Veľmi ťažké úlohy 3 skúška z chémie. Úlohy C3 Jednotná štátna skúška z chémie

Diskutovali sme o všeobecnom algoritme na riešenie úlohy č. 35 (C5). Je čas pozrieť sa na konkrétne príklady a ponúknuť vám výber problémov, ktoré môžete vyriešiť svojpomocne.

Príklad 2. Úplná hydrogenácia 5,4 g nejakého alkínu vyžaduje 4,48 litra vodíka (n.s.) Určte molekulový vzorec tohto alkínu.

Riešenie. Budeme konať v súlade s všeobecným plánom. Nech molekula neznámeho alkínu obsahuje n atómov uhlíka. Všeobecný vzorec homologického radu C n H 2n-2. Hydrogenácia alkínov prebieha podľa rovnice:

CnH2n-2 + 2H2 = CnH2n+2.

Množstvo vodíka, ktoré zreagovalo, možno zistiť pomocou vzorca n = V/Vm. V tomto prípade n = 4,48/22,4 = 0,2 mol.

Rovnica ukazuje, že 1 mól alkínu pridá 2 móly vodíka (pripomeňme, že v probléme hovoríme o kompletný hydrogenácia), preto n(CnH2n-2) = 0,1 mol.

Na základe hmotnosti a množstva alkínu zistíme jeho molárnu hmotnosť: M(C n H 2n-2) = m(hmotnosť)/n(množstvo) = 5,4/0,1 = 54 (g/mol).

Relatívna molekulová hmotnosť alkínu je súčtom n atómových hmotností uhlíka a 2n-2 atómových hmotností vodíka. Dostaneme rovnicu:

12n + 2n - 2 = 54.

Riešime lineárnu rovnicu, dostaneme: n = 4. Alkýnový vzorec: C 4 H 6.

Odpoveď: C4H6.

Chcel by som upozorniť na jeden významný bod: molekulový vzorec C4H6 zodpovedá niekoľkým izomérom vrátane dvoch alkínov (butín-1 a butín-2). Na základe týchto problémov nebudeme môcť jednoznačne stanoviť štruktúrny vzorec skúmanej látky. V tomto prípade to však nie je potrebné!

Príklad 3. Keď sa 112 litrov (n.a.) neznámeho cykloalkánu spáli v prebytku kyslíka, vznikne 336 litrov CO 2 . Stanovte štruktúrny vzorec cykloalkánu.

Riešenie. Všeobecný vzorec homologického radu cykloalkánov: C n H 2n. Pri úplnom spaľovaní cykloalkánov, rovnako ako pri spaľovaní akýchkoľvek uhľovodíkov, vzniká oxid uhličitý a voda:

CnH2n + 1,5n02 = nC02 + nH20.

Upozorňujeme: koeficienty v reakčnej rovnici v tomto prípade závisia od n!

Počas reakcie sa vytvorilo 336/22,4 = 15 mólov oxidu uhličitého. 112/22,4 = 5 mólov uhľovodíka vstúpilo do reakcie.

Ďalšia úvaha je zrejmá: ak sa vytvorí 15 mólov CO 2 na 5 mólov cykloalkánu, potom sa vytvorí 15 molekúl oxidu uhličitého na 5 molekúl uhľovodíka, t. j. jedna molekula cykloalkánu produkuje 3 molekuly CO 2 . Pretože každá molekula oxidu uhoľnatého (IV) obsahuje jeden atóm uhlíka, môžeme dospieť k záveru: jedna molekula cykloalkánu obsahuje 3 atómy uhlíka.

Záver: n = 3, vzorec cykloalkánu - C3H6.

Ako vidíte, riešenie tohto problému „nezapadá“ do všeobecného algoritmu. Molárnu hmotnosť zlúčeniny sme tu nehľadali, ani sme nevytvárali žiadnu rovnicu. Podľa formálnych kritérií tento príklad nie je podobný štandardnému problému C5. Ale už som zdôraznil, že je dôležité nezapamätať si algoritmus, ale pochopiť ZMYSEL vykonávaných akcií. Ak pochopíte význam, sami budete môcť vykonať zmeny vo všeobecnej schéme na jednotnej štátnej skúške a vybrať si najracionálnejšie riešenie.

