Конкурсные вопросы в вуз
Продолжаем экскурс по московским вузам, в
которых химия играет главную роль. Сегодня
представляем вузы, где готовят специалистов по
производству пищи, а также по добыче, переработке
и использованию важнейших ресурсов – нефти и
газа. Рассмотрим задания из билетов
вступительных экзаменов по химии и решения к ним.
Московский государственный
университет
прикладной биотехнологии
Вопросы
1. Сколько литров кислорода (н.у.)
потребуется для сжигания трех молей водорода?
2. Составьте электронную формулу иона
Р3+.
3. Реакция протекает по уравнению:
2NО + О2 = 2NО2.
Определите, во сколько раз следует увеличить
концентрацию кислорода в системе, чтобы при
уменьшении давления NO в 2 раза скорость прямой
реакции не изменилась.
4. Напишите уравнение реакции
гидролиза хлорида меди(II) по первой ступени.
Рассчитайте массу основной соли, образующейся в
результате гидролиза 20,25 г хлорида меди(II).
5. Допишите уравнение
окислительно-восстановительной реакции:
Сl2 + NаОН = NаСlО3 + NаСl + … .
Определите, сколько граммов хлорида натрия
образуется, если в реакцию вступит 16,8 л хлора
(н.у.).
6. Железная пластинка массой 8,4 г была
опущена в раствор, содержащий 8 г сульфата меди(II).
Напишите уравнение реакции, происходящей в
растворе, учитывая, что в данном случае железо
является двухвалентным. Определите массу
пластинки в граммах после завершения реакции.
7. Массовая доля крахмала в картофеле
составляет 20%. Сколько килограммов глюкозы можно
получить из 1620 кг картофеля, если выход
составляет 75% от теоретически возможного?
8. Через избыток бромной воды
пропущено 7 л (н.у.) газовой смеси, состоящей из
этилена и метана. При этом масса склянки с
бромной водой увеличилась на 7 г. Определите
объем газа (н у.) после прохождения через бромную
воду.
9. Напишите уравнения реакций
следующих превращений:
железо хлорид
железа(II)
гидроксид железа(II) гидроксид железа(III) оксид железа(III).
В результате указанных превращений было
получено 24 г оксида железа(III). В ответе укажите
массу железа в граммах, которое было при этом
израсходовано.
10. Какую реакцию среды (кислую или
щелочную) будет иметь раствор, полученный при
смешивании 200 г раствора гидроксида натрия с
массовой долей щелочи 15% и 288 г 10%-го раствора
хлороводородной кислоты? Укажите в ответе,
сколько моль ионов, определяющих реакцию среды,
будет содержаться в полученном растворе.
Решения и ответы
1. По уравнению реакции
мольные и объемные соотношения водорода и
кислорода cоответственно равны 2:1. Поэтому для
сжигания 3 моль Н2 потребуется 1,5 моль О2.
Объем кислорода:
V(O2) = •VM = 1,5•22,4 = 33,6 л.
Ответ. V(O2) = 33,6 л.
2. Электронная формула иона 15Р3+:
1s22s22p63s23p0.
3. Пусть концентрации реагентов до
изменения давления составляли:
[NO] = a моль/л, [O2] = b моль/л.
Скорость прямой реакции:
= ka2b,
где k – константа скорости реакции.
При уменьшении давления реагента в 2 раза [NO] = a/2
моль/л. Для того чтобы скорость прямой реакции ' не изменилась,
необходимо увеличить концентрацию кислорода в
системе в 4 раза:
[O2] = 4b. Тогда ' = k(a/2)2•4b = kа2b,
т.е. = '.
Ответ. В 4 раза.
4. Уравнение реакции гидролиза СuСl2:
x = 20,25•116,5/135 = 17,5 г СuОНСl.
Ответ. m(CuOHCl) = 17,5 г.
5.
x = 16,8•58,5•5/(22,4•3) = 73,1 г NaCl.
Ответ. m(NaCl) = 73,1 г.
6. Найдем количество вещества СuSО4
(М1 = 160 г/моль) в растворе:
(СuSО4)
= m/М1 = 8/160 = 0,05 моль.
Уравнение реакции замещения меди в СuSО4
на железо с пластинки:
Масса растворившегося железа пластинки:
m2(Fe) = •М2 = 0,05•56 = 2,8 г.
