Конкурсные вопросы в вуз

Задания см. в № 10/2006

ОТВЕТЫ НА ЗАДАНИЯ

1 – в. Значение атомной массы бария, или его массовое число, в изотопах Ва-138 складывается из 56 протонов и 82 нейтронов.

2 – б, в, г. Тритий ³Т, протий ¹Н и дейтерий ²D – это изотопы одного элемента – водорода. У них разное число нейтронов – 2, 0 и 1 соответственно, а протонов – по одному.

3 – а–г. Одинарные ковалентные связи – это -связи, а вот вторая и третья связи между соседними элементами – это -связи: а) О=S=О; б) О=С=О; … г) N=N.

4 – а–в. Все три соединения с -связями – бинарные: NH₃, CН₄ и Н₂О₂. Связи водорода всегда одинарные, а пероксидная связь в Н–О–О–Н тоже -связь.

5 – а, б, г. Структурные формулы соединений трехвалентного азота: а) N=N; б) NН₃; г) Н–О–N=О.

6 – а, д. Реакция нейтрализации (д) основания Ва(ОН)₂ кислотой Н₂SO₄ – частный случай реакции обмена (а).

7 – в. Массовая доля растворенного вещества относится не к медному купоросу CuSO₄•5H₂O
(М = 250 г/моль), а к сульфату меди(II) (М = 160 г/моль). В 25 г купороса содержится 16 г CuSO₄. Соответственно

(CuSO₄) = m(CuSO₄)/m(р-ра) = 16/575 = 0,0278.

8 – г. Под растворимостью соли понимают ее массу (х г) в насыщенном растворе, содержащем 100 г воды. Чтобы определить растворимость соли, составим пропорцию:

25,93 г соли – 74,07 г воды,

х г соли – 100 г воды.

Отсюда

х = 25,93•100/74,07 = 35 г.

9 – б, г. Щелочную среду в водных растворах дают соли щелочных металлов (б – Nа, г – К) с остатками слабых кислот, в нашем случае Н₂СО₃ (б), Н₂S (г).

10 – а, б. Реакции между ионами в водном растворе – это реакции ионного обмена. Условия протекания таких реакций – образование осадка, газа или воды. Ионы растворимых солей сосуществуют в растворах а) и б).

11 – д. В отношении оснований понятие «слабый электролит» связано с растворимостью вещества в воде и означает малорастворимое соединение.

12 – д. Сила кислоты определяется концентрацией ионов водорода в ее растворе. Уксусная кислота – слабый электролит и слабая кислота, в ней скорость реакции цинка («растворения») наименьшая.

13 – б. Написанное термохимическое уравнение, в котором Н° = –3200 кДж, относится к образованию 2 моль Аl₂О₃, для 1 моль численное значение (по модулю) энтальпии образования в два раза меньше.

14 – г. Температурный коэффициент = 3 показывает увеличение скорости реакции при нагревании на 10°. Соответственно при нагревании на 30°:

15 – б. При уменьшении давления в равновесной системе равновесие смещается в сторону большего объема, в данном случае – влево.

16 – г. В первой реакции получаются MnCl₂ (а) и Cl₂ (г). Однако MnCl₂ не взаимодействует с железом, а вот хлорирование железа (2-я реакция) – известный процесс.

17 – а. Восстановитель (N₂) формально отдает свои электроны окислителю (у нас – кислороду):

18 – а. В ряду напряжений металлов из перечисленных элементов только железо находится левее свинца и вытесняет его из раствора соли.

19 – а. Относительная атомная масса кадмия равна 112, тогда как А_r(Zn) = 65. В соответствии с химическим уравнением

Zn + CdCl₂ = Cd + ZnCl₂

масса металлической пластинки увеличится (вместо атомов растворившегося цинка осядет такое же число более тяжелых атомов кадмия).

20 – г. По закону Менделеева–Клапейрона: рV = (m/M)•RT.
Отсюда

V = mRT/(p•M) = 1,3•8,31•360/(1,013•10⁵•64) = 0,60•10^–3 м³ = 0,60 л.

