Часть 3. Областные олимпиады

какие-то изменения в предварительно закрытой колбе, если ее 

открыть для доступа воздуха к раствору? Объясните, напишите 

уравнения реакций. (25 б.) 

 

 

4. Бромирование вещества А состава С8Н9О2N в присутствии 

кислоты Льюиса проходит с образованием смеси двух изомеров 

состава С8Н8О2NBr. При действии на вещество А восстановителя (Fe 

+ HBr) получают соединение С8H12NBr. Окисление же вещества А 

кислым раствором перманганата калия приводит к веществу 

С8Н5О6N. Установите структурную формулу вещества А, обоснуйте 

ответ, напишите полные уравнения всех перечисленных реакций, 

используя структурные формулы соединений. (25 б.) 

 

Решение задач 

Задача 1. 

1. Дихроматометрический метод: 

3  NO2-       +   H2O    -  2 e       NO3-   +  2 H+ 

    Cr2O72-

 

  +  14 H+  +  6 e      2 Cr3+  +  7 H2O 

_________________________________________ 

3 NO2-  +  Cr2O72-

 

  +  8 H+  =  3 NO3-  +  2 Cr3+  +  4 H2O 

3 NaNO2   +  K2Cr2O7  +  4 H2SO4  =  3 NaNO3  +  Cr2(SO4)3  +  

K2SO4  +  4 H2O 

 

На реакцию израсходовано 8,3

 

 0,004 = 0,0332 ммоль K2Cr2O7. 

В реакцию вступило: 

3 ммоль NaNO2  - 

1 ммоль K2Cr2O7, 

х ммоль NaNO2 - 

0.0332 ммоль K2Cr2O7. 

 

Отсюда х = 0.1 ммоль NaNO2. Это соответствует массе ионов 

NO2-  0.1  46 = 4.6 мг. 

С(NO2-) = 

4,6 мг

20 мл

 1000  = 230 мг/л. 

 

II. Иодометрический метод: 

2  NO2-     +   2 H+   +   e      NO  +  H2O 

1  2 I-         

 

- 2 e      I2 

___________________________________________ 

2 NO2-   +   4 H+   +   2 I-  =   2 NO  +  2 H2O  +  I2 

2 NaNO2 + 2 KI + 2 H2SO4 = 2 NO  + I2 + Na2SO4 + K2SO4 + 2 H2O 

 

2    моль NaNO2 

- 

1 моль I2, 

0.1 ммоль NaNO2 

- 

х ммоль I2.  Отсюда х = 0.05 ммоль. 

 

1  I2        +    2 e   

    2 I- 

1  2 S2O32-  - 2 e    =      S4O62- 

________________________________ 

I2    +    2 S2O32-     S4O62-  +  2 I- 

I2    +    2 Na2S2O3     Na2S4O6  +  2 NaI 

 

1      моль I2 

- 

2 моль Na2S2O3, 

0.05 ммоль I2  - 

х ммоль Na2S2O3.  Отсюда х = 0.1 ммоль. 

 

В 1 мл 0,02 М раствора Na2S2O3 содержится 0.02 ммоль Na2S2O3. 

0.1 ммоль Na2S2O3 содержится в 5 мл 0.02 М раствора Na2S2O3. 

Задача 2. 

 

1. При прокаливании щелочноземельных металлов в атмосфере 

азота образуются нитриды. 

3 Mg  +  N2  =  Mg3N2 

Mg

3

N

2 

- твердое вещество, разлагается при 1500 С. 

Взаимодействует с водой: 

Mg3N2 + 6 H2O  =  3 Mg(OH)2  +  2 NH3(г). 

 

2. Выделяющийся аммиак реагирует с HCl: 

NH3(г) +  HCl(в)   =  NH4Cl 

 

Избыток HCl нужен для подавления гидролиза: 

NH4Cl  +  H2O    NH4OH  +  HCl 

 

Иначе щелочь будет реагировать не только с избытком НСl, но и 

с HCl, получившейся в результате гидролиза. 

