BI10-ot

Химия
9 класс
1. Для получения сернистого газа иногда используют смесь серы и нитрата калия. Эта
смесь горит без доступа воздуха с образованием сернистого газа, азота и сульфида
калия.
Напишите уравнение реакции горения смеси.
Сколько г серы и нитрата калия содержится в 100 г такой смеси?
Решение:
2 KNO3 + 4 S = K2S + N2 + 3 SO2
2*101
4*32
Соотношение по массе 202 : 128 или 61,2% нитрата калия и 38,8% серы
Ответ: В 100 г смеси 61,2 г нитрата калия и 38,8 г серы
2. Какие реакции и при каких условиях могут происходить между:
а) металлическим магнием и нитратом меди (II);
б) сульфидом железа (II) и серной кислотой;
в) гидроксидом натрия и бромом?
Напишите уравнения всех возможных реакций для каждой пары веществ. Укажите
условия проведения каждой из реакций.
Решение:
а) Mg + Cu(NO3)2 = Mg(NO3)2 + Cu (в растворе)
9 Mg + Cu(NO3)2 = 6 MgO + Mg3N2 + Cu (поджигание смеси безводных веществ)
б) FeS + H2SO4 = FeSO4 + H2S (разбавленная кислота)
2 FeS + 10 H2SO4 = Fe2(SO4)3 + 9 SO2 + 10 H2O(концентрированная кислота, to)
в) 2 NaOH + Br+ = NaBr + NaBrO + H2O (при 0 - 20oC)
6 NaOH + 3 Br2 = NaBrO3 + 5 NaBr + 3 H2O (при 70 - 100oC)
3. Во многих современных напитках углевод сахарозу C12H22O11 (обычный сахар)
заменяют дипептидом (белком) аспартамом C14H18O5N2. Известно, что 1 г аспартама
благодаря более сильному сладкому вкусу может заменить до 200 г сахарозы.
1. Сколько молекул сахарозы может заменить одна молекула аспартама?
2. Можно ли использовать аспартам вместо сахара для консервации варенья? Ответ
обоснуйте.
Решение:
1.Сначала определим молярные массы. Молярная масса сахарозы C12H22O11 составляет 342
г/моль, а молярная масса аспартама C14H18O5N2 — 294 г/моль. 1 г аспартама составляет 1/294
= 0,0034 моль, а 200 г сахарозы — 200/342 = 0,585 моль.
Составляем пропорцию:
0,0034 моль — 0,585 моль
1 молекула — Х молекул
Х = (0,585 ⋅ 1) / 0,0034 = 172 (молекулы)
Одна молекула аспартама может заменить 172 молекулы сахарозы.
2.Белок аспартам не может служить средством для консервации, в его растворе бактерии
развиваются лучше.
Ответ. 1. 172 молекулы.
2. Нельзя
4. В избытке 30%-ной соляной кислоты растворили смесь перманганата калия и
карбоната натрия общей массой 1,32 г. При растворении выделилось 0,392 л газов
(н.у.).
Напишите уравнения реакций.
Определите массовые доли веществ в исходной смеси.
Решение:
2 KMnO4 + 16 HCl = 2 MnCl2 + 2 KCl + 5 Cl2 + 8 H2O
Na2CO3 + 2 HCl = 2 NaCl +CO2 + H2O
Х моль перманганата, У моль карбоната
158Х + 106У = 1,32
22,4(5/2)Х + 22,4У = 0,392
Второе уравнение преобразуем: 2,5Х + У = 0,0175 ; У = 0,0175 - 2,5Х
Тогда первое уравнение: 158Х + 1,855 – 265Х = 1,32
Х = 0,535/107 = 0,005 моль; У = 0,005
Масса перманганата: 158*0,005 = 0,79 г
Масса карбоната 106*0,005 = 0,53 г
Ответ: Массовые доли: 40,15% карбоната, 59,85% перманганата
5. С какими из перечисленных веществ может реагировать 33%-ная соляная кислота:
1) Ba(NO3)2 , 2) Fe2O3 , 3) Ni(OH)2 , 4) SiO2 , 5) AgNO3 , 6) NaMnO4 , 7) Cu , 8) PbO2
Напишите уравнения соответствующих реакций, если они возможны.
Решение:
Fe2O3 + 6 HCl = 2 FeCl3 + 3 H2O
Ni(OH)2 + 2 HCl = NiCl2 + 2 H2O
SiO2 – не реагирует
AgNO3 + HCl = AgCl ↓ + HNO3
AgCl + HCl = H[AgCl2]
- в избытке концентрированной соляной кислоты осадок AgCl
растворяется с образованием комплексного соединения
2 NaMnO4 + 16 HCl = 2 NaCl + 2 MnCl2 + 8 H2O + 5 Cl2
Cu + 2 HCl = H[CuCl2] + ½ H2 - реакция с конц. соляной кислотой возможна потому, что
образуется не ион меди, а комплексное соединение
PbO2 + 4 HCl = PbCl2 + Cl2 + 2 H2O
10 класс
1. Разложение перманганата калия протекает по уравнению:
2 KMnO4 = K2MnO4 + MnO2 + O2 + 33 кДж
Известно, что для устойчивого горения какой-либо смеси без доступа воздуха
необходимо, чтобы при горении выделялось не менее 1,5 кДж/г исходной смеси.
