Главная страница «Первого сентября»Главная страница журнала «Химия»Содержание №8/2007

ЭКЗАМЕНЫ НЕ ЗА ГОРАМИ

Конкурсные вопросы в вуз

Программы по химии для поступающих в разные вузы одинаковые. Тем не менее в каждом из них есть свой «конек» – приоритетные вопросы по каким-то разделам программы. Поэтому так популярны подготовительные курсы при вузах, на которых дается именно то, что надо знать на вступительных экзаменах в данный вуз. Рассмотрим задания, в разные годы предлагавшиеся на подготовительных курсах при Московской государственной академии ветеринарной медицины и биотехнологии им. К.И.Скрябина.

Среди заданий встречаются: цепочки химических превращений неорганических и органических веществ (№ 1, 2), расчеты концентрации растворов (№ 3, 4), задачи, связанные с составлением уравнений реакций и выполнением расчетов по ним (№ 5, 6), стандартные задания на определение массовой доли примесей в техническом продукте и выхода продукта реакции (№ 7, 8), интересные вопросы прикладного характера, связанные с применением веществ или с процессами, происходящими в природе (№ 9, 10), вопросы по органической химии, которые представляются совсем простыми при обладании конкретными знаниями (№ 11–15).

ВОПРОСЫ

1. Составьте уравнения реакции для цепочки превращений:

Si Li4Si SiH4 SiO2 K2SiO3 H2SiO3 SiO2 Si Na2SiO3.

2. Составьте уравнения реакций для цепочки превращений:

3. В 150 мл воды растворили 20 г кальция. Рассчитайте массовую долю щелочи в полученном растворе. (Растворимость гидроксида кальция при 20 °С равна 0,166 г в 100 г воды.)

4. Смесь анилина, глицина (H2NCH2СООН) и уксусной кислоты массой 10 г обработали 80 г 2%-й бромной воды. При этом один из компонентов смеси полностью вступил в реакцию, и выпало 1,1 г осадка. Если 10 г исходной смеси вовлечь в реакцию с хлороводородом, то расходуется 2,247 л НCl (н.у.). Определите массовую долю уксусной кислоты (CH3СООН) в исходной смеси.

5. Газ, полученный при нагревании 52,8 г сульфата аммония с избытком NaOH, был поглощен раствором, содержащим 78,4 г Н3РО4. Какая соль образовалась при этом?

6. Металл группы IIа периодической системы массой 60 г в реакции с азотом образует нитрид. Этот нитрид реагирует с водой с выделением аммиака и образованием гидроксида металла. В результате каталитического окисления аммиака с выходом 50% получается 11,2 л (н.у.) NО. Определите металл. Напишите уравнения реакций.

7. При правильном кормлении лошадь должна получать в сутки 10 г кальция на 100 г живой массы. Рассчитайте, сколько мела, содержащего 10% примесей, надо дать лошади массой 500 кг.

8. Какую массу бутадиена-1,3 можно получить в результате каталитического превращения 23 л спирта по способу С.В.Лебедева, если массовая доля этанола в спирте равна 95%, а выход продукта реакции составляет 60%? Плотность спирта равна 0,8 кг/л.

9. Для предупреждения малокровия поросятам дают ежедневно по 10 мл раствора, содержащего в 1 л 2,5 г железного купороса (FeSO4•7Н2О) и 1 г медного купороса (CuSO4•5Н2О). Определите массы железа и меди в 10 мл данного раствора.

10. Найдите массу кремнезема (SiO2), необходимого для получения стекла по реакции с 53 кг соды и 50 кг известняка.

11. Бромпроизводное углеводорода общей формулы СnН2n+1Вr содержит 65% брома. Найдите молекулярную формулу соединения.

12. Определите объем газов (н.у.), которые выделяются при взрыве 100 г тринитроглицерина.

13. Имеются два изомерных вещества с = 30. Одно из них при гидролизе дает два кислородсодержащих вещества, другое легко вступает в реакцию этерификации. Напишите структурные формулы этих веществ и уравнения указанных реакций.

14. Определите объем кислорода, выделяющегося в процессе фотосинтеза при н.у., если растение поглотило 44,8 л СО2.

15. За один сезон растения поглощают до 75 кг азота с 1 га почвы. Рассчитайте, сколько нитрата аммония следует внести на эту площадь, чтобы возместить потерю азота. Учтите, что 20% азота возвращается в почву в результате естественных процессов.

Решения и ответы

1. Пронумеруем стадии (стрелки) в цепочке превращений и для каждой составим уравнение реакции:

2. Пронумеруем стадии (стрелки) в цепочке превращений и для каждой составим уравнение реакции:


  


* Палладий на карбонате кальция Pd/СаСО3 – катализатор Линдлара, в который добавляют ацетат свинца и хинолин, чтобы частично дезактивировать (отравить) катализатор. При таком катализе водород присоединяется к алкину, но не присоединяется к алкену.

3. Особенность задачи в том, что кальций не просто растворяется в воде, а химически взаимодействует с ней по уравнению реакции:

Масса образующегося гидроксида кальция:

x = 20•74/40 = 37 г,

масса выделившегося водорода: y = 1 г.

Поскольку масса расходуемой в реакции воды z г, масса воды в растворе равна:

150 – 18 = 132 г.

В ней растворяется 0,166•1,32 = 0,22 г Са(ОН)2.

Остальной Са(ОН)2 будет в осадке и не влияет на массовую долю:

(Ca(OH)2) = 0,22/132,22 = 0,0017, или 0,17%.

Ответ. (Ca(OH)2) = 0,17%.

4. Осадок с бромной водой образует анилин:

Масса анилина в смеси:

х = 93•1,1/330 = 0,31 г.

С хлороводородом реагируют анилин и глицин:

Объем хлороводорода, расходуемого в реакции с анилином:

y = 0,31•22,4/93 = 0,075 л.

Объем хлороводорода, реагирующего с глицином, равен:

2,247 – 0,075 = 2,172 л.

Отсюда масса глицина в смеси:

z = 75•2,172/22,4 = 7,27 г.

Масса уксусной кислоты в исходной смеси равна:

10 – 0,31 – 7,27 = 2,42 г.

Массовая доля уксусной кислоты:

(CH3COOH) = 2,42/10 = 0,242, или 24,2%.

Ответ. (CH3COOH) = 24,2%.

5. Составим уравнение реакции сульфата аммония с гидроксидом натрия:

Масса образующегося аммиака:

х = 52,8•2•17/132 = 13,6 г.

Рассчитаем количества веществ аммиака и фосфорной кислоты:

(NH3) = m/M = 13,6/17 = 0,8 моль,

(H3PO4) = 78,4/98 = 0,8 моль.

Реагенты следующей реакции присутствуют в эквимолярных количествах, поэтому образуется монозамещенная соль фосфорной кислоты:

3 + Н3РО4 = NH4H2РO4.

Ответ. Образовалась соль NH4H2РO4.

6. Напишем уравнение реакции каталитического окисления аммиака:

4NH3 + 5O2 = 4NO + 6H2O.

Поскольку количества веществ аммиака и оксида азота(II), участвующих в реакции, одинаковы, с учетом 50%-го выхода получаем:

V(NH3) = V(NO)теор = 22,4 л, (NH3) = 1 моль.

Формула нитрида металла IIа группы – М3N2. Уравнение его реакции с водой:

М3N2 + 6Н2О = 3М(ОН)2 + 2NН3.

Из уравнения реакции следует:

(M3N2) = 0,5(NH3) = 0,5 моль.

Составим уравнение реакции металла IIа группы с азотом:

3M + N2 = M3N2.

Согласно уравнению реакции:

(М) = 3(M3N2) = 3•0,5 = 1,5 моль.

Зная массу металла m(M) = 60 г и его количество вещества (М) = 1,5 моль, найдем его молярную массу:

M(M) = m/ = 60/1,5 = 40 г/моль.

Металл – кальций.

Ответ. Металл – Са.

7. Лошади массой 500 кг в сутки требуется 50 г кальция.

Поскольку молярная масса мела M(СаСО3) = 100 г/моль, то 40 г Са содержится в 100 г чистого мела, соответственно 50 г Са содержится в 125 г чистого мела.

С учетом 10% примесей в меле его масса равна:

m = 125/0,9 = 139 г.

Ответ. m(мела) = 139 г.

8. Масса 23 л 95%-го раствора спирта:

m(95%-го р-ра спирта) = V = 0,8•23 = 18,4 кг.

Масса этанола в 95%-м растворе спирта:

m(этанола) = (этанола)•m(95%-го р-ра спирта) = 0,95•18,4 = 17,48 кг.

Составим уравнение реакции синтеза бутадиена-1,3 из этанола:

Теоретическая масса образующегося бутадиена:

х = 17,48•54/(2•46) = 10,26 кг.

Поскольку выход бутадиена 60%, практическая масса бутадиена:

mпр = 0,6•10,26 = 6,16 кг.

Ответ. m(бутадиена-1,3) = 6,16 кг.

9. В 10 мл раствора содержится:

2,5•10–2 г, или 25 мг, FеSО4•7Н2О

и

1•10–2 г, или 10 мг, CuSO4•5H2O.

Рассчитаем молярные массы железного и медного купороса:

M(FеSО4•7Н2О) = 278 г/моль,

M(СuSО4•5Н2О) = 250 г/моль.

Составим пропорции, чтобы найти массы металлов, точнее, их ионов:

278 г железного купороса – 56 г Fe2+,

25 мг железного купороса – х мг Fe2+,

отсюда х = 5,04 мг;

250 г медного купороса – 64 г Сu2+,

10 мг медного купороса – у мг Сu2+,

отсюда y = 2,56 мг.

Ответ. 5,04 мг Fe2+ и 2,56 мг Cu2+.

10. Молярные соотношения оксидов натрия, кальция и кремния при получении стекла следующие:

(Na2O) : (СаО) : (SiO2) = 1 : 1 : 6.

Схема реакции:

Количества веществ карбонатов:

(Na2CO3) = (CaCO3) = 0,5 кмоль.

Поэтому (SiO2) = 3 кмоль.

Масса кремнезема:

m(SiO2) = M = 3•60 = 180 кг.

Ответ. m(SiO2) = 180 кг.

11. Определим относительную молекулярную массу бромуглеводорода в общем виде:

МrnH2n+1Br) = 12n + 2n + 1 + 80 = 14n + 81,

где n – число атомов С в молекуле.

Зная массовую долю брома в соединении, определим n:

(Br) = Ar(Br)•100(%)/МrnH2n+1Br) = 80•100(%)/(14n + 81) = 65%,

1600 = 14n•13 + 13•81,

n = 547/182 = 3.

Ответ. Молекулярная формула – C3H7Br.

12. Во-первых, надо знать формулу тринитроглицерина, во-вторых, что взрыв нитроглицерина – реакция разложения, в третьих, правильно записать продукты реакции:

Составим пропорцию:

4•227 г тринитроглицерина – 29•22,4 л газов,

100 г тринитроглицерина – х л газов.

Отсюда х = 71,5 л.

Ответ. 71,5 л газов.

13. Молярная масса органического вещества:

M = M2) = 30•2 = 60 г/моль.

Чтобы при гидролизе получилось два кислородсодержащих вещества, в исходном соединении должен быть хотя бы один атом кислорода. По молярной массе, казалось бы, подходят метилэтиловый эфир СН3ОС2Н5 и пропанол С3Н7ОН.

Однако простые эфиры – малореакционноспособные вещества, при нагревании с раствором щелочи или разбавленной кислотой они не гидролизуются. К тому же реакцией этерификации называют взаимодействие карбоновой кислоты со спиртом.

Поэтому искомые изомеры – НСООСН3 и СН3СООН.

Уравнения реакций:

14. При записи схемы фотосинтеза следует запомнить число 6, оно повторяется несколько раз – в индексах и коэффициентах:

Из уравнения видно, что объем кислорода такой же, как углекислого газа, т.е. равен 44,8 л.

Ответ. 44,8 л кислорода.

15. Поскольку 20% азота от требуемых 75 кг на 1 га почвы (т.е. 15 кг) возвращается самопроизвольно, то необходимо внести 60 кг азота. Молярная масса нитрата аммония
М(NH4NO3) = 80 г/моль включает 28 г/моль азота.

Составим пропорцию:

80 г NH4NO3 – 28 г N,

x кг NH4NO3 – 60 кг N.

Отсюда

x = m(NH4NO3) = 80•60/28 = 171,4 кг.

Ответ. m(NH4NO3) = 171,4 кг.


* Палладий на карбонате кальция Pd/СаСО3 – катализатор Линдлара, в который добавляют ацетат свинца и хинолин, чтобы частично дезактивировать (отравить) катализатор. При таком катализе водород присоединяется к алкину, но не присоединяется к алкену.

Материал подготовил А.Д.МИКИТЮК