 

3. Из условия задачи известно, что на нейтрализацию избытка 

HCl израсходовано 10 мл 0.1 М (или 20 мл 0.05 М) раствора щелочи. 

Следовательно на связывание аммиака пошло 5 мл 0,05 М HCl.  

(HCl)  =  0.25 ммоль. (NH3)  =  (HCl)  =  0.25 ммоль. 

 

Из уравнения (H2O)  =  3 (NH3)  =  0.75 ммоль. 

m(H2O)  =  0.75  18  =  13.5 мг. 

Концентрация воды С(H2O)  =  13.5 мг / 0.1 м3  =  135 мг/м3.  

Задача 3. 

 

1. Растворы в обеих колбах окрасятся в ярко-синий цвет: 

CuO  +  H2O  +  4 NH3  =  [Cu(NH3)4](OH)2 

 

2. Раствор в закрытой колбе затем обесцветится: 

[Cu(NH3)4](OH)2  +  Сu  =  2 [Сu(NH3)2]OH          Cu2+  +  Cuo  =  2 Cu+ 

 

3. После удаления пробки раствор в колбе вновь окрасится в 

синий цвет: 

4 [Сu(NH3)2]OH + 8 NH3 + O2 + 2 H2O  =  4 [Cu(NH3)4](OH)2  

Задача 4 

 

Реакция соединения А с восстановителем (Fe + HBr) указывает 

на наличие нитро- группы. Бромирование А в присутствии кислоты 

Льюиса - реакция электрофильного замещения в ароматическом ряду. 

Следовательно, А - ароматическое нитросоединение с одной 

этильной или двумя метильными радикалами в кольце. Так как при 

окислении А число атомов кислорода увеличивается на 4, логично 

предположить два метильных радикала в кольце. Итак, А - 

диметилнитробензол с различным расположением групп: 

NO

2

CH

3

CH

3

NO

2

CH

3

CH

3

NO

2

CH

3

CH

3

NO

2

CH

3

CH

3

NO

2

CH

3

CH

3

NO

2

CH

3

CH

3

(1)

(2)

(3)

(3)

(3)

(3)

 

 

В скобках указано количество изомерных продуктов 

бромирования. Согласно правилам ориентации NO

2

 -группа - мета- 

ориентант, СH

3

 - группа - орто-, пара- ориентант. При бромировании 

только 1,3-диметил-4-нитробензол образует смесь двух 

бромпроизводных.  

(СH3)2C6H3NO2 + 3 Fe + 7 HBr  [(CH3)2C6H3NH3



]Br



 + 2 H2O +  

+ 3 FeBr2 

 

5 (СH3)2C6H3NO2 + 12 KMnO4 + 18 H2SO4  5 (HOOC)2C6H3NO2 +  

+ 6 K2SO4 + 12 MnSO4 + 28 H2O 

 

NO

2

CH

3

CH

3

NO

2

CH

3

CH

3

Br

NO

2

CH

3

CH

3

Br

FeBr

3

+

 Br

2

+

-

 HBr

 

10 класс. Экспериментальный тур 

 

В семи пробирках находятся: органический экстрагент, водные 

растворы нитрита натрия, нитрата серебра, нитрата бария, карбоната 

натрия, серной кислоты и раствор смеси KI + H2SO4.  

 

Не используя дополнительных реактивов, идентифицируйте 

содержимое пробирок, дайте обоснованное решение, подтвердив его 

уравнениями реакций. 

 

Сообщите инженеру номер пробирки с идентифицированным 

Вами нитритом натрия и получите раствор этого соединения для 

дальнейшего количественного анализа.  

 

Для количественного определения концентрации нитрита натрия 

используйте метод перманганатометрии. Почему вместо серной не 

рекомендуется использовать соляную? Концентрация перманганата 

калия будет Вам сообщена при получении раствора для 

количественного анализа. 

