Задачи 11 класса (стр. 2 )

Аккуратное нагревание соли Цейзе в инертной атмосфере приводит к выделению воды, причем потеря массы при этом составляет 4,656%, при этом образуется безводная соль С. Дальнейшее нагревание С в атмосфере инертного газа приводит к выделению углеводорода D с молярной массой равной 28 г/моль. На 1,000 грамм вещества С выделяется 0,0761 грамма D и образуется красно-коричневый порошкообразный неорганический полимер Е. Из порошка Е, оставшегося после прокаливания 1,000 грамма С можно выделить 0,1061 грамма калия, 0,5293 грамма простого вещества, состоящего из элемента Х, и 0,2885 грамма хлора.

? 1.  Определите состав веществ А – Е, запишите структурную формулу соли С.

? 2.  Запишите суммарное уравнение получения соли Цейзе (по методике Цейзе).

? 3.  Какая отрасль химии считает своим «днем рождения» синтез соли Цейзе?

? 4.  Приведите структурные формулы и реакции получения еще двух веществ, являющихся предметом изучения данной отрасли химии, укажите области их применения.

Задача 4

В химии кислотность среды выражается при помощи показателя рН — отрицательного десятичного логарифма концентрации водорода (рН=-lgC(H+)). Для дистиллированной воды рН=7, для кислых растворов рН<7, для щелочных рН>7.

? 1.  Какая химическая ошибка содержится в известной рекламе («5,5 — пэ-Аш нейтральный»)?

К некоторой жидкости по каплям добавляли 10% раствор гидроксида натрия, измеряя при этом рН. По данным этих измерений был получен следующий график:

? 2.  Определите, какая жидкость была взята для эксперимента. Запишите уравнения реакций, протекающих при добавлении к ней раствора щелочи.

? 3.  Для 10 граммов жидкости, предложенной Вами, и 10% раствора гидроксида натрия оцените, чему должен равняться объем щелочи Vx. Каких данных Вам не хватило для выполнения точного вычисления?

103.

Задачи 11 класса, решение.

Задача 1

! 1.  При дозе 0,08 грамм на 100 мл крови допустимая доза на 5200 мл крови среднего человека составляет 4,16 граммов или 5,33 мл этанола. Таким образом, допустимый объем спирта составляет 5,33 мл; водки — 13,33 мл; пива — 100 мл и кефира — 5,33 литра (при таком объеме выпитого кефира основной проблемой будет уже не состояние опьянения, а что-то другое).

! 2.  Реальные значения допустимых доз алкогольных напитков в США составляют 20 мл для крепких напитков (виски, водка, бренди и т. д.) и 150 мл для пива. Причина завышения доз по сравнению с вышеприведенным расчетом заключается в том, что этанол, попадающий в организм, перерабатывается под действием ферментов-оксидоредуктаз, и его количество в крови понижается.

Задача 2

Элемент Х — кремний. Зашифрованы следующие реакции:

! 1.  SiO2 + 2Mg ® Si (X) + 2MgO

! 2.  Si + SiO2 ® 2SiO (Г)

! 3.  2SiO + O2 ® 2SiO2

! 4.  SiO2 + 2F2 + C ® SiF4 (A)+ CO2

! 5.  SiO2 + 6HF ® H2SiF6 (Б) + 2H2O

! 6.  Si + 6HF ® H2SiF6 + 2H2

! 7.  SiF4 + 2HF ® H2SiF6

! 8.  H2SiF6 + 2NaOH ® Na2SiF6 (B) + 2H2O

! 9.  2SiF4 + Zn ® Si2F6 (Д)+ ZnF2

! 10.  Si2F6 + 4H2O ® HO(O)Si—Si(O)OH (E — аналог щавелевой кислоты) + 6HF

! 11.  SiO2 + 2NaOH ® Na2SiO3 (Ж) + H2O

! 12.  HO(O)Si—Si(O)OH + 4NaOH ® 2Na2SiO3 + 2H2O + H2

Задача 3

Определим кислоту, которую Цейзе использовал для своего эксперимента. По результатам весового анализа и информации о соотношении неизвестный элемент/хлор общая формула кислоты: HaXxCl4x.

а : х : 4×х = 0,595/1 : 57,57/А(Х) : 41,84/35,5 = 0,595 : 57,57/А(Х) : 1,18. Решая это, получаем удовлетворительный ответ только для А(Х) = 195 г/моль, что соответствует платине. Тогда кислота имеет формулу H2PtCl4 (тетрахлорплатиновая кислота).

При кипячении H2PtCl4 в этиловом спирте выделяется летучее водородное соединение. Эквивалент элемента в этом соединении равен 35,4 моль/л, что соответствует хлору в составе хлороводорода.

Углеводород с молярной массой 28 г/моль может быть только этиленом С2Н4 (во времена Цейзе получить какое-либо соединение с неправильным изотопным составом было просто невозможно).

По условию задачи в 1,000 грамме вещества С — продукта разрушения кристаллогидрата соли Цейзе содержится 0,0761 грамм этилена, 0,1091 грамма калия, 0,5293 грамма платины и 0,2885 грамм хлора (сумма масс этих веществ равна 1,000 грамма, значит в безводной соли С содержатся только вышеперечисленные компоненты. Обозначим соль С как Kx(C2H4)yPtzCln.

x : y : z : n = 0,1091/39 : 0,0761/28 : 0,5293/195 : 0,2885/35,5 = 1 : 1: 1 : 3. Формула соединения С — K[(C2H4)PtCl3] (правильный вариант ответа с учетом того, что это соединение комплексное. Молярная масса этой соли составляет 368,6 г/моль или 95,344% по отношению к кристаллогидрату В. Вычисляем, что на воду в 1 моль кристаллогидрата В приходится 18 г.

