Здравствуйте, уважаемые читатели!
В этой статье будут разобраны задания еще одного варианта ДВИ по хиии -2023. Содержательная часть заданий - аналогична разобранным ранее, в статье https://dzen.ru/media/id/5d2de3c4bc228f00aec36bc0/64ba83a2e5fc8843738ae8e6. Итак, :
1. Напишите структурную формулу β-аланина (З-аминопропановой кислоты), а также структурные формулы двух его межклассовых изомеров, относящихся к разным классам органических соединений.
Решение
Примечание: типовое задание
2.Определите объем раствора гидроксида калия с концентрацией 0,08 моль/л, который прилили к 150 мл раствора серной кислоты с концентрацией 0.12 моль/л, если значение pH полученного раствора составило 12.
Решение:
1. Характеристика конечного рра:
а) Пусть V рра КOH=х л,
б) V конечн рра= (0,15+х)л, С(Н+)=10^(-12) моль/л, С(ОН-)=10^(-14)/(10^(-12))=10^(-2) моль/л,
в)n кон.(ОН-)=V конечн рра* С(ОН-)=(0,15+х)*10^(-2)=0,01*(0,15+х) моль
n конечн (ОН-)=n ост КOH=0,01*(0,15+х) моль
2. Найдем объем рра КOH:
а) n исх H2SO4=С*V=0,15*0,12=0,018 моль (недостаток)
n исх КOH=0,08 х моль
б)H2SO4+2КOH=К2SO4+2H2O (1)
n 1 КOH=2n исх H2SO4=0,036 моль
n ост КOH=n исх КOH-n 1 КOH= 0,08х-0,036 =0,01*(0,15+х) (2)
в) найдем х из выражения (2): х= 0,536 л=536 мл
Примечание: Задача имеет сходство с заданием ДВИ-2015 года. https://dzen.ru/media/id/5d2de3c4bc228f00aec36bc0/64ae3d3a46730e4cd4157dec( разбор задачи -2015)
3. Сосуд объемом 4.0 л, содержащий 0.60 моль NO2 и 0.50 моль Ne, нагрели до 630 °C. После достижения равновесия общее давление н сосуде оказалось равно 24.1 атм. Считая все газы идеальными, рассчитайте равновесные концентрации всех участников реакции (в моль/л) и константу равновесия при 630 °C для протекающей в сосуде реакции 2NO2(г) = 2NO(г) + О2(г).
Решение.
1. Найдем количество моль газов в сосуде после достижения равновесия:
n сумм равн=PV/(RT) (1),
где: Р= 24,1*101,3=2441,33 кПа, V= 4 л,
R=8,31 Дж/моль*К, Т= 630+273=903 К
n сумм равн==2441,33*4/(8,31*903)=1,3 моль
2.Найдем равновесные количества газов:
3. Найдем равновесные концентрации всех участников реакции:
Сравн NO2=nравн NO2/V= 0,2/4= 0,05 моль/л
Сравн NO =nравн NO /V= 0,4/4= 0,1 моль/л
Сравн O2 =nравн O2 /V= 0,2/4= 0,05 моль/л
4. Найдем константу равновесия:
Кр=((Сравн NO)^2*Сравн O2)/(Сравн NO2)^2=((0,1)^2)*0,05 /((0,05)^2)=0,2.
Примечание: Основой решения задачи являются расчеты по уравнению Менделеева-Клапейрона и алгоритм нахождения равновесных концентраций, задействованный в задании 23 ЕГЭ по химии.
4.Приведите уравнения реакций, соответствующих следующей схеме, укажите условия их проведения.
AgNO3 → X1 → Ag2S → X2 → Ag2O → X3 → AgI
Решение
Примечание: приведен один из вариантов цепочки. Можно было бы получить аммиачный комплекс серебра на 1 стадии (вво Х1), затем разрушить его сероводородом (реакция 2), окислить сульфид серебра до серебра (вво Х2), окислить серебро анодным окислением в дистиллированной воде до оксида, оксид растворить в азотной кте с получением нитрата серебра (вво Х3) и затем осадить иодид серебра.
5. Пары углеводорода А с массовой долей водорода 15,79% пропустили над раскалённым оксидом хрома (III) и получили смесь изомерных продуктов В и С. Смесь обработали последовательно подкисленным раствором перманганата калия и метанолом в присутствии серной кислоты:
Определите строение соединений А — G, если известно, что массовая доля углерода в соединении G на 8,73% больше, чем в F. Напишите уравнения всех протекающих реакции, подтвердите свое решение расчетами.(9 баллов)
Решение.
