль,

(НСl) = 28,8/36,5 = 0,79 моль.

После реакции нейтрализации останется 0,04 моль кислоты и столько же моль ионов Н+.

Ответ. 0,04 моль ионов Н+.

Государственная академия нефти и газа
им. И.М.Губкина

Вопросы

1. Элемент образует оксид, массовая доля кислорода в котором равна 30,6%. Степень окисления элемента +4. Определите относительную атомную массу элемента.

2. Сколько нейтронов содержится в ядре изотопа щелочно-земельного металла с массовым числом 137?

3. Смесь оксидов магния и алюминия обработали избытком соляной кислоты. К полученному раствору добавили избыток раствора щелочи. Напишите уравнения происходящих реакций. В ответе укажите молярную массу вещества, оставшегося в осадке.

4. Какая соль образуется при взаимодействии 1 л раствора, содержащего 1 моль ортофосфорной кислоты, с 1 л раствора, содержащего 2 моль гидроксида калия? В ответе запишите молярную массу полученной соли.

5. Сколько граммов воды следует взять для растворения 213 г оксида фосфора(V), чтобы получить раствор ортофосфорной кислоты с массовой долей 49%?

6. В качестве топлива используют водяной газ с объемной долей компонентов: 40% СО, 44% Н2, 10% СО2 и 6% N2. Рассчитайте объем воздуха в литрах, необходимый для сжигания 10 л водяного газа (н.у.). Объемная доля кислорода в воздухе – 20%.

7. Из числа перечисленных ниже углеводородов укажите те, которые с бромом вступают только в реакции замещения:

1) 2-метилбутадиен-1,3;
2) 1,3-диметилбензол;
3) 2-метилгексан;
4) 2-метилгексен-1.

Напишите уравнения соответствующих реакций.

8. Какой объем хлора (н.у.) необходимо взять для получения 990 г дихлорэтана из этилена?

9. При взаимодействии 18,4 г одноатомного спирта с натрием выделяется водород в количестве, достаточном для гидрирования 4,48 л этилена (н.у.). Какой был взят спирт?

10. Сплав массой 1 кг, содержащий 46% натрия, 20% кальция и 34% ртути, обработали избытком соляной кислоты. Сколько по объему водорода (н.у.) выделилось при этом?

11. На нейтрализацию смеси муравьиной и уксусной кислот потребовалось 10 мл раствора гидроксида калия с массовой долей 40% и плотностью 1,4 г/мл. К такому же образцу смеси кислот добавили избыток аммиачного раствора оксида серебра, выделился осадок массой 10,8 г. Определите массу уксусной кислоты в исходной смеси.

12. При растворении неизвестного металла массой 260 г в сильно разбавленной азотной кислоте (1:10) образуются две соли: нитрат металла(II) и соль Х, применяемая в качестве азотного удобрения. При нагревании соли Х с гидроксидом кальция выделяется газ, который с ортофосфорной кислотой образует гидрофосфат массой 66 г. Определите неизвестный исходный металл.

Решения и ответы

1. Формула оксида – ЭО2. Молярная масса включает 2 моль атомов кислорода, т.е. 32 г, и это составляет 30,6% от М(ЭО2) = 32/0,306 = 104,6 105 г/моль. Аr(Э) = 105 – 32 = 73. Э – германий Ge.

Ответ. Аr(Ge) = 73.

2. Этот элемент –

В его ядре 137 – 56 = 81 нейтрон.

3. MgO + 2HCl = MgCl2 + H2O,

Al2O3 + 6HCl = 2AlCl3 + 3H2O,

MgCl2 + 2NaOH = Mg(OH)2 + 2NaCl,

AlCl3 + 4NaOH = Na[Al(OH)4] + 3NaCl.

Ответ. М(Мg(ОН)2) = 58 г/моль.

4. Мольное соотношение реагентов – 1:2. Уравнение реакции:

Н3РО4 + 2КОН = К2НРО4 + 2Н2О.

Ответ. М2НРО4) = 174 г/моль.

5. Составим уравнение реакции превращения Р2О5 в Н3РО4:

Здесь х – масса образующейся 100%-й Н3РО4, у – масса воды, расходуемой в реакции.

Найдем значения этих величин:

х = 213•196/142 = 294 г,

у = 213•54/142 = 81 г.

Чтобы найти массу 49%-й Н3РО4, воспользуемся формулой:

3РО4) = [m(100%-й H3PO4)/m(49%-й H3PO4)]•100% = 49%.

Подставляя известные значения величин, найдем:

m(49%-й Н3РО4) = 294•100%/49% = 600 г.

