1. Составить уравнения реакций, подобрать коэффициенты для следующей схемы превращения:

Mn⁺⁴ →Mn ⁰ → Mn ⁺²→Mn ⁺⁷ → Mn ⁺⁶

2. Металл образует сульфид, содержащий 52% металла. Сульфид в воде полностью гидролизуется. При гидролизе хлорида этого металла могут образовываться две соли. Определить металл. Написать уравнения реакций гидролиза.

3. В радиусе 5 км вокруг химического завода ощущается легкий запах сероводорода. Анализ проб воздуха показал, что газ распространяется на высоту до 2 км. При этом концентрация сероводорода составляет 1/40 часть от предельно допустимой концентрации, равной 0.01 мл/л. Сколько серной кислоты можно получить, если бы удалось уловить весь сероводород вокруг данного завода.

4. На весах уравновешаны два стакана, в которых находятся по 100г 10%-ного раствора соляной кислоты. В левый стакан постепенно добавляют  5г карбоната калия. Какую массу гидрокарбоната натрия следует прибавить в правый стакан, чтобы в итоге равновесие не нарушилось?

5. В каком молярном соотношении должны быть смешаны карбонаты кальция и магния, чтобы при прокаливании смеси выше 1000⁰С масса ее уменьшилась наполовину?

10 класс

1.Напишите уравнения реакций, определите продукты реакций А-Д:

              отщепление     алкилирование     радикальное      отщепление

С₆Н ₁₂ А   БВГ

                                                                       замещение

присоединение    отщепление

  ДС₆Н₅ ─  ССН.

2.Два алифатических углеводорода имеют по одной кратной связи одинакового характера. Известно, что молекулярные массы этих углеводородов относятся как 1:2. После гидрирования углеводородов отношение молекулярных масс стало равным 0,5116. Определите формулы углеводородов.

3. Смесь метана с кислородом, имеющую плотность 0.929 г/л, пропустили через реактор для получения ацетилена. Определить выход ацетилена в расчете на расходуемый метан, если объем  полученной газовой смеси после конденсации паров воды увеличился на 10%. Газовая смесь состоит только из углекислого газа, метана, ацетилена и водорода.

4. В дорожном туннеле сечением 38 м² автомашины выбрасывают за 1 час 25,8 кмоль оксида углерода(11), температура воздуха в туннеле 290К, давление 1 атм.

С какой скоростью (м³/с) должны нагнетать воздух в туннель вентиляторы, чтобы содержание СО держалось на уровне 0.05%. С какой скоростью (м/с) выходит воздух с каждой стороны туннеля под действием вентиляторов, установленных внутри туннеля.

            5.Вычислить, какая масса хлорида натрия выпадает в осадок при охлаждении насыщенного при температуре 80С раствора хлорида натрия массой 600г до температуры 0С. Растворимость хлорида натрия при 80С составляет 38,05г, а при 0С – 35,6г.

11 класс

1.Осуществить превращения по схеме:

                     Mg                  карбоксили-          гидролиз, Н⁺    нуклеофильное

С₆Н₅СlА       БВ   Г

                                              рование                                           замещение 

   замещение

С₆Н₅  - С(О)ОС₆Н₅.

2. Через туннель длиной 12 км и сечением 38 м² в течение часа проезжает в обе стороны 1000 автомашин, расходующих в среднем 12 дм³ бензина на 100 км. Средняя плотность бензина равна 0,75 кг/дм³, бензин содержит 14% водорода (по массе). В выхлопных газах СО₂ содержится вдвое больше, чем СО. Давление в туннеле равно 1 атм, температура – 290 К.

            Оцените, через какое время (в случае поломки нагнетающих воздух вентиляторов) содержание СО в туннеле поднимется до величины предельно допустимой концентрации – 0,08 % по объему, т.е. когда воздух в туннеле станет ядовитым.

3.При обработке смеси хлорида фениламмония и бензойной кислоты избытком водного раствора гидрокарбоната натрия выделился газ объемом 1,12 л. Анилин, выделенный из того же количества смеси, при сжигании в избытке кислорода образует 224 мл газа, не вступающего во взаимодействие с известковой водой. Определите массовую долю компонентов в исходной смеси.

4.Два химических соединения XZ и YZ имеют одинаковые молекулярные массы. Элементы Х и Y образуют с водородом соединения, газообразные при обычных условиях. Промышленный способ получения одного из этих газов был разработан Габером. Другой газ, встречающийся в природе, в промышленности получают из водяного газа, а в лабораторных условиях он может быть получен различными способами. Элементы Х и Y соединяются с металлами, а также друг с другом, образуя соединение ХY. Сумма атомных масс описанных элементов выражается уравнением 2Х+Y+Z=88, а отношения атомных масс равны Х : Y=7 : 6 и Y : Z= 3 : 4.

            Напишите формулы и дайте название веществ XZ и YZ. Приведите уравнения описанных выше реакций.

            5. На раствор, содержащий муравьиный альдегид массой 15г, подействовали при нагревании аммиачным раствором оксида серебра, содержащим оксид серебра массой 174г. Определить массу образовавшейся кислоты и объем выделившегося газа.

Решения

9 класс

            1. Все реакции окислительно-восстановительные.

            2. Металл – хром.

