Задачи 11 класса (стр. 3 )

?1. Выведите общую формулу зависимости плотности металла с ОЦК от длины ребра элементарной ячейки ОЦК (а) и атомной массы металла (А).

Ниже приведены значения длины ребра элементарной ячейки щелочных металлов в ангстремах (1Å = 10-10м):

Li	Na	K	Rb	Сs
3,50	4,28	5,33	5,62	6,08

?2. Пользуясь выведенной формулой, вычислите плотности щелочных металлов.

?3. Предскажите, что произойдет, если натрий поместить в: а) анизол (метилфениловый эфир) (r = 0,953 г/мл); б) хлороформ (r = 1,47 г/мл); в) воду (r = 1,000 г/мл)

Задача 4.

1859 году был осуществлён первый синтез нового, неизвестного в то время органического соединения, названного им диоксиметиленом.

При лёгком нагревании смеси эквивалентных количеств щавелевокислого серебра и йодистого метилена, помещённой под слой нефти, выделялся газ, и новое вещество конденсировалось тонким слоем на стенках колбы. Газ, собранный над ртутью, наполовину поглощался едким кали; остаток при поджигании сгорал характерным синим пламенем с образованием углекислоты. Анализ диоксиметилена показал, что это вещество содержит 40.0% углерода, 6.7% водорода и 53.3% кислорода, а плотность его паров по воздуху равна 2.07.

Свойства этого соединения химик описал следующим образом: «диоксиметилен есть тело среднее [нейтральное по лакмусу], безвкусное, со слабым раздражающим запахом, который усиливается при нагревании. Он не растворяется быстро ни в воде, ни в алкоголе, ни в эфире даже при температурах их кипения; но он совершенно растворяется, если нагревать его при 100° с водой в продолжение многих часов. Едкое кали растворяет диоксиметилен и превращает его, по-видимому, в нелетучую кислоту. Диоксиметилен ниже 100° уже улетучивается, а на несколько градусов выше этой температуры испарение хотя делается заметным, но идёт тихо; для полного же обращения вещества в газообразное состояние надо нагревать его до температуры высшей 150°. Неиспарившаяся ещё часть вещества плавится около 152° и в то же самое время начинает кипеть».

? 1.  Установите простейшую и истинную формулы диоксиметилена и состав газовой смеси, выделяющейся при реакции Ag2C2O4 c CH2I2, запишите уравнение реакции.

? 2.  Позднее, в 1869 году, определив ещё раз плотность диоксиметилена, Бутлеров признал, что в его работе 1859 года была допущена ошибка. Чем, по-вашему, она могла быть обусловлена и какова истинная плотность паров этого соединения? Под каким названием оно известно в настоящее время?

? 3.  Как Вы можете объяснить явления, происходящие с этим веществом при нагревании? Почему диоксиметилен не имеет чёткой температуры плавления (возгонки)? За счёт чего оно растворяется в воде при нагревании и в растворе щёлочи?

? 4.  Занимаясь дальнейшими исследованиями химических свойств диоксиметилена, получил на его основе ещё два новых соединения: первое, имеющее тот же элементный состав, — обработкой диоксиметилена известковой водой, второе —. реакцией диоксиметилена с аммиаком (для него анализ дал следующие результаты: 51.43% С, 8.57% Н и 40.00% N). О каких веществах идёт речь?

104. Задания для 11 класса (решение).

Задача 1.

В результате взаимодействия глицина и аланина может образоваться всего четыре дипептида:

В результате защиты карбоксильной группы произошла реакция:

NH2–CH2–COOН + СnH2n ® NH2–CH2–COOСnH2n+1

Массовая доля азота будет рассчитываться по формуле:

W(N) = 14/(14 + 2×12 + 2×16 + 5×1 + 12×n + 2n×1) = 0,1068. Решая это уравнение, получаем n = 4, формула газа, используемого для постановки защитной группы С4Н8, с учетом информации о равноценности атомов водорода в группе Х – это изобутилен:

Аминогруппу аминокислоты можно защитить за счет солеобразования с галогеноводородными (галогеноводородная защита) или карбоновыми (ацильная защита) кислотами:

В биологических системах образование белка происходит на матрице РНК, полученной комплементарным копированием участка ДНК (гена) при участии белковых катализаторов – ферментов. Селективность матричного синтеза белка при этом настолько высока, что посторонняя молекула аминокислоты просто не в состоянии встраиваться в состав строящейся белковой молекулы.

Задача 2.

В условии отображены следующие уравнения реакций:

Упомянутые в условии задачи вещества соответственно: А – пропин, В – вода, М – ртуть, С – ацетон (пропанон), D – ацетилен, Е – водород, F – пропен, Х – бензол, G – кумол (изо-пропилбензол), Н – фенол.

