Открытый турнир по решению задач

Открытый турнир по решению задач

Глубокоуважаемые участники Турнира по решению задач!

Поскольку регламентом Турнира определен дистанционный вариант решения задач, то некоторые данные, необходимые для решения определенных задач, непосредственно в условии задачи не приводятся, но Вы можете найти их в справочниках.

Задача 1. Химическая разминка. (5 баллов)

Поставьте в таблицах место знаков вопроса необходимые числа. Кратко поясните логику выбора ответа.

А

Н2О

18

Б

Н2О

3

В

Н2О

2

Г

Н2О

10

Д

Н2О

4

СН4

16

СН4

5

СН4

4

СН4

10

СН4

5

Н2

?

Н2

?

Н2

?

Н2

?

Н2

?

Задача 2. Химия и шахматы. (8 баллов)

Ученики получили для анализа 7 неизвестных растворов. Каждый раствор содержит только одно растворенное соединение. Для анализа данные растворы слили попарно, а результаты занесли в таблицу. Проанализируйте полученные результаты и определите вещества T – Z.

В пробирках находятся разбавленные растворы следующих веществ: хлорид бария, хлорная вода, сульфат железа (II), нитрат свинца, нитрат серебра, карбонат натрия, иодид натрия.

	T	U	V	W	X	Y	Z
T		Ярко-желтый осадок	Белый осадок	‑	Белый осадок	Белый осадок	Белый осадок
U	Ярко-желтый осадок		‑	Желтый осадок	‑	‑	Коричневый раствор
V	Белый осадок	‑		Белый осадок, темнеющий при хранении	Белый осадок	Белый осадок	‑
W	‑	Желтый осадок	Белый осадок, темнеющий при хранении		Не совсем белый осадок	Белый осадок	Белый осадок, темнеющий при хранении
X	Белый осадок	‑	Белый осадок	Не совсем белый осадок		Грязно-зеленый осадок, переходящий в коричневый	‑
Y	Белый осадок	‑	Белый осадок	Белый осадок	Грязно-зеленый осадок, переходящий в коричневый		Мутно-желтый раствор
Z	Белый осадок	Коричневый раствор	‑	Белый осадок, темнеющий при хранении	‑	Мутно-желтый раствор

Задача 3. Раз, два, три, четыре, пять… (10 баллов)

Подберите пять элементов A, B, C, D и E и напишите для них уравнения реакций в соответствии со следующими требованиями:

-  Одно уравнение реакции, в которой фигурирует один элемент A.

-  Два уравнения реакций, в каждой из которых фигурирует два элемента A и B.

-  Три уравнения реакций, в каждой из которых фигурирует три элемента A, B и C.

-  Четыре уравнения реакций, в каждой из которых фигурирует четыре элемента A, B, C и D.

-  Пять уравнений реакций, в каждой из которых фигурирует пять элементов A, B, C, D и E.

Не будут учитываться реакции, являющиеся обратными к уже написанным.

Задача 4. Love son. (8 баллов)

При взаимодействии этиленгликоля и терефталевой кислоты образуется полимер, в котором число остатков обоих мономеров одинаково. К моменту, когда прореагировало 14,94 г терефталевой кислоты, образовалась вода массой 3,204 г. Укажите количество остатков терефталевой кислоты в молекуле образовавшегося полимера.

Задача 5. Ах, как пахнет в снах полынь-трава! (10 баллов)

Во многих зеленых растениях содержатся вещества, имеющие запах свежей травы и листьев. Такие душистые вещества очень распространены в природе. Анализ одного из них показал, что оно содержит 15.97 % кислорода по массе, обесцвечивает раствор бромной воды, но не реагирует с аммиачным раствором оксида серебра и водным раствором щелочи. Для установления строения этого вещества его подвергли окислительному озонолизу. При этом из 1 моль исходного вещества образовалась смесь, содержащая по 1 моль карбоновой и дикарбоновой кислот с одинаковым числом атомов углерода и отношением молярных масс равным 0.7119.

a) Установите структуру неизвестного душистого вещества.

b) Назовите пространственные изомеры этого вещества по номенклатуре ИЮПАК

Задача 6. Думай, Петька, думай… (Из очень-очень старого анекдота). (12 баллов)

Кадмиевую пластинку массой 20 г поместили в 250 мл раствор сульфата железа (II), в котором молярная концентрация растворенного вещества составляет 0,5 моль/дм3, и выдержали длительное время. Пластинку вынули из раствора, промыли водой, высушили и взвесили. Определите массу пластинки.

Задача 7. Эманация радия. (11 баллов)

Радон – природный радиоактивный газ. В зависимости от концентрации, он может быть как полезен, так и вреден для человека. Радон считается основным фактором риска возникновения рака легких и дыхательных путей в мире. По нормам Европейского союза, в помещении радиоактивный уровень радона не должен превышать 200 Бк/м3 (1 Бк= 1 распад в секунду). Период полураспада 222Rn (T1/2) 3,82 дня.

