Авторы задач – Скрипкин М.Ю. (№№ 1, 3), Бахманчук Е.Н. (№2), Пошехонов И.С. (№ 4), Михайлов К.И. (№ 5), Ростовский Н.В. (№№ 6, 7)
1. При нагревании 3,00 г некоторой жидкости А до 300 оС получили газ Б и 1,03 г твердого вещества В. При взаимодействии этого твердого вещества с избытком 10% серной кислоты получилось 0,394 л газа (в пересчете на н.у.). Газ Б легко реагирует с простым веществом Г, образованным самым распространенным на Земле элементом; единственным продуктом их взаимодействия является газ Д с относительной плотностью по пропану равной 1,00.
1) Определите состав исходной жидкости А, составьте уравнения
указанных в тексте задачи реакций.
2) Напишите уравнение реакции, протекающей при длительном
выдерживании жидкости А в атмосфере газа, состоящего из элемента, образующего вещество Г,и его ближайшего соседа по периодической системе.
3) Известно, что вещество А является представителем соединений с
необычным характером связи. В чем он заключается? Приведите примеры еще 3 соединений с аналогичным характером химической связи.
2. Химические элементы Х и Y находятся в одной группе Периодической системы. Соответствующие им простые вещества Х* и Y* реагируют с водородом с образованием газообразных при 25 оС веществ А и В, соответственно. Известно, что водные растворы веществ А и В являются кислотами, притом В проявляет более сильные кислотные свойства, чем А. При взаимодействии Х* с Y* можно получить соединения С (34,9% Х), D (61,6% Х), Е (72,8% Х). Они гидролизуются в щелочном растворе с образованием соли кислоты А и солей кислот F, G, H, соответственно.
А) Расшифруйте элементы Х и Y, соединения Х*, Y*, А – Н.
Б) Почему водный раствор В более сильная кислота, чем водный раствор А?
В) Как меняются кислотные и окислительно-восстановительные свойства в
ряду соединений F – G - H? Ответ поясните.
3. Сумма всех четырех квантовых чисел последнего по порядку
заполнения электрона атома элемента А равна 4,5. Сумма орбитального и магнитного квантовых чисел равна нулю, а отношение главного квантового числа к орбитальному равно 2,5.
1) Определите элемент А.
2) Охарактеризуйте его химические свойства – укажите характерные степени окисления, составьте формулы высшего оксида, фторида, бромида. Ответ мотивируйте.
3) Чем замечательны ближайшие соседи (по горизонтали и по вертикали) этого элемента?
4. Перспективным промышленным методом получения кислоты X является анодная конденсация монометиладипината CH3OOC(CH2)4COO– до диметилового эфира кислоты X (электролиз) с последующим гидролизом диэфира. Процесс на аноде идет по следующему механизму:
RCOO– – е = R∙ + CO2, 2R∙ = R–R
при достаточно высокой плотности тока (плотность тока j = I/S, где сила тока I и площадь поверхности электрода S).
1) Вычислите время, спустя которое содержание монометиладипината в
водно-метанольном растворе уменьшилось с 1,7 моль до 0,2 моль. Необходимые данные: j = 12 А/дм2, параметры цилиндрических электродов – диаметр d = 3 см, высота h = 20 см; электроды погружены в раствор на 7/8 по высоте.
2) Если после завершения первого этапа электролиза в раствор добавить 0,5 моль уксусной кислоты и продолжить пропускать ток, какие вещества можно будет обнаружить в анодном пространстве? Расположите их в порядке уменьшения содержания каждого компонента. Ответ поясните.
3) Из 700 г монометиладипината натрия можно получить 272 г кислоты
X. Вычислите выход продукта на втором этапе, если электролиз (первый этап) протекает с 85%-ным выходом. Запишите уравнения описанных реакций.
5. В 1899 году Ганс фон Пехманн работал с желтым газом A, имеющим относительную плотность по водороду 21. Немецкий инженер обнаружил, что при аккуратном нагревании Aобразуется воскоподобное белое вещество B. В настоящее время вещество В(правда, уже под другим названием) получают в промышленности в количестве нескольких десятков миллионов тонн. Исходным сырьем для синтеза является газ D, получающийся в процессе крекинга нефти и её дистиллятов, а также выделяющийся при гниении яблок. Лабораторный способ получения В – нагревание газа D до 100–120 °С в присутствии триэтилалюминия под давлением 3–4 атм.
Лучшим лабораторным способом получения A до сих пор остается способ Фрица Арндта, предложенный им ещё в 1930 году:
1) Приведите структурные формулы веществ A, B, D, E, F.
2) Какое название было предложено фон Пехманном для соединения B? Каково современное название этого вещества?
3) Вещество A может храниться около 6 месяцев в виде раствора в диэтиловом эфире при -20 °С. Почему A требует таких специфических условий хранения?
6. Расшифруйте представленную ниже схему синтеза вещества Д(tпл = 100 °С). Согласно данным элементного анализа Д содержит 60.8% углерода, 4,3% водорода и 35,5% азота по массе.
Примечание: на второй стадии образуется несколько изомеров, вещество Б – один из них.
7. Секретный «КОД»
Углеводород Х может быть получен при нагревании бута-1,3-диена в присутствии катализатора NiX2, при этом в качестве побочного продукта образуется углеводород Y, изомерный Х. При озонолизе Х и последующем действии восстановителя диметилсульфида, (CH3)2S, получено единственное соединение А состава С4Н6О2, а при озонолизе Y в тех же условиях – бутан-1,2,4-трикарбальдегид и формальдегид в соотношении 1:1. При окислительном дегидрировании Yобразуется углеводород B, являющийся важным промышленным мономером. Углеводород B легко взаимодействует с бромом с образованием соединения С, при этом 1.00 г В присоединяет 1.54 г брома. УглеводородХ служит исходным веществом для синтеза 9-борабицикло[3.3.1]нонана (9-BBN), важного реагента для синтеза первичных спиртов.
1) Напишите структурные формулы соединений Х, Y, A – C;
2) В год производится более 10 000 тонн углеводорода Х, из которых большая часть используется для получения комплекса NiX2. Изобразите пространственное строение комплекса NiX2, учитывая, что атом никеля в нём находится в тетраэдрическом окружении;
3) Предложите механизм образования Х в описанной реакции;
4) Обязательно ли присутствие катализатора для образования Y? Ответ поясните.
.
