Главная страница «Первого сентября»Главная страница журнала «Химия»Содержание №11/2006

ЭКЗАМЕНЫ НЕ ЗА ГОРАМИ

 

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 Аr(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/(pM) = 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+]•[HPO42–]/[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 SО42–:

Ва2+ + (NН4)24 = ВаSО4 + 2NН4+.

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

Ва2+ + NН4Н24 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 СnH2n–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 Ка 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 VM = 22,4 л/моль (н.у.), ему соответствует молярная масса:

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

Это – пропан С3Н8.

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

CnH2n + (3n/2)O2 nCO2 + nH2O.

Отсюда расход кислорода на 1 моль CnH2n 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 (tкип = –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;

2) = 0,45 моль,

V2) = 2)•VМ = 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