- Потемневшие со временем картины обрабатывают раствором пероксида водорода Н2О2 (вещество Б

4Н₂О₂ + PbS = PbSО₄ + 4Н₂О

S^2- - 8е = S⁺⁶ восстановитель, окисление 1

2О^-1 + 2е = 2О^-2 окислитель, восстановление 4 1 балл

Pb + H₂O + CO₂ = Pb₂(OH)₂CO₃ ( реакция протекает во времени, свинец порошок) 1 балл

2Pb(OH)₂ + CO₂ = Pb₂(OH)₂CO₃ + H₂O (через суспензию свежеполученного

гидроксида свинца пропускают углекислый газ) 1 балл

2Pb(NO₃)₂ + Na₂CO₃ + 2H₂O = Pb₂(OH)₂CO₃ + 2NaNO₃ + 2HNO₃

(раствор нитрата свинца за счет процесса гидролиза имеет кислотную среду, а раствор карбоната натрия – щелочную; при взаимодействии растворов солей с противоположным типом гидролиза происходит усиление процесса гидролиза, образование осадка основного карбоната обусловлено меньшей его растворимостью по сравнению с карбонатом и гидроксидом). 1 балл

2[Pb(OH)₂ ^.2PbCO₃] + O₂ = 2Pb₃O₄ + 4CO₂ + 2H₂O

При нагревании одновременно происходит несколько химических процессов:

(PbOH)₂CO₃ = 2PbО + СО₂ + Н₂О

6PbО + O₂ = 2Pb₃O₄

(PbOH)₂CO₃ + О₂ = 2PbО₂ +СО₂ + Н₂О

6PbCO₃ + O₂ = 2Pb₃O₄ + 6CO₂

3PbО₂ = Pb₃О₄ + O₂

2PbО ^. PbО₂ = Pb₃О₄ – смешанный оксид оранжево-красного цвета. 3 балла

Задание 9 - 4. На чашках весов размещены химические стаканы одинаковой массы. В каждый стакан поместили по 0,1 г металлического алюминия. Как изменится равновесие весов, если в один стакан налить 5%-ный раствор соляной кислоты массой 10 г, а в другой стакан 5%-ный раствор гидроксида натрия той же массы? Ответ подтвердите расчетом, используя уравнения протекающих реакций. Укажите признаки протекающих химических реакций. (8 баллов)

Решение.

1. 
   Запишем уравнение реакции взаимодействия алюминия с раствором кислоты и щелочи:
   

2Al + 2NaOH + 6H₂O = 2Na[Al(OH)₆] + 3H₂ (уравнение электронного баланса с указанием окислителя и восстановителя)

Признаки реакций – выделение бесцветного газа. 2 балла

2 - Количество вещества алюминия: n(Al) = m/M = 0,1/27 = 3,7 10^-3 моль (0,0037) . Масса вещества соляной кислоты: m(HCl) = w (HCl) х m_p-pa(HCl) = 0,05 х10 = 0,5г. Количество вещества НС1 = m/ М = 0.5 / 36,5 = 0,0137 моль. Сравнивая количество веществ алюминия и соляной кислоты, определяем, что кислота в избытке. Следовательно, алюминий полностью растворится в соляной кислоте. 2 балла

3 – Масса вещества гидроксида натрия: m(NaOH) = w . m_р-ра = 0.05 х 10 = 0,5г. Количество вещества NaOH = 0,5 /40 = 0,0125 моль. Количество вещества щелочи в избытке: n (NaOH) значительно больше n(НС1). Алюминий полностью растворяется в растворе щелочи. 2 балла

4 – Количество вещества алюминия, вступающее в реакцию

одинаково. Поэтому и количество вещества водорода, выделяющегося в результате реакции одинаково. Масса веществ, вступивших в реакцию также одинакова по условию задачи. Следовательно, равновесие весов не изменится после растворения алюминия. 2 балла

BaCO₃ + 2HCl = BaCl₂ + CO₂ + H₂O

BaCl₂ + Na₂SO₄ = BaSO₄ + 2NaCl

Зная массу осадка BaSO₄, найдем количество вещества n(BaSO₄):

m/M = 46,38 г / 233 г^.моль^-1 = 0,2 моль.

Из этого следует, что n(BaSO₄) = n(Ва²⁺) = n (SO₄^2-) = 0,2 моль.

Следовательно, исходная смесь содержит карбонат бария ВаСО₃, масса которого равна n(BaСO₃) ^. М(BaСO₃) = 0,2 моль ^. 197 г/моль = 39,4 г.

