Химия: 10-11-е классы: задачник - Еремин В.В., Дроздов А.А., Ромашов Л.В.

Author: Еремин В.В. Дроздов А.А. Ромашов Л.В.

Tags: общее школьное образование общеобразовательная школа химия химические науки органическая химия неорганическая химия задачи по химии естественные науки учебник по химии 11 класс 10 класс

ISBN: 978-5-09-114836-7

Year: 2024

Similar

Химия. 10 класс. Углубленный уровень

Химия: 8-9-е классы: задачник

Физика. 10 класс. Часть 3: Задачник

Органическая химия в тестах, задачах, упражнениях. 10 класс

Text

В. В. Еремин
А. А. Дроздов
Л. В. Ромашов

(^гос
12*
Задачник:

• содержит разнообразные по
задачи, вопросы, упражнения;

форме

• включает как типовые качественные и рас
чётные задачи (уровень 1), так и задачи
повышенной сложности (уровень 2);

X
S
£
S
50

ХИМИЯ

• содержит алгоритмы решения типовых
задач и ответы ко всем расчётным зада
ниям;
• дополняет материал учебника заданиями
межпредметной направленности и спо
собствует формированию метапредметных
компетенций;
• даёт возможность повторить все темы курса
химии средней школы и закрепить знания;
• позволяет подготовиться к успешному
прохождению государственной итоговой
аттестации;

• помогает подготовиться к участию в олимпи
адах от школьного уровня до регионального
этапа.

10-11 классы
0J
Q
>
□
I
X

Официальный интернет-магазин
издательства «Просвещение»
shop.prosv.ru

ISBN 978-5-09-114836-7

ПРОСВЕЩЕНИЕ

9 78509

ИЗДАТЕЛЬСТВО

www.prosv.ru

10
11

МГУ-ШКОЛЕ

В. В. Еремин
А. А. Дроздов
Л. В. Ромашов

МГУ-ШКОЛЕ

ХИМИЯ
10“11 классы
Задачник

2-е издание, стереотипное

Москва
«Просвещение»
2024

УДК 373.167.1:54+54(075.3)
ББК 24я721
Е70

1OJ-

Серия «МГУ — школе» основана в 1999 г.

Е70

Еремин, Вадим Владимирович.
Химия : 10—11-е классы : задачник / В. В. Еремин,
А. А. Дроздов, Л. В. Ромашов. — 2-е изд., стер. — Москва:
Просвещение, 2024. — 350, [2] с. : ил. — (МГУ — школе).

ISBN 978-5-09-114836-7.
Задачник содержит большое число задач, вопросов и упражнений.
Разнообразный по форме дидактический материал направлен на повторе
ние важнейших тем курса химии основной школы и закрепление знаний.
Сборник включает как типовые качественные и расчётные задачи (1-й
уровень), так и задачи повышенной сложности (2-й уровень). Многие за
дания способствуют формированию метапредметных навыков. В сборни
ке приведены алгоритмы решения типовых задач, а также даны ответы
ко всем расчётным заданиям.
Задачник будет полезен учителям для организации внеурочной дея
тельности — подготовки школьников к участию в олимпиадах от школь
ного уровня до регионального этапа. Авторы сборника, преподаватели
химического факультета МГУ, имеют огромный опыт обучения химии
как в средней школе, так и при подготовке к олимпиадам всех уровней.
Под руководством профессора, доктора физико-математических наук
Еремина Вадима Владимировича российские школьники неоднократно
побеждали во всероссийских и международных олимпиадах по химии.
УДК 373.167.1:54+54(075.3)
ББК 24я721

ISBN 978-5-09-114836-7

© АО «Издательство «Просвещение», 2023
© Художественное оформление.
АО «Издательство «Просвещение», 2023
Все права защищены

Предисловие
Дорогие читатели!
Перед вами задачник по химии для старших классов. Авторы сохрани
ли преемственность с задачником для 8—9 классов*, но, разумеется, уч
ли, что читатели за два года изучения химии узнали многое об этом пред
мете и стали значительно умнее. Задачник охватывает все основные темы
курса химии средней школы, в том числе и углублённого уровня. В нём
три больших раздела — органическая химия, неорганическая химия
и физическая химия (иногда её называют общей химией). Задачник на
писан в контексте учебников по химии В. В. Еремина и др., но не дублиру
ет книги и не повторяет их содержание, а имеет собственную ценность.
Для удобства все задачи, вопросы и упражнения поделены на 2 уровня:
первый уровень базовый, он предназначен для первоначального изучения
темы, второй уровень — углублённый, он интереснее, но требует больших
знаний и большей работы. Во многих разделах, в первую очередь физико
химических и органических, перед началом параграфа приведён список
основных определений, формул или типичных реакций для данного клас
са соединений. Примеров решений в книге немного меньше, чем в задач
нике 8—9, но задач стало больше. Ведь чем больше задач решишь, тем
лучше поймёшь предмет.
Как и в задачнике 8—9, авторы предлагают разнообразные вопросы,
задачи и упражнения — качественные и расчётные, на знание предмета
и для размышления, стандартные или необычные. Представлены также
вопросы в тестовой форме, потому что с развитием дистанционного обуче
ния тесты вошли в практику преподавания.
В силу большого количества задач и их разнообразия задачник может
быть использован для самых разных целей: для самостоятельной работы,
на уроках, в химических кружках или на дополнительных занятиях
в школе, при подготовке к аттестации, вступительным испытаниям или
олимпиадам различного уровня. Но главная задача — помочь вам полу
чить более глубокие знания по химии и лучше понять эту замечательную
науку.
Желаем вам правильных решений и удовольствия от изучения химии!
Авторы

* Еремин В. В., Дроздов А. А. Химия. 8—9 классы. Задачник. — М.: Просвеще
ние, 2022.

ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ
ОРГАНИЧЕСКОЙ ХИМИИ

Тема

1.1.

Структурная теория органических
соединений
■ Основные определения

Функциональная группа — атом или группа атомов, наличие которых в мо
лекуле придаёт ей определённый набор химических свойств.
Изомеры — вещества, имеющие одинаковый качественный и количествен

ный состав, но разное строение.
Структурные изомеры — изомеры, отличающиеся последовательностью

связей атомов в молекуле.
Пространственные изомеры (стереоизомеры) — изомеры, имеющие оди

наковую последовательность связей, но разное расположение атомов в про
странстве.
Хиральность — несовместимость объекта с его зеркальным отображением.
Асимметрический центр — атом углерода (или другого многовалентного

элемента), к которому присоединены неодинаковые атомы или атомные
группы.
Энантиомеры (оптические изомеры) — пара пространственных изомеров,

представляющих собой зеркальные отражения друг друга, не совмещаемые
в пространстве.
Диастереомеры — пространственные изомеры, не являющиеся энантиоме

рами.
Мезо-форма — ахиральный диастереомер, содержащий несколько асимме
трических центров.

Примеры решения задач

■ Пример 1-1. Изобразите структурные формулы всех возможных изо
меров состава С4Н8.

4 .

Решение. Из формулы углеводорода видно, что в сравнении

с предельным ациклическим углеводородом С4Н10 не хватает двух

атомов водорода, следовательно, в молекуле содержатся один цикл
или одна л-связь.

Циклические молекулы:

Н2С—сн2

сн2.
I
СН2

Ациклические молекулы с л-связью:

СН,

сн2=сн—сн2—сн3

сн3—сн=сн—сн3

сн2=с—сн3

Вторая молекула может существовать в виде геометрических

изомеров:

■ Пример 1-2. Преобразуйте скелетную формулу в свёрнутую струк
турную и молекулярную.

Решение. Атомы, не обозначенные символами, представля
ют собой атомы углерода. Количество связанных с ними атомов во
дорода можно определить по количеству связей — общая валент
ность углерода равна четырём, следовательно, атомы водорода за
нимают все оставшиеся валентности.

Молекулярная формула — С9Н12О2.

Задачи и упражнения для самостоятельного решения

’Уровень 1 *
1.1.

Что такое органическая химия? Что она изучает? Как она связана с други
ми разделами химии?

1.2.

Каких веществ известно больше: органических или неорганических? Назо
вите примерное количество и тех и других.

1.3.

Какие элементы могут входить в состав органических веществ? Какие эле
менты встречаются в органических соединениях чаще всего?

1.4.

Что послужило причиной деления веществ на органические и неорганиче
ские?

1.5.

Какой учёный и когда осуществил синтез органического вещества (мочеви
ны) из неорганического (цианата аммония) и показал, что принципиальной
разницы между органическими и неорганическими веществами не сущест
вует?

1.6.

Из предложенных соединений углерода выберите неорганические ве
щества: карбонат натрия, этиловый спирт, углекислый газ, уксусная кис
лота, ацетат калия, карбид кальция, метан, угарный газ, глюкоза, аце
тон.

1.7.

Какую валентность проявляет углерод в большинстве органических соеди
нений?

1.8.

Сформулируйте основные положения теории химического строения.

1.9.

При гидролизе карбида кальция образуется ацетилен С2Н2. Можно ли счи
тать данную реакцию получением органического вещества из неорганиче
ского?

1.10.

Почему для изображения органических молекул практически всегда
используют структурные формулы, в то время как для неорганических
веществ обычно достаточно брутто-формул? Приведите примеры ор
ганических молекул, которые однозначно описываются брутто-формулой.

1.11. Изобразите все структурные формулы, соответствующие составу С5Н12.
В каждой молекуле укажите количество первичных, вторичных, третичных
и четвертичных атомов углерода.

1.12.

Изобразите структурные формулы углеводородов, удовлетворяющие сле
дующим условиям:

Вари
ант

Наличие
кратных
связей

Наличие
циклов

Количество
первичных
атомов С

Количество
вторичных
атомов С

Количество
третичных
атомов С

Количество
четвертичных
атомов С

нет

есть

нет

есть

нет

есть

нет

есть

нет

есть

1.13. Что такое изомерия? Какие типы изомерии можно выделить?
1.14. Почему изомерия в органической химии распространена гораздо шире,
чем в неорганической?

1.15.

Могут ли структурные изомеры отличаться: о) химическими свойствами;
б) физическими свойствам; в) составом; г) областью применения; б) спосо

бами получения?

1.16. Приведите молекулярную формулу углеводорода с наименьшей молеку
лярной массой, для которого возможна структурная изомерия. Какой вид
структурной изомерии в данном случае реализуется?

1.17. Изобразите структурные формулы всех возможных изомеров состава
с6н14.

1.18. Изобразите изомер состава С7Н16, в котором: о) только два первичных
атома углерода; б) нет вторичных атомов углерода; в) четыре первичных
атома углерода.

1.19. Изобразите структурные формулы всех возможных изомеров состава
С5Н10: а) содержащие двойную связь С=С; б) содержащие цикл.

1.20. Изобразите структурные формулы всех изомеров состава C4HnN. Во всех
изомерах азот трёхвалентен.

1.21.

Изобразите структурные формулы всех изомеров состава С5Н12О, со
держащих гидроксильную группу — ОН. Выделите среди полученных
изомеров группы соединений с одинаковым углеродным скелетом.

1.22.

Изобразите структурные формулы всех изомеров состава С4Н8О, содер
жащих карбонильную группу С=О. Выберите среди полученных структур:
о) изомеры углеродного скелета; б) межклассовые изомеры.

1.23.

Изобразите структурные формулы всех изомеров состава С6Н12О, содер
жащих карбонильную группу С=О. Выберите среди полученных структур:
о) изомеры углеродного скелета; б) межклассовые изомеры; в) изомеры

положения функциональной группы.

1.24.

Выберите среди предложенных соединений: о) изомеры углеродного ске
лета; б) изомеры положения функциональной группы; в) изомеры положе
ния кратной связи; г) межклассовые изомеры.

сн3-сн2-с - сн2-сн3

сн2=сн-сн2-сн2-сн2-он
О
II
сн3- сн2 - сн2- сн2- с -н

он

I
сн3 - сн=сн -сн-сн3

сн3-сн2-сн-с-н

сн3-сн =сн-сн2-сн2-он

сн3

он
н2с

СН2
сн2

сн
н2с

,сн2

Н2С

сн2

Н3С о
I
II
сн3-с-с-н

Н2С—сн2

сн3 - сн2- сн2 - с - сн3

он
I
сн2 - сн = сн - сн2 - сн3

сн3-сн-с-сн3
сн3

Уровень 2

1.25.

Перечислите основные причины многообразия органических соединений.

1.26.

Кроме углерода цепочечные структуры могут образовывать также фосфор,
кремний и бор. Почему эти элементы не дают такого многообразия соеди

нений, как углерод?

1.27.

Циановодородную (синильную) кислоту иногда относят к органическим,

а иногда к неорганическим веществам. Приведите аргументы в пользу ка
ждой точки зрения.

1.28.

Приведите десять примеров органических соединений, полученных чело
веком.

1.29. Назовите отрасли химической промышленности, основанные на производ
стве органических веществ.

1.30. В чём преимущества и недостатки каждого типа структурных формул?

1.31. Символы каких элементов не показывают в скелетных формулах? Почему?
1.32.

В каком случае в скелетных формулах изображают атомы водорода? При
ведите примеры таких формул.

1.33. Иногда нет возможности изображать структурные формулы органических
молекул графически (например, при вводе запроса в поисковую строку).
Для решения этой проблемы в случае небольших молекул можно исполь
зовать строчную запись свёрнутых структурных формул. Преобразуйте
следующие строчные записи в графические структурные формулы:

а) СН3С(О)СН3;

б)СН3СН(ОС2Н5)2;

в) СН2=СНС(СН3)2СНО;
г) СН3(СН2)5СН=СН(СН2)3СООН;
d) HOCH2CH(NH2)COOH;
е) НООССН2С(ОН)(СООН)СН2СООН;
ж) НОСН2(СНОН)4СНО.

1.34.

Ниже приведена формула гормона тестостерона. Изобразите скелетную
формулу этой молекулы.

СН3
СН2
СН2/ \с/
СН3|
I
СНг |
CH
...СН

Н2С

СН2

СН

\ /СН2
сн2
тестостерон

1.35. Заполните пропуски в таблице.
Развёрнутая
структурная формула

Свёрнутая
структурная формулы

Скелетная
формула

Молекулярная
формула

с,н»
о О

НН

С1

н—с—с—с=с—с—н
1
1
1
1
1
н н н н н

О
II
сн3—с—СН—сн3
СН3
н н н
111^°
н—с—с=с—с

^\^NH2

10.

Окончание табл.
Развёрнутая
структурная формула

Свёрнутая
структурная формулы

Молекулярная
формула

Скелетная
формула

О
II
h2n—сн—с—ОН
сн,—
о сн—сн,
о

Су*-он
1.36.

Изобразите структурные формулы углеводородов, удовлетворяющие сле
дующим условиям:

Наличие
циклов

Коли
чество
первич
ных
атомов С

Коли
чество
вторич
ных
атомов С

Коли
чество
третич
ных
атомов С

Коли
чество
четвер
тичных
атомов С

нет

есть

нет

есть

нет

есть

нет

есть

Вари
ант

Наличие
кратных
связей

1.37. Для обозначения часто используемых реагентов и растворителей хими
ки-органики иногда используют аббревиатуры. Например, N-бромсукцинимид обозначают как NBS, а мето-хлорпербензойную кислоту как
тСРВА. В чём, на ваш взгляд, преимущества и недостатки таких обозна
чений?

1.38. Приведите примеры изомерии в неорганической химии.
1.39.

Что такое оптическая изомерия? Какие свойства у оптических изомеров
одинаковы, а какие отличаются?

1.40.

Как можно разделить смесь: о) структурных изомеров; б) геометрических
изомеров; в) оптических изомеров?

1.41.

Каково максимальное количество оптических изомеров у молекулы, со
держащей четыре асимметрических центра?

1.42.

Что такое мезо-форма? Приведите по два примера молекул, для которых:
о) возможно существование мезо-формы; б) мезо-форма невозможна.

1.43.

Можно ли отличить структурные изомеры друг от друга, основываясь на:
о) химических свойствах; б) температуре кипения; 8} биологических свой
ствах; г) продуктах сгорания; б) плотности паров; е) теплоте сгорания?

1.44.

Используя вещества, содержащие 4 атома углерода и 1 атом кислорода,
составьте структурные формулы соединений, являющиеся: о) изомерами
углеродного скелета; б) межклассовыми изомерами; 8} изомерами поло
жения кратной связи; г) изомерами положения функциональной группы;
б) геометрическими изомерами; е) оптическими изомерами.

1.45. Определите максимальное количество л-связей в молекулах со следующи
ми молекулярными формулами: о) С9Н12; б) С7Н140; в) С4Н7Вг; г) С3Н2О5;

d) C5H6O2; e) C4H8C12; ж) C1OHUN; з) C4H12N2; и) C5H9NO; к) C5HnNO2.

1.46.

Изобразите структурные формулы всех возможных структурных изомеров
состава С5Н12О. Для каких из этих соединений возможна пространствен
ная изомерия?

1.47. Определите абсолютную конфигурацию стереоцентров в следующих мо
лекулах:

соон

ИМ 1.2.

Основные классы органических соединений.
Номенклатура
Основные определения

Локант — цифра или буква, указывающая положение атома или группы

в молекуле.
Органические элементы (псевдоэлементы) — буквенные обозначения ча

сто встречающихся атомных групп и структурных фрагментов, используемые
для ускоренной записи структурных формул органических молекул.

Примеры решения задач

■ Пример 1-3. Изобразите структурную формулу 2-метил-4,5-диэтилнонана.
Решение. Корень «нон» в названии соединения указывает
на то, что главная цепь содержит 9 атомов углерода. Суффикс «-ан»
говорит об отсутствии кратных связей в главной цепи. Изобразим
главную цепь и пронумеруем её:
123456789

С—С—С—С—С—С—С—С—С
Теперь присоединим заместители: ко второму положению —
метильную группу СН3, а к четвёртому и пятому положениям —
этильные группы:

СН, СН,
I

сн3

3 I

сн2 сн2

сн3О—сн—снZ2—сн—сн—сн42—сн42—сн42—сн,0
■ Пример 1-4. Составьте систематическое название для следующей
молекулы:

сн3

О
II

сн3—с—сн2—сн—сн—сн3
Вг

Решение. Старшей группой в молекуле является карбониль
ная группа С=0, поэтому название молекулы получит суффикс «-он».
Главная цепь содержит 6 атомов углерода, следовательно, в основе на
звания будет корень «гекс». Так как в главной цепи нет кратных свя-

зей, после корня будет идти суффикс «-ан». Нумеруем главную цепь
с конца, находящегося ближе к старшей группе. Таким образом, стар
шая группа получает номер 2. Заместители находятся в 4 и 5 положе
ниях. Перечислим их вместе с локантами в алфавитном порядке и по
лучим полное название: 4-бром-5-метилгексанон-2.

Задачи и упражнения для самостоятельного решения

- Уровень 1'
1.48. Что такое главная цепь в органической молекуле? Как её выбирают и нуме
руют?

1.49. Почему в названиях алканов не встречаются «1-метил...», «2-этил...»,
«3-пропил...» и т. д.?

1.50.

Какой длине цепи соответствуют корни: гекс, пент, мет, окт, эт, дек, проп,
нон, бут?

1.51. Что такое функциональная группа? Приведите примеры функциональных
групп, состоящих из одного атома, двух атомов, трёх атомов, четырёх атомов.

1.52.

В каком случае положение заместителя или функциональной группы не
указывается в названии? Приведите примеры.

1.53.

Изобразите структурные формулы следующих алканов: о) 2-метилбутан;
б) 3-этилоктан; в) 2,3-диметилпентан; г) 2,3,4-триметилдекан; д) 4,4-дипропилнонан; е) 2-метил-5-этилдекан; ж) 2,3-диметил-4,4-диэтилоктан;
з) 4-пропил-3,4,5-триэтилнонан.

1.54.

Приведите систематические названия для изображённых алканов.

ОН, СП,

сн3
а) СН3—СН—СН2—СН3

б) СН,—С—С—СН.
3
I
I
3
СН, СН,

сн3

СН, СН,
I
I
в) СН,—СН,—СН—СН—СН,—СН,—сн3

СН,
I 3
г) СН3—С—СН3

СН,
СН,—СН,

а) сн,—с—сн,—сн,

СН3

е) СН,—СН—СН—СН—СН,—СН,

сн,

1.55.

Приведите систематические названия для изображённых ненасыщенных
углеводородов.

СН3
б) СН3—С=СН—СН3

а) СН3-СН=СН2
СН3

СН3

в) СН3—С=С—СН—СН2—С—СН3

г) СН3-ОС-СН3

сн3

СН,СН,
д) СН2=С—СН—СН3
1.56.

сн2—сн3

сн,

е) СН3—СН—СН=СН—СН—СН3

Приведите названия для следующих монофункциональных соединений:

а) СН3—С—СН2—СН3

о
II
д) ZСН,0—С—СН,А—СН,6—СН,О

ОН

б) zсн,—
О сн—сн,^—сн,^—сн,о

е) СН3—СН—СН2—СН3

в) СН,—СН,—СН,—С^
3
2

ж) СН3—СН2—Вг

г) СН,—СН,—Cf
3
2
^ОН

з) СН3—СН2—СН2—ОН

1.57. Определите старшие группы и назовите следующие бифункциональные
соединения:

О
II
а) СН3—С—СН2—ОН

д) СН3—СН2—СН—С^

0) СН3—СН—СН2—С^

е) СН,—СН—СН2—С.

в) СН3—С—СН2—С^

ОН
О
II
ж) СН3—СН2—С—СН2—С1

С1
г) СН3—СН—С^

з) СН3—СН—сн2—сн2—ОН

1.58. Назовите следующие соединения:

С1

СН.
I 3

а) СН3—CH—СООН

^°

д) CH.-C-Q

I
^Н
сн3

сн3
б) СН2=СН—СН2—ОН

е) СН,—CH—СН—СНЧ

сн,
I 3
в) сн3—с—сн2—сн2—он

ж) СН,—СН—СН,—Q

сн3
СН3
г) СН3—CH—CH—СН—СН3

з) сн3—сн=сн—С

ОН сн3 он
1.59. Изобразите структурные формулы следующих органических молекул:
о) пропанол-1; б) бутановая кислота; 8) пентанон-2; г) гексин-1; д) гепта
наль; е) метанол; ж) пентен-1; з) 2-хлорбутан; и} 3-нитрооктан; к) этаналь;
л) 2-метилпентанол-1; м) З-этилбутанон-2; н) этандиол-1,2; о) 2,2-диметил-

пропановая кислота; л) пропантриол-1,2,3; р} бутандиаль; с) 2-метил3-этилнонаналь.

Уровень 2

1.60. В каком случае в названии соединения используют: а) круглые скобки;
б) дефисы; в) цифры; г) запятые; д) точки; е) квадратные скобки?

1.61. В каком случае функциональная группа обозначается с помощью префик
са, а в каком — с помощью суффикса?

1.62. Может ли в систематическом названии органического вещества быть два
суффикса? А три? Ответ обоснуйте.

1.63. Приведите четыре примера молекул, в которых главная цепь не является
самой длинной.

1.64. Каким образом происходит выбор направления нумерации главной цепи,
если молекула содержит несколько однотипных заместителей?

1.65. В каком порядке происходит перечисление заместителей главной цепи?

1.66.

Какую информацию о строении алифатических заместителей несут при
ставки изо-, втор-, трет-?

1.67. Ниже приведены тривиальные названия и формулы некоторых органиче
ских соединений. К каким классам можно отнести эти вещества? Какие

функциональные группы в них присутствуют?
N

<0 н2с=с—
о—сноч

метил-2-цианоакрилат
(основной компонент секундного клея)

ванилин
(ароматизатор)

г) СН3—NH—СН2—СН"^

ОН

фенолфталеин
(кислотно-основный
индикатор)
О

адреналин
(гормон, вызывает сужение сосудов)

д) НО—С—СН2—СН2—СН—С—ONa+

СН,—N—СН,—СН3

сн2—сн3
NH2

глутамат натрия
(пищевая добавка Е621)

лидокаин
(обезболивающий препарат)

1.68. Выведите общие формулы следующих классов органических соединений:
о) ациклические дихлоралкены; б) насыщенные ациклические дикарбоно
вые кислоты; в) насыщенные ациклические гидроксиальдегиды; г) насы
щенные моноциклические диальдегиды; е) насыщенные бициклические
амины; ж) циклоалкиловые эфиры насыщенных ациклических аминокис
лот; з) алифатические спирты, содержащие две тройных и одну двойную
связь С—С.

1.69. Постройте структурные формулы следующих молекул: о) 2,3-диметил4-изопропилоктадиен-2,5; б) 2-бром-3,3,3-трифторпропен; в) 5-гидроксо4-нитро-2-фенилдекановая кислота; г) 4,5,6-трихлор-2,4-дициклопропил-

нонаналь; б) З-формилгексен-2-диовая кислота; е) 3-амино-2-фенил-2-метоксигептанол-1.

1.70.

Приведите систематические названия следующих веществ:

а)

1.71. Запишите с использованием органических элементов структурные форму
лы следующих веществ: а) 2,3-диметилбутан; б) 2-метилпропановая кисло
та; 8) нитробензол; г) 2-фенилэтанол-1; б) 2,2-диметилпропаналь; е) гидроксиметилбензол.

1.72.

Постройте скелетные структурные формулы по формулам, записанным
с помощью органических элементов: о) PhMe; б) i-PrOH; 8) РЫ(0Ас)2;
г) AcOt-Bu; б) Ph3CCl; е) BnOEt; ж) Ас2О; з) PhCOOEt.

1.73.

Постройте структурные формулы следующих молекул, указывая стерео
химию с помощью клиновидных проекций: о) (Р)-2-гидроксибутановая кислота; б) (5)-2-хлор-2-метилпентанол-1; 8) (2Р,35)-2,3-дихлоргексаналь; г) (5)-3-метилциклогексанон; б) (25,45)-2-бром-4-иодоктанол-1;
е) (2Р,ЗР)-2,3-дибромбутандиаль; ж) (2Р,35)-2-хлор-3-нитроциклопентанон; з) (25,35,45)-2,3,4-тригидроксипентандиовая кислота.

1.74.

Предложите систематические названия следующих молекул, указав в на
звании абсолютные конфигурации стереоцентров по R/S-номенклатуре:

ИНН 1.3.

Электронное строение атома углерода.
Электронные эффекты в органической химии
Основные определения

Индуктивный эффект — смещение электронной плотности в молекуле, выз

ванное наличием полярной ковалентной связи. Передаётся по цепочке
ст-связей с затуханием.

Сопряжение — квантово-химический эффект, заключающийся в дополни
тельном боковом перекрывании орбиталей и приводящий к стабилизации ча
стиц, а также делокализации зарядов и выравниванию длин связей.
Мезомерный эффект — смещение электронной плотности в сопряжённых

системах.
Теория резонанса — теория электронного строения химических соединений,

согласно которой распределение электронов в молекулах и других много
ядерных частицах можно описывать как комбинацию (резонанс) граничных
структур с различной конфигурацией двухэлектронных ковалентных связей.

Примеры решения задач
■ Пример 1-5. Расположите следующие кислоты в порядке увеличения

силы: а) этановая; б) пропановая; в) трифторэтановая; г) фторэтановая;
д) хлорэтановая.

Решение. Изобразим структурные формулы приведённых
выше соединений: а) СН3СООН; б) СН3СН2СООН; в) CF3COOH;
г) FCH2COOH; б) С1СН2С00Н.
Все соединения содержат общий фрагмент С—СООН. Сила кисло
ты определяется устойчивостью её аниона. Поскольку анион являет
ся электроноизбыточной частицей, акцепторные заместители будут
его стабилизировать, а донорные — дестабилизировать. Атомы гало
генов оказывают -/-эффект, причём фтор — более сильный акцептор
электронной плотности, чем хлор. Метильная группа обладает
+/-эффектом и уменьшает стабильность аниона, уменьшая тем самым
силу кислоты. Таким образом, сила кислот будет расти в ряду: пропа
новая < этановая < хлорэтановая < фторэтановая < трифторэтановая.

■ Пример 1-6. Изобразите резонансные структуры для следующей ча

стицы. Укажите структуру, которая будет вносить наибольший вклад
в распределение электронной плотности.

Решение.

Наибольший вклад вносит первая резонансная структура, посколь
ку в ней отрицательный заряд сосредоточен на электроотрицатель
ном атоме кислорода.

Задачи и упражнения для самостоятельного решения

Уровень 1
1.75.

Какие типы связей могут реализоваться в органических веществах? Приве
дите примеры с каждым типом связи.

1.76. Сформулируйте правило октета Льюиса. Для каких химических элементов
это правило не выполняется?

1.77.

Постройте электронные формулы для атомов углерода, кислорода и азота.
Для каждого атома укажите количество валентных и неспаренных электро
нов.

1.78. Что такое гибридизация атомных орбиталей? Какие гибридные состояния
может принимать атом углерода в органических молекулах? Приведите
примеры молекул с каждым типом гибридизации.

1.79. Для каждого из типов гибридизации приведите по два примера молекул,
в которых все атомы углерода имеют данный тип гибридизации.

1.80.

В чём заключается взаимное влияние атомов в молекуле?

1.81.

Чему равно примерное значение валентного угла ZCCH в молекулах:
о) этана; б) этена (этилена); в) этина (ацетилена).

1.82.

Расставьте неподелённые электронные пары в следующих частицах:

Н
я) н—О-Н

б) н—С—Н

в) Вг

г) О=С=О

снзх
СН3
N
'

е) СН3—C=N

СН3

н
ж) сн3—О—СН3

з)

с=о
нх

я) сн3—СН2—О—Н

СН,
к) СН3—О

л) СН3—N+—СН3
СН3

•и)

сн3—СН2
"Nсн3—СН2

1.83. Для следующих молекул определите гибридные состояния всех атомов

углерода:

0
II
<Я
С.__
CHf ^сн3

а) СН3—СН2—СН3

г) СН3—C=N

д) СН2=С=СН?

в)СН2=СН—сн3
'
2
3
е) СН,=СН—СН=СН,

0
II
^О
ж) СН3—С
хо—сн3

з)

и) СН2

хХ

СН2

сн2—сн2
1.84.

Предложите примеры молекул, в состав которых входят атомы углерода

в указанных количествах и гибридных состояниях.
Вариант

sp*

SP2

1.85. С помощью символов 8+, 5~, 88+, 88* обозначьте частичные заряды на ато
мах углерода в следующих молекулах (считайте, что 18+1 > 188+1 и 18*1 > 188*1):

а) СН3—СН2—С1

^ CHf^CH,

в) СН3—СН2—Mg—Вг
СН3

г) СН,—/

д) F—СН2—СН2—С1

е) СН3—Si—СН3

хо—сн3

сн3

а
ж) JcH—СН2
ci

С1

О
II
С

з)С1

СН2

и) сн3—СН—сн3

С1

1.86. Расположите следующие кислоты в порядке увеличения силы: о) пропано
вая; б) 2-фторпропановая; в) 2-метилпропановая; г) 2,3-дифторпропановая; д) 2-бромпропановая; е) 3-бромпропановая.

1.87.

Расположите следующие спирты в порядке увеличения ОН-кислотности:
о) этанол; б) 2,2-диметилпропанол-2; в) 2,2,2-трифторэтанол; г) 2-фторэтанол.

1.88.

Изобразите структурную формулу бутановой кислоты. Предложите три
кислоты, которые сильнее, и три кислоты, которые слабее неё.

Уровень 2

1.89. Чем отличаются друг от друга С—Н связи, образованные атомами углеро
да в различных гибридных состояниях?

1.90. Приведите три примера неполярных органических молекул, содержащих
полярные связи.

1.91. Что такое индуктивный эффект? Как он передаётся? Приведите примеры
групп, которые обычно оказывают отрицательный индуктивный эффект.
Могут ли эти группы оказывать положительный индуктивный эффект? Если
да, то приведите примеры молекул, в которых такой эффект реализуется.

1.92.

Может ли атом не иметь индуктивного эффекта?

1.93.

В каком случае атом кислорода может оказывать положительный индук
тивный эффект на углеродный скелет?

1.94.

Расположите следующие карбоновые кислоты в порядке увеличения кис
лотности: о) пропановая; б) 2-хлорпропановая; 8) 2-фторпропановая;
г) 3-хлорпропановая; б) бутановая. Объясните свой выбор.

1.95. Расставьте неподелённые электронные пары в следующих частицах, счи
тая, что все атомы удовлетворяют правилу октетов Льюиса:

л)

«)

1.96. Определите формальные заряды на центральных атомах следующих фраг
ментов:

—С—

а) —С—

—С—

“9:

—N —

—N:

:С1:

г) ~9—

1.97. Укажите формальные заряды на атомах в следующих частицах, считая,
что все атомы удовлетворяют правилу октетов Льюиса:

н
б) н—с—о

г) Н—С—C=N—Н
Н

ле) Н—С—С—Н

•О Н—С—N
I
\
н
о

■ 23

1.98. Что такое сопряжение? Как можно количественно оценить энергетический
эффект сопряжения?

1.99. Что такое мезомерный эффект? В каких случаях он проявляется? От чего
зависит сила мезомерного эффекта?

1.100. Какая группа —ОСН3 или —N(CH3)2 будет оказывать больший +М-эффект при контакте с л-системой? Почему?

1.101. Изобразите резонансные структуры для следующих частиц:

а)СН3—С^

о-

1.102. Изобразите все возможные резонансные структуры для следующей моле
кулы:

Используйте изогнутые стрелки для обозначения смещения электронных
пар при резонансных переходах. Определите центры, на которых будут ча
стичные положительные и отрицательные заряды.

1.103. Расположите следующие карбокатионы в порядке увеличения устойчиво
сти и обоснуйте свой выбор:

СН,—СН,

/СН\

сн3

>*ч+
сн2
сн2

сн3

снч—с—сн,
сн.

1.104. Расположите следующие спирты в порядке увеличения ОН-кислотности
и объясните свой выбор: о) этанол; б) пропанол-2; в) 2,2,2-трифторэтанол;

г) 1,1,1,3,3,3-гексафторпропанол-2; д) 3,3>3-трифторпропанол-1.

1.105. Используя представления об электронных эффектах, расположите следу
ющие кислоты в порядке убывания силы:

1.106. Используя представления об электронных эффектах, расположите следу
ющие ароматические амины в порядке уменьшения основности:

Тема

УГЛЕВОДОРОДЫ
Предельные углеводороды
■ Основные определения и формулы
Алканы — насыщенные ациклические углеводороды.

Циклоалканы — насыщенные циклические углеводороды.

Конформация — пространственное расположение атомов в молекуле, кото
рое она может принимать за счёт вращения вокруг одной или нескольких
одинарных сигма-связей.

Химические свойства алканов

Особые свойства метана

Химические свойства циклопропана

Примеры решения задач
■ Пример 2-1. Определите молекулярную формулу алкана, содержаще

го 82,76% углерода (по массе).

Решение. Общая формула алканов СпН2л+2.
Выразим массовую долю углерода:

о=

пМ(С)

12п

М(СпН2П+2)

12п + 2л + 2

= 0,8276.

Решим полученное уравнение:
12л
, .
„
----------- = 14л + 2
0,8276
14,5л = 14л+ 2
0,2л = 2

л=4
Таким образом, искомая молекулярная формула алкана С4Н10.
■ Пример 2-2. Для полного сжигания 50 л газовой смеси метана и пропа

на потребовалось 130 л кислорода (объёмы газов измерены при одина
ковых условиях). Рассчитайте объёмные доли алканов в исходной смеси.

Решение. Запишем уравнения реакций горения:
СН4 + 2О2 = СО2 + 2Н2О
С,НЯ + 5О9 = ЗСО9 + 4Н9О

Примем объём метана за х л, а объём пропана за у л. Составим
систему уравнений: первое описывает общий объём смеси, а вто
рое — объём кислорода, израсходованный на сжигание.
х + у = 50,
2х + 5у = 130

Решая систему уравнений, находим, что Р(СН4) = х = 40 л,
a V(C3H8) = у = 10 л. Таким образом, объёмная доля метана (р(СН4) =
= 40/50 = 0,8 = 80%, ф(С3Н8) = 10/50 = 0,2 = 20%.

Задачи и упражнения для самостоятельного решения

Уровень 1
2.1.

Какие органические соединения относят к классу алканов? Какова их об
щая формула? Составьте в общем виде уравнение реакции горения алкана

в избытке кислорода.

2.2.

Устаревшее название алканов — парафины (от лат. рагит — «мало»

и affinis — «сродство»). С чем связано такое название?

2.3.

Назовите основные этапы переработки нефти.

2.4.

Смесь каких алканов используют для заправки газовых баллонов?

2.5.

Какой алкан является основным компонентом природного газа? Каково
его типичное содержание в природном газе?

2.6.

Газообразные алканы, используемые в качестве топлива в газовых плитах,
не имеют запаха. Тем не менее всем знаком характерный «запах газа».
Какое вещество отвечает за этот запах? С какой целью его добавляют?

2.7.

Какой алкан можно в одну стадию получить из неорганических веществ?
Запишите уравнение реакции.

2.8.

Сырьём для получения каких неорганических веществ являются алканы?
Приведите соответствующие уравнения реакций.

2.9.

Назовите основные области применения алканов.

2.10. Органические соединения каких классов можно получить из алканов
в одну стадию?

2.11.

Как доказать, что углеродный скелет молекулы циклопропана — плоский?

2.12.

Приведите структурные и молекулярные формулы следующих циклоалка
нов: а) циклопентан; б) циклогептан; в) метилциклогексан; г) этилцикло
пентан; б) 1,1-диметилциклопентан; е) 1,2-диметилциклогексан. Какие из
приведённых соединений являются структурными изомерами?

2.13.

В чём особенности реакционной способности циклопропана? Приведите
примеры реакций.

2.14.

Какие галогенопроизводные надо взять, чтобы получить по реакции Вюр-

ца: о) этан; б) гексан; в) 2,2,5,5-тетраметилгексан; г) циклопропан?

2.15. Составьте молекулярные формулы алканов, в которых количество атомов
углерода равно: о) 4; б) 14; в) 52; г) 192.

2.16. Составьте молекулярные формулы алканов, в которых количество атомов
водорода равно: о) 16; б) 72; в) 234; г) 888.

2.17.

Изобразите продукты взаимодействия пропана с реагентами: о) С12, свет;
б) Вг2, свет; в) О2, t; г) Pt, t. Для каждого продукта приведите системати
ческое название.

2.18.

Предложите последовательность реакций, с помощью которой из метана
можно получить бутан.

2.19.

Предложите последовательность реакций, с помощью которой из метана
можно получить этен (этилен СН2=СН2).

2.20. Определите неизвестные вещества в цепочках превращений. Запишите со
ответствующие уравнения реакций:

а) этан —> Xj —> бутан;

б) карбид алюминия —> Х2 —> ацетилен;
в) бутан —> Х3 —> 2-бром-2-метилпропан;
г) метан —> Х4 —> карбид кальция;
д) гексан —> Х5 —> циклогексан;

е) гептан —> Х6 —> метилциклогексан.

2.21. Запишите уравнения реакций, с помощью которых можно в одну стадию
получить этан из: а) этена (этилена); б) бромметана; в) этина (ацетилена);
г) ацетата натрия; б) пропионата натрия.

2.22.

Рассчитайте объём кислорода, необходимый для полного сжигания 44,8 л
(н. у.) метана.

2.23.

Рассчитайте объём кислорода (н. у.), необходимый для полного сжигания
50 г пропана.

2.24.

Какой объём водорода получится при термическом крекинге 100 м3 метана?

2.25.

Какой объём метана (при н. у.) выделится при гидролизе 28,8 г карбида
алюминия?

2.26.

Какой объём этана можно полностью сжечь в 105 л кислорода?

2.27.

Рассчитайте максимальную массу сажи, которую можно получить при пи
ролизе 1 м3 (н. у.) метана. Какой объём водорода при этом получится?

2.28.

Рассчитайте относительную плотность по водороду газовой смеси, состоя
щей из 60 л пропана и 40 л бутана.

2.29.

Воздушный шарик наполнили газовой смесью, содержащей 25% водоро
да, 25% метана, 25% пропана и 25% бутана (по объёму). Чему равна сред
няя молярная масса такой газовой смеси? Будет ли такой шарик летать?

2.30.

Смесь 20 л метана и 40 л бутана сожгли в избытке кислорода. Рассчитайте
массу образовавшегося углекислого газа.

2.31.

Определите молекулярную формулу алкана, если содержание углерода
в нём (по массе) составляет: о) 80%; б) 82,76%; в) 75%; г) 83,33%.

2.32.

Октан массой 20 г сожгли в кислороде и продукты реакции пропустили че
рез избыток известковой воды. Рассчитайте массу выпавшего осадка.

2.33.

При сжигании 60 л газовой смеси метана и пропана было получено 100 л угле
кислого газа. Определите состав исходной смеси (в объёмных процентах).

2.34.

Какой объём 25%-го раствора гидроксида натрия (плотность 1,1 г/мл) по
требуется для нейтрализации бромоводорода, образующегося при броми

ровании 42 г циклогексана?

2.35.

При бромировании 20 г смеси метана и этана было получено 80 г смеси
монобромалканов. Определите состав исходной смеси (в массовых про

центах).

2.36.

При хлорировании метана на свету было получено 30 г хлорметана, 45 г
дихлорметана и 20 г трихлорметана. Рассчитайте массу израсходованного

метана.

2.37.

При бромировании пропана было получено 80 г 2-бромпропана и 5 г 1-бромпропана. Рассчитайте массы пропана и брома, вступивших в реакцию.

2.38.

Рассчитайте объём ацетилена, который можно получить из 600 л метана,
если выход продукта составляет 80%.

2.39.

При взаимодействии 1 т метана с аммиаком и кислородом на платиновом
катализаторе (процесс Андрусова) было получено 1,1т синильной кислоты
(HCN). Определите выход в данной реакции в расчёте на метан.

2.40.

При крекинге 2 т мазута было получено 200 кг пентановой фракции, 450 кг
гексановой фракции, 500 кг гептановой фракции и 320 кг октановой фрак
ции. Рассчитайте выход описанного процесса крекинга.

.30.

2.41.

При сгорании 7,2 г алкана образовался углекислый газ объёмом 11,2 л (при
н. у.). Определите неизвестный алкан и рассчитайте объём затраченного

кислорода.

Уровень 2
2.42.

Почему жидкие алканы не смешиваются с водой и имеют низкую плот
ность?

2.43.

Почему бромирование алканов протекает более селективно, чем хлориро
вание?

2.44.

Почему практически не применяются реакции прямого фторирования ал
канов?

2.45.

Назовите основные фракции при перегонке нефти и области их применения.

2.46.

Почему нефть перед перегонкой и другими стадиями переработки тща
тельно очищают?

2.47. Что такое крекинг? Зачем его проводят? В чём преимущества каталитиче
ского крекинга в сравнении с термическим?

2.48. Что такое октановое число топлива? Как его можно повысить? Может ли
оно быть выше 100?

2.49.

Почему количественный состав газовой смеси, используемой для заправки
газовых баллонов, неодинаков в тёплое и холодное время года?

2.50.

В каком гибридном состоянии находятся атомы углерода в алканах? Какое
значение валентного угла соответствует данному гибридному состоянию?

2.51.

Приведите формулу и название наименьшего алкана, у которого есть опти
ческий изомер.

2.52.

Приведите формулу наименьшего алкана, при радикальном монобромиро
вании которого возможно получение рацемической смеси оптических изо
меров.

2.53.

И бензин, и керосин представляют собой смеси жидких алканов. Почему ке
росин тем не менее заметно более безопасный растворитель, чем бензин?

2.54.

На основании представлений о механизме радикального замещения объ
ясните, каким образом при хлорировании метана может образоваться не
большое количество 1,2-дихлорэтана.

2.55.

Что такое конформации? Какие конформации может принимать молекула
этана? Какая из них наиболее энергетически выгодна?

2.56.

Выберите наиболее энергетически выгодную заторможенную конформа

цию для 1,2-дифенилэтана:

2.57.

Изобразите основные конформации бутана при вращении вдоль связи

С(2)-С(3).

2.58.

Почему реакцию Вюрца не применяют для синтеза алканов с нечётным ко
личеством атомов углерода в главной цепи?

2.59.

Чему равно примерное значение валентного угла ZCCC в молекулах: о) ци
клопропана; б) циклогексана? Как данные значения углов связаны с устой
чивостью соответствующих циклов?

2.60.

Составьте в общем виде молекулярные формулы алканов, в которых коли
чество атомов углерода равно: о) х; б) 2х; в) 0,5х; г) х + 4; б) х + у.

2.61.

Составьте в общем виде молекулярные формулы алканов, в которых
количество атомов водорода равно: о) у; б) 4у; в) 2у + 4; г) х + у + г,
б) 4х + 2у— 2.

2.62. Укажите продукты взаимодействия бутана со следующими реагентами:
о) Вг2, свет; б) HNO3(pa36 (, р, t; 8) О2, [Со], t; г) А1С13, t; д) SO2, С12, свет;
е) F2 (изб.), t.

2.63.

Изобразите возможные продукты монохлорирования 2-метилбутана.
Назовите каждый из них по правилам систематической номенклатуры
IUPAC.

2.64.

Укажите возможные продукты взаимодействия метилциклопропана со сле
дующими реагентами: о) Вг2; б) Н2О, Н+; в) H2/Pt.

2.65.

Предложите пять способов получения бутана. Запишите соответствующие
уравнения реакций.

2.66.

Предложите последовательность реакций, с помощью которой из метана
можно получить 2-метилпропан. Назовите все промежуточные продукты.

32.

2.67.

Какие вещества вступили в реакции и в каких условиях, если в ходе реак
ции образовались: о) нитроэтан и вода; б) 2-бромпропан и бромоводород;

в) карбонат калия и этан; г) метилциклопропан и бромид натрия?

2.68. Алкан состава С5Н12 при хлорировании на свету даёт только одно монохлорпроизводное. Какое строение имеет исходный алкан?

2.69. Алкан состава С6Н14 в условиях реакции Коновалова даёт третичное
нитропроизводное. Приведите все возможные варианты исходного ал
кана.

2.70.

При хлорировании некоторого алкана получена смесь двух монохлорпроизводных и трёх дихлорпроизводных. Установите возможное строение ис
ходного алкана.

2.71. Определите неизвестные вещества в цепочках превращений:
а) карбид алюминия —> Х4 —> Yj —> этан;

б) ексан —> Х2 —> Y2 —> бромциклогексан;

в) этан —> Х3 —> Y3 —> 2-бром-2-метилпропан;
г) уксусная кислота —> Х4 —> Y4 —> хлорметан;

б) метан —> Х5 —> Y5 —> нитроэтан.
Запишите соответствующие уравнения реакций.

2.72. Составьте структурную формулу 1,2-диметилциклопентана. Сколько у дан
ного соединения пространственных изомеров?

2.73. Составьте структурную формулу 1,2,3-триметилциклогексана. Сколько
у данного соединения пространственных изомеров?

2.74.

Запишите схему гидрирования метилциклопропана. Назовите все возмож
ные продукты.

2.75. Запишите схему гидрирования 1,2-диметилциклопропана. Назовите все
возможные продукты.

2.76.

Как меняются условия гидрирования в ряду циклопропан — циклобутан —
циклопентан? Чем вызваны эти отличия?

2.77. Органическая молекула может содержать более одного цикла. При этом
важно определить общее количество циклов. Для этого необходимо опре
делить минимальное количество связей, которые нужно разорвать, чтобы

получить ациклическую структуру. Определите количество циклов в следу
ющих структурах:

2.78.

Выберите более выгодную конформацию в следующих конформационных
равновесиях.

Конформационное равновесие

Конформация

1)левая

2)правая

3) конформации имеют
одинаковую энергию

2.79.

Известно, что при хлорировании некоторого углеводорода, содержа
щего 83,33% углерода (по массе), образуется только одно монохлорпроизводное. Определите углеводород и изобразите его структурную
формулу.

2.80.

Выведите формулу, связывающую массовую долю углерода в алкане с ко
личеством атомов углерода в нём.

2.81.

Как может быть устроено соединение, описываемое общей формулой
СпН2п и содержащее два цикла?

2.82.

Смесь алкана и кислорода с относительной плотностью по водороду 16,67
подожгли. После полного сгорания алкана продукты реакции привели
к нормальным условиям и получили смесь газов с относительной плотно

стью по водороду 19. Определите формулу алкана.
2.83.

Для полного сгорания смеси метана, пропена и циклопропана массой
11,6 г требуется 145,6 л воздуха (н. у.). Вычислите объёмную долю метана
в исходной смеси.

2.84.

Углеводород X имеет при нормальных условиях плотность 2,5 г/л, не обес
цвечивает раствор перманганата калия, а при каталитическом гидрирова
нии даёт смесь двух изомеров. Определите структуру углеводорода X.

2.2.

Углеводороды с двойной связью
■ Основные определения и формулы

Алкены — непредельные углеводороды, содержащие двойную связь углерод-

углерод.
Алкадиены — непредельные углеводороды, содержащие две двойные связи

углерод-углерод.
Кумулированные алкадиены (кумулены) — алкадиены, в которых две

двойные связи имеют общий атом углерода.
Сопряжённые алкадиены — алкадиены, в которых двойные связи отделены
друг от друга одной одинарной связью. Двойные связи в таких диенах обра
зуют сопряжённую л-систему

Изолированные алкадиены — алкадиены, в которых двойные связи отделе
ны друг от друга на две и более одинарных связи.
Гидрирование — присоединение водорода.
Гидратация — присоединение воды.

Гидроксилирование — присоединение двух гидроксильных групп.
Правило Марковникова — при присоединении реагентов типа Н—X
(X = ОН, Cl, Br, I) к кратным связям углерод-углерод атом водорода присо

единяется к наиболее гидрогенизированному концу кратной связи.
Правило Зайцева — при дегидратации спиртов и при дегидрогалогенирова

нии галогеналканов водород отщепляется преимущественно от наименее ги
дрогенизированного атома углерода.

Химические свойства алкенов

Химические свойства алкадиенов

Примеры решения задач
■ Пример 2-3. Определите продукты в следующей окислительно-восста

новительной реакции и уравняйте её.
СН^СНСНрСН., + КМпО4 + H2SO4 —> ...
Решение. При окислительном расщеплении алкенов могут
образоваться углекислый газ, карбоновые кислоты или кетоны
(в зависимости от количества заместителей у атома углерода,
участвующего в образовании двойной связи). В бутене-1 — монозамещённая двойная связь, поэтому при его окислительном расще
плении получатся углекислый газ СО2 и пропановая кислота
С2Н5СООН. При восстановлении перманганата калия в среде сер
ной кислоты образуются сульфат калия, сульфат марганца(П)
и вода.

СН2=СНСН2СН3 + КМпО4 + H2SO4 —>

—> СО, + С9ЩСООН + K,S04 + MnS04 + Н2О

Уравняем данную реакцию методом полуреакций:
MnO4 +8Н1 + 5е=Мп2' +4Н2О

х2

С4Н8+4Н20-10ё=С02 + С3Н602 + 10Н+

х1

Получаем
СН2=СНСН2СН3 + 2КМпО4 + 3H2SO4 —>

—> СО2 + С2Н5СООН + K?SO4 + 2MnSO4 + 4Н,0
■ Пример 2-4. Для полного бромирования симметричного алкена мас

сой 8,4 г потребовалось 16 г брома. Определите молекулярную форму
лу алкена и составьте структурные формулы и названия всех соответст
вующих изомеров.
Решение. Запишем в общем виде реакцию бромирования:

СлН2п + Вг2

> СлН2пВг2

v(Br2) = m(Br2)/M(Br2) = 16 г/160 г/моль = 0,1 моль

v(CnH2n) = v(Br2) = 0,1 моль
M(C„H2n) = /n(C„H2n)/v(C„H2n) = 8,4 г / 0,1 моль = 84 г/моль

Составим уравнение относительно молярной массы алкена:

п • М(С) + 2п • М(Н) = 12л + 2п = 84

14л = 84
л=6

Таким образом, нас интересуют симметричные алкены, содер
жащие 6 атомов углерода, с общей формулой С6Н12:

-н
С=С
СН3—CHf
СН2—СН3
Н

ХН2—СН
с=с
CH3-CHf
"Н
Н

транс-гексен-2

цис-гексен-2

Н3С.

/СН3
с=с
H,CZ
"сн.,
о
о

2,3 -диметилбутен- 2

Задачи и упражнения для самостоятельного решения

Уровень 1
2.85.

Почему алкены более реакционноспособны, чем алканы? В какие реакции
алкены вступают, а алканы нет?

2.86.

Приведите структурные формулы и систематические названия следующих
алкенов: этилен, пропилен, изобутилен.

2.87.

Приведите структурные формулы всех алкенов, содержащих 6 атомов
углерода, для которых: о) возможна цис-тронс-изомерия; б) невозможна
цис-тронс-изомерия. Дайте этим алкенам систематические названия.

2.88.

Составьте молекулярные формулы алкенов, в которых количество атомов
углерода равно: о) 3; б) 15; в) 57; г) 192.

2.89.

Составьте молекулярные формулы алкенов, в которых количество атомов

водорода равно: о) 12; б) 42; 8) 234; г) 444.

2.90.

Какие реакции являются качественными на двойную связь? Приведите
уравнения данных реакций с пропеном и укажите их признаки.

2.91.

В чём заключается правило Марковникова? Какие реакции оно описывает?

2.92.

Руководствуясь правилом Марковникова, определите продукты реакций
гидратации следующих алкенов: о) пропен; б) бутен-1; 8) 2-метилбутен-1;
г) циклопентен; б) бутен-2; е) З-этилгексен-2.

2.93.

Какой алкен вступил в реакцию гидратации, если в ходе реакции образо
вался: о) бутанол-2; б) этанол; 8) 2-метилпропанол-2; а) циклогексанол;
б) 2-метилбутанол-2; е) 1-метилциклопентанол.

2.94.

Определите продукты следующих окислительно-восстановительных реак
ций и уравняйте их:

a) CH2=CH—CH3 + KMnO4 + H20 -^ • • •

б) СН,—CH=CH—CH, + KMnO. + H2SO4

•••

в) СН,—CH2—CH=CH—CH, + КМпО4 + Н2О4

снз

СЦз

г)

+ K2Cr2O7 + H2SO4-^ •••

С=С

СН3

•••

СН3

б) СН,—С=СН—СН?—СН, + KMnO4 + H2SO4

•••

СН3
сн2
н2с
"сн
е)
I
||
+ K2Cr2O7 + H2SO4 -U • • •
Н2сч /СН
сн2

СН2
4 + KMnO4 + H2SO4 -U • • •

ж)

сщ

сн3

2.95.

Приведите уравнения реакций, с помощью которых бутен-2 можно полу
чить из: о) спирта; б) монохлорал кана; в) дибромалкана.

2.96.

Какой монохлоралкан вступил в реакцию со спиртовым раствором гидрок
сида калия при нагревании, если в ходе реакции образовался: о) бутен-2;
б) пропен; в) бутен-2; г) 2-метилпропен; б) циклогексен; е) 2,3-диметилбутен-2; ж) З-метилбутен-1?

2.97.

В трёх сосудах находятся пропан, пропен и водород. Как распознать со
держимое каждого из сосудов?

2.98. Определите неизвестные вещества в цепочках превращений:
а) этан —> Х4 —> этилен;

б) этанол —> Х2 —> 1,2-дибромэтан;
в) циклогексан —> Х3 —> Х4 —> циклогександиол-1,2;
г) бромэтан —> Х5 —> Х6 —> бутен-2;

б) бутан —> Х7 —> Х8 —> 2-метилпропен;
е) метан —> Х9 —> Х10 —> полиэтилен;
ж) бутанол-2 —> Хп —> уксусная (этановая) кислота.

Запишите соответствующие уравнения реакций.

2.99.

Составьте уравнения реакций, с помощью которых в несколько стадий
можно осуществить следующие превращения: о) метан —> этанол; б) ци
клогексан —> циклогексанол; в) этан —> бутен-2; г) пропан —> пропа
нол-2; б) этилен —> бутанол-2; е) уголь —> этандиол-1,2.

2.100. Определите неизвестные вещества в цепочках превращений и запишите
соответствующие уравнения реакций:
а)7 СН,о —СН,
-%Х,
-^Х2 -^МХо
—
®т4Х
4
о
свет
1
свет
спирт, /
4

б)СЩ-СН=СН2 -£р х,^х2

> Х3-^^Х4

в) СЩ—СН=СН—СЩ —^ X, —^^Х2
о

> Х3

свет

к°и

спирт, г

>Х4

он

г) СН3—CH—СН3 -^^Xi—^Xa-^Xj—aei->X3

б) А14С3—^^X1^^^^^X2-^Xз--^-►X4

е) СЩ—СЩ—СЩ—СЩ—Cl —™-^Х4 ^—>Х2 —^^^Х3 —>Х4
7
О
Л
4
6
спирт, I
1
Н
6
I
°
H2oU4 , I
*

/СН2^
щс
сн,
Ж) 2|
I 2_СЩХ
н,с
сн, свет
1
2 ^сн^
2

„

кон,.)Х -Вг^х . _ кон „>х
спирт, t

спирт, t

2.101. Из каких мономеров можно получить полимеры указанного строения:
а)...—СН2—СН2—СН2—СН2—...;
б)...—СН2—СН(С1)—СН2—СН(С1)—...;
в)...

CF2

CF2—CF2—...;

г)...—CH2—С(СЩ)2—CH2—C(CH3)2—...;

б)...—СН2—CH(CN)—СН2—CH(CN)—... .

2.102. Запишите общую формулу гомологического ряда алкадиенов. Какие клас
сы соединений являются структурными изомерами алкадиенов?

2.103. Изобразите все алкадиены состава С5Н8 и назовите каждый из них.
2.104. Составьте молекулярные формулы алкадиенов, количество атомов углеро
да в которых равно: о) 8; б) 12; в) 26; г) 98.

2.105. Составьте молекулярные формулы алкадиенов, количество атомов водо
рода в которых равно: о) 8; б) 16; в) 34; г) 128.

2.106. Предложите метод синтеза бутадиена-1,3 из неорганических веществ.
2.107. В чём разница между каучуком и резиной? Как называется процесс прев
ращения каучука в резину?

2.108. Изобразите структурные формулы: о) бутадиенового каучука; б) изопрено
вого каучука; в) хлоропренового каучука.

2.109. Предложите реагенты, с помощью которых можно осуществить следую
щие превращения, и запишите соответствующие уравнения реакций:

а) карбид кальция —> ацетилен —> этилен —> этанол —> бутади
ен-1,3;

б) этанол —> бутадиен-1,3 —> 1,4-дибромбутен-2 —> 1,4-дибромбутан —> циклобутан;
в) этан —>хлорэтан —> бутан —> бутадиен-1,3 —> 1,2,3,4-тетрабромбутан;

г) бромэтан —> этилен —> этанол —> бутадиен-1,3 —> бутадиеновый
каучук;
д) гексин-1 —> пентановая кислота —> пентаноат калия —> бутан —>
—> бутадиен-1,3.

2.110. Приведите последовательность реакций, с помощью которых можно осу
ществить следующие цепочки превращений:
а) С2Н6О —> С4Н6 —> С4Н6Вг2 —> С4Н6Вг4;

б) С4Н10 ---- > С4Н9Вг ---- > С4Н8 ---- > С4Н8Вг2 ---- > С4Н6;
в) С4Н10 —> С4Н6 —> С4Н6Вг2 —> С4Н8Вг;
г) С4Н10О —> С4Н8 —> С4Н8С12 —> С4Н6.