Масса оставшегося на пластинке железа:
8,4 – 2,8 = 5,6 г.
Масса выделившейся на пластинке меди:
m3(Cu) = •М3 = 0,05•64 = 3,2 г.
Масса пластинки после реакции:
m(пластинки) = 5,6 + 3,2 = 8,8 г.
Можно сразу найти прибавку массы пластинки по
формуле:
m = •(М3 – М2)
= 0,05•(64 – 56) = 0,4 г.
Тогда масса пластинки равна:
m(пластинки) = 8,4 + 0,4 = 8,8 г.
Ответ. m(пластинки) = 8,8 г.
7. Необходимо уменьшить заданную массу
картофеля (найти массу крахмала), учесть прибавку
от превращения крахмала в глюкозу и сделать
поправку на выход продукта.
Уравнение реакции гидролиза крахмала:
Масса крахмала m1 = 1620•0,2 = 324 кг. Это
соответствует количеству вещества
элементарного звена крахмала С6Н10О5
(М1 = 162 г/моль):
(С6Н10О5)
= m1/М1 = 2 кмоль.
По уравнению реакции (С6Н12О6) = (С6Н10О5) = 2
кмоль. Поэтому теоретическая масса глюкозы
равна:
mтеор = •М2 = 2•180 = 360 кг.
С учетом выхода имеем:
m(глюкозы) = 0,75•360 = 270 кг.
Ответ. m(глюкозы) = 270 кг.
8. С бромной водой реагирует только
этилен:
С2Н4 + Вr2 = С2Н4Вr2.
Прибавка массы склянки обусловлена этиленом,
присоединившимся к брому. Масса этилена
m(С2Н4) = 7 г, а молярная масса М(С2Н4)
= 28 г/моль. Значит, в исходной смеси содержалось 7
г, или 0,25 моль, или 5,6 л С2Н4. Остальной
газ (7 – 5,6 = 1,4 л) – это метан. Искомый объем
V(СН4) = 1,4 л.
Ответ. V(СН4) = 1,4 л.
9. Запишем цепочку химических
превращений с использованием формул веществ:
Fe FeCl2 Fe(OH)2 Fe(OH)3 Fe2O3.
Уравнения реакций для этой цепочки
превращений:
Fe + 2HCl = FeCl2 + H2,
FeCl2 + 2NaOH = Fe(OH)2 + 2NaCl,
4Fe(OH)2 + 2H2O + O2 = 4Fe(OH)3,
2Fe(OH)3 Fe2O3 +
3H2O.
Масса конечного продукта m(Fe2O3) =
24 г. Его молярная масса М(Fe2O3) = 160
г/моль. Количество вещества (Fe2O3) = m/М = 24/160 =
0,15 моль. Для превращения железа в оксид железа(III)
2Fе Fе2О3
требуется в 2 раза большее количество вещества
железа, чем количество образующегося оксида:
(Fe) = 2(Fe2O3) = 0,3 моль.
Зная молярную массу железа М(Fe) = 56 г/моль,
найдем массу израсходованного железа:
m(Fe) = (Fe)•М(Fe)
= 0,3•56 = 16,8 г.
Ответ. m(Fe) = 16,8 г.
10. Рассчитаем массы и количества
веществ щелочи и кислоты:
m(NaOH) = 1•m1(р-ра)
= 0,15•200 = 30 г,
m(HСl) = 2•m2(р-ра)
= 0,1•288 = 28,8 г,
(NaOH) = m/М =
30/40 = 0,75 моль,
(НСl) = 28,8/36,5 = 0,79
моль.
После реакции нейтрализации останется 0,04 моль
кислоты и столько же моль ионов Н+.
Ответ. 0,04 моль ионов Н+.
Государственная академия нефти и
газа
им. И.М.Губкина
Вопросы
1. Элемент образует оксид, массовая
доля кислорода в котором равна 30,6%. Степень
окисления элемента +4. Определите относительную
атомную массу элемента.
2. Сколько нейтронов содержится в ядре
изотопа щелочно-земельного металла с массовым
числом 137?
3. Смесь оксидов магния и алюминия
обработали избытком соляной кислоты. К
полученному раствору добавили избыток раствора
щелочи. Напишите уравнения происходящих реакций.
В ответе укажите молярную массу вещества,
оставшегося в осадке.