V tomto príklade je ešte jedna „zvláštnosť“: je potrebné nájsť nielen molekulárny, ale aj štruktúrny vzorec zlúčeniny. V predchádzajúcej úlohe sme to nedokázali, ale v tomto príklade - prosím! Faktom je, že vzorec C3H6 zodpovedá iba jednému izoméru - cyklopropánu.

Odpoveď: cyklopropán.

Príklad 4. 116 g určitého množstva nasýteného aldehydu sa dlho zahrievalo s roztokom amoniaku s oxidom strieborným. Reakciou sa získalo 432 g kovového striebra. Určite molekulový vzorec aldehydu.

Riešenie. Všeobecný vzorec homologického radu nasýtených aldehydov je: C n H 2n+1 COH. Aldehydy sa ľahko oxidujú na karboxylové kyseliny, najmä pôsobením roztoku amoniaku oxidu strieborného:

CnH2n+1 COH + Ag20 = CnH2n+1 COOH + 2 Ag.

Poznámka. V skutočnosti je reakcia opísaná zložitejšou rovnicou. Keď sa Ag 2 O pridá k vodnému roztoku amoniaku, vznikne komplexná zlúčenina OH - diamínhydroxid strieborný. Práve táto zlúčenina pôsobí ako oxidačné činidlo. Počas reakcie vzniká amónna soľ karboxylovej kyseliny:

CnH2n+1 COH + 2OH = CnH2n+1 COONH4 + 2Ag + 3NH3 + H20.

Ďalší dôležitý bod! Oxidácia formaldehydu (HCOH) nie je opísaná uvedenou rovnicou. Keď HCOH reaguje s roztokom amoniaku oxidu strieborného, uvoľňujú sa 4 móly Ag na 1 mól aldehydu:

НCOH + 2Ag2O = CO2 + H2O + 4Ag.

Buďte opatrní pri riešení problémov spojených s oxidáciou karbonylových zlúčenín!

Vráťme sa k nášmu príkladu. Na základe hmotnosti uvoľneného striebra môžete zistiť množstvo tohto kovu: n(Ag) = m/M = 432/108 = 4 (mol). Podľa rovnice na 1 mol aldehydu vznikajú 2 móly striebra, teda n(aldehyd) = 0,5n(Ag) = 0,5*4 = 2 móly.

Molová hmotnosť aldehydu = 116/2 = 58 g/mol. Pokúste sa urobiť ďalšie kroky sami: musíte vytvoriť rovnicu, vyriešiť ju a vyvodiť závery.

Odpoveď: C2H5COH.

Príklad 5. Keď 3,1 g určitého primárneho amínu reaguje s dostatočným množstvom HBr, vznikne 11,2 g soli. Určte vzorec amínu.

Riešenie. Primárne amíny (C n H 2n + 1 NH 2) pri interakcii s kyselinami tvoria alkylamóniové soli:

СnH2n+1 NH2 + HBr = [СnH2n+1 NH3] + Br-.

Bohužiaľ, na základe hmotnosti vytvoreného amínu a soli nemôžeme zistiť ich množstvo (pretože molárne hmotnosti nie sú známe). Poďme inou cestou. Spomeňme si na zákon zachovania hmotnosti: m(amín) + m(HBr) = m(soľ), teda m(HBr) = m(soľ) - m(amín) = 11,2 - 3,1 = 8,1.

Venujte pozornosť tejto technike, ktorá sa veľmi často používa pri riešení C 5. Aj keď hmotnosť činidla nie je v zadaní úlohy výslovne uvedená, môžete ju skúsiť nájsť z hmotností iných zlúčenín.