2.111. Рассчитайте максимальную массу этанола, который можно получить из
80 л (н. у.) этилена.

2.112. Какой объём пропена (н. у.) потребуется для получения 150 г пропанола-2?
2.113. Рассчитайте массу изопрена (2-метилбутадиена-1,3), способного присо
единить тот же объём водорода, что и 40 г бутадиена-1,3.

2.114. Рассчитайте массу брома, способного присоединиться к 25 г 2-метилпропена.

2.115. К смеси этилена и метана объёмом 10 л добавили 20 л водорода и пропу
стили полученную смесь над платиновым катализатором. После приведе
ния полученной смеси к первоначальным условиям её объём составил
26 л. Рассчитайте объёмные доли углеводородов в исходной смеси.

2.116. Алкен массой 25,2 г обработали избытком хлороводорода. При этом полу
чился хлоралкан массой 47,1 г. Определите молекулярную формулу алкена
и запишите уравнение реакции гидрохлорирования.

2.117. Алкен массой 22,4 г обработали избытком бромоводорода. При этом полу
чился бромалкан массой 54,8 г. Определите молекулярную формулу алке
на и запишите уравнение реакции гидробромирования.

2.118. Смесь циклогексена и водорода с мольным соотношением 1 : 5 пропустили
над никелевым катализатором. Реакция прошла на 80%. Определите моль

ное соотношение веществ в конечной смеси.

2.119. Через избыток нейтрального водного раствора перманганата калия пропу
стили 5,0 л (н. у.) смеси этана и этилена с объёмной долей алкана 34%.
Рассчитайте массу образовавшегося осадка.

2.120. Какой объём этилена (при н. у.) потребуется для получения 2 кг полиэтилена?
2.121. Какой объём пропилена (при н. у.) потребуется для получения 1 кг поли
пропилена?

2.122. Какой объём кислорода (при н. у.) потребуется для полного сжигания из
делия из бутадиенового каучука массой 10 г?

2.123. Какую массу бутадиена-1,3 можно получить из 2 кг 96%-го этанола, если
выход в реакции Лебедева составляет 73%?

2.124. Смесь бутена-1 и бутадиена-1,3 массой 16,3 г способна поглотить 12,32 л
водорода (н. у.). Рассчитайте массовые доли углеводородов в смеси.

2.125. Вычислите массовые и объёмные доли этилена и бутена-1 в смеси, если её
плотность по метану составляет 2,62.

Уровень 2
2.126. Приведите общую формулу гомологического ряда алкенов. Составьте в об
щем виде уравнение реакции горения алкена в избытке кислорода.

2.127. Составьте молекулярные формулы алкенов, в которых количество атомов
углерода равно: а) х; б) х+2 ; в) 2х; г) х — у.

.42 .

2.128. Составьте молекулярные формулы алкенов, в которых количество атомов
водорода равно: о) 4х; б) х — 1; в) 2х — у; г) 2х + 4у—z.

2.129. Назовите следующие непредельные углеводородные остатки (радикалы):
а) СН2=СН—
б) СН2=СН—СН2—
в) СН2=^—СН3

г) НС=С—СН2—

2.130. Как заместители влияют на реакционную способность двойной связи С=С
в реакциях электрофильного присоединения? Приведите по три примера
молекул, которые присоединяют бром: о) быстрее, чем этилен; б) медлен

нее, чем этилен.

2.131. Приведите механизм присоединения воды к 2-метилпропену в кислой среде.

2.132. Почему стереохимию реакций присоединения к двойной связи С=С удоб
нее изучать на примере циклоалкенов?

2.133. Почему гидроборирование алкенов протекает против правила Марковникова? Выберите один или несколько правильных ответов.
а) Реакция не протекает по механизму электрофильного присоединения.
б) Реакция протекает по радикальному механизму.
в) Связь В—Н поляризована в сторону водорода.

г) Большое значение имеет стерический фактор.

2.134. Приведите механизм взаимодействия брома с циклогексеном в неполяр
ном растворителе.

2.135. В каких случаях присоединение к алкенам протекает против правила Марковникова?

2.136. Почему для реакций взаимодействия алкенов с бромом очень важно ука
зывать условия (растворитель, температура)?

2.137. Почему в качестве катализаторов реакции гидратации алкенов используют
серную кислоту, но не используют соляную кислоту?

2.138. Какие продукты могут образоваться при взаимодействии этилена с бром
ной водой? Предложите механизмы их образования.
2.139.0т чего зависит результат взаимодействия алкенов с бромоводородом?
Почему подобный эффект не наблюдается для других галогеноводородов?

2.140. Назовите основные алкены, используемые в производстве полимеров.

2.141. Определите продукты взаимодействия пропена с указанными реагентами:
а) Н2, Pd/C (кат.); б) Н2О, H2SO4 (кат.); в) 1. В2Н6; 2. Н2О2, NaOH; г) Вг2,
свет; <Э) 1. О3; 2. Zn/CH3COOH; е) KMnO4, H2SO4, t; ж) НС1; з) НВг,
ROOR. Для каждого продукта приведите систематическое название.

2.142. Определите продукты взаимодействия 1-метилциклогексена со следующи
ми реагентами: о) K2Cr2O7, H2SO4, t; 6) Н2, Pd/C (кат.); в) 1. О3;
2. NaBH4; г) Br2, СС14; д) 1. О3; 2. Zn/CH3COOH; е) IC1; ж) Н2О,
Н3РО4(кат.); з) НВг, ROOR; и) О2, Ag(KaT.), f, к) OsO4, Н2О; л) 1. В2Н6;
2. NaOH, Н2О2; м) Вг2, Н2О; н) С2Н5ОН, Hg(CH3COO)2; о) 1. О3; 2. СгО3,
H2SO4,H2O.
'
’

2.143. В чём разница между цис-/транс- и E/Z-номенклатурой? В каких случаях
цис-/тронс-номенклатура неприменима?

2.144. Приведите пример соединения, которое имеет: о) Е-/тронс-конфигурацию; б) Е-/цис-конфигурацию; в) Z-/цис-конфигурацию; г) Х-/транс-конфигурацию.

2.145. Изобразите структурные формулы следующих соединений: о) транс-пен
тен-2; б) цис-2,3-дибромбутен-2; в) цис- 1,2-дииодбутен-1; г) (Е)-гексен-З;
д) (ZJ-3-метил пентен-2; е) (2)-1-хлорбутен-1; ж) (Е)-2-хлорбутен-2.

2.146. Определите конфигурацию двойной связи в следующих алкенах с исполь
зованием E/Z-номенклатуры:

2.147. Определите строение алкена, если известно, что после взаимодействия
с горячим подкисленным раствором перманганата калия образовались:
а) только уксусная (этановая) кислота; б) только углекислый газ; в) уксус
ная кислота и пропанон-2; г) только пентандиовая кислота; d) циклогекса
нон и углекислый газ; е) уксусная кислота и пентановая кислота; ж) циклодекандион-1,5; з) 2-метилгександиовая кислота; и) гептандион-2,6.

2.148. Предложите уравнения реакций, с помощью которых можно получить
бутен-2 из: а) бутанола-2; б) 2-хлорбутана;
г) 6утина-2; 0) этаналя; е) пропена.

в)

2,3-дибромбутана;

2.149. Результат озонолиза алкенов сильно зависит от реагентов, используемых
для расщепления озонида. Какие реагенты можно использовать, чтобы

при расщеплении озонида получить: о) карбонильные соединения (альде
гиды, кетоны); б) спирты; в) карбоновые кислоты?

2.150. Определите строение углеводорода, если известно, что после озонолиза
и обработки цинком в уксусной кислоте образовались: о) только пропа
нон-2; б) только пропаналь; в) пропаналь и пропанон-2 в соотношении
1 : 1; г) пропанон-2, этандиаль и метаналь в соотношении 1 : 1 : 1; б) пропа
нон-2 и этандиаль в соотношении 2 : 1; е) только гександиаль; ж) пропа
нон-2 и этандиаль в соотношении 1 : 1; з) только пропандиаль; и) пропа
нон-2 и этандиаль в соотношении 2 : 3. В каких случаях однозначно опре
делить структуру нельзя?

2.151. Получите из циклогексана: о) циклогексанол; б) цис-циклогександиол-1,2;
в) тронс-циклогександиол-1,2.

2.152. Предложите реагенты, с помощью которых можно осуществить следую
щие превращения:
а) уголь —> карбид кальция —> ацетилен —> этилен —> этаналь
(ацетальдегид);

б) ацетат натрия —> метан —> бромметан —> этан —> этилен;
в) пропан —> 2-бромпропан
—> 1,2,3-трихлорпропан;

—> пропен

—> 3-хлорпропен

—>

г) бензол —> циклогексан —> бромциклогексан —> циклогексен —>

—> гександиовая (адипиновая) кислота;
д) 1-хлорбутан —> бутен-1 —> бутанол-2 —> бутен-2 —> бутанди
ол-1,2;

е) бутен-2 —> уксусная кислота —> ацетат натрия —> этан —> эти
лен;
ж) 1,2-дибромбутан —> бутен-1 —> бутанол-1 —> бутилвиниловый
эфир;

з) метан —> ацетилен —> этилен —> окись этилена —> этандиол-1,2;

и) гексин-3 —> гексен-3 —> пропановая кислота —> пропионат нат
рия —> этан;

к) 1,7-дибромгептан —> гептадиен-1,б —> циклопентен —> циклопен
танол;
л) пропен —> 3-бромпропен —> 1,3-дибромпропан —> циклопро
пан —>пропан;

.м) циклогексан —> бромциклогексан —> циклогексен —> октади
ен-1,7 —> октан;

......... 45

н) этанол —> этилен —> циклопропан —> 1-бромпропан —> про
пен —> пропанол-1.

Запишите соответствующие уравнения реакций.

2.153. Расположите следующие алкены в порядке увеличения скорости присо
единения брома: о) пропилен, этилен, 3,3,3-трифторпропен, 2-метилпропен, 2-метоксипропен, 2-хлорпропен; б) бутен-1, 2-хлорбутен-1, 2-метилбутен-1, 2-нитробутен-1, 2-метоксибутен-1.

2.154. При гидрировании алкена состава С5Н10 образуется 2-метилбутан. Если
подействовать на алкен бромоводородом в присутствии перекиси, а затем
нагреть полученный продукт с металлическим натрием, то образуется
2,7-диметилоктан. Определите строение алкена.

2.155. Два изомерных алкена состава С8Н16 при реакции с бромоводородом
дают одно и то же соединение, идентичное основному продукту броми
рования 2,2,4-триметилпентана на свету. Определите строение изомеров
^8^16-

2.156. Решите цепочки превращений:
С Н

} С2

PdCl2,CuCl2

2. (CH3)2S

•>Ол^х'

.у

Л1

Ph3P = CH2 v
----- 4------------^Х

кон
С2Н5ОН, t

KOt-Bu .у

1-В2Н6
2. Н2О2, NaOH '

Ph3P = CH2

.у

Ог>Н2О

С2Н5ОН

OsO4

NaIO4

HgCCHgCOojT^

OsO4 v v
Щб^ 2

1-в2н6
2. Н2О2, NaOH

^Хз

A12O3
t

NaBH4

Хз

2.157. На основании представлений о механизме электрофильного присоедине
ния предскажите продукт данной реакции:

соон
"I
|

NaHCOa

2.158. Назовите основные группы алкадиенов. Какая группа алкадиенов пред
ставляет наибольший интерес? Почему?

2.159. Изобразите схему взаимодействия р-орбиталей в молекуле бутадиена-1,3.
Возможно ли вращение молекулы бутадиена-1,3 вокруг связи С(2)—С(3)?
Как соотносится энергетический барьер данного процесса с энергетиче
ским барьером вращения вокруг связи С—С в молекулах этана и этилена?

2.160. В чём особенность геометрического строения кумулированных диенов? Как
эта особенность сказывается на пространственной изомерии кумуленов?
2.161.0тчего зависит селективность реакций присоединения к сопряжённым ди
енам? Как можно управлять направлением присоединения? Приведите

примеры реакций, которые: а) всегда протекают как 1,2-присоединение;
б) всегда протекают как 1,4-присоединение; в) могут протекать и как
1,2-присоединение, и как 1,4-присоединение.

2.162. Приведите структурную формулу хирального диена, содержащего наи
меньшее количество атомов углерода.

2.163. Запишите структурную формулу хлоропрена и уравнение его полимериза
ции. В чём преимущества хлоропренового каучука по сравнению с изопре
новым?

2.164. Установите соответствие между структурными формулами диенов и их типами.
Структурная формула
А)(/

Тип диена
1) кумулированный

2) сопряжённый

3)изолированный

2.165. Какие из представленных кумуленов являются хиральными?
Н

а)

Н\
.оН
с=с=с<
Н7
Снз

0=0=0^
Н3С7
СНз

в)

Н\
,аН
с=С=С<
Et7
Снз

„хСН з
=С ‘
^сн з

2.166. Какие из представленных полимеров можно отнести к каучукам?

2.167. Приведите уравнения реакций, которые отвечают следующей последо
вательности
^H6

изменения

► С6Н12

молекулярных

> С6НпВг

формул

> С6Н10

основного

> С6Н10Вг2

вещества:

> С6Н8.

2.168. Определите продукты взаимодействия бутадиена-1,3 со следующими
реагентами: о) Н2, Pd; б) 1. О3; 2. Zn/CH3COOH; в) Вг2 (1 моль), f,
г) СН3С(О)СН=СН2; д) СНС13 (1 моль), КОН.

2.169. Предложите реагенты, с помощью которых можно осуществить следую
щие превращения, и запишите соответствующие уравнения реакций:
а) ацетилен —> винилацетилен —> бутадиен-1,3 ----- > циклогексен —>
циклогексан;
б) циклогексанол —> циклогексен —> 1,2-дибромциклогексан —> ци
клогексадиен-1,3 —> 3,6-дибромциклогексен-1;

в) пропин —> гексадиен-2,4 —> 2,2-гексадиен-2,4 —> 3,6-диметилциклогексен-1 —> 2,5-диметилгександиаль;
г) бутанол-2 —> бутен-2 —> бутан —> бутадиен-1,3 —> этандиаль
(глиоксаль);

d) 1,8-дибромоктан —> октадиен-1,7 —> циклогексен ----- > гександиовая
(адипиновая)кислота.

2.170. К какой группе реакций относится реакция Дильса—Альдера? От чего за
висит активность диенофила в реакции Дильса—Альдера? Приведите при
меры активных диенофилов.

2.171. Расположите следующие диены в порядке увеличения скорости реакции
с метилакрилатом. Ответ обоснуйте.

2.172. Выберите вещества, неспособные вступать в реакцию Дильса—Альдера
в качестве диена:

2.173. Изобразите строение продуктов циклоприсоединения в следующих реак
циях Дильса—Альдера:

......... 49 ...

2.174. Определите, какие вещества должны вступить в реакцию Дильса—Альде
ра, чтобы получились приведённые ниже продукты:

2.175. Газообразная смесь алкана и алкена объёмом 11,2 л (при н. у.) полностью
обесцветила 1 кг 3,2%-й бромной воды. При этом образовался 21 мл тяжё
лой жидкости с плотностью 1,93 г/мл. Газ, не поглотившийся бромной во
дой, сожгли в кислороде. На поглощение образовавшегося углекислого
газа ушло 600 мл 1,5 М раствора КОН. При этом получился раствор, не спо
собный дополнительно химически связывать углекислый газ. Установите
формулы исходных соединений и их объёмные доли в исходной смеси.

2.176. Смесь этилена и водорода с плотностью по водороду 6,2 пропустили над
палладиевым катализатором. При этом образовалась равновесная газовая
смесь с плотностью по водороду 7,75. Определите объёмные доли компо
нентов в равновесной смеси.

2.177. Смесь двух алкенов с линейным углеродным скелетом прохлорировали.
Молярные массы полученных продуктов отличаются в 1,566 раза. При ги
дратации такой же смеси алкенов образуются только два соединения, при
чем молярная масса одного из продуктов в 2,217 раза больше массы друго
го. Установите молекулярные и структурные формулы исходных алкенов
и продуктов их гидратации.

2.178. Газообразный алкен смешали с водородом и нагрели в присутствии палла
дия на активированном угле. В исходной смеси объёмная доля алкена
была равна 25%. После установления равновесия объёмная доля алкена
уменьшилась в 4 раза. Вычислите выход продукта реакции.

2.179. Смесь бутена-2 и водорода с плотностью по гелию 3,2 пропустили над пал
ладиевым катализатором. Плотность полученной газовой смеси по гелию
составила 3,55. Рассчитайте выход продукта реакции.

2.180. Молярные массы двух алкенов отличаются в 2 раза. После гидрирования
исходных алкенов отношение молярных масс продуктов стало равно
0,5172. Определите исходные алкены.

2.181. Какой объём водорода (н. у.) потребуется для полного гидрирования 27,2 г
алкадиена, если на полное бромирование такой же порции алкадиена ухо
дит 128 г брома? Установите молекулярную формулу продукта гидрирова

ния и составьте структурные формулы всех его изомеров.

2.182. Бутадиен-1,3 массой 60 г ввели в реакцию гидрогалогенирования. При
этом с выходом 90% была получена смесь галогеналкенов. Массовая доля
углерода в этой смеси составила 35,56%. Рассчитайте массу смеси образо
вавшихся галогеналкенов.

СВЯЗЬЮ

■ Основные определения и формулы
Алкины — непредельные углеводороды, содержащие тройную связь углерод-

углерод.
Терминальный алкин — алкин, в котором тройная связь углерод-углерод на

ходится на конце углеродной цепи и хотя бы один из атомов углерода, обра
зующих тройную связь, соединён с атомом водорода.
Интернальный алкин — алкин, в котором тройная связь находится в середи
не углеродного скелета.

Химические свойства алкинов

Примеры решения задач
■ Пример 2-5. Составьте цепочку превращений:

гексен-3 —> 3,4-дибромгексан —> гексин-3 —> пропановая кислота.
Решение. На первой стадии необходимо провести бромиро
вание алкена по двойной связи. На второй стадии необходимо про
вести двойное дегидробромирование дибромалкана (каждое отще
пление протекает по правилу Зайцева). На третьей стадии происхо
дит окислительное расщепление алкина по тройной связи.

Вг

СН3—СН2—СН=СН—СН2—СН3+Вг2 —> сн3—сн2—сн—сн—сн2—сн3

Вг

СН3-СН2-СН-СН-СН2-СН3 + 2КОН -^

------спирт
1—> СН
6 Ч—СН,
4 —С^С—СН
4 2—СН
0 3 + 2КВг + 2Н,0
Z

5СН,—СН,—С=С—СН,—СН, + 6КМпО4 + 9 H2SO4 —С-э

^ 10СНЧСН,СООН + 3K,SO4 + 6MnSO4 + 4Н„0
■ Пример 2-6. Смесь этилена и ацетилена объёмом 1,0 л смешали с во

дородом объёмом 1,5 л и провели каталитическое гидрирование. После
завершения реакции и приведения полученной газовой смеси к исход
ным условиям её объём составил 1,25 л. Рассчитайте объёмные доли
углеводородов в исходной смеси.
Решение. Запишем уравнения реакций гидрирования:

С,Н
4 + Н,^ —> C,H
fi
4
4
4
0

С2Н2 + 2Н2 ---- > С2Н 6
Пусть в исходной смеси было х л этилена и г/ л ацетилена. Для
гидрирования х л этилена потребуется х л водорода, а для гидриро
вания у л ацетилена — 2г/ л водорода. Таким образом, общий объём
конечной смеси составит 1 + 1,5 - х - 2у. Составим систему уравне
ний и решим её:
х + у = 1,
1 + 1,5-х-2г/ = 1,25

х = 1-у,
2,5-х-2у = 1,25

-l + i/-2i/ = l,25-2,5

-1 - i/ = -1,25
-г/ = —0,25
У = 0,25
r = l-y = l-0,25 = 0,75

Следовательно, исходная смесь содержала 0,75 л этилена
и 0,25 л ацетилена, что соответствует объёмным долям 75% и 25%.

Задачи и упражнения для самостоятельного решения

2.183. Перечислите сходства и различия в реакционной способности алкенов
и алкинов.

2.184. Какие классы соединений являются структурными изомерами алкинов?

2.185. Составьте молекулярные формулы алкинов, количество атомов углерода
в которых равно: о) 8; б) 12; 8) 24; г) 102.

2.186. Составьте молекулярные формулы алкинов, количество атомов водорода
в которых равно: о) 6; б) 14; в) 44; г) 250.

2.187. Назовите основные области применения ацетилена.

2.188. Предложите три способа получения ацетилена.
2.189. Как химическими методами различить бутин-1 и бутин-2?
2.190. Может ли в ходе реакции Кучерова получиться пропаналь? Почему?
2.191. В трёх пробирках без этикеток находятся гексан, гексен-2 и гексин-1. Как
химическим путём распознать содержимое каждой пробирки?

2.192. Нарисуйте структурные формулы всех алкинов состава СеН10. Какие из
приведённых алкинов являются терминальными (содержат фрагмент
—О^С—Н)? Дайте им названия по правилам систематической номенклату
ры.

2.193. Нарисуйте структурные формулы всех алкинов состава С7Н12. Какие из
приведённых алкинов являются интернальными (содержат фрагмент
С—С=С—С)? Дайте им названия по правилам систематической номенкла
туры.

2.194. Изобразите структурную формулу алкина, в котором: о) все атомы углеро
да имеют sp-гибридизацию; б) количество атомов водорода в полтора раза

больше количества атомов углерода; в) количество атомов водорода на 5
больше количества атомов углерода; г) одинаковое количество атомов
углерода в sp-гибридизации и зрЗ-гибридизации; б) количество sp3гибридных атомов углерода в три раза больше количества зр-гибридных.

2.195. Напишите уравнения реакций взаимодействия ацетилена со следующими
реагентами: о) О2, t; 6) Н2, Pt (кат.); в) Вг2 (1 моль); г) Вг2 (изб.); б) Н2О,
H2SO4 (кат.), HgSO4 (кат.); е) [Ag(NH3)2]OH (аммиачный раствор Ag2O);
ж) С (акт.), 600 °C; з) НС1, HgCl2 (кат.).

2.196. Напишите уравнения реакций гидрирования, гидратации, бромирования
и гидробромирования: о) пропина; б) пентина-1; в) 2,5-диметилгексина-З.

2.197. Напишите схему реакции Кучерова для следующих соединений: а) ацети
лен; б) пропин; в) бутин-1; г) бутин-2; б) пентин-1; е) пентин-2. Отметьте,
в каких случаях в ходе реакции образуются альдегид, кетон или смесь ке
тонов.

2.198. Какой алкин вступил в реакцию Кучерова, если в ходе реакции образовал
ся; о) этаналь; б) бутанон-2?

2.199. Какой алкин вступил в реакцию с избытком подкисленного раствора пер
манганата калия, если из 1 моль этого алкина в качестве единственных
органических продуктов образовались: о) 2 моль бутановой кислоты;
б) 1 моль этановой (уксусной) и 1 моль пентановой кислоты; в) 2 моль
пропановой кислоты; г) 1 моль пентановой кислоты; б) 1 моль бутановой
кислоты? Запишите уравнения соответствующих реакций и назовите ис
ходные алкины.

2.200. Предложите реагенты, с помощью которых можно осуществить следую
щие превращения:
а) уголь —> карбид кальция —> ацетилен —> этаналь;

б) бутен-2 —> 2,3-дибромбутан —> бутин-2 —> бутанон-2;
в) пропанол-2 —> пропен —> 1,2-дихлорпропан —> пропин;
г) карбид алюминия —> метан —> ацетилен —> бензол;

б) этилен —> 1,2-дибромэтан —> ацетилен

> этан;

е) бутен-1 —> 1,2-дибромбутан —> бутин-1 —> пропановая кислота;
ж) пропен —> 1,2-дибромпропан —> пропин —> пропинид серебра(1);

з) бутин-1 —> 2-этилацетиленид натрия —> пентин-2 —> пентан;

и) ацетат натрия —> метан —> ацетилен —> винилхлорид.
Запишите соответствующие уравнения реакций.

2.201. Определите неизвестные вещества в цепочках превращений и запишите
соответствующие уравнения реакций:
а) СаСг-^Х!-^ Х2^^Х3-^Х4
б) СН3—СН2—СН3 -—^Xj —кон, > Х2^^Х3 -J^S^->X4
7

свет

спирт, I

«J

спирт, t

он

в) СН3—СН2—СН—СН3 --^ ->Х1 -^->Х2
7

0/1

КОН (изб.)
v
спирт, (
* л3

1600 “С

CW
г) чп4

Н20
HgSO4,H2SO4
Сакт
600 “С

чу
Л2

^и^ * >
спирт, t

v
Л4
Hg
, у
Pt, р, 7 >
-3

61;
У
свет ' ‘1

а) с^х1-^х2^°^х3-1^м^
е) СН3—СН=СН2 -^-^Xj
7

ГП

Ж) Ul4

1000 °C

з)СН3-СН2-С=СН

СаО у у
—>А2

КОН(И^ >Х2-^^Х3 —^^Х4
спирт,/

Н2О

^ >Х,

у ________ Н2О______ у
HgSO4nCsor^A4

(^ ^^

2.202. Рассчитайте объём кислорода, необходимый для полного сжигания 100 л
ацетилена.

2.203. Установите молекулярную формулу алкина, содержащего 90% углерода
(по массе).

2.204. Установите молекулярную формулу алкина, содержащего 12,2% водорода
(по массе).

2.205. Рассчитайте массу осадка, который образуется при пропускании 44,8 л
ацетилена (н. у.) через избыток раствора гидроксида диамминсеребра(1).

2.206. При пропускании пропина через избыток раствора гидроксида диамминсеребра(1) выпало 17 г осадка. Рассчитайте объём пропина (н. у.), вступив
шего в реакцию.

2.207. Рассчитайте массу ацетона, который можно получить гидратацией 100 л
пропина (н. у.), если выход в реакции составил 85%.

2.208. В результате тримеризации пропина объёмом 7 л (н. у.) получили триметилбензол массой 9 г. Рассчитайте выход продукта реакции.

2.209. При бромировании алкина образовался тетрабромалкан с массовой долей
брома 82,47%. Определите молекулярную формулу алкина и изобразите
структурные формулы возможных изомеров.

. 55

2.210. При гидратации некоторого алкина образовался кетон с массовой долей
кислорода 18,60%. Определите молекулярную формулу алкина и изобра
зите структурные формулы возможных изомеров.

2.211. Смесь карбидов кальция и алюминия общей массой 13,6 г обработали из
бытком кислоты и получили 5,6 л (н. у.) смеси газов. Определите объёмные
доли газов в смеси.

2.212. Смесь пропина и этана объёмом 150 мл смешали с кислородом объёмом
570 мл и взорвали. После конденсации паров воды и приведения получен
ной газовой смеси к исходным условиям её объём составил 250 мл. Вычи
слите объёмные доли углеводородов в исходной смеси.

2.213. При окислении 32 г смеси пентина-1 и пропина подкисленным раствором
перманганата калия образовалось 30,8 г углекислого газа. Вычислите мас

совые доли компонентов в исходной смеси.

2.214. Углеводород массой 3,24 г обработали избытком аммиачного раствора ок
сида серебра. В результате получился осадок массой 9,66 г. Какой углево
дород вступил в реакцию? Запишите уравнение реакции.

2.215. Вычислите массу 10%-го раствора брома в четырёххлористом углероде,
который может прореагировать с 40 л (н. у.) смеси, в которой массовые
доли ацетилена, пропана и пропена равны соответственно 40%, 35%
и 25%.

Уровень 2
2.216. Назовите основные причины повышенной С—Н-кислотности терминаль
ных алкинов.

2.217. Приведите общую формулу гомологического ряда алкинов. Составьте в об
щем виде уравнение реакции горения алкина в избытке кислорода.

2.218. Приведите примеры оснований, способных депротонировать терминаль
ные алкины.

2.219. Почему для газовой сварки металлов обычно используют в качестве горю
чего газа именно ацетилен, а не гораздо более дешёвый и безопасный ме
тан?

2.220. Почему при лабораторном получении ацетилена из карбида кальция вме
сто чистой воды часто используют насыщенные раствор соли или смесь
воды с органическим растворителем?

.56.

2.221. Почему ацетилен, полученный из технического карбида кальция, перед
применением пропускают через раствор сульфата меди(П)? От какой при
меси это позволяет очисть ацетилен?

2.222. Расположите следующие соединения в порядке увеличения кислотности.
Ответ обоснуйте.

Н„О, СН4, NH„ С^Нр, H?S

2.223. Составьте молекулярные формулы алкинов, количество атомов углерода
в которых равно: о) х; б) 4х; в) ху; г) 2х — 2.

2.224. Составьте молекулярные формулы алкинов, количество атомов водорода
в которых равно: а) у; б) 4у; в) 2у + 2; г) 0,5у — 2z.

2.225. Изобразите структурные формулы всех изомерных алкинов, в которых
количество атомов водорода в 1,75 раза больше количества атомов угле
рода.

2.226. Изобразите структурные формулы всех изомерных алкинов, в которых ко
личество атомов водорода на 10 больше количества атомов углерода.

2.227. Приведите пример алкина, у которого: о) количество терминальных изоме
ров равно количеству интернальных изомеров; б) количество терминаль
ных изомеров больше количества интернальных изомеров.

2.228. Приведите по два примера реакций алкинов, в ходе которых углеродный
скелет молекулы: о) увеличивается; б) уменьшается; в) не изменяется.

2.229. Какую роль выполняют ионы ртути в реакции Кучерова?
2.230. Какое вещество получится, если в условиях реакции Кучерова с ацетиле
ном вместо воды использовать в качестве растворителя уксусную кислоту?

2.231. Какова роль солей свинца в катализаторе Линдлара?
2.232. Приведите примеры реакций, которые позволяют удвоить углеродный ске
лет терминального алкина.

2.233. Приведите примеры реакций, в результате которых алкин превращается в:
а) алкан; б) алкен; в) другой алкин; г) спирт; б) альдегид; е) кетон; ж) кар
боновую кислоту; з) ароматический углеводород.

2.234. Выберите реагенты, с которыми может прореагировать ацетиленид натрия:
о) бром; б) вода; в) бензол; г) хлорэтан; б) циклогексанон; е) формальде
гид; ж) бутан. Запишите уравнения соответствующих реакций.

2.235. Предложите последовательность реакций, с помощью которой из бутина-1
можно получить: о) пентин-2; б) бутанон-2; в) бутаналь; г) октан; б) бутан
диол-1,2.

2.236. Предложите методы, с помощью которых из пентина-2 можно селективно
получить: о) цис-пентен-2; б) тронс-пентен-2; в) пентин-1.

2.237. Изотопно-меченые соединения находят широкое применение в изуче
нии механизмов химических реакций. Используя в качестве источника дей

терия тяжёлую воду D2O, предложите методы синтеза следующих изо
топно-меченых соединений: о) C2D2; б) C2D4; в) CD4; г) CD3CD2OD;
б) CD2H—CD2—ОН; е) CH3C^CD; ж) HC=CD; з) C6H6D6. ‘

2.238. Пропин в определённых условиях способен циклотримеризоваться анало
гично ацетилену. Изобразите строение всех ароматических углеводоро
дов, которые могут образоваться в этой реакции.

2.239. Пропин в определённых условиях способен циклотетрамеризоваться
с образованием замещённого циклооктатетраена-1,3,5,7. Изобразите
структурные формулы всех замещённых циклооктатетраенов, образова
ние которых возможно в данном процессе.

2.240. Предложите реагенты, с помощью которых можно осуществить следую
щие превращения, и запишите соответствующие уравнения реакций:
а) метан —> ацетилен —~> винилацетилен —> бутан —> уксусная кис
лота;

б) пропин —> 2-метилацетилен ид натрия —> бутин-2 —> цис-бу
тен-2 —> цис-1,2-диметилоксиран;
в) ацетилен —> ацетиленид натрия —> бутин-1 —> октадиин-3,5 —>
—> октан;

г) пропин —> пропанон (ацетон) ----- > 2-метилбутин-3-ол-2 —> 2-метилбутанол-2 —> 2-метилбутен-2;
д) 1-бромбутан -----> бутен-1 -----> 1,2-дибромбутан ---- > бутин-1 -----> бу
тин-1-ИЛ-1-бензол;

е) 2-бромбутан —> бутен-2 —> 2,3-дибромбутан —> бутин-2 —> гексаметилбензол;
ж) ацетиленид лития —> пропин-2-ол-1 —> пропен-2-ол-1 —> пропа
нол-1 —>пропен;

з) бутин-1 —> бутанон-2 —> З-метилпентин-1-ол-З —> 3-метилпентанол-3 —> З-метилпентен-2;
и) пропин —> ацетат натрия —> метан —> ацетилен —> акрилонитрил;

к) 2-хлорпропен —> 2,2-дихлорпропан —> пропин -----> ацетон ----- >
—> 2-метилпентин-3-ол-2;

л) ацетилен —> ацетиленид динатрия —> бутин-2 —> бутин-1 —> бу
таналь;

м) ексин-3 —> пропионовая кислота
—> этан —> этилен;

н) ацетиленид лития
ен-4,6 —> декан.

—> пентин-1

—> пропионат натрия

—> декадиин-4,6

—>

—> декади

2.241. Определите неизвестные вещества в цепочках превращений и запишите
соответствующие уравнения реакций.

NaNH2 ч v
СН31 ч
' Aj ------------ > х2---------------------- ----------------- > х3
Pd/Pb(CH3COO)2/CaCO3

г)

Br^^'Br
СН2- О(изб.)
Н2
* А о ------------- > Ло
NaC = CH ---------------------- > Ai
0,5 моль
КОН, С2Н5ОН
Pd/C
СН2

КОН,

О(недост.) )

С2Н5ОН

X ________ ^2________ > х

1 СиС12, пиридин

С2н2
х Н3РО4
кон, с2н5он
1
t

^2 (

2 Pd/C

х2——>х3

Pd(PPh3)2Cl2
Cui, NEt3

Pd/Pb(CH3COO)2/CaCO3

. 59

2.242. Составьте цепочку превращений, если известно, что фторид-ион разруша
ет связь С—Si.
I

Br
A

(CH3)3Si —EEE

И
|
W

---------------------- * Xi------- > Х2------------------------ > Х3--------------------------->Х4
Pd(PPh3)2Cl2
1 Н2О
2 Pd(PPh3)2Cl2
Pd/PbSO4/CaCO3

I
Cui, i-Pr2NH
N(CH3)2

0СНз

Cui, NEt3

2.243. Для сжигания 3,00 л двух ближайших гомологов ряда ацетилена необходи
мо 42,86 л воздуха. Установите строение обоих углеводородов.

2.244. Из пропина и этилена приготовили смесь, в которой мольное соотноше
ние водорода и углерода 3 : 2. К полученной смеси добавили пятикрат
ный объём водорода и нагрели над платиновым катализатором до пре

кращения реакции. Вычислите плотность по водороду для исходной и ко

нечной смесей.

2.245. Смесь газообразных алкана, терминального алкина и интернального ал
кина, каждый из которых содержит одинаковое количество атомов водо

рода, имеет плотность по неону 2,46. При пропускании образца смеси
объёмом 3,36 л (н. у.) через аммиачный раствор оксида серебра(1) на
блюдается выпадение 9,66 г осадка. Оставшаяся газовая смесь способна

присоединить 2,688 л (н. у.) водорода. Для поглощения углекислого газа,

полученного при сжигании такого же образца смеси, достаточно 270 мл
2 М раствора NaOH. Определите объёмные доли компонентов в исход
ной смеси.

2.246. При нагревании дибромалкана А, содержащего атомы брома у соседних
атомов углерода, со спиртовым раствором КОН было получено 9,84 г

углеводорода В. Для количественного окисления В потребовалось 360 мл
подкисленного раствора перманганата калия с концентрацией 0,4 моль/л,
при этом образовалась только одна карбоновая кислота С. Установите
строение соединений А, В и С.

2.247. Некоторый углеводород X при действии избытка брома образует тетрабромпроизводное, содержащее 73,4% брома (по массе). При кипяче
нии углеводорода X с подкисленным раствором перманганата калия обра
зуются две одноосновные карбоновые кислоты. Установите структурную
формулу углеводорода X и запишите уравнения описанных реакций.

60.

2.248. При гидратации двух ациклических углеводородов, содержащих одинако
вое число атомов углерода, образовались третичный спирт и кетон в моляр
ном соотношении 1 : 3. Если исходную смесь сжечь, то вода будет состав
лять 25,80% от общей массы продуктов сгорания. При пропускании смеси
через раствор [Cu(NH3)2]C1 выпадает осадок. Также известно, что оба угле
водорода имеют разветвлённый углеродный скелет. Определите строение
исходных углеводородов и запишите уравнения всех протекающих реакций.

2.249. Алкан, алкен и алкин, молекулы которых содержат одинаковое количество
атомов водорода, образуют газовую смесь, которая тяжелее воздуха. Объ
ём кислорода, необходимый для полного сжигания этой смеси, в 1,5 раза
больше объёма образующегося при этом углекислого газа. Если исходную
газовую смесь пропустить через избыток аммиачного раствора оксида се
ребра, то её относительная плотность по водороду уменьшится на 4. Опре
делите строение углеводородов и их мольные доли в исходной смеси.

■ Основные формулы и определения
Ароматичность — квантово-химический феномен, заключающийся в повы

шенной стабильности некоторых циклических сопряжённых систем.
Ориентант I рода — заместитель, направляющий протекание реакций элек

трофильного ароматического замещения преимущественно в орто- и пара
положения относительно себя.
Ориентант II рода — заместитель, направляющий протекание реакций элек
трофильного ароматического замещения преимущественно в мета-положе
ние относительно себя.

Активирующий заместитель — заместитель, наличие которого увеличивает

скорость протекания реакций электрофильного ароматического замещения
(по сравнению с бензолом).
Дезактивирующий заместитель — заместитель, наличие которого умень

шает скорость протекания реакций электрофильного ароматического заме
щения (по сравнению с бензолом).
Алкилирование — реакция, в ходе которой атом водорода в молекуле меня

ется на алкильную группу R.
Ацилирование — реакция, в ходе которой атом водорода в молекуле меня

ется на ацильную группу RC(=O)-.

Химические свойства бензола

Реакции аренов по боковой цепи

С12
hv

Примеры решения задач
■ Пример 2-7. Предложите способ получения 3-хлорбензойной кислоты

из кумола.
Решение. Изопропильная группа кумола является ориентантом I рода, поэтому замещение в нём будет проходить преиму
щественно по орто- и пара-положениям. В нашем случае замести-

тели в бензольном кольце находятся в лета-расположении, что го
ворит об использовании ориентанта II рода. Карбоксильную группу
можно получить окислением изопропильной группы кумола пер
манганатом калия в кислой среде. Хлорирование образующейся
бензойной кислоты хлором в присутствии хлорида железа(Ш) при
ведёт к целевой 3-хлорбензойной кислоте.
Н3С

^СН

СООН

+18КМпО4 + 27H2SO4 —>

+ 9K2SO4 +

+ 18MnSO4 + 42Н2О

■ Пример 2-8. Составьте уравнения реакций, соответствующие следую

щей схеме:

С8Н10 —> С7Н6О2 —^ c7h5no4

Решение. Исходное соединение соответствует общей форму
ле СпН2л_6 и, по всей видимости, является гомологом бензола. До
бавление двух атомов кислорода говорит об образовании карбок
сильной группы. Поскольку при образовании карбоксильной груп
пы углеродный скелет стал меньше на 1 атом углерода, логично
предположить, что молекула содержала двухуглеродную боковую
цепь и окисление прошло с разрывом связи С—С. Таким образом,
исходное вещество — этилбензол. На второй стадии происходит за
мена атома водорода на нитрогруппу NO2. Поскольку карбоксиль
ная группа является ориентантом II рода, нитрогруппа вводится
в лета-положение. Финальным продуктом реакции является меma-нитробензойная кислота.
СН2-СН3

СООН

+12КМпО4 + 18H2SO4-U5^j +5СО2 + 6K2SO4 +

+ 12MnSO4 + 18Н2О

. 63

соон

Задачи и упражнения для самостоятельного решения

Уровень 1
2.250. Почему бензол не рассматривают как циклический сопряжённый алкатриен, а выделяют в отдельный класс соединений? Какие химические свойства
бензола указывают на принципиальное различие между аренами и поли
енами (молекулами, содержащими несколько двойных связей С=С)?

2.251. Предложите схему синтеза бензола из неорганических веществ.

2.252. Какие функциональные группы можно ввести в бензольное кольцо в одну
стадию?

2.253. Запишите по два примера реакций толуола, в которых ароматическая сис
тема: о) сохраняется; б) разрушается.

2.254. С какими из перечисленных веществ реагирует бензол: о) водород, вода,
азот, азотная кислота, бромная вода, бром; б) кислород, серная кислота,
пропан, хлор, 2-хлорпропан; в) озон, метан, бромметан, соляная кислота,

пропен, ацетилхлорид; г) бромоводород, раствор перманганата калия,
углекислый газ, бромэтан? Запишите уравнения возможных реакций, ука

зывая условия их протекания.

2.255. В трёх пробирках находятся бензол, толуол и циклогексен. Как распознать
содержимое каждой пробирки? Приведите необходимые уравнения реак
ций.

2.256. Приведите пример реагента, продукты взаимодействия бензола с которым
зависят от условий проведения реакции.

2.257. Составьте цепочку превращений, начинающуюся с бензола, в которой бу
дут последовательно осуществлены реакции замещения, дегидрирования
и полимеризации.

2.258. Установите соответствие между цепочкой превращений и веществом X в ней.
Цепочка превращений
А) СЯН, ? —> X —> CALN0,
Б) С7Н16 —> X —> С6Н5СООН
В) СаС2 —> X —> С6Н6
Г) С6Н6 —> X —> С6Н5—СН=СН2
Д) СбН6 —► X —> С7Н14
‘

Вещество X
1) ацетилен
2)бензол
3)толуол
4) этилбензол
5) кумол

2.259. Составьте уравнения окисления следующих гомологов бензола раствором
перманганата калия в среде серной кислоты: о) толуол; б) этилбензол;
в) кумол (изопропилбензол); г) орто-ксилол (1,2-диметилбензол); д) 1-метил-3-этилбензол; е) 1,4-дипропилбензол.

2.260. Какой гомолог бензола подвергли окислению, если в результате получились
следующие продукты: о) бензойная кислота; б) бензойная кислота и уксус
ная кислота; в) терефталевая (бензол-1,4-дикарбоновая) кислота; г) бензой
ная кислота и ацетон; б) бензойная кислота, ацетон и углекислый газ.

2.261. Предложите реагенты, с помощью которых можно осуществить следую
щие превращения, и запишите соответствующие уравнения реакций:
а) карбид кальция —> ацетилен —> бензол —> нитробензол;

б) 1-бромпропан —> гексан —> бензрл —> бромбензол;
в) толуол —> бензойная кислота —> бензоат натрия —> бензол;
г) бензол —> циклогексан —> бромциклогексан —> циклогексен;
^) хлорциклогексан —> циклогексен —> циклогексан —> бензол;

е) карбид алюминия —> метан —> ацетилен —> бензол;
ж) циклогексан —> бензол —> 1,2,3,4,5,6-гексахлорциклогексан;

а) гептан —> толуол —> хлорметилбензол —> бензиловый спирт;
и) толуол —> поро-бромтолуол —> поро-бромбензойная кислота —>
—> лоро-бромбензоат натрия;

к) бензол —> кумол —> бензойная кислота —> мето-нитробензойная

кислота;

л) гексан —> бензол —> нитробензол —> мето-нитробромбензол;
м) этилбензол —> 1-бром-1-фенилэтан —> стирол —> бензойная кис
лота.

2.262. Определите неизвестные вещества в цепочках превращений и запишите
соответствующие уравнения реакций.

a)f/X||-^Ux1-^MX2

L
^

А1С13

^^—>Х

спирт, t

_KMnO,
H20,0°C

у
4

^^Х, —
>Х2 —^ x ^JaOH x
н2о )X4
t
1 Pt, p,t
2
hv )Хз

......... 65

KMnO4
H2SO4,t

в)

Br2
v
NaOH iV
--------- 7 Ло ------------------------ 7 Ло
FeBr3
2
3

г) CaC2--^0

vaxr.

600 °C

HN°3

CI2
v
FeCl3 >X“

H2SO4 "3

Н2

>v
2

"л >x3
hv

KMnO4
H2SO4,i

KOH v Y
спирт, t

Pt ,v
t

NaOH 1V
7Лд
i
4

^"'
xY
H3PO4

v
3

™
>х,
спирт, t

HNO3 >v
H2SO4
4

®Г2
xV
7 Л4
FeBr3

---------- ------ > Л1 ----- -----7 Л О--- Z------------ 7 Л Q —

2.263. Предложите последовательность реакций, с помощью которой можно осу
ществить следующую цепочку превращений:
а) ^2^2

^ CgHg

> С6Н12

> CgHnCl

> CgH10

б) C7H8 --> С7Н6О2 —> C7H5O2Na —> С6Н6 —> C6H5NO2
в) ^8^10

* ^8Н9Вг

> С8Н8

> С8Н8Вг2

> С8Н6

г) С6Н14 —> С6Н6 —> С7Н8 —> С7Н7С1 —► С14Н14

^)СбНпС1 ^ С6Н10 —> С6Н12 —> С6Н6 ^ C6HgClg
е)

С2Н4Вг2

> С2Н2

> С6Н6

> С9Н12

> С7НбО2

ж)С
с7н8 —> < c7lh7no
' 7I Н1й —> (О
^ 2 —> I c7vh5no
4 4 —> C7H4NO4K

2.264. Установите молекулярную формулу гомолога бензола, если относительная
плотность его паров по воздуху равна 3,17.

2.289. Используя в качестве исходного вещества бензол или его гомологи, полу
чите лоро-бромбензойную кислоту.

2.290. Используя в качестве исходного вещества бензол или его гомологи, полу
чите орлто-нитробромбензол.

2.291. При окислении углеводорода состава С10Н10 подкисленным серной кисло
той раствором дихромата калия образуется фталевая кислота (бензол-1,2дикарбоновая). Определите строение исходного углеводорода и запишите
уравнение реакции окисления, если известно, что исходное вещество
обесцвечивает бромную воду и даёт осадок с аммиачным раствором окси
да серебра.

2.292. Решите цепочки превращений.

Вй^х _KOIL^X
hv
спирт, t

Ог
чу
V2O5,t
2

Н2 ч v
Pd
3

X]
A1C13,Z

1.03
2.Zn/CH3COOH

H2O „
н^Хз

NaOH
t

v
3

KMnO4

Cl2
FeCl3

„

- H2sb4A >X4

v
4

NaOH ;

^X6

HN03

„

ПОоГ^Хг"нЖ4^

KMnO4

h2so4j

осн3

(СН3)3СОН
Н3РО4

Вг2
FeBr3

Н2о
Н+

_СНз-С = СН
3Pd(PPh3)2Cl2
CuI,N(C2H5)3

2.293. пара-Ксилол в количестве 4 моль окислили подкисленным раствором пер
манганата калия и получили смесь 4-метилбензойной и терефталевой кис
лот. Количество атомов кислорода в этой смеси равно 12,4 моль. Рассчи

тайте выход 4-метилбензойной кислоты.

Я 2.5.

Гологенпроизводные углеводородов
■ Основные определения и формулы

Первичный галогеналкан — галогеналкан, в котором атом углерода, несу

щий галоген, соединён только с одним атомом углерода.
Вторичный галогеналкан — галогеналкан, в котором атом углерода, несу

щий галоген, соединён с двумя другими атомами углерода.
Третичный галогеналкан — галогеналкан, в котором атом углерода, несу

щий галоген, соединён с тремя другими атомами углерода.
Геминальный дигалогеналкан — дигалогеналкан, в котором оба атома га
логена присоединены к одному атому углерода.

Вицинальный дигалогеналкан — дигалогеналкан, в котором атомы галоге
на присоединены к соседним атомам углерода.

2.265. Рассчитайте объём брома, который потребуется для получения 200 г бромбензола. Плотность брома составляет 3,12 г/мл.

2.266. Рассчитайте объём 70%-й азотной кислоты (плотность 1,40 г/мл), который
потребуется для получения 80 г нитробензола, если выход в реакции ни
трования (в пересчёте на азотную кислоту) составляет 85%.

2.267. Рассчитайте объём водорода (н. у.), который потребуется для гидрирова
ния 100 г бензола. Какой объём кислорода (н. у.) потребуется для полного
сжигания получившегося продукта?

2.268. При нитровании толуола получили смесь 20 г орто-изомера и 60 г пара
изомера. Рассчитайте массу исходного толуола, если общий выход реак
ции составил 75%.

2.269. Рассчитайте массу тротила (2,4,6-тринитротолуола), которую можно получить
из 70 г толуола, если выход на каждой стадии нитрования составлял 70%.

2.270. Этилбензол массой 159 г подвергли каталитическому дегидрированию. По
лученный продукт окислили дихроматом калия в присутствии серной кис
лоты. Рассчитайте массу получившейся органической кислоты и объём вы
делившегося газа (н. у.).

Уровень 2
2.271. Какие соединения называют ароматическими? Сформулируйте критерии
ароматичности.

2.272. Изобразите все возможные изомеры бензола, в которых атомы водорода
эквивалентны.

2.273. Назовите основные типы ароматических соединений и приведите по два
примера каждого из них.

2.274. Почему бензол как лабораторный растворитель стараются поменять на то
луол везде, где это возможно?

2.275. Почему бензол имеет достаточно высокую для неполярного вещества тем
пературу плавления (+5,5 °C)?

2.276. Какую роль выполняет серная кислота в реакции нитрования бензола ни
трующей смесью?

2.277. Почему при алкилировании бензола 1-хлорпропаном в присутствии хлори
да алюминия основным продуктом реакции будет изопропилбензол?

2.278. В чём заключаются недостатки реакции алкилирования аренов по Фридел ю—Крафтсу?

.67

2.279. Как происходит электрофильное ароматическое замещение в замещённых
бензолах? Чем определяется направляющее действие заместителей?
На какие группы можно разделить заместители при бензольном кольце
с точки зрения ориентирующего действия?

2.280. Расположите в порядке увеличения реакционной способности в реакциях
электрофильного ароматического замещения следующие ароматические
соединения: бензол, толуол, бромбензол, нитробензол, 4-нитротолуол,
метоксибензол. Объясните свой выбор.

2.281. Предложите как можно больше примеров реакций, в которых бензол полу
чается: о) из веществ, содержащих бензольное кольцо; б) из веществ,
не содержащих бензольных колец.

2.282. Среди предложенных частиц выберите ароматические. Объясните свой
выбор.

2.283. Получите кумол (изопропилбензол) из бензола тремя разными спосо
бами.

2.284. Как можно получить следующие вещества, используя бензол в качестве
источника углерода: о) циклогексен; б) ангидрид янтарной (бутандиовой)
кислоты; в) адипиновая (гександиовая) кислота; г) бутан?

2.285. Приведите механизм сульфирования бензола. Чем реакция сульфирова
ния отличается от других реакций электрофильного ароматического заме
щения?

2.286. При восстановлении бензола натрием в жидком аммиаке образуется угле
водород X, при озонолизе которого в качестве единственного продукта
образуется соединение состава С3Н4О2. Определите строение углеводо
рода X.

2.287. Используя в качестве исходного вещества бензол или его гомологи, полу
чите орто-нитробензойную кислоту.

2.288. Используя в качестве исходного вещества бензол или его гомологи, полу
чите мето-бромбензойную кислоту.

68.

2.300. Запишите уравнения реакций 1-хлорпропана со следующими реагентами:
а) натрий; б) гидроксид натрия (водный раствор); в) гидроксид калия

(спиртовой раствор, при нагревании); г) иодид натрия; б) цианид калия.
К каким классам соединений относятся полученные вещества?

2.301. Получите уксусную кислоту из: о) хлорметана; б) хлорэтана; в) 2-хлорбутана; г) 2,3-дихлорбутана.

2.302. Предложите структурную формулу дигалогеналкана, при взаимодействии
которого со щёлочью, в зависимости от условий, могут получиться этаналь
или ацетилен. Запишите уравнения соответствующих реакций.

2.303. Предложите структурную формулу дигалогеналкана, при взаимодействии
которого со щёлочью, в зависимости от условий, могут получиться ацетон
или пропин. Запишите уравнения соответствующих реакций.

2.304. Предложите такую последовательность реакций: спирт —> галогеналкан —> алкен —> галогеналкан —> спирт, чтобы исходный и конечный
спирты были: а) одинаковыми; б) разными.

2.305. Укажите все реагенты, с помощью которых этанол можно превратить
в бромэтан: о) РВг3; б) КВг, Н28О4(конц,; в) CsBr; г) Вг2; б) НВг(конц г

2.306. Запишите уравнения реакция получения 2-бромпропана из: о) пропана;
б) пропена; в) пропанола-2.

2.307. Решите цепочки превращений.
Cl) этан

свет

этанол

^ A. i

^ ухо

H2SO4,r

спирт, t

Br2

в) циклопентан------- —
свет
г) пропан —^

свет

^X2

^ -A3

спирт, t

-т-^х2
спирт, f

^ A- 4

3
Br,

КОН(изб.) ЭХ3 ^Ш^х4
спирт, t

KMnCL

з-^Х4

H2SO4,(

CH;iI
-------- >Л5

2.308. Предложите реагенты, с помощью которых можно осуществить следую
щие превращения:
а) этилен —> этанол —> хлорэтан —> бутан; метан —> ацетилен —>
этан —> бромэтан;

б) карбид алюминия —> метан —> бромметан —> метанол;
в) этилен —> 1,2-дибромэтан —> ацетилен —> этаналь;

г) хлорметан —> этан —> бромэтан —> этанол;

д) бутан —> 2-бромбутан —> бутен-2 —> 2,3-дибромбутан;
е) 1,2-дибромпропан —> пропен —> 2-хлорпропан —> пропанол-2;
ж) этилен —> хлорэтан —> бутан —> углекислый газ;

з) карбид кальция —> ацетилен —> винилхлорид —> поливинилхло
рид;

и) хлорциклогексан -—> циклогексен —> 1,2-дибромциклогексан —>

—> циклогексадиен-1,3;
к) пентен-2 —> 2,3-дибромпентан —> пентин-2 —> пентан;
л) пропандиол-1,3 —> 1,3-дихлорпропан —> циклопропан —> про

пан;
м) метанол —-> хлорметан —> толуол —> 4-хлортолуол;

к)пропен —> 3-хлорпропен —> пропен-2-ол-1 —> пропанол-1;

о) 2-метилпропанол-2 —> 2-метилпропен
пан —> трет-бутилбензол.

—>

2-хлор-2-метилпро-

Запишите соответствующие уравнения реакций.

2.309. Предложите последовательность реакций, с помощью которой можно осу
ществить следующую цепочку превращений:
а)z С9Н4 —> С,Н
аВг,
Ci
Ct —> С,Н,
Ct Ct —> C
Ci ?Hfi;

б) С3Не

> С3Н7С1

> C3HgO

> С3Н6;

e)C3H4 —> С3Н8 —> С3Н7Вг —> С3Н6;

г) CgH6

> СбН12

> C6HnCl

> С6Н10;

d)C2H6O —> С2Н5С1 —> С4Н10 —► С4Н9Вг;
в) CoHfi —> CqHfiBr« —> СоН4 —> СоН^О.

2.310. Изобразите структурную формулу алкана состава С5Н12, при хлорирова
нии которого образуется только одно монохлорпроизводное. Напишите
уравнение реакции этого монохлорпроизводного с металлическим натри
ем и назовите полученное соединение.

2.311. Приведите пример алкена, при гидрохлорировании которого и последую
щей обработке спиртовым раствором щёлочи образуется алкен другого
строения. Запишите уравнения реакций.

2.312. При взаимодействии хлоралкана с металлическим натрием был получен
углеводород, содержащий 82,76% углерода (по массе). Определите хлоралкан и запишите уравнение реакции.

Химические свойства галогеналканов

Примеры решения задач

■ Пример 2-9. Составьте цепочку превращений:
пропанол-1 —> 1-бромпропан —> пропен —> 2-бромпропан.

Решение. На первой стадии необходимо провести реакцию
с концентрированным раствором бромоводородной кислоты. На
второй стадии для превращения галогеналкана в алкен необходимо
провести дегидрогалогенирование с помощью спиртового раствора

щёлочи. На последней стадии происходит присоединение бромово
дорода по правилу Марковникова.

СН3СН2СН2ОН + НВг(ковц ) —> СН3СН2СН2Вг + Н2О
СН3СН2СН2Вг + КОН -7.^^ СН3СН=СН2 + КВг + Н2О
СН3СН=СН2+ НВг —+ СН3СНВгСН3

■ Пример 2-10. Определите концентрацию соляной кислоты, которая
получится при сжигании хлорциклогептана после конденсации паров.
Растворимостью углекислого газа в воде пренебречь.
Решение. Запишем уравнение реакции горения хлорцикло
гептана:

С7< Н11Ч
С1 + 10О^2 —> 7СО&2 + НС1 + 6Н&2О
о

На каждую молекулу хлороводорода приходится 6 молекул во
ды, т. е. на 1 моль хлороводорода придётся 6 моль воды. Масса
1 моль хлороводорода 36,5 г. Масса 6 моль воды 6 • 18 = 108 г. Мас
совая доля соляной кислоты в полученном растворе:

щ(НС1) = ------ ^Ш£12------- = —36^5—

т(НС1)+ш(Н2О)

36,5 + 108

Задачи и упражнения для самостоятельного решения

Уровень 1
2.294. СН2С12, СНС13 и СС14 широко применяются в качестве органических рас
творителей. Приведите систематические и тривиальные названия этих со
единений. Как соотносится плотность этих растворителей с плотностью
воды? Смешиваются ли они с ней?

2.295. Как меняется электронная структура органической молекулы при введе
нии в молекулу алкана атома галогена? Как при этом меняется реакцион
ная способность?

2.296. Почему хлоралканы, как правило, стоят заметно меньше аналогичных
бром- и иодалканов?

2.297. Какие классы органических соединений можно получить, имея в распоряже
нии галогеналкан? Приведите по одному примеру на каждое превращение.

2.298. Запишите уравнение реакции горения 2-хлорпропана в избытке кислорода.

2.299. Получите из 2,3-дибромбутана: о) алкин; б) алкен.

2.313. 1-Хлорпропан массой 20 г сожгли в избытке кислорода. Рассчитайте мини
мальную массу 10%-го раствора гидроксида калия, способного полностью

прореагировать с продуктами сгорания.

2.314. При сжигании хлоралкана в стехиометрическом количестве кислорода
была получена газовая смесь с относительной плотностью по водороду
15,89. Определите молекулярную формулу хлоралкана. Вода после завер
шения реакции находится в газообразном состоянии.

Уровень 2
2.315. Как природа галогена влияет на протекание реакций замещения?

2.316. Что такое нуклеофил? От каких факторов зависит сила нуклеофила?

2.317. Приведите структурные формулы и систематические названия следующих
галогенсодержащих органических соединений: хлористый метилен, хло
роформ, метилиодид, бензилхлорид, изопропилфторид, аллилбромид, ви

нилхлорид, четырёххлористый углерод.