Будет ли гореть смесь перманганата с углем (считать по приведенной выше реакции
разложения), если при полном сгорании 12 г углерода выделяется 394 кДж? Ответ
подтвердите расчетом.
Решение:
2 KMnO4 = K2MnO4 + MnO2 + O2 + 33 кДж
C + O2 = CO2 + 394 кДж
Если перманганат в смеси с углем разлагается, как в первой реакции, то на 2 моль
перманганата нужно 1 моль угля.
2 KMnO4 + C = K2MnO4 + MnO2 + CO2 + 427 кДж
Получится 427/(158*2 + 12) = 1,3 кДж/г
Ответ: не будет гореть
2. Напишите уравнения реакций, соответствующие следующей схеме:
S → SO2 → H2SO4 → SO2 → S
Каждой стрелке соответствует одна реакция.
S → SO2 → H2SO4 → SO2 → S
Решение:
Возможные реакции:
S + O2 = SO2
SO2 + H2O2 = H2SO4
2 H2SO4(конц) + S = 3 SO2 + 2 H2O
SO2 + 2 H2S = 3 S + 2 H2O
3. В жидкотопливных реактивных двигателях ракет используют окислитель – азотную
кислоту и горючее состава N2C2H8 . Напишите уравнение реакции горения (без доступа
воздуха) смеси, состоящей из 100%-ной азотной кислоты и приведенного горючего.
Напишите структурную формулу данного горючего и его уравнение его реакции с
соляной кислотой.
Решение:
5 N2C2H8 + 16 HNO3 = 13 N2 + 10 CO2 + 28 H2O
Из всех возможных изомеров в ракетах использовали несимметричный диметилгидразин
(«гептил») H2N-N(CH3)2
H2N-N(CH3)2 + HCl = Cl- H3N+-N(CH3)2
4. При анализе сжиганием вещества А из навески А массой 0,510 г получено 0,881 г
углекислого газа и 0,449 г воды. В тигле при этом осталось 0,301 г белого несгораемого
остатка, нерастворимого в концентрированных соляной и серной кислотах.
Определите вещество А, напишите уравнения реакций. Приведите реакции, по
которым А получают в промышленности (не более трех способов получения).
Решение:
По данным сжигания на 2 углерода получаем 5 водородов, поскольку в навеске было 0,02
моль углерода, простейшая формула С2Н5Х с массой 0,510 г. Остаток Х – 0,22 г
Перебором выбираем, что X - это SiO, а простейшая формула C4H10SiO
Такую формулу имеет полиорганосилоксан – кремнийорганический полимер.
(C4H10SiO)n + 7n O2 = 4n CO2 + 5n H2O + n SiO2
Методы получения полимеров на примере димеризации:
(C2H5)3SiOH + (C2H5)3SiOC2H5 → (C2H5)3SiOSi(C2H5)3 + C2H5OH
(C2H5)3SiOCOC2H5 + (C2H5)3SiOC2H5 → (C2H5)3SiOSi(C2H5)3 + C2H5OCOC2H5
(C2H5)3SiCl + (C2H5)3SiONa → (C2H5)3SiOSi(C2H5)3 + NaCl
5.Обсудите возможность взаимодействия гексена-2 и перманганата калия в
зависимости от условий (растворитель, среда и т.д.) проведения процесса. Приведите
уравнения возможных реакций и укажите условия их протекания.
Решение:
1) 3 CH3-CH=CH-CH2CH2CH3 + 2 KMnO4 + 4 H2O =
3 CH3-CH(OH)CH(OH)-CH2CH2CH3 + 2 MnO2 + 2 KOH в нейтральной среде
2) 5 CH3-CH=CH-CH2CH2CH3 + 8 KMnO4 + 12 H2SO4 =
5 CH3COOH + 5 HOOC-CH2CH2CH3 + 8 MnSO4 + 4 K2SO4 + 12 H2O в кислой среде
3) 5 С6H12 + 36 KMnO4 + 54 H2SO4 = 30 CO2 + 36 MnSO4 + 18 K2SO4 + 84 H2O полное
сгорание с перманганатом и концентрированной серной кислотой
11 класс
1. В каких из перечисленных жидкостей можно растворить элементарную серу:
1) керосин, 2) 60%-ная азотная кислота, 3) 30%-ный гидроксид натрия, 4) 20%-ный
сульфид натрия, 5) 10%-ный сульфит натрия, 6) 20%-ный сульфат натрия.
В каких случаях можно легко выделить исходную растворившуюся серу из раствора?
Напишите уравнения реакций растворения и выделения серы, укажите условия.
