Конкурсные вопросы в вуз

Окончание. См. №  6, 7/2004

БИЛЕТ 3

ВОПРОСЫ

1. Приведите пример изотопов, различающихся по массе в два раза.

2. Приведите уравнение реакции гидролиза сахарозы.

3. Из смеси бензола и этилбензола выделите в чистом виде вещество, из которого, не используя других органических соединений, синтезируйте триброманилин. Напишите уравнения реакций, лежащих в основе выделения вещества из смеси и последующего синтеза.

4. Приведите пример реакции, в которой атом-окислитель принимает два электрона, а атом-восстановитель отдает три электрона.

5. Объемная доля амина, относящегося к гомологическому ряду метиламина, в смеси с бутаном при 150 °С равна 40,0%, а массовая доля – 53,7%. Установите состав амина и напишите структурные формулы всех его изомеров, относящихся к первичным аминам, у которых число третичных атомов углерода меньше числа вторичных атомов углерода.

6. Из этилацетата в результате последовательных реакций гидролиза и окисления получена уксусная кислота, масса которой равна массе исходного сложного эфира. Вычислите выход в реакции гидролиза, если известно, что окисление протекало с выходом 85,0%.

7. Составьте уравнения реакций, протекающих в водной среде, по схеме:

А В С D Е F.

Вещества в схеме не повторяются; А, В, Е, F – галогенсодержащие соли; С и D – нерастворимые соединения, не содержащие галогенов.

8. Составьте уравнения реакций с использованием структурных формул веществ, предварительно выбрав подходящее значение n, по схеме:

С_nН_2n–5Сl С_nН_2n–6 С_nН_2n–7Сl С_nН_2n–7ONa.

9. Имеются нитрат серебра, фосфин, карбонат бария, пероксид водорода, гидрофосфат аммония, сульфат калия и вода. Выберите из них четыре вещества и, расходуя только их, не прибегая к электролизу, получите шесть кислых солей.

10. Порцию оксида железа (II, III) обработали при нагревании 1,60 г брома в присутствии каталитических следов влаги. Смесь веществ после окончания реакции обработали избытком воды; нерастворившуюся порцию обработали избытком раствора серной кислоты. Выяснилось, что в полученном растворе массовые доли сульфатов железа различаются в 5,46 раза. Вычислите массу исходной порции оксида железа (II, III).

РЕШЕНИЯ И ОТВЕТЫ

1. Изотопы водорода – протий ¹Н и дейтерий ²D – различаются по массе в два раза.

2. Уравнение реакции гидролиза сахарозы:

3. Бензол (t_кип = 80 °С) и этилбензол (t_кип = 136 °С) можно разделить перегонкой. Последующие реакции:

а) нитрование бензола:

б) восстановление нитробензола в анилин:

в) бромирование анилина:

4. Уравнение окислительно-восстановительной реакции, в которой атом-окислитель (кислород) принимает два электрона, а атом-восстановитель (железо) отдает три электрона:

5. Напишем структурную формулу заданного амина СН₃(СН₂)_nNH₂ и обозначим количества веществ: (амина) – х моль, (бутана) – y моль.
Тогда объем амина:

V(амина) = х•V_M,

объем смеси:

V(смеси) = (х + у)•V_М.

Объемная доля амина:

_об(амина) = V(амина)•100%/V(смеси) =х•VM•100%/[(x + y)•VM] = х•100%/(x + y) = 40%.

Отсюда х = (2/3)y.
Массовая доля амина:

_мас = m(амина)•100%/m(смеси).

Воспользуемся соотношением:

m = •M.

Тогда

_мас = х•М(амина)•100%/(х•М(амина) + y•М(бутана)) = 53,7%.

Пусть х = 1 моль, тогда у = 3/2 моль.
С учетом молярной массы М(бутана) = 58 г/моль имеем:

М(амина)•100%/(М(амина) + 58•3/2) = 53,7%.

Решая уравнение, получим М(амина) = 101 г/моль.
Отсюда

М(амина) = М(СН₃) + М(NH₂) + nM(CH₂) = 15 + 16 + n•14 = 101.

Следовательно, n = 5, CН₃(СН₂)₅NН₂ – н-гексиламин (t_кип = 131 °С).
Структурные формулы изомеров этого амина, относящихся к первичным аминам, у которых число третичных атомов углерода С меньше числа вторичных атомов углерода С:

6. Реакция гидролиза этилацетата протекает с выходом ₁%:

Реакция окисления спирта в уксусную кислоту с выходом 85%:

Пусть взято 1 моль (или 88 г) этилацетата. В реакции (1) получим 60 •₁ г СН₃СООН и
46 • ₁ г С₂Н₅ОН.
В реакции (2) получим 60 •₁•₂ г уксусной кислоты.
По условию задачи масса уксусной кислоты, получившейся в реакциях (1) и (2), равна массе исходного эфира – 88 г:

60 •₁ + 60 •₁•₂ = 88.

Поскольку ₂ = 0,85, то ₁ = 0,79, или 79%.
Ответ. ₁ = 79%.

7. Расшифрованную схему представим в виде:

8. Зашифрованное вещество – 5-хлорциклогексадиен-1,3, n = 6.

9. Из имеющихся веществ выбираем подчеркнутые, расходуя только их, получаем шесть кислых солей:

АgNO₃, РH₃, ВаCO₃, H₂O₂, (NH₄)₂HPO₄, К₂SO₄, H₂O.

2PH₃ + 4O₂ = Р₂O₅ + 3H₂O,

Р₂O₅ + 3H₂O = 2H₃PO₄,

(NH₄)₂HPO₄ + H₃PO₄ = 2NH₄H₂PO₄;

BaHPO₄ + H₃PO₄ = Ba(H₂PO₄)₂,

Ba(H₂PO₄)₂ + K₂SO₄ = 2KH₂PO₄ + BaSO₄,

ВаCO₃ + H₂O + CO₂ = Ba(HCO₃)₂,

Ba(HCO₃)₂ + K₂SO₄ = BaSO₄ + 2KHCO₃.

10. Напишем уравнения реакций, о которых говорится в задании:

Часть оксида железа (II, III) в присутствии воды окисляется бромом до оксида железа (III)
(см. уравнение 1). Количества веществ, расходуемых в реакции (1):

(Br₂) = m/M = 1,60/160 = 0,01 моль,

(Fe₃О₄) = 0,02 моль.

В результате получается 0,03 моль Fe₂О₃.
Поскольку в выражениях массовых долей сульфатов железа (II и III) одинаковый знаменатель
(так, (FeSO₄) = m(FeSO₄)/m(р-ра)), верно соотношение:

m(Fe₂(SO₄)₃) = 5,46m(FeSO₄).       (*)

Обозначим через х моль количество вещества Fe₃О₄ в исходной порции. Тогда после окисления бромом остаток Fe₃О₄ составляет (х – 0,02) моль. Такие же количества веществ сульфатов железа (II и III) образуются в реакции (3). Кроме того, в реакции (2) образуется 0,03 моль Fe₂(SO₄)₃.
Поэтому соотношение (*) имеет вид:

(0,03 + х – 0,02)•400 = 5,46•(х – 0,02)•152.

Отсюда х = 0,048 моль.
Масса исходной порции оксида:

m(Fe₃О₄) = •М = 0,048•232 = 11,14 г.

Ответ. 11,14 г Fe₃О₄.

Материал подготовил А.Д.МИКИТЮК