Takže sme späť na správnej ceste so štandardným algoritmom. Na základe hmotnosti bromovodíka zistíme množstvo, n(HBr) = n(amín), M(amín) = 31 g/mol.

Odpoveď: CH3NH2.

Príklad 6. Určité množstvo alkénu X pri reakcii s nadbytkom chlóru tvorí 11,3 g dichloridu a pri reakcii s nadbytkom brómu 20,2 g dibromidu. Určite molekulový vzorec X.

Riešenie. Alkény pridávajú chlór a bróm za vzniku dihalogénových derivátov:

CnH2n + Cl2 = CnH2nCl2,

CnH2n + Br2 = CnH2nBr2.

V tomto probléme je zbytočné hľadať množstvo dichloridu alebo dibromidu (ich molárne hmotnosti nie sú známe) alebo množstvo chlóru alebo brómu (ich hmotnosti nie sú známe).

Používame jednu neštandardnú techniku. Molárna hmotnosť CnH2nCl2 je 12n + 2n + 71 = 14n + 71. M(CnH2nBr2) = 14n + 160.

Známe sú aj hmotnosti dihalogenidov. Môžete zistiť množstvá získaných látok: n(C n H 2n Cl 2) = m/M = 11,3/(14n + 71). n(CnH2nBr2) = 20,2/(14n + 160).

Podľa konvencie sa množstvo dichloridu rovná množstvu dibromidu. Táto skutočnosť nám umožňuje vytvoriť rovnicu: 11,3/(14n + 71) = 20,2/(14n + 160).

Táto rovnica má jedinečné riešenie: n = 3.

Odpoveď: C3H6

V záverečnej časti vám ponúkam výber úloh typu C5 rôznej náročnosti. Skúste ich vyriešiť sami - bude to vynikajúce školenie pred vykonaním jednotnej štátnej skúšky z chémie!

Na precvičenie urobte test VPR 2017 z chémie 11. možnosť 3

Pokyny na vykonanie práce

Test obsahuje 15 úloh. Na dokončenie chemickej práce je pridelená 1 hodina 30 minút (90 minút).

Svoje odpovede formulujte v texte práce podľa pokynov k zadaniam. Ak napíšete nesprávnu odpoveď, prečiarknite ju a napíšte vedľa nej novú.

Pri vykonávaní práce môžete použiť nasledujúce dodatočné materiály:

– Periodická tabuľka chemických prvkov D.I. Mendelejev;

– tabuľka rozpustnosti solí, kyselín a zásad vo vode;

– elektrochemický rad kovových napätí;

– neprogramovateľná kalkulačka.

Pri dokončovaní úloh môžete použiť koncept. Príspevky v koncepte nebudú kontrolované ani hodnotené.

Odporúčame vám dokončiť úlohy v poradí, v akom sú zadané. Ak chcete ušetriť čas, preskočte úlohu, ktorú nemôžete dokončiť okamžite, a prejdite na ďalšiu. Ak vám po dokončení celej práce zostane čas, môžete sa vrátiť k zmeškaným úlohám.

Body, ktoré získate za splnené úlohy, sa sčítajú. Pokúste sa dokončiť čo najviac úloh a získať čo najviac bodov.

Prajeme vám úspech!

názov

№1 Z vášho kurzu chémie poznáte tieto metódy delenia zmesí: sedimentácia, filtrácia, destilácia (destilácia), magnetické pôsobenie, odparovanie, kryštalizácia. Na obr. 1 a 2 znázorňujú dva z týchto spôsobov.
Z nižšie uvedených zmesí vyberte tie, ktoré je možné oddeliť metódami znázornenými na obrázkoch.

A) riečny piesok a piliny.

B) voda a olivový olej.

B) kryštálový cukor a škrob.

D) krieda a voda

Zapíšte si názvy vybraných zmesí, číslo zodpovedajúceho obrázku a názov spôsobu delenia zmesi.