Задача 3.

Плотность металла можно определить по формуле: r(Ме) = Аm(Ме)/Vm(Me), где Аm и Vm соответственно молярная масса и молярный объем металла. Молярный объем можно определить Vm(Me) = а3×NA/Z, где а – длина ребра элементарной ячейки кристаллической решетки, NA – число Авогадро,
Z – число атомов, приходящихся на элементарное звено. Z(ОЦК) = 2 (учтите, что в ОЦК атомы, находящиеся в вершинах куба принадлежат и соседним кристаллическим решеткам). Уравнение для плотности принимает вид:

Рассчитываем плотности по данным таблицы из условия:

Металл	Li	Na	K	Rb	Cs
Плотность (рассчитана), г/л	542	977	858	1558	1966
Плотность (справочн.), г/л	534	971	862	1532	1873

Металлический натрий имеет плотность, большую, чем плотность анизола, следовательно, в нем он будет тонуть, погружение натрия в воду или хлороформ приводит к интенсивным химическим реакциям, протекающим со взрывом.

Задача 4.

1.  Газ, выделяющийся при реакции — смесь СО и СО2 в соотношении 1:1 (по объёму).

Простейшая формула диоксиметилена С:Н:О = 40.0/12:6.7:53.3/16 = 1:2:1, или СН2О. “Истинная” формула, первоначально определённая Бутлеровым по плотности паров — С2Н4О2 (2.07·29 = 60.0). Бутлеров полагал, что новое вещество изомерно уксусной кислоте и содержит элементы окиси метилена, взятые два раза. Уравнение реакции:

Ag2C2O4 + CH2I2 → 2AgI + 1/n(CH2O)n + CO + CO2.

2. Ошибка Бутлерова при определении плотности паров диоксиметилена связана с неправильной оценкой цены деления: “Я не могу сейчас с уверенностью назвать причину этой ошибки, однако думаю, что последняя заключается в недосмотре, в результате которого деления на применённой пробирке, составляющие 2 к. см каждое, были принятыми соответствующими 1 к. см.”.

Таким образом, истинная плотность паров соединения 1.34 г/л (1.035 по воздуху), что соответствует формальдегиду. Название формальдегида по правилам IUPAC — метаналь.

3. Формальдегид лри н. у. — газ с резким запахом. Диоксиметилен — твёрдое вещество, полученное Бутлеровым, представлял собой аморфный полимер формальдегида неопределённого молекулярного веса, т. н. параформальдегид или параформ (сам Бутлеров прдположил, что полученное соединение являлось триоксометиленом — циклическим тримером формальдегида, наиболее устойчивым из всех его полимеров, но, скорее всего, это была их смесь, т. е. параформ)

При нагревании параформа происходит его деполимеризация:

(СН2О)n → nСН2О↑,

причём сначала разлагаются полимеры с меньшей молекулярной массой, и смесь испаряется не в точке, а в интервале температур. Аналогичный процесс происходит и при растворении параформа в щёлочи и воде.

4. При обработке параформа гидроксидом кальция Бутлеров получил сахаристое вещество, которое являлось трудноразделяемой смесью различных гексоз. Реакция с аммиаком приводит к образованию гксаметилентетрамина (уротропина):

Эту реакцию используют для получения уротропина и сейчас.

201.

Задания для 11 класса.

Задача 1.

Расшифруйте цепочку превращений:

Дополнительно известно, что вещество С применяется в кулинарии и при консервировании, вещество Е является компонентом свекловичного сока, вещество F широко используется в органическом синтезе.

Задача 2.

Предложить методику, укажите необходимую химическую посуду для разделения смеси, содержащей железную стружку, медные и свинцовые опилки, капли ртути, иодид серебра, петролейный эфир, пропиловый спирт, нитрат калия, гранулы пенополистирола.

Задача 3.

В химии важно знать концентрации всех частиц в растворе кислоты, основания или соли после установления равновесий, связанных с диссоциацией, гидролизом или осаждением слабых электролитов, в частности концентрацию ионов водорода
(рН раствора). рН = –lg[H+], где [H+] – равновесная концентрация ионов водорода.

К 100 мл раствора уксусной кислоты с титром (титр – число граммов растворенного вещества в одном миллилитре растворителя) Т = 0,006 г/мл добавили 100 мл раствора гидроксида натрия с процентной концентрацией 0,4% (плотность такого раствора можно принять за единицу).

?1.Рассчитайте молярные концентрации (число молей растворенного вещества в одном литре растворенного вещества) исходных веществ.

?2.Рассчитайте рН раствора, полученного после сливания щелочи и кислоты, если известно, что константа диссоциации уксусной кислоты Ка = 1,8´10-5 (рКа = 4,75).