2.318. Заполните пропуски в таблице.
Структурная
формула

Название по
систематической
номенклатуре

Название по радикально
функциональной
номенклатуре

метилбромид

2-метил-2-хлорпропан

циклогексил хлорид
2-иодбутан

\^Вг
изобутилифторид

1-бромгептан

^-- С1
75

2.319. Использование пестицидов на основе полихлорапканов было запрещено
Стокгольмской конвенцией. Какие особенности полихлоралканов к этому
привели?

2.320. Введение галогена в органическую молекулу обычно заметно увеличивает
её реакционную способность. Тем не менее политетрафторэтилен (тефлон)
является одним из наиболее химически инертных материалов. С чем свя
зана высокая химическая стойкость тефлона?

2.321. Сравните полярность (дипольные моменты) следующих молекул: СН3С1,
СН2С12, СНС13, СС14.

2.322. Получите 1-бромбутан четырьмя разными способами.
2.323. Расположите следующие галогеналканы в порядке увеличения скорости
реакции с цианидом натрия: бромэтан, 2-бромпропан, 1-бромпропан,
бромметан, подметан, 2-бром-2-метилпропан. Ответ обоснуйте.

2.324. Приведите механизм взаимодействия mpem-бутилхлорида с водой. Какая
стадия данного механизма является лимитирующей?

2.325. Какие реакции называют реакциями нуклеофильного замещения? Каковы
возможные механизмы их протекания? Что может выступать в качестве
уходящей группы в таких реакциях?

2.326. Приведите примеры следующих растворителей: о) апротонные неполяр
ные; б) апротонные полярные; в) протонные полярные.

2.327. Как природа растворителя влияет на протекание реакций нуклеофильного
замещения?

2.328. К каким группам растворителей относятся: о) ацетон; б) ацетонитрил;
в) гексан; г) бензол; д) вода; е) диметилсульфоксид; ж) этанол; з) N.Nдиметилформамид?

2.329. Почему 2-метил-2-метоксипропан (МТБЭ) можно получить по реакции
mpem-бутилата калия с иодметаном, но нельзя по реакции метилата калия
с 2-иод-2-метилпропаном?

2.330. Установите соответствие между реагентом и продуктом его взаимодейст
вия с галогеналканом.

Реагент

Продукт реакции

NaCN

1) алкан

Б)

NaOCH3

2) алкин

В)

NaHS

3) спирт

Г)

NaN3

4) меркаптан

Д)

NaC^CH

5) нитрил

Е)

[(CH3)2Cu]Li

6) алкилазид
7) простой эфир

Ж) NaOH

2.331. Приведите примеры частиц, которые проявляют и сильные основные,
и сильные нуклеофильные свойства.

2.332. Что такое ненуклеофильные основания? Приведите примеры подобных
оснований.

2.333. В чём разница между основностью и нуклеофильностью? Приведите при
меры слабых оснований, являющихся сильными нуклеофилами.

2.334. Реакции замещения и отщепления для галогеналканов часто конкурируют
между собой. Почему при увеличении температуры растёт доля продуктов
реакции отщепления?

2.335. Установите соответствие между реакцией нуклеофильного замещения и её
механизмом.

Реакция нуклеофильного
замещения

Механизм
реакции

нсоон

NaOH
Н2О

2.336. Для каждой пары реагентов определите основное направление реакции
(замещение или отщепление), механизм протекания (SN1, SN2 или Е2) и за
пишите соответствующее уравнение реакции:

a)—kd + Г-ВиОК

f BuOH > ...

e)z^/I +CH3ONa

ТГФ > ...

ацетон

CHoOH
-------------- >

ejQ^^ +NaN3 -^S^U ...

ж)—|—ci + H2O

>...

+EtONa ■ ^OH > ...

u) ^/Cl + t-BuOK - kBuQH >

2.337. Установите строение иодалкана, если при взаимодействии с HI он даёт
изобутан, а с Na — 2,5-диметилгексан. Приведите схемы реакций.

2.338. Реакция Вюрца позволяет получать только симметричные углеводороды из
первичных галогеналканов. Как можно осуществить селективный синтез
несимметричных углеводородов из галогеналканов?

2.339. Предложите реагенты, с помощью которых можно осуществить следую
щие превращения, и запишите соответствующие уравнения реакций:
а) бутен-1 —>
мид —> бутан;

бутанол-1

—>

1-бромбутан

—>

бутилмагнийбро-

б) пропандиол-1,3 —> 1,3-дибромпропан —> циклопропан —> 1-бромпропан;
в) пропен —> 3-бромпропен —> пентен-1 —> 1,2-дибромпентан —>
—> пентин-1;

г) изобутилен —> mpem-бутанол —> mpem-бутилхлорид —> трет-бу
тилацетат;
d) пропанол-1 —> 1-хлорпропан —> 1-иодпропан —> бутаннитрил;
е) 1,5-дибромпентан —> циклопентан —> бромциклопентан —> нитро
циклопентан;
ж) изобутанол —> изобутилбромид —> 4-метилпентен-1 —> 4-метилпентанон-2;

з) пропанол-1 —> 1-бромпропан —> изопропилбензол —> бензойная
кислота;
и) октин-4 —> бутановая кислота —> бутаноат серебра(1) —> 1-бромпропан;

к) ацетон —> 2,2-дихлорпропан —> пропин —> бутин-2-ол-1 —>
—> 1-бромбутин-2;
л) 2,3-диметилбутандиол-2,3 —> 2,3-дибром-2,3-диметилбутан
—> 2,3-диметилбутен-2 —> ацетон;

—>

.м) этаналь —> 1,1-дихлорэтан —> винилхлорид —> поливинилхлорид.

2.340. Предложите пример хлорированного органического соединения, взаимо
действие которого с водным раствором щёлочи даёт: о) спирт; б) альдегид;
в) соль карбоновой кислоты. Запишите уравнения соответствующих реак
ций.

2.341. Определите неизвестные вещества и запишите уравнения всех реакций.
уголь .СаО^^ А

н2о

H2O
.C^D
Н2
В
HgSO
4
,
H
2
SO
4
Pd/PbO/CaCO3
НС1
HgCl2

КОН
С2Н5ОН, t

кон

ЭЕ

: <-------------------------с2н5он, t
2 s

эфир

H2O
ф l.CO2
-------------------и^гна*1
2.342. Бромалкан содержит 58,32% брома (по массе). Определите строение
бромалкана, если известно, что он может существовать в виде оптических
изомеров.

2.343. При хлорировании углеводорода X хлором на свету было получено соеди
нение Y, содержащее 54,48% хлора (по массе). Взаимодействие соедине
ния Y с избытком водного раствора гидроксида натрия приводит к образо
ванию соединения Z, содержащего 15,97% натрия (по массе). Определите
неизвестные вещества X—Z и запишите уравнения описанных реакций.

2.344. Определите молекулярную формулу монохлоралкана, если известно, что
в результате его взаимодействия с иодидом натрия образуется продукт,
массовая доля углерода в котором 2,166 раза меньше, чем в исходном монохлоралкане. '

2.345. При сжигании монохлоралкана и конденсации паров воды была получена
28,85%-я соляная кислота. Определите молекулярную формулу монохло
ралкана. Растворимостью углекислого газа в воде пренебречь.

Тема

3
3.1.

КИСЛОРОДСОДЕРЖАЩИЕ
ОРГАНИЧЕСКИЕ СОЕДИНЕНИЯ

Спирты и фенолы

Химические свойства спиртов и фенолов

Примеры решения задач
■ Пример 3-1. Предложите последовательность реакций, с помощью ко

торой можно осуществить следующую цепочку превращений:
2-бромбутан —> бутен-2 —> бутанол-2 —> бутанон-2

Решение.
Вг

СЩ—СН—СЩ—СЩ + КОН—™^ СН,—СН=СН—СНЧ + КВг + Н2О
ОН
СН,—СН=СН—СЩ + що-^^к^сщ—сн—сщсщ

он

СЩ—СН—СЩСЩ + СиО —Щ- СЩ—С—СЩСЩ + Си + н,о

■ Пример 3-2. Предложите четыре различных способа получения про

панола-2.

Решение.
ОН

снч—сн=сн2 + н?о
О
Z
zS

н ' >* ) сн,—сн—сщ
ОО

он

С1
СН3-СН-СН3 + NaOH
О

СН3—С—СН3 + H9

Н2° > СН3-СН—СН3 + NaCl
ОН

кат‘ > СНо—СИ—СНо

о
II
о—с—сн3

он

СН„—CH—СН„ + NaOH—^^-оСН3—СН—СЩ + CH3COONa
ОО
ООО

Задачи и упражнения для самостоятельного решения

Уровень 1
3.1.

На какие группы можно поделить спирты? Приведите по два примера пред
ставителей каждой группы.

3.2.

Перечислите основные области применения этанола.

3.3.

Почему низшие спирты неограниченно растворимы в воде? Какое практи
ческое применение имеют водные растворы спиртов?

3.4.

Сравните химические свойства воды и спиртов. Приведите уравнения ре
акций, иллюстрирующие сходства и различия.

3.5.

Что такое денатурированный спирт? Для каких целей он применяется?

3.6.

Чем отличается поведение первичных, вторичных и третичных спиртов
в реакциях с окислителями?

3.7.

Приведите уравнения реакций, иллюстрирующие сходства и различия
в химических свойствах этанола и этандиола-1,2 (этиленгликоля).

3.8.

Перечислите основные области применения глицерина.

3.9.

Запишите структурные формулы всех спиртов состава С4Н10О, при окис
лении которых образуются альдегиды. Назовите эти спирты по правилам
систематической номенклатуры.

3.10. Запишите структурные формулы всех спиртов состава С5Н12О, при окис
лении которых образуются кетоны. Назовите эти спирты по правилам сис
тематической номенклатуры.

3.11.

В трёх пробирках находятся этанол, этандиол-1,2 и 2-метилпропанол-2.
Как химическим путём определить содержимое каждой из пробирок?

3.12.

В трёх пробирках находятся бутиловый спирт, втор-бутиловый спирт
и mpem-бутиловый спирт. Как определить содержимое пробирок с помо
щью металлического натрия?

3.13.

Приведите специфические (нехарактерные для других спиртов) способы
получения: о) метанола; б) этанола.

3.14.

Запишите уравнения реакций получения циклопентанола путём:

о) гидратации циклопентена; б) восстановления циклопентанона; в) ги
дролиза хлорциклопентана; г) гидролиза циклопентилового эфира уксус
ной кислоты.

3.15.

Приведите уравнения реакций получения диэтилового эфира из: а) этано
ла; б) этилата натрия.

3.16.

Запишите уравнения реакций взаимодействия пропанола-1 и пропанола-2
со следующими реагентами: о) НВг (конц.); б) Na; в) СиО, /; г) КМпО4,
H2SO4, г; б) Н3РО4, t.

3.17.

Приведите уравнения реакций получения бутанола-2 из: о) бутанона-2;
б) бутена-1; в) 2-хлорбутана.

3.18.

Почему, в отличие от этанола, диэтиловый эфир практически не растворя
ется в воде?

3.19.

Какими специфическими свойствами обладают многоатомные спирты?

3.20. Приведите систематические и тривиальные названия следующих спиртов:

он
а) СН30Н

СН3
I
г) СН3СНСН2ОН

б) СН3СН2ОН

сн3

в) СН3СНСН3

/Х/(^н.он

б) сн3—с—он
СН3

3.21.

Как отличить водные растворы этанола и этиленгликоля (этандиола-1,2)?

3.22.

Предложите последовательность реакций, с помощью которой можно осу

ществить следующую цепочку превращений:

а) ^2^4

*► С2Н6О —> С2Н5Вг —-> с4н10

^) с3н6 ^ С3Н8О2

* С3НеВг2 --^С3Н4

e) CgH12O6 —> с2н6о -^ С2Н4О —* со2

г) С3Н6О —^ С3Н8О -^ с3н6 ^ СзН8О2

^)С4Н10 —* С4Н10

3.23.

)■ С4Н9Вг —-> с4н10о

Предложите реагенты, с помощью которых можно осуществить следую
щие превращения, и запишите соответствующие уравнения реакций:
а) этан —> хлорэтан —> этанол —> этаналь;

б) глюкоза —> этанол —> этилен —> этан;
в) 3-хлорпропен —> 1-хлорпропан —> пропанол-1 —> дипропиловый
эфир;
г) карбид кальция —> ацетилен —> этаналь —> этанол;
д) угарный газ —> метанол —> бромметан —> этан;
е) циклогексан —> хлорциклогексан —> циклогексанол —> циклогек
силовый эфир уксусной кислоты;
ж) пропен —> пропанол-2 —> 2-бромпропан —> пропен;

з) циклопропан —> пропан —> 2-бромпропан —> пропанол;
и) циклогексанон —> циклогексанол —> циклогексен —> циклогек
сандиол-1,2;

к) 2-бромбутан —> бутанол-2 —> бутен-2 —> бутандиол-2,3;

л) 2,2-диметилпропан —> 1-бром-2,2-диметилпропан —> 2,2-диметилпропанол-1 —> 2,2-диметилпропаналь;

м) бутан аль —> бутанол-1 —> бутен-1 —> бутандиол-1,2;
н) этанол —> уксусная кислота —> ацетат натрия —> метан;
о) 2-метилпропанол-2 —> 2-метилпропен —> пропанон-2 —> пропа
нол-2;
п) метан —> угарный газ —> метанол —> метиловый эфир уксусной
кислоты;

р) иодэтан —> этанол —> этилен —> этандиол-1,2;
с) толуол —> хлорметилбензол —> бензиловый (фенилметиловый)
спирт —> дибензиловый эфир.

3.24.

Определите неизвестные вещества в цепочках превращений и запишите
соответствующие уравнения реакций.
а) С2Нб

NaOH
CU
----- Xi
свет
Н2О
Na > х

NaOH >
Н2О

б) со

^2^4(конц.)

свет

N-™ > хг

3 свет

е) СН2=СН24^ X.

КМп0-‘> х3

3
х3

Н2О

2 Pt

3
Х3

НВГ,таиц') > Х2

LI+

КМ по
Н2О, О °C

2 H2SO4, t

Н2О

д) СН2=СН-СН3-^М X.

СН3СН2Вг > ^

Х2

-К,х,

100 °C

О
СН3

СН3

н2
—
Ni, t

Н2О

з) HC^CH HgSO4, H2SO4 >

Нг^О^конц.)
200 °C
Н2

1 Ni, t

Х?
2

„

КМпО4
2 H2SO4> t

ZnO/Al2O3
(

3.25.

Перечислите общие химические свойства: о) фенола и бензола; б) фенола
и этанола.

3.26.

Приведите уравнения реакций, иллюстрирующие кислотные свойства фе
нола. Как соотносится кислотность фенола с кислотностью: о) этанола;
б) воды; 8) уксусной кислоты; г) угольной кислоты; д) соляной кислоты?

3.27.

Запишите схему кумольного метода промышленного получения фенола. Ка
кое органическое вещество также является продуктом данного производства?

3.28. Аспирин (ацетилсалициловая кислота) является одним из наиболее из
вестных лекарственных препаратов. Для проверки качества аспирина ис
пользуют его реакцию с FeCl3. Почему проявление интенсивной окраски

в данном случае говорит об истечении срока годности или неправильных
условиях хранения аспирина?

0х

он
аспирин

3.29.

Приведите уравнения реакций фенола со следующими реагентами:
о) бромная вода; б) уксусный ангидрид; в) CH3I, NaOH; г) H2/Pt, р, t.

3.30.

Предложите реагенты, с помощью которых можно осуществить следую
щие превращения, и запишите соответствующие уравнения реакций:
а) бензол —> хлорбензол —> фенолят натрия —> фенол;

б) бромбензол —> фенолят натрия —> фенол —> фенилацетат;

в) бензол —> кумол —> фенол —> 2,4,6-трибромфенол;
г) гептан —> толуол —> 4-бромтолуол —> лора-крезол;

д) фенолят калия —> фенол —> циклогексанол —> циклогексен;
в) фенол —> фенолят натрия —> метоксибензол —> 4-нитрометоксибензол;
ж) кумол —> фенол —> 4-нитрофенол —> 4-нитрофенолят натрия;

з) бензол —> бромбензол —> фенол —> 4-гидроксибензолсульфокис
лота.

3.31.

Определите неизвестные вещества в цепочках превращений и запишите
соответствующие уравнения реакций:

NaOH. „

* Ai

снз!.

HNO3
2 H2SO4

Ao ---------------- * Ao

^
V
l.O2
------------ >
--------------- >
H3PO4
2. H2SO4

NaOH

„

HCI

------- X1------------------ *

Br2
Xo--------- >x
2 H2O

H2
------ X
Pt, p, t

. 87

ONa

H2O
co2

г)

C2H2

-^ Xj

c
^акт.
HNO3

ch3c

H2SO4

Cl2

NaOH

FeCl3

■2

Br?

Xi1 ------—
FeBr
3

Br2
FeBr3

NaOH

X2 ----- t----- > Хз

3.32.

Какие объёмы 96%-го этанола (плотность 0,801 г/мл) и воды потребуются
для приготовления 2 л 10%-го раствора этанола (плотность 0,982 г/мл)?

3.33.

Какую массу меди можно получить восстановлением 5 г этанола оксида
меди(Н)? Какая масса ацетальдегида при этом получится?

3.34.

При реакции предельного одноатомного спирта с соляной кислотой обра
зуется галогеналкан с массовой долей хлора 38,38%. Установите строение
исходного спирта, если известно, что он не окисляется раствором дихро
мата калия.

3.35.

При взаимодействии раствора пропанола-1 в гексане с металлическим на
трием выделилось 2 л водорода (н. у.). На полное сжигание такой же пор
ции исходного раствора требуется 400 л воздуха (н. у.). Рассчитайте массо
вую долю спирта в исходном растворе.

3.36.

Вычислите массовую долю алкоголята в растворе, полученном при раство
рении 3 г натрия в 200 мл пропанола-1 (плотность 0,8 г/мл).

3.37.

При сжигании смеси метанола и этанола массой 31,2 г выделилось 26,88 л
углекислого газа (н. у.). Рассчитайте массовые доли спиртов в исходной
смеси.

3.38. Для окисления смеси метанола и этанола подкисленным раствором пер
манганата калия потребовалось добавить 0,32 моль КМпО4. При этом вы
делилось 4,48 л газа (н. у.). Вычислите массовые доли спиртов в исходной
смеси.

3.39.

Рассчитайте массу осадка, который выпадет при добавлении избытка
бромной воды к 200 г 5%-го раствора фенола.

3.40.

При синтезе фенола кумольным методом из 1 т кумола было получено
550 кг фенола. Рассчитайте выход реакции и массу образовавшегося аце

тона.

3.41.

При сгорании 24 г органического вещества образовалось 17,92 л углекис

лого газа (н. у.) и 21,6 г воды. Пары этого вещества в 2 раза тяжелее этана.
Определите молекулярную формулу и составьте структурные формулы
всех его изомеров.

3.42

При нитровании фенола массой 20 г разбавленной азотной кислотой при
низкой температуре было получено 20 г орто-нитрофенола и 3,5 г поронитрофенола. Определите выход каждого из изомеров.

3.43. Смесь фенола и пирокатехина (1,2-дигидроксибензола) массой 10,2 г об
работали избытком гидроксида калия. При этом получили 15,9 г смеси фе

нолятов. Рассчитайте массовую долю фенола в исходной смеси.

Уровень 2
3.44.

Почему с ростом углеродной цепи растворимость спиртов в воде уменьша
ется?

3.45.

Почему изопропанол неограниченно смешивается с водой, но образует
двухфазную систему с концентрированным раствором хлорида натрия?

3.46.

Почему в качестве жидкостей для автомобильных стеклоомывателей ис

пользуют не водные, а водно-спиртовые растворы поверхностно-активных
веществ?

3.47. С помощью каких химических реакций можно показать, что спирты явля
ются более слабыми кислотами, чем вода?

3.48.

Почему с помощью обычной перегонки водно-спиртовых растворов нель
зя получить этанол с концентрацией выше 96%? Как можно получить
100%-й (абсолютный) этанол?

3.49.

Какие кислоты обычно применяют для кислотно-катализируемой дегидра
тации спиртов? Выберите правильный ответ.

а) Сильные летучие

б) Сильные нелетучие
в) Слабые летучие

г) Слабые нелетучие

3.50. Расположите следующие спирты в порядке увеличения кислотности в вод
ном растворе:

а) пропанол-1, пропанол-2, 2-метилпропанол-2;

б) этанол, 2-фторэтанол, 2,2,2-трифторэтанол, изопропанол;
в) н-бутанол, втор-бутанол, mpem-бутанол.

3.51.

Чем обусловлена высокая вязкость глицерина и его водных растворов?

3.52.

В чём заключается опасность использования простых эфиров в качестве
растворителей? Какие меры предосторожности необходимо принимать

при работе с ними?

3.53.

Что такое эпоксидные смолы? Как их получают? Где применяются эпоксид
ные смолы?

3.54.

Получите пропандиол-1,2 из: о) пропена; б) 2-метилоксирана; в) 1-гидроксиацетона; г) 1,2-дибромпропана.

3.55.

Получите циклогександиол-1,2 из циклогексена: а) в одну стадию; б) в две
стадии.

3.56.

Ниже приведена структурная формула ментола — природного вещества,
обладающего сильным мятным запахом и широко применяющегося в пи
щевой промышленности и медицине. Назовите этот спирт по систематиче
ской номенклатуре. Определите абсолютную конфигурацию (по R/S но
менклатуре) всех стереоцентров в молекуле ментола. Изобразите все воз
можные пространственные изомеры молекулы ментола.

СН3

ОН

Н3С

сн3

ментол

3.57. Для получения вицинальных син-диолов из алкенов в синтетической практи
ке чаще всего используют реагенты на основе OsO4. Несмотря на то что для
протекания дигидроксилирования достаточно водного раствора OsO4, в ре
акционную смесь обычно также добавляют окислитель (Н2О2, K3[Fe(CN)6]
и др.). Какова роль дополнительных окислителей в данной реакции?

3.58.

Получите из 1-метилциклогексена: о) 1-метилциклогексанол; б) 2-метилци
клогексанол; в) цис-1-метилциклогександиол-1,2; г) транс- 1-метилциклогександиол-1,2.

3.59.

Выберите вещества, из которых можно получить этанол путём действия
восстановителя: 1) пропанол-1; 2) ацетон; 3) уксусная кислота; 4) этилаце
тат; 5) этан; 6) хлорэтан; 7) ацетальдегид; 8) этилен. Запишите соответству
ющие уравнения реакций.

3.60.

Кислородсодержащие неорганические кислоты, как и карбоновые кисло
ты, могут давать эфиры со спиртами. Приведите формулы эфиров.

а) серной кислоты и метанола;

б) ортофосфорной кислоты и этанола;
в) азотной кислоты и глицерина;
г) фосфористой кислоты и изопропанола;
д) угольной кислоты и этиленгликоля.

3.61.

Изобразите структурные формулы всех веществ, которые могут образо
ваться при взаимодействии этанола с концентрированной серной кисло
той. Как можно влиять на селективность этого процесса?

3.62.

Приведите механизм дегидратации mpem-бутилового спирта в присутствии
серной кислоты.

3.63. Запишите уравнения реакций образования хелатных комплексов между
гидроксидом меди(Н) и: о) этиленгликолем; б) глицерином.

3.64.

Предложите реагенты, с помощью которых можно осуществить превраще

ния, и запишите соответствующие уравнения реакций:

а) бутен-1 —> бутанол-1 —> бутаналь —> 1,1-диметоксибутан;

б) толуол —> бензилбромид —> бензиловый спирт —> бензальдегид;
в) пропилен —> аллилбромид —> аллиловый спирт —> акролеин (пропеналь);
г) бромциклогексан —> циклогексен —> гександиаль —> гександи
ол-1,6;
д) пропен —> кумол (изопропилбензол) —> бензойная кислота —>
—> бензиловый спирт;

е) 1-хлорбутан —> пентаннитрил —> пентиламин —> пентанол-1;
ж) этилен —> 1,2-дибромэтан —> этиленгликоль —> гликолят меди(Н);

з)ацетилен —> бутин-2-диол-1,4 —> бутандиол-1,4 —> 1,4-дибромбутан;
и) пропеналь (акролеин) —> пропаналь —> пропанол-1 —> пропил
ацетат;

к) глюкоза —> этанол —> этиленгликоль —> 2,2-диметил-1,3-диокса
лан;
л) бутен-2 —> бутандиол-2,3 —> этаналь —> этанол;

м) ацетон —> изопропанол —> изопропилат натрия —> метилизопро
пиловый эфир;

и) этилен —> окись этилена —> этиленгликоль —> полиэтилентерефталат;

о) этанол —> бутадиен-1,3 —> бутандиол-1,4 —> тетрагидрофуран;
п) пропин —> бутин-2-ол-1 —> 2-бутен-2-ол-1 —> 2-бутен-2-аль;

р) пропилен —> 3-хлорпропен —> 3-хлор-1,2-эпоксипропан (эпихлорги
дрин) —> глицерин;
с) аллилхлорид —> 1,2,3-трихлорпропан —> глицерин —> глицерат
меди(П);
т) аллиловый спирт —> 2,3-эпоксипропанол-1 —> глицерин —> три
нитроглицерин.

3.65.

Определите неизвестные вещества в цепочках превращений и запишите
схемы соответствующих реакций:

О, х

а)

О
К (2 моль)
б)НС=СН~
КОН

NBS

NaOH
1 Н2О

хл

Н2(1 атм)
3
Pd/C

МпО2
2
Г

Pd/C

NaOH ч V

МпО2

Х2------

А12О3
----- Хо3

Хз

е)

н2о2

Pd/C

нс=с—снч
КОН
*Х1
о

^П^х.^^х, ^8^4(кат.)

ж)

з)

Н3С

NaBH4
н2о

РОС13>у
* Л2

KOf'Bu

^^4(кат.)

Н2О

___________ ^___________ , v OsO^^
3 Pd/Pb(CH3COO)2/CaCO3
1 ~H^T^

—Д
(CH3)3SiCl t v _NaNH,
ОН
ЕЮНЛ
X1

NaIO4v
2

NaBH4
H2O

Xzl

Хз

3.66. Объясните, почему при взаимодействии пинакона (2,3-диметилбутандиола-2,3) с кислотой вместо дегидратации происходит структурная перегруп

пировка.

3.67.

При дегидратации 3,3-диметилбутанола-2 образуется алкен X, озонолиз

которого даёт единственное карбонильное соединение Y. Определите
структуры веществ X и Y и приведите механизм реакции дегидратации ис
ходного спирта.

3.68.

Почему фенол проявляет заметно более сильные кислотные свойства, чем
этанол?

3.69. И в феноле, и в анизоле (метоксибензоле) присутствует атом кислорода,
оказывающий +М-эффект на бензольное кольцо. Тем не менее для броми
рования фенола достаточно бромной воды, а для бромирования анизола
требуется чистый бром и катализ кислотой Льюиса. Чем вызвана наблюда
емая разница в реакционной способности?

3.70.

Как можно провести бромирование фенола так, чтобы получить только мо
нобромфенол?

3.71.

Раньше фенол получали взаимодействием хлорбензола или бензолсуль
фокислоты с гидроксидом натрия. Чем эти методы проигрывают современ
ному кумольному методу?

3.72. Установите соответствие между реагентом и фрагментом молекулы фено
ла, с которым он будет взаимодействовать.

Реагент
А) Вг2/Н2О
Б) HNO3

Фрагмент молекулы

1) гидроксильная группа
2) ароматическое кольцо

В) (CH3)2SO4, NaOH
Г) NaOH
Д) H2/Pt
Е)(СН3СО)2О

3.73.

Почему цены на ацетон и масштабы его производства тесно связаны со
спросом на фенол?

3.74.

При мягком нитровании фенола образуется смесь орто- и лара-нитрофе
нолов. Элегантным способом разделения этой смеси является перегонка
с водяным паром. Для этого через горячий водный раствор смеси изоме
ров пропускают водяной пар, который затем конденсируют. При этом ор
то-изомер отгоняется вместе с паром, а лора-изомер остаётся в исходной
колбе. Объясните наблюдаемое различие в поведении изомеров.

3.75.

Пикриновая кислота (2,4,6-тринитрофенол) по силе сопоставима с серной
кислотой. Чем вызвана такая высокая кислотность данного соединения?
Пикриновая кислота может использоваться в качестве кислотно-основного
индикатора. Какой процесс будет отвечать за изменение цвета? В какой
области pH будет происходить изменение окраски?

3.76.

При взаимодействии фенола с ацетоном в кислой среде образуется бис
фенол А, широко применяемый в производстве полимеров. Предложите
механизм его образования.

сн3
бисфенол А

3.77.

Предложите реагенты, с помощью которых можно осуществить следую
щие превращения, и запишите соответствующие уравнения реакций:

а) бензол —> бензолсульфокислота —> фенол —> фенилацетат;

б) толуол —> 4-бромтолуол —> ларо-крезол —> 2-нитро-4-метилфенол;
в) 1,4-дихлорбензол —> гидрохинон —> циклогександиол-1,4 —> циклогександион-1,4;

г) фенолят натрия —> салицилат натрия —> салициловая кислота —>
—> ацетилсалициловая кислота;
д) бензол —> кумол —> фенол —> 4-гидроксибензолсульфокислота
—> З-бром-4-гидроксибензолсульфокислота;

е) фенилацетат —> фенолят натрия —> метоксибензол —> метоксици
клогексан;
ж) хлорбензол —> 4-нитрохлорбензол —> 4-нитрофенолят натрия —>

4-нитрометоксибензол;
з) фенол —> фенилацетат —> 4-бромфенилацетат —> 4-бромфе
нол —> 4-бромэтоксибензол;

и) фенол —> фенолят калия —>
—> 4-гидроксибензойная кислота;

—>

4-гидроксибензоат калия

к) фенол —> фенилацетат —> 4-гидроксиацетофенон —> З-бром-4-гидроксиацетофенон.

3.78.

Определите неизвестные вещества в цепочках превращений и запишите

соответствующие уравнения реакций.

ОН

NaOH
(CH3)2SO4
Хг ЩО^ Хз NaOH' Х4

or 2

NEt3

СН212
NaOH

Вг2
FeBr3

Mg
2 эфир

1- СО2 t
3 2. HC1
О

NaOH

v NaOH

----------- * Xj

gg > x
Pt,p,t
3

NEt3

(CH3)2SO4
Br2(l моль)
HNO3
H2
^ Xi -------------------^ X9 ----------- > Xq ------------- >X
NaOH
FeBr3
2 H2SO4
Pt,p, J
OH
-------- > Xj

HoSOn

NaoCOo

H3PO4
X1-^> v HC1
2 H2o
H2so4

3.79.

Br2
*x 4
H2o

Ниже представлена схема синтеза вязкой жидкости Е, которая находит
широкое применение в пищевой и фармацевтической промышленности,
а также в синтезе взрывчатых веществ. Изобразите структурные фор-

мулы веществ А—Е. Вещества В и D являются хиральными. Изобразите
пространственные структуры оптических изомеров В и D. Какое взрыв
чатое вещество получают из Е? Приведите его название и структурную

формулу.

СН2=СН-СН3---------- ------------ > А------ ---------------->В +
500 °C,18
NaOH
Е<

Na9C0,
”
---- ----- 2---- D
н2о

3.80.

При окислении циклического спирта массой 62,4 г подкисленным раство
ром дихромата калия образовался кетон массой 51,98 г. Выход составил
85% от теоретического. Определите молекулярную формулу спирта, со
ставьте структурные формулы возможных изомеров и запишите уравнения
реакций их окисления.

3.81.

При внутримолекулярной дегидратации предельного одноатомного спирта
образовался непредельный углеводород, объём которого в 3 раза меньше,
чем объём углекислого газа, получаемого при сжигании такого же количе
ства спирта. Установите молекулярную формулу спирта.

3.82.

Бесцветный газ G объёмом 2,18 л (при 25 °C, давление 1 атм) поглоти
ли с помощью 400 мл 20%-го раствора гидроксида калия (плотность
1,22 г/см3). При этом масса раствора увеличилась на 3,93 г. Получен
ный раствор упарили досуха и прокалили для удаления следов воды.
Масса твёрдого остатка составила 97,6 г. Определите неизвестный
газ G и напишите уравнение реакции G с раствором щёлочи. Где при
меняется газ G?

3.83.

Продукт окисления первичного одноатомного спирта на 15,9% тяже
лее спирта. Определите молекулярную формулу и структуру спирта,
если известно, что окисление происходит со 100%-м выходом, а ис
ходный спирт существует в виде двух энантиомеров. Напишите урав
нение взаимодействия спирта с избытком дихромата калия в серно
кислой среде.

3.84.

Смесь этиленгликоля и разветвлённого одноатомного спирта, содержаще
го в молекуле одну связь С=С, окислили нейтральным раствором перман
ганата калия при низкой температуре. Если для проведения реакции взять
13,8 г смеси спиртов, то образуется 8,12 г осадка. С той же массой исход
ной смеси может прореагировать 15,6 г уксусной кислоты. Установите
структурную формулу непредельного спирта и приведите уравнения опи
санных в задаче реакций.

3.2.

Карбонильные соединения
■ Основные определения и формулы

Таутомеры — структурные изомеры способные самопроизвольно превра

щаться друг в друга при обычных условиях.
Енол — молекула, содержащая гидроксильную группу при двойной связи

С=С.

Химические свойства карбонильных соединений

R-C-CH = CH-R

Примеры решения задач
■ Пример 3-3. Предложите реагенты, с помощью которых можно осуще

ствить следующие превращения, и запишите соответствующие уравне
ния реакций:
пропин ------ > ацетон ------ > пропанол-2 ——> пропен ------ > аллилхлорид------ > аллиловый спирт------ > акролеин

Решение.
О
СНЧ—С—СН + НрО1—2-,СН.,-Л—СНо

он

4СН3—С—СН3 + NaBH4 + 4Н2О-------> 4СН3—С—СН3 + Na[B(OH)4]

ОН
СН3-СН-СН3 ^^СН3—СН—СН2 + Н2О

hv
СЩ—СН—СН2 + CL------ >С1—СН,—СН—СН2 + НС1

н?о
Cl—СН2—СН—СН2 + NaOH —— >НО— СН2—СН=СН2 + NaCl
О

НО—СН2—СН—СН2 + МпО2 ------ > Н—С—СН—СН2 + Мп(ОН)2
■ Пример 3-4. К смеси этаналя и пропаналя массой 29,2 г добавили из

быток аммиачного раствора оксида серебра. При этом выпало 129,6 г
осадка. Рассчитайте массовые доли веществ в исходной смеси.
Решение.
Запишем уравнения протекающих реакций:

СН3—сСн + 2[Ag(NH3)2]OH ------ > 2Ag! + CHgCC^n + 3NH3 + H2O

C2H5cCH + 2[Ag(NH3)2]OH ------ > 2Ag| + СгЩСС^^ + 3NH3+ H2O
Обозначим количество этаналя как х моль, а количество пропа
наля как у моль. Составим уравнения относительно массы исход
ной смеси и относительно массы образующегося серебра:
^этаналя + ^пропаналя

(2x + 2y)MAg=mAg

^"^^этаналя ’ У^пропаналя

^смеси

44х + 58г/= 29,2
(2х + 2г/)-108 = 129,6
Решая получившуюся систему уравнений, находим,
х = 0,4 моль, ау = 0,2 моль. Найдём массы компонентов:

что

m этаналя = ^этаналя = °’4 МОЛЬ * 44 Г/МОЛЬ = 17,6 Г

^пропаналя = ^пропаналя = °-2 МОЛЬ * 58 г/мОЛЬ = 11,6 Г

Рассчитаем массовые доли:

17,6/29,2 = 0,603 = 60,3%
“пропаналя = ^пропаналя/^смеси = П,6/29,2 = 0,397 = 39,7%
“этаналя = ^этаналя/^смеси =

Задачи и упражнения для самостоятельного решения

Уровень 1
3.85.

Приведите систематические названия следующих карбонильных соедине
ний: ацетон; ацетальдегид; формальдегид.

3.86

В чём причина высокой реакционной способности альдегидов и кетонов?
Какой из этих классов соединений более реакционноспособен? Почему?

3.87. Составьте структурные формулы всех карбонильных соединений состава
С4Н8О. Дайте им систематические названия.

3.88.

Составьте структурные формулы всех карбонильных соединений состава
С5Н10О. Дайте им систематические названия.

3.89. Сравните устойчивость альдегидов и кетонов к действию окислителей. За
пишите необходимые уравнения реакций.

3.90.

Назовите три области применения ацетона.

3.91.

Составьте структурные формулы трёх структурных изомеров ацетона, от
носящихся к разным классам органических соединений.

3.92.

Изобразите структурные формулы следующих карбонильных соединений:
о) пентанон-2; б) бутаналь; 8) 2-метилпропаналь; г) 1,3-дигидроксипропанон-2; 6) пентандион-2,4; е) бутандиаль.

3.93.

Запишите уравнения реакций взаимодействия пропаналя с: а) подкис
ленным раствором перманганата калия; б) водородом на катализаторе;
в) гидроксидом меди(И) при нагревании; г) гидроксидом диамминсеребра(1); б) подкисленным раствором дихромата калия.

3.94.

Приведите уравнения реакций получения ацетона из: о) пропина; б) пропа
нола-2; в) ацетата кальция; г) 2,2-дибромпропана; б) 2,3-диметилбутена-2.

3.95.

Приведите последовательность реакций, с помощью которой можно полу
чить пропанон-2 из пропанола-1.

3.96.

Предложите реагенты, с помощью которых можно отличить: о) этанол
и этаналь; б) пропанол-2 и пропанон; в) пропанон и уксусную кислоту;
г) пропанон и пропаналь.

3.97.

В четырёх склянках без этикеток находятся этанол, этаналь, глицерин
и гексан. Как химическим путём распознать содержимое каждой пробир
ки? Запишите необходимые уравнения реакций.

3.98.

а) пропанол-1 ------ > 1-хлорпропан ------ > пропен ------ > пропанол-2 —>
----- > пропанон-2;

б) 1,2-дибромэтан —> ацетилен —> этаналь —> этанол —> уксусная
кислота;
в) бензол —> циклогексан
нол —> циклогексанон;

—> хлорциклогексан

—> циклогекса

г) угарный газ —> метанол —> формальдегид —> муравьиная кислота;

б) 2,2-дихлорпропан —> пропин —> пропанон-2 —> пропанол-2 —>
—> 2-бромпропан;
е) 1-бромбутан —> бутанол-1 —> бутаналь —> бутановая кислота;
ж) карбид кальция —> ацетилен —> этаналь —> этанол —> этаналь;

з) этаналь —> этанол —> этилен —> 1,2-дибромэтан —> ацетилен;

и) фенол —> циклогексанол —> циклогексен —> циклогексанол —>
---- > циклогексанон.

3.99.

Определите неизвестные вещества в цепочках превращений.
Н2О
Но ^ H0SO4
^“^l!?^
Х^

б)

Н2
Pt

А1С13

Х2

РС15 . х

Вг2
Хз -^х
4

КОН

“ спирт, t

О
6)

.100

С.

;с

/СН3

сн2

1г

NaOH

NaOH
хг—х2

Br2

Na
Х3------- > Х4

KMnO4 ' v Са(ОН)2
^
H2SO4, t
X1
*
2

г)

РС15

—> х3 —х4

О
д)

РС15

сн3

2КОН
NaNH2
* Х1 спирт, t * Х2

СН31

Х4

Аз

СН3

ci2

Cl2
е)

Х1

NaOH
х2

Н2О

Cu(OH)2
t

ОН
Н2

ж)

Pt, р, t

СгО3
Х1 Н2о

Н2О
Х3 1^Х4

HCN
Х2

ОН

з)

H2so4
сн3-сн-сн2-сн3 —7

и)

СН2

«)

н2о
КМпО4
СаС2 —* Х1
КОН

л)

сн3-сн=сн-сн3

Н2О
СиО
СН2 тг х~

Вг2
м)

Br2

„

2KOH

H2o

спирт, t

Hg2+, H+

—* x2----------- > Х3 —S---- ?X4

КМпО4

Х2

NaOH

H2so4

НС1

Х2

■4

O2
T^4

К2Сг2О7
СаО
t
I) О3
* Xj
* Х2 —> х3 —^ х4
2) Zn/H2O
H2so4

СиО

РС15

NaOH
лГ х>1^ х2 —^ Хз------ ^ Х4

3.100. Приведите примеры трёх окислителей, способных окислить бутаналь в бу
тановую кислоту. Запишите соответствующие уравнения реакций.

3.101. Составьте уравнения реакций с веществами, молекулярные формулы кото
рых будут удовлетворять следующей схеме:

СпН2п + iBr —> Xj ^ СпН2пВг2 ^ Х2 ^ спн2по
3.102. Какие два вещества вступили в реакцию, если в качестве продуктов обра
зовались: о) ацетальдегид; б) ацетальдегид, медь и вода; в) ацетальдегид,
хлорид натрия и вода; г) ацетон; д) формальдегид и вода?

3.103. Газ А обладает резким неприятным запахом и хорошо растворим в воде.
Если в пробирку с раствором А добавить аммиачный раствор оксида сере-

......... 101....

бра и нагреть, то на стенках пробирки образуется блестящий осадок метал
лического серебра. В промышленности газ получают окислением органи
ческого вещества Б, представляющего собой при обычных условиях ядо
витую жидкость, неограниченно растворимую в воде. Вещество Б
в промышленности получают из неорганического вещества В. Определите
неизвестные вещества А, Б, В и напишите уравнения упомянутых реакций.

3.104. Вещество состава С4Н6О вступает в реакцию «серебряного зеркала»
и обесцвечивает бромную воду. При гидрировании этого вещества обра
зуется спирт состава С4Н10О. Дегидратация этого спирта даёт алкен, при
гидрохлорировании которого образуется третичный хлоралкан. Опреде

лите строение исходного соединения и запишите уравнения описанных
реакций.

3.105. Сколько граммов изопропилового спирта можно получить при восстанов
лении 500 г ацетона, если выход реакции составляет 90%?

3.106. Сколько граммов серебра выделится при обработке 20 г 40%-го водного
раствора формальдегида избытком аммиачного раствора оксида серебра?

3.107. При окислении 10,8 г ацетальдегида гидроксидом меди(П) образовалось
28,8 г оксида меди(1). Рассчитайте массовую долю примесей в исходном
образце ацетальдегида.

3.108. При окислении 10 г уксусного альдегида аммиачным раствором оксида се
ребра образовалось 43,2 г серебра. Определите массовую долю примесей
в исходном образце альдегида.

3.109. К смеси этаналя и пропанона общей массой 10 г добавили свежеосаждённый гидроксид меди(Н) и нагрели. Выпавший красно-оранжевый осадок
отфильтровали и высушили. Его масса составила 14,4 г. Рассчитайте массо
вые доли веществ в исходной смеси.

Уровень 2
3.110. Что такое электрофил? Почему карбонильные соединения являются элек
трофилами? Как можно увеличить электрофильность карбонильных соеди

нений?

3.111. В чём отличие в реакционной способности метильных групп в диметило
вом эфире и ацетоне? Чем оно вызвано?

3.112. Что такое кето-енольная таутомерия? Чем таутомеры отличаются от кон
формеров? Приведите примеры соединений, в которых преобладает
енольная форма.

.102.

3.113. Приведите механизм взаимодействия ацетона с этанолом в кислой среде.
Какую роль в данном процессе выполняет кислота?

3.114. Реакция синтеза ацеталей из карбонильных соединений и спиртов являет
ся обратимой. Как можно сместить равновесие данной реакции в сторону
образования ацеталя?

3.115. Заполните пропуски в таблице.
Структурная
формула

Систематическое
название

Тривиальное
название

ацетальдегид

^^СН0

ОСН3
4-метоксибензальдегид

кротоновый альдегид

—

- •

этандиаль
масляный альдегид

метаналь

3.116. Почему ацетали можно рассматривать как защитные группы для карбо
нильных соединений? От каких реагентов защищает ацетальная защита?
Как можно снять такую защиту? Почему чаще всего в качестве защиты ис
пользуют ацетали этиленгликоля и других двухатомных спиртов?

3.117. Получите ацетофенон с помощью реакций: о) окисления; б) гидратации;
в) электрофильного замещения.

3.118. Почему для водной обработки алкоголятов магния, полученных при взаи
модействии карбонильных соединений с реактивами Гриньяра, вместо
растворов кислот лучше использовать раствор хлорида аммония?

3.119. Назовите известные вам способы исчерпывающего восстановления карбо
нильных соединений. Какие ограничения имеет каждый из методов?

103

3.120. Установите соответствие между нуклеофилом и продуктом его взаимодействия с кетоном.
Нуклеофил

Продукт взаимодействия

А)спирт

1)енамин

Б) гидразин

2)оксим

В) первичный амин

3) ацеталь

Г) вторичный амин

4) имин

Д) гидроксиламин

5)гидразон

3.121. Приведите примеры известных вам гидридных восстановителей карбо
нильных соединений. Как можно увеличить стереоселективность гидрид
ных реагентов в реакциях восстановления?

3.122. Приведите примеры карбонильных соединений, которые в водном раство
ре существуют преимущественно в виде геминальных диолов. Почему
в этих случаях равновесие смещено в сторону диола?

3.123. Почему взаимодействие ацетона с бромом является автокаталической ре
акцией? В чём проявляется автокаталитический эффект?

3.124. Предложите реагенты, с помощью которых можно селективно провести
следующие превращения:

соон
3.125. Расположите следующие карбонильные соединения в порядке увеличения
частичного положительного заряда на карбонильном атоме углерода: аце-

104.

тон, ацетальдегид, трихлорацетальдегид, 2-гидроксиацетальдегид. Обо

снуйте свой выбор на основе представлений об электронных эффектах.

3.126. Приведите уравнения реакций, в ходе которых из кетона получается:
а) спирт; б) новый кетон; в) карбоновая кислота; г) алкен; б) алкан; е) вто
ричный амин.

3.127. Кетоны можно получать пиролизом кальциевых солей карбоновых кислот.
Запишите уравнения реакций, с помощью которых данным способом мож
но получить: о) ацетон; б) пентанон-3; в) 2,4-диметилпентанон-З; г) цикло
пентанон; б) циклогексанон.

3.128. Взаимодействие реактивов Гриньяра с карбонильными соединениями яв
ляется важнейшим методом получения спиртов. Определите, какое карбо
нильное соединение и какой реактив Гриньяра вступили во взаимодейст
вие, если после водной обработки реакционной смеси образовался следу
ющий спирт: о) пропанол-2; б) этанол; в) 2-фенилэтанол; г) 1-фенилэтанол;
б) 1,1-дифенилэтанол; е) 1-этилциклогексанол; ж) 2-циклопентилбутанол-2; з) пентен-1-ол-З; и) 1-фенилпропен-2-ол-1.

Запишите уравнения реакций. В случае, если синтез спирта можно прове
сти несколькими способами, приведите все возможные варианты.

3.129. Установите соответствие веществом и продуктом его взаимодействия с метилмагнийбромидом (после водной обработки).
Вещество

Продукт взаимодействия

А)Н2О

1) этанол

Б)ацетон

2) триметилфосфин

В) формальдегид

3) mpem-бутанол

Г) РС13

4) втор-бутанол

Д) этилацетат

5) метан

Е) углекислый газ

6) уксусная кислота

3.130. Выберите растворители, которые применяются для получения реактивов
Гриньяра: о) хлороформ; б) этилацетат; в) тетрагидрофуран; г) диэтиловый
эфир; б) диметилсульфоксид; е) этанол. Объясните свой выбор.

3.131. Поддействием азотной кислоты кетоны могут претерпевать окислительное
расщепление до карбоновых кислот. Какие карбоновые кислоты могут по
лучиться при окислительном расщеплении: о) ацетона; б) бутанона-2;
в) 4-метилпентанона-2; г) циклопентанона.

105

3.132. Укажите продукты превращений ацетона.

3.133. Приведите уравнения реакций получения ацетона из: о) ацетата кальция;
б) пропина; в) пропена; г) кумола (изопропилбензола).

3.134. Приведите реакции получения бутаналя из: о) бутанола-1; б) метилбутаноата; 8) пентена-1; г) бутина-1; б) 1,1-дихлорбутана.
3.135. Запишите уравнения реакций взаимодействия циклогексанкарбальдегида
с: о) первичным амином; б) гидразином; в) гидроксиламином; б) вторич
ным амином; е) семикарбазидом; ж) гидросульфитом натрия; з) синильной
кислотой.

3.136. При окислительном расщеплении азотной кислотой карбонильного со
единения X образовались уксусная и пропионовая кислоты, а при анало
гичном расщеплении карбонильного соединения Y образовались уксус
ная, пропионовая и масляная кислоты. Определите структуры соедине
ний X и Y.

3.137. Напишите последовательность реакций, в ходе которой происходит следу
ющее изменение степеней окисления атомов углерода:

с-2 —> С2 —> С° —> С’2 —> С+2 —> С+4

3.138. Одним из важнейших методов получения альдегидов является селектив
ное окисление первичных спиртов. Приведите примеры соответствующих
окислителей и областей их применения.

106.

3.139. Приведите механизм взаимодействия ацетона с диэтиламином.
3.140. Определите неизвестные вещества в цепочке превращений.

l)CH3MgBr

а)

2) NH4C1

СН3РО4
t

KOEt
H2(l атм)
> Хл
Х3 ---------Pd/C
EtOH
4

1)О3
Х2 2) Me2S

Хб

о
II
С1

Н3РО4, t
х2-^—Х3

NaBH4
сн3
А1С13
* Х1
H2O

Са(ОН)2

КМпО4

KOH

спирт, t

h2so4,

1)О3
2) Zn/CH3COOH

n2h4

—
-—^—
KOH,
t>

Х2

C6H5NH2
* x4--------------x5

V
X5

02,h20

Х2 КОН, спирт Х3

CH3COOH

>X4

Pd/C

сн

но

Вг2

PdCl2, CuCl2

^2(1 атм)

2KOH
xi спирт, t

РС15

1.СО2

Mg
3 ТГФ

4 2.НС1

О
Zn(Hg)
HC1

О
A1C13

е)

Вг2
ж}

СН3СООН

N'
Н

v SOC12
X2

SnCl4

Х3

n2h4

^Х4

HO^OH
NaCN
2
x*-------- IF^Х
--------

хз

Вг

кон

О2 ,Н2О

1 2) Н2О —^ Х2 PdCl2, CuCl2 Х3

koh,

Н2
Ni

4 Х4

t> Xs

Н2О
н+>Х5
Л4

но
Н

СН
----- *Х5

ОН

“)

Н3РО4
t

V К0Н

Оз
1)
1 2)Zn/CH3COOH * Х2 EtOH t

LiN

О
i) A

-78° С

2) H2o

NaBH4
2 СН3ОН

СгОз

3 H2O

^2(1 атм)

Х4

Pd/c

О
X
.
Хз H+> X4

.107

О
л)

Л)

CH3ONa
'"'Вг
I2
НС1
t
--------------* Xi------------- * Х2 3^ Х3------ > Х4 ^ Х5

ОСН3
Х1 Ю^гСГ^ Хг

ALAA
JAl aj^
PhNH,
x4 ---------- ^X5
t
Хз
Pd/C

3.141. Чем альдольная конденсация отличается от альдольно-кротоновой? Как,
варьируя условия, можно выбирать направление процесса?

3.142. Перекрёстная альдольная конденсация (альдольная конденсация, в кото
рой заранее однозначно определено, кто будет являться нуклеофилом,
а кто электрофилом) является важнейшим методом органического синте
за. Какими методами можно осуществить данное превращение? Благодаря
чему удаётся достичь высокой селективности в данных реакциях?

3.143. Приведите четыре примера карбонильных соединений, не способных енолизоваться. Могут ли данные соединения вступать в реакцию альдольной
конденсации?

3.144. Приведите примеры сильных ненуклеофильных оснований, применяемых
для проведения перекрёстной альдольной конденсации. В чём общая осо
бенность этих соединений?

3.145. Назовите следующие альдоли и укажите, какие карбонильные соединения
вступили в реакцию альдольной конденсации для их образования:

3.146. Предложите реагенты, с помощью которых можно осуществить следую
щие превращения, и запишите соответствующие уравнения реакций:
а) пропин —> ацетон —> уксусная кислота —> ацетон —> изопропа
нол;
б) толуол —> бензилхлорид —> дихлорметилбензол ----- > бензальде
гид —> 1-фенилэтанол;

108.

в) этилен —> ацетальдегид —> 3-гидроксибутаналь —> бутен-2-аль —>

—> бутаналь;
г) ацетальдегид —> уксусная кислота —> ацетат кальция —> аце
тон —> 2-аминопропан;
д) циклогептен —> гептандиаль —> 2-гидроксициклогексан-1-карбальдегид —> циклогексен-1-карбальдегид —> циклогексанкарбальдегид —>

—> циклогексанкарбоновая кислота;
₽) гексен-3 —> пропаналь —> пропионат аммония —> пропионат каль
ция —> пентанон-3;
ж) этанол —> ацетальдегид —> 2-гидроксипропионитрил —> акрило
нитрил —> 1-аминопропан;

з) ацетон

—>

4-гидрокси-4-метилпентанон-2

—>

4-метилпентен-З-

он-2 —> 4-метилпентанон —> 3-метилбутановая кислота;

и) толуол —> бензилхлорид —> бензиловый спирт —> бензальде
гид —> 3-хлорбензальдегид —> 3-хлорбензойная кислота;

к) пропаналь —> 1,1-диметоксипропан —> пропаналь —> дипропиламин;
л) ацетон —> бромацетон —> 2-бромметил-2-метил-1,3-диоксолан —>
—> 2-гидроксиметил-2-метил-1,3-диоксолан —> 2-метил-1,3-диоксолан-

2-карбальдегид —> 2-оксопропаналь;
м) бензальдегид —> 3-бромбензальдегид —> 1-диметоксиметил3-бромбензол —> 3-диметоксиметилфенилмагнийбромид —> 3-диме
токсиметилбензоат магния —> 3-формилбензойная кислота.

3.147. Классическим методом органического синтеза является осуществление
превращений на основе 1,3-дикарбонильных соединений. Почему подоб
ные соединения обладают очень высокой С—Н-кислотностью? Используя
в качестве исходного реагента ацетоуксусный эфир (этилацетоацетат),
предложите синтез: о) пентанона-2; б) пентановой кислоты; в) 3-этилпентанона-2; г) гексен-5-овой кислоты.

3.148. Важнейшим методом синтеза алкенов является взаимодействие карбо
нильных соединений с илидами фосфора (реакция Виттига). Илиды об
разуются при депротонировании четвертичных фосфониевых солей, полу
чаемых взаимодействием трифенилфосфина с галогеналканами. Какое
карбонильное соединение и какой галогеналкан использовались для полу
чения следующих алкенов?

109

3.149. Удобным методом синтеза замещённых аминов являются реакции восста
новительного аминирования карбонильных соединений. В данных реакци
ях карбонильное соединение взаимодействует с аммиаком, первичным
или вторичным амином в присутствии восстановителя. Какой амин и какое
карбонильное соединение использовались для синтеза следующих соеди
нений?

3.150. При взаимодействии кетонов с надкарбоновыми кислотами происходит
окислительный разрыв связи С—С с миграцией одной из групп к атому
кислорода (окисление по Байеру—Виллигеру). В результате реакции обра
зуется сложный эфир. Скорость миграции радикалов убывает в ряду:
третичный > вторичный > арил > первичный. Определите продукты взаи
модействия следующих кетонов с мето-хлорпербензойной кислотой
(тСРВА).

ПО.

г)

3.151. Приведите структурную формулу альдегида, в котором массовая доля
углерода в 6 раз больше массовой доли водорода, а массовая доля кисло
рода в 1,5 раза меньше массовой доли углерода.

3.152. Взаимодействие водорода с 40,6 г смеси кетона и альдегида приводит
к образованию 42 г смеси изомеров. Установите строение веществ в ис
ходной смеси.

3.153. При сжигании смеси двух мононенасыщенных (содержащих одну связь
С=С) альдегидов образовалось 3,19 г углекислого газа и 1,08 г воды. Рас
считайте массу осадка, который выпадет при обработке такого же образца
смеси альдегидов избытком реактива Толленса.

3.154. Насыщенный ациклический вторичный спирт частично окислили дихрома
том калия в кислой среде. Получили смесь двух органических соединений
с массовой долей кислорода в ней 27,35%. Какая часть спирта не окисли
лась?

3.155. Органическое вещество представляет собой летучую жидкость с характер
ным приятным запахом. При сжигании 11,1 г этого вещества было получено
10,08 л углекислого газа (н. у.) и 8,1 г воды. Установите молекулярную фор
мулу вещества и определите его строение, если известно, что оно даёт ре
акцию «серебряного зеркала» и гидролизуется с образованием двух орга
нических соединений. Напишите уравнение реакции вещества с аммиач
ным раствором оксида серебра (в уравнении используйте структурные
формулы органических веществ).

3.156. Газообразная смесь формальдегида и пропаналя имеет относительную
плотность по водороду 25,5. После добавления к этой смеси 28 л водорода
(н. у.) плотность по водороду уменьшилась в 1,815 раз. Полученную смесь
пропустили над катализатором, причём обе реакции прошли с выходом

111

32%. Рассчитайте массу кальция, который сможет вступить в реакцию с по
лученной смесью спиртов.
3.157. Стехиометрическая смесь этилена и кислорода была введена в Вакер-про

цесс. Полученную смесь пропустили через избыток аммиачного раствора
оксида серебра. При этом объём смеси уменьшился в 6 раз. Определите
выход на стадии Вакер-процесса.

3.3.

Карбоновые кислоты

Химические свойства карбоновых кислот

R—СН2-С—СН2—R
Примеры решения задач
■ Пример 3-5. Получите бензойную кислоту пятью разными способами.

Приведите схемы превращений.
Решение.

СН3
А КМпО4
Г)

112.

h2so4

соон

Задачи и упражнения для самостоятельного решения

Уровень 1
3.158. Какие химические свойства являются общими для карбоновых и мине
ральных кислот? Запишите соответствующие уравнения реакций на приме
ре уксусной кислоты и соляной кислоты.

3.159. Почему для многих карбоновых кислот закрепились тривиальные назва
ния? Приведите примеры кислот, тривиальные названия которых более
употребляемы, чем систематические. Как называются кислотные остатки
этих кислот?

3.160.0т чего зависит сила карбоновой кислоты? Приведите по 3 примера кис
лот, которые сильнее и слабее уксусной кислоты.

3.161. Приведите уравнения реакций, доказывающие, что уксусная кислота явля
ется более сильной кислотой, чем вода, но менее сильной, чем серная кис
лота.

3.162. Изобразите структурные формулы карбоновых кислот состава С5Н10О2.
Дайте им систематические названия.

из

3.163. Изобразите структурные формулы всех дикарбоновых кислот состава
С5Н8О4. Дайте им систематические названия.

3.164. Какие классы соединений являются изомерами карбоновых кислот? При
ведите структурные формулы трёх изомеров бутановой (масляной) кисло

ты и назовите их.

3.165. Выведите общую формулу насыщенных ациклических дикарбоновых кис
лот. Приведите тривиальные названия первых трёх членов данного гомо
логического ряда.

3.166. Получите уксусную кислоту из неорганических веществ.

3.167. Как химическими методами отличить водные растворы: о) уксусной кисло
ты и этанола; б) уксусной кислоты и соляной кислоты; в) уксусной кислоты
и муравьиной кислоты; г) уксусной кислоты и фенола.