Тогда формула кристаллогидрата В (Соль Цейзе) K[(C2H4)PtCl3]´H2O

Уравнения реакций:

Синтез соли Цейзе: H2PtCl4 + C2H5OH + KCl ® K[(C2H4)PtCl3]´H2O¯ + 2HCl­

Разложение кристаллогидрата: K[(C2H4)PtCl3]´H2O ® K[(C2H4)PtCl3] + H2O

Дальнейшее разложение: K[(C2H4)PtCl3] ® C2H4 + {K[PtCl3]} (соединение Е — неорганический полимер, в котором связь осуществляется через хлорные мостики.

Синтез соли Цейзе считается «днем рождения» химии металлоорганических соединений, изучающей объекты со связью металл—углерод.

Представители металлоорганических соединений:

Органилмагнийгалогениды (Реактив Гриньяра) R—Mg—X широко используется в органическом синтезе.

Ацетиленид серебра R—CºC—Ag качественный реагент на алкины-1.

Задача 4

! 1.  рН= 5,5 соответствует не нейтральной, а слабокислой среде (в химическом отношении), однако именно это значение рН является нормальным для протекания большинства биохимических процессов.

! 2.  По приведенному графику можно увидеть, что при добавлении раствора щелочи к жидкости среда становится более кислой. При реакции со щелочью кислота, конечно, образоваться не может, но, в 10% растворе содержится и 90% воды
(20 моль воды на 1 моль гидроксида натрия) и кислота может образоваться в результате реакции неизвестной жидкости с водой. Эта жидкость могла быть жидким ангидридом, какой-либо кислоты, например — серной. Жидкие ангидриды карбоновых ксилот не подходят, так как карбоновые кислоты слабые, диссоциированы не полностью, и для них невозможно достигнуть рН=0 (см. график в задаче). SO3 + H2O ® H2SO4

! 3.  Эта реакция будет происходить с большей скоростью, чем реакция гидроксида натрия с кислым оксидом серы(VI). Когда весь SO3 прореагирует, начнутся реакции нейтрализации образовавшейся кислоты:
NaOH + H2SO4 ® NaHSO4 + H-O
2NaOH + H2SO4 ® Na2SO4 + 2H2O

! 4.  рН=7 (полная нейтрализация) произойдет тогда, когда весь исходный SO3 полностью превратится в средний сульфат натрия. 10 грамм оксида серы соответствует 0,125моль, на это количество SO3 потребуется 0,250 моль (10 граммов) NaOH. На нейтрализацию потребуется 100 граммов 10% гидроксида натрия. Для вычисления объема требуется плотность 10% раствора NaOH.

104. Задания для 11 класса.

Задача 1.

Дипептид заданного строения не может быть синтезирован с высоким выходом в результате простого взаимодействия двух аминокислот. Возьмем, например, аланилглицин (H2N–Ala–Gly–COOH).

?1.Изобразите полную структурную формулу аланилглицина.

Взаимодействие глицина и аланина приводит к образованию еще ряда дипептидов.

?2.Изобразите структурные и биохимические формулы «побочных» дипептидов.

Для получения целевых продуктов в лаборатории используют тактику защитных групп – атомных группировок, мешающих ряду функциональных групп вступать в реакцию конденсацию, легко удаляемых впоследствии. Синтез аланилглицина может быть проведен следующим образом:

Соединение NH2–Gly–COOХ (аминокислота с защищенной карбоксильной группой) может быть синтезировано в результате реакции глицина с некоторым газом в присутствии каталитических количеств серной кислоты:

NH2–Gly–COOН + СnH2n ® NH2–Gly–COOХ

?3.Определите структуру защитной группы Х и газа, используемого для защиты карбоксильной группы аминокислоты, если известно, что в соединении NH2–Gly–COOХ 10,68% азота (по массе) и все атомы водорода в составе группы Х равноценны.

?4.Предложите два варианта защитных групп Y (для защиты аминогруппы) запишите реакции получения защищенной аминокислоты состава Y–NH–Ala–COOH.

?5.Белковый синтез в живой клетке протекает без использования защитных групп, при этом, если клетка здорова, побочных продуктов в белковом синтезе не образуется. Кратко (не более, чем в трех фразах) объясните это явление.

Задача 2.

Органическое вещество А образует белый осадок при пропускании через аммиачный раствор оксида серебра. У А только один изомер. А под действием катализатора – соли металла М присоединяет вещество В с образованием вещества С. Известно, что М худший проводник тепла и электричества среди металлов. Вещество С можно получить иначе. Газ Д (ближайший гомолог А) при пропускании над активированным углем, будучи нагрет до 600°С, образует вещество X, где все связи С-С одинаковы. А в присутствии никеля взаимодействует с газом Е. Продукт реакции газ F. Взаимодействие между X и F катализируется хлоридом алюминия, результат взаимодействия вещество G. При каталитическом окислении кислородом воздуха G распадается на С и H. H-вещество, не водород. Известно, что В получают реакцией между Е и кислородом.

? 1.  Напишите уравнения всех упомянутых реакций.

? 2.  Назовите вещества А – Н и X, а также металл М.

Задача 3.

Параметры кристаллической решетки вещества и его молекулярная масса могут помочь предсказать ряд свойств веществ, например его плотность и, с помощью плотности – будет ли образец вещества плавать или тонуть в том или ином растворителе.

Щелочные металлы обладают кубической объемоцентрированной кристаллической решеткой (ОЦК):