Имеем право записать уравнение реакции:

BaCO₃ + 2HCl = BaCl₂ + CO₂ + H₂O 2 балла

3 – По условию задачи: если осадок BaSO₄ прокалить с углем, то образуется вещество белого цвета, при взаимодействии которого с соляной кислотой, выделяется газ с неприятным запахом тухлых яиц объемом 4,48 л (н.у.). Относительная плотность этого газа по воздуху 1,17.

Запишем уравнения происходящих превращений:

BaSO₄ + 4C = BaS + 4CO

BaS + 2HCl = BaCl₂ + H₂S

Подтверждением того, что выделившийся газ - Н₂S, является расчет М_(Н2S) через значение относительной плотности: 1,17 . 29 г/моль =34 г/моль, что соответствует М_(Н2S) . Зная объем газа Н₂S, рассчитаем n(Н₂S) = V/ V_м = 4,48 л/ 22,4 л.моль^-1 = 0,2 моль. Это подтверждает, что n(Н₂S) = n(Ва²⁺).

2 балла

4 – Нерастворимая в воде часть исходной смеси имеет массу: масса исходной смеси – масса растворимой части = 85,55 – 31,8 = 53,75 г. Компонентом этой нерастворимой в воде части смеси является карбонат бария, массой 39,4 г. Эта величина значительно меньше 53,75г и из этого следует, что нерастворимая в воде часть смеси содержит еще один компонент массой 53,75г – 39,4г = 14,35г. (1балл)

При действии на эту смесь соляной кислоты выделяется 6,72 л СО₂, что составляет 0,3 моль. Из этого количества 0,2 моль приходится на реакцию взаимодействия с карбонатом бария:

BaCO₃ + 2НСl = BaCl₂ + CO₂ + H₂O

0,2 моль 0,2 моль

Тогда, по реакции взаимодействия неизвестного карбоната, нерастворимого в воде, с соляной кислотой выделяется 0,1 моль СО₂. (1балл)

Можно предположить, что неизвестным нерастворимым в воде карбонатом, может быть карбонат или гидроксокарбонат двухвалентного металла, т.к. известно, что основные карбонаты являются менее растворимыми, чем средние карбонаты. Взаимодействие неизвестного карбоната с соляной кислотой можно представить в виде уравнений:

а) МеСО₃ + 2НСl = МеСl₂ + СО₂ + Н₂О

n(СО₂) = n (МеСО₃) = 0,1 моль. М(МеСО₃) = m / n = 14,35г / 0,1 моль = 143,5 г/моль. 143,5 = х + 60; х = 83,5 г/моль. В таблице Менделеева нет металла с такой атомной массой. (1,5 балла)

б) (МеОН)₂СО₃ + 4НСl = СО₂ + 3Н₂О + 2МеСl₂

n(СО₂) = n[(МеОН)₂СО₃] = 0,1 моль. М[(МеОН)₂СО₃] = m / n = 14,35г / 0,1 моль = 143,5 г/моль. 143,5 = 2х +34 + 60. 2х = 49,5; х = 24,75 г/моль. По таблице Менделева это соответствует магнию Mg. Формула неизвестного основного карбоната (MgOH)₂CO₃. (1,5 балла)

Следовательно, при взаимодействии растворимого карбоната с соляной кислотой выделяется 0,3 моль СО₂. n(СО₂)_общ – 0,3 = 0,3 моль.

Ме₂СО₃ + 2НСl = 2МеСl + СО₂ + Н₂О

0,3 моль 0,3 моль

Зная массу карбоната растворимого в воде, рассчитаем его М = m/n = 31,8 г/0,3 моль = 106 г/моль. 2х + 12+48 = 106; 2х = 46; х+23 г/моль. Это соответствует Na по таблице Менделеева.

3 балла

6 – Таким образом, состав исходной смеси:

Карбонат бария ВаСО₃ - 39,4 г

Карбонат натрия Na₂СО₃ - 31,8 г

Гидроксокарбонат магния (MgOH)₂CO₃ – 14,35 г. 1 балл

Соли азотистой кислоты проявляют окислительно-восстановительную двойственность. Напишите уравнения взаимодействия натриевой соли азотистой кислоты с подкисленными серной кислотой растворами а) перманганата калия, б) иодида калия. Используя метод электронного баланса, расставьте коэффициенты и укажите признаки химических реакций. (15 баллов)

HNO₂ = H⁺ + NO₂^- (процесс обратимый, кислоты слабая) 1балл

К = [Н⁺ ] [NO₂^-] /[ HNO₂] = (0,0083)² /0,1 = 6,9 10^-4

1,083 ^. 10^-2 моль 2балла

(уравнение электронного баланса с указанием окислителя и восстановителя). Признак реакции – фиолетово-малиновая окраска раствора, обусловленная перманганатом калия, меняется на бесцветную. 2балла

2KI + 2H₂SO₄ + NaNO₂ = I₂+ K₂SO₄ + Na₂SO₄ + 2NO + 2H₂O

(уравнение электронного баланса с указанием окислителя и восстановителя).