Чтобы решить задачу, надо знать формулу для расчета и значение универсальной газовой постоянной R = 8,31 кДж/(моль•К).

21: а – 2, б – 1, в – 4, г – 5, д – 3. Среди формул веществ только одна формула оксида – CrO₃. Основная соль AlOHCl₂ наряду с кислотным остатком содержит анион гидроксила. Щелочь – растворимое основание Ва(ОН)₂. Кислая соль содержит катионы металла и водорода – Са(НСО₃)₂. Амфотерное основание – гидроксид цинка Zn(OH)₂.

22 – в. Гидроксосульфат алюминия – основная соль AlOHSO₄.

23 – в. Гидроксид калия реагирует с веществами кислой природы (SO₃). С другими предложенными веществами реакции не протекают: вещества Na₂O, CaO и NH₃ – основной природы, а ВаSО₄ – нерастворимая соль.

24 – в. Окислительное действие хлора сильнее проявляется в горячем состоянии. В задании пропущено слово «раствор»:

Сl₂ + 2КОН (хол. р-р) = КСl + КСlО + Н₂О,

3Сl₂ + 6КОН (гор. р-р) = 5КСl + КСlО₃ + 3Н₂О.

25 – б. Задание сформулировано неточно. Алюминий реагирует с NaOH (сплавление) при присутствии воды через промежуточное образование Al₂O₃:

2NaOH + 2Al + 2H₂O = 2NaAlO₂ + 3H₂.

26 – г. Вода – амфотерный оксид, она реагирует с обоими реагентами. Вещества основной природы К₂О и КОН реагируют с Р₂О₅ и не реагируют с СаО. Условию задачи отвечает кислотный оксид СО₂:

СаО + СО₂ = СаСО₃.

27 – б. Уравнение диссоциации кислоты Н₃РО₄ по 1-й ступени:

Н₃РО₄ Н⁺ + Н₂РО₄^–.

Первая константа диссоциации:

К₁ = [H⁺]•[H₂PO₄^–]/[H₃PO₄].

Вторая константа диссоциации:

К₂ = [H⁺]•[HPO₄^2–]/[H₂PO₄^–] –

будет меньше первой, т.к. при диссоциации по 2-й ступени отрыв протона Н⁺ происходит от отрицательно заряженной частицы Н₂РО₄^–. Значение константы К₃ еще меньше.

28 – а–г. Редкий пример, когда подходят все четыре ответа:

а) Ca + Cl₂ = CaCl₂;

б) Fe + 2FeCl₃ = 3FeCl₂;

в) CO₂ + KOH = KHCO₃;

г) Al₂O₃ + 6HCl = 2AlCl₃ + 3H₂O.

29 – а, г. Со щелочами реагируют кислотные оксиды СО₂ (б), Мn₂О₇ (в) и не реагируют основные оксиды МgО (а) и СrО (г).

30 – а. Качественная реакция на ионы Ва²⁺ – взаимодействие с сульфат-ионами SО₄^2–:

Ва²⁺ + (NН₄)₂SО₄ = ВаSО₄ + 2NН₄⁺.

Фосфат бария Ва₃(РО₄)₂ тоже нерастворимое соединение, но в кислой среде соль не осаждается:

Ва²⁺ + NН₄Н₂PО₄ нет реакции.

31 – б. Окраска растворов: а) KMnO₄ – красно-фиолетовая; б) K₂MnO₄ – зеленая; в) MnSO₄ – бледно-розовая; г) MnO₂ – бурая, осаждающаяся суспензия.

32 – в. Уравнение реакции:

2SO₂ + O₂ = 2SO₃.

Считаем, что в реакцию взяли 4 л смеси: 2 л SO₂ и 2 л O₂. При выходе 90% получится 1,8 л SO₃. В результате израсходуется 1,8 л SO₂ и 0,9 л O₂. Останется 0,2 л SO₂ и 1,1 л O₂. Общий объем итоговой газовой смеси:

1,8 + 0,2 + 1,1 = 3,1 л.

