Здравствуйте, уважаемые читатели!
В предыдущей статье я рассматривала задачи на пептиды и аминокислоты. Эта статья посвящена задачам, в которых в продуктах сгорания есть карбонаты ЩМ. Найти такие задачи удалось в трех сборниках-2023. Все найденные задачи будут рассмотрены ниже.
Задача 1(источник - сборник Дацук Е. с соавт-2023)
Решение.
1. Найдем молекулярную формулу вещества А
а)Найдем молекулярную формулу вещества В: СxHyOzNam
n(C)=n(CO2)+n(Na2CO3)=6,72/22,4+10,6/106=0,4 моль
n(H)=2n(H2O) =2*1,8*1/18 =0,2 моль
n(Na)=2n(Na2CO3) =2*10,6/106 =0,2 моль
n(O)=(12,8-(12*0,4+1*0,2+23*0,2))/16=0,2 моль
x:y:z:m=0,4:0,2:0,2:0,2=2:1:1:1
Простейшая формула В: С2HONa
Исходя из того, что в веществе В все атомы C в sp2 -гибридизации, предположим, что вещество В имеет бензольное кольцо. Тогда
молекулярная формула В: (С2HONa)3=С6H3O3Na3.
б)Найдем молекулярную формулу вещества А
Так как вещество В получено путем добавления натрия (или избытка гидроксида натрия) к веществу А, очевидно, в веществе А вместо натрия должны быть атомы водорода:
молекулярная формула А : С6Н6O3
2.Структурная формула А:
3. Уравнение реакции А с избытком натрия:
Комментарии к задаче:
1. Несоответствие числовых данных по продуктам сгорания искомому веществу. Числовая информация задана для продукта реакции искомого вещества с натрием (или гидроксидом натрия). Насколько оправдано такое усложнение? Думаю, оно связано с проверкой у ученика знаний не столько химии, сколько степени развития логического инструментария. Тем не менее, если такое задание будет на реальном ЕГЭ, это усложнение может стать причиной ошибки. Даже правильно решив задачу, ученик в пп.1 и 2 может указать вместо требуемых формул вещества А соответствующие формулы вещества В.
2. Углерод в продуктах сгорания рассредоточен между двумя материальными потоками : углекислым газом и карбонатом, что требует учета при определении его общего количества. Ранее аналогичное усложнение (рассредоточение водорода между водой и галогеноводородом) уже встречалось в задачах на продукты сгорания галогенпроизводных.
3. Несмотря на то, что в задаче представлен трехатомный фенол (флороглюцин), с химической точки зрения задача - типовая.
Задача 2 (источник - сборник Дацук Е. с соавт-2023)
Решение.
1. Найдем молекулярную формулу вещества А
а)Найдем молекулярную формулу вещества В: СxHyOzКm
n(C)=n(CO2)+n(K2CO3)=15,68/22,4+19,32/138=0,84 моль
n(H)=2n(H2O) =2*6,272/22,4 =0,56 моль
n(K)=2n(K2CO3) =2*19,32/138 =0,28 моль
n(O)=(26,04-(12*0,84+1*0,56+39*0,28))/16=0,28 моль
x:y:z:m=0,84:0,56:0,28:0,28=3:2:1:1
Простейшая формула В: С3H2OK
Поскольку суммарная валентность всех атомов , кроме С, нечетная (1*2+2*1+1*1=5), необходимо удвоить простейшую формулу. Тогда
молекулярная формула В: (С3H2OK)2=С6H4O2К2. Это - двухзамещенный фенол (динатриевая соль 1,2-дигидроксибензола или пирокатехина)
б)Найдем молекулярную формулу вещества А
Для этого напишем уравнение реакции вещества В с иодметаном:
Вещество А - диметиловый эфир пирокатехина,
его молекулярная формула: С8H10O2
2. Структурная формула А:
3. Уравнение реакции получения вещества А из вещества В и иодметана: см. выше, в п. 1б.
Комментарии к задаче:
1. Несоответствие числовых данных по продуктам сгорания искомому веществу. Числовая информация задана для вещества, из которого получают искомое вещество А. Свое мнение о возможном обосновании и вероятных последствиях такого усложнения написала в комментариях к задаче 1.
2. Углерод в продуктах сгорания (как и в предыдущей задаче) рассредоточен между двумя материальными потоками : углекислым газом и карбонатом, что требует учета при определении его общего количества. Кроме того, числовые данные по одному из продуктов сгорания (по воде) представлены в нетрадиционной форме : в виде объема водяных паров. Несмотря на то, что авторы не указали, при каких условиях измерен объем паров, в расчетах используем значение молярного объема газов при н.у.
3. С химической точки зрения задача - типовая.
Задача 3 (источник - сборник Дацук Е. с соавт-2023)
Решение.