3.168. Расположите следующие кислородосодержащие органические соедине
ния в порядке увеличения кислотности: этанол; уксусная кислота; диэтило
вый эфир; фенол.

3.169. Приведите уравнения реакций, с помощью которых можно получить про
пионовую кислоту из: а) бутина-1; б) пропанола-1; в) пропаналя; г) пропи
оната натрия; б) гексина-3; е) пентанона-3; ж) 1,1,1-трихлорпропана.

3.170. Соль какой карбоновой кислоты вступила в реакцию Дюма, если в ходе
реакции образовался: о) метан; б) этан; в) бутан; г) изобутан; б) бензол;
е) толуол; ж) водород.

Запишите необходимые уравнения реакций. Учтите, что в некоторых слу
чаях возможно несколько правильных вариантов.

3.171. Предложите реагенты, с помощью которых можно осуществить следую
щие превращения:
а) этан —> хлорэтан —> этанол —> уксусная кислота —> этилацетат;

б) бутан —> 2-бромбутан —> бутен-2 —> уксусная кислота —> ацетат
натрия;
в) пропанол ----- > пропановая кислота
—> этан —> бромэтан;

—> пропионат натрия

—>

г) глюкоза —> этанол —> уксусная кислота —> метилацетат —> ацетат
натрия;
б) бензол —> циклогексан —> хлорциклогексан —> циклогексен —>
—> адипиновая кислота;
е) уксусная кислота —> хлоруксусная кислота —> метил хлорацетат----- >
—> метил гидроксиацетат;

ж) толуол —> бензойная кислота —> этилбензоат —> бензоат нат

рия —> бензол;

з) 1,1,1-трихлорбутан —> бутаноат (бутират) натрия —> бутановая (ма
сляная) кислота —> бутаноат аммония —> амид бутановой кислоты (бу
ти рам ид);
и) бромэтан —> пропаннитрил —> пропановая кислота —> пропионат
натрия —> бутан;

к) этилацетат —> ацетат натрия —> этан —> хлорэтан —> бутан;
л) метан —> хлорметан —> метанол —> уксусная кислота —> ацетат
кальция;

м) диэтилоксалат —> щавелевая кислота —> оксалат натрия —> ок
салат кальция.

3.172. Определите неизвестные вещества в цепочках превращений и запишите
соответствующие уравнения реакций:
А
а)

™^« Cl2
СН3СООН

СН3ОН

NaCN
Х2 ---------- > Х3

б)7

СН33СН22СН = СН22-------------> х,---------- “ * Хо ----------H2SO4,t
А1С13 * X,3

Вг2

в)

СН3СН2

СИ

д)
'

РС13

КМпО4

NaCN
Xi------------ ^Х2

с=с -СН2СН3

ГН ГН

СН3СН2СН2СН2

он

н2о
с2н5он
н^х<
н+ ” Х3

NaOH
NaOH
КМпО4
———> X,---------- > Х2
H2SO4, t

Сц0. v

Cu(OH)2

NaOH

ОН ----- - —> Xi------- --------* Х2 ----------* Х3------t

НЛ

сн3
ч
e)

KMnO4

Г J

H2SO4.t

NaOH
> Xj------------ >
1

„ NaOH
„ HNO3
X2------------ > X3--------- M
2
t
3 H2SO4

115

ж)

^0 КМпО4
сн3-сн2-с^нН^

„ Вг2
Xi р^в

СН3ОН
NaOH
Х2 ------Х3
Н5^
+
3 ----------Н2О >Х4Л

СО
CH30HW

“)

О
РС15
II
н2
сн3-с-сн3 ^ Хх—^

к)

Ag20
NaOH
Н20
нс=сн нр+дг^ Xi NH3 ” Х2
* Хз

NaOH

7
С12 Х4
^^
Х3^

NaCN
Н20
Х2----------- > Х3
*Х4
н+

/
н20 > Х4

3.173. Какой объём 5%-го раствора гидроксида натрия (плотность 1,02 г/мл) по
требуется для нейтрализации 200 мл 10%-й уксусной кислоты (плотность
1,01 г/мл)?

3.174. Вычислите объём метана (н. у.), который получится при сплавлении 50 г
ацетата натрия с избытком гидроксида натрия.

3.175. Вычислите массу цинка, который способен раствориться в 200 г 20%-й ук
сусной кислоты.

3.176. К 71,1 мл 30%-го раствора одноосновной карбоновой кислоты (плотность
1,04 г/мл) добавили избыток гидрокарбоната натрия. При этом выделилось
6,72 л газа (н. у.). Определите строение кислоты.

3.177. При окислении 200 г раствора муравьиной кислоты аммиачным раствором
оксида серебра образовалось 43,2 г осадка. Рассчитайте массовую долю
кислоты в исходном растворе.

3.178. Для нейтрализации 100 г водного раствора, содержащего муравьиную
и уксусную кислоты, потребовалось 210,1 г 10%-го раствора гидроксида
калия. После упаривания полученного раствора получилось 34,3 г смеси
солей. Определите массовые доли кислот в исходном растворе.

Уровень 2
3.179. Какие химические свойства являются общими для карбоновых кислот
и о) спиртов; б) карбонильных соединений? Приведите необходимые урав
нения реакция и объясните причину общих свойств.

116

3.180. Почему при определении относительной плотности паров карбоновых кис
лот часто получают значения почти в два раза выше теоретических?

3.181. Приведите пример карбоновой кислоты, являющейся сильным электроли
том. Какие факторы способствуют её диссоциации?

3.182. Получите масляную кислоту из неорганических веществ.

3.183. Запишите в общем виде механизм реакции этерификации. Какую роль
в данном процессе выполняет кислотный катализатор?

3.184. Реакция этерификации является обратимой. Каким образом можно сме
стить равновесие в сторону образования сложного эфира?

3.185. Приведите примеры реакций, в ходе которых из карбоновой кислоты полу
чается: о) алкан; б) кетон; в) спирт; г) сложный эфир; б) хлорангидрид.

3.186. Получите карбоновую кислоту из: о) сложного эфира; б) алкена; в) алкина;
г) нитрила; б) кетона; е) альдегида; ж) спирта; з) реактива Гриньяра.

3.187. Почему opmo-фталевая кислота легко подвергается дегидратации под дей
ствием оксида фосфора(У), в то время как уксусная кислота с ним не реа
гирует?

3.188. Получите следующие соединения из веществ, содержащих не более трёх
атомов углерода:

3.189. Расположите в правильном порядке стадии селективного синтеза орто-нитрофенилуксусной кислоты из толуола. Некоторые стадии могут использо
ваться несколько раз, а некоторые не использоваться совсем.

l)NaCN

2) Н28О4(конц р t
3) HNO3(kohii ), H2SO4(kohij >, t
4) Br2 на свету

5) Br2, FeBr3, t
6) H2SO4, H2O, t

117

3.190. При электролизе водного раствора соли карбоновой кислоты один и тот же
газ выделился и на катоде, и на аноде. Запишите уравнение электролиза.

3.191. Предложите структурные формулы трёх карбоновых кислот, при декарбок
силировании которых образуется 2-метилбутан.

3.192. Хиральная карбоновая кислота СпН2пО2 вступила в реакцию этерифика
ции с хиральным первичным спиртом состава CmH2m+2O. Изобразите
структурные формулы соединений с минимальными значениями пит.
Сколько изомерных сложных эфиров можно получить в данной реакции?
Изобразите каждый из изомеров и укажите абсолютную конфигурацию
каждого стереоцентра.

3.193. Для проведения реакции взаимодействия карбоновых кислот с аминами
в мягких условиях используют N.N’-дициклогексилкарбодиимид (ДЦК),
структура которого приведена ниже. Предложите механизм действия ДЦК,
если известно, что продуктами реакции являются амид и N.N’дициклогексилмочевина.

3.194. Предложите последовательность реакций, с помощью которой можно осу
ществить следующую цепочку превращений:

a) C2HfiO —> С2Н402 —> С2Н,О2С1 —> С2Н2ОС12 —> С4Н7О2С1
б) С6Н10 —> С3Н6О2 —> С3Н5С1О —> С9Н10О —> C9Hi2
в) С2Н5Вг —> C3H5N —> С3Н6О2 —> С6Н!0О4Са —> С5Н10О
г) С7Н16 —> С7Н8 —> С7Н6О2 —> C7H5NO4 —> C8H7NO4
5) С4Н10 —> С4Н9Вг —> С4Н8 —> С2Н4О —> С2Н4О2
е) С6Н6
> С6Н12
> CgHjjBr
> CgHjjMgBr
> С7Н12О2

3.195. Ниже приведена схема синтеза молочной кислоты. Приведите структурные
формулы веществ К — О, а также молочной кислоты. Предложите систе
матическое название молочной кислоты.

Cl2
NH3
NaNO2
„
HBr
NaOH
КМпО4
Пропен ——----- > К----------- > L------------ > М —^ N------ О----------------свет
НС1
ROOR(кат.)
Н2О
H2SO4

Молочная
кислота

3.196. При пиролизе уксусной кислоты образуется кетен СН2=С=О. Запишите
уравнения реакций кетена с: о) водой; б) аммиаком; в) этанолом; г) уксус
ной кислотой; б) анилином.

3.197. Получите коричную (3-фенилпропеновую) кислоту из бензола и других не
обходимых реагентов.

118

3.198. Одним из способов синтеза кетонов является взаимодействие солей кар
боновых кислот с литийорганическими реагентами. Предложите механизм
данного превращения. Как с помощью данного метода получить: о) аце
тон; б) ацетофенон; в) метилэтилкетон; г) дибензилкетон; д) фенилэтилкетон?

3.199. Определите неизвестные вещества в цепочках превращений.
Л
j

а)

HNO3
v KMnO4
v SOC12
v
и
N2H4
^ Xi
^ Хо
^ Х3
^ Хл ——————> х
H2SO4
H2SO4^
2
3 А1С13
4 кон, г

СН3ОН

Вг2
б)

Ркр

х4

н+

* Х5

Н2о
н+

в)

г)

1) В2Н6
2)Н2О2,Н2О

Вг2
FeBr3

^Х5

Cl2
С2Н5ОН
NaN3
H2SO4 * Х2 1^ Х3“1^ Х4 ------- ^Х5

К2Сг20т

Вг2
Mg
^Хз НС1
Xi —5—► Х2
------- * Х4
FeBr3
эфир

Х5

Л --------BuLi >Х12)
1) НСГ
СО2
NaOH >Хз--------СН31 '^in^^
1) LiAlH4
V
Х*------------

Вг2
КОН
Av * Х1 С2Н5ОН, Г

Хг

1) Оз
КМпО4
СН3ОН
2) Zn/НгО* Хз H2SO4 * Х<
Н+ *Хб

NaOH
OsO4
NaOH
NaIO4
NaC102
Нго/ Х1 ----------- * Х2 Na2HPO4> Хз ----------- * Х4

—---* Хй
.119

он
Mg
эфир
>
*

Xi —^=^~> Xo

2) H2O

К2^г2^7 л
’
H2so4

V
Л3

S°C12
■4

-> X
NEtg
5

Вгз
NaCN
H2O
1) SOC12
NaBH4
A CH3COOH * X1
* X2 IF" Хз 2) CH3OH * X“ СНзСЙГ-*5

3.200. Ниже приведены схемы термического разложения трёх органических ве
ществ А, Г и Е, являющихся ближайшими гомологами:
А —>Б + В
Г
^Д + В

Е —> Ж + Н2О
Определите неизвестные вещества, если известно, что водные растворы со
единений А, Б, Г, Д и Е окрашивают лакмус в красный цвет. Приведите три
виальные и систематические названия веществ А—Е. Напишите уравнение
реакции соединения Ж с бензолом в присутствии хлорида алюминия.

3.201. При сжигании 4,0 г органической кислоты образовалось 3,92 л (н. у.) угле
кислого газа и 2,7 г воды. При сплавлении натриевой соли этой кислоты со

щёлочью образуется углеводород, хлорирование которого на свету даёт
только одно монохлорпроизводное. Определите молекулярную формулу
кислоты и установите её структуру. Напишите уравнение взаимодействия
её соли с гидроксидом натрия.

3.202. При сжигании 5,2 г гидроксикарбоновой кислоты образовалось 4,48 л
(н. у.) углекислого газа и 3,6 г воды. Кислота имеет неразветвлённый ске
лет и не имеет оптических изомеров. Определите молекулярную формулу
гидроксикислоты и установите её структуру. Напишите уравнение дегидра
тации гидроксикислоты, если известно, что органический продукт реакции
не обесцвечивает бромную воду.

3.203. При взаимодействии 51,6 г смеси этилового спирта и уксусной кислоты
с концентрированной серной кислотой было получено 28,16 г сложного
эфира. При сжигании такого же количества исходной смеси образовалось
46,8 г воды. Определите состав исходной смеси и выход реакции этерифи
кации.

3.204. При электролизе водного раствора калиевой соли одноосновной карбоно
вой кислоты на аноде образовались газ и жидкое органическое вещество,
содержащее 84,21% углерода (по массе). Определите неизвестную соль
и напишите уравнение электролиза.

120.

3.4.

Производные карбоновых кислот

Химические свойства производных карбоновых кислот

121

Примеры решения задач
■ Пример 3-6. Плотность паров некоторого сложного эфира по водоро

ду равна 44. При кислотном гидролизе данного эфира получено два ор
ганических соединения, при сжигании которых образуются равные
объёмы углекислого газа. Определите строение сложного эфира.

Решение.
Общая формула сложных эфиров СпН2пО2
Молярная масса сложного эфира равна 44•2 = 88 г/моль.
Найдём количество атомов углерода в сложном эфире:
12л + 2л + 16 • 2 = 88, откуда п = 4, т. е. молекулярная формула
сложного эфира С4Н8О2.
При кислотном гидролизе сложного эфира образуется спирт
и карбоновая кислота. Поскольку при их сгорании образуется оди
наковое количество углекислого газа, то и количество атомов угле
рода в них одинаково. Таким образом, и спиртовая, и кислотная
части сложного эфира содержали по 2 атома углерода, что соответ
ствует этилацетату:

СИ.,—С
О—сн2—сн3
Задачи и упражнения для самостоятельного решения

Уровень 1
3.205. Назовите причины высокой реакционной способности галогенангидридов

карбоновых кислот.

122

3.206. Почему из всех возможных галогенангидридов именно хлорангидриды по
лучили наибольшее распространение?

3.207. Изобразите строение ангидридов следующих кислот: а) уксусной; б) про
пионовой; в) масляной; г) бензойной; б) янтарной; е) орто-фталевой.
Обратите внимание на то, что ангидриды янтарной и орто-фталевой кис
лот имеют циклическое строение.

3.208. Напишите уравнения реакций взаимодействия уксусного ангидрида с:
о) этанолом; б) фенолом; в) этиламином; г) водным раствором гидроксида

калия; б)водой.

3.209. Напишите уравнения реакций взаимодействия хлорангидрида бензойной
кислоты с: о) водой; б) водным раствором гидроксида натрия; в) изопропа
нолом; г) избытком аммиака; б) бензолом в присутствии А1С13.

3.210. Запишите уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить
следующие цепочки превращений:
а) уксусная кислота —> хлорангидрид уксусной кислоты —> метилфенилкетон;

б) пропионовый ангидрид —> пропионат натрия —> пропионовая кис
лота;

в) толуол —> бензойная кислота —> хлорангидрид бензойной кислоты;
г) бутанол-1 —> масляная кислота —> бутират натрия —> ангидрид ма
сляной кислоты;

б) этанол —> уксусная кислота —> этилацетат —> ацетат натрия —>
—> метан;
е) бутин-1 —> пропионовая кислота —> метилпропионат —> пропа
нол-1;
ж) бутаноат натрия —> масляный ангидрид —> этилбутират —> бутанамид.

3.211. Почему, в отличие от карбоновых кислот, сложные эфиры практически
не растворяются в воде?

3.212. Этилацетат является весьма распространённым органическим растворите
лем. Однако его нельзя применять как растворитель для реакций с кисло
тами или щелочами. Почему?

3.213. Запишите реакции получения пропилбутирата из: о) карбоновой кислоты;
б) галогенангидрида карбоновой кислоты; в) ангидрида карбоновой кис
лоты.

123

3.214. В чём разница между насыщенными и ненасыщенными жирами? Как мож
но из ненасыщенных жиров получить насыщенные? Как называют полу
ченные насыщенные жиры?

3.215. Изобразите структурные формулы следующих сложных эфиров:
а) метилацетат; б) пропилформиат; в) бутилпропионат; а) изопропилбензо
ат; д) диметилоксалат; е) изобутилацетат.

3.216. Назовите следующие сложные эфиры:

сн3-с

о - сн2— сн2- сн3

сн3-сн2-с
'о - сн3

CH3-OZ

в)

а)

О
Н-С
/СН3
чо—сн
ХСН3

Ъ-СН3

в)

г)

3.217. Изобразите структурные формулы всех сложных эфиров состава С3Н6О2
и назовите их.

3.218. Изобразите структурные формулы всех сложных эфиров состава С4Н8О2
и назовите их.

3.219. Для определения в растворе ацетат-ионов используют следующий метод:
к анализируемому раствору добавляют этанол и концентрированную сер
ную кислоту, после чего реакционную смесь нагревают и выливают в хо
лодную воду. О наличии ацетат-ионов судят по образованию вещества X
с характерным запахом. Определите вещество X и запишите уравнения
реакций, использующихся в данном методе.

3.220. Запишите уравнения реакций метилпропионата со следующими реаген
тами:
о) NaOH (водн.);

б) H2SO4 (водн.);

в) NH3;

г)Н2, Pt, р, t.

3.221. Почему сложные эфиры обычно более летучие соединения, чем соответст
вующие им карбоновые кислоты?

3.222. Почему первичные амиды обычно легко кристаллизуются и достаточно хо
рошо растворяются в воде?

.124

3.223. Почему и при кислотном, и при щелочном гидролизе амидов кислота и щё
лочь являются реагентами, а не катализаторами?

3.224. Назовите следующие амиды:

//
сн3-сн2-с
xnh2

а)

\сн2-сн3

н2с-сн3

//
сн3- сн2- сн2- сн2- с
Sth—сн3
в)

б)

сн3-с
Sth - сн2- сн2- сн3

^ЫН-СНг-СНз

д)
3.225. Запишите уравнения кислотного (в среде НС1) и щелочного (в среде
NaOH) гидролиза следующих амидов:
о) ацетамид: б) N-этилбензамид; в) N.N-диметилформамид; г) N-бу-

тилпентанамид; б) М-пропил-2,2-диметилпропанамид.

3.226. Получите пентаннитрил из неорганических веществ.

3.227. Приведите уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить
следующие цепочки превращений:
а) этилен —> этанол —> уксусная кислота —> ацетат аммония —> аце
тамид;
б) пропан —> 2-бромпропан —> 2-метилпропионитрил —> 2-метилпро-

пановая кислота;
в) толуол —> хлорметилбензол —> цианометилбензол —> фенилуксус
ная кислота;
г) уксусная кислота ---- > этилацетат ---- > N.N-диэтилацетамид ---- > ацетат
натрия;
д) этилбензол —» бензойная кислота —» метилбензоат —> бензамид;
е) этилен —> этан —» хлорэтан —> пропаннитрил —> пропионовая
кислота;
ж) бензойная кислота —> бензоат аммония —> бензамид —> бензони
трил;
з) бутаннитрил —> масляная кислота —> бутират аммония —> бутанамид;
и) этилен —> 1,2-дибромэтан —> бутандинитрил —> бутандиовая кис
лота —> диметиловый эфир бутандиовой кислоты.

125

3.228. Плотность паров некоторого сложного эфира по водороду равна 44. При
кислотном гидролизе данного эфира получено два органических соедине
ния. При сжигании одного из них углекислого газа образовалось в три раза
больше, чем при сжигании другого. Определите строение исходного слож
ного эфира, если известно, что он не вступает в реакцию с аммиачным рас
твором оксида серебра.

Уровень 2
3.229. Почему уксусный ангидрид достаточно медленно гидролизуется в воде, но
быстро гидролизуется в смеси воды с этанолом?

3.230. Назовите следующие галогенангидриды:

а)

б)

в)

г)

3.231. Изобразите структурные формулы следующих соединений:
о) фталевый ангидрид; б) масляный ангидрид; 8) бензоилхлорид; г) метакрилоилхлорид; б) оксалилхлорид; е) янтарный ангидрид; ж) хлорацетилхлорид; з) 4-нитробензоилбромид.

3.232. Запишите уравнения реакций взаимодействия янтарного ангидрида со
следующими реагентами: о) вода; б) этанол; в) водный раствор гидроксида
натрия; г) аммиак; б) диэтиламин; е) бензол в присутствии А1С13; ж) фенилмагнийбромид (избыток).

3.233. Запишите уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить
следующие цепочки превращений:
а) нафталин —> фталевый ангидрид —> орлто-фталевая кислота —> ди
метилфталат;

б) бензол —> малеиновый ангидрид —> янтарный ангидрид —> сукци
нимид;
в) бромбензол----- > бензойная кислота —> бензоилхлорид —> бензофе
нон;

г) метанол —> уксусная кислота —> ацетилхлорид —> уксусный анги
дрид;

б) фенол —> фенолят натрия —> салицилат натрия —> салициловая
кислота —> ацетилсалициловая кислота;

126.

е) 2,2-диметилпропан —> 1-хлор-2,2-диметилпропан —> 3,3-диметилбутиронитрил —> 3,3-диметилпентанон-2 —> 2,2-диметилпентан;
ж) пропен —> акрилонитрил —> акриловая кислота —> акрилоилхлорид —> метилакрилат;

а) толуол —> бензилбромид —> фенилацетонитрил —> 2,2-диметил2-фенилацетонитрил —> 2,2-диметил-2-фенилэтанамин;
и) ацетон —> 2-гидрокси-2-метилпропионитрил —> 2-гидрокси-2-метилпропановая кислота —> метакриловая кислота —> изомасляная кис
лота;

к) бромбензол —>фениллитий —> бензоат лития —> бензойная кисло
та —> бензамид —> бензонитрил;
л) циклогексилбромид —> циклогексилмагний бромид —> циклогек
санкарбоновая кислота —> метил циклогексанкарбоксилат —> циклогексанкарбал ьдегид;

м) бензоилхлорид —> метилбензоат —> N-бензилбензамид —> дибен
зиламин;
н) циклогексанон —> адипиновая кислота —> диметиладипинат —> гек
сандиол-1,6 —> 1,6-дибромгексан —> октандинитрил —> 1,8-диаминооктан;

о) 1,2-дибромэтан —> бутандинитрил —> янтарная кислота —> янтар
ный ангидрид —> сукцинимид;
п) уксусная кислота —> хлоруксусная кислота —> метилхлорацетат —>
—> метилцианоацетат —> цианоацетамид;

р) бензилхлорид —> фенилацетонитрил —> фенилацетальдегид —>
—> 1-диметиламино-2-фенилэтан.

3.234. При очень сильном нагревания уксусная кислота теряет молекулу воды
и превращается в кетен СН2=С=О. Определите гибридизацию атомов
углерода в кетена. Запишите уравнение реакции взаимодействия кетена с:
о) водой; б) этанолом; в) уксусной кислотой.

3.235. Этилацетат не смешивается с водой, но достаточно легко смешивается
с концентрированной соляной кислотой. Почему?

3.236. Запишите в общем виде механизм реакции этерификации. Какую роль вы
полняет кислота в данной реакции? Какие стадии данного механизма обра
тимы?

3.237. Запишите в общем виде механизм щелочного гидролиза сложного эфира.
Является ли данная реакция обратимой? Почему?

.127

3.238. Изобразите структурные формулы следующих сложных эфиров:
о) метилметакрилат; б) винилацетат; 8} диаллилтерефталат; г) этилциннамат; б) трибутилцитрат; е) бензилсалицилат; ж) дифенилсукцинат.

3.239. Почему циклические сложные эфиры (лактоны) более реакционноспособ
ны, чем ациклические? Предложите реакцию, которая сможет проиллю
стрировать разницу в реакционной способности лактонов и обычных
сложных эфиров.

3.240. Сложные эфиры образуют не только карбоновые, но и неорганические
кислоты. Изобразите строение следующих эфиров:
о) диметилсульфат; б) этилнитрат; в) дибутилфосфат; г) триметилфосфит;

д) лаурилсульфат.

3.241. Приведите названия следующих сложных эфиров:

СООСН3
г)
3.242. При гидролизе соединений А и В образуются одинаковые продукты —
уксусная кислота и метанол. Определите неизвестные вещества, если

М(В) > М(А).

Н9О
А ^-> СН3СООН + СН30Н

Н?О
В -^ СН3СООН + СН3ОН

3.243. Укажите продукты полного (а) кислотного; (6) щелочного гидролиза следу
ющих соединений:

128.

3.244. В чём заключается причина затруднённого вращения вокруг связи С—N
в амидах?

3.245. Почему полиамидные волокна являются более прочными, чем полиэфир
ные?

3.246. Запишите уравнения (в среде НС1) и щелочного (в среде NaOH) гидроли
за следующих амидов:
о)

сукцинимид;

б)

N.N'-диэтилоксалиламид;

N-бензилфталимид;

г) М.М^’.Н’-тетраметиладипамид.

3.247. При взаимодействии нитрилов с третичными спиртами в кислой среде
образуются вторичные амиды (реакция Риттера). Предложите механизм
данного превращения.

3.248. Определите неизвестные вещества в цепочках превращений:

СН3ОН
NH3
Р2О5
—-г—>x4^^x2-^

а)

CH3-CN

(СН3)3СОН
н+

1) LiAlH4
Х12)Н2О
*

Х2

Н3

Хз^Х<

NEt3

В2н6
Х3 ^-^х4

РВг3
1) ЫА1Н4
NaCN
2) Н2О
* Хз ------- *Х 4

в)

КОН,

С2Н5Вг
з ----------- »Х4

кон
^
н2о

Л5

о
HNO3

СН3ОН

NaOCH3

н2О

CN Jh^ Y -ВДОН
1) CH3MgBr
н+ Xl-H^ Хг w
* Хз

N2H4

Н3РО4
t

*х4

......... 129..

3.249. Ниже представлен синтез известного местного анестетика прокаина из
лора-н итротолуола:

СН3
К2СГ2О7

H2SO4, t

SOC12 > Б

(C2H5)2NCH2CH2OH? в
(C2H5)2N

Н2
■77г* Прокаин
N1

no2

Приведите структурные формулы веществ А—В и прокаина, а также со
ставьте уравнения всех стадий синтеза. Какую роль выполняет триэтиламин на третьей стадии?

3.250. Сколько граммов гидроксида натрия потребуется для щелочного гидроли
за 50 г смеси метилпропионата и этилацетата?

3.251. Органическое вещество X используется при производстве искусственных
волокон и синтезе лекарственных препаратов. Навеску X массой 25,5 г со
жгли в избытке кислорода, при этом образовалось 22,4 л (н. у.) углекисло
го газа и 13,5 г воды. Пары вещества в 51 раз тяжелее водорода. Определи
те молекулярную формулу вещества X и установите его структуру, если
известно, что оно образуется при обезвоживании вещества, имеющего
кислотные свойства. Запишите уравнение реакции X с метанолом.

3.252. При щелочном гидролизе 10 г сложного эфира А получили 11,36 г натрие
вой соли Б и 5,42 г спирта В. В промышленности эфир А получают взаимо
действием газов Г и Д со спиртом В на палладиевом катализаторе в при
сутствии нитрозных газов. Газы Г и Д в организме человека связываются
с одним и тем же веществом Е, причём Г связывается в сотни раз лучше,
чем Д. Взаимодействие эфира А с эквимолярным количеством о-фенилендиамина (1,2-диаминобензола) приводит к образованию соединения Ж,
являющегося основой многих антагонистов ионотропных глутаматных ре
цепторов. Каталитическое гидрирование эфира А даёт смесь спиртов В
и 3. При взаимодействии спирта 3 с эфиром А образуется соединение И,
которое при нагревании с хлоридом цинка полимеризуется с образовани
ем полимера К. Определите вещества А—К.

3.253. Сложный эфир А применяется для производства оргстекла. Он содержит
8,0% водорода и 32,0% кислорода по массе. Вещество А имеет разветв
лённый углеродный скелет, а при его гидролизе образуются простейший
спирт и одноосновная кислота. Определите молекулярную формулу эфи
ра А и установите его структуру. Напишите уравнение полимеризации А.

130.

Тема

АЗОТ- И СЕРОСОДЕРЖАЩИЕ
СОЕДИНЕНИЯ

Алифатические амины
Химические свойства алифатических аминов

Примеры решения задач
■ Пример 4-1. Предложите пять способов получения этиламина. Запи

шите схемы соответствующих превращений.

.131

Решение.

CH3CN + 2H2 --—-> CH3CH2NH2

CH3CH2NO2 + 3H2

CH3CH2NH2 + 2H2O

X.0

+ ЫА1Н4

2CHq—С

.
* 2CH3—CH2—NH2 + LiA102

xnh2

CH3CH2C1 + 2NH3 —► CH3CH2NH2 + NH4C1

CH,CH,~C
3

+ Br2 + 4NaOH —► CH3CH2NH2 + Na2CO3 + 2NaBr + 2H2O

xnh2

‘

Задачи и упражнения для самостоятельного решения

Уровень 1
4.1.

Назовите общие химические свойства аммиака и метиламина. Запишите
соответствующие уравнения реакций.

4.2.

Назовите все амины, являющиеся газами при комнатной температуре.

4.3.

Изобразите структурные формулы следующих алифатических аминов:

о) триэтиламин; б) дибензиламин; в) циклогексиламин; г) диизопропиламин; д) диизобутилэтиламин; е) аллиламин; ж) 1,4-бутандиамин; з) вторбутиламин; и) ди-трет-бутиламин.

К какому типу аминов (первичные, вторичные, третичные) относится ка
ждое из представленных здесь соединений?
4.4.

Назовите следующие амины:

a) CH3CH2CH2CH2NH2

г)СН3-СН2-СН-СН3

б)

СНЗХ
,CH-NH-CH3

5) (C2H5)2NH

сн3
1
/СН3
е) CH3-C-N
1
ХСН3
СН3

/СН3

сн3

nh2

ж)

132.

e) ^XNH2

ch3ch2ch2-nh-chxch

СНзСНг

-N- СН2-СН = СН2

Определите тип (первичный, вторичный, третичный) каждого амина. Най
дите среди представленных аминов изомеры.

4.5.

Почему низшие алифатические амины хорошо растворяются в воде? Ка
кую реакцию среды имеют такие растворы?

4.6.

Почему триметиламин имеет гораздо более низкую температуру кипения,
чем изомерные ему пропиламин и изопропиламин?

4.7.

Предложите три способа получения метиламина.

4.8.

Почему в реакциях ацилирования в качестве оснований используют тре
тичные амины и не используют первичные и вторичные амины?

4.9.

Получите пропиламин из пропанола-1.

4.10.

Получите диэтиламин из этана.

4.11.

Приведите уравнения реакций взаимодействия бутиламина со следующи
ми реагентами: о) НС1; б) О2, t; в) СН31 (изб.); г) HN02; д) метилацетат.

4.12.

Предложите структурные формулы и назовите все амины состава C4HnN.

4.13.

Предложите структурные формулы и назовите все амины состава C5H13N.

4.14. Запишите уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить
следующие цепочки превращений:
а) этилен —> этан —> нитроэтан —> этиламин —> этанол;

б) бутан —> 2-бромбутан —> втор-бутиламин —> N-втор-бутилацетамид;
в) аммиак —> метиламин —> диметиламин —> ацетат диметиламмония;
г) пропан —> 2-бромпропан —> 3-метилпропаннитрил —> изобутиламин;

д) пропанол-1 —> 1-хлорпропан —>бутаннитрил —> бутиламин;
е) бромид диэтиламмония —> диэтиламин —> триэтиламин —> азот;
ж) бензол —> циклогексан —> бромциклогексан —> циклогексиламин;

з) гидросульфат диметиламмония —> диметиламин —> N.N-диметилацетамид;

и) бутанон-2 —> бутанол-2 —> 2-хлорбутан —> втор-бутиламин;
к) 1,4-дииодбутан —> гександинитрил —> 1,6-диаминогексан —> азот;
л) фенол —> циклогексанол —> хлорциклогексан —> циклогексила
мин.

133

4.15.

Определите неизвестные вещества и запишите уравнения соответствую
щих реакций:

С12

HNO2
СН3СООН
х2----------- > Хз------ ^------ > Х4

МН3(изб.)
xi
*

СН4

б)

Br2
NaCN
Н2
НС1
с2н6-^ X,---------- > Х2^ Х3------- > Х4

в)

CH3Br
NaOH
СНгССН
Н2
NH3----------- > Xi---------- > Х2------ ---------- ; *Хз^
-Ла-

г)

pt, р, t

Cl2

NaCN ,

hv *

О
Д лтт NaOH
N-C-CH3----------- ►
СНз^
’

CH3\
5)

в)

сн4-^
p,t

X ^
X1 Pd

H2
X3

СНзС1

С2Н5С1
^2

Х4

* Л3

„

^X4

NaOH
H2SO4
* Л2 > Л3
> X,

NaON v
* Х4

4.16.

Установите молекулярную формулу первичного амина, относительная
плотность паров которого по воздуху равна 2,517. Составьте структурные
формулы и названия его изомеров.

4.17.

Какой объём азота (н. у.) выделится при обработке 15 г изопропиламина
избытком азотистой кислоты?

4.18.

Определите молекулярную формулу амина, содержащего 53,33% углеро
да и 31,11% азота (по массе). Составьте структурные формулы возможных
изомеров.

4.19.

Определите молекулярную формулу амина, содержащего 65,69% углеро
да и 19,15% азота (по массе). Составьте структурные формулы возможных
изомеров.

4.20.

Определите молекулярную формулу амина, содержащего 71,22% углерода
и 13,84% азота (по массе). Составьте структурные формулы возможных
изомеров.

4.21.

При сгорании вторичного амина образовалось 8,96 л углекислого газа,
1,12 л азота (при н. у.) и 9,9 г воды. Изобразите структурные формулы всех
аминов, удовлетворяющих условию задачи.

.134.

4.22.

Во сколько раз уменьшится объём газовой смеси, состоящей из диметила

мина и бутана равной массы, после её пропускания через избыток соляной
кислоты?

4.23.

Некоторый амин массой 1,18 г сожгли и продукты сгорания пропустили че

рез избыток раствора щёлочи. Объём газа, не поглощённого щёлочью, со
ставил 224 мл (н. у.). Изобразите структурные формулы всех аминов, удов
летворяющих условию задачи, и запишите в общем виде уравнение реак
ции сгорания.

4.24.

При пропускании смеси метана и этиламина через раствор соляной кисло
ты, взятый в избытке, объём смеси сократился на 40%. Рассчитайте массо
вые доли компонентов в исходной смеси.

4.25.

Найдите объём хлороводорода (н. у.), который может прореагировать
с 20,0 г смеси диметиламина и этиламина.

4.26.

Газ, выделившийся при бромировании 15,5 г бензола, полностью прореа
гировал с водным раствором этиламина массой 30 г. Определите массовую
долю этиламина в растворе, если бромирование бензола прошло на 70%.

4.27.

К 30 г метиламина добавили 15 г хлороводорода. Вычислите массу обра
зовавшегося твёрдого вещества и объём оставшегося газа (н. у.).

4.28.

Смесь пропана и метиламина общим объёмом 11,2 л (н. у.) сожгли в избыт
ке кислорода. Продукты сгорания пропустили через известковую воду.
При этом образовалось 80 г осадка. Определите состав исходной смеси
(в % по объёму).

4.29.

При пропускании смеси метиламина и бутана через склянку с соляной кис
лотой масса последней увеличилась на 7,75 г. Массовая доля бутана в ис
ходной смеси 25%. Определите объём исходной смеси (н. у.).
Уровень 2

4.30.

Расположите в порядке увеличения основности в водном растворе следу
ющие амины: этиламин, диэтиламин, триэтиламин. Объясните свой выбор.

4.31.

Какими недостатками обладает получение первичных аминов алкилирова
нием аммиака? Использование каких методов позволяет избежать указан
ных проблем?

4.32.

Почему при ацилировании аминов хлорангидридами карбоновых кислот
необходимо использовать основание?

4.33.

Какое применение находят четвертичные аммониевые соли?

135

4.34.

Назовите известные вам способы превращения первичных аминов во вто
ричные. Приведите уравнения реакций, иллюстрирующие каждый из мето

дов. Какими достоинствами и недостатками обладает каждый метод?

4.35.

Получите пропиламин из: о) аммиака; б) 1-нитропропана; 8) пропионитри
ла; г) пропиониламида; б) бутироиламида; е) пропанола-1; ж) N.N’-дипропилгидразина.

4.36.

Получите диэтиламин из: о) этиламина; б) ацетальдегида; 8) N-этил
ацетамида; г) N.N-диэтилацетамида; б) N.N-диэтилтолуолсульфониламида.

4.37. Сравните реакционную способность первичных и вторичных аминов в ре
акциях с: о) галогеналканами; б) кетонами; 8) кислотами; г) азотистой кис
лотой.

4.38. Запишите уравнения реакций взаимодействия диэтиламина со следующи
ми реагентами: a) NaNO2, НС1; б) циклогексанон; 8) ацетон, NaBH4, Н2О;

г) КН; б) РОС13.

4.39.

Источником азота в синтезе первичных аминов по Габриэлю является фта
лимид калия. Какими методами можно снять фталильную группу с азота на
финальной стадии синтеза?

4.40. Одним из наиболее удобных способов получения первичных аминов явля
ется восстановление азидов водородом на катализаторе или трифенил
фосфином в присутствии воды. В большинстве случаев в качестве восста
новителя используют водород, поскольку единственным побочным про
дуктом в данном методе является азот. В каких случаях использование
водорода недопустимо? Приведите примеры первичных аминов, которые
нельзя получить таким методом.

4.41.

Запишите уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить
следующие цепочки превращений:
а) толуол —> бензилбромид —> фенилацетонитрил —> 2-фенилэтиламин;
б) бензол —> циклогексан —> бромциклогексан —> циклогексилазид
—> циклогексиламин;
в) пропанол —> пропаналь —> пропиламин —> N-пропилацетамид
—> пропилэтиламин;

г) триметилацетат аммония —> триметилацетамид —> трет-бутиламин;

б) метан —> нитрометан —> метиламин —> метилизопропиламин;
е) ацетон —> изопропиламин —> диизопропиламин —> диизопропиламид лития;

136.

ж) N-метилформамид —> диметиламин —> N-нитрозодиметиламин —>

—> N.N-диметилгидразин;
з) пиррол —> пирролидин —> N-нитрозопирролидин —> N-аминопир
ролидин;

и) бутиронитрил —> бутаноиламид —> пропиламин —> пропанол-1;

к) этилен —> этанол —> триэтиламин —> тетраэтиламмоний бромид;

л) бутиламин —> иодид бутилтриметиламмония —> триметиламин —>
—> азот;
л) цианид натрия —> пропионитрил —> пропиламин —> пропилэтиламин;

н) фенилуксусная кислота —> метил фенилацетат —> фенилацета
мид —> бензиламин.

4.42.

Получите изобутиламин из неорганических веществ.

4.43. Определите неизвестные вещества и запишите схемы соответствующих ре
акций.

1) В2Н6
2) NaOH, Н2О2>

CH3SO2C1
NaN3
NEt3
* Хг
* Хз

Н2
Pd > Х4

137

Br2

NaCN

1) KH

ж)

}

2) CH3I

4.44.

CH3NH2
NaBH4

/^/NH2

HNO,

^Xx

-> x3 ------------ *x4

кон

1) KH

X1 гь^лвГ* x2--------- >

СНзС^С1

LiAlH4

hno2

X3 ----------- > x4

HC1

Xi“^^ X* -------------- * X3------- * X<

CH3I
Ag2O
изб. * X1W^ X2

°2
* X3~f^ X4

Приведите уравнения реакций, соответствующие следующим цепочкам
превращений:

1) С2Н6О —■^ ^2^4^2

—>

4 C2H7NO2 -—> C2H5NO -

c2h3n

—>

c2h7n

2) СЧН7С1 —-> c3h7n3 --> c3h9n —-> C6H16NI —> C6H17NO —>
—>С3Н6

3) c2h7n —-> C2H6N2O -—> c2h8n2 —> c5h12n2 ----- > CgHgO ----- >

—>

c3h9n

4) C4H9NO -—> c3h9n -—^ C0oH0qO -—> C3H7Br --> c4h7n —>
—>C4HnN
5) C2H7N —s► C3H1ONC1 —-> c3h9n —> C4H12NBr —

4.45.

C4Hi2N2O3

Рассчитайте плотность газовой смеси, полученной при сжигании триэтила-

мина в стехиометрическом количестве кислорода, после приведения её
к нормальным условиям.

4.46.

В смеси, состоящей из азота, метиламина и метана, количество атомов
азота в 4 раза меньше числа атомов водорода. Если пропустить эту смесь
через серную кислоту, то объём газа уменьшится в 2 раза. Рассчитайте
массовые доли компонентов в исходной смеси.

4.47. Органическую соль массой 2,8 г, в состав которой входят атомы четырёх эле
ментов, обработали избытком раствора щёлочи, при этом выделился газ

138

объёмом 0,611 л (25 °C, 1 атм). После пропускания газа через трубку с избыт
ком оксида меди(Н) при 250 °C и отделения образовавшейся воды (1,125 г)
плотность продуктов окисления по воздуху составила 1,333. При добавле
нии избытка нитрата серебра к раствору исходной соли такой же массы вы
пал осадок. Определите возможную структурную формулу органического

соединения и массу выпавшего осадка. Запишите уравнения реакций.

4.48.

К 35 л смеси, состоящей из углекислого газа и метиламина, добавили 25 л
бромоводорода, после чего плотность газовой смеси по воздуху стала рав
на 1,942. Вычислите объёмные доли газов в исходной смеси.

4.49.

К 50 л смеси, состоящей из азота, метиламина и этиламина, добавили 40 л бро
моводорода, после чего плотность газовой смеси по азоту стала равна 1,631.
Образовавшуюся твёрдую смесь нагрели и получили газовую смесь с плотно
стью по азоту 2,083. Вычислите объёмные доли газов в исходной смеси.

4.50. Смесь двух газов, один из которых легче воздуха, пропущена последова
тельно через трубки, заполненные оксидом меди(П) (при 400 °C), оксидом
фосфора(У) и твёрдым гидроксидом калия, нанесёнными на инертный но
ситель и взятыми в избытке. Масса первой трубки уменьшилась на 0,192 г,
а массы второй и третьей трубок возросли соответственно на 0,144 г
и 0,088 г. После пропускания газов через трубки было получено 22,4 л
(н. у.) газообразного вещества. Установите объём исходной газовой смеси
(при н. у.) и массовые доли газов в ней, если известно, что масса смеси со
ставляла 0,068 г.

.139

ИМЯ 4.2.

Ароматические амины

Химические свойства ароматических аминов

140.

Химические свойства солей арилдиазония

Примеры решения задач

■ Пример 4-2. Получите 4-фторбензойную кислоту из толуола. Напи
шите схемы и условия необходимых реакций.

Реш е н и е.

h2so4

141

СН3

СООН
+ 3K2SO4 + 6MnSO4 + 14Н2О

+ 6KMnO4 + 9H2SO4
F

Задачи и упражнения для самостоятельного решения
Уровень 1

4.51.

Какие химические свойства являются общими для алифатических и арома
тических аминов? Приведите необходимые уравнения реакций на примере
этиламина и анилина.

4.52. Что общего в свойствах анилина и фенола? Чем вызвано это сходство?

4.53.

Назовите основные области применения анилина.

4.54.

Предложите способ синтеза анилина из неорганических веществ.

4.55. Запишите уравнения реакций анилина с: о) бромной водой; б) соляной
кислотой; в) ангидридом уксусной кислоты; г) водородом на платиновом

142.

катализаторе; д) цинком в соляной кислоте; е) алюминием в водном рас
творе гидроксида калия.

4.56.

В трёх склянках без этикеток находятся фенол, анилин и бензол. Как хими
ческим путём определить содержимое каждой из пробирок? Запишите не
обходимые уравнения реакций.

4.57.

Получите 2,4,6-триброманилин из гексана.

4.58.

Вещество А представляет собой тяжёлую бледно-жёлтую маслянистую
жидкость с запахом горького миндаля. Взаимодействие А с водородом на
никелевом катализаторе даёт бесцветную маслянистую жидкость Б нера
створимую в воде. Если к Б добавить избыток бромной воды, то выпадает
белый осадок вещества В. Определите вещества А, Б, В и запишите урав
нения упомянутых реакций.

4.59. Определите неизвестные вещества и запишите схемы соответствующих ре
акций.

HNO3
H2SO4 * X 1 НС1
no2

NaOH

Х3

Н2
^Х4
Pt,p, t

Х2

HNO3
Н^о/

(C2H5)3N

nh2
A H2SO4
t
1 ----------- * X4 ------- ► x2
1
1
2

NaOH
H2O * X“

Br2
HC1
—* x3-------- > x4
FeBr3
3
4

NO2

Zn
NaOH, H2O

г)

no2

OCH3
fA
HNO3
5)

H2®°4

OCH>
1

,
2

Br2
FeBr3

NaOH
3 H2O
2

NaOH v CH3-C-O-C-CH3
Fe
HC1 * X2 ----------- > x3-------------------------------- > x4

143

4.60.

Запишите уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить
следующие цепочки превращений:
а) карбид кальция —> ацетилен —> бензол —> нитробензол —> ани
лин;

б) нитробензол —> хлорид анилиния —> анилин —> 2,4,6-триброманилин;

в) 4-нитрохлорбензол —> 4-хлоранилин —> Ы-ацетил-4-хлоранилин;
г) бензойная кислота —> 3-нитробензойная кислота —> 3-аминобензойная кислота;
д) нитробензол —> анилин —> циклогексиламин —> хлорид метилциклогексиламмония;

е) фенол —> 4-нитрофенол —> 4-аминофенол —> 4-гидроксифенилаце-

танилид.

4.61.

Вычислите массу нитробензола, необходимого для получения 50 г анили
на, если выход в реакции составляет 75% от теоретически возможного.

4.62.

Рассчитайте массу осадка, который получится при добавлении к 8 г анили
на избытка бромной воды.

4.63. Смесь фенола и анилина может прореагировать с 20 г 28%-го раствора ги
дроксида калия или с 4,48 л хлороводорода (н. у.). Рассчитайте массовые
доли веществ в смеси и массу осадка, который образуется при обработке
такого же количества этой смеси избытком бромной воды.

Уровень 2
4.64.

В чём заключаются отличия в химических свойствах алифатических и аро
матических аминов? Проиллюстрируйте эти различия на примере метил
амина и анилина.

4.65.

Почему для нитрования анилина нельзя использовать нитрующую смесь?
Как можно получить 4-нитроанилин?

4.66.

Изобразите структурные формулы следующих ароматических аминов:
о) лора-фенилендиамин; б) орто-толуидин; в) антраниловая кислота;
г) сульфаниловая кислота; д) nopa-анизидин; е) а-нафтиламин.

4.67.

Расположите следующие амины в порядке увеличения основности: а) ани

лин; б)

ЛИН.

144.

4-нитроанилин; в)

этиламин; г)

диэтиламин; б) 4-метоксиани-

4.68.

Выберите основания, которые нельзя использовать при ацилировании
анилина бензоилхлоридом:
1)NEt3

2) NaOH
3) EtNH2
4)пиридин

5) iPr2NEt

6) NH3

4.69.

Какие восстановители можно использовать для восстановления нитробен
зола в анилин? Приведите необходимые уравнения реакций.

4.70. Установите соответствие между реагентом и классом, к которому будет от
носиться основной продукт его взаимодействия с анилином.
Реагент

А) НС1
Б) NaN02, НС1
В) бензальдегид
Г) ацетилхлорид
Д) ацетон

4.71.

Продукт

1) основание Шиффа
2)енамин
3)спирт
4) соль амина
5) соль арилдиазония
6)амид

Парацетамол (4-ацетаминофенол) является одним из наиболее популяр
ных жаропонижающих препаратов. Предложите способ синтеза парацета
мола из неорганических веществ.

парацетамол

4.72.

Предложите способ синтеза антраниловой (орто-аминобензойной) кисло
ты из бензола.

4.73.

Предложите механизм образования хлорида фенилдиазония при взаимо
действии анилина с нитритом натрия в среде соляной кислоты.

4.74.

Какие реакции солей арилдиазония катализируются солями одновалент
ной меди? Почему для взаимодействия солей арилдиазония с иодидами
катализатор не требуется?

4.75. От чего зависит направление реакции взаимодействия соли диазония
с электроноизбыточным ареном? Приведите примеры реакций.

145

4.76.

Фосфорноватистая кислота и гипофосфиты могут восстанавливать соли
аридиазония до аренов. Как можно использовать данное синтетическое
превращение?

4.77.

Получите 1,3,5-трибромбензол из бензола.

4.78.

Получите 4-фторфенол из бензола.

4.79.

Предложите способ синтеза метилоранжа из бензола.

метилоранж

4.80.

Определите неизвестные вещества и запишите схемы соответствующих ре
акций.

N(CH3)2

Вг2
FeBr3 *

а)

(NH4)2S

v NaN02
Х2“нсГ

’

.■„>ХЛ

no2

A
Zn
v
*) Г j W X1

v снзСООН
X2
t

„

1) KH

1 2) CH3I >

NaOH

H2SO4
x4

„

H2O * Хз

v HNO3

NaNO2

HC1

*X4

H2
X3^X4

CuBr
i) Mg
X2 ---------- > X.3 2) CO2 * X4

146

ОН

NH2

Д2§0.
t
HNO3
—> Xx —> x2

е)

рН<7

no2

Br2
ж)

FeBr3

*хх

H2
CuCN
NaNO2
——* X,
Pd
2 НС1 * Х3---------- >Х4

А1
з)

4.81.

NaOH, Н2О

Х2

О
н

Н2
Pd

'С1
3

NEt3

*х4

Запишите уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить
следующие цепочки превращений:

а) бензол —> нитробензол —> анилин —> ацетанилид —> 4-нитроаце
танил ид;

б) анилин —>хлорид фенилдиазония —> бензонитрил —> бензиламин;
в) ацетанилид —> 4-нитроацетанилид —> 4-аминоацетанилид —> пара
фенилендиамин (1,4-диаминобензол);

г) анилин —> бромид фенилдиазония —>бромбензол —> фенилмагнийбромид;
д) хлорид фенилдиазония —> гидрохлорид фенилгидразина —> фенил-

гидразин —> фенилгидразон бензальдегида;
е) фенол —> 4-нитрофенол —> 4-метоксинитробензол —> 4-метоксианилин —> хлорид 4-метоксифенилдиазония —> метоксибензол;
ж) ацетанилид —>анилин —> хлорид фенилдиазония —> азобензол;

з) бензамид —> анилин —> циклогексиламин —> М,№-дициклогексилмочевина;

и) анилин —> N-изопропиланилин —> М-изопропил-М-фенилацетанилид —> М-изопропил-М-этиланилин;

к) нафталин —> 1-нитронафталин —> а-нафтиламин
а-нафтилдиазония —> 1-бромнафталин.

4.82.

—> бромид

При взаимодействии 2-аминобензойной кислоты с нитритом натрия в кис
лой среде образуется ионное соединение А. При увеличении pH соедине
ние А разлагается на простое газообразное вещество Б, газообразное би-

147

нарное соединение В и неустойчивый углеводород Г. Углеводород Г легко
вступает в реакцию Дильса—Альдера с фураном, с образованием трици
клического соединения Д. В кислой среде соединение Д изомеризуется
в более устойчивое соединение Е, в котором все атомы углерода находят
ся в зр^гибридном состоянии. Определите вещества А—Е и напишите
уравнения всех реакций. Как ещё можно получить неустойчивый углеводо
род Г?

4.83.

Образовавшееся в результате нитрования ароматического углеводорода

массой 36,8 г мононитропроизводное восстановили железом в кислой среде
и выделили с выходом 60% вещество, которое полностью поглощает газ, по
лученный при действии избытка концентрированной серной кислоты на
14,04 г хлорида натрия. Установите структуру исходного углеводорода.

4.84.

Нитробензол массой 24,6 г восстановили в анилин, который затем полно
стью прогидрировали. После пропускания продуктов сгорания получивше
гося продукта через трубку с оксидом фосфора(У) масса последней увели
чилась на 17,82 г. Определите выход продукта на первой стадии, считая,
что последующие реакции протекали со 100%-м выходом.

4.85.

На нейтрализацию смеси массой 80 г, состоящей из бензола, 4-метилфе
нола и анилина, пошло 49,7 мл 17%-й соляной кислоты (плотность 1,08).
При взаимодействии такого же количества смеси с избытком бромной
воды образовался осадок массой 135,7 г. Вычислите массовые доли ве

ществ в исходной смеси.

4.86. Смесь толуола, фенола и анилина, общей массой 12 г, обработали избыт
ком 0,1 М раствора соляной кислоты, при этом масса органического слоя
уменьшилась на 3,7 г. При обработке высушенного органического слоя
металлическим натрием выделилось 537 мл газа (при температуре 30 °C
и давлении 95 кПа). Определите массовые доли веществ в исходной
смеси.

4.87. Через 100 г бензольного раствора, содержащего анилин и фенол, пропу
стили сухой хлороводород. При этом образовалось 51,8 г осадка, который
отфильтровали. Фильтрат обработали бромной водой, при этом получили
19,9 г осадка. Определите массовые доли веществ в исходной смеси.

4.88. Бензольный раствор смеси фенола и анилина объёмом 18 мл (плотность
1,0 г/мл) обработали водным раствором щёлочи. Масса бензольного рас
твора уменьшилась на 3,6 г. После отделения бензольного раствора его
обработали соляной кислотой, масса его при этом уменьшилась на 5,4 г.
Вычислите массовые доли веществ в исходном растворе.

.148.........

Серосодержащие органические
соединения*
Химические свойства серосодержащих соединений

Примеры решения задач
■ Пример 4-3. Получите диэтилсульфид из неорганических веществ. На

пишите уравнения реакций.

Решение.
СаС2 + 2Н2О------- > Са(0Н)2 + С2Н2
С2Н2 + 2Н2 -^> С2Н6
С2Н6 + Вг2 —^ С2Н5Вг + НВг
2С2Н5Вг + Na2S------- * (C2H5)2S + 2NaBr

Задачи и упражнения для самостоятельного решения
4.89.

Летучие меркаптаны и сульфиды являются очень сильно пахнущими веще
ствами. Где может использоваться это свойство?

* Все задания данного раздела относятся к углублённому уровню изучения предмета.

149

4.90.

Как происходит окисление бутилмеркаптана в мягких и жёстких условиях?
Приведите необходимые уравнения реакций.

4.91.

Получите диметилсульфоксид из неорганических веществ.

4.92.

Приведите примеры восстановителей, способных разрушить дисульфид
ные мостики.

4.93.

Почему тиолы и тиофенолы являются более сильными кислотами, чем ана
логичные спирты и фенолы?

4.94.

Почему перед глубокой переработкой нефти из неё удаляют серосодержа
щие органические соединения?

4.95.

Почему для гидролиза тиоацеталей обычно используют катализ солями
ртути(Н), в то время как обычные ацетали легко гидролизуются под дейст
вием водных раствором кислот?

4.96.

Запишите уравнения реакций взаимодействия бутилмеркаптана с: о) бенз
альдегидом; б) кислородом; в) иодом; г) перманганатом калия в кислой
среде; Э) гидридом натрия.

4.97.

Запишите уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить
следующие цепочки превращений:
а) хлорметан —>метантиол —> диметилдисульфид —>метантиол;

б) бензилбромид —> дибензилсульфид —> дибензилсульфоксид —>
—> дибензилсульфон;
в) диэтилдисульфид —> этантиол —> этансульфоновая кислота —>
—> этансульфонат натрия;
г) толуол —> лоро-толуолсульфокислота —> лоро-толуолсульфонилхлорид —> метил лора-толуолсульфонат;
д) бромбензол —> фенилмагнийбромид —> тиофенолят магния —>
---- > тиофенол -----> дифенилсульфид;

е) дифенилдисульфид —> тиофенол —> фенилсульфенилхлорид —>
—> дифенилсульфид.

4.98.

Определите неизвестные вещества в цепочках превращений и запишите
схемы протекающих реакций.

CH3SH^-> Xj™

б)

CH3CH2SH

КМпО4
“2^^4

150.

SOC12

в>

M&
Sb
НС1
—z—* x,—> x2- >
эфир
1
2

1-2

X3 ------- >X4

NaSH
NaH
CH3I
Na
----------- »Xi----------- >x2--------- > X3 ^X4

HS^^SH
> X]
BF3-Et2O
1

X--Br

h2n^nh2-------------- *

A J1^

HNO3

Na2S
3)

“’

H2
x > X2
Ni
2

Br2
NaSH
—* X3 ----------- > X4
Av
3
4

NaOH
I2
H2
Х1“н^ X2------- * Хз^ X4

NaOH

J^aOH

H2O2
HNO3
Xi------------ ► x2-----------

CH3S
SCH3
H 0
p4s10
CH3OH
X
-Misof^------------ 'x*---------------* x=

4.99. Удобным методом синтеза кетонов является алкилирование тиоацеталей
альдегидов (метод Кори—Зеебаха). Почему тиоацетали, в отличие от аце
талей, обладают заметной С—Н-кислотностью?

4.100. Некий тиол, выделяемый скунсами для защиты, содержит 57,69% углерода
(по массе). Определите молекулярную формулу тиола и изобразите струк
турные формулы его изомеров.

4.101. Органическое вещество X обладает слабыми кислотными свойствами.
При сгорании вещества X в атмосфере кислорода образуется вода и смесь
двух газов С и D (н. у.) в мольном отношении 2: 1 и средней молярной мас
сой 50,67 г/моль. Для поглощения смеси газов, полученной при сжигании
124 г вещества X, необходимо 1967,2 мл 20%-го раствора гидроксида на
трия (плотность 1,22 г/мл), при этом образуются средние соли. Мягкое
окисление X иодом приводит к образованию вещества Y (с молярной мас
сой почти вдвое больше, чем у вещества X), не обладающего кислотными
свойствами. Более жёсткое окисление X перманганатом калия приводит
к образованию сначала вещества А (массовая доля одного из элементов
34,04 %), а затем к образованию вещества В (массовая доля того же эле-

151

мента 29,09 %). Вещества А и В обладают кислотными свойствами. Одной
из качественных реакций соединения X является взаимодействие с окси
дом ртути(Н). Определите вещества X, Y, А, В, С и D, запишите их струк
турные формулы. Напишите уравнения протекающих реакций.

4.4.

Гетероциклические соединения*
Основные определения

Гетероциклическое соединение (гетероцикл) — циклическое соединение,

в цикле которого присутствуют атомы элементов, отличных от углерода.
Ароматический гетероцикл (гетероароматическое соединение) — гете

роциклическое соединение, содержащее ароматическую л-систему с участи
ем гетероатома.
Гетероатом пиррольного типа — гетероатом в ароматическом гетероци
кле, неподелённая электронная пара которого участвует в образовании аро
матической л-системы.

Гетероатом пиридинового типа — гетероатом в ароматическом гетероци

кле, связанный л-связью. Неподелённая электронная пара такого гетероато
ма не участвует в образовании ароматической л-системы.
Насыщенный гетероцикл — гетероциклическое соединение, не содержа

щее кратных связей.