Решение:
1) керосин НЕ растворяет серу
2) 6 HNO3 + S = H2SO4 + 6 NO2 + 2 H2O
3) 3 S + 6 NaOH = Na2SO3 + 2 Na2S + 3 H2O
4) Na2S + nS = Na2Sn+1
5) Na2SO3 + S = Na2S2O3
6) сульфат НЕ растворяет серу
Легко выделить серу в случаях 3, 4, 5 при подкислении растворов:
3) Na2SO3 + 2 Na2S + 6 HCl = 6 NaCl + 3 H2O + 3 S↓
4) Na2Sn+1 + 2 HCl = 2 NaCl + H2S + nS ↓
5) Na2S2O3 + 2 HCl = 2 NaCl + SO2 + H2O + S↓
2. Если бросить в воду кусочек металлического натрия массой 0,1-0,2 г, то он плавится,
быстро движется по поверхности воды и через несколько секунд реакция
заканчивается.
Если поместить в воду кусок натрия массой 5 г, то он плавится, через несколько
секунд загорается, а затем взрывается. При взрыве вверх летят куски горящего натрия.
Напишите уравнения происходящих реакций, объясните причину взрыва.
Решение:
2 Na + 2 H2O = 2 NaOH + H2 - если натрия немного
Если натрия больше 2-3 г:
2 Na + 2 H2O = 2 NaOH + H2
2 Na + O2 = Na2O2
Na2O2 + 2 H2O = 2 NaOH + H2O2
H2O2 + H2 = 2 H2O + Q
Если в воду бросить кусок натрия массой более 2-3 г, то образуется плоская капля, и
пары воды уже не защищают всю ее поверхность от кислорода воздуха. При разогреве за
счет реакции с водой натрий интенсивно окисляется до пероксида, кусок натрия обычно
загорается. Накопившийся на поверхности натрия пероксид реагирует с водой, образуя
вблизи поверхности концентрированный раствор пероксида водорода.
Затем пузырьки водорода, образующиеся внизу капли натрия, реагируют с
пероксидом водорода: H2O2 + H2 = 2 H2O + Q
На 36 г исходных веществ выделяется 340 кДж тепла, или 9,4 кДж/г. Реакция идет в виде
взрыва, при котором происходит характерный разброс горящего натрия
3. Простое вещество Х массой 0,18 г нагрели с избытком 98%-ной серной кислоты до
окончания реакции. Газообразные продукты реакции пропустили в избыток раствора
гидроксида кальция, при этом образовался осадок массой 5,1 г.
Решение:
Определите вещество Х, напишите уравнения реакций.
Возможный вариант – углерод, с которым выделяются два газа, дающие осадок с
известковой водой:
2 H2SO4 + C = 2 SO2 + CO2 + 2 H2O
0,18 г углерода – 0,015 моль, столько же выпадет карбоната кальция: 1008 0,015 = 1,5 г
С 0,015 моль углерода получится 0,03 моль SO2 , или 120*0,03 = 3,6 г осадка сульфита
кальция.
Суммарная масса осадка 3,6 + 1,5 = 5,1 г, что соответствует условию.
Ответ: Х – углерод.
14. При анализе сжиганием вещества А из навески А массой 0,370 г получено 0,441 г
углекислого газа и 0,269 г воды. В тигле при этом осталось 0,300 г белого несгораемого
остатка, нерастворимого в концентрированных соляной и серной кислотах.
Определите вещество А, напишите уравнения реакций.
Приведите реакции, по которым А получают в промышленности (не более трех
способов получения).
Решение аналогично решению задачи 4 (10 класс)
Полиорганосилоксан
(C2H6SiO)n + 4n O2 = 2n CO2 + 3n H2O + n SiO2
5. Гексен-1 массой 4,20 г смешали с 80,0 г 12%-ного раствора брома в
четыреххлористом углероде.
Определите массовые доли всех веществ в полученном растворе через 1 минуту после
смешивания.
Каковы будут массовые доли веществ в получившемся растворе, если этот раствор
оставить на подоконнике на сутки (окна выходят на юг)?
Напишите уравнения реакций.
Решение:
4,20 г гексена-1 (М=84) – это 0,05 моль. Он может прореагировать с 0,05 моль брома (8,0 г).
В 80 г 12% раствора содержится 80*0,12 = 9,6 г брома, т.е. избыток 1,6 г для двойной связи.
CH2=CHCH2CH2CH2CH3 + Br2 = CH2BrCHBrCH2CH2CH2CH3
На солнечном свету весь оставшийся бром прореагирует по радикальному механизму:
CH2BrCHBrCH2CH2CH2CH3 + Br2 = CH2BrCHBrCH2CH2CHBrCH3 + HBr
Через 1 минуту после смешивания и до освещения получим
(12,2/84,2)100% = 14,49% дибромгексана и
(1,6/84,2)100% = 1,90% брома в четыреххлористом углероде.
После освещения получится (3,23/83,4)100% = 3,87% трибромгексана,
и (9,76/83,4)100% = 11,70% дибромгексана в четыреххлористом углероде.