Задания по химии для 10 класса

Задача 1. Для анализа на содержание примеси тяжелого металла из гальванической ванны в колбу вместимостью 250.00 мл отобрали пипеткой 50.00 мл электролита цинкования. Отобранную пробу подкислили серной кислотой и добавили металлический цинк. Полученный красный осадок промыли и растворили в избытке разбавленной азотной кислоты, который затем удалили из пробы выпариванием. После этого к пробе прилили избыток реактива Брунса (смесь KJ и KSCN) и оттитровали 3.45 мл 0.103 М раствора NA₂S₂O₃ до появления бело-розового мутного раствора (цвет слоновой кости). Определите содержание (в г/л) тяжелого металла в электролите? Составьте уравнения реакций, описывающие ход анализа.

Решение: Определяемым металлом является медь. Запишем уравнения реакций, описывающих данный анализ:

Запишем закон эквивалентов: 

Число эквивалентов меди можно записать через отношение массы меди к молярной массе эквивалента меди: 

а число эквивалентов Nа₂S₂O₃ через молярную концентрацию эквивалента и объем раствора Nа₂S₂O₃ (поскольку фактор эквивалентности для Nа₂S₂O₃ равен 1, то молярная концентрация раствора Nа₂S₂O₃ численно равна молярной концентрации эквивалента):

Подставляем уравнения (2) и (3) в уравнение (1) и находим массу меди:

Вычисленная масса меди содержится в 50 мл электролита, соответственно в 1 л электролита:
m(Cu) = 0.02274 · 20 = 0.4548 (г)

Ответ: c(Cu) = 0.4548 г/л

Задача 2. Навеску технического карбоната натрия массой 1.0000 г растворили в мерной колбе вместимостью 250.00 мл. На титрование аликвотной части полученного раствора (10 мл) в присутствии индикатора метилового оранжевого (индикатор изменяет свою окраску в интервале концентраций H⁺ от 10^-4 до 10^-3 моль/л) израсходовано 7.30 мл 0.1000 М раствора HCl. Вычислите массовую долю примесей в образце?

Решение: Поскольку титрование идет в присутствии индикатора метилового оранжевого, изменяющего свою окраску в кислой среде, то реакция между Na₂Co₃ и HCl проходит по 2-м ступеням до угольной кислоты:

Na₂Co₃ + 2HCl →2NaCl + H₂Co₃

Запишем закон эквивалентов для данной реакции:
Число эквивалентов Na₂Co₃ можно представить через отношение массы карбоната к его молярной массе эквивалента:
а число эквивалентов HCl через молярную концентрацию эквивалента и объем раствора HCl:
Подставляем уравнения (2) и (3) в уравнение (1) и учитывая, что титруется не весь раствор, а только его часть, получаем:

Найдем массовую долю примесей:

Ответ: ω (прим.) = 3.27%

Задача 3. Для определения содержания фенола в очищенных промышленных стоках используют метод кулонометрического титрования на платиновых электродах по реакции бромирования. Для проведения анализа 100.00 мл пробы подкислили и ввели избыток KBr. Определите содержание фенола в сточной воде (в мкг/мл), если на титрование при силе тока 0.0515 А было затрачено 7 мин 35 с.

Решение: Метод кулонометрического титрования фенола основан на генерации Br₂ при электролизе KBr на платиновом электроде с последующей реакцией Br₂ с фенолом с образованием трибромфенола по уравнению: 

Запишем уравнение реакции генерации Br₂ из KBr на платиновом электроде: 

Рассчитаем массу фенола в 100 мл пробы по закону Фарадея:
Соответственно сточная вода содержит 38 мкг/мл.
Ответ: 38 мкг/мл

Задача 4. В плодах лианы Vanilla planifolia, паразитирующей на какао, ванилин содержится в виде соединений, не имеющих запаха. Постепенно при ферментации из стручков начинает высвобождаться душистый ванилин и стручки становятся коммерческой пряностью. Длительность обработки плодов привела к необходимости поиска синтетического ванилина. Ванилин имеет несколько изомеров, однако, запахом обладает только приведенный ниже.

Предложите схему синтеза ванилина исходя из пирокатехина. Напишите все изомеры ванилина. 

Решение: 

Задание 5. Постройте структурные формулы изомеров (не менее 5), отвечающих молекулярным формулам: а)С₂H₄O₂; б)С₃H₄O. Назовите вещества в задании 10.а.

Решение: 

Задача 6. Предложите метод синтеза 1,3,5-трибромбензола из бензола.

Решение: Нельзя бромировать непосредственно цикл бензола, потому что первый введенный атом брома может ориентировать в другие орто- и пара-.

Задача 7. На складе химических реактивов нашли три бутылки, этикетки которых упали. На них можно прочитать соответственно: 1,2-дихлорбензол, 1,3-дихлорбензол, 1,4-дихлорбензол. Можем предположить, что хлорирование до трихлорпроизводных может разрешить эту загадку. Объясните, как с помощью реакции хлорирования дихлорбензолов до трихлорбензолов возможно различить содержимое бутылок. Объясните количество изомеров и назовите все изомеры.

Решение: 

Первая бутылка.
При хлорировании 1,3-дихлорбензола получается 3 трихлорбензола:

Вторая бутылка.
При дальнейшем хлорировании из 1,2-дихлорбензола получается только 2 изомера:

Третья бутылка.
При хлорировании 1,4-дихлорбензола, благодаря симметрии молекулы возможно образование только одного трихлорпроизводного.