Примеры решения задач
■ Пример 4-4. Получите 4-аминопиридин из неорганических веществ.

Решение.

СаС2 + 2Н2О ---- > Са(ОН)2 + С2Н2

_ „
[Со]
2С2Н2 + HCN —-—

Н + CF3COOOH

+ CF3COOH

N
О

* Все задания данного раздела относятся к углублённому уровню изучения предмета.

152.

Задачи и упражнения для самостоятельного решения
4.102. Изобразите структурные формулы следующих гетероциклических соеди
нений: о) фуран; б) индол; в) пиридин; г) имидазол; б) пирролидин; е) ок
сиран; ж) азиридин; з) тиофен; и) пиримидин; к) пурин; л) оксазол; м) изоксазол; н) хинолин; о)изохинолин.

4.103. Изобразите моноциклический ароматический гетероцикл, в котором:
о) два гетероатома пиридинового типа; б) один гетероатом придинового
типа и один пиррольного типа; в) два гетероатома пиридинового типа
и один пиррольного типа; г) два гетероатома пиррольного типа; б) четыре

гетероатома пиридинового типа.

4.104. Почему пиррол и фуран называют ацидофобными гетероциклами? Какие
ограничения это свойство накладывает на проведение реакций электро
фильного ароматического замещения?

4.105. Выберите из предложенного списка ароматические гетероциклы:
а)

<5)

153

в)

г)

4.106. Установите соответствие между гетероциклом и типом (типами) гетероато
мов в нём.
Гетероцикл

Типы гетероатомов

1)пиридиновый тип

2)пиррольный тип

3) присутствуют гетероатомы двух типов

4.107. Сравните реакционную способность бензола и пиридина. Покажите сход
ства и различия на примере уравнений реакций.

4.108. Выберите верные утверждения о гетероциклических соединениях.
1) Насыщенные гетероциклы по свойствам напоминают свои ациклические
аналоги.
2) Ароматические гетероциклы по свойствам полностью аналогичны
аренам.
3) У гетероциклов отсутствуют специфические способы синтеза.

154.

4) Гетероатомом может быть любой атом, кроме водорода.
5) Гетероциклическое соединение может содержать несколько конденси
рованных колец.

4.109. Расположите следующие соединения в порядке увеличения ароматич
ности:
1)пиррол

2) тиофен
3) бензол

4) фуран

4.110. Установите соответствие между гетероциклом и реагентом, который нужно
добавить к гександиону-2,5, чтобы получить указанный гетероцикл.
Реагент

Гетероцикл

А) 2,5-диметилфуран

1)вода

Б) 2,5-диметилпиррол

2) кислота

В} 2,5-диметилтиофен

3) аммиак
4) сероводород
5) сульфид фосфора (V)
6)гидроксиламин

4.111. Установите соответствие между реагентом и продуктом его взаимодейст
вия с пиридином.
Реагент

Продукт

А) амид натрия

1) соль N-этилпиридиния

Б) бромэтан

2) 2-аминопиридин

В) бром/олеум
Г) мета-хлорпербензойная кислота

3)
4)
5)
6)
7)
8)

3-аминопиридин
2-этилпиридин
2-бромпиридин
3-бромпиридин
пиридин-М-оксид
3-гидроксипиридин

4.112. Почему пиррол в реакциях электрофильного замещения в основном реа
гирует по a-положению, а индол по р-положению?

4.113. Как повысить способность пиридина участвовать в реакциях электрофиль
ного ароматического замещения?

4.114. Какими особенностями обладают насыщенные гетероциклы с малым раз
мером цикла? Приведите необходимые уравнения реакций.

155

4.115. Решите цепочку превращений:

4.116. Запишите уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить
следующие цепочки превращений:
а) карбид кальция —> ацетилен —> пиридин —> 3-бромпиридин;

б) ацетилен —> бутиндиол-1,4 —> пиррол —> пиррилат калия;

в) бутандиаль —> фуран —> 2-бромфуран —> 2-фурилмагнийбромид —> пирослизевая кислота;

г) 4-нитропиридин —> 4-аминопиридин —> 4-диметиламинопиридин;
д) пиридин —> пиперидин —> N-нитрозопиперидин —> N-амино

пиперидин;

е) пиридин —> пиридин-М-оксид —> 4-нитропиридин-Ы-оксид —>
—> 4-нитропиридин;
ж) 3-метилпиридин —> пиридин-3-карбоновая кислота —> пиридин —>
—> N-метилпиридиний иодид;

з) фуран —> пиррол —> пиррилат калия —> N-метилпиррол;

и) 4-оксопентаналь —> 2-метилтиофен —> тиофен-2-карбоновая кисло
та —> метил тиофен-2-карбоксилат.

4.117. Почему в индоле большинство реакций замещения идёт по гетероцикличе
скому кольцу, а в хинолине по карбоциклическому?

4.118. Решите цепочку превращений с участием гетероциклического соедине
ния V, содержащего 17,72% азота (по массе).

V —W—^^ X
Pt, р, t
избыток

*?Ж Y

-Agl

-Н2О

4.119. К 200 г 5%-го раствора бромида пиридиния добавили 150 г 10%-го раство
ра нитрата серебра. Определите массу выпавшего осадка и массовые доли
веществ в полученном растворе.

4.120. Масса кислорода, необходимая для сжигания гомолога пиримидина,
в 2,49 раза превышает массу исходного соединения. Установите молеку
лярную формулу гомолога и составьте структурные формулы всех изоме
ров, удовлетворяющих условию задачи.

156.........

4.121. Смесь двух изомеров, один из которых представляет собой гомолог анили
на, а другой — гомолог пиридина, содержит 9,09% водорода по массе. Не

которое количество этой смеси может прореагировать с 1,45 л бромоводо
рода (22 °C, 1 атм) или с 600 г 4%-й бромной воды. Установите возможные
структурные формулы компонентов смеси и рассчитайте их массовые
доли.

4.122. Органическое соединение A (C5H5ON) в результате присоединения водо
рода образует соединение Б состава C5HnON, при действии избытка водно-аммиачного раствора оксида серебра при нагревании даёт осадок
и образует соединение В состава C5H8O2N2. Если соединение А нагреть
с избытком этандиола-1,2 в присутствии кислотного катализатора, то обра
зуется вещество Г состава C7H9O2N, реагирующее с металлическим кали
ем с выделением газа и образованием вещества Д состава C7H8O2NK.

Действие бромной воды, содержащей ацетат натрия, на соединение А даёт
соединение Е состава C5H4ONBr. Предложите возможные структурные
формулы веществ А—Е и запишите уравнения всех реакций.
4.123. Органическое соединение А с молекулярной формулой C6H7ON при дей
ствии избытка хлороводорода образует вещество Б состава C6H7NC12.
При каталитическом гидрировании А превращается в соединение В соста
ва CeH13ON, а при кипячении с нейтральным раствором перманганата ка
лия даёт вещество Г состава C6H4O2NK. При действии ацетилхлорида ис

ходное соединение А превращается в соединение Д состава C8H10O2NCl,
которое при действии гидрокарбоната калия превращается в соедине
ние Е состава C8H9O2N. Предложите возможные структурные формулы
веществ А—Е и составьте уравнения всех реакций.
4.124. Органическое соединение А с молекулярной формулой C6H7O2N при ка
талитическом гидрировании превращается в соединение Б состава
C5HnON, а при нагревании с водным раствором гидроксида калия даёт

вещество В состава C5H4O2NK. Соединение А реагирует с металличе
ским натрием с выделением газа, образуя вещество Г состава C6H6O2NNa,
а при действии бромной воды, содержащей ацетат натрия, даёт изомерные
соединения Д состава C6H6O2NBr. Соединение Б при действии ацетил
хлорида превращается в соединение Е состава C7H14O2NC1. Предложите
возможные структурные формулы соединений А—Е и напишите уравне
ния всех реакций.

4.125. Органическое соединение А с молекулярной формулой C5H6N2 при дей
ствии ацетилхлорида образует соединение Б состава C7H9ON2C1, кото
рое при действии водного раствора гидрокарбоната калия превращается
в соединение В состава C7H8ON2. При действии избытка бромной воды

157

соединение А образует вещество Г состава C5H6N2Br4, превращающееся
под действием раствора гидроксида калия в вещество Д состава
C5H4N2Br2. При каталитическом гидрировании соединения А образуется
вещество Е состава C5H12N2. Предложите возможные структурные фор
мулы веществ А—Е и запишите уравнения всех реакций.

4.126. В последнее десятилетие большую популярность получил синтез на осно
ве возобновляемого природного сырья. Ряд соединений, получаемых из
растительной биомассы, были включены в список так называемых «соеди
нений-платформ», на основе которых будет создаваться химическая про
мышленность будущего. Одно из возможных соединений-платформ К, по
лучаемое из углеводной биомассы, содержит 49,83% углерода, 22,15%
кислорода и 24,57% хлора (по массе). Соединение К вступает в следую

щие превращения:

КМпО4
О

< --------------

С6Н4О5

H2S°4

N <С6Н4О3

Си°
«
Na0H
----------- м
<-----------f
с6н6о3
Н2о

А1С13

р
о
С12Н10О2

Определите неизвестные вещества К—О и запишите уравнения протекаю
щих реакций. В качестве «зелёной» альтернативы какому веществу может
рассматриваться соединение О?

4.127. Ниже приведена схема превращений ряда соединений углерода. Дополни
тельно известно, что соединение В — летучая ядовитая жидкость; вещест
во С содержит 19,05% углерода, соединение D применяется в синтезе по
лимеров; соединение Е применялось во время Первой мировой войны как

боевое отравляющее вещество; соединение F является продуктом тримеризации Е. Определите вещества А—G и напишите уравнения указанных
реакций. Запишите уравнение полимеризации вещества D.
nh3,o2

1600 °C

Pt, t

в Си
D

158.

С12
_

кат.

F <----------

Н2°

и —------ -—

С
t

Тема

■Hi 5.1.

ПРИРОДНЫЕ

СОЕДИНЕНИЯ

Углеводы

Химические свойства углеводов

^о
C"0NH4
н—он
но—н
н—он
н—он

NaBH4

соон
н-- он
но— н
н---- он
н—он
соон

СН2ОН

н—он
но—н
н—он
н---- он
СН2ОН

.159

Примеры решения задач
■ Пример 5-1. При полном гидролизе сахарозы образовалось 270 г сме

си глюкозы и фруктозы. Определите массы сахарозы и воды, вступив
ших в реакцию.
Решение. Гидролиз сахарозы описывается уравнением:
^12^22^11 "*" ^2^

Н+. t

* CgH12O6 + С6Н12О6
глюкоза

фруктоза

Пусть в реакцию вступило х моль сахарозы, тогда образовалось
по х моль глюкозы и фруктозы. Масса смеси равна: 270 = /п(глюкозы) + тп(фруктозы) = 180х + 180х = ЗбОх, откуда х = 0,75.
тп(сахарозы) = vM = 0,75 • 342 = 256,5 г.

Согласно уравнению реакции, масса воды равна массе полученной
смеси за вычетом массы сахарозы: zn(H2O) = 270 - 256,5 = 13,5 г.
Ответ. 256,5 г сахарозы, 13,5 г глюкозы.

Пример 5-2. Сколько граммов спирта можно получить из 1 кг кукуруз

ных зёрен, которые содержат 70% крахмала по массе?
Решение. Этиловый спирт получают из крахмала по схеме:
крахмал —> глюкоза —> этанол. Уравнения реакций:

1) (С6Н10О5)„ + пН2О

Н+
н Jt > п С6Н12О6,

или в пересчёте на одно элементарное звено крахмала С6Н10О5 (М =
= 162 г/моль):

^6^10^5 "^ ^2^

^ C6Hi2O6.

2) С6Н12О6 —» 2С2Н5ОН + 2СО2Т (спиртовое брожение).
Произведём расчёт по этим уравнениям. Масса крахмала в зёрнах:
тп(крахмал) = 1000*0,7
700 г; v(C6H10O5) = т / М = 700 / 162 =
= 4,32 моль. По уравнению гидролиза крахмала, v(C6H12O6) =
= v(C6H10O5) = 4,32 моль. По уравнению спиртового брожения мож
но
найти
количество
вещества
этанола:
v(C2H5OH)
=
= 2v(C6H12O6) = 2 • 4,32 = 8,64 моль. Масса этанола: т(С2Н5ОН) =
= v*M = 8,64*46 =397,5 г.
Ответ. 397,5 г С2Н5ОН.

160.........

Задачи и упражнения для самостоятельного решения

Уровень 1
5.1.

Дайте определение моносахарида. Можно ли отнести к моносахаридам
2,3-дигидроксипропаналь и 1,3-дигидроксипропанон-2? Ответ обо
снуйте.

5.2.

К каким группам углеводов можно отнести: о) D-глюкозу; б) D-сахарозу?

5.3.

Изобразите линейную форму D-глюкозы. Обозначьте все асимметрические
центры. Сколько пространственных изомеров есть у этой молекулы?

5.4.

Почему углеводы хорошо растворяются в воде и плохо растворяются
в бензоле?

5.5.

Запишите уравнения: о) спиртового брожения глюкозы; б) молочнокисло
го брожения глюкозы. Где применяется каждый из этих процессов?

5.6.

Углеводы являются полифункциональными соединениями (содержат не
сколько различных функциональных групп). Приведите примеры реакций,
иллюстрирующие наличие у глюкозы: о) свойств альдегидов; б) свойств
многоатомных спиртов.

5.7.

Назовите сходства и различия в химических свойствах глюкозы и фрукто
зы. Приведите необходимые уравнения реакций.

5.8.

Почему для сахарозы можно определить температуру плавления, но нель
зя определить температуру кипения?

5.9.

Запишите уравнения реакций D-глюкозы с: о) аммиачным раствором окси
да серебра(1); б) гидроксидом меди(Н); в) бромной водой.

5.10.

К углеводам иногда относят вещества, аналогичные им по строению, но
в молекулах которых одна гидроксильная группа замещена на атом водо
рода. В названии таких веществ используют приставку «дезокси-». Опре
делите молекулярную формулу дезоксирибозы.

5.11.

Приведите уравнение реакции, с помощью которой можно различить глю
козу и фруктозу.

5.12.

Какая реакция, характерная для альдегидов, не свойственна глюкозе?

5.13.

Из глюкозы и фруктозы можно получить одно и то же вещество, содержа
щее 6 атомов углерода в молекуле. Что это за вещество?

5.14.

Напишите уравнение реакции брожения глюкозы, при котором не выделя
ются газообразные продукты.

5.15.

При реакции глюкозы с избытком уксусного ангидрида образуется пента
ацетат глюкозы — полный сложный эфир по всем пяти спиртовым группам.
Напишите структурную и молекулярную формулы этого соединения.

5.16.

Как можно убедиться в том, что сахароза в стакане сладкого чая не гидро
лизуется?

5.17.

Определите молекулярную формулу трисахарида, образованного остатка
ми глюкозы.

5.18.

Рафиноза — трисахарид, который содержится в горохе и бобах. Молекула
этого вещества построена из остатков глюкозы, фруктозы и галактозы
(изомера глюкозы). Определите молекулярную формулу рафинозы.

5.19.

Целлюлоза и крахмал являются полимерами глюкозы. Чем вызвано столь
сильное отличие этих веществ в физических и химических свойствах?

5.20.

Какие структурные фрагменты можно выделить в крахмале?

5.21. Сколько граммов глюкозы потребуется для получения 100 г этанола в ре
акции брожения, если выход равен 55%?

5.22.

Сколько серебра можно получить при взаимодействии 18 г глюкозы с из
бытком аммиачного раствора оксида серебра? Какой объём (н. у.) газа
образуется при спиртовом брожении такого же количества глюкозы, если
выход продукта реакции составляет 75%?

5.23.

Раствор глюкозы массой 200 г вступил в реакцию с избытком аммиачного

раствора оксида серебра; при этом образовалось 8,64 г осадка. Вычислите
массовую долю глюкозы в растворе.

5.24.

При брожении глюкозы получено 11,5 г этанола. Какой объём углекислого
газа (н. у.) при этом образовался?

5.25. Дерево способно превращать за сутки 50 г оксида углерода(1У) в углеводы.
Сколько литров кислорода (н. у.) при этом выделяется?

5.26.

Рассчитайте плотность по воздуху смеси газов, образующихся при масля
нокислом брожении глюкозы.

5.27.

Сколько граммов глюкозы требуется для получения этилового спирта, если
известно, что при нагревании полученного спирта с концентрированной
серной кислотой образуется 10 мл диэтилового эфира (плотность 0,71 г/мл)
с выходом 50%?

’62

5.28.

Вычислите массу 10%-го раствора глюкозы, подвергшегося спиртовому
брожению, если известно, что при этом выделилось столько же газа, сколь
ко его образуется при полном сгорании 35 мл этанола (плотность 0,8 г/мл).

5.29. Смесь ацетальдегида и глюкозы общей массой 2,68 г растворили в воде.
Полученный раствор может полностью прореагировать с аммиачным рас
твором оксида серебра, приготовленным из 10,2 г нитрата серебра. Рас
считайте массовые доли веществ в исходной смеси.

5.30.

Какой объём углекислого газа (н. у.) образуется при сжигании 85,5 г саха
розы?

5.31.

Массовая доля крахмала в картофеле составляет 20%. Сколько килограм
мов глюкозы можно получить из 1620 кг картофеля, если выход продукта
реакции составляет 75% от теоретического?

5.32.

Какая масса целлюлозы требуется для получения 356,4 кг тринитроцеллю
лозы?

5.33.

В образце крахмала массой 100 г содержится 7,5 • 1018 молекул. Рассчитай
те среднюю молекулярную массу крахмала.

5.34.

При полном гидролизе 243 г полисахарида образовалось 270 г моносаха
рида. Определите молекулярную формулу моносахарида.

Уровень 2
5.35.

Какие реакции являются общими для моносахаридов и многоатомных
спиртов? Приведите соответствующие уравнения реакций на примере
D-глюкозы и этиленгликоля (этандиола-1,2).

5.36.

Изобразите проекции Фишера для всех Оальдогексоз. Какие из альдогек
соз являются эпимерами друг друга? Укажите все пары.

5.37.

Изобразите структурную формулу произвольной альдогептозы. Определи
те абсолютную конфигурацию каждого стереоцентра. Сколько простран
ственных изомеров будет у такой молекулы?

5.38.

Установите верные соответствия.
Соединения

А) D-глюкоза и D-манноза
Б) D-манноза и L-манноза
В) D-глюкоза и D-арабиноза
Г) D-арабиноза и D-рибоза

Изомеры

1)энантиомеры
2) эпимеры
3) не являются изомерами

.163

5.39.

Выберите эпимеры D-глюкозы:
а) D-манноза
б) /.-глюкоза
в) D-гулоза
г) D-галактоза
д) D-идоза
е) L-идоза
ж) D-аллоза

5.40.

Выберите правильную пиранозную форму для следующего углевода:

сно

5.41. Выберите альдогексозу, при восстановлении которой образуется ахираль
ный альдит:
а)талоза
б) альтроза
в) глюкоза
г) манноза
д) аллоза

5.42. Изобразите структурную формулу D-галактозы и предложите способы её
превращения в: о) D-галактоновую кислоту; б) D-галактаровую кислоту;

.164.........

в) метил-О-галактопиранозид; г) £>-галактитол (D-дульцит); д) О-галактуроновую кислоту.

5.43.

Назовите приведённые ниже формы альдогексоз:

СНО

сно

но— — н
НО-1 — н
н— — он

но— — н
НО—1 — н
но— — н

но— — н
но— — н

н— — он

сн2он

а)
5.44.

н— — он

СНоОН
‘

сно

н
~ т
ОН
„
н

НО— — н
тт
н— — он
н— — он

но— — н

СНоОН

СН2ОН

он

ОН

’)

он

н
е)

д)

г)

По следующим проекциям Фишера альдогексоз и их производных нари
суйте проекции Хеуорса для соответствующих a-D-пиранозных форм:

(зно

н — — он
тт

но
но — — н
н — он
(;н2он

т)

но— —
н— —
но— —

Назовите следующие циклические формы альдогексоз:

ОН

5.45.

сно

(2НО

(:но

н— — он

—н
тт

тт

ни
но— — н
но— — н

(ЗН2ОН

н
н

— он
— он
(:н2он
5)

зно

н — -NH2
н
н
н

— он
— он
(:н2он

г)

(зно

Н
НО
н
н

—н

-сн3
— он
(ЗН2ОН

Э)

165

5.46.

По следующим клиновидным проекциям изобразите проекции Фишера
и назовите соответствующие углеводы:

он он
ох

он

°\

он
а)

ОН ОН

I
£
'он
он он

б)

ОН ОН

НО.

он он
;
7 ХО

но
он он

г)
5.47.

он он
5)

Постройте проекции Хеуорса следующих циклических форм углеводов:
о) а-О-галактопираноза; б) p-Орибофураноза; в) a-D-фруктофураноза;

г) р-£-глюкопираноза; б) a-D-маннопираноза; е) a-L-арабинофураноза.

5.48.

По следующим проекциям Хеуорса постройте проекции Фишера:

5.49. Трифенилметилхлорид Ph3CCl (тритил хлорид) позволяет селективно проалкилировать пиранозные формы гексоз по 6-му положению. Чем объяс
няется такая селективность? Запишите уравнение реакции тритил хлорида
с Оглюкопиранозой.

166

5.50.

Решите цепочки превращений:

а) D-глюкоза

СН31
NaH

б) D-манноза

СН3ОН
Н+

в) D-глицериновый

X1 н+

Br2
PhCH2OH
н+
>Х<
Хг Н^ Хз

СИзС^с!

Ph3CCl

1 пиридин

HCN

альдегид

NEt3

_ н2О
3 Н+

_
4

РЬСН2Вг(изб,
1) iBu2A!H
Н2
1
NaH
Х22)Н2О
^Pd.p.f

0
г) 1^ рибоза

сн31

_|_ ^ A1 NaH >Х2
Н

Н2О
PhCH2Br
н+> Хз
NaH >Х“

ГСВг

д) .D-глюкоза

СН30Н
Ph3CCl
W
Н2О _
н+ * Х1 пиридин* Х2 NaH* Хз н+ *Х4

5.51.

Изобразите продукты взаимодействия D-эритрозы со следующими реаген
тами:

5.52.

Предложите способы получения из глюкозы четырёх разных калиевых со
лей, в состав которых входит углерод.

5.53.

Предложите схему получения из сахарозы без использования других орга
нических соединений: о) уксусной кислоты; б) этилацетата. Напишите
уравнения необходимых реакций.

5.54.

Полученное из глюкозы соединение С3Н6О3 в реакции с натрием образует
соединение состава C3H4Na2O3, а с этанолом в присутствии серной кисло
ты — С5Н10О3. Назовите это соединение и напишите уравнения реакций.

167

5.55.

Запишите уравнения реакций, соответствующие следующим схемам пре
вращений:
а) CgH12Og

> С4Н8О2

б) С6Н12О6

> С6Н12О7

> С6Н12О2;
> CgHjjOjNa;

в) рибоза —> С5Н10О6 —> С6Н12О6.
5.56.

Имея в своём распоряжении из органических веществ только глюкозу, по
лучите сложный эфир, молекула которого содержит пять атомов углерода.

5.57.

Изобразите структурные формулы следующих дисахаридов:

а) а-Отлюкопиранозил-(1,4)-р-О-глюкопираноза;

б) р-/>галактопиранозил-(1,4)-а-/>глюкопираноза;
в) р-£)-глюкопиранозил-(1,4)-а-О-глюкопираноза;

г) а-£>-глюкопиранозил-(1,2)-р-0-фруктофураноза;

д) а-0-глюкопиранозил-(1,1)-а-£)-глюкопираноза.
5.58.

Напишите возможную формулу дисахарида, содержащего 50,45% кисло
рода по массе.

5.59.

Приведите структурные формулы двух углеводов, содержащих 6,67% во
дорода по массе и имеющих разную молекулярную массу.

5.60.

Углекислый газ, выделившийся при полном сжигании в токе кислорода
образца некоторого моносахарида Y массой 1,8 г, был поглощён избытком
баритовой воды с образованием 11,82 г белого осадка. При взаимодейст
вии такого же образца Y со свежеосаждённым гидроксидом меди(И) при
нагревании образуется 2,88 г красного осадка. Определите брутто-формулу Y. Приведите пример D- и L-изомеров Y в проекции Фишера. Сколько
всего стереоизомеров имеет данный моносахарид?

5.61.

Брожение глюкозы прошло количественно по двум направлениям: с обра
зованием этанола и масляной кислоты. При пропускании выделившейся
при брожении смеси газов через избыток раствора гидроксида бария её
объём уменьшился в 6 раз. Какая часть глюкозы превратилась в этанол?
Запишите уравнения всех реакций.

5.62.

Масса глюкозы, образовавшейся при гидролизе мальтозы, оказалась на
27 г больше массы исходного дисахарида. Какой объём (н. у.) водорода
может быть получен при обработке избытком натрия молочной кислоты,
полученной со 100%-м выходом по реакции брожения глюкозы?

5.63.

При реакции образца углевода с избытком уксусного ангидрида в пиридине
образовалось 7,80 г сложного эфира и 5,40 г уксусной кислоты. Такой же
образец углевода обработали избытком нитрата серебра в аммиачном рас-

168

творе и получили 6,48 г осадка. Установите молекулярную формулу углево
да и напишите его возможные структуры в линейной и пиранозной формах.
5.64.

При полном гидролизе 49,50 г олигосахарида образовался только один
продукт — глюкоза, при спиртовом брожении которой получено 22,08 г
этанола. Установите число остатков глюкозы в молекуле олигосахарида
и рассчитайте массу воды, необходимой для гидролиза, если выход реак
ции брожения — 80%.

5.65.

Образец дисахарида массой 7,80 г подвергли гидролизу в кислой среде.
К полученному раствору добавили избыток аммиачного раствора нитрата
серебра и получили осадок массой 10,80 г. Определите молекулярные
формулы дисахарида и продуктов его гидролиза. Напишите возможные
структурные формулы продуктов гидролиза (в линейной форме).

5.66.

Масса продуктов гидролиза лактозы на 0,72 г больше массы исходного
дисахарида. К продуктам гидролиза добавили 51 г уксусного ангидрида.
Какой объём 10%-го раствора гидроксида натрия (плотность 1,11 г/мл) не

обходим для нейтрализации полученного раствора? Напишите уравнения
протекающих реакций.

5.2.

Жиры и липиды

Примеры решения задач
■ Пример 5-3. Запишите в общем виде уравнение горения триацилгли-

церида, образованного насыщенными жирными кислотами.

Решение.
Запишем в общем виде структурную формулу жира и составим
для него молекулярную формулу.

сн2-о-с-схн2х+1
Сх+у+г+б^гх+гу+гг+вОб

СН-О-С-СуН^!

x+y+z+6=n

сн2-о-с-сгн2г+1

СлН2п_4Об + "'/ - О2 = лСО2 + (п 2) Н2О

.169

■ Пример 5-4. Напишите структурную формулу жира, имеющего в моле

куле 57 атомов углерода и вступающего в реакцию с водородом в соот
ношении 1 :2.
Решение. Общая формула жиров:

О
II

СН2-О-С—R

О
и
„
СН-О-С—R
СНо-О—С—R"'

О
где R', R", R'" — углеводородные радикалы, содержащие нечётное
число атомов углерода. В состав остатка глицерина входят три ато
ма углерода, и ещё три атома углерода содержатся в трёх карбо
нильных группах. Таким образом, на долю трёх углеводородных
радикалов приходится 57-6 = 51 атом углерода. Можно предполо
жить, что каждый из радикалов содержит по 17 атомов углерода.
Поскольку одна молекула жира может присоединить две моле
кулы водорода, то на три радикала приходятся две двойные связи.
Если они находятся в разных радикалах, то в состав жира входят
два остатка олеиновой кислоты (R' = R" = С17Н33 - 17 атомов угле
рода и одна двойная связь) и остаток стеариновой кислоты (R'" =
= С17Н35 - 17 атомов углерода без двойных связей). Возможная
структура жира:

О
СНг- О —С

С] 7Н33

О
СН — О — С

С77Н33

сн2-0—с —с17н35
о
Ответ. В состав жира входит один остаток стеариновой кисло
ты и два остатка олеиновой кислоты.
■ Пример 5-5. При гидролизе 356 г твёрдого жира, образованного толь

ко одной карбоновой кислотой, образовалось 36,8 г глицерина. Устано
вите структурную формулу жира.

170.

Решение. Запишем уравнение гидролиза:

ch2o-cr

сн2-он

СН-О—C-R

+ ЗН2О

+ 3RCOOH

сн2-он

СНо-О-С—R

“

СН-ОН

Найдём количество глицерина: у(глиц.) = т / М = 36,8 / 92 =
= 0,4 моль. Количество жира равно количеству глицерина. Зная
массу жира, можно найти его молярную массу: М(жира) - т / v =
= 356 / 0,4 = 890 г/моль. Эта масса складывается из остатка глице
рина, трёх карбонильных групп и трёх углеводородных радикалов:

890 = 2М(СН2ОСО) + М(СНОСО) + 3M(R) = 173 + 3M(R).
Молярная масса радикала, входящего в состав кислоты: M(R) =
= (890 - 173) / 3 = 239 г/моль.
Предельные радикалы имеют общую формулу СлН2п + j и моляр
ную массу М(СлН2л + J = 14л + 1 (г/моль). Из уравнения 14л + 1 =
= 239 следует л = 17. Углеводородный радикал С17Н35 соответству
ет стеариновой кислоте. Исходный жир имеет структуру:

сн2-о-со-с17н35

.....

сн-о-со

с17н35

сн2-о-со-с17н35
Ответ. Тристеарат глицерина.

Задачи и упражнения для самостоятельного решения

Уровень 1
5.67.

На какие группы можно поделить жирные кислоты? Приведите по два при
мера представителя каждой группы.

5.68.

Чем животные жиры отличаются от растительных?

5.69.

Как называют твёрдые жиры, полученные гидрированием растительных
масел?

171

5.70.

Какими свойствами обладают натриевые соли жирных кислот? Где они
применяются?

5.71.

Жир, в состав которого входят остатки олеиновой кислоты, будет взаимо
действовать с: о) водородом; б) кислородом; в) гидроксидом калия (вод
ный раствор); г) бромной водой; й) метанолом; е) перманганатом калия
(нейтральный раствор).

5.72.

Запишите молекулярные и структурные формулы следующих жирных кис
лот: о) стеариновая; б) олеиновая; в) линолевая; г) линоленовая; б) паль
митиновая; е) арахидоновая.

5.73.

Запишите уравнение реакции тристеарилглицерида с избытком гидрокси
да натрия.

5.74.

Напишите структурную формулу твёрдого жира, образованного только од
ной карбоновой кислотой и содержащего 51 атом углерода в молекуле.

5.75.

Напишите структурную формулу жира, образованного одним остатком
пальмитиновой кислоты и двумя остатками олеиновой кислоты.

5.76.

Напишите структурную формулу жира, молекула которого содержит
106 атомов водорода и может присоединить 2 молекулы водорода.

5.77.

При гидролизе жира на 1 моль стеариновой кислоты образовалось 2 моль
олеиновой кислоты. Напишите уравнение реакции горения такого жира.

5.78.

Рассчитайте объём водорода (н. у.), необходимый для полного гидрирова
ния 100 г жира, образованного глицерином и тремя остатками олеиновой

кислоты.

5.79.

Рассчитайте объём воздуха (н. у.), необходимый для сжигания 10 г тристеа
рилглицерида.

5.80.

Сколько граммов глицерина образуется при щелочном гидролизе 331,5 г
триолеата глицерина?

5.81.

Вычислите массу гидроксида натрия, необходимого для омыления 40 г
жира, образованного остатками масляной, стеариновой и пальмитиновой
кислот.

5.82.

При гидролизе 1,5 кг жира, образованного двумя остатками линолевой
кислоты и одним остатком линоленовой кислоты, образовалось 1,23 кг
смеси жирных кислот. Рассчитайте выход реакции гидролиза.

5.83.

Чему равен объём водорода, который при давлении 200 кПа и температуре
120 °C может прореагировать с 1 кг триолеата глицерина?

172.

Уровень 2
5.84.

Какие природные соединения относят к липидам?

5.85.

Где применяются литиевые соли жирных кислот?

5.86.

Какую роль в организме играют фосфолипиды?

5.87. Запишите в общем виде уравнение горения триацилглицерида, образован
ного мононенасыщенными жирными кислотами.

5.88. Сколько различных жиров можно построить, имея в наличии три различ
ных остатка жирных кислот? Каждый остаток может быть использован не
сколько раз.

5.89.

Чем опасны тронс-жиры? В каких пищевых продуктах они содержатся?

5.90. Запишите уравнения гидролиза следующего фосфолипида в среде водно
го раствора гидроксида натрия:

5.91. Определите изопреновые фрагменты в следующих терпенах и терпенои
дах:

5.92.

Определите абсолютную конфигурацию всех асимметрических центров
в молекуле тестостерона.

5.93.

Смесь двух триацилглицеридов общей массой 200 г подвергли гидролизу.
При этом образовалась смесь глицерина и трёх жирных кислот, причём
массовая доля олеиновой кислоты оказалась в 11,75 раза больше массо
вой доли масляной кислоты и в 1,731 раза больше массовой доли пальми
тиновой кислоты. Рассчитайте массу образовавшегося глицерина.

5.94.

При щелочном гидролизе жира образовалось 64,4 г стеарата калия и 29,4 г
пальмитата калия. Напишите структурную формулу жира и рассчитайте
массу глицерина, образовавшегося при гидролизе.

5.95.

При щелочном гидролизе 265,2 г жира, образованного одной карбоновой
кислотой, образовалось 288 г калиевой соли. Установите структурную
формулу жира.

5.96. Твёрдый жир массой 44,5 г, образованный только одной карбоновой кис
лотой, нагрели с 70 мл 20%-го раствора гидроксида натрия (плотность
1,2 г/мл). Для нейтрализации избытка щёлочи потребовалось 22,5 мл
36,5%-й соляной кислоты (плотность 1,2 г/мл). Установите структурную
формулу жира.

5.97.

174.

При гидролизе образца некоторого непредельного жира образовалось
50,6 г глицерина. Такой же образец жира может присоединить 61,6 л водо
рода (в пересчёте на н. у.). Сколько двойных связей содержит молекула
этого жира?

Аминокислоты и белки

5.3.

Химические свойства аминокислот

Примеры решения задач
■ Пример 5-6. Получите валин из пропана. Запишите схемы необходи

мых реакций.
Решение.

Вг2

эфир.

MgBr

.175

MgBr

■

OMgBr

"OMgBr + NH4Br

+ NH3 + MgBr2

+ 2K2Cr2O7 + 2H2SO4
О

OH + 2K2SO4 + 2Cr2(SO4)3 +H2O

■ Пример 5-7. Напишите структурную формулу одного из природных

трипептидов, в молекуле которого на пять атомов кислорода приходит
ся два атома серы.

Решение. Общая структурная формула трипептида:

I H2N —сн-CO—NH —CH-CO-NH-CH—СООН |
-------- -------------------------- f----------------R
R
R
В основание трипептидной цепи входят четыре атома кислоро
да: два в группы СО и два в концевую группу СООН; ещё один, пя
тый атом кислорода должен входить в состав какого-либо из трёх
радикалов: R, R' или R", Из радикалов, входящих в состав природ
ных аминокислот, один атом кислорода содержат радикалы серина
и тирозина: можно выбрать R = СН2ОН (серин). На два других ра
дикала — R' и R" — приходится два атома серы. Из канонических
аминокислот, содержащих серу, выберем простейшую — цистеин:

176.

R' = R" = CH2SH. Искомый трипептид — серилцистеилцистеин
(Ser-Cys-Cys):

Ser

Cys

H2N - CH—CO — NH — CH-CO -NH - CH- COOH

CH2SH

CH2OH

CH2SH

Возможны и другие варианты решения. Например, серин мог
находиться в середине трипептида: Cys-Ser-Cys.
Ответ. Ser-Cys-Cys.
■ Пример 5-8. При полном гидролизе образца дипептида массой 8,00 г

в реакцию вступило 0,90 г воды. Установите структуру дипептида, если
известно, что при гидролизе образовалась только одна аминокислота.

Решение. Уравнение гидролиза дипептида, образованного
только одной аминокислотой, имеет вид:

H2N —сн—с —NH—СН —С —ОН

+ Н2о ------> 2H2N—СН—СООН

По уравнению реакции, количество вещества дипептида равно
количеству воды: у(дипептида) = v(H2O) = т / М = 0,90 / 18 =
= 0,05 моль. Молярная масса дипептида: М(дипептида) = т / v =
= 8,00 / 0,05 = 160 г/моль. Молярная масса дипептидной цепи
равна: M(H2NCHCONHCHCOOH) = 130 г/моль, оставшиеся 160 - 130 = 30 г/моль приходятся на два радикала. Молярная масса од
ного радикала: M(R) = 30 / 2 = 15 г/моль, что соответствует группе
СН3, входящей в состав аланина. Структура искомого дипептида:
h2n-ch-c-nh-ch-c

сн3 о

сн3

-он

Ответ. Аланилаланин (Ala-Ala).

Задачи и упражнения для самостоятельного решения

Уровень 1
5.98.

К аминокислотам относят соединения, содержащие аминогруппу —NH2
и карбоксильную группу —СООН. Почему из всех возможных типов ами
нокислот наибольший интерес представляют именно а-аминокислоты, т. е.
аминокислоты, в которых группы —NH2 и —СООН соединены с одним
атомом углерода?

177

5.99.

Почему аминокислоты достаточно хорошо растворяются в воде?

5.100. Почему кожа желтеет при попадании на неё концентрированной азотной
кислоты?

5.101. Назовите аминокислоту, для которой невозможна оптическая изомерия.
5.102. Составьте общую формулу ряда насыщенных а-аминокислот.

5.103. На примере глицина (аминоуксусной кислоты) приведите примеры реак
ций, в которых аминокислоты проявляют свойства: о) карбоновых кислот;

б) первичных аминов.

5.104. Сколько дипептидов можно составить, имея в распоряжении валин и ала
нин? Изобразите структурную формулу каждого из них.

5.105. Почему лейцин растворяется в воде гораздо хуже, чем аланин?

5.106. Запишите уравнения реакций глицина с: о) соляной кислотой; б) гидрокси
дом натрия; в) гидроксидом меди(Н); г) метанолом в присутствии кислоты;
й) уксусным ангидридом.

5.107. Напишите уравнения реакций аланина со следующими веществами:
о) NaOH; б) Na; в) НС1; г) С2Н5ОН.

5.108. Напишите уравнения реакций серина с избытком: о) Na; б) NaOH.
5.109. Напишите уравнения реакций лизина: о) с избытком, б) с недостатком НС1.
5.110. Составьте уравнения декарбоксилирования

следующих аминокислот:
а) аланин; б) глицин; в) фенилаланин; г) серин. Назовите полученные со
единения.

5.111. Напишите уравнение реакции тирозина с избытком бромной воды. Какой
фрагмент молекулы вступает в реакцию?

5.112. Напишите уравнения реакций, соответствующие схеме:
H2NCH2COOK----- > H2NCH2COOH —> N2 + СО2 + Н2О.

5.113. Составьте уравнения реакций глицината аммония: о) с NaOH; б) с НС1.
5.114. Приведите по одному примеру природных аминокислот, один моль кото
рых может прореагировать с двумя молями: о) натрия; б) хлороводорода;
в) гидроксида натрия.

5.115. Фенибут (З-фенил-4-аминобутановая кислота) применяется в медицине
при психических заболеваниях. Приведите структурную формулу фенибута и напишите уравнения двух реакций с его участием.

.178.

5.116. Лора-аминосалициловая (4-амино-2-гидроксибензойная) кислота исполь
зуется в медицине в качестве противотуберкулезного средства. Приведите
структурную формулу этой кислоты и напишите уравнения двух реакций
с её участием.

5.117. Назовите основные уровни организации белка. Какой уровень организа
ции доступен не для всех белков?

5.118. Что такое денатурация белка? Какие факторы могут приводить к денатура
ции?

5.119. Может ли диета человека состоять исключительно из белков? Почему?
5.120. Где заложена информация о первичной структуре белка? В каком органои
де клетки происходит сборка белка из аминокислотных остатков?

5.121. Какие функции могут выполнять белки в живом организме? Приведите
примеры соответствующих белков.

5.122. Какие есть качественные реакции на белки? Опишите процедуру их прове
дения.

5.123. Получите глицин из неорганических веществ.
5.124. Получите фенилаланин из бензола.

5.125. Определите неизвестные вещества в цепочках превращений и запишите
соответствующие уравнения реакций:

а) СН3СООН ----

Си(0Н)2

2N Но

* х2

* Хз

nh2

б)

h2so4

hno2

сн
сн/

СООН

* X1

н2

* Х2

Ni ' Хз

CH30Na
СН30Н * Хз

д) hooc-ch2-nh-c-ch2-nh2

NaOH

-—-^ Xj

х2

Си(ОН)2

179

Составьте структурные формулы двух дипептидов, образованных остатка

ми: о) аланина и глицина; б) валина и серина; в) изолейцина и лизина;
г) триптофана и глутамина; б) лейцина и фенилаланина.

5.126. Запишите уравнение реакции гидролиза аланилаланина: о) в среде соля
ной кислоты; б) в среде гидроксида натрия.

5.127. Молекулярная формула некоторой аминокислоты — C3H7NO2. Определите
молекулярную формулу дипептида, образованного остатками этой кислоты.

5.128. Массовая доля азота в предельной аминокислоте равна 10,69%. Опреде
лите молекулярную формулу аминокислоты и составьте структурные фор
мулы её изомеров. Какие из изомеров соответствуют протеиногенным ами
нокислотам?

5.129. Массовая доля кислорода в предельной аминокислоте равна 27,35%.
Определите молекулярную формулу аминокислоты и составьте структур
ные формулы её изомеров. Какие из изомеров соответствуют протеиноген
ным аминокислотам?

5.130. При этерификации 30 г предельной а-аминокислоты образовалось 28,84 г
этилового эфира (выход составил 70%). Определите аминокислоту, всту
пившую в реакцию.

5.131. Вычислите массу аминоуксусной кислоты, которую можно получить из 15 г
уксусной кислоты.

5.132. Рассчитайте массу аланина, полученного двухстадийным синтезом из 100 г
пропионовой кислоты, если выход продукта на первой стадии равен 75%,

а на второй — 60%.

5.133. К 150 г 5%-го раствора аминоуксусной кислоты добавили 100 г 5%-го рас
твора гидроксида калия. Определите массу полученной в растворе соли.

5.134. Рассчитайте массу соли, полученной при добавлении 10,68 г аланина
к 50 мл соляной кислоты с концентрацией 3 моль/л.

5.135. Какой объём раствора гидроксида калия с концентрацией 2 моль/л необ
ходим для полной нейтрализации раствора, содержащего 14,7 г глутами
новой кислоты?

5.136. Установите формулу предельной аминокислоты, 10,0 г которой могут про
реагировать с 18,0 г 25%-го раствора гидроксида натрия.

5.137. Образец природной аминокислоты массой 21,0 г сожгли в избытке кисло
рода. Полученную смесь газов пропустили через избыток раствора щёло
чи. Объем непоглощённого газа составил 2,24 л (н. у.). Рассчитайте моляр
ную массу аминокислоты и установите её структуру.

.180.

Уровень 2
5.138. Какие аминокислоты относят к незаменимым? Почему их так называют?
5.139. На какие группы можно разделить канонические а-аминокислоты по при
роде бокового радикала?

5.140. Установите соответствие между аминокислотой и её типом.
Аминокислота

Тип аминокислоты

Л) триптофан

1) основная

Б) валин

2) неполярная алифатическая

В) аргинин

3) гетероароматическая

Г)лизин
Д)лейцин

5.141. При взаимодействии аминокислоты с азотистой кислотой получилась мо
лочная кислота. Какая аминокислота вступила в реакцию?
о) глицин

б) аланин

в) фенилаланин

г) валин

д) аспарагиновая
кислота

5.142. Что такое цвиттер-ион? Почему в водном растворе а-аминокислоты суще
ствуют именно в форме цвиттер-ионов?

5.143. Почему а-аминокислоты являются при нормальных условиях твёрдыми
кристаллическими веществами, в то время как карбоновые кислоты
и амины с аналогичным количеством атомов углерода являются жид
костями?

5.144. Приведите структурные формулы и названия всех канонических аминокис
лот, для которых возможна геометрическая изомерия.

5.145. Что такое изоэлектрическая точка? Что происходит с аминокислотой при
pH больше изоэлектрической точки?

5.146. Что такое пептидная связь? Какими особенностями она обладает?

5.147. Что такое ксантопротеиновая реакция? Какие аминокислоты отвечают за
реакцию? Все ли белки в неё вступают?

5.148. Вещество X ввели в реакцию с аммиаком и синильной кислотой. Получен
ный продукт подвергли кислотному гидролизу, что привело к образованию
фенилаланина. Определите вещество X.

181

5.149. Напишите уравнения реакций (с указанием структурных формул веществ),
соответствующие следующей схеме:

C3H7NO2

C2H4NO2Na

C2H6NO2C1

дипептид

5.150. Какие два вещества вступили в реакцию и при каких условиях, если в ре
зультате образовались следующие вещества (указаны все продукты реак
ции с коэффициентами):
a) H2NCH2COONa + Н2О
б) [H3NCH(CH3)COOH]NO3

в) 6СО2 + 7Н2О + N2
Напишите полные уравнения реакций.

5.151. Составьте структурные формулы следующих тетрапептидов:
a) Leu-Ala-Ile-Ser

б) Thr-Asp-Gln-Pro
в) Cys-Ala-Val-Tyr
г) Trp-Lys-Met-Gly

5.152. Дипептид образован остатками аланина и тирозина. Напишите структур
ную формулу изомерного ему пептида, который образован остатками двух
других аминокислот.

5.153. Напишите структурную формулу природного дипептида, состоящего из
разных аминокислотных остатков и имеющего в молекуле шесть атомов
углерода и три атома кислорода.

5.154. Напишите структурную формулу природного трипептида, в молекуле кото
рого на один атом серы приходятся пять атомов кислорода и четыре атома
азота.

5.155. Получите акриловую кислоту из аланина.
5.156. Получите стирол из фенилаланина.

5.157. Получите ацетон из валина.
5.158. Основным методом получения оптически чистых L-аминокислот является:
а) взаимодействие галогенкарбоновых кислот с аммиаком
б) разделение рацемических аминокислот

.182.

в)реакция Штреккера.
г) гидролиз природных пептидов.

5.159. Запишите уравнения реакций, протекающих при нагревании: а) а-аминокислот; б) р-аминокислот; в) у-аминокислот; г) S-аминокислот.

5.160. Сколько трипептидов можно составить, имея в наличии: о) две аминокис
лоты; б) три аминокислоты; в) четыре аминокислоты; г) п аминокислот.
Каждый аминокислотный остаток можно использовать несколько раз.

5.161. Какими методами можно определить: а) аминокислотную последователь
ность белка; б) пространственную структуру белка?

5.162. Можно ли химическими методами синтезировать пептид с заданной амино
кислотной последовательностью?

5.163. Какие защитные группы используют в синтезе полипептидов? Запишите
уравнения реакций постановки и снятия таких защитных групп.

5.164. Одним из реагентов, применяемых для создания пептидной связи, являет
ся М,М'-дициклогексилкарбодиимид (ДЦК). Предложите механизм дейст
вия данного реагента, если известно, что сначала к ДЦК добавляют карбо
новую кислоту, а затем амин.

N = C=N

5.165. Скорость большинства химических реакций увеличивается с ростом темпе
ратуры. Почему температурная зависимость скорости ферментативных ре
акций имеет максимум, после которого скорость резко снижается?

5.166. Изобразите структурные формулы всех аминокислот состава C6H13NO2.
Какие из изображённых изомеров могут входить в состав белка?

5.167. При гидролизе тетрапептида образовалась эквимолярная смесь аланина
и валина. Какие тетрапептиды удовлетворяют данному условию?

5.168. Определите неизвестные вещества в цепочках превращений.

а>

СООН

С12
Лу ’

NaN3
х 1---------- * Х2

Мп02

Xi
1

Н2

HN03
H2SO4
х3---------- * х4 ——> х5

NH4C1
Н2О
t
LiAlH4
^ > х2 —г* х3 —> х4 ----------^ х5
NaCN
Н

.183

Н2ж

AcNH

, СООН
Ph-^
I
НС1
CH2OH
Na2CO3
^Ci
NH3
сн3
-------* Xi —x2 ---------- * x3
X4 ------ > x5

COOH

COOCH3
“

NH2

t
NaOCH3

—--------- * x*

ДЦК

CH3OH

Л л
Ac2O

HNO3

x2-------- * x3------------ *

пиридин

NH3
X5

Cl2

ж) CH3COOH---- ^
'
hv

NH3(H36.)
NaOH
Xi ---------------> X2 ---------- *

Cu(OH)2
-------------- * X4

CH3

HNO3

що

H+

1)B2H6

;

2)H2O2, NaOH

nh4ci

X1 NaCN> Хг

Хз

KMnO4

h2so4

> x“ nF Xs

Хб

H2o
нс? Хз

5.169. Дипептид массой 17,6 г подвергли гидролизу в водном растворе соляной
кислоты. При этом образовалась смесь солей массой 26,7 г. Определите
возможный аминокислотный состав использовавшегося дипептида.

5.170. Для полного гидролиза образца дипептида массой 24,0 г потребовалось
2,7 г воды. Установите структуру дипептида, если известно, что при гидро
лизе образовалась только одна аминокислота.

5.171. При кислотном гидролизе 33 г дипептида образовалось только одно веще
ство — хлороводородная соль аминокислоты. Масса этой соли равна
55,75 г. Установите строение дипептида.

5.172. Для полного гидролиза образца трипептида массой 27,9 г потребовалось
3,6 г воды. Установите структуру трипептида, если известно, что при гидро
лизе образовалась только одна аминокислота.

184.

5.173. В состав молекулы белка рибонуклеазы входят 8 остатков цистеина
(H2NCH(CH2SH)COOH) и 4 остатка метионина (CH3S(CH2)2CH(NH2)
СООН), других серосодержащих остатков нет. Рассчитайте молекулярную
массу рибонуклеазы, если известно, что массовая доля серы в нём равна
2,80%.

5.174. При полном гидролизе трипептида образовались три аминокислоты: гли
цин, аланин и фенилаланин, а при частичном гидролизе — два дипептида
с молекулярными массами 146 и 222. Установите возможную последова

тельность аминокислот в пептиде.

5.175. При нагревании природного дипептида с концентрированной соляной кис
лотой образовались два продукта; массовая доля хлора в одном из них со
ставила 22,54%. При реакции этого же дипептида с разбавленной соляной
кислотой образовался продукт, в котором массовая доля хлора равна
15,54%. Установите аминокислотный состав дипептида, напишите для него
две возможные структурные формулы.

5.176. Белок проинсулин — промежуточный продукт в биологическом синтезе
инсулина — состоит из 86 аминокислотных остатков. Из продуктов полно
го гидролиза 50,00 г этого белка было выделено 7,032 г глутаминовой кис
лоты HOOCCH2CH2CH(NH2)COOH, 3,859 г цистеина HSCH2CH(NH2)
СООН и 1,892 г аланина CH3CH(NH2)COOH. Определите молярную мас
су проинсулина и рассчитайте массовую долю серы в этом белке.

5.177. Для полного гидролиза 6,39 г тетрапептида потребовалось 0,81 мл воды,
при этом образовалось две аминокислоты, которые количественно разде
лили. При добавлении к одной из аминокислот избытка азотистой кислоты
выделилось 1008 мл (н. у.) газа, и образовалось 4,77 г органического веще
ства. Установите возможное строение тетрапептида.

5.178. В результате пептидного синтеза, в который ввели равные количества двух
природных аминокислот, одна из которых — глицин, было получено 71,4 г
смеси равных количеств четырёх дипептидов. Масса одного из дипептидов
оказалась больше массы другого дипептида на 15,9 г. Установите строение
второй аминокислоты. Вычислите объём газа (25 °C, 1 атм), который выде
лится при обработке полученной смеси дипептидов избытком азотистой
кислоты.

5.179. При нагревании смеси аминокислот формулы C3H7NO2 её масса уменьши
лась на 5,3 г и выделился газ, который был поглощён 250 мл соляной кис
лоты с концентрацией 0,4 М. При действии избытка азотистой кислоты на
то же количество исходной смеси был получен газ, прореагировавший
с 10,5 г лития. Установите строение и массы аминокислот и всех органиче
ских продуктов их превращений. Напишите уравнения описанных реак-

185

ций. Сколько различных дипептидов может быть получено из этих амино
кислот?

5.180. При полном гидролизе пентапептида Met-энкефалина, выделенного из
мозга обезьяны, были получены следующие аминокислоты:
Аминокислота

Обозначение

Структурная формула

Глицин

Gly

H2NCH2COOH

Фенилаланин

Phe

H2NCH(CH2C6H5)COOH

Тирозин

Туг

H2NCH(CH2C6H4OH)COOH

Метионин

Met

H2NCH(CH2CH2SCH3)COOH

При частичном гидролизе этого же пептида были выделены продукты с мо
лекулярными массами 295, 279 и 296.
о) Установите две возможные формулы данного пептида (в сокращённых
обозначениях).
б) Как можно химическим способом определить тип N-концевой амино
кислоты?
в) Рассчитайте молярную массу пептида.

186.

СИНТЕТИЧЕСКИЕ ПОЛИМЕРЫ
И ПОЛИМЕРНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Тема

Примеры решения задач
■ Пример 6-1. Получите поливинилацетат из этилена. Запишите уравне

ния реакций и укажите условия их проведения.
Решение.

С2Н4 + Н20

С2Н5ОН

5С2Н5ОН + 4КМпО4 + 6H2SO4 —> 5СН3СООН + 2K2SO4 + 4MnSO4 +11Н20

PdCl2
^°
2СН3СООН + 2С2Н4+ О2 — -— > 2СНЧ-С
+ 2Н2О
СиС 2
3
^о-сн=сн2

Задачи и упражнения для самостоятельного решения

Уровень 1
6.1.

Почему полимеры называют высокомолекулярными соединениями? Какие
типы полимеров можно выделить?

6.2.

Почему у полимеров нет определённой молекулярной массы?

6.3.

В чём отличие полимеризации и поликонденсации? Приведите по два при
мера полимеров, полученных каждым методом.

6.4.

Какие полимеры называют термопластами? Приведите примеры термопла
стичных полимеров и изделий из них.

6.5.

Изобразите структуру натурального каучука. Какими специфическими фи
зическими свойствами он обладает?

6.6.

Чем каучук отличается от резины? В чём заключается процедура вулкани
зации?

.187

6.7.

Изобразите строение следующих полимеров: о) полиэтилен; б) полипро
пилен; в) политетрафторэтилен; г) поливинилхлорид; д) полиметилмета
крилат; е) полистирол; ж) полиэтилентерефталат.

6.8.

Что придаёт автомобильным покрышкам чёрный цвет?

6.9.

Какой полимер используется для изготовления линолеума, ламината
и ЛДСП? Назовите ещё две области применения этого полимера.

6.10. Очень популярным пластиком является сополимер с аббревиатурой АБС
(ABS). Какие мономеры входят в его состав?

6.11.

Изобразите структуру найлона. Почему его волокна имеют высокую проч
ность?

6.12.

Какие вещества называют пластификаторами? Какую функцию они выпол
няют?

6.13.

Определите и назовите мономеры, использовавшиеся для синтеза полиме
ров, структуры которых приведены ниже:

6.14.

Какие полимеры лежат в основе следующих волокон: о) хлопок; б) виско
за; в) полиэстер; г) капрон; б) найлон; е) лавсан?

6.15.

Напишите уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить
следующие синтезы: о) полиэтилена из метана; б) поливинилхлорида из
метана; в) полистирола из бензола; г) фенолформальдегидной смолы из
угля; б) капрона из фенола; е) полиметилметакрилата из изомасляной кис
лоты; ж) синтетического каучука из глюкозы.

6.16.

Чему равна молекулярная масса молекулы поливинилхлорида, содержа
щей 1500 мономерных звеньев?

6.17. Оцените степень полимеризации образца полистирола, если его средняя
молекулярная масса равна 1 500 000.

188

6.18.

Оцените степень полимеризации образца тефлона, если его средняя моле
кулярная масса равна 1 250 000.

6.19. Рассчитайте объём кислорода (н. у.), необходимого для полного сжигания
25 г полипропилена.

Уровень 2
6.20.

В чём заключаются особенности физических свойств полимеров? Чем по
лимеры отличаются от олигомеров и мономеров?

6.21.

Приведите примеры химических свойств мономеров, которые: о) сохраня
ются при полимеризации; б) не сохраняются при полимеризации.

6.22.

Приведите примеры полимеров, мономеры которых не существуют или не
устойчивы. Как можно получить такие полимеры?

6.23. Некоторые полимеры способны растворяться. Чем процесс растворения
полимера отличается от процесса растворения низкомолекулярного со
единения?

6.24.

Выберите мономер, склонный к катионной полимеризации:
о) метилакрилат
в) акриламид
б) бутилвиниловый эфир
г) акрилонитрил

6.25.

Выберите мономер, склонный к анионной полимеризации:
о) метилцианоакрилат
в) пропилен

б) этилен

г) этилвиниловый эфир

6.26.

Сложнее всего обрыв цепи протекает при:
о) катионной полимеризации
б) анионной полимеризации
в) радикальной полимеризации

6.27.

Приведите примеры полимеров, которые кроме углерода и водорода
содержат также: о) кислород; б) азот; в) хлор; г) серу; д) кремний и кис
лород; е) азот и кислород. Назовите области применения каждого из
них.

6.28. Какие

полимеры соответствуют следующим обозначениям: о) ПП;
б) ПЭ; в) ПТФЭ; г) ПВХ; Э) ПММА; е) ПЭТФ; ж) ПВС; з) ПВА; и) ПС;
к) ПЭГ?

6.29.

Можно ли получить раствор высокосшитого (сетчатого) полимера? Почему?

6.30.

В чём различие в физических свойствах полиэтилена низкого давления
(ПНД) и полиэтилена высокого давления (ПВД)?

189

6.31.

Почему реакции поликонденсации обычно проводят в глубоком вакууме?

6.32.

Перечислите основные механизмы полимеризации алкенов. Какие инициа
торы используют для запуска процесса полимеризации по каждому из этих
механизмов?

6.33.

Какие полимеры называют эластомерами? Приведите примеры эластоме
ров.

6.34.

Силикон (полидиметилсилоксан) является очень распространённым кремнийорганическим полимером. Изобразите его строение и приведите схему
его синтеза. Какими полезными свойствами обладает силикон?

6.35.

Объясните, почему моментальный клей, содержащий метилцианоакрилат,
очень хорошо склеивает пальцы?

6.36.

Почему хлоропреновый каучук является более химически стойким, чем
изопреновый?

6.37.

Целлюлоза не является сшитым полимером, но тем не менее термопла
стом не является. Почему?

6.38.

Что такое температура стеклования? Приведите примеры полимеров, у ко
торых температура стеклования: о) выше комнатной; б) ниже комнатной.

6.39.

Приведите примеры композиционных материалов на основе полимеров.

