Издательство томского университета (стр. 17 из 20)
5. Смесь иодида и хлорида калия массой 2,0 г растворили в воде. Через раствор пропустили хлор (в избытке), а остаток прокалили после предварительного выпаривания раствора. Масса полученного таким путем вещества составила 1,634 г. Рассчитайте состав смеси.
6. Напишите основные уравнения реакций, происходящих при производстве карбоната натрия аммиачным методом (метод Сольве), а также в процессе регенерации исходных веществ. Можно ли аналогичным способом получать карбонат калия (поташ)?
7. Напишите схему реакций, с помощью которых можно однозначно доказать строение этилового эфира b-хлормасляной кислоты. Как можно получить это соединение из этилового спирта? Напишите уравнения реакций.
8. Добавлением к природному газу небольших количеств (0,001 % по объему) изоамилмеркаптана C5H11SH пользуются для обнаружения утечки газа в жилых помещениях. Определите, к какому объему природного газа был добавлен меркаптан, если известно, что такая же навеска меркаптана была прибавлена к 50 мл 0,01 моль/л раствора йода в растворе йодида калия, в результате чего образовался дисульфид C5H11SSC5H11, а на титрование избыточного количества йода потребовалось 30 мл 0,01 моль/л раствора тиосульфата натрия. Уравнения реакций:
а) 2RSH + I2 = RSSR + 2HI,
б) I2 + 2Na2S2O3 = 2NaI + Na2S4O6.
9. В соединении С4Н4Сl4 все атомы хлора структурно эквивалентны. Как это понять? Напишите возможные структуры изомеров соединений такого состава.
10. В замкнутом сосуде со свободным от твердых веществ объемом 1 л, наполненного активированным углем, находится ацетилен (условия в пересчете на нормальные). Сосуд нагрет до 300 °С, выдержан некоторое время при этой температуре, а затем охлажден до 0 °С. Давление в сосуде при этом понизилось в пять раз. Полученный при реакции продукт А может реагировать с бромом в присутствии соли железа. Газ, выделившийся при этом, вступает в реакцию с 200 мл 0,04 моль/л баритовой воды. Определите выход вещества А в процентах от теоретически возможного, если считать, что при этом в реакции с бромом образуется только одно органическое соединение, которое имеет плотность паров по гелию, примерно равную 40.
ЗАДАНИЕ 3
Задание включает следующие разделы химии: реакции в растворах, химическое равновесие, простейшие термохимические расчеты, связь между классами органических и неорганических соединений, структурные формулы и пространственное строение веществ.
Примеры решения задач
Пример 1.
При взаимодействии 100 мл раствора неизвестной соли с раствором нитрата серебра выпадает 2,87 г белого осадка, а при действии на то же количество раствора сульфата калия получено 2,33 г белого осадка. Определите состав и концентрацию исходного раствора соли, если известно, что в обоих случаях для полного осаждения потребовалось по 200 мл 0,1 моль/л раствора осадителя.
Дано:
V (AB) = 100 мл
m (осадка)1 = 2,87 г
m (осадка)2 = 2,33 г
V (осадителя) = 200 мл
С (осадителя) = 0,1 н
Найти:
АВ, С (АВ)
Решение:
Нормальным называется раствор, в 1 л которого содержится 1 моль эквивалентов растворенного вещества. Эквивалентом называется такая формульная единица (часть атома, молекулы, иона), которая соединяется с одним атомом водорода, замещает его или равновесная ему. Например, эквивалент H2S равен ½, а молярная масса эквивалента H2S составляет 17 г/моль.
Число молей эквивалентов растворенного вещества, содержащееся в 1 л раствора, называют нормальной концентрацией раствора.
Определим количества осадителей в обоих случаях:
(моль); 
(моль).Запишем схемы протекающих реакций:
AB + AgNO3 → ANO3 + AgB¯;
AB + K2SO4 → ASO4¯ + KB.
Определим молярные массы полученных осадков, исходя из предположения, что
n (AgNO3) = n (AgB) и n (K2SO4) = n (ASO4):
(г/моль); 
(г/моль).Определим M (B) и M (A): M (B) = M (AgB) - M (Ag) = 143,5 - 108 = 35,5 (г/моль). Это атомная масса хлора, следовательно В – Cl;
M (A) = M (ASO4) - M (S) - 4×M (O) = 233 - 32 - 4∙16 = 137 г/моль. Это атомная масса бария, следовательно А – Ba.