Из 600 г 49%-й Н3РО294 г приходится на Н3РО4, а 306 г – на воду. Еще 81 г воды израсходован на синтез Н3РО4 из Р2О5.

Суммарный расход воды:

m2О) = 306 + 81 = 387 г.

Ответ. m2О) = 387 г.

6. Напишем уравнения реакций горения компонентов водяного газа:

2СО + О2 = 2СО2,

2 + О2 = 2Н2О.

На 1 моль или 1 л горючих газов СО и Н2 расходуется 0,5 моль или 0,5 л кислорода О2. Поэтому на сжигание содержащихся в 10 л топлива 8,4 л газов СО и Н2 потребуется 4,2 л О2 или 21 л воздуха, т.е. в 5 раз больше, чем О2.

Ответ. 21 л воздуха.

7. Из перечисленных углеводородов по типу замещения с бромом реагируют 1,3-диметилбензол и 2-метилгексан. Уравнения реакций:

8. Составим уравнение реакции хлорирования этилена и рассчитаем объем расходуемого хлора:

Количества вещества всех участников реакции одинаковые. Найдем 2Н4Сl2) = m/M = 990/99 =
10 моль. Значит, (Cl2) = 10 моль и объем хлора:

V(Cl2) = VM = 10•22,4 = 224 л.

Ответ. V(Cl2) = 224 л.

9. Составим уравнения реакций и проведем необходимые расчеты:

Объемы газов С2Н4 и Н2 одинаковые и равны 4,48 л. Следовательно, количество вещества водорода:

2) = V/VM = 4,48/22,4 = 0,2 моль.

Из уравнения реакции спирта с натрием видно, что (RОН) = 22) = 2•0,2 = 0,4 моль. Масса этого количества вещества m = 18,4 г.

Отсюда

М = m/ = 18,4/0,4 = 46 г/моль.

Ответ. Спирт – этанол С2Н5ОН.

10. В 1 кг сплава содержится 460 г Na и 200 г Са. Уравнения реакций этих металлов с кислотой HCl:

Найдем объемы водорода, образующегося в обеих реакциях:

х = 460•22,4/23 = 448 л,

у = 200•22,4/40 = 112 л.

Общий объем выделившегося водорода равен 560 л.

Ответ. V2) = 560 л.

11. Найдем массу КОН в 10 мл раствора ( = 40%, = 1,4 г/мл):

m(КОН) = 0,4•1,4•10 = 5,6 г.

Обозначим через х массу муравьиной кислоты НСООН, а через у – массу уксусной кислоты СН3СООН (в граммах). Составим уравнения реакций нейтрализации этих кислот щелочью КОН (расход КОН в реакции с НСООН обозначим через z):

Уравнение реакции «серебряного зеркала» с НСООН:

Рассчитаем массу кислоты НСООН, расходуемой в реакции (3):

х = 46•10,8/216 = 2,3 г.

Это соответствует количеству вещества (НСООН) = m/M = 2,3/46 = 0,05 моль.

В реакции (1) количества вещества исходных кислоты и щелочи одинаковы, поэтому
(КОН) = (НСООН) = 0,05 моль.

Отсюда

z = M = 0,05•56 = 2,8 г.

Расход щелочи в реакции (2) равен: 5,6 – 2,8 = 2,8 г, т.е. такой же, как и в реакции (1). Поэтому
(СН3СООН) = 0,05 моль.

Следовательно,

у = М = 0,05•60 = 3,0 г.

Ответ. m(СН3СООН) = 3,0 г.

12. Из условия задачи надо догадаться, что соль Х – это NH4NO3. В реакции NH4NO3 c Ca(OH)2 выделяется газ аммиак:

2NH4NO3 + Ca(OH)2 = Ca(NO3)2 + 2NH3 + 2H2O.

Уравнение реакции аммиака с ортофосфорной кислотой, в которой образуется гидрофосфат аммония:

Составим и решим пропорцию:

х/34 = 66/132, х = 17 г.

Такая масса отвечает количеству вещества (NН3) = 1 моль. Это соответствует 1 моль, или
80 г, NH43.

Уравнение реакции неизвестного металла М с разбавленной азотной кислотой:

Поскольку найденная масса NH43 и рассчитанная по уравнению реакции приведенная масса NH43 равны между собой (по 80 г), значит, равны и соответствующие величины для металла М:

4у = 260 г, у = 65 г/моль.

Металл М – цинк.

Ответ. М – цинк, Аr(Zn) = 65.

Материал подготовил А.Д.МИКИТЮК