6.40. Для повышения химической стойкости полимерных шлангов их непродол
жительное время выдерживают под жёстким ионизирующим излучением.
Какие изменения в структуре полимера вызывают повышение химической
стойкости? Почему при длительном облучении прочность полимера начи
нает уменьшаться?

6.41.

Какие существуют способы определения средней молекулярной массы по
лимеров?

6.42. Запишите уравнения реакций с участием полимеров: о) щелочной гидро
лиз поливинилацетата; б) взаимодействие полиакриламида с бромом в ще
лочной среде; в) сульфирование полистирола.

6.43.

Определите структуры полимеров и промежуточные продукты в их синтезе:

HCN

H2SO4

------ * xi—i—* 5
он
А
«и

190

н2о

0
X
coci2
Ч полимер
н‘ ’ х-

Pt
02
кат.
CH3—CH3 ——> X] —-------- > Х2 ------- > полимер
t
1 Ag, t
6

KMnO4

ж)

OH
CH3OH
H+
* X2

------ > полимер

ZnO/Al2O3
кат.
CH3CH2OH --------- ------------ > Xj----------* полимер

6.44. Фенол массой 112,8 г нагрели с избытком формальдегида в присутствии
кислоты. При этом образовалось 20,46 г воды. Определите среднюю мо
лярную массу полученной фенолформальдегидной смолы, считая, что фе
нол реагирует полностью и поликонденсация протекает только линейно.

.191

Тема

ЭЛЕМЕНТЫ-НЕМЕТАЛЛЫ
И ИХ СОЕДИНЕНИЯ
Элементы VII группы
Примеры решения задач

■ Пример 7-1. При нагревании бертолетовой соли без катализатора её

разложение одновременно идёт по двум направлениям: с образовани
ем кислорода и с образованием перхлората калия (КС104). Рассчитай
те, сколько процентов бертолетовой соли разложилось по каждому пу
ти, если при полном разложении 73,5 г бертолетовой соли было получе
но 36,32 г хлорида калия.

Решение.
2КС1О3 = 2КС1 + ЗО2

(1)

4КС1О3 = КС1 + ЗКС1О4

(2)

Пусть по первой реакции разложится х моль КС103 и по второй
реакции у моль, тогда по первой реакции образуется х моль КС1
и 0,25у моль по второй реакции. Составим систему уравнений:
Г 122,5 (х + у) = 73,5,

174,5 (х + 0,25у) = 36,32
Решая систему, получаем х = 0,45 </ = 0,15.
По первой реакции разложится 0,45 моль из 0,6 моль, т. е. 75% ,
а по второй реакции 25%.
Ответ. 75% бертолетовой соли разложится в реакции с выделе
нием кислорода и 25% с получением перхлората калия.
■ Пример 7-2. При действии галогена на 400 г 2%-го раствора гидрокси

да натрия выделяется газ, который при взаимодействии с парами воды
дал 2,24 л кислорода (н. у.). Какой галоген и в каком количестве вступил
в реакцию? Запишите уравнения соответствующих реакций.

Решение.
В реакцию со щёлочью с образованием газообразного продукта
вступает только фтор:
2F2 + 2NaOH = 2NaF + OF2 + H2O

192

Следовательно, газ, который взаимодействует с парами воды, —
of2.

OF2 + Н2О = 2HF + 02
v(OF2) = v(O2) = 2,24 / 22,4 = 0,1 моль
v(F2) = 2 • v(OF2) = 0,2 моль

m(NaOH) = 400 • 0,02 = 8 г
v(NaOH) = 8 / 40 = 0,2 моль
Количество вещества щёлочи соответствует уравнению.
Ответ. v(F2) = 0,2 моль.

■ Пример 7-3. Дана схема превращений:
Ркрасн

. v

Na, t
v
4 * К

®2 ч v
5 *

СО2 v
'б *

К2Сг2О7
КОН, t /
НС1------------- > С12-----

H2SO4, t
2 /
> x6

Известно, что вещества Xj—X7 содержат калий, причём в вещест

ве Х1 его мольная доля равна 20%. Определите формулы неизвест
ных веществ и напишите уравнения реакций.

Решение.
1) 14НС1 + K2Cr2O7 = ЗС12 + 2СгС13 + 2КС1 + 7Н2О

2) ЗС12 + 6КОН = КСЮ3 + 5КС1 + ЗН2О
3) 5КС1О3 + 6Р = 5КС1 + ЗР2О5
4) КС1 + Na = К + NaCl

5) 2К + О2 = К2О2
6) 2К2О2 + 2СО2 = 2К2СО3 + О2

7) КС1 + H2SO4 = НС1 + KHSO4

8) 2KHSO4 = K2S2O7 + H2O

Уровень 1
7.1.

В лаборатории находятся две ёмкости, в одной из которых содержится 1 кг
хлорида натрия, а в другой — 1 кг хлорида калия. В какой из ёмкостей на
ходится больше хлорид-ионов? Мотивируйте свой ответ.

7.2.

Как в лаборатории получить хлор из хлорида натрия, не прибегая к элек
тролизу? Запишите уравнение реакции.

7.3.

Как доказать наличие примеси бромида натрия в поваренной соли?

193

7.4.

При взаимодействии иода с хлором образуются оранжево-красные кри
сталлы, содержащие 45,6% хлора по массе. Запишите уравнение реакции.

7.5.

На смесь 11,1 г хлорида кальция и 90 г оксида марганца(1У) подействовали
избытком раствора серной кислоты. Какой объём хлора (н. у.) образовался?

7.6.

При нагревании запаянной ампулы с бромидом железа(1П) в ней наблюда
ется образование тёмно-красных паров. При понижении температуры
окраска паров исчезает. Запишите уравнение реакции.

7.7.

Почему хлорная вода на воздухе постепенно обесцвечивается? Запишите

уравнение реакции.

7.8.

В 1 л минеральной воды Ессентуки-17 содержится 2500 мг хлорид-ионов.
Какую массу поваренной соли нужно растворить в 1 л дистиллированной
воды для достижения такой же концентрации хлорид-ионов? Плотность
минеральной воды примите равной 1 г/мл.

7.9.

Найдите массовую долю соляной кислоты в растворе, образовавшемся
при длительном стоянии воды, насыщенной хлором при 0 °C на свету. Рас
творимость хлора в воде при 0 °C составляет 1,48 г в 100 г воды.

7.10.

При действии нитрата серебра на 2,66 г смеси хлорида натрия и хлорида
калия получено 5,74 г осадка. Найдите состав смеси в массовых процентах.

7.11.

В лаборатории для получения хлора прибегают к нагреванию смеси гидро
сульфата натрия, оксида марганца(1У) и хлорида натрия. Какие количества
реагентов следует взять для получения 1 л хлора (н. у.)? Чем будет загряз
нён хлор, если при проведении реакции оксид марганца взяли в недостатке?

7.12.

Какой объём хлора удастся получить действием соляной кислоты на берто
летову соль массой 24,5 г?

7.13.

Через стеклянную трубку с двумя шариками пропускают хлороводород.
Левый шарик заполнен оксидом марганца(1У). В ходе реакции левый ша
рик нагревают. В правом шарике наблюдают образование жидкости. Что
это за жидкость? Какую окраску она имеет? Как изменяется окраска фио
летового раствора лакмуса в ходе протекания реакции?

НС1

Раствор
лакмуса

194

7.14.

Имеется 100 мл 36,5%-й соляной кислоты плотностью 1,18 г/мл. Какой
объём хлора (н. у.) можно получить действием на неё: о) оксидом
марганца(1У); б) бертолетовой солью?

7.15.

При электролизе водного раствора хлорида натрия получили 80 кг гидрок
сида натрия. Какой объём хлора (н. у.) при этом образовался?

7.16. Объясните, почему при получении хлора электролизом раствора поварен
ной соли нельзя использовать железный анод.

7.17. Температура замерзания охлаждающей смеси, содержащей 29,9% хлори
да кальция и 70,1% воды по массе, равна —55 °C. В каком массовом отно
шении необходимо смешать гексагидрат хлорида кальция и воду для полу
чения такой охлаждающей смеси?

7.18. Соляную кислоту, полученную растворением 2 моль хлороводорода
в воде, ввели в реакцию с избытком оксида свинца(1У). Хватит ли выделив
шегося хлора на окисление 1 г железа?

7.19.

В замкнутом сосуде взорвали смесь водорода с хлором. Изменилось ли
давление внутри сосуда, если температура после завершения реакции вер
нулась к исходной?

7.20. Смесь водорода с хлором, имеющую среднюю молярную массу 13,5, взор
вали. Найдите объёмные доли газов в конечной смеси.

7.21. В газовом баллоне содержится 30 кг жидкого хлора. Какой объём займёт
этот хлор при 25 °C и атмосферном давлении?

7.22. Хлорная известь, часто описываемая условной формулой СаОС12, пред
ставляет собой смешанную соль. Дайте ей химическое название.

7.23.

Реальная формула хлорной извести ЗСаС1(ОС1) • Са(0Н)2 • 5Н2О. Запи
шите уравнение реакции её образования при пропускании хлора через су
спензию гидроксида кальция в воде. Рассчитайте массовую долю активно
го хлора в этом веществе.

7.24.

При действии мочевины (NH2)2CO на хлорную известь выделяется бес
цветный газ, не изменяющий окраски лакмусовой бумажки. Запишите
уравнение реакции.

7.25. В замкнутом сосуде нагрели 6,2 г фосфора и 8,96 л хлора (н. у.). Какие веще
ства и в каком количестве содержатся в сосуде после завершения реакции?

7.26. С какими из перечисленных веществ вступает в химическую реакцию соля
ная кислота? Запишите уравнения реакций. Вещества: магний, уголь, угле
кислый газ, оксид марганца(7Н), нитрат калия, нитрат серебра, гидрокар
бонат натрия, сульфид бария, метиламин, фенол, трет-бутиловый спирт.

195

7.27.

Предложите последовательность реакций, при помощи которых из хлора
можно получить его высший оксид.

7.28.

Как доказать, что хлорноватистая кислота обладает окислительными свой
ствами?

7.29.

При помощи химических реакций различите растворы хлорида, гипохло
рита и хлората натрия.

7.30.

Как можно выделить иод из иодида калия? Приведите три способа. Запи
шите уравнения реакций.

7.31.

Как осуществить следующие превращения?
а) КС1 ------- > НС1 ------- > С12------- > Ва(СЮ3)2------- > НС103 ------- > С12

б) КС103 -------> КС1 ------- > CL------- > FeCL ------- > AgCl ------- > CL

7.32.

Как можно получить хлороводород, имея в распоряжении хлорид натрия,
фосфорный ангидрид и воду? Запишите уравнения реакций.

7.33. Объясните, почему раствор гипохлорита натрия мылкий на ощупь, а рас
твор хлорида или хлората натрия таким свойством не обладает.

7.34.

Объясните, почему плавиковая кислота образует кислые соли.

7.35.

Как различить растворы гидрофторида, фторида и хлорида натрия, ис
пользуя один реагент?

7.36.

К водному раствору иодида натрия по каплям прибавляют хлорную воду.
Объясните, почему вначале раствор окрашивается в коричневый цвет, за
тем в жёлтый, а в конце концов обесцвечивается.

7.37.

Смесь растворов хлората и хлорида натрия подкислили серной кислотой.
Что наблюдается? Запишите уравнение реакции.

7.38.

Смесь хлора и хлороводорода объёмом 11,2 л пропустили через трубку
с железными опилками. Масса трубки увеличилась на 21,3 г. Определите
состав исходной смеси.

7.39.

Плотность брома при 20 °C равна 3,12 г/мл. Сколько молекул брома содер
жится в 1 мл жидкого брома?

7.40.

Как очистить хлорид натрия от примеси бромида натрия?

7.41.

Как доказать наличие примеси бромида натрия в сульфате натрия; хлори
де натрия?

7.42.

Смешали 100 г 10,3%-го раствора бромида натрия и 100 г 3%-го раствора
нитрата серебра. Найдите массу выпавшего осадка и массовые доли солей
в растворе.

.196.

7.43.

Как получить бромоводород, имея в распоряжении бром, красный фосфор
и воду? Запишите уравнения реакций.

7.44. Смесь бромоводорода и хлороводорода объёмом 4,48 л (н. у.) растворили
в воде. К полученному раствору добавили избыток нитрата серебра. Вы
пал осадок массой 33,15 г. Найдите объёмные доли газов в смеси.

7.45.

Почему иодная вода темнеет при добавлении в неё иодида натрия?

7.46. С какой целью для получения спиртовой настойки иода в неё добавляют
иодид калия?

7.47.

Через бромную воду пропустили неизвестный газ. Окраска раствора уси
лилась. Назовите газ. Запишите уравнение реакции.

7.48.

Через бромную воду пропустили неизвестный газ. Раствор обесцветился.
Назовите газ. Запишите уравнение реакции.

7.49. Почему иодоводородная кислота при хранении на воздухе темнеет? Запи
шите уравнение реакции.

7.50. Сравните действие иодоводородной и хлороводородной кислот на гидрок
сид железа(Ш). Запишите уравнения реакций.

7.51. Твёрдый иодат калия обладает окислительными свойствами, подобно хло
рату калия. Запишите уравнения реакций йодата калия с соляной кисло
той, фосфором, серой.

Уровень 2
7.52. Хлор, полученный взаимодействием 47,4 г перманганата калия с избытком
концентрированной соляной кислоты, пропустили через 500 мл горячего
20%-го раствора гидроксида натрия (плотность 1,2 г/мл). Найдите массо
вые доли веществ в полученном растворе.

7.53.

При нагревании хлората калия (КС1О3) в присутствии катализатора часть
вещества разложилась. При этом выделилось 6,72 л (н. у.) газа и образо
вался твёрдый остаток массой 16 г. К остатку добавили 170 г 30%-го рас
твора нитрата серебра. Определите массовую долю нитрата серебра в по
лученном растворе.

7.54. Хлор, выделившийся при взаимодействии 43,5 г оксида марганца(1У)
с 500 мл 36%-й соляной кислоты (плотность 1,18 г/мл), поглотили 600 г го
рячего 28%-го раствора гидроксида калия. Найдите массовую долю хлора
та калия в растворе.

197

7.55.

Смесь хлорида натрия и бромида натрия может прореагировать с 2,24 л
хлора (н. у.) или с 850 г 5%-го раствора нитрата серебра. Определите мас
совую долю бромида натрия в исходной смеси.

7.56.

Прокаливание хлората калия массой 367,5 г привело к его полному разло
жению, причём масса твёрдого остатка составила 335,5 г. Определите со
став твёрдого остатка в массовых процентах.

7.57.

Иодат калия КЮ3 получают пропусканием хлора через раствор, содержа
щий иодид калия и гидроксид калия. Какую массу йодата можно получить,
имея 2,24 л (н. у.) хлора, если реакция протекает с выходом 95%?

7.58.

Выпишите формулы четырёх кислородсодержащих кислот хлора, дайте им
названия, укажите названия солей. Как меняются кислотные и окислитель
ные свойства этих кислот с ростом степени окисления? Объясните наблю
даемые закономерности.

7.59.

Белое кристаллическое вещество X хорошо растворимо в воде, окраши
вает пламя в жёлтый цвет. При добавлении к насыщенному раствору X на
сыщенного раствора хлорида калия выделяются кристаллы вещества Y,
которое при нагревании в смеси с диоксидом марганца выделяет газ, вы
зывающий воспламенение тлеющей лучинки. Запишите уравнения реак
ций.

7.60.

Белое кристаллическое вещество X хорошо растворимо в воде, окраши
вает пламя в фиолетовый цвет. При нагревании X разлагается, выделяя
бесцветный газ Y, окрашивающий лакмус в красный цвет. Из 23,4 г X
образуется 6,72 л (н. у.) Y.

7.61.

На дне солёного озера Дон-Жуан в Антарктиде был обнаружен минерал
антарктицит, представляющий собой бесцветные кристаллы, растворимые
в воде. Водный раствор этого минерала даёт белый творожистый осадок
с нитратом серебра, а раствор, полученный из 21,9 г антактицита, даёт 10 г
белого осадка при действии на него карбонатом натрия. Определите со
став этого минерала.

7.62.

Какая масса гексагидрата хлорида кальция выпадет в осадок при охлажде
нии до 20 °C 100 г насыщенного при 100 °C раствора этой соли? Раство
римость при 100 °C составляет 159 г соли в 100 г воды, а при 20 °C — 74 г
в 100 г воды.

7.63.

Как осуществить следующие превращения?
a) KI------- > 12------- > НЮ3 -------> 12О5 ------- > 12

б) КВг------- > НВг------- > FeBr2 ------- > FeBr3------- > AgBr------- > Br2

198.

7.64.

Газ, получившийся при действии избытка концентрированной серной кис
лоты на 175,5 г хлорида натрия, поглотили 8%-м раствором гидроксида на

трия. Конечный раствор окрашивает лакмус в фиолетовый цвет. Найдите
объём исходного раствора гидроксида натрия, если его плотность состав
ляет 1,1 г/мл.

7.65.

Через трубку со смесью твёрдых хлорида и иодида натрия массой 53,4 г
пропустили смесь хлора с углекислым газом. После окончания реакции
масса твёрдого остатка составила 35,1 г, а на холодной части трубки обра
зовались оранжевые кристаллы массой 46,7 г. Найдите объём хлора (н. у.),
который израсходовался в ходе эксперимента.

7.66.

При взаимодействии 12,25 г технического хлората калия с избытком соля
ной кислоты выделился хлор, который поглотили избытком горячего раство
ра гидроксида натрия. При добавлении к получившемуся раствору избытка
раствора нитрата серебра образовался осадок хлорида серебра массой
65,06 г. Какова массовая доля хлората калия в техническом образце?

Элементы VI группы
Примеры решения задач

■ Пример 7-4. Сколько литров смеси сернистого газа и азота (н. у.),
в которой содержится 30% SO2 по массе, надо пропустить через 600 г
4%-го раствора NaOH, чтобы массовые доли образующихся в раство
ре солей, стали одинаковыми?

Решение.
При пропускании SO2 сначала происходит реакция
2NaOH + SO2 = Na2SO3 + Н2О

(1)

Это означает, что при полной нейтрализации 0,6 моль NaOH (и =
= 600 - 0,04/40 = 0,6 моль) прореагировало 0,3 моль SO2 и образова
лось 0,3 моль Na2SO3. При дальнейшем пропускании смеси образу
ется кислая соль:

Na,SO3 + SO2 + Н?О = 2NaHSO3

(2)

Пусть в реакции 2 прореагировало х моль Na2SO3, тогда образо
валось 2х моль NaHS03. Составим уравнение равенства массовых
долей и, соответственно, масс солей:

126(0,3 - х) = 2х • 104, откуда х = 0,113 моль
Следовательно, всего необходимо 0,3 + 0,113 = 0,413 моль SO2
m(S02) = 0,413 • 64 = 26,43 г для того, чтобы массовые доли солей

199

стали одинаковыми. Поскольку в смеси с азотом оксида серы(1У)
было 30% по массе, то масса азота в смеси m(N2) = 26,43 • 70 / 30 =
= 61,67 г или 2,203 моль. Всего газовой смеси было 2,616 моль, т. е.
У = 2,616 -22,4 = 58,6 л
Ответ. 58,6 л смеси SO2 и N2.

■ Пример 7-5. Газообразное при обычных условиях вещество X
в 3,52 раза тяжелее воздуха. Оно образуется при взаимодействии двух
веществ — простого и сложного. Газ X медленно гидролизуется, прев
ращаясь в кислоты, одна из которых сильная, а другая — слабая. Опре
делите вещество X и запишите уравнения всех реакций. Какую геоме
трическую форму имеет молекула X?
Решение.
Ключ к решению — молярная масса и гидролиз с образованием
кислот.
М(Х) = 3,52 • 29 = 102 г/моль.
Вещество X — SO2F2. Уравнения реакций:

SO2 ^ ^2 ---- ^ SO2F2
SO2F2 + 2Н2О —> H2SO4 + 2HF
Структурная формула SO2F2

oA"f
F

Молекула SO2F2 имеет форму неправильного тетраэдра с атомом
серы в центре.
Ответ. SO2F2.

■ Пример 7-6. Кислород, полученный при нагревании 51 г нитрата на
трия, пропустили через озонатор, при этом 5% кислорода превратилось
в озон. Рассчитайте состав озонированного кислорода в объёмных про
центах.
Решение.

2NaNO3 = 2NaNO2 + О2
v(NaNO3) = 51 / 85 = 0,6 моль
v(O2) = v(NaNO3) / 2 = 0,3 моль
в озон перешло 5% кислорода: v(O2) = 0,3 • 0,05 = 0,015 моль
осталось кислорода v(O2) = 0,3 - 0,015 = 0,285 моль
ЗО2 = 2О3
v(O3) = 2 / 3 • v(O2) = 2 / 3 • 0,015 = 0,01 моль

200.

v(02 + 03) = 0,285 + 0,01 = 0,295 моль
x(O3) = 0,01 / 0,295 = 0,0339, или 3,39%
x(O2) = 0,285 / 0,295 = 0,9661, или 96,61%

Ответ. 96,61% и 3,39%.

7.2.1. Кислород. Пероксид водорода

Уровень 1
7.67.

Какая масса железной окалины образуется при прокаливании 8 г оксида

железа(Ш)?

7.68.

Кислород можно получить при взаимодействии хлорной извести с перок
сидом натрия. Запишите уравнение реакции.

7.69. Смесь озона с кислородом имеет среднюю молярную массу 40. Найдите
объёмную долю озона в смеси.

7.70. Объём воздуха, содержащего 21% кислорода, 78% азота и 1% аргона
(об.), после прохождения через озонатор уменьшился на 1%. Найдите
объёмную долю озона в воздухе.

7.71. При взаимодействии озона с хлороводородом образуются два простых ве
щества и одно сложное. Запишите уравнение реакции.

7.72. Смесь озона с кислородом имеет плотность по водороду 18. Найдите моль
ные доли газов в смеси.

7.73.

Масса 10 л (н. у.) озонированного кислорода равна 15 г. Определите объ
ёмный состав смеси.

7.74. Смесь этана, этилена и ацетилена массой 8,4 г при сгорании на воздухе
образует 13,44 л (н. у.) углекислого газа. Найдите массу образовавшейся
при этом воды.

7.75. Сколько граммов бертолетовой соли необходимо разложить для получе
ния 1 л кислорода (н. у.)?

7.76. Озонированный кислород пропускали через 100 г 3,4%-го раствора се
роводорода. Получили бесцветный раствор, дающий белый осадок
с раствором хлорида бария, нерастворимый в кислотах. Какое вещест
во присутствует в этом растворе? Найдите массовую долю растворённо
го вещества.

7.77.

Какую роль играет озон в верхних слоях атмосферы?

201

7.78.

Почему при пропускании смеси озона и кислорода над порошком серебра
объём газа не изменяется, хотя порошок темнеет?

7.79.

К водному раствору пероксида водорода массой 150 г добавили оксид
марганца(1У). После окончания реакции весь выделившийся газ собрали
и пропустили над избытком нагретого магния. При этом образовалось 80 г
белого порошка. Определите массовую долю пероксида водорода в ис
ходном растворе.

780.

Какие из веществ: Na2O2, Na2O, ВаО2, МпО2, РЬО2, — являются перокси
дами?

7.81.

Какой объём кислорода (н. у.) можно получить, используя 200 г 3,2%-го
раствора пероксида водорода и оксид марганца(1 V)?

7.82.

При действии 30%-го раствора пероксида водорода на насыщенный рас
твор гидроксида бария выделяется белый осадок, содержащий 43,8% ба
рия. Определите формулу этого вещества.

Уровень 2
7.83.

При добавлении пероксида водорода к раствору хлорида золота(Ш) на
блюдается интенсивное выделение газа, а на дне раствора оседает жёлтый
порошок. Запишите уравнение реакции.

7.84.

Смешали 120 г 3%-го раствора и 80 г 6%-го раствора пероксида водорода.
Найдите массовую долю растворённого вещества в конечном растворе.

7.85.

Свинцовые белила представляют собой основный карбонат свинца соста
ва РЬ3(СО3)2(ОН)2. На воздухе, в котором содержится примесь сероводо
рода, белила темнеют. Для осветления потемневших белил их обрабатыва
ют раствором пероксида водорода. Запишите уравнения реакций.

7.86.

Как в домашних условиях можно отличить порошок оксида марганца (IV)
от порошка активированного угля?

7.87.

После озонирования при постоянной температуре некоторого объёма кис
лорода установлено, что объём газа, приведённый к исходному давлению,
уменьшился на 300 мл. Какой объём озона образовался? Какое количест
во теплоты поглотилось при его образовании, если теплота образования
озона 144,2 кДж/моль?

7.88.

При пропускании электрического разряда через кислород образова
лась смесь с содержанием озона 8% (об). Найдите выход реакции озо
нирования.

.202.

7.89.

К охлаждённому раствору серной кислоты добавили пероксид бария, при
этом вещества прореагировали полностью. В полученном растворе отно
шение атомов водорода к кислороду составило 9 к 5. После добавления
оксида марганца(17) масса раствора уменьшилась на 3,2 г. Вычислите мас
совую долю серной кислоты в исходном растворе.

7.90.

При растворении пероксида лития Li2O2 в тёплой воде выделяется кисло
род. Определите массовую долю гидроксида лития в растворе, получен
ном растворением 4,6 г пероксида лития в 124 г воды.

7.91.

Смешали 10 л смеси азота с кислородом и 15 л водорода. Смесь взорвали.
После окончания реакции в смеси осталось 4 л газа. Определите объём
ные доли газов в исходной смеси.

7.2.2. Сера

Уровень 1
7.92.

Почему порошок серы плавает на поверхности воды, а кусковая сера
в воде тонет?

7.93.

Почему молекулы ромбической серы не являются плоскими?

7.94.

Как можно определить теплоту перехода ромбической серы в моноклин
ную, зная теплоты образования ромбической и моноклинной серы?

7.95.

При сгорании на воздухе соединения железа с серой образовалось 8 г окси
да железа(Ш) и 2,24 л (н. у.) сернистого газа. Определите формулу вещества.

7.96.

Как объяснить тот факт, что алюминий реагирует с серой только при нагре
вании, а такой малоактивный металл, как ртуть, — при комнатной темпера
туре?

7.97.

Изобразите электронные и структурные формулы оксида серы(1 V) и оксида
cepw(VI). Почему валентный угол в молекуле сернистого газа не равен 180°?

7.98.

При сгорании на воздухе раствора серы в сероуглероде CS2 массой 102 г
образовалась газовая смесь объёмом 78,4 л (н. у.). Найдите массовую
долю серы в растворе.

7.99.

Смесь сульфидов свинца(П) и алюминия массой 100 г обработали водой. Вы
делилось 4,48 л газа. Найдите массовые доли веществ в исходной смеси.

7.100. Через 200 г 9,1%-го раствора ацетата меди(Н) пропустили сероводород до
окончания выпадения осадка. Найдите массу осадка и массовую долю рас
творённого вещества в конечном растворе.

.203

7.101. Смесь сероводорода и дисульфана H2S2 массой 13,4 г при сгорании даёт
8,96 л (н. у.) сернистого газа. Определите мольные доли веществ в исход
ной смеси.

7.102. Длительное прокаливание сульфида бария на воздухе привело к образо
ванию твёрдого остатка, не растворимого в кислотах. Дайте объяснение

этому факту.

7.103. Расположите вещества в порядке уменьшения молярной концентрации
сульфид-ионов в их насыщенном растворе: FeS, Ag2S, Na2S, NaHS, H2S.

7.104. При обжиге какого сульфида образуется жидкость? Запишите уравнение
реакции.

7.105. При нагревании порошка железа с горной породой, богатой киноварью,
массой 93,2 г получили 60,3 г серебристой жидкости. Найдите массовую
долю сульфида ртути в горной породе.

7.106. Через суспензию 25,4 г иода в 100 г воды пропустили 2,24 л (н. у.) серово
дорода. Найдите массовую долю иодоводородной кислоты в растворе.

7.107. Через 300 г 5%-го раствора гидроксида натрия пропустили 20 г сероводо
рода. Найдите массовые доли веществ в полученном растворе.

7.108. Сероводород объёмом 0,112 л (н. у.) пропустили через 80 г 12%-го раство
ра хлорида меди(П). Рассчитайте массовую долю хлорида меди(Н) в обра
зовавшемся растворе.

7.109. Сульфид цинка массой 48,5 г сожгли в избытке кислорода. Образовавшее
ся при этом твёрдое вещество растворили в 644 г 10%-го раствора гидрок

сида калия. Определите массовые доли веществ в полученном растворе.

7.110. Смешали равные массы 5%-х растворов сульфида натрия и хлорида
меди(Н). Определите массовые доли веществ в образовавшемся рас
творе.

7.111. При прокаливании медного купороса масса исходного вещества умень
шилась на 48%. Определите состав твёрдого остатка в массовых про
центах.

7.112. Сколько граммов кристаллогидрата Na2SO4* ЮН2О необходимо раство
рить в 300 мл воды, чтобы получить раствор с <o(Na2SO4) = 20%?

7.113. Как осуществить следующие превращения?
a)S->H2S-- > H2SO4
(У) S------ > FeS------- ► H2SO4
e) S------ > SO2------- > H2SO4
г) S------ > SC12------- > H2SO4

204.........

7.114. Запишите уравнения реакций концентрированной серной кислоты со сле
дующими кристаллическими веществами: иодид калия, нитрат калия, суль
фид железа(П), сульфид меди(1), дихромат калия, перманганат калия.

7.115. Приведите примеры неорганических и органических веществ различных клас
сов, которые не взаимодействуют с концентрированной серной кислотой.

7.116. При действии на сульфат бария концентрированной серной кислотой на
блюдается растворение осадка, а при разбавлении раствора водой он вы
падает снова. Дайте объяснение этому факту.

7.117. При длительном кипячении осадка сульфата бария в насыщенном раство
ре карбоната натрия внешне никаких изменений не наблюдается, но оса
док начинает растворяться в кислотах с выделением газа. Дайте объясне
ние этому факту.

7.118. Почему в лаборатории практически не используют 100%-ю серную кисло
ту, хотя такое соединение известно?

7.119. Как отличить банку с олеумом от банки с концентрированной серной кис
лотой, не проводя химических реакций?

7.120. В запаянной ампуле содержится 1 мл жидкого сернистого газа с плотно
стью 1,49 г/мл. Ампулу вскрыли. Какой объём займёт содержащийся в ней
сернистый газ при н. у.?

7.121. Один объём воды при 0 °C растворяет 80 объёмов сернистого газа. Считая,
что весь сернистый газ превращается в сернистую кислоту, рассчитайте её
максимально возможную процентную концентрацию в растворе.

7.122. Какая соль образуется при пропускании избытка сернистого газа через
раствор карбоната натрия? Запишите уравнение реакции.

7.123. Как осуществить следующие превращения?
a) H.S------ > SO,------ > SO.------ > НДО,------> Fe,(SO.),

б) SBr2 ------ > SO2 ------ > S ------ > H2S ------ > H2SO4 ------ > KHSO4 ------ >

------ > BaSO4
7.124. В каком объёмном отношении нужно смешать 40%-ю серную кислоту
(плотность 1,30 г/мл) и воду для получения одномолярного раствора (плот
ность 1,07 г/мл)?

7.125. В 92 г 10,7%-й серной кислоты растворили 8 г серного ангидрида. Найдите
массовую долю серной кислоты в конечном растворе.

7.126. Сколько тонн серной кислоты можно получить из 400 т серного колчедана,
содержащего 45% серы?

____ 205

7.127. При растворении 9 г металла в разбавленной серной кислоте выделилось
11,2 л газа (н. у.). Определите металл.

7.128. При растворении 12 г металла в разбавленной серной кислоте выделилось
11,2 л газа (н. у.). Определите металл.

7.129. В одном литре 5%-й серной кислоты (плотность 1,03 г/мл) растворили 21 г
лития. Найдите массовые доли веществ в полученном растворе.

7.130. Какую массу медного купороса можно получить, имея в распоряжении 6 г
оксида меди(11) и 50 г 4,9%-й серной кислоты? Найдите массовую долю
сульфата меди в полученном растворе.

7.131. Какой объём сернистого газа (н. у.) образуется при обжиге 360 кг пирита,
содержащего 5% пустой породы?

7.132. Приведите два примера оксидов, с которыми не взаимодействует концент
рированная серная кислота.

7.133. На чём основано водоотнимающее действие концентрированной серной
кислоты?

7.134. Какие из перечисленных газов: азот, кислород, хлороводород, иодоводо
род, аммиак, сероводород — можно осушить концентрированной серной
кислотой? Обоснуйте свой выбор.

7.135. Почему водный раствор гидросульфата натрия имеет кислотную реакцию
среды?

7.136. Запишите уравнения реакций водного раствора гидросульфата натрия
с магнием, гидрокарбонатом натрия.

7.137. Что надо сделать, если на кожу попадёт концентрированная серная кис
лота?

7.138. Запишите уравнения реакций концентрированной серной кислоты со сле
дующими веществами: уголь, иодид фосфора(Ш), сульфид цинка, фторид
кальция, нитрат натрия, сульфат бария.

7.139. При обезвоживании кристаллогидрата сульфита натрия его масса умень
шилась в два раза. Установите формулу кристаллогидрата.

7.140. Какие из перечисленных веществ можно окислить концентрированной
серной кислотой? Сероводород, сернистый газ, сера, сульфид железа(П),
соляная кислота, иодоводородная кислота. Запишите уравнения реакций.

7.141. Раствор серной кислоты с массовой долей 20%, массой 49 г разбавили во
дой до 100 мл. Определите молярность полученного раствора.

.206.

Уровень 2
7.142. Минерал мирабилит при нагревании превращается в жидкость, представ
ляющую собой водный раствор сульфата натрия с массовой долей соли
44,1%. Определите формулу мирабилита.

7.143. Имеются следующие вещества: ZnS, Cu2S, FeS, FeS2, HgS. Какое из ве
ществ массой 1 г даст при обжиге наибольший объём сернистого газа?

7.144. При разложении безводного сульфата металла масса твёрдого остатка
оказалась равной одной трети массы исходного вещества. Определите ме
талл.

7.145. Оксид серы(71) массой 24 г растворили в 200 мл воды. Рассчитайте массо
вую долю растворённого вещества в полученном растворе.

7.146. Какая масса 10%-го олеума необходима для приготовления 100 г 20%-й
серной кислоты?

7.147. Запишите уравнения реакций, соответствующие приведённой схеме прев
ращений:
о +6

7.148. Объясните, почему при действии концентрированной серной кислоты на
иодид калия не может образоваться сероводород. Запишите уравнение
упомянутой реакции.

7.149. Смесь твёрдых сульфата и гидросульфата натрия массой 40,4 г нагрели
с концентрированной серной кислотой. Выделилось 2,24 л (н. у.) газа.
Определите состав смеси в мольных и массовых процентах.

7.150. В раствор, полученный смешением 100 г 4%-го раствора гидроксида на
трия и 100 мл 1М серной кислоты, внесли 10 г цинка. Найдите массовые
доли веществ в полученном растворе.

7.151. Какую массу оксида серы(71) следует добавить к 500 г 20%-го раствора
серной кислоты, чтобы увеличить её массовую долю вдвое?

7.152. Рассчитайте массовую долю серной кислоты в растворе, полученном сме
шением 200 мл 15%-го раствора серной кислоты с плотностью 1,2 г/мл
и 150 мл 10%-го раствора нитрата бария с плотностью 1,04 г/мл.

.207

7.153. Смесь карбоната лития и карбоната бария обработали избытком раствора
серной кислоты. При этом выделилось 8,96 л (н. у.) газа и образовалось
23,3 г осадка. Определите массовую долю карбоната лития в исходной
смеси солей.

7.154. Смесь гидросульфата и сульфата натрия с массовой долей сульфата в ней
60% может вступить в реакцию с 144 мл 10%-го раствора гидроксида на
трия (р = 1,11 г/мл). На исходную смесь подействовали избытком раствора
гидроксида бария. Найдите массу образовавшегося осадка.

7.155. В результате реакции 34,8 г оксида марганца(17) с 30%-м раствором соля
ной кислоты массой 244 г выделился газ. Этот газ пропустили через 316 г
10%-го раствора сульфита калия. Вычислите массовые доли веществ
в образовавшемся растворе.

7.156. С помощью какого реагента можно различить водные растворы сульфида,
сульфита и сульфата натрия? Запишите уравнения реакций.

7.157. Растворимость безводного сульфида натрия при некоторой температуре
составляет 16,8 г на 100 г воды. При этой температуре приготовили 300 г
насыщенного раствора сульфида натрия. Раствор разлили в две колбы.

К раствору в первой колбе добавили избыток раствора хлорида алюми
ния. К раствору во второй колбе добавили 100 г соляной кислоты, также
взятой в избытке. При этом объём газа, выделившийся из второй колбы,
оказался в 1,5 раза больше объёма газа, выделившегося из первой колбы.
(Объёмы газов измерены при одинаковых условиях.) Определите массо
вую долю хлорида натрия в конечном растворе во второй колбе.

7.158. При сливании двух растворов, содержащих соответственно 1,02 г соли се
роводородной кислоты и 2,7 г хлорида металла, выпало 1,92 г осадка. Ка
кие соли взяты для реакции, если они прореагировали полностью? Выде
ления газа не наблюдалось.

7.159. При растворении оксида металла в степени окисления +2 в необходимом
количестве 20%-й серной кислоты получили раствор его соли с массовой
долей 22,64%. Определите неизвестный металл.

7.160. При действии избытком раствора хлорида бария, подкисленного соляной
кислотой, на 100 г 12,6%-го раствора сульфита натрия, длительное время хра
нившегося на воздухе, образовалось 7,0 г осадка. Какая примесь содержится
в растворе и как она образовалась? Какая часть сульфита окислилась?

7.161. В состав олеума входят различные полисерные кислоты H2S2O7 (пиросерная кислота), H2S3O10 и т. д. Выскажите предположения, какие вещества
присутствуют в 30%-м олеуме, который формально является 30%-м рас
твором серного ангидрида в 100%-й серной кислоте.

208.

7.162. При длительном нагревании гидросульфата натрия он отщепляет воду,
превращаясь в соль пиросерной кислоты H2S2O7. Дальнейшее нагревание
этой соли приводит к выделению паров высшего оксида серы(71). Запиши
те уравнения реакций.

7.163. Какой объём сернистого газа (н. у.) необходимо пропустить через 200 г
5,13%-го раствора гидроксида бария, чтобы образовалось 7,88 г осадка,
а раствор над осадком не вызывал окрашивания фенолфталеина.

7.3.

Элементы V группы

Примеры решения задач

■ Пример 7-7. При взаимодействии газа, полученного растворением
19,2 г металлической меди в разбавленной азотной кислоте, с газом,
выделившимся при разложении бертолетовой соли, суммарный объём
газов стал равен 8,96 л (н. у.). Определите массу бертолетовой соли,
взятой для разложения, считая выход реакции 70%.
Решение.

3Cu + 8HN0,(nB3fi , = 3Cu(NO,)2 + 2NO + 4Н2О

(1)

2КС1О3 = 2КС1 4- ЗО2

(2)

2NO + О2 = 2NO2

(3)

Из уравнения 1 следует, что 0,3 моль (19,2 / 64) меди выделяют
0,2 моль NO, V(NO) = 0,2-22,4 = 4,48 л. Из уравнения 3 видно,
что для окисления этого количества NO потребуется 0,1 моль
О2 (2,24 л) и при этом образуется 0,2 моль NO2 (4,48 л). Ещё в смеси
будет избыток кислорода 4,48 л. Всего кислорода образовалось
И(О2) = 2,24 + 4,48 = 6,72 л (0,3 моль).
Такое количество кислорода образуется при разложении
0,2 моль бертолетовой соли, а с учётом выхода ш(КСЮ3) =
= 0,2/0,7-122,5 = 35 г.
'
Ответ. т(КС1О3) = 35 г.

■ Пример 7-8. Смесь газов, образовавшихся при термическом разложе
нии 3,31 г нитрата свинца(П), пропущена через 100 мл воды. Определи
те массовую долю вещества в этом растворе.
Решение.
Найдём количество вещества нитрата свинца.
v(Pb(NO3)2) = 3,31 / 331 = 0,01 моль

2Pb(NO3)2 = 2РЬО + 4NO2 + О2

209

m(NO2) = 0,01 • 2 • 46 = 0,92 г
m(O2) = 0,01/2-32 = 0,16 г
При растворении смеси оксида азота(1У) в воде образуется рас
твор азотной кислоты:

4NO2 + О2 + 2Н2О = 4HNO3
v(HNO3) = v(NO2) = 0,02 моль
m(HN03) = 0,02 • 63 = 1,26 г
т(раствора) = 100 + 0,92 + 0,16 = 101,08 г
w(HNO3) = 1,26 / 101,08 = 0,0125, или 1,25%
Ответ, со (HN03) = 1,25%.
■ Пример 7-9. Навеску кристаллогидрата гидрофосфата натрия массой

10,00 г выдержали в течение длительного времени при 300 °C. Масса
полученного твёрдого вещества составила 7,47 г. Определите формулы
исходного и конечного веществ. Ответ подтвердите расчётом.
Решение.
При нагревании происходит полное отщепление кристаллиза
ционной воды и дегидратация кислой соли:
2Na,HPO4 • хН20 —> Na4P?O7 + (2х + 1)Н2О
v(Na4P2O7) = 7,47 / 266 = 0,0281 моль,
v(Na2HPO4 • хН20) = 2 • 0.0281 = 0,0562 моль,
M(Na2HPO4 • хН20) = 10 / 0,0562 = 178 г/моль.
178 = 142 + 18х,
х = 2.
Ответ. Na2HPO4 • 2Н2О, Na4P2O7.

7.3.1. Азот
Уровень 1
7.164. Предложите способ, как можно очистить азот от примеси: о) кислорода;

б)сероводорода.
7.165. Смешали 200 г 6,9%-го раствора нитрита натрия и 100 г 5,35%-го раствора

хлорида аммония. Раствор нагрели. Определите объём выделившегося
газа (н. у.) и массовые доли веществ в конечном растворе.
7.166. Для получения азота учащийся пропустил сухой воздух через трубку с рас

калённой медной стружкой. Полученный газ имеет плотность по водороду
больше 14. Чем это объясняется?

210

7.167. В пяти колбах находятся следующие газы: хлор, азот, кислород, сернистый
газ, углекислый газ. Как их различить?

7.168. Для очистки азота от различных газов его пропускают через промывные
склянки, содержащие растворы веществ. От примеси каких газов можно
избавиться, пропуская азот через промывную склянку: о) с раствором ги
дроксида натрия; б) с концентрированной серной кислотой?

7.169. Как можно экспериментально доказать, что азот содержит примесь: о) хло
ра; б) хлороводорода?

7.170. В колбе при н. у. находится 200 мл азота. Какую массу имеет азот, содер
жащийся в колбе?

7.171. Смесь азота с кислородом, имеющую среднюю молярную массу 30, пропу
стили через газоразрядную трубку. На выходе из трубки получена газовая
смесь, имеющая при 200 °C среднюю молярную массу 30,3. Определите
состав конечной смеси в объёмных процентах.

7.172. На атомы азота приходится 0,01% массы земной коры, а на атомы фосфо
ра — 0,08%. Сколько атомов фосфора в земной коре приходится на один
атом азота?

7.173. Какое из минеральных удобрений наиболее богато азотом?
7.174. Чистый азот можно получить, пропуская смесь аммиака и оксида азота(П)
над платиновым катализатором. Найдите среднюю молярную массу смеси
этих газов, при пропускании которой над катализатором образуется чи
стый азот без примеси исходных веществ.

7.175. Для полного восстановления смеси оксида азота(1) и оксида азота(17) до
азота израсходовано 300 мл водорода. Общий объём после приведения
смеси к исходным условиям составил 225 мл. Определите состав взятой
смеси, если её объём при тех же условиях равен 200 мл.

7.176. Один из оксидов азота, реагируя с углём, образует азот и углекислый газ.
Объёмы оксида азота, азота и углекислого газа относятся как 2:2: 1.
Определите формулу оксида.

7.177. При пропускании электрического разряда через воздух в закрытом сосуде
над водой происходит большее уменьшение объёма воздуха, чем при сжи
гании в нём фосфора. Дайте объяснение этому факту.

7.178. Предложите способ, как очистить азот от примеси: о) аммиака; б) оксида
азота(П).

7.179. Как получить азот из газовой смеси, образующейся при прокаливании ни
трата цинка?

.211

7.180. Какой из изображённых на рисунке приборов можно использовать для по
лучения: а) аммиака; б) оксида азота(1У); в) оксида азота(Н)?

7.181. Имеется 100 м3 (н. у.) азото-водородной смеси со средней молярной мас
сой 8,96 г/моль. Сколько килограммов жидкого аммиака можно получить,
используя эту смесь, если выход реакции составляет 98%?

7.182. Как можно доказать наличие в аммиаке примеси водорода, имея в распо
ряжении воду, стакан и сухую пробирку?

7.183. Смешали 100 г 17%-го раствора аммиака и 490 г 5%-й серной кислоты.
Найдите массовые доли веществ в полученном растворе.

7.184. В 1 л воды последовательно растворили 1 л аммиака (н. у.) и 1 л хлорово
дорода (н. у.). Найдите массовую долю хлорида аммония в растворе.

7.185. Назовите соль, которая реагирует как с соляной кислотой, так и с раство
ром гидроксида натрия с выделением газов, причём объёмы этих газов
равны.

7.186. Назовите соль, содержащую 12,2% азота, 4,3% водорода и кислород.

7.187. В 110 мл 9%-й хлороводородной кислоты (плотность 1,04 г/мл) растворили
газообразный аммиак, выделившийся при полном гидролизе 2,96 г нитри
да кальция. Определите массовую долю хлороводорода в полученном при
этом растворе.

7.188. Опишите изменения, которые происходят при нагревании в открытой про
бирке: о) хлорида аммония; б) дихромата аммония; в) гидрофосфата ам
мония.

7.189. Какие реагенты можно использовать для осушения аммиака?

7.190. Аммиак, полученный разложением 428 г хлорида аммония, растворили
в воде. Получили 1 л раствора. Найдите молярную концентрацию аммиака
в этом растворе.

212.

7.191. Необходимо приготовить 500 мл 17%-го раствора аммиака с плотностью
0,933 г/мл. Аммиак получают нагреванием смеси хлорида аммония с гашё

ной известью. Рассчитайте массы реагентов, которые нужно взять.

7.192. На 100 г 7,9%-го раствора гидрокарбоната аммония подействовали 100 г
0,74%-го раствора гидроксида кальция. Определите массу осадка и массо
вые доли веществ в растворе.

7.193. При нагревании смеси 6,6 г сульфата аммония и 4,8 г гидроксида натрия
выделился газ, который полностью поглотили 120 г 5%-го раствора сульфата
железа(1 II). Найдите массовую долю соли в образовавшемся растворе.

7.194. Газообразный аммиак, выделившийся при гидролизе нитрида лития, рас
творили в воде. На нейтрализацию полученного раствора израсходова
ли 150 г 8%-й азотной кислоты. Определите объём (н. у.) выделившего
ся аммиака и массу исходного нитрида лития, вступившего в реакцию
с водой.

7.195. Сколько миллилитров 30%-го раствора аммиака (плотность 0,892 г/мл)
надо добавить к 200 мл 40%-й соляной кислоты (плотность 1,198 г/мл),

чтобы массовая доля кислоты в растворе уменьшилась в четыре раза?

7.196. Концентрированный раствор аммиака имеет массовую долю 30% и плот
ность 0,892 г/мл. Определите молярность этого раствора.

7.197. Аммиак объёмом 67,2 л (н. у.) растворили в 1,2 л воды. Рассчитайте массо
вую долю аммиака в полученном растворе.

7.198. Какой объём 20%-го раствора аммиака (плотность 0,91 г/мл) надо доба
вить к 200 г 20%-й соляной кислоты, чтобы массовая доля хлороводорода
в конечном растворе стала равна 15%?

7.199. В 170 г 10%-го раствора аммиака растворили 4,48 л (н. у.) аммиака. Плот
ность полученного раствора составила 0,95 г/мл. Найдите молярность рас
твора.

7.200. Сколько граммов твёрдого гидроксида калия необходимо добавить к 100 г
11,5%-го раствора гидросульфата аммония для перевода половины ионов
аммония в аммиак? Каковы массовые доли веществ в полученном растворе?

7.201. Как осуществить следующие превращения?
a) NaN.
<J)'О
NH„

NO -» NOC1 -> HNO, -> HNO, -4- A1(NO,),

NH.NO,
N?O -► N„
том
4

Mg
4N? ^ NH.C1
Ом
т

N
м?

213

7.202. В раствор нитрата калия, подкисленный серной кислотой, внесли медную
проволоку и нагрели. Что наблюдается? Запишите уравнения реакции.
Сравните окислительные свойства азотной кислоты и её соли.

7.203. Какой объём газа (н. у.) образуется при действии на 200 г 6,9%-го раство
ра нитрита натрия 15%-м раствором иодида натрия, подкисленным серной
кислотой, массой 100 г?

7.204. Запишите молекулярное уравнение реакции, соответствующее ионному
уравнению.

NH+ + ОН- = NH3 + Н2О
2HSO4 + 2NO2 = NO + NO2 + Н2О + 2SO|HSOj + НСО3 = SQ2- + Н2О + СО2
7.205. Запишите уравнения реакций, иллюстрирующие схему превращений.
n2

NH3

NO2

7.206. Нитрат калия массой 20,2 г нагрели в пробирке. Какая часть вещества раз
ложилась, если полученный твёрдый остаток способен обесцветить 100 г
6,32%-го раствора перманганата калия, подкисленного серной кислотой?

7.207. Какие газы могут выделяться при взаимодействии азотной кислоты с ме
таллами? Приведите примеры.

7.208. Запишите уравнения реакций взаимодействия концентрированной азот
ной кислоты с углём, серой, фосфором, иодом.

7.209. Что происходит при действии горячей концентрированной серной кислоты
на сульфид железа(П), дисульфид железа(Н), сульфид меди(1), сульфид
свинца(П), сульфид фосфора(У), иодид железа(П)? Запишите уравнения
реакций.

7.210. Приведите пример, когда при реакции азотной кислоты с металлом выде
ляется водород.

7.211. Нитраты каких металлов разлагаются без выделения кислорода? Приведи
те примеры.

7.212. Объясните, почему разбавленная азотная кислота окисляет сероводород
до серы, а концентрированная — до серной кислоты. Запишите уравнения

214.

реакций. Как изменяется продукт восстановления азотной кислоты в зави
симости от её концентрации?

7.213. Объясните, почему разбавленная серная кислота не реагирует с раство
ром нитрата калия, а концентрированная серная кислота с твёрдым нитра
том калия вступает в реакцию.

7.214. «Дымящая» (безводная) азотная кислота при хранении постепенно желте
ет. Как это объяснить?

7.215. Царская водка всегда имеет оранжевый цвет. Чем это вызвано?
7.216. Как объяснить тот факт, что царская водка, в отличие от азотной кислоты,
растворяет золото?

Уровень 2
7.217. Для определения азота по Кьельдалю весь содержащийся в образце азот
переводят в аммиак. Это можно осуществить путём восстановления соеди
нений азота водородом в момент выделения в щелочной среде, например,
используя цинк или алюминий и раствор гидроксида натрия. Составьте
уравнения реакций:
Zn + NaOH + NaNO3 + Н2О = ...
Al + NaOH + NaNO2 + H2O = ...

7.218. При нагревании оксида натрия с нитратом натрия образуется вещество со
става Na3NO4. В водном растворе оно превращается в нитрат натрия. За
пишите уравнения реакций. Почему ортонитраты гораздо менее устойчивы
по сравнению с ортофосфатами?

7.219. При нагревании образца нитрата алюминия часть вещества разложилась.
При этом выделилось 3,36 л (н. у.) смеси газов. Масса твёрдого остатка со
ставила 12,69 г. Остаток полностью растворили в необходимом для реак
ции минимальном объёме 12%-го раствора гидроксида натрия. Определи
те массовую долю нитрата натрия в полученном растворе.

7.220. При нагревании образца нитрата меди(Н) часть вещества разложилась.
При этом выделилось 2,8 л (н. у.) смеси газов. Масса твёрдого остатка со
ставила 32,2 г. К этому остатку последовательно добавили 50 мл воды
и 160 г 10%-го раствора гидроксида натрия. Определите массовую долю
гидроксида натрия в конечном растворе.

7.221. Железную пластинку растворили в 250 г раствора азотной кислоты. Объём
выделившейся смеси оксида азота(П) и оксида азота(1У) составляет 10,08 л
(н. у.). В полученной смеси оксидов азота соотношение числа атомов кис-

215

порода к числу атомов азота равно 5 : 3. Вычислите массовую долю соли
в полученном растворе.

7.222. Для проведения электролиза на инертных электродах взяли 282 г 20%-го
раствора нитрата меди(П). Когда масса раствора уменьшилась на 16 г, про
цесс остановили. К образовавшемуся раствору добавили 140 г 20%-го рас

твора гидроксида натрия. Определите массовую долю щёлочи в получен
ном растворе.

7.223. Бурый газ, полученный при действии на медь концентрированной азотной
кислотой, поглотили гидроксидом бария. К полученному раствору добави
ли раствор перманганата калия. Наблюдали выпадение бурого осадка. Вы
павший осадок внесли в раствор хлорида натрия, подкисленный серной
кислотой. Запишите уравнения реакций.

7.224. Рассчитайте pH 24%-го раствора аммиака, имеющего плотность 0,91 г/мл.
Константа диссоциации аммиака равна 1,8 • 10*5.

7.225. Рассчитайте степень диссоциации аммиака в 0,1М растворе, если констан
та диссоциации аммиака равна 1,8 • 10-5.

7.226. В 1 л 0,1 М раствора аммиака поместили 5,35 г хлорида аммония. Объём
раствора не изменился. Рассчитайте pH полученной смеси, если константа
диссоциации аммиака равна 1,8 • 10-5.

7.227. При гидролизе нитрида магния выделился газообразный аммиак, который
растворили в воде. На нейтрализацию полученного раствора израсходова
ли 94,5 мл 12%-й хлороводородной кислоты (плотность 1,06 г/мл). Опре
делите объём выделившегося аммиака (н. у.) и массу исходного нитрида

магния, вступившего в реакцию с водой.

7.228. Аммиак объёмом 8,96 л (н. у.) подвергли каталитическому окислению из
бытком кислорода. Полученную газовую смесь пропустили через 1 л воды,
причём газ, выходящий из воды, имел плотность по водороду 16. Найдите
массовую долю кислоты в полученном растворе.

7.229. Растворимость безводного сульфита аммония составляет 58 г на 100 г
воды. Приготовили насыщенный раствор, добавив необходимое количест
во соли к 120 мл воды. Раствор разделили на две части. К первой части
раствора добавили избыток концентрированной азотной кислоты (опыт 1).
Наблюдали выделение бурого газа. Ко второй части раствора добавили
120 г соляной кислоты, взятой в избытке (опыт 2). При этом объём газа,
выделившегося во втором опыте, оказался в 4 раза меньше объёма газа,
выделившегося в первом опыте. Определите массовую долю соли в конеч
ном растворе во втором опыте.

216____

7.230. Оксид N2O3 образуется при взаимодействии двух молекул — NO и NO2.
Молекула N2O3 содержит связь N—N. Изобразите структурную и элек
тронную формулы молекулы. При низкой температуре известен изомер,
состоящий из молекул N2O3, в которых два азота соединены друг с другом
через кислород. Какое из этих веществ является: о) оксидом трёхвалент
ного азота; б) оксидом азота в степени окисления +2, +4?

7.231. Царская водка получается смешением 1 моль азотной кислоты и 3 моль
хлороводорода. Рассчитайте, в каком массовом отношении надо смешать
63%-ю азотную кислоту и 36%-ю соляную для получения царской водки.

7.3.2. Фосфор

Уровень 1
7.232. Сравните строение белого, красного, фиолетового и чёрного фосфора.

7.233. В каких веществах растворим: о) белый фосфор; б) красный фосфор?
7.234. Какой состав имеют пары фосфора при высокой температуре? Какая алло
тропная модификация фосфора образуется при их конденсации?

7.235. Красный фосфор при хранении на воздухе постепенно «намокает». Он
становится липким. Для очистки красного фосфора в лаборатории его про
мывают раствором щёлочи и сушат. Как объяснить процесс намокания
красного фосфора?

7.236. Белый фосфор светится в темноте. Как это объяснить?
7.237. Почему молекулы Р2, аналогичные молекулам N2, устойчивы только при
высокой температуре?

7.238. Известно, что фосфорный ангидрид состоит из молекул Р4О10. Изобразите
структурную формулу такой молекулы. Определите валентность фосфора.

7.239. Известно, что при окислении фосфора в недостатке кислорода, помимо
молекул Р4О6, образуются молекулы Р4О7, Р4О8 и Р4О9. Какое строение
они имеют?

7.240. Сравните углы связей между атомами фосфора в белом и красном фосфо
ре. Как это влияет на реакционную способность простых веществ?

7.241. На фосфид натрия подействовали избытком концентрированной серной
кислоты. Запишите уравнение реакции.

7.242. Бромид фосфора(Ш) внесли в хлорную воду, взятую в избытке. Запишите
уравнение реакции.

217

7.243. Фосфор массой 18,6 г сожгли в 67,2 л (н. у.) кислорода. Образовавшее
ся при этом вещество растворили в 100 г воды и полученный раствор
прокипятили. Определите массовую долю кислоты в полученном рас
творе.

7.244. Фосфор массой 9,3 г прореагировал при нагревании с избытком хлора.
Полученный хлорид растворили в 700 г 20%-го раствора гидроксида ка
лия. Определите массовые доли веществ в полученном растворе.

7.245. Смешали равные массы 10%-х растворов ортофосфата и ди гидроортофос
фата натрия. Определите массовые доли веществ в полученном растворе.

7.246. В 100 г 8,48%-го раствора ортофосфата калия растворили 14,2 г фосфор
ного ангидрида. Найдите массовые доли веществ в полученном растворе.

7.247. В 250 мл воды внесли 13,8 г натрия, а затем к полученному раствору после
окончания реакции добавили 50 г 59%-й ортофосфорной кислоты. Опре
делите массовые доли веществ в растворе.

7.248. Фосфор массой 3,1 г сожгли в избытке кислорода. Образовавшееся при
этом вещество растворили в воде и полученный раствор прокипятили.
К полученному раствору добавили избыток 0,1%-го раствора гидроксида
кальция. Определите массу образовавшегося гидроксиапатита.

7.249. Серый порошок, полученный спеканием кальция с фосфором в электропе
чи, внесли в соляную кислоту. Выделившийся газ пропустили через кон
центрированную азотную кислоту. В образовавшийся бесцветный раствор
внесли карбонат натрия до прекращения выделения газа, а затем нитрат
кальция. Запишите уравнения всех упомянутых реакций.

7.250. Красный фосфор массой 6,2 г полностью прореагировал с хлором. В обра
зовавшейся смеси на 2 атома фосфора приходится 7 атомов хлора. Какой
объём хлора (н. у.) вступил в реакцию?

7.251. Оксид фосфора(У) массой 28,4 г растворили в 200 мл воды. Найдите мас
совую долю ортофосфорной кислоты в растворе.

7.252. В 200 г 20%-й ортофосфорной кислоты растворили

7,1 г оксида
фосфора(У). Найдите массовую долю ортофосфорной кислоты в растворе.