Voda a olivový olej
Číslo obrázku

Metóda separácie zmesi

Zmes

Krieda a voda

Číslo obrázku

Metóda separácie zmesi

№2 Na obrázku je znázornený diagram rozloženia elektrónov na energetických úrovniach v atóme určitého chemického prvku.
Na základe navrhovanej schémy vykonajte nasledujúce úlohy:

1) zapíšte si značku chemického prvku, ktorému zodpovedá tento diagram atómovej štruktúry;

2) zapíšte si číslo periódy a číslo skupiny do Periodickej tabuľky chemických prvkov D.I. Mendelejev, v ktorom sa tento prvok nachádza;
Do odpovede zadajte číslo obdobia.

Do odpovede zadajte číslo skupiny.

3) určiť, či jednoduchá látka, ktorá tvorí tento prvok, je kov alebo nekov.

Svoju odpoveď napíšte ako kovovú alebo nekovovú.

№3 Periodická tabuľka chemických prvkov D.I. Mendelejev je bohatým zdrojom informácií o chemických prvkoch, ich vlastnostiach a vlastnostiach ich zlúčenín. Napríklad je známe, že so zvýšením atómového čísla chemického prvku sa polomery atómov v periódach zmenšujú a v skupinách zväčšujú. Vzhľadom na tieto vzory usporiadajte nasledujúce prvky v poradí klesajúceho atómového polomeru: B, Al, C, N. Napíšte symboly prvkov v požadovanom poradí.

Napríklad Be; Li; Mg; Na

№4 Nižšie uvedená tabuľka ukazuje niektoré charakteristiky kovalentných a iónových typov chemických väzieb.

Pomocou týchto informácií určite typ chemickej väzby v molekulách:

1) oxid sírový (S02);

2) sírovodík (H2S).

1) V molekule oxidu sírového (IV)______________________

2) V molekule sírovodíka_______________________

№5 Komplexné anorganické látky môžu byť podmienene rozdelené, to znamená klasifikované, do štyroch tried, ako je znázornené na diagrame. Do tohto diagramu zadajte chýbajúce názvy dvoch tried a dvoch vzorcov látok, ktoré sú zástupcami zodpovedajúcich tried.

Zadanie tejto časti je kontrolované samostatne odborníkmi. Odpovede môžu byť rôzne, napríklad Kyseliny: HNO3

Doplňte názov chýbajúcej skupiny pre P2O5

Zadanie tejto časti je kontrolované samostatne odborníkmi. Odpovede môžu byť rôzne, napríklad Soli: Na3PO4

Ako odpoveď doplňte chýbajúci názov skupiny pre KOH

Na dokončenie úloh 6–8 použite informácie uvedené v tomto texte.

Hliník je tretím najrozšírenejším prvkom v zemskej kôre. Vyrábajú sa zliatiny na báze hliníka, ktoré majú vysokú pevnosť a sú relatívne lacné na výrobu. Z týchto zliatin sa vyrábajú hrnce, panvice, plechy na pečenie, naberačky a iné domáce potreby. Hliníkový riad dobre vedie teplo, veľmi rýchlo sa zohrieva a ľahko sa čistí. Mäso sa pečie v rúre a koláče sa pečú na hliníkovej fólii; Maslo a margarín, syr, čokoláda a cukríky sú balené v hliníkovej fólii. Kovový hliník je reaktívny kov, ale je odolný voči korózii, keďže pri interakcii so vzdušným kyslíkom sa na jeho povrchu vytvára tenká vrstva oxidu hlinitého (Al2O3), ktorý má veľkú pevnosť. Ak sa odstráni oxidový film, hliník ľahko vstupuje do chemických reakcií s nekovmi, napríklad s halogénmi.
Najbežnejšie prírodné zlúčeniny hliníka sú jeho oxid a hydroxid. Tieto zlúčeniny majú amfotérne vlastnosti, to znamená, že môžu vykazovať zásadité aj kyslé vlastnosti v závislosti od povahy látky, ktorá s nimi reaguje. Hydroxid hlinitý (Al(OH)3) sa pre svoju schopnosť neutralizovať kyselinu používa v medicíne pri výrobe liekov na vredy a pálenie záhy. V laboratóriu možno hydroxid hlinitý získať pôsobením alkálií (bez nadbytku) na roztoky hliníkových solí.
№6

1) Napíšte rovnicu pre reakciu hliníka s chlórom.

