Veldig vanskelige oppgaver 3 kjemi eksamen. Oppgaver C3 Unified State eksamen i kjemi

Vi diskuterte den generelle algoritmen for å løse oppgave nr. 35 (C5). Det er på tide å se på spesifikke eksempler og tilby deg et utvalg problemer du kan løse på egen hånd.

Eksempel 2. Fullstendig hydrogenering av 5,4 g av noe alkyn krever 4,48 liter hydrogen (n.s.) Bestem molekylformelen til denne alkynen.

Løsning. Vi vil handle i henhold til hovedplanen. La et molekyl av en ukjent alkyn inneholde n karbonatomer. Generell formel for den homologe serien C n H 2n-2. Hydrogenering av alkyner fortsetter i henhold til ligningen:

CnH2n-2 + 2H2 = CnH2n+2.

Mengden hydrogen som reagerte kan bli funnet ved å bruke formelen n = V/Vm. I dette tilfellet er n = 4,48/22,4 = 0,2 mol.

Ligningen viser at 1 mol alkyn legger til 2 mol hydrogen (husk at i problemstillingen vi snakker om fullstendig hydrogenering), derfor n(CnH2n-2) = 0,1 mol.

Basert på massen og mengden av alkynen finner vi dens molare masse: M(C n H 2n-2) = m(masse)/n(mengde) = 5,4/0,1 = 54 (g/mol).

Den relative molekylvekten til en alkyn er summen av n atommasser av karbon og 2n-2 atommasser av hydrogen. Vi får ligningen:

12n + 2n - 2 = 54.

Vi løser den lineære ligningen, vi får: n = 4. Alkynformel: C 4 H 6.

Svar: C4H6.

Jeg vil trekke oppmerksomheten til ett viktig poeng: molekylformelen C 4 H 6 tilsvarer flere isomerer, inkludert to alkyner (butyn-1 og butyn-2). Basert på disse problemene vil vi ikke være i stand til entydig å fastslå strukturformelen til stoffet som studeres. Men i dette tilfellet er dette ikke nødvendig!

Eksempel 3. Når 112 liter (n.a.) av en ukjent sykloalkan forbrennes i overskudd av oksygen, dannes det 336 liter CO 2. Etabler strukturformelen til cykloalkanen.

Løsning. Den generelle formelen for den homologe serien av cykloalkaner: C n H 2n. Ved fullstendig forbrenning av sykloalkaner, som ved forbrenning av alle hydrokarboner, dannes karbondioksid og vann:

C n H 2n + 1,5n O 2 = n CO 2 + n H 2 O.

Vær oppmerksom på: koeffisientene i reaksjonsligningen i dette tilfellet avhenger av n!

Under reaksjonen ble det dannet 336/22,4 = 15 mol karbondioksid. 112/22,4 = 5 mol hydrokarbon kom inn i reaksjonen.

Ytterligere resonnement er åpenbart: hvis det dannes 15 mol CO 2 per 5 mol cykloalkan, dannes det 15 molekyler karbondioksid per 5 molekyler hydrokarbon, dvs. ett cykloalkanmolekyl produserer 3 CO 2 molekyler. Siden hvert karbonmonoksidmolekyl (IV) inneholder ett karbonatom, kan vi konkludere: ett sykloalkanmolekyl inneholder 3 karbonatomer.

Konklusjon: n = 3, cykloalkanformel - C 3 H 6.

Som du kan se, "passer" ikke løsningen på dette problemet inn i den generelle algoritmen. Vi så ikke etter molmassen til forbindelsen her, og vi laget heller ingen ligning. I følge formelle kriterier ligner ikke dette eksemplet på standardoppgaven C5. Men jeg har allerede understreket ovenfor at det er viktig ikke å memorere algoritmen, men å forstå BETYDningen av handlingene som utføres. Hvis du forstår betydningen, vil du selv kunne gjøre endringer i den generelle ordningen ved Unified State Exam og velge den mest rasjonelle løsningen.