7.253. Что такое суперфосфат? Почему его нельзя смешивать с известью? Запи
шите уравнение реакции.

7.254. Газ, полученный нагреванием 26,4 г сульфата аммония с избытком гидрок
сида натрия, поглотили 100 г 39,2%-й ортофосфорной кислоты. Найдите
массовую долю соли в конечном растворе.

218.

7.255. В 120 г 9%-го раствора ортофосфорной кислоты внесли 2,84 г фосфорного
ангидрида. Какая соль и в каком количестве образуется, если в получен
ный раствор внести 12 г гидроксида натрия?

7.256. Почему для выделения иодоводорода из солей обычно используют ортофосфорную кислоту? Запишите уравнение реакции.

7.257. К раствору хлорида кальция прилили растворы дигидроортофосфата на
трия, гидроортофосфата натрия и среднего ортофосфата натрия. Что на
блюдается? Запишите уравнения реакций.

7.258. Средний ортофосфат кальция в лаборатории получают действием на вод
ный раствор хлорида кальция раствором гидрофосфата натрия с добавле
нием в него раствора аммиака. Запишите уравнение реакции. Объясните,
почему средняя соль не может быть получена по реакции хлорида кальция
со средним фосфатом натрия.

7.259. Полученный из раствора осадок среднего фосфата кальция в течение несколь
ких часов превращается в гидроксиапатит. Запишите уравнение реакции.

7.260. Смешали 100 г 8,2%-го раствора ортофосфата натрия и 400 г 6,0%-го рас
твора ди гидроортофосфата натрия. Рассчитайте массовые доли веществ
в конечном растворе.

7.261. Смешали 100 г 16,4%-го раствора ортофосфата натрия и 100 г 6,0%-го рас
твора ди гидроортофосфата натрия. Рассчитайте массовые доли веществ
в конечном растворе.

7.262. Для получения фосфора в промышленности можно использовать реакцию
взаимодействия гидроксиапатита с кварцевым песком и углём или реакцию
фосфорной кислоты с углём. Запишите уравнения реакций. Какую роль иг
рают уголь и кварцевый песок в этих реакциях?

7.263. Как получить фосфин из белого фосфора: о) в одну стадию; б) в две ста
дии. Запишите уравнения реакций.

7.264. Оксид фосфора(1Н) внесли в раствор перманганата калия, подкисленный сер
ной кислотой. Какие вещества образуются? Запишите уравнение реакции.

7.265. Оксид фосфора(Ш) внесли в нейтральный раствор перманганата калия. Ка
кие вещества образуются? Запишите уравнение реакции.

7.266. Хлорид фосфора(7) массой 62,55 г растворили в воде. Какой объём
20%-го раствора гидроксида калия (плотность 1,15 г/мл) потребуется для
полной нейтрализации полученного раствора?

7.267. Серый порошок, полученный при спекании кальция с фосфором, внесли
в соляную кислоту. Выделившийся газ пропустили через концентрирован
ную азотную кислоту. В образовавшийся бесцветный раствор внесли кар

219

бонат натрия до прекращения выделения газа, а затем нитрат кальция. За
пишите уравнения реакций.

7.268. Объясните, почему фосфористая кислота является двухосновной. Приве
дите формулы кислых и средних солей этой кислоты. Назовите их.

7.269. При дегидратации ортофосфорной кислоты образуется метафосфорная
кислота. Запишите уравнение реакции. Координационное число фосфора
в метафосфорной кислоте равно 4. Представьте формулу метафосфорной
кислоты в виде полимера.

7.270. При нагревании ортофосфорной кислоты массой 25,119 г образовался
твёрдый остаток массой 20,813 г, представляющий собой одну из метафосфорных кислот. Определите её молярную массу и составьте структурную

формулу.

7.271. Какая кислота называется пирофосфорной? Как её получают из ортофос
форной кислоты?

Уровень 2
7.272. Фосфор сожгли в избытке хлора. Полученный продукт растворили в из
бытке раствора карбоната натрия. К полученному раствору добавили рас
твор хлорида кальция. Наблюдали выпадение белого осадка. Запишите
уравнения четырёх химических реакций. Какие два вещества входят в со
став белого осадка?

7.273. Красный фосфор растворили в концентрированной азотной кислоте. К по
лученному раствору добавили избыток раствора гидроксида натрия.
На образовавшийся раствор подействовали раствором хлорида кальция.
Что представляет собой выпавший осадок? Запишите уравнения реакций.

7.274. Какие продукты образуются при взаимодействии: о) фосфида алюминия
с концентрированной азотной кислотой; б) фосфина с водным раствором
перманганата калия; в) фосфина с раствором перманганата калия, подкис
ленным серной кислотой; г) белого фосфора с раствором хлорноватой
кислоты; б) фосфида кальция с нейтральным раствором перманганата ка
лия; е) фосфорноватистой кислоты с избытком нейтрального раствора
перманганата калия? Запишите уравнения реакций.

7.275. Запишите уравнения реакций, иллюстрирующие схему превращений.

Н3РО4 <-Х <

> РН3

> У

> Н3РО3

Z -> Н3РО2

220.

7.276. Как осуществить следующие превращения?
а) Са3(РО4)2

------ >

Р2О3

------ >

Р2О5

------ >

НРО3

------ >

------ > Н3РО4 ------ > СаНРО4
б) Na3PO4 ------ > Na2HPO4 ------ > Ag3PO4 ------ > Н3РО4 ------ > Р ------ >

* ^4^3

* ^2^5

7.277. Вещество состава РС17 содержит фосфор в высшей степени окисления
и представляет собой ионный кристалл. Какое строение он имеет? Запи
шите реакцию взаимодействия РС17 с водой.

7.278. Газ, образовавшийся при гидролизе 36,4 г фосфида кальция, сожгли.
К образовавшемуся при этом продукту последовательно добавили 100 мл
воды и 50 мл раствора гидроксида натрия с массовой долей 25% и плотно
стью 1,28 г/см. Определите состав образовавшейся соли и её массовую
долю в растворе.

7.279. К раствору, образовавшемуся при взаимодействии 9,1 г фосфида кальция
с 200 мл 5%-й соляной кислоты (плотность 1,1 г/мл), добавили 125 г 6%-го
раствора карбоната натрия. Найдите массу выпавшего осадка и объём вы
делившегося газа.

7.280. Какую массу девятиводного ортофосфата натрия надо добавить к 200 г го
рячего 6%-го дигидроортофосфата натрия для получения раствора, содер
жащего только гидроортофосфат натрия? Какая масса гидроортофосфата
натрия выделится из раствора при охлаждении до 20 °C, если раствори
мость этой соли при 20 °C 7,66 г в 100 г воды?

Si 7.4.

Элементы IV группы

Примеры решения задач

■ Пример 7-10. Какой объём 34%-го раствора гидроксида калия (плот
ность 1,37 г/см3) потребуется для растворения кремния, полученного
при реакции 19,8 г магния и 18,9 г диоксида кремния?
Решение.
Найдём количества веществ магния и оксида кремния.
v(Mg) = 19,8 / 24 = 0,825 моль
v(SiO2) = 18,9 / 60 = 0,315 моль

2Mg + SiO2 = 2MgO + Si

По этому уравнению магний в избытке и его ещё хватит для ре
акции с кремнием vH3g (Mg) = 0,825 - 0,315 • 2 = 0,195 моль:
2Mg + Si = Mg2Si

221

Кремния останется v(Si) = 0,315 - 0,195/2 = 0,2175 моль
Si + 2КОН + Н2О = K2SiO3 + 2Н2
v(KOH) = 2v(Si) = 0,2175 • 2 = 0,435 моль
m(KOH) = 0,435 • 56 = 24,36 г
^расТвоРа(КОН) = 24,36 / 0,34 = 71,65 г
^растворДКОН) = 71,65 / 1,37 = 52,3 мл
Ответ. Ураствора(КОН) = 52,3 мл.
■ Пример 7-11. Газы Xj и Х2 состоят из одних и тех же элементов.

Смесь этих газов в объёмном соотношении 1 : 3 имеет такую же плот
ность, что и кислород, а смесь этих же газов в соотношении 3:1 — та
кую же плотность, что и аргон. Определите формулы газов (обязатель
но приведите расчёты) и напишите уравнение реакции получения од
ного газа из другого.
Решение.
Пусть х г/моль молярная масса Xj и у г/моль молярная масса Х2,
тогда можно составить систему уравнений:
Г0,25х + 0,75р = 32
|о,75х + О,25у = 4О,

откуда х = 44, у = 28
это углекислый и угарный газы
2СО + О2 = 2СО2
Ответ. Xj — СО2, Х2 — СО.
■ Пример 7-12. Сожгли в избытке кислорода 8,96 л (н. у.) смеси газов

оксида углерода(П) и оксида углерода(17). При этом объём газовой сме
си уменьшился на 1,12 л (н. у.). Образовавшийся газ прореагировал ко
личественно с 29,6 г гашёной извести, растворённой в воде. Определи
те состав исходной смеси газов и массу образовавшейся соли.
Решение.
v(CO + СО2) = 8,96 / 22,4 = 0,4 моль
2СО + О2 = 2СО2
Видно, что уменьшение объёма происходит за счёт кислорода,
тогда
v(O2) = 1,12 / 22,4 = 0,05 моль
С таким количеством кислорода прореагирует 0,1 моль угарного
газа и образуется 0,1 моль углекислого газа. В исходной смеси было
0,1 моль СО и 0,3 моль СО2. Объёмные доли равны: 25% и 75%.
После реакции имеется 0,4 моль СО2.
v(Ca(OH)2) = 29,6 / 74 = 0,4 моль
”

222.

гашёная известь и углекислый газ находятся в соотношении 1 к 1,
поэтому образуется средняя соль:
Са(ОН)2 + СО2 = СаСО3 + Н2О
v(CaCO3) = v(CO2) = v(Ca(OH)2) = 0,4 моль
m(CaCO3) = 0,4 • 100 = 40 г
Ответ. <р% (СО) = 25%, ф% (СО2) = 75%, т(СаСО3) = 40 г.

7.4.1. Углерод

Уровень 1
7.281. Можно ли считать каменный уголь аллотропной модификацией углерода?
Почему?

7.282. Какой объём кислорода (н. у.) потребуется для полного сжигания 1 г 5%-го
раствора фуллерена С60 в толуоле?

7.283. Разделите перечисленные ниже карбиды на группы в соответствии с их от
ношением к воде (растворам кислот) и газообразными продуктами гидро
лиза: Ы9С9, Ве9С, ВаС9, ALC3, Mg9C3, MgC9, Fe3C, WC.

7.284. Карбид алюминия растворили в 250 г 20%-й серной кислоты. Выделилось
4,48 л газа (н. у.). Найдите массовую долю серной кислоты в конечном рас
творе.

7.285. Как из углекислого газа получить угарный газ? Запишите уравнение реакции.
7.286. Как очистить угарный газ от примеси углекислого газа? Запишите уравне
ние реакции.

7.287. Угарный газ ввели во взаимодействие с хлором. Полученный продукт по
глотили водным раствором едкого натра. Смесь каких солей присутствует
в растворе? Запишите уравнения реакций.

7.288. Приведите примеры использования угарного газа для восстановления ме
таллов из оксидов.

7.289. При пропускании угарного газа через аммиачный раствор оксида серебра
выпадает серый порошок, являющийся проводником электрического тока.
Запишите уравнение реакции.

7.290. Уголь поместили в 92%-ю серную кислоту и длительно кипятили до полно
го его растворения. После окончания реакции масса раствора уменьши
лась на 10 г. Найдите массу угля.

7.291. Смесь угарного и углекислого газа имеет относительную плотность по во
дороду 18,8. Найдите мольные и массовые доли газов в смеси.

223

7.292. В смеси угарного и углекислого газа на пять атомов углерода приходится
семь атомов кислорода. Найдите мольные и массовые доли газов в смеси.

7.293. Водный раствор лакмуса обесцвечивается: о) при пропускании хлора;
б) при добавлении порошка активированного угля. Дайте объяснения при
чинам этих явлений.

7.294. Найдите процентную концентрацию соляной кислоты, на нейтрализацию
150 г которой израсходовали 31,8 г карбоната натрия.

7.295. Как различить сернистый и углекислый газы?
7.296. Как различаются объёмы углекислого газа, выделяющиеся при разложе
нии гидрокарбоната натрия и при действии на него соляной кислотой?

7.297. К 130 мл 10%-го раствора карбоната калия (плотность 1,04 г/мл) добавили
260 мл 15%-го раствора хлорида бария (плотность 1,07 г/мл). Найдите мас
совые доли солей в конечном растворе.

7.298. Какой объём углекислого газа (н. у.) необходимо пропустить через 100 г
4%-го раствора гидроксида натрия, чтобы в растворе присутствовала
смесь двух солей с равными массовыми долями?

7.299. Какой объём углекислого газа (н. у.) необходимо пропустить через 300 г
2%-го раствора гидроксида натрия, чтобы в растворе присутствовала
смесь двух солей с равными мольными долями?

7.300. Как различить растворы карбоната и гидрокарбоната натрия?
7.301. Как изменяется pH раствора гидрокарбоната натрия при кипячении? Объ
ясните причину.

7.302. Карбонат бария массой 15 г растворили при нагревании в 250 мл 20%-й
азотной кислоты (р = 1,1 г/мл). Какова массовая доля соли в образовав
шемся растворе?

7.303. К 250 г 5,3%-го раствора карбоната натрия прибавили 100 мл 1М соляной
кислоты (плотность 1,02 г/мл). Найдите массовые доли веществ в конечном
растворе.

Уровень 2
7.304. При действии на раствор хлорида магния раствором гидрокарбоната на
трия, насыщенным углекислым газом, выпадает осадок средней соли,
а при использовании раствора среднего карбоната натрия образуется ги
дромагнезит Mg5(CO3)4(OH)2. Дайте объяснения этому факту. Запишите
уравнения реакций.

224.

7.305. Учащийся проводил синтез гидромагнезита Mg5(CO3)4(OH)2 смешением
растворов сульфата магния и карбоната натрия. Фильтрат, полученный по
сле отделения осадка, при кипячении дал осадок среднего карбоната маг
ния. Как это можно объяснить? Запишите уравнения реакций.

7.306. Хранящаяся в лаборатории дистиллированная вода содержит 0,5 мг/л
углекислого газа. Рассчитайте pH этой воды, предполагая, что весь угле
кислый газ присутствует в растворе в виде угольной кислоты, первая кон
станта диссоциации которой равна 3,6 • 10'7.

7.307. Смесь карбоната натрия и гидрокарбоната натрия может прореагировать
с 73 г 20%-го раствора соляной кислоты или 100 г 8%-го раствора гидрокси

да натрия. Определите массовую долю карбоната натрия в исходной смеси.

7.308. Смесь гидрокарбоната и карбоната калия с массовой долей карбоната
в ней 73,4% может прореагировать с 80 г 7%-го раствора гидроксида ка
лия. Исходную смесь обработали избытком раствора серной кислоты. Ка
кой объём (н. у.) газа выделяется при этом?

7.309. Объясните, почему гидрокарбонат кальция не удаётся выделить в виде ин
дивидуального вещества.

7.310. Объясните, почему карбонат алюминия не может быть получен из водного
раствора.

7.4.2. Кремний

Уровень 1
7.311. Почему жёлтый кварцевый песок при обработке концентрированной соля
ной кислотой становится бесцветным?

7.312. Как объяснить растворение кремния в смеси азотной и плавиковой кислот
и растворение кварца в плавиковой кислоте?

7.313. Что такое карборунд? Как его получают в промышленности из кварцевого
песка? Запишите уравнение реакции.

7.314. При взаимодействии кремния с хлороводородом при нагревании образу
ется силикохлороформ SiHCl3 — бесцветная жидкость, разлагаемая во
дой с выделением газа. Запишите уравнения реакций.

7.315. Какое координационное число имеет кремний практически во всех кисло
родных соединениях?

7.316. Почему кремниевая кислота H4SiO4, в отличие от серной, не устойчива
к поликонденсации и выпадает в осадок в виде смеси различных поли
кремниевых кислот?

.........225

7.317. Тетрахлорид кремния сильно дымит на воздухе. Дым становится ещё гуще,
если в воздухе присутствует аммиак. Дайте объяснения этим фактам.

7.318. Для получения тетрахлорида кремния удобно использовать смесь оксида
кремния(1У) с углём. При пропускании над ней хлора при высокой темпера
туре происходит реакция, приводящая к образованию тетрахлорида крем
ния и угарного газа. Запишите уравнение реакции. Какую роль играет
в ней уголь?

7.319. При нагревании смеси кварцевого песка с нитратом калия наблюдается
выделение бурого газа. Запишите уравнение реакции и объясните, почему
она протекает.

7.320. При растворении сплава кремния и цинка в щёлочи выделилось 6,72 л водо
рода (н. у.), а при действии на такой же сплав соляной кислотой — 4,48 л
газа (н. у.). Определите массу сплава и массовые доли элементов в сплаве.

7.321. Кремний, поверхность которого покрыта белой коркой оксида, массой 10 г,
растворили в 100 г раствора гидроксида натрия. Масса раствора после за
вершения реакции стала 108,8 г. Какая часть кремния была окислена?

7.322. Что происходит при добавлении к раствору силиката натрия раствора ги
дросульфата аммония? Запишите уравнение реакции.

7.323. Как доказать, что кремниевая кислота слабее угольной?
7.324. Порошок кремния сожгли в хлоре. Образовавшуюся бесцветную жидкость
внесли в раствор гидроксида натрия. К полученному раствору добавили хло
рид кальция. При этом выпал осадок, который отфильтровали. К фильтрату
добавили нитрат серебра. Что наблюдается? Запишите уравнения реакций.

7.325. Объясните, почему кремний не удаётся получить восстановлением кварца:
о) водородом; б) углём.

7.326. Самый чистый кремний получают разложением силанов — соединений
кремния с водородом. Силаны образуют гомологический ряд наподобие
алканов, но гораздо менее устойчивы. Изобразите структурную формулу
трисилана Si3H8 и запишите реакцию его термолиза.

7.327. Что называют жидким стеклом? Как его получают?
7.328. Жидкое стекло хранят в плотно закупоренной таре. При оставлении её от
крытой на воздухе содержимое постепенно превращается в студенистую
массу. Что при этом происходит?

7.329. Для укрепления грунтов в полости под давлением закачивают жидкое сте
кло и раствор хлорида кальция. Через некоторое время содержимое поло
сти затвердевает. Дайте объяснение этому явлению.

226.

7.330. Какие массы карбоната кальция, карбоната натрия и кварцевого песка не
обходимо взять для варки 1 т стекла состава Na20 • СаО • 6SiO2?

7.331. Стекло содержит в своём составе 13% оксида натрия, 11,7% оксида каль
ция и 75,3% оксида кремния. Выразите состав стекла химической форму
лой в виде комбинации оксидов.

Уровень 2
7.332. При внесении в жидкое стекло растворимых солей различных металлов
вырастает «неорганический сад», состоящий из полых трубок с полупро
ницаемыми мембранами, образованными нерастворимыми в воде силика
тами и продуктами их гидролиза. Как объяснить образование «неоргани
ческого сада» и его рост?

7.333. Силицид железа FeSi представляет собой желтовато-серые кристаллы, не
растворимые в воде. Запишите уравнения реакций силицида железа с кис
лородом воздуха (сгорание при нагревании) и с концентрированной азот
ной кислотой.

7.334. При взаимодействии тетрахлорида кремния с этанолом образуется тетра
этоксисилан Si(OC2H5)4. Запишите уравнение реакции. К какому классу
соединений он принадлежит? Гидролиз тетраэтоксисилана приводит
к образованию гидроксипроизводного Si(OC2H5)3OH, способного к обра
зованию димеров Si2O(OC2H5)6. Запишите уравнения реакций. Какие
продукты образуются при сгорании тетраэтоксисилана?

7.335. При пропускании водорода через горячую кварцевую трубку на её стенках
образуется коричневый порошок, который реагирует с водным раствором
щёлочи с выделением водорода. Массовая доля кремния в этом порошке
равна 63,64%. Запишите уравнения реакций.

7.336. Ортосиликат натрия Na4SiO4 получают сплавлением карбоната натрия
с кварцевым песком. В каком массовом соотношении необходимо смешать
исходные реагенты?

7.337. Метасиликат натрия имеет формулу Na2SiO3, а координационное число
кремния в нём равно 4. Каково строение этого вещества?

7.338. Один из сложных силикатных ионов содержит восемь атомов кремния, распо
ложенных в вершинах куба и соединённых друг с другом мостиковыми кисло
родами. Каждый атом кремния находится в тетраэдре, образованном двумя
мостиковыми кислородами, одним концевым кислородом, соединённым
с кремнием двойной связью и одним концевым кислородом, несущим отрица

тельный заряд. Изобразите строение этого аниона и запишите его формулу.

.227

Тема

МЕТАЛЛЫ ГЛАВНЫХ ПОДГРУПП
И ИХ СОЕДИНЕНИЯ

Примеры решения задач
■ Пример 8-1. Твёрдое кристаллическое бинарное соединение, в котором

атомы одновалентны, энергично реагирует с водными растворами кислот
с выделением водорода. При взаимодействии с водой 2,4 г этого вещест
ва выделилось 2,63 л водорода, измеренного при 37 °C и 97982 Па, а рас
твор приобрёл щелочную реакцию среды. Определите состав вещества.
Решение.
Условию задачи отвечает гидрид одновалентного металла МН.

2МН + Н2О = 2МОН + 2Н2
Найдём количество выделившегося водорода:
v(H2) = 97,982 • 2,63 / (8,314 • 310) = 0,1 моль
по уравнению v(MH) = v(H2) = 0,1 моль и М(МН) = 2,4 / 0,1 =
= 24 г/моль, это соответствует гидриду натрия.
Ответ. NaH.
■ Пример 8-2. Через трубку, заполненную пероксидом натрия, пропу

стили 1 л газовой смеси, содержащий (по объёму) 15% кислорода, 75%
азота и 10% углекислого газа (н. у.). В результате реакции одного из га
зов данной смеси с пероксидом натрия образовалась соль. Определите
процентный состав газовой смеси после пропускания. Напишите урав
нения химических реакций.
Решение.
С пероскидом натрия будет реагировать только углекислый газ:

2Na2O2 + 2СО2 = 2Na2CO2 + О2

Состав газовой смеси до пропускания: У(О2) = 0,15 л; V(N2) =
= 0,75 л; У(СО2) = 0,1 л.
~

0,1 л углекислого газа превратится в 0,05 л кислорода. Состав газо
вой смеси после пропускания: У(О2) = 0,15 + 0,05 = 0,2 л; V(N2) =
= 0,75 л; У(смеси) = 0,95 л.

.228.

ф(02) = 0,2 / 0,95 = 0,21, или 21%
ф(М2) = 0,75 / 0,95 = 0,79, или 79%
Ответ. ф%(02) = 21%, ф%(N2) = 79% .

8.1.

Металлы I и II групп
Уровень 1

8.1.

Как изменяется восстановительная активность щелочных металлов с ро
стом порядкового номера?

8.2.

Почему ряд активности металлов начинается с лития?

8.3.

Какие продукты образуются при сжигании щелочных металлов в кисло
роде?

8.4.

Как различить оксид и пероксид натрия?

8.5.

Продукт сгорания лития на воздухе при обработке водой пахнет аммиа
ком. Как это объяснить?

8.6.

Неизвестная соль окрашивает лакмус в красный цвет, даёт белый кристал

лический осадок с раствором хлорида бария и вызывает окрашивание
пламени в жёлтый цвет. Что это за соль?

8.7.

Неизвестная соль окрашивает пламя в жёлтый цвет, а при нагревании раз
лагается, выделяя газ, вызывающий помутнение известковой воды и не из
меняющий окраску подкисленного раствора перманганата калия. Что это
за соль?

8.8.

Смесь оксида и пероксида калия имеет массовую долю кислорода 21,5%.
Найдите мольные доли веществ в этой смеси.

8.9.

Какую примесь часто содержит технический гидроксид натрия, получае
мый электролизом? Как доказать наличие этой примеси?

8.10. Что происходит с гидроксидом натрия при его хранении на воздухе?
8.11.

Как доказать наличие примеси карбоната калия в гидроксиде калия?

8.12. Оксид натрия количеством 0,1 моль растворили в 33,8 г воды. Найдите
массовую долю вещества в полученном растворе.

8.13.

Какую массу натрия надо ввести в реакцию с 1 л воды для получения
4%-го раствора щёлочи?

8.14.

Какую массу оксида калия надо ввести в реакцию с 1 л воды для получения
1М раствора щёлочи (плотность 1,04 г/мл)?

229

8.15.

Натрий массой 0,46 г растворили в 120 г 8%-го раствора гидроксида на
трия. Рассчитайте массовую долю щёлочи в конечном растворе.

8.16.

Смесь карбоната лития и карбоната бария обработали избытком раствора
серной кислоты. При этом выделилось 4,48 л (н. у.) газа и образовалось 11,65 г
осадка. Определите массовую долю карбоната лития в исходной смеси солей.

8.17.

Почему в промышленности калий получают взаимодействием хлорида ка
лия с натрием, хотя химическая активность натрия выше, чем калия?

8.18. С какой целью при получении натрия электролизом расплава хлорида на
трия в электролизёр вводят хлорид кальция?

8.19.

Какой объём кислорода (н. у.) выделился при обработке горячей водой пе
роксида натрия, если для нейтрализации полученного раствора требуется
300 мл 10%-й серной кислоты (плотность 1,08 г/мл)?

8.20.

Гидрид калия массой 4 г растворили в 100 мл 20%-й азотной кислоты (плот
ность 1,1 г/мл). Найдите массовые доли веществ в полученном растворе.

8.21.

Объясните, почему реакция натрия с раствором сульфата меди(П) сопро
вождается взрывом, а его реакция с водой протекает более спокойно.

8.22.

Массовая доля водорода в кристаллогидрате хлорида лития LiCl • пН20
(п целое) находится между 5,5% и 6,5%. Найдите п.

8.23.

Массовая доля кислорода в кристаллогидрате карбоната магния
MgCO3 • пН20 (п целое) находится между 68% и 70%. Найдите п.

8.24.

Соединение металла с кислородом представляет собой жёлтый порошок,
который окрашивает пламя в фиолетовый цвет. При взаимодействии этого
вещества с углекислым газом выделяется газ, объём которого в 1,5 раза
больше объёма СО2. Определите формулу соединения.

8.25. Соединение металла с кислородом представляет собой красный порошок,
который окрашивает пламя в фиолетовый цвет. При взаимодействии этого
вещества с углекислым газом выделяется газ, объём которого в 2,5 раза
больше объёма СО2. Определите формулу соединения.

8.26. Два металла, принадлежащие одной группе Периодической системы,
образуют ионные соединения с водородом. В одном из этих соединений
массовая доля водорода в 5 раз больше, чем в другом. Установите форму
лы гидридов (подтвердите расчётом).

8.27. Для точного определения бария в образце, содержащем около 45% бария
по массе, взяли навеску массой 0,42 г. Какой объём 1,73%-го раствора сер
ной кислоты (плотность раствора 1,010 г/см3) потребуется для осаждения
иона бария, если кислоту надо брать в полуторакратном избытке?

.230.

8.28.

На нейтрализацию 0,214 г смеси, состоящей из карбонатов кальция и ба
рия, израсходовали 15,00 мл 0,2 М раствора одноосновной кислоты. Вычи
слите процентное содержание СаСО3 и ВаСО3 в смеси.

8.29.

Сколько граммов NaCl содержится в 250 мл раствора, если на титрование
25,00 мл его израсходовано 26,45 мл 0,05 М AgNO3?

8.30.

Неизвестная соль растворима в воде, окрашивает пламя в фиолетовый
цвет, даёт жёлтый осадок с нитратом серебра, окрашивает метилоранж
в жёлтый цвет, не реагирует с углекислым газом. Запишите её формулу.

8.31.

Неизвестная соль растворима в воде, окрашивает пламя в жёлтый цвет,
даёт жёлтый осадок с нитратом серебра, окрашивает лакмус в красный
цвет. Запишите её формулу.

8.32.

Бинарное соединение щелочного металла растворяется в воде, образуя
раствор, окрашивающий фенолфталеин в малиновый цвет. Известно, что
массовая доля щелочного металла в бинарном соединении равняется
58,97%. Определите бинарное соединение и щелочной металл. Напишите
уравнение реакции бинарного соединения с водой.

8.33.

Можно ли использовать металлы, реагирующие с водой при комнатной
температуре, для вытеснения менее активных металлов из растворов их

солей? Почему?

8.34.

При растворении 9,4 г оксида калия в воде получили раствор с массовой
долей вещества 20%. К этому раствору добавили 98 г 20%-го раствора
серной кислоты. Определите массовую долю соли в полученном растворе.

8.35.

При нагревании оксида бария в кислороде образовалась смесь, содержа
щая 17,4% кислорода по массе. Определите состав этой смеси в мольных
процентах.

8.36.

Неизвестная соль окрашивает пламя в жёлто-зелёный цвет, а при действии
на неё раствора серной кислоты образует белый осадок и выделяет бурый
газ. Назовите эту соль. Запишите уравнения реакций.

Уровень 2
8.37.

Неизвестная соль растворима в воде, окрашивает пламя в кирпично-крас
ный цвет, при действии на неё раствора серной кислоты образуется белый
осадок, а при одновременном добавлении в этот раствор медной стружки
наблюдается её медленное растворение с выделением бурого газа и обра
зованием голубого раствора. Назовите эту соль. Запишите уравнения ре
акций.

.231

8.38.

Неизвестная соль окрашивает пламя в фиолетовый цвет, при нагревании
в присутствии катализатора она разлагается с образованием газа, в кото
ром вспыхивает тлеющая лучинка. Твёрдый остаток от разложения соли
с раствором нитрата серебра даёт белый творожистый осадок. Назовите
эту соль. Запишите уравнения реакций.

8.39.

Кальций массой 4 г поместили в воду объёмом 1 л. После окончания реак
ции на дне обнаружили белый осадок. Определите массу осадка, если из
вестно, что растворимость гидроксида кальция при данной температуре
равна 0,166 г в 100 г воды.

8.40.

Смесь карбоната кальция и сульфита кальция (массовое отношение 2:1)
растворили в соляной кислоте. Определите относительную плотность по
лученной смеси газов по кислороду. Считайте, что растворение проходило
количественно.

8.41. Смесь кальция и карбоната кальция, в которой массовая доля атомов каль
ция равна 50%, растворили в 300 г соляной кислоты, взятой в избытке. При
этом образовался раствор массой 330 г. Один из выделившихся в результа
те реакции газов полностью поглотился 200 г 8%-го раствора гидроксида
натрия. Вычислите массовую долю соли в растворе, получившемся в ре

зультате реакции.

8.42.

Один из старых способов получения гидроксида натрия («ферритный спо
соб») заключался в сплавлении карбоната натрия с оксидом железа(Ш).
Образующийся феррит натрия обрабатывали горячей водой, в результате
чего образовывался бурый осадок, который прокаливали и вновь пускали
в реакцию с новой порцией карбоната. Запишите уравнения реакций.

8.43.

Смесь гидросульфата и сульфата натрия с массовой долей сульфата в ней
60% может вступить в реакцию с 144 мл 10%-го раствора гидроксида на
трия (р = 1,11 г/мл). На исходную смесь подействовали избытком раствора
гидроксида бария. Найдите массу осадка, образовавшегося при этом.

8.44.

Смесь натрия и оксида натрия растворили в воде. При этом выделилось
4,48 л (н. у.) газа и образовалось 240 г раствора с массовой долей гидрок
сида натрия 10%. Определите массовую долю натрия в исходной смеси.

8.45.

Оксид натрия можно получить прокаливанием смеси двух солей натрия,
при этом дополнительно образуется только азот. На 10,0 г оксида натрия
выделяется 9,63 л (н. у.) азота. Установите формулы солей и напишите
уравнение реакции.

8.46.

Один из сильнейших известных восстановителей — бинарное вещество
А необычного состава. Его получают нагреванием графита с расплавлен-

.232.

ным щелочным металлом. При сжигании 5,40 г вещества А в избытке кис

лорода образовалось 2,76 г твёрдого вещества Б и 6,72 л (н. у.) газа В. При
растворении Б в избытке кислоты выделилось ещё 448 мл (н. у.) газа В.
Определите формулы веществ А, Б, В и составьте уравнения реакций.

8.47.

Кристаллогидрат нитрата магния выдержали в вакууме при небольшом на
гревании. В результате масса твёрдого вещества уменьшилась на 28,3%.
Определите формулы исходного и конечного веществ.

8.48. Два металла, проявляющие в соединениях одинаковую валентность, сме
шали в эквимолярном соотношении и нагрели без доступа воздуха. После
охлаждения до комнатной температуры получили жидкость массой 9,3 г.
Эта жидкость бурно реагирует с бромом, образуя твёрдое вещество мас
сой 33,3 г. Определите металлы и состав твёрдого вещества (в % по массе).
Составьте уравнения реакций.

8.49. Смесь пероксида и оксида бария, в которой соотношение числа атомов ба
рия к числу атомов кислорода равно 5 : 9, растворили в 490 г холодного
20%-го раствора серной кислоты. При этом соединения бария прореаги
ровали полностью и образовался нейтральный раствор. Вычислите массо
вую долю воды в образовавшемся растворе.

8.2.

Алюминий
Уровень 1

8.50.

Почему имеющийся в школьной лаборатории алюминий, будучи химиче
ски активным, не вытесняет водород из воды?

8.51. Что происходит при взаимодействии алюминия с горячим раствором кар
боната натрия? Запишите уравнение реакции.

8.52. К раствору хлорида алюминия по каплям прибавляют раствор гидроксида
натрия. Опишите изменения, которые происходят с раствором, и объясни
те их.

8.53. При действии порошка алюминия на раствор сульфита натрия с добавлен
ным в него гидроксидом натрия образуется сульфид натрия. Запишите
уравнение реакции.

8.54.

Как из алюминия в минимальное число стадий можно получить алюмока
лиевые квасцы? Запишите уравнения реакций.

8.55. Алюминий растворили в растворе гидроксида натрия. Наблюдали выделе
ние газа. К полученному бесцветному раствору добавили хлорид аммония

233

до полного осаждения белого осадка. Осадок прокалили. Продукт прока
ливания смешали с избытком угля и сильно нагрели. Запишите уравнения
реакций.

8.56.

Почему алюминий не удаётся восстановить из оксида: о) водородом;
б) углём?

8.57.

Как из сульфата алюминия получить нитрат алюминия, а из нитрата алюми
ния — сульфат алюминия? Запишите уравнения реакций.

8.58.

Что будет наблюдаться при постепенном приливании раствора сульфата
алюминия к раствору гидроксида натрия? Опишите наблюдения и запиши
те уравнения реакций.

8.59.

Что будет наблюдаться при постепенном приливании раствора гидроксида
натрия к раствору сульфата алюминия? Опишите наблюдения и запишите

уравнения реакций.

8.60.

При нагревании в запаянной ампуле безводного хлорида алюминия с по
рошком алюминия образуется хлорид алюминия(1). При попадании в воду
это вещество превращается в алюминий и хлорид алюминия(Ш). Запишите
уравнения реакций.

8.61.

Почему сульфид алюминия на влажном воздухе имеет запах тухлых яиц?
Запишите уравнение реакции.

8.62.

Определите массовые доли (в %) сульфида калия и сульфида алюминия
в смеси, если при обработке 20 г этой смеси водой выделился газ, который
полностью прореагировал с 480 г 10%-го раствора сульфата меди(П).

8.63.

Какие вещества образуются при сплавлении алюминия с твёрдым гидрок
сидом натрия? Запишите уравнение реакции.

8.64. Для получения криолита 1 моль гидроксида алюминия обработали избыт
ком плавиковой кислоты и добавили 3 моль гидроксида натрия. Сколько
граммов криолита получили?

8.65.

Почему при электролизе раствора оксида алюминия в расплавленном кри
олите алюминий выделяется на катоде?

8.66.

Электролизу подвергли расплав криолита без добавки в него оксида алю
миния. На каком электроде выделяется алюминий? Запишите уравнение
реакции.

8.67.

Какую роль играет графитовый анод в процессе производства алюминия?

8.68.

Сравните объёмы водорода, выделяющиеся при обработке равных наве
сок алюминия соляной кислотой и раствором гидроксида натрия.

.234.

8.69. Хлорид неизвестного металла представляет собой белый гигроскопичный
порошок. Он содержит 79,8% хлора по массе. При нагревании вещество
возгоняется, а плотность полученного газа равна 6,88 г/л при давлении
1 атм и температуре 200 °C. Установите формулу вещества в газовой фазе.

8.70. Определите массу осадка, который выпадет при смешивании 210 г 10%-го
раствора гидроксида натрия и 267 г 7,5%-го раствора хлорида алюминия.

8.71. Что происходит при сплавлении оксида алюминия с гидроксидом или кар
бонатом натрия? Запишите уравнения реакций.

Уровень 2
8.72.

Карбонат калия массой 12,5 г сплавили с оксидом алюминия массой 5,1 г.
Весь сплав растворили в 200 мл азотной кислоты (плотностью 1,05 г/мл)
с массовой долей 15%. Рассчитайте массовую долю азотной кислоты в по
лученном растворе.

8.73. Смесь безводных сульфата алюминия и хлорида меди(Н) растворили
в воде и добавили к избытку раствора гидроксида натрия. При этом обра
зовалось 19,6 г осадка. А если тот же раствор солей добавить к раствору
нитрата бария, то выделится 69,9 г осадка. Определите массовую долю
сульфата алюминия в исходной смеси.

8.74. Алюминий массой 8,1 г сплавили с 9,6 г серы. Полученную смесь раство
рили в 96 г насыщенного раствора гидроксида натрия. Вычислите массу
выпавшего осадка. Растворимость гидроксида натрия составляет 100 г на
100 г воды, растворимость сульфида натрия в условиях реакции — 20,6 г
на 100 г воды.

8.75. Смесь, содержащую алюминий и кремний, растворили в 20%-м растворе
гидроксида натрия. В результате получили 232,5 г раствора, в котором мас
совая доля щёлочи оказалась в 4 раза меньше, чем в исходном. Выделив
шийся газ пропустили над нагретым порошком оксида меди(П) массой 80 г,
при этом оба вещества прореагировали полностью. Вычислите массовую
долю кремния в исходной смеси.

8.76.

Кристаллогидрат сульфата алюминия, в котором массовая доля атомов
серы меньше массовой доли атомов кислорода в 5 раз, растворили в воде.
При этом образовался раствор массой 722,4 г. Через образовавшийся рас
твор пропускали электрический ток до тех пор, пока на аноде не выдели
лось 35,84 л (н. у.) газа. К образовавшемуся в процессе электролиза рас
твору добавили 424 г 10%-го раствора карбоната натрия. При этом массо
вая доля карбоната натрия в растворе уменьшилась в 10 раз. Вычислите
массу растворённого кристаллогидрата сульфата алюминия.

.........235

8.77. Твёрдый остаток, полученный при прокаливании нитрата алюминия, сме
шали с углём и сильно прокалили. Образовавшийся твёрдый продукт со
жгли в кислороде, а выделившийся газ пропустили через раствор силиката
калия. Запишите уравнения всех упомянутых реакций.

8.78. Для получения безводного ацетата алюминия на гидроксид алюминия дей
ствуют уксусным ангидридом. Запишите уравнение реакции. Почему эту
соль не удаётся получить, проводя нейтрализацию гидроксида алюминия
уксусной кислотой?

236.

Тема

ПЕРЕХОДНЫЕ МЕТАЛЛЫ.
КОМПЛЕКСНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ

Примеры решения задач
■ Пример 9-1. Установите формулу вещества, выпадающего в осадок

при смешении растворов хлорида меди(Н) и карбоната калия, если из
вестно, что при прокаливании 2,22 г этого осадка образуется 1,6 г ново
го твёрдого продукта. Среди выделяющихся при этом газов и паров со
держится 0,18 г воды.

Решение. Твёрдое вещество, полученное после прокалива
ния, — это оксид меди, а газ — это углекислый.
v(CuO) = 1,6 / 80 = 0,02 моль
v(H2O) = 0,18 / 18 = 0,01 моль
v(CO2) = (2,22 - 1,6 - 0,18) / 44 = 0,01 моль
Простейшая формула неизвестного вещества: Си2Н2СО5 или
(СиОН)2СО3 — малахит.
(CuOH)2CO3 = 2СиО + СО2 + Н2О
2К2СО3 + 2CuCl? + Н?О = (CuOHLCO, + СО., + 4КС1
Ответ. (СиОН)2СО3.
■ Пример 9-2. Медную проволоку массой 2,88 г опустили в раствор

хлорного железа. Через некоторое время, когда пластинка полностью
растворилась, через полученный раствор пропустили сероводород до
прекращения выпадения осадка. Выпавший осадок отфильтровали
и высушили, его масса оказалась равна 5,60 г. Рассчитайте массу хло
рида железа(Ш) в исходном растворе.

Решение.
2FeCl3 + Си = СиС12 + 2FeCl2
Из продуктов реакции сероводород реагирует только с СиС12,
но не с FeCl2.
CuCl2 + H2S = CuS + 2HC1
v(Cu) = 2,88 / 64 = 0,045 моль
v(CuS) = v(Cu) = 0,045 моль
m(CuS) = 0,045 • 96 = 4,32 r.

____ 237

Масса осадка больше, следовательно, FeCl3 в первой реакции
был в избытке и прореагировал с H2S, давая осадок S:
2FeCl3 + H2S = Si + 2FeCl2 + 2HC1
v(S) = (5,60 - 4,32) / 32 = 0,04 моль
Общее количество FeCl3 в исходном растворе:
v(FeCl3) = 0,045 • 2 + 0,04 • 2 = 0,17 моль
m(FeCl3) = 0,17 • 162,5 = 27,63 г
Ответ. m(FeCl3) = 27,63 г.
■ Пример 9-3. При обжиге на воздухе 9,7 г сульфида металла(И) получи

ли газ, который может обесцветить раствор, содержащий 25,4 г иода.
Назовите металл.
Решение. Запишем уравнения реакций
2MS + ЗО2 = 2МО + 2SO2
SO2 + I2 + 2Н2О = H2SO4 + 2HI
v(I2) = 25,4 / 254 = 0,1 моль
Если иода вступит в реакцию 0,1 моль, то сернистого газа проре
агирует 0,1 моль. Тогда и сульфида металла 0,1 моль. Определяем
массу моля сульфида металла:
9,7 / 0,1 = 97 г/моль
97 - 32 = 65 г/моль, это соответствует цинку и сульфиду цинка ZnS
Ответ. ZnS.

9.1.

Хром и марганец
Уровень 1

9.1.

Сравните взаимодействие хрома с соляной кислотой на воздухе и в инерт
ной атмосфере.

9.2.

Раствор сульфата хрома(Ш) нагревали с раствором пероксида водорода
и гидроксида натрия до тех пор, пока фиолетовая окраска раствора не ста
ла ярко-жёлтой. При добавлении к полученному жёлтому раствору серной
кислоты окраска его сменилась на оранжевую. Через оранжевый раствор
пропустили сернистый газ. Затем к полученному фиолетовому раствору
добавили избыток гидроксида калия до образования изумрудно-зелёного
раствора. Запишите уравнения реакций.

9.3.

а)
------ >
б)
------ >

238

Как осуществить следующие превращения?
Сг ------ > СгС12 ------ ► СгС13 ------ > Сг(ОН)3 ------ > Na3[Cr(OH)6] ------ >
Na2CrO4------ > Na2Cr2O7
CrO3 ------ > (NH4)2Cr2O7 ------ > Cr2O3 ------ > NaCrO2------ > Na2CrO4 ------ >
Cr2(SO4)3------ > CrSO4 ------ > CrCl2

9.4.

Приведите примеры соединений хрома фиолетового, синего, зелёного,
красного, оранжевого, жёлтого цветов.

9.5.

Как получить из хрома его высший оксид? Запишите уравнения реакций.

9.6.

Какие продукты образуются при термическом разложении: о) дихромата
аммония; б) хромата аммония; в) сульфата хрома(Ш)? Запишите уравнения
реакций.

9.7.

Зелёный порошок, полученный сплавлением дихромата калия с серой, про
мыли водой, а затем смешали с алюминием и полученную смесь подожгли.
Произошла бурная реакция, в ходе которой образовался королёк металла.
Его растворили без доступа воздуха в избытке концентрированной соляной
кислоты, а затем оставили на воздухе. Запишите уравнения реакций.

9.8.

Почему хромовую и двухромовую кислоты не удаётся выделить в индиви
дуальном виде?

9.9.

Сплав хрома и железа массой 16 г при хлорировании даёт 48 г смеси хло
ридов. Найдите массовые доли металлов в сплаве.

9.10.

При прокаливании оксида марганца(1У) получено соединение, содержа
щее 72,1% марганца по массе. Запишите уравнение реакции.

9.11.

В кислотной среде марганец устойчив в степени окисления +2. Запишите
реакции марганца с соляной и концентрированной азотной кислотой.

9.12. Составьте электронный баланс для уравнений:
а) 2КМпО4 + 5Н2О2 + 3H2SO4 = 2MnSO4 + K2SO4 + 5О2 + 8Н2О
б) 2КМпО4 + 7Н?О2 + 3H2SO4 = 2MnSO4 + K2SO4 + 6О? + 10Н20

Объясните различие в расстановке коэффициентов.

9.13. Запишите уравнения реакций оксида марганца(1У) с соляной и азотной
кислотой, если известно, что в обоих случаях марганец восстанавливается,
а в ходе реакций образуются газы.

9.14. Смесь перманганата калия и мела массой 11,32 г растворили в избытке со
ляной кислоты, при этом выделилось 3,36 л газов (н. у.). Определите мас
совые доли компонентов смеси.

9.15.

Что происходит при действии на твёрдый перманганат калия концентриро
ванной серной кислоты? Запишите уравнение реакции.

9.16.

Можно ли получить перманганат марганца(П)?

9.17.

Запишите уравнения реакций взаимодействия перманганата калия с суль
фитом натрия в сильнощелочной, слабощелочной (нейтральной) и кислот
ной средах.

.239

9.18.

При сплавлении оксида марганца(1У) с хлоратом калия и гидроксидом ка
лия образуется темно-зелёный манганат(У1) калия. Запишите уравнение
реакции.

9.19.

После полного разложения 15,8 г перманганата калия с массовой долей
примесей 20% образовалась смесь твёрдых веществ. Какой максимальный
объём хлора (н. у.) можно получить при действии на образовавшуюся
смесь соляной кислотой?

9.20.

Как осуществить следующие превращения?
а) Мп —> Mn(NO3)2 —> Мп(0Н)2 —* Мп(0Н)3 —> МпВг2 —>
—> МпС12 —э МпО2
б) Мпч04 —> МпС1„ —> МпСО3 —> МпО —> MnSO4 —> МпО2 —>
—> К2МпО4 —> КМпО4

9.21.

Как доказать, что марганцевая кислота сильная, используя перманганат ка
лия?

9.22.

При кипячении щелочного раствора перманганата калия окраска раствора
становится зелёной. Как это объяснить? Запишите уравнение реакции.

9.23.

Как различить растворы хлорида марганца(Н) и хлорида магния?

Уровень 2
9.24. Дополните уравнения реакций.
KN02 + К2Сг2О7 + ... = CrF3 + ... + ... + Н2О
А1 + К2Сг2О7 + ... = Cr2(SO4)3 + ... + ... + Н2О
H3S2O3 + Н2Сг2О7 + ... = Cr2(SO4)3 + ...

9.25.

Хлорирование 8,80 г неизвестного вещества привело к образованию 6,34 г
хлорида хрома(Ш). Какое вещество подвергли хлорированию?

9.26.

Почему соль СгС13 • 6Н2О в зависимости от метода синтеза может быть
фиолетового или зелёного цвета?

9.27.

Свежеприготовленный раствор хлорида хрома(1П) часто имеет зелёную
окраску, но спустя несколько часов становится фиолетовым. Как это объ
яснить?

9.28.

При взаимодействии 20 г пиролюзита (минерала, содержащего диоксид
марганца) с избытком концентрированной соляной кислоты выделился
хлор, поглощённый избытком горячего раствора гидроксида натрия. По
следующее добавление к получившемуся раствору избытка раствора ни
трата серебра привело к образованию 47,84 г осадка хлорида серебра. Ка
кова массовая доля диоксида марганца в пиролюзите?

240.

9.29. Хлор, выделившийся в результате взаимодействия 8,7 г оксида марганца(IV)
с 112,9 мл 30%-й соляной кислоты плотностью 1,16 г/мл, вступил в реакцию

с железом массой 2,8 г. Образовавшуюся соль растворили в 200 г воды.
Определите массовую долю соли в растворе.

9.30. Запишите уравнения реакций, соответствующих следующей схеме превра
щений, укажите условия их протекания. Расшифруйте неизвестные веще

ства, если X содержит марганец, a Y и Z содержат бром.

MllClo

КМпО4 ---------- ^ X
Н2О

9.31.

> Мп

t
> МпВг2 ——Y----- > КВгО3------ > Z
2
3

Как из металлического марганца в минимальное число стадий получить
перманганат калия, не прибегая к электролизу? Запишите уравнения реак

ций.

9.2.

Железо
Уровень 1

9.32.

Почему химически чистое железо не находит широкого применения в тех
нике?

9.33.

Почему при сгорании железа в кислороде образуется оксид, в котором
часть железа находится в степени окисления +2, а при ржавлении на влаж
ном воздухе всё железо превращается в железо (+3)?

9.34.

Какое вещество образуется при сплавлении пирита с серой?

9.35.

Как отличить железный купорос от соли Мора?

9.36.

Оксид железа содержит 27,6% кислорода. Определите формулу оксида.

9.37.

Запишите уравнения реакций взаимодействия железной окалины Fe3O4
с соляной и концентрированной азотной кислотами.

9.38. Железную проволоку массой 70 г растворили в разбавленной серной кис
лоте. Какую массу железного купороса можно выделить из полученного
раствора?

9.39.

Установите формулу хлорида железа, 1,0 г которого при взаимодействии
с избытком раствора нитрата серебра даёт 2,65 г осадка.

9.40.

Как из железного купороса получить: о) сульфат железа(Ш); б) нитрат
железа(П); в) хлорид железа(П)? Запишите уравнения реакций.

9.41. Сравните взаимодействие гидроксида железа(Ш) с соляной и иодоводородной кислотами. Объясните различие.

241

9.42.

Через раствор хлорида железа(Ш) пропустили сероводород. Раствор по
мутнел, а его окраска стала менее интенсивной. Дайте объяснение этому
факту. Запишите уравнение реакции.

9.43.

Неизвестная соль X имеет бледный голубовато-зеленоватый цвет. Её вод
ный раствор при действии хлора становится ярко-жёлтым. Исходный рас
твор X даёт с ионами серебра белый творожистый осадок. Определите X.
Запишите уравнения реакций.

9.44.

Смесь железа с серой нагрели, полученный продукт разделили на две ча
сти. Одну из них сожгли на воздухе, а другую растворили в соляной кисло
те. Выделившиеся газы при смешении образуют простое вещество жёлтого
цвета. Запишите уравнения реакций.

9.45.

Железную проволоку сожгли в кислороде. Полученный продукт разделили
на две части. Одну часть растворили в соляной кислоте, другую — в кон
центрированной азотной кислоте. При добавлении водного раствора ам
миака ко второму раствору выпал осадок бурого цвета. Запишите уравне
ния реакций.

9.46.

На 11,2 г железа подействовали 120 мл 16%-го раствора соляной кислоты
(р = 1,13 г/мл). Определите объём 10%-го раствора гидроксида натрия
(р = 1,08 г/мл), который может полностью прореагировать с солью, выде
ленной из полученного раствора.

9.47.

При прокаливании смеси нитратов железа(П) и железа (III) образовалась га
зовая смесь, которая на 9% тяжелее аргона. Во сколько раз уменьшилась
масса твёрдой смеси после прокаливания? Ответ округлите до десятых.

9.48.

Смесь порошков железа и цинка реагирует с 153 мл 10%-й соляной кисло
ты (р = 1,05 г/мл). На взаимодействие с такой же массой смеси требуется
40 мл 20%-го раствора гидроксида натрия (р = 1,10 г/мл). Определите мас
совую долю железа в смеси.

9.49.

Как осуществить следующие превращения?
a) Fe —> FeC^ —► FeCl3 —> Fe(OH)3 ----- > Fe2O3 —> MgFe2O4 —>
>Fe(\OJ3
.........................

6) Fe3O4 ----- > Fe(NO3)3 —> Fe2O3 —> Fe2(SO4)3 —> FeSO^
-----> K4[Fe(CN)6] —» K[FeFe(CN)6]
’

—>

9.50.

Что происходит при действии красной кровяной соли на раствор сульфата
железа(Ш) и раствор сульфата железа(И)?

9.51.

Что происходит при действии жёлтой кровяной соли на раствор сульфата
железа(Ш) и раствор сульфата железа(Н)?

242.

9.52.

Кроваво-красная окраска, вызванная добавлением роданида аммония

к раствору нитрата железа(Ш), исчезает при добавлении фторида натрия.
Дайте объяснение этому факту.

Уровень 2
9.53.

Гемоглобин — железосодержащий белок с молекулярной массой около
65 кДа (1 Да = 1 а. е. м.), молекула содержит 4 атома железа. Содержание
гемоглобина в крови человека — 130 г/л. Сколько всего граммов железа
содержится в крови, если её общий объём равен 5,2 л?

9.54.

Красно-коричневый порошок, полученный прокаливанием карбоната
железа(Н) на воздухе, сплавили с гидроксидом калия. Полученный твёр
дый продукт растворили в соляной кислоте. Через образовавшийся жёлто
коричневый раствор пропустили сероводород.

9.55. Железную пластинку массой 10 г опустили в раствор сульфата меди(И) мас
сой 200 г. По окончании реакции железную пластинку вынули из раствора,
промыли и высушили. Её масса стала равна 10,8 г. Найдите массовую долю
сульфата меди в исходном растворе.

9.56. Твёрдую смесь сульфата железа(П) и сульфата железа(Ш), в которой соот
ношение числа атомов железа к числу атомов серы равно 3 : 4, добавили
к 126,4 г 5%-го раствора перманганата калия, подкисленного серной кис
лотой. При этом все вещества, участвующие в окислительно-восстанови
тельной реакции, прореагировали полностью. Вычислите максимальную
массу 20%-го раствора гидроксида натрия, которая может прореагировать
с образовавшимся раствором.

9.57.

На растворение смеси железа и оксида железа(Ш) потребовалось 146 г
20%-го раствора соляной кислоты. При этом выделилось 2,24 л (н. у.) газа.
Определите массовую долю железа в исходной смеси.

9.58.

Олеум массой 114 г, в котором общее число электронов в 58 раз больше
числа Авогадро, растворили в 26 г воды, затем добавили 23,2 г железной
окалины и нагрели. Вычислите массовую долю соли в конечном растворе.
Возможным образованием кислых солей пренебречь.

9.59.

Смесь нитрата железа(Н) и нитрата железа(Ш), в которой масса протонов
в ядрах всех атомов составляет 49,07% от общей массы смеси, прокалили
до постоянной массы. Твёрдый остаток растворили в избытке соляной кис
лоты. При этом образовалось 1495 г раствора с массовой долей соли 5%.
Вычислите массу исходной смеси нитратов.

.243

9.60.

Железную пластинку полностью растворили в 500 г раствора азотной кис
лоты. Объём выделившейся смеси оксида азота(П) и оксида азота(1У) со
ставляет 20,16 л (н. у.). В полученной смеси оксидов азота соотношение
числа атомов кислорода к числу атомов азота равно 5 : 3. Вычислите мас
совую долю соли в полученном растворе.

ИНН 9.3.

Медь и цинк______________________________
Уровень 1

9.61.

Приведите примеры реакций взаимодействия меди с кислотами.

9.62.

При нагревании медной пластинки на воздухе её масса увеличилась на
одну восьмую. Какая часть меди превратилась в оксид?

9.63.

При растворении смеси меди и оксида меди(11) в концентрированной сер
ной кислоте выделилось 4,48 л (н. у.) газа и было получено 300 г раствора
с массовой долей соли 16%. Определите массовую долю оксида меди(П)
в исходной смеси.

9.64.

Смесь меди и оксида меди(Н) может прореагировать с 219 г 10%-го раство
ра соляной кислоты или 61,25 г 80%-го раствора серной кислоты. Опреде
лите массовую долю меди в смеси.

9.65.

В результате реакции 1,95 г цинка с 160 г 5%-го раствора сульфата меди(Н)
образовалось простое вещество. Это вещество поместили в 60 мл 10%-го
раствора азотной кислоты (р = 1,055 г/мл), при этом выделился бесцвет
ный газ. Определите массовую долю соли в полученном растворе.

9.66.

Через 480 г 20%-го раствора сульфата меди(Н) пропускали электрический
ток до тех пор, пока масса раствора не уменьшилась на 52 г. К образовав
шемуся раствору добавили 520 г 32%-го раствора хлорида бария. Опреде
лите массовую долю воды в полученном растворе и массу газа, выделив
шегося на аноде.

9.67.

Оксид меди(Н) массой 16 г нагрели в присутствии угарного газа объёмом
2,24 л (н. у.). При этом угарный газ прореагировал полностью. Полученный
твёрдый остаток растворили в 126 г 35%-го раствора азотной кислоты.
Определите массовую долю азотной кислоты в образовавшемся растворе.

9.68.

Медный купорос (CuSO4 • 5Н2О) массой 37,5 г растворили в воде и полу
чили раствор с массовой долей соли 20%. К этому раствору добавили 11,2 г
железа и после завершения реакции ещё 200 г 10%-го раствора серной
кислоты. Определите массовые доли веществ в полученном растворе.

9.69.

Как из меди в минимальное число стадий получить хлорид меди(1)? Приве
дите уравнения реакций.

.244.

9.70.

Что такое соль Шевреля и как её получают?

9.71.

Приведите примеры соединений меди синей, зелёной, фиолетовой, крас
ной, жёлтой, фиолетовой, белой и чёрной окраски.

9.72. Средний карбонат меди(П) был впервые синтезирован примерно 50 лет на
зад действием на суспензию гидроксида меди(И) углекислым газом под
большим давлением. Почему эту соль невозможно получить по реакции
ионного обмена?

9.73.

Как различить хлориды цинка и алюминия? Приведите уравнения реакций.

9.74.

Как получают средний и основный карбонаты цинка? Приведите уравне
ния реакций.

9.75.

Как очистить оцинкованное железо от цинка?

9.76. Запишите уравнения реакций, соответствующих следующей схеме превра
щений, укажите условия их протекания. Расшифруйте неизвестные веще
ства, если X и У содержат медь, a Z содержит иод.
CuO

NH*’' > X

--^^ > Cu(NO,)2

hno3(kohb.)

> Y —> z —>

—> КЮ3 —> KI

9.77.