Признак реакции – бесцветный раствор приобретает бурую, вплоть до черной, окраску раствора за счет образования свободного иода. 2балла

Задание 10-2. Имеется образец неизвестного металла.

а) Если этот металл растворить в разбавленных растворах соляной, серной или очень разбавленной азотной кислот, то образуется соль, катион которой можно обнаружить с помощью красной кровяной соли.

б) При растворении этого металла в концентрированной серной или азотной кислоте образуется соль, которая не взаимодействует с красной кровяной солью.

в) При сжигании порции металла в кислороде образуется оксид массой 9.24 г. На его полное восстановление необходимо 3,584 л (н.у.) оксида углерода (II). Определите формулу оксида.

г) Полученный оксид встречается в природе в свободном в виде или в составе болотной руды. Укажите название минерала.

д) При растворении этого оксида в соляной кислоте образуется смесь двух солей, а при растворении в крепкой азотной кислоте одна соль. Как можно доказать наличие солей в растворах?

Для всех химических превращений составить уравнения реакций и указать признаки реакций. (15 баллов)

Решение.

1 – Подсказкой для решения этой задачи является упоминание о красной кровяной соли. Как известно, этот реагент используется для качественного определения катионов железа (II). Следовательно, неизвестный металл – железо. 1балл

2 - Запишем уравнения реакций растворения железа в разбавленных растворах соляной, серной или очень разбавленной азотной кислот:

Fe + 2HCl = FeCl₂ + H₂

Fe + H₂SO₄ = FeSO₄ + H₂

4Fe + 10HNO₃ = 4Fe(NO₃)₂ + NH₄NO₃ + 3H₂O

(уравнение электронного баланса с указанием окислителя и восстановителя) 2балла

FeSO₄ + K₃[Fe(CN)₆] = KFe[Fe(CN)₆] + K₂SO₄

Растворимая форма KFe[Fe(CN)₆]

3FeSO₄ + 2K₃[Fe(CN)₆] = Fe₃[Fe(CN)₆]₂ + 3K₂SO₄

Нерастворимая форма Fe₃[Fe(CN)₆]₂

Признак реакции – синий цвет раствора (осадка) 2балла

2Fe + 6H₂SO₄ = Fe₂(SO₄)₃ + 3SO₂ + 6H₂O

(уравнение электронного баланса с указанием окислителя и восстановителя)

Fe + 6HNO₃ = Fe(NO₃)₃ + 3NO₂ + 3H₂O

(уравнение электронного баланса с указанием окислителя и восстановителя) 2 балла

4 – Восстановление неизвестного оксида железа протекает по уравнению:

Fe_xO_y + yCO = xFe + yCO₂

n(CO₂) = V/V_м = 3,584 / 22,4 = 0,16 моль

В соответствии с уравнением реакции составим пропорцию:

1 моль Fe_xO_y ---------- у моль СО

9,24/56х + 32у ---------- 0,16 моль

Отсюда х/у = 1/1,33 . Следовательно, Fe_xO_y = Fe₃O₄ (Fe₂O₃^.FeO – cмешанный оксид) 3 балла

5 – магнитный железняк, магнетит. 0,5 балла

6 – FeO + Fe₂O₃ + 8HCl = FeCl₂ + 2FeCl₃ + 4H₂O 1балл

3Fe₃O₄ + 28HNO₃ = 9Fe(NO₃)₃ + NO + 14H₂O 2балла

При этом одновременно протекает два процесса, обусловленные взаимодействием оксида железа FeO с азотной кислотой по типу ОВР и кислотно-основное растворение Fe₂O₃:

3FeO + 10HNO₃ = 3Fe(NO₃)₃ + NO + 5H₂O

Fe₂O₃ + 6HNO₃ = 2Fe(NO₃)₃ + 3H₂O

7 - Образование солей можно доказать, используя качественные реакции: FeCl₂ + K₃[Fe(CN)₆] = KFe[Fe(CN)₆] + 2KC1

FeCl₃ + K₄[Fe(CN)₆] = KFe[Fe(CN)₆] + 3KC1

Признак реакции и одном, и в другом случае – синяя окраска раствора, ионы железа не мешают друг другу, реакции избирательные.

