1) Fe (A) + 2HCl = FeCl2 (Д) + H2
2) Fe + 3Cl2 = 2FeCl3 (Б)
t
3) 2Fe + 6H2SO4(конц) = Fe2(SO4)3 (Г) + 3SO2 + 6H2O (возможен вариант с серой)
4) 4FeCl2 + 8NaOH + O2 + 2H2O = 4Fe(OH)3 (Е) + 8NaCl (возможен вариант с FeOOH)
5) Fe2(SO4)3 + 3BaCl2 + 12H2O = 2FeCl3·6H2O (В) + BaSO4
6) 2FeCl2 + H2O2 + 4NH3 + 4H2O = 2Fe(OH)3 + 4NH4Cl
7) FeCl3 + 6H2O = FeCl3·6H2O (В)
8) Fe2(SO4)3 + Na2CO3 + H2O = Fe(OH)3 + Na2SO4 + CO2
t
9) 2Fe(OH)3 = Fe2O3 (Ж) + 3H2O
t
10) 2FeCl3·6H2O = Fe2O3 + 6HCl + 3H2O
Разбалловка:
1) определение железа с обоснованием – 3 балла (без обоснования – 1 балл);
2) реакции 1, 2, 3, 5, 7, 9 – по 0,5 балла
3) реакции 4, 6, 8, 10 – по 1 баллу
2. С веществами Х и Y, относящимися к одному классу химических соединений, было проделано несколько однотипных опытов: навеску этого вещества в фарфоровой лодочке помещали в кварцевую трубку и нагревали в струе различных газов. Изменение массы вещества в лодочке в зависимости от газа приведено ниже в таблице. Определите вещества Х и Y и объясните результаты опытов.
Газ | N2 | CO | HCl | HCl + Cl2 | O2 |
mкон/mисх, % (X) | 75,4 | 66,4 | 106,1 | 0 | 84,3 |
mкон/mисх, % (Y) | 63,0 | 49,5 | 109,2 | 109,2 | 67,5 |
Решение. Из данных задачи следует, что оба исходных вещества термически неустойчивы, легко могут быть восстановлены СО и окислены кислородом, один из образуемых хлоридов летуч. Исходные вещества взаимодействуют с хлороводородом. Этому условию соответствуют оксиды, карбонаты, сульфиты и некоторые другие соли металлов, а также ряд окислителей. Поскольку исходные вещества также реагируют с кислородом, маловероятно, чтобы это были окислители. Уменьшение массы при прокаливании в инертной атмосфере при относительно низкой температуре и уменьшение массы при прокаливании в атмосфере кислорода позволяют предположить, что исходные вещества – карбонаты (в случае оксида при прокаливании в токе кислорода происходило бы увеличение массы). Тогда формула исходных веществ – М(СО3)х. М(СО3)х = МOх + хСО2
Для вещества X получаем:
44n/(M1 +60n) = 0,246, где 2n – валентность металла, М – его молярная масса
n 0,5 1 1,5 2
M 59,43 118,86 178,29 237,72
Таким образом, Х – SnCO3
SnCO3 = SnO + CO2
SnCO3 + CO = Sn + 2CO2
SnCO3 + 2HCl = SnCl2 + CO2 + H2O
SnCO3 + 2HCl + Cl2 = SnCl4↑ + CO2 + H2O
2SnCO3 + O2 = 2SnO2 + 2CO2
Для вещества Y:
44n/(M1 +60n) = 0,37, где 2n – валентность металла, М – его молярная масса
n 0,5 1 1,5 2
M 29,46 58,92 88,38 117,84
Отсюда Y = CoCO3
CoCO3 = CoO + CO2
CoCO3 + CO = Co + 2CO2
CoCO3 + 2HCl (+ Cl2) = CoCl2 + CO2 + H2O
6CoCO3 + O2 = 2Co3O4 + 6CO2
Разбалловка:
1)определение веществ X и Y – по 2,5 балла (всего – 5 баллов);
2) реакции образования летучего SnCl4 и Co3O4 – по 1 баллу (всего – 2 балла);
3) остальные реакции – по 0.5 балла (всего – 3 балла)
3. Нагревание вещества А без доступа воздуха до 8000 С приводит к образованию газообразных продуктов с плотностью по воздуху 4,15. При охлаждении происходит частичная конденсация газов, при этом их объем в переводе на те же условия, уменьшается в 2 раза. Пропускание оставшегося газа через избыток водного раствора щелочи приводит к образованию двух солей В и С, одна из которых может существовать в виде трех различных изомеров, и уменьшению объема газов в 2 раза. Оставшийся непоглощенным газ D имеет плотность почти равную плотности воздуха и низкую реакционную способность. Тем не менее, он легко реагирует с литием при комнатной температуре.
Определите вещества А – D и напишите уравнения реакций. Предложите объяснение легкости образования соединения вещества D с литием (в то время как с более активными щелочными металлами эти соединения образуются только при высоких температурах). При взаимодействии вещества А с серной кислотой образуется вещество E. Что вы можете сказать о его кислотно-основных свойствах? Дайте объяснение с позиций электронного строения молекулы. Какие процессы будут происходить при нагревании водного раствора вещества E? Безводного вещества E? Предложите способы получения каждой из изомерных форм соли С в практически чистом виде.Решение. Газ D с низкой реакционной способностью, реагирующий с литием – это азот, легкость его взаимодействия с литием объясняется, вероятно, исключительно прочной кристалли-ческой решеткой нитрида лития вследствие малых размеров обоих ионов.