 

Для определения концентрации нитрита натрия в полученном у 

инженера растворе отберите аликвоту 10 мл его, прилейте раствор 

серной кислоты, а затем с использованием бюретки проведите 

титрование, добавляя небольшими порциями раствор перманганата 

калия. (40 б.) 

 

Решение 

 

1. Для идентификации веществ в пробирках составляем таблицу: 

 

То-

луол 

NaNO2  Na2CO3  AgNO3  Ba(NO3)2  H2SO4 

KI + 

H2SO4 

Толуол 

 

 

 

 

 

 

 

NaNO2 

 

 

 

Бел. ос. 

 

 

 

I2 экстр. 

толуоло

м 

Na2CO3 

 

 

 

Бел. ос. 

 

Бел. ос.    СО2   СО2 

AgNO3 

 

Бел. ос. 

 

Бел. ос. 

 

 

 

 

Жел. ос. 

 

Ba(NO3)2 

 

 

Бел. ос. 

 

 

 

Бел. ос. 

 

Бел. ос. 

 

H2SO4 

 

 

 СО2 

 

Бел. ос.  

 

 

KI + 

H2SO4 

 

I2 

экстр. 

толуоло

м 

 СО2 

Жел. 

ос.  

Бел. ос.  

 

 

 

 

Органический экстрагент (толуол) не смешивается с водными 

растворами, окрашивается йодом в фиолетовый цвет. Na2CO3 

позволяет обнаружить H2SO4  и KI + H2SO4 по выделению газа, а 

также нитраты бария и серебра по выпадению белых осадков. Нитрит 

натрия с разбавленной серной кислотой видимых изменений не 

вызывает, в то время как при взаимодействии с KI + H2SO4 выделяет 

I2, который окрашивает толуол в фиолетовый цвет.  

Na2CO3  +  H2SO4  =  Na2SO4  +  H2O  +  CO2 

AgNO3  +  KI  =  AgI   +  KNO3 

2 AgNO3  +  Na2CO3  =  Ag2CO3   +  2 NaNO3 

Ag2CO3  +  H2SO4  =  Ag2SO4  +  H2O  +  CO2 

Ba(NO3)2  +  H2SO4  =  BaSO4   +  2 HNO3 

Ba(NO3)2  + Na2CO3 =  BaСO3   +  2 NaNO3 

BaCO3  +  H2SO4  =  BaSO4  +  H2O  +  CO2 

2 NaNO2 + 2 H2SO4 + 2 KI = 2 NO + 2 H2O + I2 + K2SO4 + Na2SO4 

2 NaNO2 + 3 H2SO4 + 4 KI = N2O + 3 H2O + 2 I2 + 2 K2SO4 + Na2SO4 

2 NaNO2 + 4 H2SO4 + 6 KI = N2 + 4 H2O + 3 I2 + 3 K2SO4 + Na2SO4 

 

Осадки карбонатов бария и серебра белые, но последний 

растворяется в серной кислоте (Ag2SO4 выпадает только из 

концентрированных растворов), а первый переходит в сульфат бария. 

 

2. Рассмотрим один из способов расчета концентрации раствора 

нитрита натрия с использованием основного уравнения 

титриметрического анализа (применение любого другого способа 

расчета концентрации оценивается тем же количеством баллов). 

Способ основан на использовании молярной (моль/л) концентрации 

растворов. 

5  NO2-     +   H2O   -  2 e      NO3-  +  2 H+ 

2  MnO4-   +  8 H+  +  5 e      Mn2+  +  4 H2O 

_________________________________________ 

5 NO2-  +  2 MnO4-  +  6 H+  =  5 NO3-  +  2 Mn2+  +  3 H2O 

5 NaNO2  +  2 KMnO4  +  3 H2SO4  =  5 NaNO3  +  2 MnSO4  +  K2SO4  

+  3 H2O 

 

5 С(KMnO4)  V(KMnO4)  =  2 C(NaNO2)  V(NaNO2) 

С(NaNO2)  =  2.5 С(KMnO4)  V(KMnO4) / V(NaNO2) 

11 класс. Теоретический тур 

 

1. Продукт прокаливания негашеной извести и кокса подвергли 

действию воды. Выделившийся при этом газ ввели в разбавленную 

серную кислоту, содержащую соли Hg

2+

, образовалось вещество А. 