1) Рассчитайте скорость разложения радона в здании, если его площадь 75 м2, высота 2,5 м, и обусловленная радоном 222Rn радиоактивность 96 Бк/м3.

2) Рассчитайте количество частиц 222Rn в здании.

3) Рассчитайте какой процент радона 222Rn останется в здании через 4 суток. Предположите, что извне 222Rn в здание не поступает.

4) Рассчитайте, сколько времени понадобится, чтобы уровень радиоактивности в здании понизился с уровня европейской нормы до 65 Бк/м3. Предположите, что извне 222Rn в здание не поступает.

5) Какой основной продукт разложения 222Rn, если в качестве второго продукта выделяется 4He?

Задача 8. Я ‑ маленькая лошадка, но стою очень много денег…

(Из очень старой песни Н. Борзова). (10 баллов)

При проверке на таможне была обнаружена партия героина (С21H23O5N), возможно, содержащая примесь лактозы (C12H22O11). 1 г этой смеси был растворен в небольшом количестве воды, после растворения объем довели до 100 мл. Осмотическое давление приготовленного раствора составило 718 гПа (г – соответствует приставке гекто) при 25 ºС. Определите массовую долю героина в изъятой партии.

Задача 9. По мотивам ненаписанных произведений Я. Флеминга. (15 баллов)

Джеймс Бонд (J. Bond, agent 007), проникнув в святая святых химического факультета МГУ – кабинет декана факультета ‑ обнаружил в верхнем отделении письменного стола черновой набросок его выступления на открытии Менделеевской олимпиады по химии перед участниками. По имеющимся агентурным данным председатель жюри Международной Менделеевской олимпиады планировал в своем вступительном слове ретроспективно показать путь развития химии в конце 19 – начале 21 в. в. Во время обдумывания плана выступления несколько раз отвлекали посетители и неотложные телефонные звонки, поэтому означенный черновик представлял собой лист бумаги формата А4, на котором вразброс были написаны реакции, некоторые из которых были неполны, т. е. отсутствовали исходные, продукты или пропущены условия протекания реакции. планировал поработать над текстом выступления в субботний вечер, поэтому уходя домой, оставил черновик в кабинете.

Бонд не решился на кражу сего важнейшего документа, но сфотографировал его, и переслал файл в MI-6 по электронной почте. М, сама в прошлом химик-криминалист, заинтересовалась полученным сообщением и переадресовала файл лучшим экспертам MI-6, которые озадачились расшифровкой, но получилось у них … никак не получилось, в общем.

Ниже можно увидеть фото черновика, сделанное лично Дж. Бондом.

Глубокоуважаемые участники Турнира, Вам будет необходимо ответить на ряд вопросов, которые поставила М перед экспертами MI-6, и на которые не получила вразумительных ответов.

1.  По какому основному критерию были отобраны эти реакции?

2.  Зачем понадобилось подписывать каждую реакцию четырехзначным числом? Какую смысловую нагрузку несет это число?

3.  Около реакции VI по какой-то причине находится сумма двух чисел. Почему?

4.  Каким образом мало-мальски образованный химик может закодировать даже от хорошо образованного нехимика эти реакции? Укажите этот способ, подписав каждую реакцию.

5.  Что должно быть указано над стрелкой в реакции I вместо трех знаков вопроса?

6.  Приведите структурную формулу соединения “Тра-ля-ля” в реакции I и назовите его.

7.  Почему один из продуктов реакции V назван “мажором”, и как в этом случае следует называть второй продукт?

8.  Какое тривиальное название имеет разбавленный водный раствор вещества С из реакции VI? Чем ценна реакция VI для всего человечества?

9.  Сколько различных веществ может образоваться в реакции IV, если в качестве исходных соединений взять пентанон-2 и иодид пропилтрифенилфосфония? Нарисуйте их структурные формулы и назовите их по систематической номенклатуре.

10.  Какой продукт образуется в реакции III, если вместо приведенного металла взять металл, в ядре атома которого содержится на 8 % меньше протонов?

11.  Приведите структурные формулы двух простых эфиров, которые наиболее часто используются как растворители в реакции III?

12.  В реакции IV над стрелкой ничего не указано, хотя при простом смешении реагентов реакция не идет. Приведите пример соединения, прибавление которого к смеси соли фосфония и карбонильного соединения инициирует реакцию между ними. Можно ли считать это вещество катализатором?

13.  Рисунок какого цветка будет вполне уместен рядом с реакцией I?

