Главная | Обратная связь | Поможем написать вашу работу! Архитектура Биология География Искусство История Информатика Маркетинг Математика Медицина Менеджмент Охрана труда Политика Правоотношение Разное Социология Строительство Физика Философия Финансы Химия Экология Экономика Электроника Всероссийская олимпиада школьников по химии 2002-2003 уч. года Стр 1 из 6Следующая ⇒ ЦЕНТРАЛЬНАЯ МЕТОДИЧЕСКАЯ КОМИССИЯ ПО ХИМИИ     ХИМИЯ     КОМПЛЕКТЫ ЗАДАНИЙ ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ III (ОБЛАСТНОГО) ТУРА И III (РЕГИОНАЛЬНОГО) ЭТАПА ВСЕРОССИЙСКОЙ ХИМИЧЕСКОЙ ОЛИМПИАДЫ ШКОЛЬНИКОВ КИРОВСКОЙ ОБЛАСТИ с 2000 по 2015 гг.     ТЕОРЕТИЧЕСКИЙ ТУР

КИРОВ

Одиннадцатый класс 2000 г.

Задача 11-1.

В середине прошлого века в органической химии господствовала теория типов, согласно которой превращения органических соединений описывались подобно реакциям простейших неорганических веществ - Н₂, НСl, Н₂О, NH₃. Так, образование водорода из хлороводорода (тип НСl) и натрия и его реакцию с хлором (образование НСl) в соответствии с требованиями теории типов можно записать следующим образом:

Углеводороды относили к типу водорода, т.к. они могли быть получены подобно водороду

из алкилхлоридов (тип RC1) и в реакции с хлором образовывали НСl.

Вопросы:

1. В соответствии с теорией типов для этана можно написать две типические формулы. Напишите уравнения получения этана и его реакции с хлором в формулах теории типов.

2. Одна из «типических формул» этана позволяет предположить возможность второго (гипотетического) направления реакции этана с хлором, при котором НСl выделяться не будет. Напишите уравнение такого гипотетического превращения этана.

3. Возможность протекания химического процесса определяется законами термодинамики. Так, в частности, обычно «самопроизвольно» протекают (почти необратимо) эндотермические реакции. Вычислите тепловые эффекты реакции этана с хлором по обычному и гипотетическиму уравнениям. Энергии разрыва связей (энтальпия DH = -Q в кДж/моль) приведены в таблице:

4. Объясните, почему из двух рассматриваемых в п.З процессов реализуется только один.

Задача 11-2.

При исследовании присоединения бромистого водорода к соединению А (в соотношении 1:1) образуются 2 изомерных продукта В и С, содержащих 79,2 % Вг, а также углерод и водород, причем В содержит асимметрический атом углерода, а С имеет в спектре ПМР два сигнала от двух типов протонов. Реакция была исследована различными группами ученых, которые получили разное соотношение продуктов В и С. Обнаружено, что в присутствии гидрохинона образуется преимущественно только изомер В.

Вопросы

1) Установите структуры соединений А, В, С. Объясните однозначность вашего выбора. Напишите уравнения реакций присоединения бромоводорода к А.

2) Объясните, почему различными группами ученых были получены разные результаты. Какие условия необходимо соблюдать в реакции присоединения для преимущественного получения С? Какова роль гидрохинона?

Задача 11-3.

На химическом кружке школьникам было дано задание получить метил-п-толилкетон. При обсуждении члены кружка предложили следующие четыре варианта синтеза:

1. взаимодействие ацетофенона с хлористым метилом;

2. взаимодействие толуола с ацетилхлоридом;

3. окисление 1 -(п-толил) этанола подкисленным раствором перманганата калия;

4. действие порошкообразного цинка на смесь иодистого метила и хлорангидрида п -толуиловой кислоты.

Вопросы:

1. Какой из этих путей действительно приведет в требуемому продукту?

Уточните условия, необходимые для реализации этого процесса. Будут ли образовываться побочные продукты? Напишите уравнения реакций.

2. Напишите схемы реакций, преимущественно протекающих в остальных трех случаях.

Задача 11-4.

Напишите структурные формулы четырех возможных изомеров C₂H₅NО₂.

Выберите из этих веществ три любые и напишите уравнения реакций, позволяющих однозначно различить выбранные вами вещества.

Задача 11-5.

В 1928 г. английскому ученому Руффу удалось получить вещество А - бесцветный газ, сжижающийся при сильном охлаждении в прозрачную, легко подвижную жидкость. Соединение А реагирует с водородом со вспышкой, а с водяным паром - только при поджигании искровым разрядом. Одним из продуктов обеих реакций является газообразное при стандартных условиях вещество С, которое легко ассоциирует в жидком состоянии. Плотность его мономера по гелию равна пяти. Продуктом реакции газа А с водяным паром, кроме С, является смесь газов D и Е, причем молярное соотношение продуктов C:D:E = 6:1:1. Эквимолярная смесь газов D и Е при охлаждении превращается в синюю жидкость G, застывающуюю в бледно-голубую массу. Вопросы:

1) Установите формулы веществ А, С, D, Е, G, если известно, что вещества D, Е, G -оксиды одного элемента X.