При окислении А получается соединение Б, которое в присутствии 

серной кислоты и спирта (с тем же числом атомов углерода, что и в 

веществе А) образует низкокипящую приятно пахнущую жидкость В. 

Соединение В в присутствии алкоголята названного спирта образует 

другое сильно пахнущее высококипящее вещество С. Последнее в 

отличие от В обесцвечивает бромную воду, образует гидразон, но не 

дает реакцию «серебряного зеркала», находит широкое применение в 

синтетической органической химии. Запишите структурные формулы 

А, Б, В, С, их названия, запишите уравнения и условия проведения 

всех перечисленных реакций. (25 б.) 

 

2. В лаборатории провели электролиз 218.5 мл 10% раствора 

поваренной соли (плотностью 1.071 г/мл), использовав два латунных 

(38% Zn и 62% Сu по массе) электрода массой 72 г. По окончании 

электролиза масса электролизера уменьшилась на 200 мг. 

Рассчитайте массовые доли веществ в растворе и в аноде по 

окончании процесса. (22 б.) 

 

 

3. Образец вещества массой 2.96 г в реакции с избытком бария 

при комнатной температуре дает 489 мл водорода (измерено при 298 

К и 101.3 кПа). При сжигании 55.5 мг того же вещества получили 99 мг 

оксида углерода(IV) и 40.5 мг воды. При полном испарении образца 

этого вещества массой 1.85 г его пары занимают объем 0.97 л при 473 

К и давлении 101.3 кПа. Определите формулу вещества и приведите 

возможные структурные формулы всех его изомеров, отвечающих 

условиям задачи. (25 б.) 

 

 

4. Паровой котел производительностью 1 т/ч водяного пара при 

100 С обогревается светильным газом, содержащим 48% водорода, 

33% метана, 9% СО, 2% этилена, 2% этана, 3% СО2 и 3% азота. 

Теплота сгорания водорода составляет 57,8 ккал/моль, метана – 210.8 

ккал/моль, СО – 67.6 ккал/моль, этилена – 331.6 ккал/моль, этана - 373 

ккал/моль. Определите, каков расход светильного газа в сутки, если 

тепловые потери при 100 С составляют 75%, вода поступает в котел 

при температуре 10 С, теплоемкость воды равна 1 кал/гград, а 

теплота парообразования - 519 кал/г ? Напишите уравнения сгорания 

светильного газа. (28 баллов) 

 

Решение задач 

Задача 1. 

СaO  +  3 C    CaC2  +  CO 

 

CaC2  +  2 H2O    C2H2  +  Ca(OH)2 

HCCH + H2O 

Hg 2 ,  H SO

2

4









 [CH2=CHOH]  CH3CHO (А - 

ацетальдегид) 

 

СH3CHO  

(О)









  CH3C(O)OH  (Б  - уксусная кислота) 

 

CH3C(O)OH + С2H5OH  

H SO

2

4







H2O + CH3C(O)OC2H5  (В - 

этилацетат) 

 

2 CH3C(O)OC2H5 

C H ONa

2

5







 С2H5OH + СH3C(O)CH2C(O)OC2H5   

                                                                       (С - ацетоуксусный эфир) 

 

Соединение С существует в двух таутомерных формах: 

СH3-C(O)-CH2C(O)OC2H5

   

  СH3-C(OH)=CH-C(O)OC2H5 

    

СH3-C(O)-CH2C(O)OC2H5  +  H2N-NH2    СH3-C(=N-NH2)-

CH2C(O)OC2H5  +  Н2О 

 

СH3-C(OH)=CH-C(O)OC2H5

 

+ Br2(водн.)    