Det er enda en "raritet" i dette eksemplet: det er nødvendig å finne ikke bare molekylæren, men også strukturformelen til forbindelsen. I forrige oppgave klarte vi ikke dette, men i dette eksemplet - vær så snill! Faktum er at formelen C 3 H 6 tilsvarer bare en isomer - cyklopropan.

Svar: cyklopropan.

Eksempel 4. 116 g av noe mettet aldehyd ble oppvarmet i lang tid med en ammoniakkløsning av sølvoksid. Reaksjonen ga 432 g metallisk sølv. Bestem molekylformelen til aldehydet.

Løsning. Den generelle formelen for den homologe serien av mettede aldehyder er: C n H 2n+1 COH. Aldehyder oksideres lett til karboksylsyrer, spesielt under påvirkning av en ammoniakkløsning av sølvoksid:

C n H 2n+1 COH + Ag 2 O = C n H 2n+1 COOH + 2 Ag.

Merk. I virkeligheten er reaksjonen beskrevet av en mer kompleks ligning. Når Ag 2 O tilsettes til en vandig ammoniakkløsning, dannes en kompleks forbindelse OH - diammin-sølvhydroksid. Det er denne forbindelsen som fungerer som et oksidasjonsmiddel. Under reaksjonen dannes et ammoniumsalt av en karboksylsyre:

C n H 2n+1 COH + 2OH = C n H 2n+1 COONH 4 + 2Ag + 3NH 3 + H 2 O.

Et annet viktig poeng! Oksydasjonen av formaldehyd (HCOH) er ikke beskrevet av den gitte ligningen. Når HCOH reagerer med en ammoniakkløsning av sølvoksid, frigjøres 4 mol Ag per 1 mol aldehyd:

НCOH + 2Ag2O = CO2 + H2O + 4Ag.

Vær forsiktig når du løser problemer som involverer oksidasjon av karbonylforbindelser!

La oss gå tilbake til vårt eksempel. Basert på massen av frigjort sølv, kan du finne mengden av dette metallet: n(Ag) = m/M = 432/108 = 4 (mol). I følge ligningen dannes det 2 mol sølv per 1 mol aldehyd, derfor er n(aldehyd) = 0,5n(Ag) = 0,5*4 = 2 mol.

Molar masse av aldehyd = 116/2 = 58 g/mol. Prøv å gjøre de neste trinnene selv: du må lage en ligning, løse den og trekke konklusjoner.

Svar: C2H5COH.

Eksempel 5. Når 3,1 g av et bestemt primært amin reagerer med en tilstrekkelig mengde HBr, dannes det 11,2 g salt. Bestem formelen til aminet.

Løsning. Primære aminer (C n H 2n + 1 NH 2) når de interagerer med syrer danner alkylammoniumsalter:

С n H 2n+1 NH 2 + HBr = [С n H 2n+1 NH 3 ] + Br-.

Dessverre, basert på massen til aminet og saltet som dannes, vil vi ikke være i stand til å finne mengdene deres (siden molarmassene er ukjente). La oss ta en annen vei. La oss huske loven om bevaring av masse: m(amin) + m(HBr) = m(salt), derfor m(HBr) = m(salt) - m(amin) = 11,2 - 3,1 = 8,1.

Vær oppmerksom på denne teknikken, som veldig ofte brukes ved løsning av C 5. Selv om massen til reagenset ikke er oppgitt eksplisitt i problemstillingen, kan du prøve å finne den fra massene til andre forbindelser.

Så vi er tilbake på sporet med standardalgoritmen. Basert på massen av hydrogenbromid finner vi mengden, n(HBr) = n(amin), M(amin) = 31 g/mol.

Svar: CH3NH2.

Eksempel 6. En viss mengde alken X, når den reagerer med et overskudd av klor, danner 11,3 g diklorid, og ved reaksjon med et overskudd av brom, 20,2 g dibromid. Bestem molekylformelen til X.