Газ, поглотившийся щелочью, должен быть кислотным оксидом, галогеном или псевдогалогеном. Наличие трех изомерных форм позволяет заключить, что поглотивший-ся газ – дициан, а соли – В – цианид, а С – цианат (изомеры – изоцианат и фульминат).
Определим неизвестный компонент.
0,5М + 0,25*52 + 0,25*28 = 29*4,15
Отсюда М = 200,7 г/моль – ртуть.
Исходное вещество – цианамид ртути, Hg(NCN)
Hg(NCN) = Hg + 0,5N2 + 0,5(CN)2
(CN)2 + NaOH = NaCN + NaNCO (NaOCN – изоцианат, NaONC – фульминат)
6Li + 3N2 = 2Li3N
При действии серной кислоты на цианамид ртути образуется чистый цианамид (Е), являющийся слабой кислотой ( оттягивание электронов циано-группой ). При нагревании в присутствии воды он гидролизуется до мочевины, а при нагревании чистого вещества – полимеризуется. Полимер является слабым основанием (неподеленная электронная пара локализована на азоте).
Hg(NCN) + H2SO4 = HgSO4 + H2NCN
H2NCN + H2O = CO(NH2)2
3H2NCN = (H2NCN)3
Разбалловка:
1)определение исходного вещества А – 1,5 балла;
2)определение веществ B и C – по 1 баллу;
3) определение вещества D – 0.5 балла;
4) объяснение легкости образования нитрида лития – 1 балл;
5) вещество Е и его кислотно-основные свойства Е – 1 балл;
6) взаимодействие вещества Е с серной кислотой – 2 балла;
7) способы получения цианата, изоцианата, фульмината – по 1 баллу (всего 3 балла)
4. Произведение растворимости (Ks) малорастворимых веществ – это константа равновесия процесса растворения вещества с образованием насыщенного раствора.
Решение. а) Sr3(AsO4)2 тв. = 3Sr2+ + 2AsO43-
Ks = [Sr2+]3·[AsO43-]3, [Xq] – молярная концентрация ионов.
б) Пусть концентрация соли в насыщенном растворе составляет x моль/л. Тогда:
[Sr2+] = 3x; [AsO43-] = 2x
Ks = (3x)3∙(2x)2 =108x5= 1,26*10-21
х = 2,59∙10-5 моль/л
Молекул арсената стронция в растворе нет!
В) В растворе, содержащем хлорид стронция, концентрация ионов стронция составит:
[Sr2+] = 3x + 200/М(SrCl2) = (3x + 0.126) моль/л (плотность этого раствора можно считать равной 1 г/мл).
Поскольку введение иона стронция должно сдвигать равновесие растворения арсената стронция в сторону образования осадка (принцип Ле Шателье), можно считать, что
3x + 0.126 ≈ 0.126
Тогда Ks = 0.1263∙(2x)2= 8∙10-3x2= 1,26*10-21
х = 3,97∙10-10 моль/л
Разбалловка:
1) Выражение для произведения растворимости –2 балла;
2) Связь между произведением растворимости и растворимостью соли в воде – 2 балла;
3) расчет растворимости в воде – 1 балла;
4) отсутствие в растворе молекул арсената стронция –1 балл;
5) расчет растворимости в присутствии хлорида стронция – 4 балла.
5. При пропускании 3-метилбутанола-2 над оксидом алюминия при 530°С была получена смесь веществ А и В. Озонирование 1,000 г этой смеси и количественное разделение продуктов реакции позволило выделить 662,5 мг ацетона.
1. Установите строение веществ А и В.
2. Напишите реакцию их образования и реакции их озонирования.
3. Почему вещества А и В образуются в неравных количествах? Определите массовую долю основного вещества в образовавшейся смеси веществ А и В.
Решение. Известно, что при высокой температуре оксид алюминия является хорошим дегидратирующим агентом. Следовательно можно предположить, что в результате приведенной в условии задачи реакции образуется смесь алкенов:
(СН3)2СН−СН(ОН)−СН3 → (СН3)2С=СН−СН3 + (СН3)2СН−СН=СН2
(А) (В)
Изомер А получается в большем количестве, так как алкены с наибольшим числом заместителей при двойной связи обладают большей термодинамической стабильностью.
То, что полученные продукты являются алкенами подтверждает возможность их озонирования:
(СН3)2С=СН−СН3 
(СН3)2С=О + СН3−СН=О
(СН3)2СН−СН=СН2 (СН3)2СН−СН=О + СН2=О
Ацетон образуется только в первом случае.
Молярная масса каждого из изомерных алкенов равна 70,13 г/моль. Следовательно, количество взятой для озонирования смеси изомеров равно 1000:70,13 = 14,26 ммоль.
Количество образовавшегося ацетона равно 662,5:58,08 = 11,41 ммоль.
|
Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4 5 |