 СH3-C(OH)Br-CHBr-C(O)OC2H5]   

 СH3-C(O)-CHBrC(O)OC2H5 + HBr  

Задача 2. 

Уравнения реакции электролиза: 

Катод.         

2 Н2О  +  2 е-    Н2  +  2 НО- 

Анод.                Zn      -  2 е-    Zn2+ 

 

Zn  +  2 Н2О     Н2  +  Zn(ОН)2 

 

(H2)  =  

0,2г

2г / моль

 =  0.1 моль, 

(Zn)  =  0.1 моль,  m(Zn) = 6.5 г, 

(Н2О)  =  0.2 моль,  m(Н2О) = 3.6 г. 

 

Масса раствора уменьшается на массу разложившейся воды: 

m(исх. раствора) = 218.5 мл  1.071 г/мл  =  234.0 г, 

m(конеч. раствора) = 234.0 – 3.6  =  230.4 г, 

(NaCl)  =  

234,0 0,1

230,4



100%

  =  10.16%. 

 

Масса цинка, меди и их содержание в аноде: 

m(Zn)  =  72  0.38 – 6.5  =  20.86 г, 

m(Cu)  =  72  0.62  =  44.64 г, 

m(анод)  =  65.50 г, 

(Zn)  =  

20,86 г

65,50 г

100%

  =  31.85%. 

(Cu)  =  

44,64 г

65,50 г

100%

  =  68.15%. 

Задача 3. 

а). Исходя из уравнения PV = nRT вычисляем число моль в 1.85 г 

вещества: 

n = 

PV

RT

 = 

101,3   0,97

8,31   473





 = 0.025 моль. 

Находим молярную массу вещества: M = 

1,85

0,025

 = 74 г/моль. 

б). При сжигании 55.5 мг искомого вещества образовалось 99 мг СО2, 

следовательно, в образце содержится углерода : 

99

44

 = 2.25 ммоль, что 

составляет 2.25 

.

 12  = 27 мг. 

 

Аналогично определяем содержание атомного водорода: 

2   40,5

18



 

= 4.5 ммоль, что составляет 4.5 мг. 

 

Поскольку сжигали образец 55.5 мг, то разница (55.5 - 27 – 4.5) = 

24 мг приходится на кислород, которого было 

24

16

 = 1.5 ммоль. 

 

Отсюда простейшая формула вещества: С

2,25

1,5

 : H 

4,5

1,5

: O

1,5

1,5

 = 

C1,5H3O = C3H6O2.  

 

Поскольку его молярная масса 74, то истинная эмпирическая 

формула совпадает с простейшей. 

в). Образец 2.96 г анализируемого вещества (2.96 / 74 = 0.04 моль) 

при взаимодействии с избытком бария даёт 

101,3   0,489

8,31   298





 = 0.02 моль 

водорода. 

 

Это означает, что вещество содержит только одну 

гидроксильную группу: 

 

2 C3H5O2H     +     Ba

(изб.)

           (C3H5O2)2Ba     +     H2 

      0.04 моль                                                              0.02 моль 

  

г). Так как молекула вещества содержит 2 атома кислорода, но одну 

гидрокси- группу, то изомерами вещества могут быть либо кислоты, 

либо альдегидо- или кетоспирты и др. Формально можно 

предположить следующие формулы: 

 

1. CH3CH2-C(O)OH   

2. CH3-CH(OH)-CHO  3. CH2(OH)-C(O)-CH3 

4. CH2(OH)-CH2-CHO 

5. CH2=CH-CH2-OOH 6. CH2=CH-O-CH2-OH 

O

CH

2

CH

-

CH

2

OH

O

CH

2

C(CH

3

)

-

OH

O

CH

-

OH

CH

-

CH

3

O

H

2

C

CH

2

CH

-

OH

H

2

C

O CH

2

CH

-

OH

7.

8.

9.

10.

11.