1. Идентифицируем углеводород А:
Пусть m(А)=100 г, тогда: n(H)=15,79/1=15,79 моль,
n(С)=(100-15,79)/12=7,0175 моль,
n(С)/n(H)=7,0175/15,79=1/2,25, это - октан С8Н18.
2.Уравнения превращений:
3. Вещества: G- метилбензоат, W1(C)=70,59%
F- диметилфталат, W2(C)=61,86%
W1(C)-W2(C)=8,73%.
Примечание: Типовая школьная цепочка. Основная причина вероятных ошибок у учеников- нетвердые знания о влиянии длины углеродной цепи алкана на строение продукта его дегидрирования.
6. Смесь нитрата серебра и дигидрата бромида цинка массой 62.47 г растворили в 250 г воды. После отделения осадка, масса которого составила 26.32 г, в образовавшийся раствор 1 на продолжительное время погрузили цинковую пластинку. Масса пластинки увеличилась. Рассчитайте увеличение массы пластинки (в г) и количество соли (в моль) в полученном растворе 2. Определите состав раствора 3 (в масс. %), который образуется при добавлении к раствору 2 200 мл раствора гидроксида натрия с концентрацией 2.2 моль/л и плотностью 1.087 г/мл. Напишите уравнения всех реакций.(10 баллов)
Решение.
1. Характеристика раствора 1
а) Пусть n Ag NO3 =x моль, n ZnBr2*2H2O=y моль, тогда:
170х+261 у=62,47 (1)
б)2Ag NO3+ZnBr2=2AgBr+Zn(NO3)2 (2)
n2AgBr=26,32/188=0,14 моль,
n2Zn(NO3)2= 0,07 моль,
Так как , согласно условию, раствор 1 в дальнейшем будет реагировать с цинковой пластинкой, в нем остался Ag NO3. Значит ZnBr2 был в недостатке,
n ZnBr2=n исхZnBr2*2H2O=у=0,07 моль,
n2Ag NO3=0,14 моль
в) Из выражения 1 найдем n исхAg NO3 (х):
170х+261 у=62,47, х=(62,47-261*0,07)/170=0,26 моль
г) найдем n остAg NO3=0,26-n2Ag NO3=0,26-0,14=0,12 моль
д) m рра 1= 62,47+250-26,32=286,15 г
Состав рра 1: Zn(NO3)2= 0,07 моль, Ag NO3=0,12 моль
2.. Характеристика раствора 2:
а) 2Ag NO3+Zn=Zn(NO3)2+2Ag (3)
В реакцию вступил весь оставшийся Ag NO3(0,12 моль)
n3Zn(NO3)2=0,06 моль
б) увеличение. массы пластинки= m3(Ag)-m3(Zn) или:
увеличение. массы пластинки=0,12*108-0,06*65 =9,06 г
в)Состав рра 2:
n общZn(NO3)2=0,07+0,06=0,13 моль
m рра 2=m рра 1-увеличение. массы пластинки=286,15-9,06=277,09 г
3. Характеристика раствора 3:
а) n исх NaOH=0,2*2,2=0,44 моль, соотношение
n исх NaOH:n общZn(NO3)2=0,44:0,13=3,38:1.
б) Исходя из соотношения реагентов, можно предположить, что будут протекать реакции 4 и 5:
Zn(NO3)2+2NaOH=2NaNO3+ Zn(OH)2 (4)
Zn(NO3)2+4NaOH=2NaNO3+Na2(Zn(OH)4) (5)
Пусть n 4 Zn(OH)2=х, n 5 Na2(Zn(OH)4)=у, тогда составим систему:
х+у=0,13
2х+4у=0,44, откуда: у=0,09 моль, х=0,04 моль
в) состав рра 3:
m рра=m рра 2+m рраNaOH-mZn(OH)2=277,09+200*1,087-0,04*99=490,53 г
n4+5 NaNO3=2n общZn(NO3)2=0,26 моль
WNaNO3=100*0,26*85/490,53=4,505%
n 5Na2(Zn(OH)4)=0,09 моль
WNa2(Zn(OH)4)=100*0,09*179/490,53=3,284%
Примечание: типовая учебная задача тренажерного уровня. Включены усложнения: на кристаллогидраты, пластинку, последовательно-параллельные реакции. В плане расчетов - наряду с алгоритмом решения задач на пластинки использовались системы уравнений для нахождения составов смесей.
