Задача 1. Иод очень плохо растворяется в воде, поэтому обычным лабораторным реактивом является раствор иодида калия, в котором иод легко растворяется с образованием аниона I₃^— :

I_{2(водн. р-р)} + I^—_{(водн. р-р)} = I₃^—_{(водн. р-р)}

При добавлении к 1л 0,5 М раствора KI 2,54 г I₂ и установления равновесия раствор содержит 9,8·10^-3 моль I₃^—. Считая объем получившегося раствора равным 1л, рассчитайте константу этого равновесия.

(5 баллов)

Задача 2. Образец стали в течение первого часа пребывания в водном растворе, содержащем 15% FeCl₃ и 5% HNO₃, теряет 67% прочности при ничтожно малой потере массы. Как это объяснить? Можно ли считать этот процесс коррозией?

(7 баллов)

Задача 3. Смесь, состоящую из 63,17 г HIO₃ и H₅IO₆, нагревают при 250°С до прекращения образования газов в закрытом сосуде объемом 5 л. После охлаждения системы до 25°С давление в ней составило 49,5 кПа.

— Рассчитайте количественный состав исходной смеси (г) и концентрацию получившегося раствора в массовых долях после охлаждения системы.

— Рассчитайте массу твердого остатка, если такую же исходную смесь нагревать при той же температуре в открытом сосуде.

(11 баллов)

Задача 4. Бриллиантовый зеленый (зеленка) – лекарственный препарат, обладающий противомикробными свойствами. Определите его брутто-формулу, если известно, что при сгорании 0,01моль этого соединения образуется 0,18 моль воды и выделяется 6,048 л СО₂ (при нормальных условиях). Суммарная массовая доля азота, серы и кислорода равна 0,2562, а их мольное соотношение (N : S : O) в веществе равно 2 : 1 :4.

(8 баллов)

Задача 5. Определите структурную формулу соединения, если известно, что оно состоит из 37,7% углерода, 6,3% водорода и 56,0% хлора (по массе). 6,35 г паров этого соединения занимают объем 1,12 л (при нормальных условиях). При его гидролизе образуется вещество, которое состоит из углерода, водорода и кислорода, а при его восстановлении – вторичный спирт. Приведите уравнения соответствующих реакций.

(7 баллов)

Задача 6. Используя в качестве исходных веществ метан и бензол, а также неорганические реагенты, предложите схему получения соединения, имеющего формулу:

(12 баллов)

Задача 1.

Kравн. = [I₃^—]/ [I₂]·[I^—]

ν(I₂) = 2,54:254 = 0,01 моль; C₀ (I₂) = 0,01/1 = 0,01 моль/л; С₀(KI) = С₀ (I^—) = 0,5моль/л.

Если в результате реакции концентрация I₃^— составила 9,8·10^-3 моль/л, то к моменту химического равновесия концентрации I₂ и I^—, вступивших в реакцию равны 9,8·10^-3 моль/л.

Равновесные концентрации веществ равны:

[I₂] = 0,01 – 0,0098 = 0,0002 моль/л

[I^—] = 0,5 – 0,0098 = 0,4902 моль/л

[I₃^—] = 0,0098 моль/л

Kравн. = 0,0098/0,0002 ·0,4902 = 99,96 = 100

Оценка решения:

Итого: 5 баллов

Задача 2. Коррозия –разрушение металла под действием окружающей среды.

В данном случае происходит электрохимическая коррозия, так как возникают микрогальванические пары и внутри образца возникает электрический ток: в роли анода выступает железо, а в роли катода углерод, а также примеси менее активных, по сравнению с железом, металлов.

На электродах происходят следующие процессы:

Анод (Fe): Fe – 2e = Fe²⁺ — катионы переходят в раствор

Катод (C) : Fe³⁺ + e = Fe²⁺ — катионы переходят в металл

H⁺ +e = 0,5 H₂

Fe + Fe³⁺ + H⁺ = 2Fe²⁺ + 0,5 H₂

2Fe + 2Fe³⁺ + 2H⁺ = 4Fe²⁺ + H₂

Так как приблизительно одно и то же количество катионов железа из металла в раствор и из раствора в металл, то масса образца стали не меняется.

Прочность стали уменьшается, так как происходит нарушение структуры металла, уменьшается число электронов, участвующих в образовании металлической связи.

Оценка решения:

1. Определение коррозии: 1 балл

2 Доказательство электрохимической коррозии, выявление катода и анода:

2 балла

3. Запись электродных процессов 2 балла

4. Доказательство постоянства образца в ходе коррозии 1 балл

5. Установление причины уменьшения прочности образца: 1 балл

Итого: 7 баллов

Задача 3.