2) Напишите уравнения реакций всех описанных в задаче превращений.

3) Как будут вести себя вещества D и Е на воздухе? Приведите уравнения соответствующих реакций.

4) Приведите формулы еще двух соединений, которые имеют такой же качественный состав, как и А.

Задача 11-6.

При прокаливании гидроксида А неизвестного металла Э в вакууме был получен твердый бинарный остаток Б (содержит 27,6% кислорода по массе) и газовая смесь с плотностью по водороду 6,3.

Вопросы:

1) Рассчитайте состав газовой смеси в объемных и массовых процентах.

2) Определите формулы А и Б. Ответ подтвердите расчетом.

3) Напишите уравнение протекающей реакции.

Одиннадцатый класс 2001 г.

Задача 11-1

При взаимодействии растворов дихлорида металла М и аммиака в зависимости от ус­ловий (концентрация растворов, соотношение реагентов и др.) могут образовываться различ­ные продукты. Так, при действии избытка аммиака выпадает осадок плавкого белого преци­питата. Если же избытка аммиака нет и реакция протекает в разбавленных растворах, получается неплавкий белый преципитат. Эти вещества содержат, соответственно, 9,2 и 5,6% азота и 23,2 и 14,1% хлора.

1. Установите формулы преципитатов.

2. Напишите уравнения образования обоих веществ.

3. Предложите структуры этих веществ.

4. Какое из этих веществ может быть использовано в качестве удобрений?

5. Одна из солей металла М применяется в аналитическойхимии. Запишите уравнение реак­ции этой соли с аммиаком, объясняющее ее использование в аналитической химии.

Задача 11-2

Масса водорода, выделяющегося при взаимодействии раствора фосфорной кислоты с избытком металлического натрия, составляет 5% от массы исходного раствора фосфорной кислоты. Рассчитайте массовую долю (в процентах) исходного раствора фосфорной кислоты.

Задача 11-3

На химическом заводе из-за нарушения герметичности одного аппарата в помещение цеха стали попадать пары брома. Отделом охраны труда был проделан анализ воздушной среды. Специальный сосуд заполнили 10 мл 0,001М раствора мышьяковистой кислоты НзАsОз и пропустили 40 л воздуха. Бром прореагировал с мышьяковистой кислотой, а избыток ее был оттитрован 0,0005М раствором иода, которого было израсходовано 18 мл.

1. Напишите уравнения проведенных при анализе реакций.

2. Вычислите концентрацию брома в 1 литре воздуха в цехе?

3. Предельно допустимая концентрация брома равна 0,002 мг/л. Можно ли продолжать рабо­тать в цехе после разгерметизации аппарата? Ответ поясните цифрами.

Задача 11-4

При дегидратации смеси двух алифатических одноатомных спиртов выделилось 14,4 г воды и образовалось 52,8 г смеси четырех органических соединений. Условно принимаем, что дегидратация прошла количественно, а органические соединения образовались в равных мольных соотношениях.

1. Установите строение исходных спиртов.

2. Ответ поясните уравнениями протекающих реакций и соответствующими расчетами.

Задача 11-5

Один из двух метиленовых протонов при двойной связи в непредельном спирте А был заме­щен дейтерием с образованием соединения D. Бромирование и последующее дегидро-бромирование дают дейтерированный олефин В и недейтерированный олефин С:

1. Напишите структурную формулу соединения D (с указанием конфигурации) на основа­нии приведенных продуктов реакций бромирования и дегидробромирования. Ответ поясните уравнениями реакций.

2. Напишите уравнения реакций бромирования соединения D. Укажите тип присоединения.

3. Какие продукты образуются при бромировании? Чем они отличаются?

4. Напишите уравнения реакций дегидробромирования, укажите механизм реакции. Объясните, почему для выбранного Вами монодейтерированного соединения D образу­ются только соединения В и С.

Задача 11-6

В замкнутый сосуд ввели 100 г ацетона и нагрели до 510°С. При этой температуре ацетон распадается по реакции первого порядка;

СНзСОСНз ® С₂Н₄ + СО + H₂.

За 12,5 мин поглотилось 83,6 кДж теплоты.

1. Определите тепловой эффект реакции разложения ацетона (в кДж/моль).

2. Определите, какая часть ацетона разложилась за 12,5 мин.