Løsning. Alkener tilsetter klor og brom for å danne dihalogenderivater:

C n H 2n + Cl 2 = C n H 2n Cl 2,

C n H 2n + Br 2 = C n H 2n Br 2.

I dette problemet er det meningsløst å prøve å finne mengden diklorid eller dibromid (deres molare masse er ukjent) eller mengden av klor eller brom (deres masse er ukjent).

Vi bruker én ikke-standard teknikk. Den molare massen av C n H 2n Cl 2 er 12n + 2n + 71 = 14n + 71. M(C n H 2n Br 2) = 14n + 160.

Massene av dihalogenider er også kjent. Du kan finne mengdene av stoffer som er oppnådd: n(C n H 2n Cl 2) = m/M = 11,3/(14n + 71). n(CnH2nBr2) = 20,2/(14n + 160).

Etter konvensjon er mengden diklorid lik mengden dibromid. Dette faktum tillater oss å lage ligningen: 11,3/(14n + 71) = 20,2/(14n + 160).

Denne ligningen har en unik løsning: n = 3.

Svar: C3H6

I den siste delen tilbyr jeg deg et utvalg C5-type problemer med ulik vanskelighetsgrad. Prøv å løse dem selv - det vil være utmerket trening før du tar Unified State Exam in Chemistry!

For å øve, ta VPR-testen 2017 kjemi klasse 11 Alternativ 3

Instruksjoner for utførelse av arbeidet

Testen inkluderer 15 oppgaver. Det er avsatt 1 time og 30 minutter (90 minutter) for å gjennomføre kjemiarbeidet.

Formuler svarene dine i teksten til arbeidet i henhold til instruksjonene for oppgavene. Hvis du skriver ned et feil svar, kryss det ut og skriv et nytt ved siden av.

Når du utfører arbeid, har du lov til å bruke følgende tilleggsmaterialer:

– Periodisk system for kjemiske grunnstoffer D.I. Mendeleev;

– Tabell over løselighet av salter, syrer og baser i vann;

– elektrokjemisk serie av metallspenninger;

– ikke-programmerbar kalkulator.

Når du gjennomfører oppgaver kan du bruke et utkast. Bidrag i utkast vil ikke bli vurdert eller vurdert.

Vi anbefaler deg å fullføre oppgavene i den rekkefølgen de er gitt. For å spare tid kan du hoppe over en oppgave du ikke kan fullføre umiddelbart og gå videre til neste. Hvis du har tid igjen etter å ha fullført alt arbeidet, kan du gå tilbake til de tapte oppgavene.

Poengene du får for utførte oppgaver summeres. Prøv å fullføre så mange oppgaver som mulig og få flest poeng.

Vi ønsker deg suksess!

Navn

№1 Fra kjemikurset ditt kjenner du følgende metoder for å separere blandinger: sedimentering, filtrering, destillasjon (destillasjon), magnetisk virkning, fordampning, krystallisering. I fig. 1 og 2 viser to av disse metodene.
Fra blandingene som er oppført nedenfor, velg de som kan separeres ved hjelp av metodene vist på bildene.

A) elvesand og sagflis.

B) vann og olivenolje.

B) granulert sukker og stivelse.

D) kritt og vann

Skriv ned navnene på de valgte blandingene, nummeret på den tilsvarende figuren og navnet på metoden for å separere blandingen.

Vann og olivenolje
Figurnummer

Blandingsseparasjonsmetode

Blanding

Kritt og vann

Figurnummer

Blandingsseparasjonsmetode

№2 Figuren viser et diagram over fordelingen av elektroner over energinivåer i et atom til et bestemt kjemisk grunnstoff.
Basert på den foreslåtte ordningen, fullfør følgende oppgaver:

1) skriv ned symbolet på det kjemiske elementet som dette atomstrukturdiagrammet tilsvarer;

2) skriv ned periodenummer og gruppenummer i Periodic Table of Chemical Elements D.I. Mendeleev, hvor dette elementet er plassert;
Skriv inn periodenummeret i svaret ditt.