Объемная доля:

(SO₃) = V(SO₃)/V(смеси) = 1,8/3,1 = 0,581.

33 – в. Реакции разложения предложенных веществ:

a) CaCO₃ CaO + СО₂;

б) NH₄NO₃ N₂O + 2Н₂О;

в) 2KNO₃ 2KNO₂ + O₂;

г) 2AgNO₃ 2Ag + 2NO₂ + O₂.

34 – в. Исходные вещества в пунктах б) и г) не содержат атомов водорода, поэтому атомам Н неоткуда взяться в продуктах реакции. Взаимодействие AgNO₃ с HI – реакция обмена, и она протекает без изменения степеней окисления элементов. Уравнение искомой реакции:

[Ag(NH₃)₂]OH + 3HI = AgI+ 2NH₄I + H₂O.

35 – г. Кислоты НNО₃ (б) и НСlО₄ (в) – сильные, кислота НF (а) – слабая, т.е. дает сравнительно мало катионов Н⁺ в раствор. Кислота НF проявляет слабые окислительные свойства, обусловленные катионами Н⁺. Слабая кислота и сильный окислитель – хлорноватистая кислота НСlО, она окисляет даже хлороводородную кислоту:

НСlО + НСl = Н₂О + Сl₂.

36 – б. Уравнение реакции:

Сl₂ + 2NаОН (хол. р-р) = NаСl + NаСlО + Н₂О.

37 – б. Прочность водородных соединений элементов одной подгруппы IVа уменьшается при движении по ней сверху вниз от С к Pb.

38 – д. Из пяти валентных электронов азота три участвуют в образовании химических связей по обменному механизму. Еще два электрона атома азота образуют одну химическую связь по донорно-акцепторному механизму. Итак, максимальное число связей, образуемых азотом, а следовательно, и его валентность – IV.

39 – б. Если термолиз карбоната лития протекает по простой схеме:

Li₂CO₃ Li₂O + CO₂,

то при термолизе карбонатов других щелочных металлов оксиды состава М₂О даже в инертной атмосфере не образуются. При достаточно сильном нагревании разлагаются карбонаты всех щелочных металлов, но карбонаты натрия, калия, рубидия и цезия сначала плавятся, а Li₂CO₃ разлагается не плавясь. Поэтому из предложенных вариантов ответа следует предпочесть вариант б).

40 – в. Здесь уместно провести параллели между названиями «сульфат» (Na₂SO₄) и «хромат». Формулы хромата натрия – Na₂CrO₄ и дихромата натрия – Na₂Cr₂O₇. Степени окисления хрома в этих соединениях одинаковы и равны +6.

41 – а. Ксилол принадлежит к классу ароматических углеводородов (бензол, толуол, кумол), которые своими названиями (-ол в конце слова) подталкивают нас к ошибке:

42 – б, в, г. Ароматическими называют соединения, содержащие бензольное кольцо:

43 – в, г. У алкинов и алкадиенов одинаковые общие формулы С_nH_2n–2. Например, при
n = 4 – С₄Н₆:

44 – б. Нуклеофильные («ищущие ядро») частицы предоставляют свою свободную пару электронов для образования новой ковалентной связи. Нуклеофилом может быть как нейтральная (Н₂О, NH₃, CH₃OH), так и отрицательно заряженная (ОН^–, RO^–, HS^–, HC=C^–, I^–) частица. Нуклеофилы Nu: взаимодействуют с катионами R⁺ или атомами в соединении, несущими частичный положительный заряд +:

45 – в. Реакция Зинина – восстановление нитробензола в анилин:

46 – в. Приведем некоторые числовые характеристики, подтверждающие сделанный выбор. Электроотрицательность углерода (ЭО(С)) в соединениях различная:

СН₃–СН₃ – ЭО(С) = 2,50,

СН₂=СН₂ – ЭО(С) = 2,69,

СН=СН – ЭО(С) = 2,75.