1.Найдем молекулярную формулу вещества В: СxOyNaz
уравнение сгорания В:
СxOyNaz+O2=CO2+Na2CO3 (1)
а)n(C)=n(CO2)+n(Na2CO3)=1,32 /44+3,18/106=0,06 моль
n(Na)=2n(Na2CO3) =2*3,18/106 =0,06 моль
б)n(O)=(4,02-(12*0,06+ 23*0,06))/16=0,12 моль
x:y:z =0,06:0,12:0,06= 1:2:1
Простейшая формула В: СO2Na
Поскольку суммарная валентность всех атомов , кроме С, нечетная
(2*2+ 1 =5), необходимо удвоить простейшую формулу. Тогда
молекулярная формула В: (СO2Na)2=С2O4Na2. Это - оксалат натрия.
2. Найдем структурную формулу С. При реакции с азотистой кислотой изопропанол получается только из изопропиламина:
Т.о., вещество С - изопропиламин.
3. Установим состав и строение соли А:
а) Структурная формула:
Это - оксалат изопропиламмония
б) молекулярная формула вещества А:
С8H20N2O4
4. Уравнение реакции соли А с водной щелочью:
Комментарии к задаче:
1. Несоответствие числовых данных по продуктам сгорания искомому веществу. Числовая информация задана для вещества, которое получают из искомой соли А. Свое мнение о возможном обосновании и вероятных последствиях такого усложнения написала в комментариях к задаче 1.
2. Углерод в продуктах сгорания (как и в предыдущей задаче) рассредоточен между двумя материальными потоками : углекислым газом и карбонатом, что требует учета при определении его общего количества. Кроме того, отсутствуют числовые данные по воде, что является косвенным свидетельством отсутствия водорода в веществе В.
3. С химической точки зрения задача - комбинированная. При ее решении приходится опираться на три реакции: сгорание вещества В (не содержащего водород), реакция изопропиламина с азотистой кислотой с получением изопропанола; реакция соли А с водным раствором гидроксида натрия. Все реакции - типовые, поэтому подобное усложнение в химизме задачи носит, скорее, экстенсивный характер (увеличение количества типовых операций).
Задача 4(источник - сборник Добротина Д.Ю. с соавт-2023)
Решение.
1. Найдем молекулярную формулу вещества А (СxHyOzNam)
n(C)=n(CO2)+n(Na2CO3)=5,04/22,4+1,59/106=0,24 моль
n(H)=2n(H2O) =2*2,43/18 =0,27 моль
n(Na)=2n(Na2CO3) =2*1,59/106 =0,03 моль
n(O)=(4,32-(12*0,24+1*0,27+23*0,03))/16=0,03 моль
x:y:z:m=0,24:0,27:0,03 :0,03=8:9:1:1
Молекулярная формула А: С8H9ONa
2. Структурная формула А:
3. Уравнение реакции получения вещества А из вещества Б:
Комментарии к задаче:
1. Соответствие числовых данных по продуктам сгорания искомому веществу.
2. С химической точки зрения задача - взвешенная, опирается на знание особенностей строения молекул ароматических соединений и свойств фенола.
Задача 5 (источник - сборник Доронькина В.Н. с соавт-2023)
Решение.
1. Найдем молекулярную формулу вещества А (СxHyOzКm)
n(C)=n(CO2)+n(K2CO3)=28,6/44+6,9/138=0,7 моль
n(H)=2n(H2O) =2*6,3/18 =0,7 моль
n(K)=2n(K2CO3) =2*6,9/138 =0,1 моль
n(O)=(16,2-(12*0,7+1*0,7+39*0,1))/16=0,2 моль
x:y:z:m=0,7:0,7:0,2 :0,1=7:7:2:1
Молекулярная формула А: С7H7O2 K
2. Структурная формула А :
3. Уравнение получения А при действии на Б водного раствора гидроксида калия:
Комментарии к задаче:
1. Соответствие числовых данных по продуктам сгорания искомому веществу.
2. С химической точки зрения задача - взвешенная, основана на сопоставлении химических свойств спиртов и фенолов. Как спирты и фенолы реагируют с натрием, но только фенолы реагируют со щелочью.
Как вы сами можете сделать вывод, задачи в сборниках каждого из авторов отличаются особым подходом составителей. Подозреваю, что немногие из сильных учеников самостоятельно дорешают до конца задачу 3 на реальном экзамене, а не в рамках какого-нибудь рода олимпиады.
В следующей статье планирую разобрать интересные и красивые (на мой взгляд)задачи, не охваченные в первых двух статьях.
Веду набор учеников (10 класс) для онлайн-подготовки к ЕГЭ по химии-2024. Занятия проводятся как индивидуально, так и в группах. Для получения более подробной информации пишите в ВК : https://vk.com/id363684368