Skriv inn gruppenummeret i svaret ditt.

3) bestemme om det enkle stoffet som danner dette elementet er et metall eller ikke-metall.

Skriv svaret ditt som metall eller ikke-metall.

№3 Periodisk system for kjemiske elementer D.I. Mendeleev er et rikt depot av informasjon om kjemiske elementer, deres egenskaper og egenskapene til deres forbindelser. For eksempel er det kjent at med en økning i atomnummeret til et kjemisk grunnstoff, reduseres radiene til atomer i perioder og i grupper øker. Tatt i betraktning disse mønstrene, ordne følgende elementer i rekkefølge av avtagende atomradius: B, Al, C, N. Skriv symbolene til elementene i ønsket rekkefølge.

For eksempel Være; Li; Mg; Na

№4 Tabellen nedenfor viser noen kjennetegn ved kovalente og ioniske typer kjemiske bindinger.

Bruk denne informasjonen til å bestemme typen kjemisk binding i molekylene:

1) svovel(IV)oksid (SO2);

2) hydrogensulfid (H2S).

1) I svoveloksid(IV)-molekylet_______________

2) I hydrogensulfidmolekylet

№5 Komplekse uorganiske stoffer kan betinget fordeles, det vil si klassifisert, i fire klasser, som vist i diagrammet. I dette diagrammet skriver du inn de manglende navnene på to klasser og to formler for stoffer som er representanter for de tilsvarende klassene.

Tildelingen av denne delen kontrolleres separat av eksperter. Svarene kan være forskjellige, for eksempel Syrer: HNO3

Fyll inn navnet på den manglende gruppen for P2O5

Tildelingen av denne delen kontrolleres separat av eksperter. Svarene kan være forskjellige, for eksempel Salter: Na3PO4

Som svar fyller du inn det manglende gruppenavnet for KOH

For å fullføre oppgavene 6–8, bruk informasjonen i denne teksten.

Aluminium er det tredje mest tallrike grunnstoffet i jordskorpen. Det produseres aluminiumsbaserte legeringer som har høy styrke og er relativt billige å produsere. Gryter, panner, bakepapir, øser og andre husholdningsredskaper er laget av disse legeringene. Kokekar i aluminium leder varmen godt, varmes opp veldig raskt og er enkle å rengjøre. Kjøtt bakes i ovnen og paier bakes på aluminiumsfolie; Smør og margarin, ost, sjokolade og godteri er pakket i aluminiumsfolie. Metallisk aluminium er et reaktivt metall, men er motstandsdyktig mot korrosjon, siden når det samhandler med oksygen i luften, dannes et tynt lag av aluminiumoksid (Al2O3) på overflaten, som har større styrke. Hvis oksidfilmen fjernes, inngår aluminium lett i kjemiske reaksjoner med ikke-metaller, for eksempel med halogener.
De vanligste naturlige forbindelsene av aluminium er oksid og hydroksid. Disse forbindelsene har amfotere egenskaper, det vil si at de kan vise både basiske og sure egenskaper, avhengig av arten av stoffet som reagerer med dem. På grunn av sin evne til å nøytralisere syre, brukes aluminiumhydroksid (Al(OH)3) i medisin ved fremstilling av medisiner mot magesår og halsbrann. I laboratoriet kan aluminiumhydroksid oppnås ved påvirkning av alkalier (uten overskudd) på løsninger av aluminiumsalter.
№6

1) Skriv en ligning for reaksjonen av aluminium med klor.

2) Hva bestemmer korrosjonsbestandigheten til aluminiummetall?

№7

1) Skriv en molekylligning for reaksjonen mellom aluminiumhydroksid og salpetersyre (HNO3).

2) Angi hvilke egenskaper (basisk eller sur) aluminiumhydroksid viser i denne reaksjonen.

Skriv ned svaret ditt, og etter testing, se på svarene med en detaljert løsning.