3. Рассчитайте период полураспада и константу скорости разложения ацетона.

4. Сколько теплоты поглотится за 50 мин?

Теплоты образования веществ при температуре реакции (Q>0) соответствуют экзотермической реакции, т.е. Q = — ΔН):

Всероссийская олимпиада школьников по химии 2002-2003 уч. года

Областной тур

ОДИННАДЦАТЫЙ КЛАСС

Задача 11-1

При внесении в воду 10 г твердого, дымящегося на воздухе белого вещества выделяется 5,0910 л газа.

1. Установите формулу этого вещества.

2. Будет ли это вещество реагировать с водными растворами гидроксида натрия, карбоната натрия, гидрофосфата натрия и стеарата натрия. Напишите уравнения возможных реакций.

Замечания: 1. Считать, что объем газа измерен при нормальных условиях.

2. При проведении расчетов растворимостью газа пренебречь.

Задача 11-2

При установлении структуры органических веществ используют физические и химические методы исследования. В основе химических методов различия обычно лежат превращения исследуемых веществ в соединения, структура которых уже однозначно установлена.

1. Предложите химический и физический способы однозначного различия изомерных метилэтилбензолов, используя одну выбранную Вами реакцию без установления структуры полученных соединений. Ответ обоснуйте и приведите уравнения реакций.

2. По какому правилу протекают эти реакции?

Задача 11-3

Доктор Кью возглавляет аналитическую лабораторию фирмы "Промшпион". Компания специализируется на промышленном шпионаже в области химических технологий. Вот несколько записей из его дневника:

20 апреля. Наш лучший сотрудник Джеймс Болт достал где-то в Сибири в русском институте прелюбопытный образчик. Внешний вид: черные шарики, 2–3 мм в диаметре, нерастворимы в воде. Вкус, похоже, довольно противный – подопытная крыса, проглотив шарик, плевалась в течение 18 минут. Что ж, посмотрим...

21 апреля. Ассистент Ли провел анализ шариков.

С – 73,53%, Н – 0,08%, Сl – 16,46%, Са – 9,27%.

Остальное – кислород. То есть на 1 моль кальция около 26,47 моль углерода. Странно...

21 апреля, вечер. Проклятье! За 5 часов мыслительной работы – ни одной реальной формулы! А вдруг где-то ошибка? Пусть Ли повторит анализ.

22 апреля. Так и есть: данные уточнены.

С – 71,43%; Н – 0,40%; Сl – 15,99%; Са – 9,01%. Остальное – кислород.

Предупредил ассистента Ли: еще один такой ляп с анализами – ни один элемент не сошелся! – уволю сразу с волчьим билетом.

23 апреля. Нет идей, хоть плачь. Черное … кальций … проклятый кальций. Ладно, пусть ассистент Томпсон проанализирует еще раз!

24 апреля. Пришел Томпсон с анализом:

С – 69,44%; Н – 0,69%; Сl – 15,55%; Са – 8,76%. Остальное – кислород.

Уволил ассистента Ли, хотя тот памятью всех своих китайских предков клялся, что анализ делался как всегда. Думаю дальше. Открыл баночку пива – не помогает.

25 апреля, утро. Всю ночь снились русские медведи в ушанках и сотрудник Болт в форме офицера русской разведки. Ассистент Томпсон принес кристалл хлористого кальция, покрашенный черной краской – вроде похоже! Но откуда такая чертова уйма углерода – из краски? Есть, Болт говорил, хорошее русское выражение... как это – "kryusha edet"… от этих русских шариков...

25 апреля, вечер. Лично провел анализ.

С – 66,67%; Н – 1,11%; С1 – 14,92%; Са – 8,41%. Остальное –опять кислород.

Ассистент Томпсон уволен коленом под зад вместе со своим кристаллом. Идей как не было, так и нет – даже после пятой банки пива...

26 апреля. С утра пьем виски с главой фирмы доктором М. и рисуем формулы. Третья бутылка – и все без толку... Лучшему сотруднику Джеймсу Болту со склада фирмы выданы ушанка, русский «ватник», билет до столицы Сибири города Новосибирска и задание «без формулы не возвращаться». Шеф утверждает, что он вернется. Поспорил на годовую зарплату, что больше мы Джеймса не увидим...

Вопросы:

1. Что представляют собой черные шарики? Укажите их химический состав.

2. Какую ошибку допустили сотрудники фирмы "Промшпион"?

3. Какое промышленное применение может иметь изобретение сибиряков?

4. Предложите простой способ получения этого препарата.

Задача 11-4

Водный раствор 9,29 г смеси хлорида натрия и гексагидрата хлорида магния поместили в U-образную трубку и подвергли электролизу током 0,5 А/дм². На катоде при этом выделилось 5,6 л газа (в пересчете на нормальные условия). После электролиза было получено 200 мл раствора с рН = 13 и плотностью 1,004 г/мл. Полученный раствор не вызывает появления окрашивания при добавлении его к раствору иодида натрия, подкисленному серной кислотой.