Искомое соединение – хлорид бария BaCl2. Запишем уравнения протекающих реакций:
BaCl2 + 2AgNO3 = Ba(NO3)2 + 2AgCl¯;
BaCl2 + K2SO4 = BaSO4¯ + 2KCl, т.е. сделанное предположение верно.
Определим концентрацию исходного раствора:
моль/л.Ответ: BaCl2; C = 0,1 моль/л.
Пример 2.
Металл А при слабом нагревании реагирует с газом В, образуя соединение АВ. Как А, так и АВ энергично реагирует с водой, причем в обоих случаях образуются одни и те же продукты. Металл А можно получить электролизом его расплавленного хлорида, причем 3,86 А×ч электрического тока выделяют 1 г металла А. Найдите А и В и напишите уравнения соответствующих реакций.
Дано:
m (А) = 1 г
I = 3.86 A
t = 1 ч = 3600 с
Найти:
А и В.
Решение:
Воспользуемся законом Фарадея
для определения молярной массы металла одновалентного металла (F – постоянная Фарадея, равная 96500 Кл/моль, n – число электронов, участвующих в электродной реакции): 
г/моль.Это атомная масса лития, следовательно, металл А – Li.
Предположим, что В – это водород. Запишем уравнения соответствующих реакций:
2Li + H2 = 2LiH;
2Li + 2H2O = 2LiOH + H2↑;
LiH + H2O = LiOH + H2↑;
.Сделанное предположение верно, т.к. написанные уравнения реакций удовлетворяют условию задачи.
Ответ: А – Li; B – H2.
Пример 3.
При сжигании 23 г газообразного вещества, плотность которого при 0 °С и давлении 1 атм (101,3 кПа) равна 2,05 г/л, получается 44 г СО2 и 27 г Н2О. Какова структурная формула этого соединения?
Дано:
m = 23 г
t = 0 °C
р = 1 атм = 101,3 кПа
r = 2,05 г/л
m (CO2) = 44 г
m (H2O) = 27 г
M (CO2) = 44 г/моль
M (H2O) = 18 г/моль
Найти:
структурную формулу вещества
Решение:
Определим объем газообразного вещества:
(л).Определим количество этого вещества; т.к. объем определен при нормальных условиях, что следует из условия задачи, то
(моль).Молярная масса этого вещества равна
г/моль.Определим количества воды и углекислого газа:
(моль); 
(моль). 
, отсюда следует, что число атомов углерода в газообразном соединении равно 2, а число атомов водорода – 6.Рассчитаем молярную массу соединения С2Н6: M (C2H6) = 2∙12 + 6∙1 = 30 г/моль – это не соответствует молярной массе газа, рассчитанной из данных задачи (46 г/моль), следовательно, в состав соединения входит еще элемент. Определим молярную массу этого элемента:
M (Э) = М - M (C2H6) = 46 - 30 = 16 г/моль, т. е. этот элемент – кислород.
Искомая формула С2Н6О, структурная – CH3 – O – CH3 – диметиловый эфир.
Ответ: CH3 – O – CH3.
Пример 4.
Напишите реакции, с помощью которых можно осуществить превращения по схеме Mn ® Mn(NO3)2 ® MnO2 ® K2MnO4 ® KMnO4 ® MnO2.
Решение:
1. Взаимодействие марганца с разбавленной азотной кислотой:
3Mn + 8HNO3 = 3Mn(NO3)2 + 2NO + 4H2O.
2. Взаимодействие нитрата марганца с пероксидом водорода в щелочной среде:
Mn(NO3)2 + 2NaOH + H2O2 = MnO2 + 2NaNO3 + 2H2O.
3. Сплавление оксида марганца (IV) с нитратом калия и гидроксидом калия:
MnO2 + KNO3 + 2KOH = K2MnO4 + KNO2 + H2O.
4. Взаимодействие манганата калия с газообразным хлором:
2K2MnO4 + Cl2 = 2KMnO4 + 2KCl.
5. Взаимодействие перманганата калия с сульфитом натрия в нейтральной среде:
2KMnO4 + 3Na2SO3 + H2O = 2MnO2 + 3Na2SO4 + 2KOH.
Пример 5.
При сжигании органического вещества, состоящего только из углерода и водорода, получилось 3,08 мг углекислого газа и 1,44 мг воды. Найдите простейшую формулу вещества.
Дано:
m (CO2) = 3,08 мг
m (H2O) = 1,44 мг
M (CO2) = 44 г/моль
M (H2O) = 18 г/моль
Найти:
СхНy