4. Какая соль образуется при
взаимодействии 1 л раствора, содержащего 1 моль
ортофосфорной кислоты, с 1 л раствора,
содержащего 2 моль гидроксида калия? В ответе
запишите молярную массу полученной соли.
5. Сколько граммов воды следует взять
для растворения 213 г оксида фосфора(V), чтобы
получить раствор ортофосфорной кислоты с
массовой долей 49%?
6. В качестве топлива используют водяной газ с
объемной долей компонентов: 40% СО, 44% Н2, 10% СО2
и 6% N2. Рассчитайте объем воздуха в литрах,
необходимый для сжигания 10 л водяного газа (н.у.).
Объемная доля кислорода в воздухе – 20%.
7. Из числа перечисленных ниже
углеводородов укажите те, которые с бромом
вступают только в реакции замещения:
1) 2-метилбутадиен-1,3;
2) 1,3-диметилбензол;
3) 2-метилгексан;
4) 2-метилгексен-1.
Напишите уравнения соответствующих реакций.
8. Какой объем хлора (н.у.) необходимо
взять для получения 990 г дихлорэтана из этилена?
9. При взаимодействии 18,4 г
одноатомного спирта с натрием выделяется
водород в количестве, достаточном для
гидрирования 4,48 л этилена (н.у.). Какой был взят
спирт?
10. Сплав массой 1 кг, содержащий 46%
натрия, 20% кальция и 34% ртути, обработали избытком
соляной кислоты. Сколько по объему водорода (н.у.)
выделилось при этом?
11. На нейтрализацию смеси муравьиной и
уксусной кислот потребовалось 10 мл раствора
гидроксида калия с массовой долей 40% и плотностью
1,4 г/мл. К такому же образцу смеси кислот добавили
избыток аммиачного раствора оксида серебра,
выделился осадок массой 10,8 г. Определите массу
уксусной кислоты в исходной смеси.
12. При растворении неизвестного
металла массой 260 г в сильно разбавленной азотной
кислоте (1:10) образуются две соли: нитрат
металла(II) и соль Х, применяемая в качестве
азотного удобрения. При нагревании соли Х с
гидроксидом кальция выделяется газ, который с
ортофосфорной кислотой образует гидрофосфат
массой 66 г. Определите неизвестный исходный
металл.
Решения и ответы
1. Формула оксида – ЭО2. Молярная
масса включает 2 моль атомов кислорода, т.е. 32 г, и
это составляет 30,6% от М(ЭО2) = 32/0,306 = 104,6 105 г/моль. Аr(Э) = 105 –
32 = 73. Э – германий Ge.
Ответ. Аr(Ge) = 73.
2. Этот элемент –
В его ядре 137 – 56 = 81 нейтрон.
3. MgO + 2HCl = MgCl2 + H2O,
Al2O3 + 6HCl = 2AlCl3 + 3H2O,
MgCl2 + 2NaOH = Mg(OH)2 + 2NaCl,
AlCl3 + 4NaOH = Na[Al(OH)4] + 3NaCl.
Ответ. М(Мg(ОН)2) = 58 г/моль.
4. Мольное соотношение реагентов – 1:2.
Уравнение реакции:
Н3РО4 + 2КОН = К2НРО4 +
2Н2О.
Ответ. М(К2НРО4) = 174
г/моль.
5. Составим уравнение реакции
превращения Р2О5 в Н3РО4:
Здесь х – масса образующейся 100%-й Н3РО4,
у – масса воды, расходуемой в реакции.
Найдем значения этих величин:
х = 213•196/142 = 294 г,
у = 213•54/142 = 81 г.
Чтобы найти массу 49%-й Н3РО4,
воспользуемся формулой:
(Н3РО4)
= [m(100%-й H3PO4)/m(49%-й H3PO4)]•100%
= 49%.
Подставляя известные значения величин, найдем:
m(49%-й Н3РО4) = 294•100%/49% = 600
г.
Из 600 г 49%-й Н3РО4 294 г приходится на
Н3РО4, а 306 г – на воду. Еще 81 г воды
израсходован на синтез Н3РО4 из Р2О5.
Суммарный расход воды:
m(Н2О) = 306 + 81 = 387 г.
Ответ. m(Н2О) = 387 г.