7. В линейном олигосахариде, образованном остатками глюкозы и рибозы, массовая доля углерода составляет 44.0%. Для полного гидролиза навески олигосахарида потребовалось 2.7 г воды. При действии на продукты гидролиза избытка аммиачного раствора оксида серебра при нагревании выпало 38.88 г осадка. Сколько остатков глюкозы и рибозы содержит молекула олигосахарида? Рассчитайте массу навески олигосахарида, а также массу 2%-ного раствора брома в воде, который могут обесцветить продукты его гидролиза. Запишите уравнения всех реакций.(10 баллов)
Решение.
1. Выразим W(C) в олигосахариде(ОС):
а) схема образования ОС:
х (C6H12O6) + у(C5H10O5)= ОС+(х+у-1) Н2О (1)
б)Пусть n (C6H12O6) в 1 моле ОС = х моль, n (C5H10O5) в 1 моле ОС = у моль, тогда m(C)= 12 (6х+5у) г, М(ОС)= 180 х+150у-18(х+у-1) г
в) W(C) = m(C)/М(ОС)=0,44 или:
12 (6х+5у)/((180 х+150у-18(х+у-1))=0,44 , или, упростив, получаем:
х=11-2,67 у (2)
2.Выразим n(OC) и n моносахаридов - продуктов гидролиза:
а) схема полного гидролиза ОС:
ОС+(х+у-1) Н2О = х (C6H12O6) + у(C5H10O5)
или, используя выражение (2):
ОС+(10-1,67у) Н2О = (11-2,67у) (C6H12O6) + у(C5H10O5) (3)
б) n(H2O)= 2,7/18=0,15 моль
n(OC)= 0,15/(10-1,67 у)(4)
в) n3(C6H12O6)=(11-2,67у)*0,15/(10-1,67 у), n3(C5H10O5)= у*0,15/(10-1,67 у) (5)
3. Характеристика взаимодействия аммиачного рра оксида серебра с продуктами гидролиза ОС:
а) C6H12O6 + 2(Ag(NH3)2)OH=C6H11O7NH4+2Ag+H2O+3NH3 (6)
C5H10O5 + 2(Ag(NH3)2)OH=C5H9O6NH4+2Ag+H2O+3NH3 (7)
б) n6+7 Ag=38,88/108=0,36 моль
в) n6+7 Ag=2(n3C6H12O6+n3C5H10O5) или, подставляя значения из выражений(5):
2*((11-2,67у)*0,15/(10-1,67 у) +у*0,15/(10-1,67 у))=0,36, откуда у=3
г) найдем х из выражения (2):
х=11-3*2,67=3
Т.о., молекула ОС содержит 3 остатка рибозы (у=3) и 3 остатка глюкозы (х=2)
4. Используя выражения 4 и 5 и найденные значения х и у, найдем массу навески ОС и количества моль продуктов гидролиза::
а) n OC= 0,15/(10-1,67 у)=0,15/(10-1,67*3)=0,03 моль
б) М(ОС)= 180 х+150у-18(х+у-1) =180*3+150*3-18(3+3-1)=900 г/моль
m(OC)=0,03*900=27 г
в)n (C6H12O6)=х* n OC=3*0,03=0,09 моль
n (C5H10O5)=у* n OC=3*0,03=0,09 моль
5.Характеристика процесса обесцвечивания бромной воды продуктами гидролиза:
а) в реакцию вступают как глюкоза, так и рибоза:
C6H12O6 +Br2+H2O=C6H12O7+2HBr (8)
C5H10O5 +Br2+H2O=C5H10O6+2HBr (9)
n 8+9 Br2=n (C6H12O6)+n (C5H10O5) =0,09+0,09=0,18 моль
б) Найдем массу 2% рра Br2:
m рра Br2=0,18*160/0,02=1440 г
6. Уравнения протекающих реакций:
Примечание: интересная задача как в плане взятых веществ, так и в плане логики решения. Что касается логики решения: есть три неизвестных (количества каждого из моносахаридов в 1 моле ОС и фактическое колво ОС), есть три количественных характеристики. Первую (массовую долю углерода) используем для установления функциональной зависимости между количествами глюкозы и рибозы в молекуле ОС. По второй (количество воды) - выражаем реальные количества продуктов гидролиза. Третья характеристика ( колво серебра) является ключом к нахождению всех неизвестных величин.
Заранее благодарна за конструктивные замечания и дополнения.
Всего доброго!