При нагревании до 250⁰С происходит разложение H₅IO₆ и HIO₃ согласно уравнениям:

2H₅IO₆ = 2HIO₃ + O₂ + 4H₂O

2HIO₃ = I₂O₅ + H₂O

При охлаждении до 25⁰С вода конденсируется, образуется раствор HIO₃. Таким образом, давление в закрытом сосуде создается выделившимся кислородом:

ν(O₂) = PV/RT = 49,5· 10⁺³ · 5· 10‾³/8,31· 298 = 0,1 моль

ν(Н₅IO₆) = 2 ν(O₂) = 0,2 моль; m (Н₅IO₆) = 0,2· 227,9 = 45,58 (г)

m(HIO₃) = 63,17 – 45,58 = 17,59 ( г); ν(НIO₃) =17,59 : 175,9 = 0,1 моль

m(раствора)= m(исходной смеси) — m(O₂) = 63,17 – 3,2 = 59,97 (г)

m(HIO₃) = 175,9 (0,2 + 0,1) = 52,77 (г)

W(HIO₃) = 52,77/59,97 = 0,88 = 88%

При нагревании смеси при той же температуре в открытом сосуде до 25⁰С образуется твердый остаток I₂O₅.

ν(I₂O₅) = 0,5 ν(НIO₃) = 0,5[ν(Н₅IO₆) + ν(НIO₃) ] = 0,5· 0,3 = 0,15 моль

Масса твердого остатка:

m (I₂O₅) = 0,15 · 333,8 = 50,1 (г)

Оценка решения:

1. Запись уравнений: 2 балла

2. Расчет количественного состава исходной смеси: 4 балла

3. Расчет концентрации полученного раствора: 3 балла

4. Расчет массы твердого остатка после нагревания смеси в открытом сосуде:

2 балла

Итого: 11 баллов

Задача 4.

Уравнение реакции:

С_хH_yN_2zS_zO_4z + O₂ xCO₂ + y/2H₂O + …….

Соотношение х и у:

(в-ва) : 1 = (СО₂) : х = (H₂O) : (y/2)

6,048 л

Кол-во СО₂: (СО₂) = ———— = 0,27 моль

22,4 л

0,27 моль

Т.к. (в-ва) : 1 = (СО₂) : х, то х = ————— = 27

0,01 моль

2(H₂O) 0,36 моль

Т.к. (в-ва) : 1 = (H₂O) : (y/2), то у = ————- = ————— = 36

( в-ва) 0,01 моль

Формула соединения: С₂₇H₃₆N_2zS_zO_4z.

Его молекулярную массу можно выразить следующей формулой:

27•12 + 36•1+ 0,2562•М(в-ва)

Отсюда М(в-ва) = 484.

М(в-ва) = 27•12 + 36•1+(14•2z + 32•z + 16•4z) = 484. Значит z = 1.

Формула бриллиантового зеленого С₂₇H₃₆N₂SO₄.

Оценка решения:

1. Уравнение реакции: 2 балла

2. Расчет количества атомов углерода и водорода в 1 моле вещества 2 балла

3. Расчет количества атомов азота, серы и кислорода 2 балла

4 Вывод брутто-формулы 2 балла

Итого: 8 баллов

Задача 5.

В 1,12 л соединения составляет 0,05 моль. Отсюда молекулярная масса — 6,35/0,05 = 127г/моль. Содержание хлора — 127•0,56 = 71 (2 моль), углерода 127•0,377 = 48 (4 моль), 127•0,063 = 8 (8 моль). Брутто формула С₄Н₈Cl₂.

Вторичные спирты образуются при восстановлении кетонов, поэтому при гидролизе С₄Н₈Cl₂ образуется кетон. Значит исходное вещество — 2,2-дихлорбутан.

Уравнения реакций:

2,2-дихлорбутан

Оценка решения:

1. Уравнение реакции: 2 балла

2. Вывод простейшей формулы 2 балла

3. Вывод истинной формулы 1 балл

4. Нахождение структурной формулы исходного соединения 2 балла

Итого: 7 баллов

Задача 6.

Оценка решения:

1. Синтез хлорангидрида бензойной кислоты 5 баллов.

2. Синтез фенолята натрия 5 баллов

3. Синтез конечного продукта 2 балла

При отсутствии описания условий протекания реакций оценка снижается по 0.5 балла за каждую стадию.

Итого: 12 баллов.