            3. Вычисляем объем воздуха, загрязненного сероводородом:

V(воздуха)=157 км³=1.57*10¹⁴(л).

Расчет объема сероводорода:

V(H₂S)=1/40*ПДК*V(воздуха)=3,925*10⁷(л). Т.к. из одного моль сероводорода образуется 1 моль серной кислоты, m(Н₂SO₄)=n(H₂S)*M (Н₂ SO₄)=171,5(т).

            4.Уравнения реакций:

K₂CO₃+2HCl = 2KCl+H₂O +СО₂↑

NaHCO₃+НСl =NaCl +H₂O+CO₂↑

            Вычисляем массу углекислого газа, улетевшего из первого стакана:

M(CO₂)=1,59г. Изменение массы левого стакана равно: ∆(m)=m(К₂СО₃)-m(CO₂)=3,41г. В правом стакане изменение массы должно быть такое же. Для этого в правый стакан необходимо добавить 7,16г гидрокарбоната натрия.

            5. Масса карбонатов уменьшается наполовину:

100*n(CaCO₃)+ 84n*(MgCO₃) = 2(56*n(CaO)+ 40*n(MgO)). Равенство выполняется при соотношении: n(CaCO₃): n(МgCO₃)= 1:3.ּ

10 класс

            1. А – бензол,  Б – этилбензол, В – 1-бром-1-фенилэтан, Г – стирол, Д – 1,2-дибром-1-фенилэтан.

            2. Условию задачи соответствуют углеводороды этиленового или ацетиленого ряда. Допустим, что углеводороды этиленого ряда. Учитывая общую формулу этиленовых углеводородов: 14x/14y=0.5. После гидрирования: (14x+2)/(14y+2)=0,5116. решение системы уравнений дает: x=3, y=6. Следовательно, углеводороды  - пропилен и один из изомеров гексена.

Аналогичный анализ ацетиленовых углеводородов не дает целочисленных индексов.

            3. Расчет на 1 моль исходной газовой смеси. Пусть x=n(CH₄), y=n(O₂).

Система уравнений: x+y=1

                                   16x+32y=20,8, тогда x=0,7 y=0,3.

Уравнения реакций:

СН₄+2О₂=СО₂+Н₂О(1).

2СН₄→С₂Н₂+3Н₂.    (2). По первой реакции весь кислород израсходован. Допустим, что по второй реакции образовалось z моль ацетилена. Тогда в газовой смеси после реакции осталось метана: n(СН₄)=0,7-0,15-2z= 0,55-2z, образовалось углекислого газа 0,15 моль, водорода 3z моль. После реакций :

0,55-2z+z+0,15+3z=1,1. Отсюда z=0,2. Тогда выход ацетилена: 0,2/0,275=0,727 или 72,7%.

4. За 1 сек в туннеле образуется 7,16 моль угарного газа. Это количество угарного газа смешивается  с x моль воздуха и выполняется неравенство:

7,16/(7,16+x)≤0,0005, тогда x≥14,3 кмоль, Согласно условиям задачи за 1 сек объем нагнетаемого воздуха составит 340м³. Скорость выхода воздуха из туннеля равна: V=340/2 38=4,5м/с.

5.  Масса хлорида натрия в осадке  10,64г.

11 класс

            1. А – фенилмагнийхлорид, Б – бензоатмагнийхлорид, В – бензойная кислота, Г – бензоилхлорид.

            2. За 1 час автомашины сожгут 1080кг бензина.  В этой массе бензина содержится 77.4 кмоль углерода, и  образуется столько же кмоль смеси двух оксидов углерода. Угарного газа образуется 77,4:3=25,8 кмоль. Объем такого количества угарного газа равен: V=25,8ּ22,4ּ290/273=614 м³. Объем туннеля равен 4,56ּ10⁵м³, в критический момент там содержится 365 м³ угарного газа.

Это произойдет через (365/614)=0,594 час или через 36 мин после остановки вентиляторов.

3. Уравнения реакций:

(1) C₆H₅NH₂ HCl + NaHCO₃= C₆H₅NH₂+NaCl+CO₂ + H₂O

(2) C₆H₅COOH + NaHCO₃= C₆H₅COONa+CO₂↑+ H₂O

(3) 4C₆H₅NH₂ +31O₂= 24CO₂ + 14H₂O +2N_2.

Вычисляем количество вещества азота: n(N₂)=0,01 моль, количество вещества анилина  и хлорида фениламмония в 2 раза больше и составляет 0,02 моль.Тогда по первой реакции выделяется 0,02 моль углекислого газа. Так как общее количество вешества СО₂ равно 0,05 моль, то по второй реакции выделяется (0,05-0,02)=0,03 моль углекислого газа и значит бензойной кислоты тоже 0,03 моль. Далее вычисляем массы компонентов и их массовые доли:ώ(бензойной кислоты)=3,66/6,25=0,5856=58,56%, ώ(хлорида фениламмония)=41,44%

4,  Из данных по атомным массам(x,y,z) составляем уравнения:

2x+y+3z=88

x:y=7:6

y:z=3:4

Решение дает: x=14(азот), y=12(углерод), z=16(кислород). XZ – N₂O, YZ – CO₂. Водородные соединения этих элементов- аммиак и метан. Синтез аммиака разработан Габером, метан получают из водяного пара.

5. Масса кислоты равна 11,5г, объем газа 5,6л.