2) Čo určuje odolnosť hliníka proti korózii?

№7

1) Napíšte molekulovú rovnicu pre reakciu medzi hydroxidom hlinitým a kyselinou dusičnou (HNO3).

2) Uveďte, aké vlastnosti (zásaditý alebo kyslý) hydroxid hlinitý pri tejto reakcii vykazuje.

Zapíšte si svoju odpoveď a po otestovaní si pozrite odpovede s podrobným riešením.

№8

1) Napíšte skrátenú iónovú rovnicu pre reakciu medzi roztokmi chloridu hlinitého (AlCl3) a hydroxidu draselného (bez nadbytku).
2) Vysvetlite, prečo by pri tejto reakcii na získanie hydroxidu hlinitého nemal byť prebytok alkálie.

Zapíšte si svoju odpoveď a po otestovaní si pozrite odpovede s podrobným riešením.

№9 Je uvedená schéma redoxnej reakcie.

H2S + Cl2 + H2O → H2SO4 + HCl

1. Pre túto reakciu urobte elektronické váhy.

2. Identifikujte oxidačné činidlo a redukčné činidlo.

3. Usporiadajte koeficienty v rovnici reakcie.
Zapíšte si svoju odpoveď a po otestovaní si pozrite odpovede s podrobným riešením.

№10 Transformačná schéma je uvedená:

CuO → CuCl2 → Cu(NO3)2 → Cu(OH)2

Napíšte rovnice molekulárnej reakcie, ktoré možno použiť na uskutočnenie týchto transformácií.

Zapíšte si svoju odpoveď a po otestovaní si pozrite odpovede s podrobným riešením.

№11 Vytvorte súlad medzi vzorcom organickej látky a triedou/skupinou, do ktorej táto látka patrí: pre každú pozíciu označenú písmenom vyberte zodpovedajúcu pozíciu označenú číslom.

VZOR LÁTKY

TRIEDA/SKUPINA

1) karboxylové kyseliny

2) uhľovodíky

3) aldehydy

4) alkoholy

Zapíšte si vybrané čísla pod príslušné písmená.

Úlohy C3 sú venované reakciám, ktoré potvrdzujú vzťah medzi rôznymi triedami uhľovodíkov a organickými zlúčeninami obsahujúcimi kyslík. Predstavujú reťazec piatich fáz transformácie organických látok a sú hodnotené v 5 primárnych bodoch. Pozrime sa na príklady najťažších reťazcov v rokoch 2004-2009 (v zátvorkách - percentuálna úspešnosť študentov v regióne Ťumen, prvá vlna)

C3 (2004, 11 %)

Acetaldehyd ® octan draselný ® kyselina etánová ® etylacetát ® octan vápenatý ® acetón

To, že tento reťazec neobsahuje vzorce, ale názvy látok, tiež zrejme viedlo k tomu, že sa ukázal byť pre študentov najťažší. Poďme prepísať:

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

Typ reakcie možno navrhnúť porovnaním zloženia východiskových a výsledných látok. Takže pre prvú transformáciu je jasné, že je potrebné oxidovať aldehyd v alkalickom prostredí, napríklad:

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

Rovnice polovičnej reakcie na usporiadanie koeficientov:

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

MnO 4 – + ē = MnO 4 2– |2

Nasledujúce dve reakcie by nemali byť ťažké:

CH3COOK + HCl = CH3COOH + KCl

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

Na získanie acetátu z éteru je potrebné ho hydrolyzovať v alkalickom prostredí s použitím hydroxidu vápenatého ako zásady:

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

Posledná uvedená transformácia môže byť obzvlášť ťažká, pretože spôsoby výroby ketónov nie sú zvyčajne zahrnuté v základnom kurze chémie. Na jeho uskutočnenie sa vykonáva pyrolýza (tepelný rozklad) octanu vápenatého:

(CH3COO)2Ca (CH3)2CO + CaC03

Najťažšia z úloh 2005 Ukázalo sa, že reťazce zahŕňajú elektrolýzu soľných roztokov, napríklad:

C3 (2005, 8 %) Uveďte reakčné rovnice, ktoré možno použiť na uskutočnenie nasledujúcich transformácií

Octan draselný X 1 X 2 X3®

X 4 X 5

Elektrolýza roztoku octanu draselného:

K(-) (K +) – neredukovaný, alkalický kov

2H20 + 2ē = H2 + 2OH – | 2

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

Súhrnná rovnica:

2CH3COO – + 2H20 = H2 + 2OH – + CH3-CH3 + 2CO2

Alebo 2CH3COOK + 2H20 = H2 + 2KOH + CH3-CH3 + 2CO2

Keď sa etán zahrieva v prítomnosti katalyzátora Ni, Pt, dochádza k dehydrogenácii, X 2 - etén: CH 3 -CH 3 ® CH 2 =CH 2 + H 2

Ďalšou fázou je hydratácia eténu:

CH2=CH2+H20®CH3-CH20H; X 3 – etanol

Manganistan draselný v kyslom prostredí je silné oxidačné činidlo a oxiduje alkoholy na karboxylové kyseliny, X 4 - kyselina octová:

5C2H5OH + 4KMnO4 + 6H2S04 = 5CH3COOH + 4MnS04 + 2K2S04 + 11H20

Nakoniec interakcia kyseliny octovej (X 4) a alkoholu (X 3) povedie k vytvoreniu esteru X5 - etylacetátu:

CH3COOH + C2H5OH = CH3COOC2H5 + H20

Zložitosť tohto reťazca spočíva aj v tom, že ak nepoznáte prvú reakciu, je nemožné pochopiť, o akých látkach v tom zvyšku hovoríme.

Uvažujme o množstve ďalších premien, ktoré spôsobili školákom ťažkosti počas skúšky v roku 2005.

Rozklad kyseliny šťaveľovej a mravčej pôsobením koncentrovanej kyseliny sírovej:

H2C204 H20 + CO2 + CO

HCOOH H2O+CO

Oxidácia aldehydov:

CH 3 CHO X

Tu si musíme pripomenúť materiál anorganickej chémie, oxidačné vlastnosti brómu. Aldehyd sa oxiduje na karboxylovú kyselinu a keďže reakcia prebieha v prítomnosti NaOH, reakčným produktom bude soľ:

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

Oxidácia aldehydov roztokom amoniaku oxidu strieborného.

HCHO X

Učebnice väčšinou píšu, že vedie k tvorbe karboxylových kyselín. V skutočnosti, keďže reakcia prebieha v prítomnosti nadbytku amoniaku, tvoria sa zodpovedajúce amónne soli. V tomto prípade je potrebné vziať do úvahy, že kyselina mravčia a jej soli môžu ďalej oxidovať na soli kyseliny uhličitej:

HCHO + 2Ag 2 O + 2NH 3 ® (NH 4) 2 CO 3 + 4Ag, alebo presnejšie:

HCHO + 4OH ® (NH 4) 2 CO 3 + 4Ag + 2H20 + 6NH3

Na nezávislé posúdenie sú ponúkané reťazce transformácií, ktoré spôsobili najväčšie ťažkosti pri skúške. Uveďte reakčné rovnice, ktoré možno použiť na vykonanie nasledujúcich transformácií:

1. metoxid draselný Xi® brómmetán X2X3 etanal
Tu musíme zistiť, čo je „metylát draselný“, ale posledná fáza sa ukázala ako najťažšia, pretože o takejto reakcii sa vo väčšine školských učebníc nehovorí.

2. CH3CHO X 1 X 2® etylén® CH3CHO X 3

3. etylát draselný® draselný X1CH2=CH2X2X3