 |
Задача 11-4. (Автор – Серяков С. А.)
|
|
|
|
- Господствует еще смешенье языков:
Французского с нижегородским.
- Смесь языков?
- Да, двух, без этого нельзя ж.
- Но мудрено из них один скроить как ваш.
А. С. Грибоедов. «Горе от ума».
Исторически сложилось, что многие кислоты, встречающиеся в живых организмах, и их соли получили собственные тривиальные названия.
| Название соли |
| Ацетат |
| Лактат |
| Малат |
| Оксалат |
| Пируват |
| Сукцинат |
| Тартрат |
| Формиат |
| Цитрат |
Названия кислот I-IX и их солей представлены ниже в соответствующих столбцах:
| Название кислоты |
| Винная |
| Лимонная |
| Молочная |
| Муравьиная |
| Пировиноградная |
| Уксусная |
| Щавелевая |
| Яблочная |
| Янтарная |
II 
III 
VI 
I IV V VII IX
VIII
1. Выберите для каждой из представленных выше структур подходящее название кислоты и название соответствующей соли. Результаты представьте в следующей таблице:
| № | Название кислоты | Название соли | Оптическая активность | Число оптически активных изомеров |
2. Напишите в таблице номера структур, которые могут обладать оптической активностью.
3. Определите число оптически активных изомеров для каждой из представленных вами структур в п.2. Ответ аргументируйте.
Задача 11-5. (Автор – Мажуга А.В.)
Ниже приведены элементарные ячейки двух оксидов одного и того же металла, причем доля кислорода в одном из оксидов в 1,799 раза больше, чем в другом.
|
1. Определите металл и установите с помощью расчетов формулы зашифрованных оксидов, используя при решении кристаллографические данные. Разберите свойства элементарных ячеек.
2. Приведите не менее двух способов синтеза каждого из упомянутых оксидов.
Задача 11-6. (Автор – Теренин В. И.)
|
|
|
Соединение А (формула С7Н6О2) плохо растворяется в воде, но хорошо растворяется в водном растворе гидроксида натрия с образованием соли Б (формула С7Н5О2Na). В результате взаимодействия соли Б с бромной водой было выделено соединение В, в котором массовая доля брома составляет 64,0%. Восстановлением 6,1 г соединения А водородом на платиновом катализаторе при 200С получено 5,4 г соединения Г.
1. Установите формулу соединения А. Решение обоснуйте.
2. Напишите уравнение реакции А со щелочью и укажите вещество Б.
3. Напишите реакцию вещества Б с бромной водой в общем виде и установите формулу вещества В.
4. Определите выход в реакции получения вещества Г.
5. Изобразите структурные формулы веществ А, Б, В и Г.
2006 – 2007 год
III (областной) этап Всероссийской олимпиады школьников по химии
КЛАСС
Задача 11–1
Бесцветная прозрачная жидкость А, содержащая 8,3% водорода, 32,7% хлора и кислород, при нагревании до 110°С выделяет газ Х. После того, как потеря массы жидкости А составит 16,8%, при 110°С перегоняется однородная жидкость В постоянного состава (азеотроп). При охлаждении жидкости А ниже 0°С сначала выделяются кристаллы Y, не содержащие хлор, а при более сильном медленном охлаждении (вымораживание) выделяются кристаллы С, содержащие до 65% хлора по массе. Плавление кристаллов С сопровождается частичным выделением того же газа Х.
1. Что собой представляют вещества А, В, С, Х и Y? Ответ подтвердите расчетами.
2. Объясните, почему при плавлении кристаллов С частично выделяется газ Х.
3. Напишите уравнения необратимых реакций жидкости В с тремя неорганическими и двумя органическими соединениями, принадлежащими к разным классам веществ.
Задача 11–2
Даны условия двух задач:
Задача 1. После растворения смеси хлорида бария и сульфата натрия в воде, масса образовавшегося осадка оказалась в 3 раза меньше массы солей в фильтрате (получившемся растворе). Определите массовые доли солей в исходной смеси, если известно, что в фильтрате отсутствуют ионы бария.
|
|
|
Задача 2. После растворения смеси хлорида бария и сульфата натрия в воде, масса образовавшегося осадка оказалась в 3 раза больше массы солей в фильтрате (получившемся растворе). Определите массовые доли солей в исходной смеси, если известно, что в фильтрате отсутствуют ионы бария.
1. Решите эти задачи.
2. Проанализируйте обе задачи на химическую корректность.
3. Сделайте соответствующие выводы.
