Теор-решения. Задача 91 (автор Жиров А. И.)
 Скачать 0.95 Mb.
|
1. Элемент Х 2 балла; Уравнение реакции получения А 2 балла; 2. Расчет молярной массы при 400 °С и 900 °С по 0,5 балла Формулы соединений по 0,5 балла 3. Структурная формула молекулы А 2 балла; 4. Уравнения реакций А с Ba(OH)2 и горения E 2 балла 2 = 4 балла; 5. Структурные формулы D, E и F 2 балла 3 = 6 баллов; 6. Расчет концентрации Н+ 2 балла; Итого 20 баллов. Задача 9-5 (автор Каргов С. И.) 1. Уравнения сгорания упомянутых в задаче углеводородов и этанола: 1). CH4 + 2 O2 = CO2 + 2 H2O 2). C3H8 + 5 O2 = 3 CO2 + 4 H2O 3). C4H10 + 6,5 O2 = 4 CO2 + 5 H2O 4). C8H18 + 12,5 O2 = 8 CO2 + 9 H2O 5). C2H5OH + 3 O2 = 2 CO2 + 3 H2O 2. Значения стандартных тепловых эффектов для этих реакций при 298 К в расчёте на 1 моль и на 1 г моль топлива, а также на 1 моль образующегося CO2 приведены в таблице.
Из данных таблицы следует, что по количеству выделяющейся теплоты на единицу массы наиболее эффективным топливом из указанных углеводородов является метан, наименее эффективным – октан. 3. Из данных таблицы следует, что с точки зрения эмиссии CO2 наименее вреден метан, наиболее вреден – октан. 4. Из данных таблицы следует, что по количеству теплоты, выделяющейся на единицу массы, октан эффективнее этанола в 47,99 / 29,71 = 1,62 раза. Как видно из данных таблицы, по количеству теплоты, выделяющейся на моль CO2, октан и этанол практически не отличаются друг от друга. Тем не менее, использование в качестве топлива этанола по сравнению с октаном имеет следующие преимущества. Во-первых, этанол относится к возобновляемым источникам энергии, поскольку его можно получать из возобновляемого растительного сырья. Полученный таким способом этанол называют биоэтанолом. Во-вторых, этанол относится к так называемым «углерод-нейтральным» источникам энергии, поскольку при его сгорании выделяется столько же углекислого газа, сколько расходуется при его получении из растительного сырья. Система оценивания 1. За каждое правильное уравнение 1 балл всего 4 балла 2. За каждый правильный тепловой эффект по 1,5 балла всего 6 баллов 3. За каждый правильный тепловой эффект по 1,5 балла всего 6 баллов 4. За правильный расчёт 2 балла, за указание преимуществ 2 балла всего 4 балла. Итого 20 баллов Десятый класс Задача 10-1 (автор Куриленко К. А.) 1. На основании того, что соль A имеет интенсивно-синюю окраску и образуется из растворов солей железа и цианида калия, можно предположить, что она является цианидным комплексом железа – Fe4[Fe(CN)6]3 (берлинская лазурь). Эта краска в 18 веке широко использовалась в красильном деле и книгопечатании. Исходя из этого предположения, можно определить состав соли В, она может содержать ионы калия и анионы:[Fe(CN)6]3− или [Fe(CN)6]4−  ;где n – количество атомов калия в B, решая уравнение, находим n = 4, откуда B – K4[Fe(CN)6]. A − Fe4[Fe(CN)6]3 или KFe[Fe(CN)6] (берлинская лазурь, железная лазурь, парижская лазурь, прусская лазурь, гамбургская синь); B – K4[Fe(CN)6] (желтая кровяная соль, желтое синькали). 2.