1. Напишите уравнения происходящих уравнений реакций.

2. Объясните, как меняется рН раствора около электродов в процессе электролиза.

3. Объясните, с какой целью, полученный после электролиза раствор был исследован на отношение к раствору иодида натрия.

4. Вычислите массы каждой из солей в исходной смеси.

5. Вычислите массовые доли солей в исходном растворе (растворимостью газов при расчете пренебречь).

6. Вычислите, во сколько раз отличается растворимость гидроксида магния в чистой воде и полученном после электролиза растворе, если его произведение растворимости ПР = [Mg²⁺] [OH^–]² = 5,5×10^-12.

Задача 11-5

Для ферментативного синтеза этанола использовали водный раствор сахарозы с массовой долей 25%. После завершения ферментативного процесса реакционную смесь профильтровали и подвергли простой перегонке, в результате чего получили 7 кг раствора этанола, что соответствует выходу от теоретического 83,6%, кубовый остаток массой 17,4 кг.

1. Изобразите пространственную формулу сахарозы.

2. Приведите уравнение реакции синтеза этанола из сахарозы в условиях ферментативного катализа.

3. Рассчитайте массу раствора сахарозы, взятой для синтеза.

4. Рассчитайте массовую долю этанола в полученном продукте.

5. Приведите полное название сахарозы в соответствии с номенклатурой IUPAC.

Задача 11-6

Теплотой сгорания вещества, в состав которого входят С, Н, N и О, называется тепловой эффект реакции сгорания 1 моль этого вещества в избытке кислорода до СО_2(г), Н₂О_(ж) и N_2(г), приведенных к начальным условиям эксперимента. Даны стандартные теплоты сгорания мочевины и аммиака: 631,9 кДж/моль и 382,5 кДж/моль, соответственно.

1. Запишите термохимические уравнения, тепловые эффекты которых равны соответственно теплотам сгорания мочевины и аммиака.

2. Исходя из уравнений, полученных в п. 1, определите тепловой эффект реакции образования мочевины из аммиака и углекислого газа в расчете на 1 моль аммиака.

3. Вычислите значение стандартной теплоты образования мочевины, если теплоты сгорания водорода и графита равны, соответственно, 285,2 и 393,5 кДж/моль.

4. Вычислите тепловой эффект полного гидролиза мочевины.

5. Напишите систематическое и еще одно тривиальное название мочевины. К какому классу соединений относится мочевина?

Всероссийская олимпиада школьников по химии 2003-2004 уч. года

Областной этап. Теоретический тур

ОДИННАДЦАТЫЙ КЛАСС

Задача 11-1. Ниже приведены данные о процессах:

1. На основании приведенных данных напишите термохимические уравнения, тепловые эффекты которых соответствуют:

· стандартной теплоте образования Н₂О_(г);

· стандартной теплоте сгорания СН₃СООН_(ж);

· стандартной теплоте сгорания С₂Н₅ОН_(ж);

· тепловому эффекту реакции этерификации (в расчете на 1 моль эфира)

2. Рассчитайте тепловой эффект реакции этилового эфира уксусной кислоты с водородом на палладиевом катализаторе (в расчете на 1 моль эфира).

Задача 11-2. Газообразный хлор медленно пропустили через 100 г 14,4%-ного раствора гидросульфида калия. Выпавший осадок отфильтровали. В фильтрате анализ показал наличие исходного вещества и продукта реакции, массовые доли которых оказались равны.

1. Напишите уравнение проведенной реакции.

2. Вычислите объем прореагировавшего хлора (н.у.).

3. Вычислите массовые доли продуктов реакции в растворе (растворимостью газов пренебречь).

Задача 11-3. В лаборатории имеется 8 г кристаллогидрата Н₆ТеО₆ × 4Н₂О. Юный химик, по поручению учителя, разделил эту навеску на две части в массовом соотношении 2: 3. Первую часть он растворил в 20 мл дистиллированной воды. Вторую часть «химик» поместил в 40 г 3%-ного раствора Н₆ТеО₆. Таким образом, у него получилось два раствора. Все работы выполнялись при 0⁰С. (r(Н₂О)» 1).

1. Определите массовые доли кристаллогидрата теллуровой кислоты в обоих растворах.

2. Чему равны массовые доли кислоты в этих растворах?

3. Вычислите общую молярную концентрацию Н₆ТеО₆ в растворе, полученном сливанием обоих растворов (r_{раствора} = 1,12).

4. Какой максимальный объем чистой воды (в мл) можно выделить из полученного раствора?