 |
III (областной) этап Всероссийской олимпиады школьников по химии
|
|
|
|
КЛАСС
Задача 11–1.
Как и простые соли, соли комплексные построены из катионов и анионов, однако один из ионов, называемый комплексным, имеет несколько необычное строение. Комплексный ион представляют состоящим из одноатомного катиона (его называют центральным атомом) и связанных с ним частиц (лигандов), которые его окружают. Число таких частиц, называемое координационным числом, больше 2. При записи формулы такого соединения комплексный ион заключают в квадратные скобки, а все, что находится за скобками, называют внешней сферой. Например, в тетрагидроксоцинкате калия, K2[Zn(OH)4], центральный атом – Zn2+, лиганды – ОН–, а К+ – внешнесферный противоион.
Комплексная соль, о которой пойдет речь в этой задаче, построена из трех сортов одноатомных частиц (центральный атом, лиганды, внешнесферные противоионы), причем все эти частицы имеют одинаковую электронную конфигурацию. Центральный атом в комплексном ионе – это катион наиболее распространенного на нашей планете металла, который по важности для народного хозяйства уступает только железу. Содержание этого металла в комплексной соли составляет 12,86% (по массе). Сам металл в больших масштабах получают из его минерала боксита, который растворяют в расплаве криолита, а затем проводят электролиз расплава при температуре порядка 950ºС.
1. О каком металле идет речь? Благодаря каким свойствам, кроме распространенности, он получил такое широкое применение?
2. Приведите полную электронную конфигурацию частиц, из которых построена вышеописанная комплексная соль и рассчитайте ее полный состав. Ответ обоснуйте.
3. Найдите массовые доли остальных элементов в этой соли.
4. Эта соль встречается в природе в виде минерала. Вспомните его название, а также дайте название этой соли по систематической номенклатуре.
|
|
|
5. Напишите суммарное уравнение реакции электролиза, проводимой в промышленности для получения данного металла. Почему, несмотря на распространенность и доступность сырья, металл остается относительно дорогим?
6. Приведите еще два примера комплексных солей, состоящих из одноатомных частиц с одинаковой электронной конфигурацией (эти конфигурации должны отличаться друг от друга и от конфигурации частиц в соли, приведенной в условии задачи). Назовите эти соли.
Задача 11–2.
Некоторый хлорид подвергли химическому анализу. Исходя из навески его массой 0,1514 г, приготовили раствор объемом 250 мл. На титрование 50 мл этого раствора по Фольгарду пошло 20,15 мл 0,012 М раствора нитрата серебра.
Затем 1 г исходной соли нагревали в чашке при 180-220ºС до прекращения выделения газообразных продуктов. Твердый остаток массой 0,5184 г растворили в воде, объем раствора довели до 1 л, на титрование 20 мл полученного раствора пошло 13,33 мл раствора нитрата серебра. Часть бесцветных кристаллов, образовавшихся при прокаливании на краях чашки, массой 0,1068 г растворили в воде в колбе объемом 500 мл. На титрование 25 мл этого раствора пошло 8,33 мл раствора нитрата серебра.
1. Установите состав и назовите исходную соль. Ответ подтвердите расчетами.
2. Приведите уравнение электролитической диссоциации данной соли.
3. Напишите уравнение термического разложения исходного соединения, с учетом того, что газообразные продукты термолиза не обладают окислительным действием.
4. Какова среда раствора, полученного при поглощении газообразных продуктов термолиза водой?
5. Какова окраска исходной соли и твердого остатка после ее прокаливания?
6. Каков цвет водного раствора твердого остатка? Какие ионы придают раствору эту окраску?
|
|
|
Задача 11–3
При количественном определении персульфатов щелочных и щелочноземельных металлов исследуемый раствор кипятят в течение 20-30минут в присутствии нитрата серебра. После остывания раствор титруют едкой щелочью до изменения окраски добавленного индикатора. Описанный метод неприменим, однако, для анализа персульфата аммония – в этом случае предложено предварительно производить реакцию с перекисью водорода.
В одной из лабораторий анализировали состав некоторого персульфата. Для этого поступали, как указано выше. Массы исходных навесок и объемы 0,0925М раствора щелочи, пошедшей на титрование, приведены ниже:
| m(навески), г | 0,1505 | 0,2037 | 0,1872 | 0,1901 |
| V(OH–), мл | 9,90 | 12,05 | 11,03 | 11,27 |
1. Приведите уравнение реакции, происходящей при кипячении раствора, содержащего персульфат-ионы.
2. Какова роль добавляемого нитрата серебра?
3. Почему описанный метод неприменим для анализа персульфата аммония (уравнение реакции)?
4. Какова роль добавляемой перекиси водорода (уравнение реакции)?
5. Напишите уравнения реакций, используемых в анализе персульфата.
6. Установите формулу исследованного в лаборатории персульфата (расчеты ведите до пятой значащей цифры) и приведите уравнение реакции, происходящей при кипячении его водного раствора.
Задача 11–4.
Ниже приведены температуры замерзания растворов глюкозы и хлорида натрия в допущении, что эти растворы идеальны.
| Tзам., °С | – 2 | – 3 | – 4 | – 5 | – 6 | – 7 | – 8 | – 9 | – 10 |
| w(NaCl), % | 3,0 | 4,5 | 5,9 | 7,3 | 8,6 | 9,9 | 11,2 | 12,4 | 13,6 |
| w(С6Н12О6), % | 16,2 | 22,5 | 27,9 | 32,6 | 36,7 | 40,4 | 43,6 | 46,6 | 49,2 |
1. Постройте графики зависимости температур замерзания растворов от массовой доли растворенного вещества. Являются ли эти зависимости линейными?
2. Как видно из приведенных данных, при увеличении массы растворенного вещества температура замерзания уменьшается. На этом основано действие многих антигололедных реагентов. Оцените массы хлорида натрия и глюкозы, необходимые для плавления 1 кг льда при температуре – 4,5°С.
3. При температуре – 4,5°С замерзает 8,3%-ный раствор KCl. Сколько моль хлорида калия требуется, чтобы температура плавления 1 кг льда составила –4,5°С?
4. Почему глюкозы требуется больше, чем хлорида натрия для плавления одинаковой массы льда при одной и той же температуре?
|
|
|
Задача 11-5.
Органическое соединение А массой 1,42 г при температуре 250ºС и давлении, равном 1 атмосфере, занимает объем 644,8 мл. Водный раствор того же количества А реагирует с цинком с образованием 168,3 мл водорода (при н. у.). По данным элементного анализа соединение А содержит 25,41% С, 3,198% Н и 33,85% O по массе.
1. Определите молярную массу соединения А.
2. Установите состав вещества А.
3. Изобразите простейшую формулу соединения А.
4. Изобразите истинную формулу вещества А.
5. К какому классу органических соединений относится вещество А? Изобразите его структурную формулу.
6. Подтвердите расчетами принадлежность вещества А к определенному классу.
7. Установлено, что при 200ºС молярная масса соединения А равна 170 г/моль. Объясните этот факт и подтвердите Ваше объяснение расчетами.
2008 – 2009 год
|
|
|