При прокаливании железа с серой образуется сульфид железа, Fe + S → FeS (реакция 1) который взаимодействует с цианидом калия, образуя желтую кровяную соль; 6KCN + FeS → K4[Fe(CN)6] + K2S (реакция 2); если же к полученному после растворения в воде раствору K4[Fe(CN)6] добавить подкисленный раствор железного купороса на воздухе, то будет выделяться осадок берлинской лазури; 3K4[Fe(CN)6] + 12FeSO4 + 3O2 +6H2SO4 → Fe4[Fe(CN)6]3 +4Fe2(SO4)3 +6K2SO4 + 6H2O (реакция 3). Fe4[Fe(CN)6]3 разлагается под действием щелочей с выделением гидратированного оксида железа Fe2O3∙nH2O; Fe4[Fe(CN)6]3 + 12KOH → 2Fe2O3∙nH2O + 3K4[Fe(CN)6] + (6 – 2n)H2O (реакция 4). 3. Метод получения берлинской лазури, описанный Д. Вудвордом, заключает в себе ряд недостатков, так при прокаливании органических остатков (кожа, шерсть) большое количество азота теряется в виде аммиака, синильной кислоты, летучих органических соединений, и лишь 10 – 15 % переходит в KCN, поэтому сейчас используют другие способы получения цианида калия. а) 2CH4 + 3O2 + 2NH3  2HCN + 6H2O; HCN + KOH KCN + H2O.б) CaC2 + N2  CaCN2 + C; CaCN2 + C + K2CO3  2KCN + CaCO3.в) K2CO3 + 2NH3 + C 2KCN + 3H2O.4. При взаимодействии желтой кровяной соли K4[Fe(CN)6] с хлором протекает окислительно-восстановительная реакция, в которой железо изменяет степень окисления с +2 на +3. В результате этого образуется другая комплексная соль калия – K3[Fe(CN)6] (соль С). Исходя из данных, можно посчитать состав соли D;  ;по этому соотношению можно судить, что в соли D содержится один атом кислорода. Тогда  ;Учитывая то, что цианокомплексы железа довольно устойчивы, можно предположить, что D содержит, кроме кислорода и азота, еще атомы железа, углерода и калия. Из вышесказанного следует, что анион соли D содержит центральный атом железа, 5 координированных цианид-ионов и, возможно, нитрозогруппу NO+. Тогда получаем M(катиона) = 294,1 − 5∙M(CN) – M(NO) −M(Fe) = 294,1 − 5∙26,02 – 30,01 − 55,85 = 78,14 Эта молярная масса соответствует 2 атомам калия, значит соль D – K2[Fe(NO)(CN)5]. C − K3[Fe(CN)6] (красная кровяная соль, красное синькали); D – K2[Fe(NO)(CN)5] (нитропруссид калия). 5. При окислении K4[Fe(CN)6] хлором образуется красная кровяная соль по уравнению 2K4[Fe(CN)6] + Cl2 → 2K3[Fe(CN)6] + 2KCl (реакция 5); если же обрабатывать желтую кровяную соль концентрированной азотной кислотой, то образуется K2[Fe(NO)(CN)5] 5K4[Fe(CN)6] + 18HNO3 → 5K2[Fe(NO)(CN)5] + 4N2 + 5CO2 + 10KNO3 + 9H2O (реакция 6). Система оценивания: 1. Формулы солей А и В 2 балла 2 = 4 балла; Подтверждение расчетом соли B 0,5 балла; Названия А и В 1 балл 2 = 2 балла; 2. Уравнения реакций 1–4 1 балл 4 = 4 балла; 3. Способ получения KCN 1 балл; 4. Формулы солей С и D 2 балла 2 = 4 балла; Подтверждение расчетом соли D 0,5 балла; Названия C и D 1 балл 2 = 2 балла; 5. Уравнения реакций 5–6 1 балл 2 = 2 балла; Итого 20 баллов. Задача 10-2 (автор Ильин М. А.) 1-2. Анализ условия задачи позволяет предположить, что речь идет о соединениях серы: простым веществом Ж желтого цвета может быть сера (S), а отвратительно пахнущим ядовитым газом И с молярной массой 34 г/моль (плотность по аммиаку 2,0, M = 17 · 2 = 34 г/моль) является сероводород (H2S). Установим формулы солей Д и Е. Заметим, что сумма содержания натрия и серы для соли Е составляет 100 % (т. е. вещество Е – бинарное), а для соли Д до 100 % не хватает 38,08 %, которые, вероятно, приходятся