Дипольные моменты связи С–Н в том же ряду, D: 0,307, 0,629, 1,05 (у бензола С₆Н₆ = 0,398D);

константы кислотности К_а cоответственно:

< 10^–40, 10^–40, 10^–22.

47 – б. Три -связи углерода при двойной связи углерода, например СН₂=СН₂, лежат в одной плоскости и связывают его с другим атомом С и двумя атомами Н. Эти связи образованы тремя гибридизованными sp²-орбиталями. Четвертая связь, показываемая второй черточкой между атомами углерода, образована «чистыми» р-орбиталями связываемых атомов С=С.

48 – в. Молярный объем газа V_M = 22,4 л/моль (н.у.), ему соответствует молярная масса:

М(алкана) = •V_M = 1,97•22,4 = 44 г/моль.

Это – пропан С₃Н₈.

49 – б. Уравнение реакции горения алкена в общем виде:

C_nH_2n + (3n/2)O₂ nCO₂ + nH₂O.

Отсюда расход кислорода на 1 моль C_nH_2n равен 1,5n моль.

50 – а, б. Реакции синтеза бензола С₆Н₆ из предложенных веществ:

51 – а, б, в. Строго говоря, среди предложенных вариантов ответа нет верного. Гомологи – вещества, сходные по строению, но различающиеся на одну или несколько групп СН₂. Гомологами циклопентана будут углеводороды с циклопентановым кольцом: метил-, этил- и пропилциклопентаны. Однако если в качестве элемента сходства рассматривать циклическую углеродную цепь, то гомологами циклопентана будут все незамещенные циклоалканы.

52 – г. Обесцвечивание бромной воды происходит в результате присоединения брома по кратным связям:

53 – а. Механизм действия катализаторов (кислот Льюиса: б – AlCl₃, в – FeCl₃, г – FeBr₃) одинаковый и состоит в поляризации связи галоген–галоген:

Реакция галогенирования в присутствии катализаторов протекает по механизму электрофильного замещения: хлор замещает водород и из бензола получается хлорбензол. Чтобы из бензола образовался гексахлорциклогексан, хлорирование необходимо проводить при нагревании или на солнечном свету (ультрафиолет). Механизм реакции – радикальное присоединение.

54 – а. Формалином называют 40%-й водный раствор формальдегида (t_кип = –21 °С), поэтому вопрос некорректный. При таком ответе следовало бы просить указать формулу формальдегида или метаналя.

55 – б. Трипальмитат и тристеарат – насыщенные твердые жиры, а триолеат – ненасыщенный и жидкий.

56 – б. При окислении спиртов получаются карбонильные соединения с тем же числом атомов углерода:

57 – а, г. Белки – полимеры аминокислот; нуклеиновые кислоты – полимеры нуклеотидов, в состав каждого из которых входят азотистые гетероциклы.

58 – г. Глюкоза дает реакцию «серебряного зеркала»:

Cахароза – невосстанавливающий дисахарид глюкозы и фруктозы – такой реакции не дает.

59 – а, в. Свободная альдегидная группа имеется в муравьиной кислоте и в линейной форме глюкозы. Реакция «серебряного зеркала» муравьиной кислоты:

60 – а. Пероксид водорода под действием фермента каталазы разлагается на воду и кислород:

61 – г, 2. Обозначим количество вещества КСlО₃, участвующего в реакции (1), х моль, а в реакции (2) – у моль. Напишем уравнения реакций разложения бертолетовой соли КСlО₃:

Используя данные задачи, составим cистему уравнений для масс исходного хлората и образующегося хлорида:

Отсюда х = 0,4 – у,

74,5•(0,4 – у) + 18,625у = 24,2;

у = 0,1 моль,

х = 0,3 моль;

(О₂) = 0,45 моль,

V(О₂) = (О₂)•V_М = 0,45•22,4 = 10,1 л;

(КСlО₄) = 0,075 моль,

m(КСlО₄) = (КСlО₄)•М(КСlО₄) = 0,075•138,5 = 10,4 г.

Материал подготовил А.Д.Микитюк