Составление и подбор задач первой части –

Внимание! Решения задач Части А отправляются электронной почтой на адрес *****@***com (до 24.00 по мск вр, 15 ноября 2015 г) с указанием в Теме письма слова "Турнир". Решения (с указанием фамилии) желательно оформлять в файле WORD, имя файла Familija-TRZ (Familija- фамилия участника –англ.). Если решения отправляются несколькими файлами их нужно нумеровать (Familija-TRZ-1, Familija-TRZ-2…). Фамилия и инициалы участника должны быть указаны также в колонтитуле или в начале каждого документа.

Часть В

1. Общее количество вещества атомов в порции предельного диамина массой 6 г равно 1,2 моль. Определите молекулярную, эмпирическую и структурную формулу диамина. (5 баллов)

2. 2 литра аммиака (н. у.) пропустили через 100 мл 5% раствора серной кислоты с плотностью 1,03 г/мл. Весь аммиак поглотился. Определите массовые доли веществ в полученном растворе. (6 баллов)

3. Эквимолярную смесь двух металлов сожгли в атмосфере хлора. При этом получили смесь продуктов, превышающую по массе исходные металлы в 2,044 раза. Определите, какие металлы были в смеси, если степень окисления каждого из них +2. (8 баллов)

4. При сжигании смеси двух органических веществ получена смесь воды и углекислого газа массой 32 г, в которой массовая доля водорода составляет 5%. Определите качественный и количественный состав смеси органических веществ, если массовая доля углерода в ней 60%.(10 баллов)

5. При действии избытка раствора гидроксида натрия на 18 г бинарного соединения А выделилось 8,4 л газа Б массой 6 г (н. у.) и образовался раствор вещества В. При постепенном приливании (по каплям) к раствору В соляной кислоты образуется осадок вещества Г, при прокаливании которого получается 25,5 г твердого вещества Г. Определите вещества А – Г, запишите уравнения реакций, которые упоминаются в условии. (12 баллов)

6. Теплоты образования органических веществ в разных агрегатных состояниях можно достаточно точно оценивать при помощи метода групповых вкладов. В качестве примера рассмотрим молекулу метилбутана, в которой присутствуют три вида групп: одна группа СН, одна группа СН2 и три группы СН3. Вклады каждой из групп в величины теплот образования алканов известны: для СН это 9.2 кДж/моль, для СН2 25.5 кДж/моль и 48.5 кДж/моль для группы СН3. Тогда Qобр(С5Н12(ж)) = 9.2 + 25.5 + 3·48.5 = 180.2 кДж/моль.

Пользуясь методом групповых вкладов, оцените величину Qобр для соединения, содержащего семь конденсированных бензольных колец С26Н14 на основе данных по теплотам образования следующих полиароматических соединений:  Qобр(С10Н8(тв)) = –78.0 кДж/моль, Qобр(С14Н10(тв)) = –127.5 кДж/моль, Qобр(С16Н10(тв)) = –125.2 кДж/моль. (15 баллов)

нафталин С10Н8	антрацен С14Н10
пирен С16Н10	С26Н14

7. Через раствор хлорида хрома (II) в избытке раствора гидроксида калия пропустили хлор. Хлор прореагировал полностью. Через полученный раствор пропустили избыток углекислого газа, в результате чего образовался осадок массой 6,8 г. Осадок отфильтровали. Вещество, содержащееся в фильтрате, может прореагировать с концентрированным раствором соляной кислоты, при этом выделится 4,48 л хлора (н. у.). Рассчитайте количество исходного хлорида хрома (II). Напишите уравнения всех протекающих реакций. (15 баллов)

8. Некоторое органическое вещество Х при восстановлении водородом дает одно соединение А, при взаимодействии Х с водой образуются вещества А и Б, при взаимодействии Х в раствором щелочи получаются вещества А и В. Из вещества А при нагревании с серной кислотой можно получить соединение Г состава С4Н10О, из вещества Б под действием фосфорного ангидрида можно получить вещество Д состава С4Н6О3, из вещества В при разных условиях можно получить метан и этан. Расшифруйте вещества Х, А – Д, запишите уравнения реакций, упомянутые в условии. (10 баллов)

Составление и подбор задач второй части –

Внимание! Решения задач Части В отправляются электронной почтой на адрес *****@***ru (до 24.00 по мск вр, 15 ноября 2015 г) с указанием в Теме письма слова "Турнир". Решения (с указанием фамилии) желательно оформлять в файле WORD, имя файла Familija-TRZ (Familija- фамилия участника –англ.). Если решения отправляются несколькими файлами их нужно нумеровать (Familija-TRZ-1, Familija-TRZ-2…). Фамилия и инициалы участника должны быть указаны также в колонтитуле или в начале каждого документа.

Уважаемые участники турнира! Предлагаемый Вашему вниманию комплект заданий является избыточным. Если задача не будет решена целиком, мы оценим ту часть, которую Вы представите. Максимальный балл выставляется за полный правильный ответ. Победителем турнира станет участник, набравший наибольшее количество баллов. Желаем удачи!