на кислород. Тогда:     При кипячении раствора сульфита натрия с тонкорастертым порошком серы образуется А – тиосульфат натрия (мольное соотношение реагентов 1 : 1): Na2SO3 + S  Na2S2O3 (1)При подкислении водного раствора тиосульфата натрия, вместо тиосерной кислоты (соединение В, H2S2O3) образуется сера и выделяется сернистый газ (З, SO2): Na2S2O3 + 2HCl 2NaCl + H2O + S + SO2 (3) Нагревание раствора сульфида натрия с тонкорастертым порошком серы приводит к образованию полисульфидов Na2Sn. В зависимости от количества введенной в реакцию с сульфидом серы, удается получить полисульфиды с n = 2–6. Поскольку в условии задачи мольное соотношение сульфида натрия (в расчете на безводную соль) к сере составляет 1 : 3 (на 0,1 моль (8 г) Na2S берут 0,3 моль (10 г) S), соль Б – тетрасульфид натрия: Na2S + 3S Na2S4. (2)При добавлении к водному раствору тетрасульфида натрия избытка соляной кислоты на холоду ( 10 C) образуется тетрасульфан (Г) в виде маслянистой желто-оранжевой жидкости. Полисульфан быстро разлагается с образованием серы и сероводорода. Na2S4 + 2HCl  2NaCl + H2S4. (4)H2S4 3S + H2S (5) 3. Тиосульфат-ион проявляет восстановительные свойства. Слабые окислители, например, иод, окисляют его до тетратионат-иона (эту реакцию используют в иодометрическом титровании): 2Na2S2O3 + I2 Na2S4O6 + 2NaI. Более сильными окислителями, такими, как хлор, тиосульфат-ион окисляется до сульфат-ионов: Na2S2O3 + 4Cl2 + 5H2O 2NaHSO4 + 8HCl или Na2S2O3 + 4Cl2 + 5H2O Na2SO4 + H2SO4 + 8HCl. 4. 2FeCl3+ 3Na2S 6NaCl + 2FeS + S (6) 2FeCl3 + 3Na2S4 6NaCl + 2FeS2 + 8S (7) SbCl3 + 3Na2Sизб. Na3[SbS3] + 3NaCl (8) SbCl3 + 3Na2S4 изб. Na3[SbS4] + 3NaCl + 8S (9) Системаоценивания 1. Названия веществ А – И 1 балл 9 = 9 баллов; 2. Уравнения реакций 1–5 1 балл 5 = 5 баллов; 3. Уравнения реакций Na2S2O3 с I2 и Cl2 1 балл 2 = 2 балла; 4. Уравнения реакций 6–9с солями 1 балла 4 = 4 балла; Итого 20 баллов. Задача 10-3 (автор Кебец П. А.) 1. Найдем среднюю молярную массу газовых смесей А и В: М(А) = М(В) = 18·2 = = 36 г/моль. Эти смеси содержат в своем составе по два компонента в равных мольных соотношениях, а одним из компонентов смеси В, вызывающим помутнение известковой воды и не обесцвечивающим раствор перманганата калия, является углекислый газ (молярная масса MI = 44 г/моль): CO2 + Ca(OH)2 CaCO3 + H2O (5) Молярная масса МII второго компонента смеси В: 0,5·44 + 0,5·МII = 36 МII = 28 г/моль. Один из компонентов смеси А взаимодействует с оксидом иода (V). Эта реакция используется в аналитической химии для количественного определения оксида углерода (II), который окисляется до углекислого газа: 5CO + I2O5  5CO2 + I2. (4)Таким образом, смесь А состоит из угарного газа (молярная масса 28 г/моль) и газа с молярной массой 44 г/моль (N2O, CO2, C3H8), а смесь В – из углекислого газа и газа с молекулярной массой 28 г/моль (N2, CO, C2H4, В2Н6). Уменьшение плотности смесей А и В (до 14 2 = 28 г/моль) при пропускании над раскаленным углем говорит о наличии в их составе газов, проявляющих окислительные свойства в этой реакции. Такими газами могут быть N2O и СО2. Следовательно, смесь А – N2O + СО, смесь В – СО2 + N2. N2O + C N2 + CO (3)CO2 + C 2CO (2)N2O + CO N2 + CO2 (1) |