6. Напишем уравнения реакций горения
компонентов водяного газа:
2СО + О2 = 2СО2,
2Н2 + О2 = 2Н2О.
На 1 моль или 1 л горючих газов СО и Н2
расходуется 0,5 моль или 0,5 л кислорода О2.
Поэтому на сжигание содержащихся в 10 л топлива 8,4
л газов СО и Н2 потребуется 4,2 л О2 или
21 л воздуха, т.е. в 5 раз больше, чем О2.
Ответ. 21 л воздуха.
7. Из перечисленных углеводородов по
типу замещения с бромом реагируют
1,3-диметилбензол и 2-метилгексан. Уравнения
реакций:
8. Составим уравнение реакции
хлорирования этилена и рассчитаем объем
расходуемого хлора:
Количества вещества всех участников реакции
одинаковые. Найдем (С2Н4Сl2) = m/M = 990/99
=
10 моль. Значит, (Cl2)
= 10 моль и объем хлора:
V(Cl2) = •VM = 10•22,4 = 224 л.
Ответ. V(Cl2) = 224 л.
9. Составим уравнения реакций и
проведем необходимые расчеты:
Объемы газов С2Н4 и Н2
одинаковые и равны 4,48 л. Следовательно,
количество вещества водорода:
(Н2)
= V/VM = 4,48/22,4 = 0,2 моль.
Из уравнения реакции спирта с натрием видно,
что (RОН) = 2(Н2) = 2•0,2 = 0,4
моль. Масса этого количества вещества m = 18,4 г.
Отсюда
М = m/ = 18,4/0,4 = 46 г/моль.
Ответ. Спирт – этанол С2Н5ОН.
10. В 1 кг сплава содержится 460 г Na и 200 г
Са. Уравнения реакций этих металлов с кислотой HCl:
Найдем объемы водорода, образующегося в обеих
реакциях:
х = 460•22,4/23 = 448 л,
у = 200•22,4/40 = 112 л.
Общий объем выделившегося водорода равен 560 л.
Ответ. V(Н2) = 560 л.
11. Найдем массу КОН в 10 мл раствора ( = 40%, = 1,4 г/мл):
m(КОН) = 0,4•1,4•10 = 5,6 г.
Обозначим через х массу муравьиной кислоты
НСООН, а через у – массу уксусной кислоты СН3СООН
(в граммах). Составим уравнения реакций
нейтрализации этих кислот щелочью КОН (расход
КОН в реакции с НСООН обозначим через z):
Уравнение реакции «серебряного зеркала» с
НСООН:
Рассчитаем массу кислоты НСООН, расходуемой в
реакции (3):
х = 46•10,8/216 = 2,3 г.
Это соответствует количеству вещества (НСООН) = m/M =
2,3/46 = 0,05 моль.
В реакции (1) количества вещества исходных
кислоты и щелочи одинаковы, поэтому
(КОН) = (НСООН) = 0,05 моль.
Отсюда
z = •M
= 0,05•56 = 2,8 г.
Расход щелочи в реакции (2) равен: 5,6 – 2,8 = 2,8 г,
т.е. такой же, как и в реакции (1). Поэтому
(СН3СООН) = 0,05
моль.
Следовательно,
у = •М
= 0,05•60 = 3,0 г.
Ответ. m(СН3СООН) = 3,0 г.
12. Из условия задачи надо догадаться,
что соль Х – это NH4NO3. В реакции NH4NO3
c Ca(OH)2 выделяется газ аммиак:
2NH4NO3 + Ca(OH)2 = Ca(NO3)2
+ 2NH3 + 2H2O.
Уравнение реакции аммиака с ортофосфорной
кислотой, в которой образуется гидрофосфат
аммония:
Составим и решим пропорцию:
х/34 = 66/132, х = 17 г.
Такая масса отвечает количеству вещества (NН3) = 1 моль. Это
соответствует 1 моль, или
80 г, NH4NО3.
Уравнение реакции неизвестного металла М с
разбавленной азотной кислотой:
Поскольку найденная масса NH4NО3 и
рассчитанная по уравнению реакции приведенная
масса NH4NО3 равны между собой (по 80 г),
значит, равны и соответствующие величины для
металла М:
4у = 260 г, у = 65 г/моль.
Металл М – цинк.
Ответ. М – цинк, Аr(Zn) = 65.
Материал подготовил А.Д.МИКИТЮК
|