Задача 11–3
При нитровании хлорбензола смесью концентрированных азотной и серной кислот при нагревании происходит образование соединения А, имеющего три типа атомов водорода (по данным спектров ЯМР 1Н). Обработка А метилатом натрия в метаноле приводит к образованию В, а при обработке А этилатом натрия в этаноле образуется соединение С. Растворение В в этаноле и С в метаноле и выдерживание полученных растворов в течении длительного времени в присутствии каталитических количеств соответствующих алкоголятов приводит к образованию смесей Е одинакового качественного, но разного количественного состава. При изучении механизма этих процессов было обнаружено, что в обоих случаях образуется одно и то же промежуточное соединение D.
1. Изобразите структуры А, В, С и D, укажите качественный состав Е.
2. Напишите, какое ароматическое соединение будет преобладать в смеси Е при ее получении: а) из В; б) из С.
3. Соединение А в присутствии влаги обладает раздражающим действием на слизистые оболочки. Объясните это явление, ответ подтвердите уравнением реакции.
Задача 11-4
В середине прошлого века специалистами компании «Дюпон» был разработан промышленный метод синтеза вещества F – 11, оказавшегося полезным в различных областях техники. В последующие годы были синтезированы и изучены еще несколько десятков веществ, «похожих» на F – 11, большинство из которых также обладали рядом ценных свойств.
В связи с большим количеством и широкой распространенностью соединений типа F – 11 было принято решение создать для этих соединений собственную номенклатуру, которая на данный момент стала для них общепринятой. В приведенной таблице показана «зависимость» молекулярной массы от «кода» соединения.
|
|
|
| Соединение | Мr | ω(C)% |
| F – 23 | 70,01 | 17,14 |
| F – 11 | 137,37 | 8,73 |
| F – 125 | 120,00 | 20,02 |
| F – 14 | 88,0 | 13,64 |
| F – 21 | 102,91 | 11,67 |
| F – 12 | 120,91 | 9,92 |
* – данные в таблице приведены в соответствии с атомными массами с точностью до второго знака после запятой.
Все вещества, приведенные в таблице, являются производными насыщенных углеводородов. При 25°С все вещества – бесцветные газы, устойчивые на воздухе.
Термолиз (или импульсный фотолиз) F – 23 и F – 14 приводит к одному и тому же продукту – очень реакционноспособной частице А, которая может существовать как в триплетном, так и в более устойчивом синглетном состоянии.
1. Приведите состав всех соединений, упомянутых в тексте задачи.
2. Приведите схему синтеза любых двух соединений из таблицы.
3. Приведите схему реакции термолиза соединений F – 23 и F – 14. Приведите название соединения А.
4. Где применяются описанные соединения?
5. Приведите собирательное название веществ, указанных в таблице.
6. В соответствии с международным Монреальским протоколом, вступившим в силу 1 января 1989 года, производство большинство описанных в задаче соединений было значительно снижено к 1990 г. и полностью прекращено к 2005 г. Данное соглашение нанесло серьезный удар по некоторым отраслям промышленности и повлекло за собой значительные материальные убытки. Как вы думаете, в чем причина столь радикального решения?
Задача 11-5
Большая часть фундаментальных химических законов тесно связана с достижениями квантовой физики, термодинамики и кинетики. Многие из этих законов знакомы вам из школьных учебников химии и физики.
1. Подберите каждому из уравнений (I колонка) соответствующее описание (II колонка) и автора (первооткрывателя), с чьим именем (именами) связано уравнение (III колонка).
| I (уравнение) | II (описание) | III (автор) |
| ΔЕ = hν | Уравнение состояния газа | Роберт Бойль Эдм Мариотт |
| Е = mс2 | Зависимость скорости реакции от температуры | Михаил Ломоносов, Антуан Лавуазье |
| mvr = nh | Зависимость скорости реакции от температуры | Николай Семенов |
| рV = mRT/M | Скорость цепных реакций | Сванте Аррениус |
| ∑mисх.в-в = ∑mпродуктов | Соотношение между энергией и массой покоя | Макс Планк |
| PV = const | Энергия кванта света | Никола Ленар Сади Карно |
 = γ 
| Изотермическое расширение | Якоб Вант-Гофф |
| η = (Тн – Тх)/Тн* | Квантование момента импульса электрона | Жак Александр Шарль |
| Р/T = const | Закон сохранения массы | Дмитрий Менделеев, Бенуа Поль Эмиль Клапейрон |
K = Ae 
| КПД тепловой машины | Альберт Эйнштейн |
| v = ae-φt | Изохорное расширение | Нильс Бор |
* – Тн – температура нагревателя; Тх – температура холодильника.
|
|
|
2. Назовите шесть обладателей Нобелевской премии, представленных в колонке III.
3. Какую размерность имеют в Международной системе измерения физических величин СИ (System International) следующие величины, использованные в уравнениях: h, R, M.
Основные величины СИ: длина [м], [с], [кг], количество вещества [моль].
Примеры: сила [Н = кгּм/с2], энергия [Дж = Нּм = кгּм2/с2].
2007 – 2008 год
|
|
|