FeCl₃ + 3KSCN = Fe(SCN)₃ + 3KCl

Признак реакции – кирпично-красная окраска раствора. 1,5балла

Задание 10-3. К смеси пропана с пропиленом объемом 6 л добавили водород объемом 5 л. Смесь газов пропустили над нагретым платиновым катализатором. После приведения продуктов реакции к исходным условиям объем смеси стал равен 7 л. Определите объемные доли пропана и пропилена в исходной смеси газов. С помощью каких реакций можно различить пропан и пропилен. Напишите уравнения реакций. Назовите вещества-продукты проведенных реакций. Укажите возможные области применения пропилена. (Все измерения проведены в одинаковых условиях). (10 баллов)

Решение.

С3Н6 + Н2 → С3Н8 пропан	1 б.
Уменьшение объема газовой смеси произошло за счет взаимодействия равных объемов водорода и пропилена: V’(H2)=V’(C3H6)=V1+ V(H2) – V2=(6+5-7)л=4 л	1 б.
Следовательно, водород взят в избытке, и весь пропилен, содержавшийся в смеси, вступил в реакцию с водородом, т.е. V(C3H6)=V’(C3H6)=4 л	1 б.
Объем пропана в исходной смеси его с пропиленом: V(C3H8)=V1-V(C3H8)=(6 - 4) л=2 л	1 б.
Объемные доли пропана и пропилена в исходной смеси этих газов: φ (C3H8)= V(C3H8)/V1=2/6=0,333 (33,3%) φ (C3H6)= V(C3H6)/V1=4/6=0,667 (66,7%)	1 б.

Различить пропан и пропилен можно, если использовать качественные реакции на пи-связь: взаимодействие с бромной водой и раствором перманганата калия:

СН₂=СН-СН₃ + Br₂ → CH₂Br-CHBr-CH₃

1,2-дибромпропан

Признак реакции – обесцвечивание раствора бромной воды. 1 балл

3СН₂=СН-СН₃ + 2KMnO₄ + 4H₂O → 3CH₂(OH)-CH(OH)-CH₃ +2MnO₂ + 2KOH

C^-1 -1е = С⁰ восстановитель 3

Mn⁺⁷ +3е = Mn⁺⁴ окислитель 2

Признак реакции – обесцвечивание раствора перманганата калия – фиолетово-малиновая окраска суспензии становится бурой, т.к. реакция протекает в нейтральной среде с осаждением оксида марганца. Один из продуктов реакции – пропанол-1,2. 2балла

Области применения пропилена: для производства оксида пропилена, получения изопропилового спирта и ацетона, для синтеза альдегидов, для получения акриловой кислоты и акрилонитрила, полипропилена, пластмасс, каучуков, моющих средств, компонентов моторных топлив, растворителей (Желательно написать уравнения реакций). 2балла

Задание 10 - 4. Некоторый углеводород Х при действии избытка бромной воды образует дибромпроизводное, содержащее 65,57% брома по массе. Установите состав и строение исходного углеводорода, если известно, что в результате реакции восстановительного озонолиза с последующим гидролизом образовалась смесь ацетальдегида и метилэтилкетона. Напишите уравнения химических реакций и приведите формулы и названия продуктов реакции. Составьте формулы изомерных алкенов и назовите их. (10 баллов)

Решение.

Логично предположить, что исходное вещество алкен С_nН_2n , т.к. при действии избытка бромной воды образуется дибромпроизводное С_nН_2nBr₂.

Определим молярную массу производного С_nН_2nBr₂: 80*2/0,6557=244 г/моль. (1 балл)

12n+2n+160=244 г/моль. Решая уравнение, находим что n=6 и таким образом формула неизвестного углеводорода Х - С₆Н₁₂. (1 балл)

За написание формул всех трёх изомеров (максимально 3 балла)

По реакции восстановительного озонирования определим строение исходного углеводорода (4 балла)

возможно через промежуточные стадии:

1 стадия образование озонида


2 стадия разложение озонида под действием воды



Ответ: 3-метилпентен-2


Задание 10 - 5. Серебристо-белый металл А массой 5 г нагревают на воздухе. После его полного окисления образуется порошок В зеленовато-серого цвета массой 8, 713 г порошок поместили в колбу с газоотводной трубкой и начали по каплям приливать воду. Выделился газ С объемом 5191 мл, измеренный при температуре 35ºС и давлении 740 мм рт.ст. Каплю оставшегося после реакции раствора внесли в пламя горелки, которое окрасилось в карминно-красный цвет.

Запишите уравнения протекающих реакций. Укажите вещества А, В, С, качественный и количественный состав порошка В, название газа С. Что представляет собой оставшийся в колбе раствор? (15 баллов)