 

12. СН2=С(СН3)-ООН 

13. СН3СН=СН-ООН 14. Цикло-С3Н5-ООН 

Задача 4. 

 

Найдем количество теплоты для получения 1 т пара при 100 С 

из воды при 10 С: 

Q(теор.) = 1000 кг  С(воды)  t  +  1000 кг  Q 

исп.  =  1000  1  90  +  1000  519  =  609000 ккал. 

С учетом теплопотерь: Q(практ.) = Q(теор.) / 0.25  =  2436000 ккал. 

 

Вычислим количество теплоты, выделяющейся при сгорании 

1000 л светильного газа. Этот объем включает 480 л водорода, 20 л 

этилена, 20 л этана, 330 л метана, 90 л СО и 60 л негорючих газов.  

 

Тепловые эффекты реакций горения известны: 

2 Н2  +  О2  =  2 Н2О  +  (57.8  2) ккал 

СН4  +  О2  =  СО2  +  2 Н2О  +  210.8 ккал  

2 СО  +  О2  =  2 СО2  +  (67.2  2) ккал 

С2Н4  +  3 О2  =  2 СО2  +  2 Н2О  +  331.6 ккал 

С2Н6  +  3.5 О2  =  2 СО2  +  3 Н2О  +  373 ккал 

 

 

Водород (480 л), содержащийся в 1000 л светильного газа, 

выделит при сгорании: 

Q(водорода) = 115,6  480 / 44.8  =  1238.6 ккал теплоты, аналогично: 

Q(метана) = 3105.5 ккал, Q(СО) = 271.4 ккал, Q(этилена) = 296 ккал, 

Q(этана) = 333 ккал. 

В целом, при сгорании 1000 л газа выделится 5244.5  5245 ккал.  

 

Для получения 2436000 ккал теплоты необходимо сжечь: 

V(св. газа) = 2436000 / 5245  =  464.45 м3. 

 

Расход газа в сутки составит: 464.45  24  =  11146.8 м3.  

11 класс. Экспериментальный тур 

В пяти пробирках находятся сложные эфиры: гексилацетат, 

фенилацетат, этилбензоат, диэтиловый эфир малеиновой кислоты и 

диэтиловый эфир щавелевой кислоты. Все вещества длительное 

время хранились на складе. Пользуясь предложенными реактивами, 

определите, в какой пробирке какой эфир находится. (40 б.) 

Реактивы: Бромная вода, водные растворы перманганата калия, 

NaHCO3, соляной кислоты, едкого натра, дистиллированная вода. 

Оборудование: 10 пробирок в штативе, держатель для пробирок, 

делительная воронка, стеклянная воронка, фильтровальная бумага, 

универсальная индикаторная бумага, пипетки, ножницы. 

 

Решение 

 

Сложные эфиры подвергаются щелочному гидролизу 

количественно в отличие от кислого:      RC(O)OR’  +  NaOH    

RC(O)ONa  +  R’OH 

 

Предложенные эфиры можно идентифицировать по продуктам 

гидролиза. 

По скорости гидролиза эфиры значительно различаются: фениловые 

>> этиловые > гексиловые. Эфиры двухосновных кислот - значительно 

быстрее эфиров одноосновных кислот. Вот почему неочищенные 

фенилацетат, диэтилоксалат и диэтилмалеинат содержат примеси 

соответствующих кислот и спиртов (фенола). 

 1. Гексилацетат  СН3С(О)ОС6Н13, М = 142 г/моль. Бесцветная 

жидкость с цветочным запахом. Реакции с бромной водой, растворами 

перманганата калия, соды отрицательные.  

Для осуществления гидролиза в пробирку помещаем ~0.5 мл  эфира 

(~30 капель), ~0.7 г 20% раствора NaOH (~20 капель). Данное 

соотношение определяем из уравнения гидролиза. В течение 5-10 

минут пробирку нагреваем на водяной бане. Эти условия щелочного 

жүктеу/скачать 0,84 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: