Воскресенье, 02.02.2025, 16:41	Приветствую Вас Гость \| RSS
	Персональный сайт Пономаренко Марины Геннадьевны
	Главная \| Регистрация \| Вход

Меню сайта

Категории раздела

Задачи [62]

Учебные материалы [1]

Статистика

Онлайн всего: 1

Гостей: 1

Пользователей: 0

В помощь учителю

Главная » Файлы » Химия » Задачи

Задачи Московской городской олимпиады школьников по химии. Окружной этап. 2007г. 10 класс

27.02.2009, 18:42

«... — вещество, открытое сэром Гемфри Деви. Оно очень энергично действует на воду, и это воздействие будет служить нам для обнаружения воды. Достаточно взять маленький кусочек его и бросить в чашку с водой; как только оно попадет на воду, так сейчас же вспыхивает …».
М. Фарадей. Популярные Рождественские лекции.
1. Какое вещество, открытое Г. Деви в 1807 г., М. Фарадей использовал в своих популярных Рождественских лекциях? Напишите уравнение реакции этого вещества с водой.
2. В состав каких природных соединений входит химический элемент, образующий это вещество? Где в нашей стране находятся основные залежи его минералов, имеющих промышленное значение? Какой может быть окраска минералов и почему?
3. Из какого соединения и каким образом выделил Г. Деви это вещество? Напишите уравнение реакции. Почему ученый не использовал для этой цели природные соединения?
Медицинский препарат X называется «... магния». Он состоит из двух бинарных веществ*: А₁ и А₂ одинакового качественного состава. Нагревание препарата X сопровождается выделением бесцветного газа, поддерживающего горение, и потерей 4,29% массы. При этом образуется препарат Y — «... магния», состоящий исключительно из А₂. Оба препарата используются для лечения заболеваний желудочно-кишечного тракта, причем X оказывает активное противомикробное действие, в отличие от Y.
При растворении А₂ в серной кислоте и последующей кристаллизации продукта получается вещество А₃, исторически используемое в качестве легкого слабительного средства. Массовый состав А₃: 5,7% Н, 71,5% O, 13,0% S, 9,8% Mg.
1. Определите состав веществ А₁ и А₂ и приведите названия препаратов X и Y, учитывая, что название X — это название соединения А₁, а название Y — А₂.
2. Установите состав препарата X в процентах по массе.
3. Установите химическую формулу и название вещества А₃.
4. Напишите уравнения приведенных реакций.
5. Предположите, с чем может быть связана противомикробная активность X.
* Бинарными называются соединения, состоящие из двух элементов
Часто, говоря о реакциях непредельных соединений с бромной водой, мы несколько упрощаем сущность процесса. На самом деле образуются не только дигалогенпроизводные, но и соединения более сложного состава и строения. Так, в результате взаимодействия углеводорода А с бромной водой образуется некоторое количество вещества Б, состав которого С_nH_2nBrOH. После дегидратации вещества Б при температуре выше 170°С в присутствии концентрированной серной кислоты образуется два изомерных монобромалкена: В и Г, причем Г не образует геометрических изомеров.
1. Определите молекулярные и структурные формулы веществ А, Б, В и Г. Известно, что 2 литра А при н.у. имеют массу 5 г.
2. Напишите уравнения всех протекающих реакций.
3. Составьте формулы геометрических изомеров В и назовите их.
Очевидно, Вы знаете, что могут существовать вещества одинакового качественного и количественного состава, химического строения, но различающиеся расположением некоторых атомов или групп атомов в пространстве, то есть стереоизомеры. Одним из видов стереоизомерии, является оптическая, которая существует у тех молекул органических соединений, которые содержат атомы углерода с четырьмя различными заместителями. Например, бром(хлор)фторметан:

(в формулах знаком * выделены такие асимметрические атомы С). Эти молекулы являются зеркальным отражением друг друга, однако, как ни старайтесь, совместить их друг с другом не сможете! Выделенный атом углерода называют оптическим центром молекулы. В окружающем нас мире существует множество подобных объектов. Например, Ваши руки, казалось бы, очень похожи, но правую перчатку Вы не сможете надеть на левую руку. В основном свойства оптических изомеров одинаковы, но они могут иметь, например, разный вкус или запах. Лимонен и карвон являются примерами соединений, оба оптических изомера которых встречаются в природе. Один изомер лимонена пахнет апельсинами, другой — лимонами, а карвон может пахнуть семенами тмина или мятой. На рисунке изображены формулы этих двух веществ:
лимонен

карвон
1. Изобразите полные структурные формулы лимонена и карвона, покажите все атомы и связи.
2. В каждой молекуле отметьте (*) оптический центр.
3. Напишите уравнения реакций полного гидрирования лимонена и карвона.
4. Имеют ли продукты их гидрирования оптические изомеры? Объясните Ваш ответ.
При подготовке контрольной работы учитель, экономя время, записал задание в виде следующей схемы:

Известно, что вещество B — кристаллическое бесцветное токсичное вещество, обладающее выраженными бактерицидными свойствами, его применяют для синтеза красителей, лекарственных препаратов и высокомолекулярных соединений. C — бесцветная жидкость, неограниченно растворимая в воде, применяется преимущественно в качестве растворителя. Натриевая соль кислоты D используется как консервант в пищевой промышленности и стабилизатор при производстве полимеров.
1. Вместо схем напишите структурные формулы веществ, участвующих в превращениях.
2. Запишите уравнения реакций 1–6, укажите условия их протекания.
3. Назовите вещества А, В, С и D.
Минерал авантюрин представляет собой оксид некоторого химического элемента, впервые выделенного в виде простого вещества шведским химиком Й.Я. Берцелиусом в 1822 г.
Юный химик пытался определить состав минерала. Он измельчил 0,6 г авантюрина и сплавил его с избытком щелочи. Полученный сплав растворил в воде и обработал избытком соляной кислоты. Масса выделившегося осадка после промывания и прокаливания составила 0,6 г. Весь полученный порошок юный химик смешал с 0,486 г магния и прокалил без доступа воздуха до завершения реакции. После остывания полученную смесь он снова обработал соляной кислотой и получил порошок бурого цвета массой 0,28 г. При обработке полученного порошка избытком водного раствора щелочи выделилось 0,448 л водорода (н.у.).
На основе полученных экспериментальных данных помогите юному химику определить состав минерала. Запишите уравнения всех происходящих процессов.

РЕШЕНИЯ

Фарадей использовал калий, который был получен в 1807 г. Г. Деви.
Калий реагирует с водой:
2K + 2H₂O = 2KOH + H₂
Чаще всего калий встречается в составе хлоридов: сильвинита NaCl·KCl, сильвина KCl, карналлита KCl·MgCl₂·6H₂O, силикатов (полевой шпат). Основные залежи его минералов в России находятся в Приуралье (г. Березники). «Древнее Пермское море охватывало весь Восток Европейской части России. Отдельные его заливы, языки на севере заходили под самый Архангельск, на юге длинные рукава протягивались к Донецкому Бассейну и к Харькову. Начиная с Соликамска вплоть до юго-восточной части Уральского хребта, тянутся отдельные линзы калиевых месторождений».
А.Е. Ферсман. Занимательная геохимия. 1948 г.
Цвет обычно белый. Красноватый оттенок придают следы железа, синий цвет обусловлен присутствием в минерале радиоактивного ⁴⁰К, после распада которого образуются пустоты, придающие минералу синий цвет.
Г. Дэви получил калий электролизом расплава гидроксида калия, т.к. он имеет более низкую температуру плавления по сравнению с хлоридом (t_пл.(KOH) = 404°C, t_пл.(KCl) = 770°C).
4KOH 4K + O₂ + 2H₂O

При термическом разложении бинарного соединения может выделяться простое вещество. Возможно единственное решение — простое вещество, газ, поддерживающий горение — кислород.

Для элементов IIА группы не характерно образование супероксидов, озонидов, поэтому А₂ — MgO, а А₁ — MgO₂.

Тогда названия препаратов: X — пероксид (перекись) магния, Y — оксид (окись) магния.

2MgO₂ = 2MgO + O₂↑

Потеря массы — удаление половины кислорода в составе MgO₂, пусть массовая доля MgO₂ — х, тогда потеря массы:
x·16 г/моль / 56 г/моль = 0,0429
x = 0,0429·56 г/моль / 16 г/моль
x = 0,15
Таким образом ω(MgO₂) = 15%, ω(MgO) = 85%.

Сумма массовых долей элементов в составе А₃ равна 100%, поэтому можно установить соотношение:
n(Mg) = n(S) = n(O) = n(H) = 9,8/24 = 13,0/32 = 71,5/16 = 5,7/1 = 1:1:11:14
Сера и часть кислорода входит в состав сульфат-иона SO₄^2–, остальной кислород — в кристаллизационную воду. Таким образом, вещество А₃ — MgSO₄·7H₂O — семиводный сульфат магния или гептагидат сульфата магния.

MgO + H₂SO₄ = MgSO₄ + Н₂О
(MgSO₄ + 7Н₂О = MgSO₄·7H₂O)

Препарат X содержит MgO₂, который в кислой среде желудка образует пероксид водорода, проявляющий бактерицидную активность:
MgO₂ + 2HCl = MgCl₂ + Н₂О₂

Молярная масса углеводорода А:
M(A) = 5·22,4 / 2 = 56 г/моль
Молекулярная формула А — C₄H₈

Вещество Б:

Вещество В:

цис-2-бромбутен-2 транс-2-бромбутен-2

Вещество Г:

3-бромбутен-1

Вещество А:

бутен-2

Уравнения реакций:
Формулы веществ:

лимонен карвон

Уравнения реакций гидрирования:

Продукты гидрирования:
Оптических изомеров не имеет.
Оптический центр остался, так как в кольце разные заместители.
Исследуемый оксид реагирует со щелочью, следовательно, он проявляет кислотные свойства. Так как после растворения сплава, обработки его избытком HCl, промывания и прокаливания масса не изменяется, можно предположить протекание реакций согласно схеме:
кислотный оксид → соль → гидроксид (кислородсодержащая кислота) → кислотный оксид
Если предположить, что магний восстановил элемент, входящий в состав исследуемого оксида:
ЭО_x + xMg = Э + xMgO
Пусть M(Э) = a. В случае, если магний взят в достаточном количестве, то можно составить уравнение:

При x = 2, а = 28, то есть искомый элемент — кремний, а оксид — SiO₂.
Аналогичный результат можно получить, если анализировать взаимодействие неизвестного вещества с водным раствором щелочи.
Таким образом, авантюрин — это оксид кремния (IV).
Уравнения реакций:
SiO₂ + 2NaOH = Na₂SiO₃ + H₂O
Na₂SiO₃ + 2HCl = 2NaCl + H₂SiO₃↓
H₂SiO₃ = SiO₂ + H₂O
SiO₂ + 2Mg = Si + 2MgO
Si + 2NaOH + H₂O = Na₂SiO₃ + 2H₂↑