№8

1) Skriv en forkortet ionisk ligning for reaksjonen mellom løsninger av aluminiumklorid (AlCl3) og kaliumhydroksid (uten overskudd).
2) Forklar hvorfor det ikke bør være et overskudd av alkali i denne reaksjonen for å oppnå aluminiumhydroksid.

Skriv ned svaret ditt, og etter testing, se på svarene med en detaljert løsning.

№9 Et skjema for redoksreaksjonen er gitt.

H2S + Cl2 + H2O → H2SO4 +HCl

1. Lag en elektronisk balanse for denne reaksjonen.

2. Identifiser oksidasjonsmiddel og reduksjonsmiddel.

3. Ordne koeffisientene i reaksjonsligningen.
Skriv ned svaret ditt, og etter testing, se på svarene med en detaljert løsning.

№10 Transformasjonsordningen er gitt:

CuO → CuCl2 → Cu(NO3)2 → Cu(OH)2

Skriv molekylære reaksjonsligninger som kan brukes til å utføre disse transformasjonene.

Skriv ned svaret ditt, og etter testing, se på svarene med en detaljert løsning.

№11 Etabler samsvar mellom formelen til et organisk stoff og klassen/gruppen som dette stoffet tilhører: for hver posisjon angitt med en bokstav, velg den tilsvarende posisjonen angitt med et tall.

STOFFETS FORMEL

KLASSE/GRUPPE

1) karboksylsyrer

2) hydrokarboner

3) aldehyder

4) alkoholer

Skriv ned de valgte tallene under de tilsvarende bokstavene.

Oppgave C3 er viet reaksjoner som bekrefter sammenhengen mellom ulike klasser av hydrokarboner og oksygenholdige organiske forbindelser. De representerer en kjede av fem stadier av transformasjon av organiske stoffer, og vurderes ved 5 primære punkter. La oss se på eksempler på de vanskeligste kjedene i 2004-2009 (i parentes - suksessrate i prosent for studenter i Tyumen-regionen, første bølge)

C3 (2004, 11 %)

Acetaldehyd ® kaliumacetat ® etansyre ® etylacetat ® kalsiumacetat ® aceton

At denne kjeden ikke inneholder formler, men navn på stoffer, førte nok også til at det viste seg å være det vanskeligste for elevene. La oss skrive om:

CH 3 CHO ® CH 3 COOK ® CH 3 COOH ® CH 3 COOC 2 H 5 ® (CH 3 COO) 2 Ca ® (CH 3) 2 CO

Reaksjonstypen kan foreslås ved en sammenligning av sammensetningen av utgangs- og resulterende stoffer. Så for den første transformasjonen er det klart at det er nødvendig å oksidere aldehydet i et alkalisk medium, for eksempel:

CH 3 CHO + 2KMnO 4 + 3KOH ® CH 3 COOK + 2K 2 MnO 4 + 2H 2 O

Halvreaksjonsligninger for å arrangere koeffisienter:

CH 3 CHO + 3OH – – 2ē = CH 3 COO – + 2H 2 O |1

MnO 4 – + ē = MnO 4 2– |2

Følgende to reaksjoner burde ikke være vanskelige:

CH 3 COOK + HCl = CH 3 COOH + KCl

CH 3 COOH + C 2 H 5 OH CH 3 COOC 2 H 5 + H 2 O

For å oppnå acetat fra eter, er det nødvendig å hydrolysere det i et alkalisk medium ved å bruke kalsiumhydroksid som alkali:

2CH 3 COOC 2 H 5 + Ca(OH) 2 (CH 3 COO) 2 Ca + 2C 2 H 5 OH

Sistnevnte transformasjon kan være spesielt vanskelig, siden metoder for å produsere ketoner vanligvis ikke dekkes i et grunnleggende kjemikurs. For å utføre det utføres pyrolyse (termisk dekomponering) av kalsiumacetat:

(CH 3 COO) 2 Ca (CH 3) 2 CO + CaCO 3

Den vanskeligste av oppgavene 2005 kjeder viste seg å inkludere elektrolyse av saltløsninger, for eksempel:

C3 (2005, 8 %) Gi reaksjonsligninger som kan brukes til å utføre følgende transformasjoner

Kaliumacetat X 1 X 2 X3®

X 4 X 5

Elektrolyse av kaliumacetatløsning:

K(-) (K +) – ikke redusert, alkalimetall

2H 2 O + 2ē = H 2 + 2OH – | 2

A(+) 2CH 3 COO – –2ē = CH 3 -CH 3 + 2CO 2 | 2

Sammendragsligning:

2CH 3 COO – + 2H 2 O = H 2 + 2OH – + CH 3 -CH 3 + 2CO 2

Eller 2CH 3 COOK + 2H 2 O = H 2 + 2KOH + CH 3 -CH 3 + 2CO 2

Når etan varmes opp i nærvær av en Ni, Pt-katalysator, skjer dehydrogenering, X 2 - eten: CH 3 -CH 3 ® CH 2 = CH 2 + H 2

Det neste trinnet er etenhydrering:

CH2=CH2 + H20® CH3-CH20H; X 3 – etanol

Kaliumpermanganat i et surt miljø er et sterkt oksidasjonsmiddel og oksiderer alkoholer til karboksylsyrer, X 4 - eddiksyre:

5C 2 H 5 OH + 4KMnO 4 + 6H 2 SO 4 = 5CH 3 COOH + 4MnSO 4 + 2K 2 SO 4 + 11 H 2 O

Til slutt vil interaksjonen mellom eddiksyre (X 4) og alkohol (X 3) føre til dannelsen av en ester, X 5 - etylacetat:

CH 3 COOH + C 2 H 5 OH = CH 3 COOC 2 H 5 + H 2 O

Kompleksiteten i denne kjeden ligger også i det faktum at hvis du ikke kjenner den første reaksjonen, er det umulig å forstå hvilke stoffer vi snakker om i resten av den.

La oss se på en rekke andre transformasjoner som forårsaket vanskeligheter for skoleelever under eksamen i 2005.

Dekomponering av oksalsyre og maursyre under påvirkning av konsentrert svovelsyre:

H2C2O4 H 2 O + CO 2 + CO

HCOOH H2O+CO

Aldehyd oksidasjon:

CH3CHO X

Her må vi minne om materialet i uorganisk kjemi, de oksiderende egenskapene til brom. Aldehydet oksideres til en karboksylsyre, og siden reaksjonen skjer i nærvær av NaOH, vil reaksjonsproduktet være et salt:

CH 3 CHO + Br 2 + 3 NaOH ® CH 3 COONa + 2 NaBr + 2H 2 O

Oksidasjon av aldehyder med en ammoniakkløsning av sølvoksid.

HCHO X

Lærebøker skriver vanligvis at det fører til dannelse av karboksylsyrer. Faktisk, siden reaksjonen skjer i nærvær av overskudd av ammoniakk, dannes de tilsvarende ammoniumsaltene. I dette tilfellet er det nødvendig å ta hensyn til at maursyre og dens salter kan oksidere ytterligere, til karbonsyresalter:

HCHO + 2Ag 2 O + 2NH 3 ® (NH 4) 2 CO 3 + 4 Ag, eller mer presist:

HCHO + 4OH ® (NH 4) 2 CO 3 + 4Ag + 2H 2 O + 6NH 3

For selvstendig vurdering tilbys kjeder av transformasjoner som forårsaket de største vanskelighetene ved eksamen. Gi reaksjonsligninger som kan brukes til å utføre følgende transformasjoner:

1. kaliummetoksid X 1® brommetan X 2 X 3 etanal
Her må vi finne ut hva "kaliummetylat" er, men det siste stadiet viste seg å være det vanskeligste, siden en slik reaksjon ikke diskuteres i de fleste skolebøker.

2. CH3CHO X 1 X 2® etylen® CH3CHO X 3

3. kalium ® kaliumetylat X 1 CH 2 = CH 2 X 2 X 3