Как осуществить следующие превращения?
а) Си —> СиС12 —> Си(0Н)2 —> [Cu(NH3)4](OH)2 —> CuS —>
—^ Cu(NO3)2 —э CuO

б) Си(ОН)2 —> Си20 —> [Cu(NH3)2]OH —> Си2С2 —> Cu(NO3)2 —>
—^ Си2(ОН)2СО3 —э СиО

Уровень 2
9.78. Два бинарных соединения образованы одним и тем же металлом в одной
и той же степени окисления. Оба представляют собой природные минера
лы. Каждый из них полностью растворим в концентрированном растворе
цианида калия (реакции 1 и 2) и концентрированной азотной кислоте (реакцииЗи4). В концентрированной соляной кислоте и водном растворе ам
миака растворяется только один из минералов (реакции 5 и 6). Газ выделя
ется только реакциях 3 и 4. При сильном нагревании смеси, содержащей
85,7% металла по массе, вещества реагируют полностью (реакция 7)
и образуются только два продукта — металл и газ, который даёт осадок
при пропускании через известковую воду (реакция 8). Определите форму
лы минералов (подтвердите расчётом) и их массовые доли в смеси. Напи
шите уравнения всех реакций.

245

9.79.

Через 520 г 16,1%-го раствора сульфата цинка пропускали электрический
ток до тех пор, пока объём газа, выделившегося на катоде, не оказался
равным объёму газа, выделившегося на аноде. При этом получили рас
твор, в котором массовая доля сульфата цинка составила 10,3%. К полу
ченному раствору добавили 212 г 10%-го раствора карбоната натрия. Вы
числите массовую долю сульфата цинка в конечном растворе.

9.80.

Смесь, содержащую оксид цинка и оксид натрия, в которой соотношение
числа атомов кислорода к числу атомов натрия равно 2 : 3, сплавили, затем

растворили в воде. В результате получили 210,3 г раствора, в котором мас
совая доля атомов водорода составляет 9,7%. Вычислите массовую долю

каждого из соединений натрия в полученном растворе.

9.81.

Смесь фосфида цинка и нитрида магния общей массой 65,7 г, в которой
общее число электронов в 32 раза больше числа Авогадро, растворили
в 730 г 30%-й соляной кислоты. Вычислите массовую долю кислоты в ко
нечном растворе.

9.82.

Смесь меди и оксида меди(Н), в которой массовая доля атомов меди равна
96%, растворили в 472 г концентрированной серной кислоты, взятой в из
бытке. Минимальная масса 10%-го раствора гидроксида натрия, который
может прореагировать с выделившимся при этом газом, составляет 200 г.
Вычислите массовую долю соли в растворе, образовавшемся после рас
творения исходной смеси в кислоте.

9.83.

Оксид цинка массой 32,4 г нагрели в присутствии угарного газа объёмом
2,24 л (н. у.). При этом угарный газ прореагировал полностью. Полученный
твёрдый остаток растворили в 448 г 20%-го раствора гидроксида калия.
Определите массовую долю гидроксида калия в образовавшемся растворе.

246.

Тема

СТРОЕНИЕ ВЕЩЕСТВА

ИВМ 10.1. Строение атома и Периодический закон
10.1.1. Ядро атома. Изотопы. Ядерные реакции

■ Основные формулы
%9:A = Z + N

а-распад: А —> А - 4, Z —> Z - 2

p-распад: А —> A, Z —> Z + 1
К-захват: А —> A, Z —> Z - 1

Уравнение радиоактивного распада:
m(t) = m(0)e~kt = т(0) ^ j'2 >

t1/2 = In 2 / k (k — постоянная распада, ^ ,2 — период полураспада).
Активность радиоактивного вещества: А = XN (^ — постоянная распа
да, N — число радиоактивных атомов).

Примеры решения задач
■ Пример 10-1. В результате серии последовательных радиоактивных

распадов уран-238 превращается в свинец-206. Сколько а- и р-распадов включает эта серия ядерных превращений?

Решение. 2||U^ 2g®Pb.
Пусть серия распадов включает ха- и у p-распадов. Массовое чи
сло меняется только за счёт а-распадов:
238-4х = 206,
х = 8.
Заряд ядра меняется как за счёт а-, так и за счёт р-распадов:
92-2x + z/ = 82;
У = 6.
Ответ. 8 а-распадов, 6 р-распадов.

■ Пример 10-2. Изотоп урана-233 вступает в серию последовательных
радиоактивных превращений: два а-распада, затем p-распад, затем че
тыре а-распада и ещё два p-распада. Какой нуклид при этом образует
ся? Укажите его символ, заряд, массовое число, число протонов и ней
тронов в ядре.
Решение. Нет необходимости записывать все девять ядерных уравнений, достаточно посчитать общее число распадов. Всего
происходит шесть а-распадов и три p-распада. В результате шести
а-распадов массовое число уменьшится на 6 • 4 = 24, а заряд ядра —
на 6 • 2 = 12. В результате трёх p-распадов массовое число не изме
нится, а заряд ядра увеличится на 3. Суммарно: массовое число
уменьшается на 24, заряд ядра — на 9. Образуется элемент с массо
вым числом А = 233 - 24 = 209 и зарядом ядра 92 - 9 = 83, это —
висмут-209, 2^В1. Ядро содержит 83 протона и 209 - 83 = 126 ней

тронов.
Ответ. ^Bi, 83 р, 126 п.

■ Пример 10-3. Элемент стронций встречается в природе в виде трёх
изотопов, распространённость которых в атомных процентах приведе
на в таблице.
Массовое число изотопа
Распространённость изотопа, ат. %

6,0

16,0

Используя значение относительной атомной массы стронция Дг(8г) =
= 87,62, замените знаки вопроса в таблице числами. Ответ обязательно
подтвердите расчётом.
Решение. Очевидно, что больше всего в природной смеси то
го изотопа, массовое число которого ближе всего к относительной
атомной массе, т. е. 88Sr. Его содержание в атомных процентах:
100% - 6,0% - 16,0% = 78,0%. Два других изотопа легче.
Массовое число изотопа

Распространённость изотопа, ат. %

6,0

16,0

78,0

Проверка:

86 • 0,16 + 87 • 0,06 + 88 • 0,78 = 87,62.

■ Пример 10-4. Горная порода содержит 508 г тория-232 и 100 г свин
ца-208, который образовался из тория в результате цепочки радиоактив
ных распадов. Сколько процентов тория, изначально содержащегося в по
роде, распалось? Сколько литров гелия (н. у.) при этом образовалось?

.248.........

Решение.
Цепочка распадов
устойчивым нуклидом свинец-208:

тория-232

заканчивается

232Tb ___ > 208pb

v(208Pb) = 100 / 208 = 0,481 моль
vPacn(232Th) = v(208Pb) = 0,481 моль

mpacn(232Th) = 0.481 ’ 232 = И1,5 Г
Изначально в породе содержалось 508 + 111,5 = 619,5 г то
рия-232. Процент распавшегося изотопа: 111,5 / 619,5 = 0,182 =
= 18,2%.
Цепочка распадов включает а- и p-распады. Массовое число ме
няется только при а-распаде. Число а-распадов: (232 - 208) /4 = 6.
v(He) = 6 • 0,481 = 2,88
И(Не) = 2,88 • 22,4 = 64,6 л
Ответ. 18,2%. 64,6 л Не.

■ Пример 10-5. Период полураспада радиоактивного изотопа 137Cs,
который попал в атмосферу в результате Чернобыльской аварии, —
29,7 лет. Через какое время количество этого изотопа составит менее
1% от исходного?
Решение.
распада:

Выразим время из уравнения радиоактивного
zn(0 = m(0)^

//G 2

Возьмём натуральный логарифм от обеих частей уравнения:
ln/n(t) = 1птп(0) + —In fl/2

''2'

перепишем уравнение в виде:
—^—1п2 = 1п/п(0) - Inm(t)
4/2

откуда
In

t = 4/2

m(0)

m(t)
ln2

Подставив в это уравнение t1/2 = 29,7 лет и m(0)/m(t) = 100, най
дём:

^ = 29,7 • ^^ = 29,7 • 6,64 = 197 лет
1п2

Ответ. 197 лет.

249

Задачи и упражнения для самостоятельного решения

Уровень 1
10.1.

Некоторый нуклид содержит протонов больше, чем нейтронов, а при бом
бардировке нейтронами превращается в тритий и протий. Определите ну
клид.

10.2. Сумма чисел протонов, нейтронов и электронов в атоме некоторого элемен
та равна 128, причём число нейтронов превышает число электронов на 11.
Определите порядковый номер и массовое число элемента, назовите его.

10.3.

Многие радиоактивные элементы появляются на Земле в результате само
произвольного распада долгоживущих природных нуклидов. Каждый из
таких нуклидов даёт начало цепочке а- и р-распадов — так называемому
радиоактивному ряду. Всего известны 4 таких ряда, родоначальниками ко
торых служат торий-232, уран-238, уран-235 и нептуний-237. К какому ряду
принадлежит радиоактивный нуклид 214Ро? Укажите нуклид — родона
чальник ряда.

10.4.

К какому из рядов, указанных в предыдущей задаче, принадлежит радио
активный нуклид 219At?

10.5.

Какой из указанных изотопов встречается в радиоактивном ряду радия
(этот ряд начинается с 238U): а) 217At; б) 208РЬ; в) 214Bi; г) 2огт1?

10.6.

При а-распаде ядра атома кюрия 245Сш образуется радиоактивный изотоп
элемента X, ядро которого, в свою очередь, претерпевает (3-распад. Напи
шите уравнения этих ядерных реакций.

10.7.

Радиоактивный

радон-220,

228°6Rn,

испытывает один за другим два

а-распада. Какой нуклид в результате получается? Напишите его формулу
с указанием заряда и массового числа.

10.8.

Радиоактивный таллий-209, 2 ^Tl, испытывает один за другим два р-распа-

да. Какой нуклид в результате получается? Напишите его формулу с указа
нием заряда и массового числа.

10.9.

Некоторый нуклид в результате трёх последовательных а-распадов пре
вратился в полоний-218, ^Ро. Напишите формулу исходного нуклида

с указанием заряда и массового числа.

10.10. Самый долгоживущий изотоп технеция — 97Тс — распадается путём элек
тронного захвата: ядро поглощает электрон с внутренней оболочки, в ре
зультате образуется новое ядро и испускается нейтрино ve:
97Тс + ё —>ЛХ +vp
'
Определите элемент X и массовое число А.

250.

10.11. Золото можно получить из менее благородного металла путём действия
медленных нейтронов с последующим электронным захватом по схеме:
лХ + п —> ^+1Х
Л+1Х + ё —> 197Аи
Определите элемент X и массовое число А

10.12. Платину можно получить из менее благородного металла путём действия
медленных нейтронов с последующим бета-распадом образовавшегося
нуклида по схеме:
АХ + п —> ... —> 194Pt + ё

Определите элемент X и массовое число А.

10.13. В ядерных реакторах золото превращается в свинец путём последователь
ного захвата (присоединения) медленных нейтронов и последующих
p-распадов. Сколько захватов нейтронов и p-распадов включает серия
превращений 19gAu в ^РЬ?

10.14. На схемах представлены фрагменты радиоактивных рядов. Определите
неизвестные элементы А, В и С, а также тип распада X. Запишите уравне
ния всех ядерных реакций.
а) А
-Д 209Т1 JU В -Д
б) А

-Д В

в) А

—% 231Th

г) А

—Д В

—Д

-Д

222Rn;

В —Д

—Д

227Th;

—Д

С -Д. 205Т1;

230Th —Д

224Ra —>

-^Д

216Ро.

10.15. В результате серии последовательных радиоактивных распадов радон-226
превращается в свинец-206. Сколько а- и p-распадов включает эта серия
ядерных превращений?

10.16. Сколько а- и p-распадов происходит в ходе превращений?
a) 2glNp —> ДВ!;
б) 2288Ra —> 212РЬ;

г)23^ —>2“РЬ.

10.17. Элемент магний встречается в природе в виде трёх изотопов, распро
странённость которых в атомных процентах приведена в таблице.
Массовое число изотопа

Распространённость изотопа, ат. %

10,0

10,6

Используя значение относительной атомной массы магния Ar(Mg) =
= 24,312, замените знаки вопроса в таблице числами.

251

10.18. Неизвестный элемент встречается в природе в виде пяти изотопов. В таб
лице приведены их массовые числа и распространённость в земной коре

в атомных процентах.
Массовое число изотопа
Распространённость изотопа, ат. %

69,3

26,1

1,0

3,0

0,6

Рассчитайте относительную атомную массу элемента (с точностью до деся
тых) и установите, какой это элемент. Запишите его электронную конфигу
рацию в виде распределения электронов по энергетическим уровням.

10.19. Неизвестный элемент встречается в природе в виде пяти изотопов. В таб
лице приведены их массовые числа и распространённость в земной коре
в атомных процентах.
Массовое число изотопа

Распространённость изотопа, ат. %

22,6

27,5

7,5

35,4

7,0

10.20. Плутоний-239 при радиоактивном распаде превращается в уран и имеет
период полураспада 24 тыс. лет. Напишите уравнение распада. Сколько
процентов плутония распадется за 72 тыс. лет?

10.21. Углерод-14 при радиоактивном распаде превращается в азот и имеет пери
од полураспада 5750 лет. Напишите уравнение распада. За какое время
распадается 75% от исходного количества углерода-14?

10.22. Фтор-20 при радиоактивном распаде превращается в неон и имеет период
полураспада 11 с. Напишите уравнение распада. За какое время распада
ется 87,5% от исходного количества фтора-20?

Уровень 2
10.23. Ядерная реакция происходит по схеме:
металл —> инертный газ + инертный газ.
Все ядра имеются в земной коре. Определите исходный изотоп и его мас
совое число, запишите уравнение ядерной реакции.

10.24. Калий-42 при радиоактивном распаде превращается в кальций и имеет пе
риод полураспада 12,4 ч. Запишите уравнение распада. Если взять чистый
изотоп калия, то через какое время число образовавшихся атомов кальция
превысит число нераспавшихся атомов калия в 7 раз?

252.

10.25. Иод-131 при радиоактивном распаде превращается в ксенон и имеет пери
од полураспада 8 сут. Напишите уравнение распада. Если взять чистый
изотоп иода, то через какое время число образовавшихся атомов ксенона
превысит число нераспавшихся атомов иода в 15 раз?

10.26. Натрий-24 при радиоактивном распаде превращается в магний-24 с пе
риодом полураспада 15 ч. Если взять чистый изотоп натрия, то через сколь

ко часов число атомов магния будет в 15 раз больше числа атомов нат
рия?

10.27. Тритий при радиоактивном распаде превращается в гелий-3 с периодом
полураспада 12,3 лет. Если взять чистый изотоп трития, то через сколько
лет число атомов гелия будет в 7 раз больше числа атомов трития?

10.28. В городе Дубна Московской области находится Объединённый институт
ядерных исследований (ОИЯИ), в котором на ускорителе тяжёлых ионов
были синтезированы изотопы многих новых элементов Периодической си
стемы. Так, бомбардировка ядер 244Ри (мишени) ионами 48Са привела
к образованию ядер изотопа элемента с номером 114 (флеровий, 288F1).
Запишите уравнение этой ядерной реакции. Кратко поясните, почему ми
шень облучают ионами, а не нейтральными атомами.

10.29. Оксид одного из долгоживущих изотопов кюрия, 244СтО2, является
«ядерным топливом» в радиоизотопных электрогенераторах — устройст
вах, преобразующих кинетическую энергию а-частиц в тепловую и за
тем — в электрическую энергию. В генератор поместили 966 г 244СтО2,
и за три года его тепловая мощность уменьшилась с 2386 до 2126 Вт (1 Вт =

= 1 Дж/с). о) Запишите уравнение а-распада кюрия-244, б) Определите пе
риод полураспада 244Ст. в) Рассчитайте среднюю кинетическую энергию
а-частиц, образующихся при распаде радионуклида, в единицах электрон
вольт (1 Дж = 6,242 • 1018 эВ). При расчёте примите, что кинетическая энер
гия частиц полностью преобразуется в тепловую энергию.

10.30. В реакции радиоактивного распада 50% ядер распадается за 20 мин. За
какое время распадается 25% ядер?

10.31. В реакции радиоактивного распада 25% ядер распадается за 12 ч. Чему
равен период полураспада?

10.32. Горная порода содержит 200 г урана-238 и 64 г свинца-206, который обра
зовался из урана в результате цепочки радиоактивных распадов. Сколько
процентов урана, изначально содержащегося в породе, распалось? Сколь
ко литров гелия (н. у.) при этом образовалось?

253

10.33. Горная порода содержит 50 г урана-235, период полураспада которого со
ставляет 700 млн лет. Сколько граммов урана-235 останется в породе че
рез 1,4 млрд лет? Сколько литров гелия (н. у.) при этом образуется, если
цепочка радиоактивных распадов, начинающаяся с урана-235, заканчива
ется свинцом-207?

10.34. Основной вклад во внутреннюю радиацию организма дают калий и угле
род. Сколько всего радиоактивных распадов ежесекундно происходит
в человеческом организме массой 70 кг? Каковы вклады калия и углерода
(в %)? Справочная информация: массовое содержание калия и углерода
в организме — 0,2% и 20% соответственно. Калий содержит 0,0119%
радиоактивного 40К (общий период полураспада 1,31 • 109 лет), углерод —
1,3 • 10—10 % радиоактивного 14С (t1/2 = 5730 лет).

10.1.2. Электронная конфигурация атома.

Периодические свойства элементов
■ Основные понятия и формулы
Квантовые числа: л = 1,2,3,...
Z = 0, 1,..., л- 1

ml = -I, -I + 1, ..., 0, ..., I - 1,1
ms = ±l/2

Орбиталь — волновая функция, характеризующая состояние электро
на в атоме. Характеризуется энергией и тремя квантовыми числами: {л, I,

mJ. Максимальное число электронов на орбитали — 2.

Энергетический уровень — набор орбиталей с одним и тем же значе

нием главного квантового числа: {л}. Максимальное число электро
нов = 2л2.
Энергетический подуровень — набор орбиталей с одними и теми же
значениями главного и орбитального квантового числа: {л, I}. Максималь

ное число электронов = 2 • (2Z + 1).

Электрон в атоме: {п, I, mt, ms}.
Электронная конфигурация атома — распределение электронов по

орбиталям.
Основное электронное состояние — состояние атома с наименьшей об

щей энергией электронов.
Правило Хунда — в основном электронном состоянии в пределах одно
го подуровня должно быть наибольшее число неспаренных электронов.

.254.

Периодические свойства элементов
Изменение в коротком
периоде с ростом Z

Изменение в подгруппе
с ростом Z

Уменьшается

Увеличивается

Электроотрицательность

Увеличивается

Уменьшается

Первая энергия
ионизации

Увеличивается

Уменьшается

Свойство элемента

Радиус атома

Примеры решения задач
■ Пример 10-6. Напишите электронные конфигурации атома Fe и иона

Fe3+ в основном состоянии. Определите магнитные свойства этого иона
(является ли он диамагнитным или парамагнитным). Приведите пример
иона переходного металла с отличными от Fe3+ магнитными свойствами.

Решение. Конфигурация атома Fe: [Ar]3d64s2, где [Аг] обо
значает электронную конфигурацию аргона, т. е. в данном слу
чае — всех внутренних подуровней.
При образовании катионов переходных металлов 4-го периода
первыми ионизуются 48-электроны, поэтому конфигурация иона
Fe3+ — [Ar]3d5. Правило Хунда о числе неспаренных электронов
в пределах подуровня выполняется не только для атомов, но и для
ионов, поэтому ион Fe3+ имеет 5 неспаренных электронов. Магнит
ные свойства частиц зависят от наличия неспаренных электронов.
Частица, обладающая неспаренными электронами, парамагнитна.
Ион Fe3+ — парамагнитный.
Пример диамагнитного иона — Cu+: [Ar]3d10, все электроны
спарены. Такую же конфигурацию имеет диамагнитный ион Zn2+.
■ Пример 10-7. Найдите сумму квантовых чисел п, I, mt для всех валент

ных электронов атома N.

Решение. Электронная конфигурация внешнего уровня
атома N: 2s22p3. Запишем квантовые числа для орбиталей внешне
го уровня.
Орбиталь

2рх, 2ру, 2pz

-1,0,+1

.255

На 28-орбитали — два электрона, сумма всех квантовых чисел
равна 4. Каждый из трёх электронов на 2р-подуровне (п = 2, I = 1)
занимает свою орбиталь. Суммы квантовых чисел для этих элек
тронов: Ln = 2 + 2 + 2 = 6, 'Ll =1 + 1 + 1 = 3, Lmt = -1 + 0 + 1 = 0.
Общая сумма равна: 4 + 6 + 3 = 13.
Ответ. 13.

■ Пример 10-8. Бинарное вещество имеет ионное строение. Общее чи

сло электронов во всех положительных ионах в 4 раза меньше общего
числа электронов во всех отрицательных ионах. Предложите возмож
ную формулу вещества. Напишите электронную конфигурацию отрица
тельного иона в основном состоянии и положительного иона в первом
возбуждённом состоянии.
Решение. Если ионы имеют конфигурацию инертного газа,
то число электронов в них может быть равно 2, 10, 18, 36, 54, 86.
Видно, что в этом ряду нет ни одной пары чисел, отличающихся
в 4 раза. Но есть пара чисел, отличающихся в 2 раза, — 18 и 36.
Тогда, чтобы соответствовать условию задачи, отрицательный ион
должен иметь 36 электронов, а число отрицательных ионов должно
быть в 2 раза больше, чем положительных. То есть анион с 36 элек
тронами — однозарядный, Вг", а катион с 18 электронами — двух
зарядный, Са2+. Формула вещества — СаВг2.
Конфигурация иона Вг- в основном состоянии: ls22s22p63s33p6
4s23d104p6.

Конфигурация катиона Са2+ в первом возбуждённом состоянии:
ls22s22p63s33p54s1 (переход электрона с высшей занятой на низ

шую свободную орбиталь: Зр —> 4s).
Ответ. СаВг2.

■ Пример 10-9. Дан перечень элементов: 1) N; 2) F; 3) В; 4) As; 5) Р.

Выберите три элемента, которые в Периодической системе находятся
в одной группе, и расположите эти элементы в порядке увеличения
энергии ионизации.
Решение. В одной группе (VA) расположены N, As, Р.
В группе с увеличением атомного номера энергия ионизации
уменьшается, поэтому первым должен идти элемент с наибольшим
номером (As), последним — с наименьшим (N), правильная после
довательность — 451.
Ответ. 451.

256.........

Задачи для самостоятельного решения
Указание. Во всех задачах по умолчанию предполагается, что атомы

или ионы находятся в основном электронном состоянии.

Уровень 1
10.35. Сколько квантовых чисел описывают: о) электронную орбиталь атома;
б) состояние электрона в атоме?

10.36. Запишите электронную конфигурацию атома кислорода. Сколько элек
тронных пар и неспаренных электронов имеется на внешнем энергетиче
ском уровне?

10.37. Запишите электронную конфигурацию атома алюминия. Сколько энерге
тических уровней заполнено электронами в этом атоме? Сколько валент

ных электронов имеет атом алюминия в основном состоянии? Сколько из
них неспаренных?

10.38. Назовите элемент, который имеет четыре валентных электрона на третьем
энергетическом уровне, и запишите его полную электронную конфигурацию.

10.39. Назовите элемент, у которого полностью заселены четыре энергетических
уровня, и составьте его электронную конфигурацию.

10.40. Запишите электронную конфигурацию иона S2\ Назовите один положи
тельный ион, который имеет такую же конфигурацию.

10.41. Назовите один положительный и один отрицательный ион, которые имеют
такую же электронную конфигурацию, как и атом неона.

10.42. Запишите электронные конфигурации следующих атомов и ионов:

Атомы

Не

Ионы

н-

Не"

о 2-

Na"

Al34

ci-, СГ

Ca2"

Для каждой конфигурации укажите: о) число неспаренных электронов;
б) число электронных пар на внешнем уровне; в) высшую заполненную ор
биталь; г) низшую свободную орбиталь.

10.43. Сколько различных атомных орбиталей характеризуются квантовыми чи
слами п = 4,1 = 3?

10.44. Сколько различных атомных орбиталей характеризуются квантовыми чи
слами п = 5,1 = 2?

257

10.45. Сколько элементов 2-го периода имеют один неспаренный электрона на
внешнем уровне (в основном состоянии)? Назовите все эти элементы и за
пишите их электронные конфигурации.

10.46. Запишите в порядке увеличения энергии первые 8 подуровней атома кис
лорода.

10.47. Запишите в порядке увеличения энергии первые 18 орбиталей атома кис
лорода. Есть ли среди них орбитали с одинаковой энергией? На каких ор
биталях есть электроны?

10.48. Химический элемент имеет 3 электрона на подуровне, характеризующемся
квантовыми числами п = 3, / = 1. Какой это подуровень? Определите эле
мент и напишите его полную электронную конфигурацию.

10.49. Химический элемент имеет 5 электронов на подуровне, характеризующем
ся квантовыми числами и = 2, / = 1. Какой это подуровень? Определите
элемент и напишите его полную электронную конфигурацию.

10.50. Сколько элементов 3-го периода имеют два неспаренных электрона на
внешнем уровне? Назовите все эти элементы и напишите их электронные
конфигурации.

10.51. Дан перечень элементов: С, Р, Si, As, Al. Определите, атомам каких из
них до завершения внешнего уровня не хватает трёх электронов.

10.52. Дан перечень элементов: А1, В, N, Р, F. Определите, атомы каких из них
имеют в основном состоянии три р-электрона на внешнем уровне.

10.53. Дан перечень элементов: Li, Са, Cs, Р, К. Определите, какие из них обра
зуют устойчивый положительный ион, содержащий 18 электронов.

10.54. Дан перечень элементов: О, Se, F, S, Na. Определите, какие из них образу
ют устойчивый отрицательный ион, содержащий 10 электронов.

10.55. Дан перечень элементов: Mg, Cl, N, Si, He. Определите, в атомах каких из
них (в основном состоянии) общее число р-электронов превосходит об
щее число s-электронов.

10.56. Дан перечень элементов: О, S, Zn, Se, Mg. Определите, атомы каких из
них в основном состоянии не имеют неспаренных электронов.

10.57. Дан перечень элементов: Н, Na, Ba, N, К. Определите, атомы каких из них
имеют в основном состоянии два s-электрона на внешнем уровне.

10.58. Дан перечень элементов: Si, Na, Ne, Р, В. Определите, атомы каких из них
имеют в основном состоянии шесть р-электронов.

.258.

10.59. Атом элемента имеет равное число заполненных и наполовину заполнен
ных орбиталей. Определите элемент. Если решений несколько, выберите
элемент с наибольшим порядковым номером.

10.60. Атом элемента в основном состоянии имеет больше неспаренных электро
нов, чем электронных пар. Определите элемент. Если решений несколько,
выберите элемент с наибольшим порядковым номером.

10.61. Атом элемента имеет больше р-электронов, чем s-электронов. Выберите
элемент с наименьшим порядковым номером, обладающий таким свойст
вом.

10.62. Атом элемента содержит s-электронов в 2 раза больше, чем d-электронов.
Сколько у этого атома р-электронов? Если решений несколько, приведите
наименьшее возможное число.

10.63. Атом элемента содержит р-электронов в 2 раза больше, чем d-электронов.
Сколько у этого атома s-электронов? Если решений несколько, приведите
наименьшее возможное число.

10.64. В атоме металла в основном состоянии число р-электронов в 2,5 раза
меньше общего числа электронов. Определите атомный номер металла.
Если решений несколько, приведите наименьшее возможное число.

10.65. Вещество состоит из ионов, имеющих одинаковую электронную конфигу
рацию. Масса положительного иона в 1,5 раза больше массы отрицатель
ного иона. Установите формулу вещества.

10.66. Напишите формулы двух веществ ионного строения, в которых катион
имеет электронную конфигурацию неона, а анион — электронную конфи
гурацию аргона (все ионы должны быть разными). Напишите эти электрон
ные конфигурации.

10.67. Напишите формулы двух веществ ионного строения, в которых катион
имеет электронную конфигурацию аргона, а анион — электронную конфи
гурацию неона (все ионы должны быть разными). Напишите эти электрон
ные конфигурации.

10.68. Вещество состоит из ионов, имеющих одинаковую электронную конфигу
рацию. Общее число положительных ионов в веществе в 2 раза больше
общего числа отрицательных ионов. Предложите формулу такого вещест
ва, запишите электронную конфигурацию ионов. Какое простое вещество
состоит из атомов с такой же электронной конфигурацией?

10.69. Вещество состоит из ионов, имеющих одинаковую электронную конфигу
рацию. Число положительных ионов в веществе в 2 раза меньше числа от-

.259

рицательных ионов. Предложите формулу такого вещества, запишите
электронную конфигурацию ионов. Какое простое вещество состоит из
атомов с такой же электронной конфигурацией?

10.70. Вещество состоит из равного количества положительных и отрицательных
ионов. Число электронов в положительном ионе в 5 раз меньше числа
электронов в отрицательном ионе. Предложите формулу такого вещества,
запишите электронные конфигурации ионов.

10.71. Вещество состоит из равного количества положительных и отрицательных
ионов. Число электронов в положительном ионе в 5 раз больше числа
электронов в отрицательном ионе. Предложите формулу такого вещества,
запишите электронные конфигурации ионов.

10.72. Дан перечень элементов: А1, В, N, Р, F. Выберите три элемента, которые
в Периодической системе находятся в одном периоде, и расположите их
в порядке увеличения радиуса атома.

10.73. Дан перечень элементов: Mg, S, О, Si, С. Выберите три элемента, которые
в Периодической системе находятся в одном периоде, и расположите их
в порядке уменьшения радиуса атома.

10.74. Дан перечень элементов: Н, Na, Ba, N, К. Выберите три элемента, кото
рые в Периодической системе находятся в одной группе, и расположите их
в порядке увеличения энергии ионизации атома.

10.75. Дан перечень элементов: Li, С, Cl, Mg, Р. Выберите три элемента, кото
рые в Периодической системе находятся в одном периоде, и расположите
эти элементы в порядке увеличения высшей степени окисления.

10.76. Дан перечень элементов: Li, F, N, Р, С1. Выберите три элемента, которые
в Периодической системе находятся в одном периоде, и расположите их
в порядке увеличения электроотрицательности.

10.77. Дан перечень элементов: Si, Na, Ne, Р, В. Выберите три элемента, кото
рые а Периодической системе находятся в одном периоде, и расположите
их в порядке уменьшения электроотрицательности.

Уровень 2
10.78. Запишите электронные конфигурации следующих атомов и ионов:
Атомы

Мп

Со

Си

Ионы

Ti3*

V2\ V3*

Сг21,
Сг3+

Мп21

Fe21,
Fe3*

Со2*,
Со3+

Ni2+

Cu+,
Си2*

Ag*

Xe2+

260.

Для каждой конфигурации укажите: о) число неспаренных электронов;

б) число электронных пар на внешнем уровне; в) высшую заполненную ор
биталь; г) низшую свободную орбиталь.

10.79. Сколько элементов 4-го периода не имеют неспаренных электронов? На
зовите все эти элементы и запишите их электронные конфигурации.

10.80. Сколько элементов 4-го периода имеют один неспаренный электрон? На
зовите все эти элементы и запишите их электронные конфигурации.

10.81. Какой элемент 4-го периода имеет наибольшее число неспаренных элек
тронов? Напишите его электронную конфигурацию.

10.82. Атом металла содержит 2х s-электронов, Зх р-электронов и 2х d-электро
нов. Найдите число х, определите металл и запишите его полную электрон
ную конфигурацию.

10.83. Атом неизвестного элемента имеет х d-электронов, 4х s-электронов и 6х
р-электронов. Найдите х и определите элемент.

10.84. Приведите электронную конфигурацию иона Х+, в котором общее число
протонов, нейтронов и электронов равно 91, при этом число нейтронов на
5 больше числа протонов.

10.85. В изотопе элемента X с массовым числом 46 число нейтронов на 2 больше
числа протонов. Напишите электронную конфигурацию иона Х3+.
10.86. Бинарное соединение X образовано ионами с одинаковой электронной
конфигурацией. Число протонов в этом соединении равно числу нейтро
нов. Какова формула X?

10.87. Запишите электронные конфигурации атома Си и иона Си2+ в основном
состоянии. Определите магнитные свойства этого иона (является ли он
диамагнитным или парамагнитным). Приведите пример иона переходного
металла с отличными от Си2+ магнитными свойствами.

10.88. Найдите возможные квантовые числа п, I, mt для неспаренного электрона
атомов: о) Вг; б) Си; в) Fe.

10.89. Найдите сумму квантовых чисел п, I, т{ для всех валентных электронов
атома: о) Н; б) Be; в) Р; г) Сг.

10.90. В каком простом веществе массовая доля электронов наибольшая?

10.91. В каком сложном веществе массовая доля электронов наибольшая?
10.92. Дан перечень элементов: А1, В, N, Р, F. Расположите все элементы в по
рядке увеличения радиуса атома.

____ 261

10.93. Дан перечень элементов: Mg, S, О, Si, С. Расположите все элементы в по
рядке уменьшения радиуса атома.

10.94. Дан перечень элементов: Al, Na, О, Не, К. Расположите все элементы
в порядке увеличения первой энергии ионизации атома.

10.95. Дан перечень элементов: Li, F, Si, Р, Cl. Расположите все элементы в по
рядке увеличения электроотрицательности.

10.96. Дан перечень элементов: S, Na, Al, Р, В. Расположите все элементы в по
рядке уменьшения электроотрицательности.

10.97. Когда электрон в атоме переходит с более низкого уровня энергии на бо
лее высокий, энергия поглощается. В результате какого из электронных пе
реходов, представленных на рисунке, в атоме водорода поглощается наи
большее количество энергии?

10.98. В таблице даны значения энергий Ev Е2 и Е3, необходимые для отрыва
первого, второго и третьего электронов от атомов элементов А, Б, В, Г
и Д. Известно, что среди этих элементов — аргон, барий, магний, натрий
и хлор. Расшифруйте буквенные обозначения элементов.
Энергии ионизации, кДж/моль
Элемент

.262.

500

970

3460

1250

2300

3840

1520

2670

3930

500

4560

6910

740

1450

7730

■ 110.2. Строение молекул. Химическая связь
■ Основные понятия
Химическая связь — взаимодействие атомов, осуществляемое
путём обобществления электронов или перехода электронов от
одного атома к другому.

Виды химической связи: ковалентная, ионная, металлическая.

Ковалентная связь реализуется путём образования общих электронных пар
между атомами. Это единственный тип связи в молекулах, молекулярных ио
нах или веществах атомного строения.

Молекула — устойчивая электронейтральная частица, состоящая из двух
или более связанных между собой атомов.

Валентность — число общих электронных пар, образованных атомом в мо
лекуле или в веществе атомного строения. Понятие относится только к кова
лентным связям.
Энергия связи — энергия, необходимая для того, чтобы полностью разорвать
связь и разделить молекулу на фрагменты.
Порядок (кратность) связи — число электронных пар, участвующих в обра
зовании ковалентной связи.

Длина связи — расстояние между ядрами атомов, образующих связь.

Валентный угол — угол между линиями, соединяющими химически связан
ные атомы.

Геометрия молекулы — геометрическая фигура, образованная атомами
в молекуле. Определяется длинами связей и валентными углами.

263

Зависимость геометрии молекулы от числа электронных пар
центрального атома:
Число
электронных
пар

Расположение
ядер

Угол между
связями

Пример
молекулы

Линия

180°

ВеН2

Модель
молекулы

180°

ОЧЙО
о^^^2°°

Правильный
120°

BF3

треугольник

С^Г
сн4

Тетраэдр

109,5°

Треугольная
бипирамида

90°
120°
180°

РС15

Октаэдр

90°
180°

SF6

90°

120°

Электронная формула (структура Льюиса) — структурная формула моле
кулы, в которой указаны ковалентные связи и неподелённые электронные
пары атомов.
Правило октета — особой устойчивостью обладают молекулы, в которых
атомы всех элементов 2-го и 3-го периодов имеют на внешнем уровне 8 элек
тронов.

Ван-дер-ваальсова связь — слабое диполь-дипольное взаимодействие меж
ду молекулами. Реализуется в любом веществе молекулярного строения.

Водородная связь — взаимодействие между атомом водорода, имеющим
частичный положительный заряд, с электроотрицательным атомом, имеющим
частичный отрицательный заряд. Как правило, реализуется между молекула
ми, в которых имеется полярная связь с участием атома водорода.

264.

Примеры решения задач
■ Пример 10-10. Сколько всего электронов содержится в молекуле
СО2? Сколько из них принимает участие в образовании химических
связей в молекуле?
Решение. Атом углерода (Z = 6) содержит 6 электронов,
атом кислорода (Z = 8) — 8 электронов. Общее число электронов
в молекуле СО2: 6 + 2*8 = 22.
В молекуле О=С=О две двойные связи, т. е. 4 ковалентные свя
зи, по два электрона — итого 8 электронов участвуют в образова
нии химических связей.
Ответ. 22; 8.

■ Пример 10-11. Некоторый элемент X образует химическое соедине
ние состава Х3Н5, в котором все химические связи — одинарные, а все
атомы X имеют одинаковую валентность. Чему равна эта валентность?
Напишите структурную формулу X и предположите, какой это может
быть элемент.

Решение. Водород всегда имеет валентность I, поэтому ато
мы Н могут быть соединены только с атомами X одинарными свя
зями X—Н. Всего таких связей пять по числу атомов водорода.
Чтобы молекула представляла собой единое целое, три атома X
должны быть соединены в цепь двумя связями X—X. На образо
вание одной одинарной связи X—X «затрачиваются» две валент
ности X. Суммарно три атома X имеют девять валентностей —
пять в связях X—Н и четыре — в связях X—X. Таким образом, эле
мент X в данном соединении трёхвалентен. Структурная формула:
Н

Элементом X может быть азот. Соединение N3H5 (его называют
«триазан») можно считать третьим членом гомологического ряда
предельных азотоводородов, родоначальником которого служит
аммиак, а вторым членом — гидразин N2H4. Триазан неустойчив
и существует только в виде солей, хотя его молекулы и были опре
делены в газовой фазе.
Ответ. Валентность III.

265

Задачи и упражнения для самостоятельного решения

Уровень 1
10.99.

Что такое химическая связь? Каковы движущие силы её образования?

10.100. Чем отличаются между собой химические связи одного и того же типа?
Укажите не менее двух свойств.

10.101. Какие из перечисленных веществ имеют молекулярное строение: Р4,
SO2, SiO2, NH3, BN, POC13, Na2O2, CH3COOH? Для всех веществ
определите степени окисления атомов, а для веществ молекулярного
строения — валентности всех элементов.

10.102. Какие значения может принимать порядок ковалентной связи? Может
ли он быть дробным?

10.103. Какие значения может принимать: о) энергия ковалентной связи; б) дли
на ковалентной связи; 8) валентный угол в молекуле? Приведите диапа
зоны типичных значений.

10.104. Приведите примеры двух устойчивых молекул, которые не удовлетворя
ют правилу октета.

10.105.

Установите формулы молекул или ионов, содержащих указанное число
частиц. Заполните таблицу.

Формула частицы

266

Число атомов

Число протонов

Число электронов

10.106. Сколько электронов содержится в молекуле СО? Сколько из них прини
мают участие в образовании химических связей в молекуле?

10.107. Сколько электронов содержится в ионе NHJ? Сколько из них принима
ют участие в образовании химических связей?

10.108. Какие из перечисленных молекул: NO2, РН3, H2S, С3Н8, НС1О4, СН3С1,
бутадиен-1,3, Р4О10, S8, циклогексан — имеют объёмное (неплоское)
строение?

10.109. В каких из перечисленных молекул: Н3РО4, NH3, О3, СН4, С2Н4,
H2SO4, SO3, РС13, СОС12, С2Н6 — все атомы лежат в одной плоскости?

10.110. Какие из перечисленных молекул: СН4, С2Н2, NO2, Br2, HCN, HN03,
СО2, SO2, Н2О, О3 — имеют линейное строение?

10.111. Какие из перечисленных молекул: I2, HI, СС14, СНС13, СН2С12, SO3,
NH3, Р4, ацетон, бензол — полярны, т. е. имеют ненулевой дипольный
момент?

10.112. Среди перечисленных молекул: N2; HN03; Н2О2; H2SO4; РН3; СО2 —
выберите все молекулы, в которых хотя бы один из элементов имеет ва
лентность III.

10.113. Среди перечисленных молекул: Н2, Н2О, СН4, NH3, СН30Н, СН3С(О)
СН3, НСООН, НС00СН3 — укажите те, между которыми могут обра
зовываться водородные связи.

10.114. Приведите по два примера молекул, в которых атомы имеют заданную
валентность. Заполните таблицу.
Атом

Валентность

С1

III

С1

VII

Примеры молекул

.267

10.115. Молекула неизвестного вещества содержит столько же электронов,
сколько ион кальция Са2+. Найдите самую лёгкую из таких молекул. На
пишите её формулу и рассчитайте массу в граммах и в атомных едини
цах массы.

10.116. Молекула неизвестного вещества содержит столько же электронов, сколь
ко хлорид-ион. Найдите самую тяжёлую из таких молекул. Напишите её
формулу и рассчитайте массу в граммах и в атомных единицах массы.

10.117. Составьте структурную формулу иона, содержащего один атом алюми
ния и четыре атома хлора. Определите заряд иона, укажите валентности
элементов. Предскажите геометрическую форму иона и найдите угол
между связями в нём.

10.118. Составьте структурную формулу иона, содержащего один атом бора
и четыре атома фтора. Определите заряд иона, укажите валентности
элементов. Предскажите геометрическую форму иона и найдите угол
между связями в нём.

10.119. Составьте электронные формулы (структуры Льюиса) следующих моле
кул: о) Н2О; б) Н2О2; в) СО2; г) COF2; d) NF3; е) NOC1; ж) HN02; з) OF2;
и) SO2; к) SO3; л) С2Н4; м) СН20; н) HCN. Для каждой молекулы опре

делите валентности всех атомов, геометрическую форму и полярность.

10.120. Химический элемент образует отрицательный ион с электронной конфи
гурацией неона. Для элемента известно несколько кислородсодержа
щих кислот. Определите элемент, запишите его электронную конфигу
рацию в основном состоянии. Составьте структурную формулу одной из
его кислот, найдите валентность и степень окисления элемента в этой
кислоте.

10.121. Атом химического элемента-неметалла имеет один неспаренный элек
трон в основном состоянии. Для элемента известно несколько кисло
родсодержащих кислот. Определите элемент, запишите его электрон
ную конфигурацию в основном состоянии. Составьте структурную фор
мулу одной из кислородсодержащих кислот этого элемента и определите
геометрическую форму молекулы данной кислоты.

10.122. Атом химического элемента-неметалла имеет три неспаренных электро
на в основном состоянии. Для элемента известно несколько кислород
содержащих кислот. В одной из этих кислот число атомов водорода
в молекуле не равно основности кислоты. Определите элемент, запиши
те его электронную конфигурацию в основном состоянии. Составьте
структурную формулу кислоты, о которой идёт речь, и найдите степень
окисления элемента в ней.

268

10.123. Сравните между собой три типа химической связи: ковалентную, водо
родную и ван-дер-ваальсову. Расположите их в ряд в порядке: о) увели
чения энергии связи; б) увеличения длины связи.

Уровень 2
10.124. Установите формулу частицы, которая содержит 49 протонов, 48 ней
тронов и 50 электронов. Определите её геометрическую форму.

10.125. Приведите по одному примеру молекул, у которых в образовании кова
лентных химических связей участвуют: о) все электроны молекулы;
б) больше половины электронов молекулы; в) ровно одна треть от об
щего числа электронов молекулы. Ответы обоснуйте. Для каждой моле
кулы опишите электронную конфигурацию атома с наибольшим поряд
ковым номером.

10.126. Сколько электронов содержится в молекуле N2O5? Сколько из них при
нимают участие в образовании химических связей в молекуле?

10.127. Отрицательно заряженная частица изоэлектронна молекуле угарного
газа, т. е. имеет такую же электронную формулу и то же общее число
электронов. Установите формулу частицы.

10.128. Приведите формулы одного положительного и одного отрицательного
иона, которые изоэлектронны молекуле углекислого газа.

10.129. Какие из перечисленных частиц: N2O5, NH4+, N2O, СО|~, SOJ-, CH J
имеют объёмное (неплоское) строение?

10.130. в каких из перечисленных частиц: толуол, стирол, фенол, нафталин,
N2H4, POf ", Н2О2 — все атомы лежат в одной плоскости?

10.131. Какие из перечисленных частиц: N2O, NO2, NOJ, ВН4, [Cu(NH3)2]+,
S8, C3O2, HN02 — имеют линейное строение?

10.132. Какие из перечисленных молекул: SiCl4, SiH2Cl2, С2Н2, О3, N2O4,
Р4О10, N2O, SF4, нитробензол, диэтиловый эфир — неполярны, т. е.
имеют нулевой дипольный момент?

10.133. Составьте электронные формулы (структуры Льюиса) следующих моле
кул и ионов: о) Н3О+; б) О3; 8) О|_; г) СО; б) СО§_; е) N2O; ж) NO2;
з) N2O4; и) HN03; к) NO3; л) BF3; м) BF4; н) РС15; о) А1(ОН)4;
л) Fe(CO)5; р) Fe(CN)j~. Для каждой частицы определите валентности
всех атомов и геометрическую форму, для молекул укажите полярность.

10.134. Расположите в порядке увеличения дипольного момента молекулы:
NH3, NH2F, NHF2, NF3.

.........269

10.135. Расположите в порядке увеличения дипольного момента молекулы все
фторпроизводные метана.
10.136. Три частицы — X, Y и Z — содержат одинаковое число электронов —
по 22. Каждая частица состоит из трёх атомов. Частицы X и Y — это
нейтральные молекулы, а частица Z представляет собой отрицательный
ион и включает атомы только одного элемента. Предложите формулы

всех частиц. Напишите уравнение реакции, в которой X — реагент,
a Y — продукт.

10.137. В состав молекул X, Y, Z входит по 18 электронов. Вещество X — про
стое, Y состоит из двух элементов, Z — из трёх элементов. Напишите
молекулярные формулы X — Z и изобразите их структурные формулы.
В какой из молекул наибольшее число электронов участвует в образова
нии химических связей?

10.138. Заполните таблицу, характеризующую свойства молекул водородных
соединений неметаллов. Если утверждение верное, поставьте «+» в со
ответствующую ячейку.
Молекула

с2н4

n2h4

н2о2

h2f2

Молекула содержит ковалентную
неполярную связь
Молекула содержит двойную связь

Все атомы лежат в одной плоскости
Молекула полярная

В молекуле есть водородная связь

10.139. В таблице ниже приведены формулы некоторых молекул и ионов. В пер
вой строке все частицы содержат углерод, во второй — азот. Частицы,
находящиеся в одном столбце, обладают общим свойством. Каким? За
полните всю таблицу. Там, где возможно, добавьте в столбцы третью
клетку, в которой частица с тем же свойством содержит и азот, и угле
род.

coj-

СО2

NH+

C2H6
n2o4

10.140. В таблице приведены энергии гомоядерных связей различной кратности
между атомами элементов VA группы.

270.

Энергия связи, кДж/моль
Элемент
э—э

Э=Э

Э^Э

159

310

945

200

270

490

167

240

400

о) Объясните возрастание энергии одинарной связи при переходе от N
кР.
б) Используя данные таблицы, определите, какая из молекулярных форм
для каждого элемента, приведённых на рисунке ниже, является наиболее
устойчивой, т. е. обладает наименьшей энергией в расчёте на один моль

атомов Э.

Э =Э

10.3. Строение твёрдых веществ.
Кристаллические структуры
■ Основные определения и формулы
Кристалл — твёрдое вещество с периодической структурой.
Элементарная ячейка — наименьший повторяющийся фрагмент кристалла.

Координационное число — число ближайших соседей атома или иона
в кристалле.
Металлический радиус атома — половина расстояния между ближайшими
атомами в простом веществе-металле.
Связь молярной массы с плотностью: М = —“——

(Уяч = объём элементарной ячейки, Z — число формульных единиц в одной
ячейке).

Важнейшие структурные типы

1. Примитивная кубическая (а-Ро). Атомы располагаются в вершинах
кубической ячейки.
2. ОЦК (a-Fe). Атомы — в вершинах и в центре кубической ячейки.
3. ГЦК (Си). Атомы — в вершинах кубической ячейки и в центрах всех
её граней.

.271

4. ГПУ (Mg). Атомы — в вершинах гексагональной ячейки и в центре
одной из двух тригональных призм, на которые делится гексагональный
параллелепипед плоскостью, проходящей через малые объёмные диагона
ли ячейки.

5. Хлорид цезия (CsCl). Атомы С1 — в вершинах кубической ячейки;
атом Cs — в её центре.

6. Хлорид натрия (поваренная соль, NaCl). Атомы С1 — в вершинах ку
бической ячейки и в центрах всех граней; атомы Na — в центре ячейки
и в серединах всех её рёбер.

-Cl
= Na

272.

7. Фторид кальция (флюорит, CaF2). Атомы Са — в вершинах кубиче
ской ячейки и в центрах всех граней; атомы F занимают центры всех вось
ми октантов.

8. Цинковая обманка (ZnS). Атомы S — в вершинах кубической ячейки
и в центрах её граней; атомы Zn — в центрах четырёх из восьми октантов
(в шахматном порядке).

9. Алмаз. Атомы С — в вершинах кубической ячейки, в центрах её гра
ней и в центрах четырёх из восьми октантов (в шахматном порядке).

273

10. Перовскит (CaTiO3). Атомы Ti — в вершинах кубической ячейки,
атом Са — в её центре; атомы О — в серединах всех рёбер ячейки.

Для решения некоторых задач понадобятся элементарные сведения из
стереохимии.

Примеры решения задач

■ Пример 10-12. Для кристаллической структуры флюорита рассчитайте
число формульных единиц CaF2, приходящееся на одну элементарную
ячейку флюорита. Найдите плотность флюорита, если длина ребра эле
ментарной ячейки равна 0,546 нм.
Решение. Одной ячейке принадлежит 8 • (1/8) +6-(1/2) = 4
иона Са2+ и 8 ионов F", находящихся внутри ячейки. Всего на ячей
ку приходится 4 формульные единицы CaF2, Z = 4.
В одном моле флюорита содержится NA/4 элементарных ячеек.
Молярный объём равен:

Fm = (0,546 • 10~7 см)3 • 6,02 • 1023 моль 1 / 4 = 24,5 см3/моль.

Плотность флюорита:
р = М / Ут = 78 г/моль / 24,5 см3/моль = 3,18 г/см3.

Ответ. Z = 4. р = 3,18 г/см3.

■ Пример 10-13. Один из галогенидов цезия имеет кристаллическую
структуру типа NaCl. Элементарная ячейка представляет собой куб
стороной 0,602 нм, плотность кристаллов 4,64 г/см3. Установите форму
лу галогенида.
Решение. Найдём объём элементарной ячейки:

Уяч = (0,602 • IO 7 см)3 = 2,18 • 10 22 см3.

.274.

Для кристаллической структуры NaCl число формульных еди
ниц на одну ячейку равно 4, поэтому в одном моле вещества содер
жится Na/4 элементарных ячеек. Молярный объём галогенида:

Vm = ^яч • NJZ = 2,18 • 10 22 • 6,02 • 1023/4 = 32,8 см3/моль.

Молярная масса:

м = Руш = 32,8 • 4,64 = 152,3 г/моль — это CsF.
Ответ. CsF.
■ Пример 10-14. Низший оксид переходного металла имеет кристалли

ческую структуру типа NaCl, в которой некоторые атомы отсутствуют:

0,421 нм

Длина ребра кубической элементарной ячейки равна 0,421 нм, а плот
ность оксида 7,29 г/см3. Установите формулу оксида и предложите спо
соб его получения из высшего оксида.

Решение. Атомы металла М (большие сферы) находятся во
всех вершинах куба и в серединах четырёх граней из шести. Всего
в одной элементарной ячейке содержится 8-1/8+ 4*1/2 = 3 атома
М. Атомы О (маленькие сферы) находятся в серединах восьми
рёбер из двенадцати и и один атом — в центре куба. Всего в одной
элементарной ячейке содержится 8 • 1/4 + 1=3 атома О. Таким
образом, на одну ячейку приходится 3 формульные единицы окси
да МО, т. е. Z = 3.

M(M0)=pVm = рУяч 4^ = 7,29 *(0,421* 10-7 )3 *-^^ =
3
3
= 109 г/моль — это NbO.
Получение из высшего оксида путём восстановления:

Nb2O5 + ЗН2 = 2NbO + ЗН2О

Ответ. NbO.

.275

■ Пример 10-15. ГЦК-структура считается плотнейшей упаковкой ато

мов металла. Считая атомы твёрдыми шарами, найдите, сколько про
центов объёма занимают атомы в веществе.
Решение. В ГЦК ячейке выберем двух ближайших сосе
дей — это атом в вершине ячейки и на середине грани. Обозначим
радиус атома г, длину ребра кубической ячейки а, длину диагонали
грани Ь.

На диагонали грани умещается 4 полных радиуса:
Ь = 4г =ау[2,

откуда а = 2у^2г. В одной ячейке ГЦК — 4 атома металла, объём од
ного атома: Кат = ^-лг3. Отношение общего объёма всех атомов
к объёму ячейки:
,,,

4-—№

4'—яг3

4 "т- =----- 3------ =------- §------- = —= 0,740

Таким образом, при плотнейшей упаковке атомы-шары занима
ют 74% пространства.
Ответ. 74%.

Задачи и упражнения для самостоятельного решения

Уровень 1
10.141. Для каждого из приведённых в начале раздела структурных типов най
дите число формульных единиц в элементарной ячейке.

276.

10.142. Золото имеет кубическую кристаллическую решётку. В элементарной
ячейке атомы металла занимают все вершины и центры всех граней.
Сколько полных атомов золота приходится на одну ячейку?

10.143. Сплав меди и цинка имеет кубическую решётку. В элементарной ячей
ке все вершины заняты атомами цинка, а центры всех граней — атома
ми меди. Сколько атомов меди приходится на один атом цинка в этом
сплаве?

10.144. На рисунке изображена элементарная ячейка соединения меди с зо
лотом.

Ячейка имеет форму куба. Атомы золота находятся в вершинах ку
ба, а атомы меди — на гранях. Запишите простейшую формулу соедине
ния.

10.145. На рисунке изображена элементарная ячейка соединения меди с тита
ном.

Ячейка имеет форму куба. Атомы меди находятся в вершинах куба,
а атомы титана — на гранях. Определите формулу соединения.

____ 277

10.146. На рисунке изображена элементарная ячейка одного из оксидов нио
бия.

Ячейка имеет форму куба. Атомы ниобия находятся в центрах всех граней
куба, а атомы кислорода — в серединах всех ребер. Найдите формулу ок
сида.

10.147. Выберите верный ответ. На рисунке

представлен фрагмент кристаллической структуры: 1) CsCl; 2) BaF2;
3) A1F3; 4) TiF4.
“

10.148. Выберите верный ответ. На рисунке

278

представлен фрагмент кристаллической структуры: 1) CsCl; 2) NaF;
3) CaF2; 4) TiF4.

10.149. Низший оксид некоторого переходного металла имеет кристаллическую
структуру типа NaCl, в которой некоторые атомы отсутствуют:

Установите формулу оксида. Определите, сколько формульных единиц
входит в состав элементарной ячейк.

10.150. Низший оксид некоторого переходного металла имеет кристаллическую
структуру с кубической элементарной ячейкой:

Установите формулу оксида. Определите, сколько формульных единиц
входит в состав элементарной ячейки.

10.151. Масса одного кубического сантиметра некоторого серебристо-белого
металла равна 7,874 г. Металл имеет ОЦК-решётку, металлический ради
ус атома равен 1,24 А. Определите металл.

10.152. Металл А имеет плотность 2,54 г/см3 и кубическую гранецентрирован
ную решётку. Радиус атома А равен 0,216 нм. Определите А.
10.153. Золото имеет гранецентрированную кубическую структуру. Плотность
золота 19,3 г/см3. Рассчитайте длину ребра элементарной ячейки и ме
таллический радиус атома.

279

Уровень 2
10.154. Считая атомы твёрдыми шарами, найдите, сколько процентов объёма ве
щества занимают атомы в: о) ОЦК-структуре; б) примитивной кубиче
ской структуре.

10.155. Один из галогенидов лития имеет кристаллическую структуру типа NaCl.
Элементарная ячейка представляет собой куб стороной 0,550 нм, плот
ность кристаллов 3,464 г/см3. Установите формулу галогенида.

10.156. Один

из галогенидов калия имеет кристаллическую структуру
типа NaCl. Элементарная ячейка представляет собой куб стороной
0,536 нм, плотность кристаллов 2,49 г/см3. Установите формулу гало
генида.

10.157. Один из галогенидов рубидия имеет кристаллическую структуру
типа NaCl. Элементарная ячейка представляет собой куб стороной
0,690 нм, плотность кристаллов 3,35 г/см3. Установите формулу га
логенида.

10.158. Плотность хлорида металла равна 4130 кг/м3. Ионы металла образуют
ГЦК-подрешётку, а длина ребра ячейки составляет 0,542 нм. Определи
те хлорид.

10.159. Определите плотность кубических кристаллов SrCl2 (структурный тип
флюорита), если расстояние Sr—Cl равно 3,02 А.

10.160. Вычислите расстояние Be—Те в структуре ВеТе (структурный тип сфа
лерита), если плотность кристаллов 5,1 г/см3.

10.161. Одна из кристаллических форм белого фосфора имеет кубическую
элементарную ячейку с ребром 0,757 нм. Плотность белого фосфора
равна 1,828 г/см3. Сколько молекул фосфора входит в состав одной
ячейки?

10.162. Элементарная ячейка простого вещества имеет вид:

280

Плотность вещества 5327 кг/м3, параметр ячейки а = 0,566 нм. Опреде
лите элемент.

10.163. Найдите расстояние между центрами соседних молекул фуллерена С60
в его низкотемпературной модификации (плотность 1,7 г/см3), которая
имеет примитивную кубическую решётку, где молекулы находятся толь
ко в вершинах кубической элементарной ячейки.

10.164. Алмаз имеет кубическую решётку с длиной ребра ячейки а = 357 пм.
Определите число атомов углерода, приходящееся на одну ячейку,
и найдите плотность алмаза. Какую долю пространства занимают атомы
углерода, если длина связи С—С равна 154 пм?

10.165. Вещество ионного строения X состоит из трёх элементов. В положи
тельном и отрицательном ионах число электронов одинаково. Вещество
X образуется при взаимодействии газа А и жидкости (при н. у.) В, моле
кулы которых также содержат одинаковое число электронов. Определи
те формулы X, А, В и найдите число электронов в каждом ионе и ка
ждой молекуле. Напишите уравнение взаимодействия X со щёлочью
и превращения X в кислую соль, состоящую из трёх элементов.
10.166. Один моль простого вещества А содержит электронов в 2 раза меньше,
чем один моль бинарного соединения Б. Молярная масса А в 2,08 раза
меньше молярной массы Б. Оба вещества имеют высокую твёрдость
и не проводят электрический ток. Вещество А встречается в природе.
Определите вещества А и Б.

10.167. Кальций и бор образуют соединение необычного состава, в котором
массовая доля одного из элементов составляет 38,17%. о) Устано
вите формулу соединения, б) Сколько формульных единиц содержит
изображённая на рисунке ячейка? в) Сколько ближайших соседей —

281

атомов бора имеет каждый атом кальция? г) Плотность вещества равна
2,45 г/см3. Найдите длину ребра ячейки.

282.

Тема

ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ
ХИМИЧЕСКИХ РЕАКЦИЙ

НИИ 11.1. Тепловые эффекты химических реакций
■ Основные определения и формулы
Теплота Q — способ передачи энергии, при котором не совершается рабо
та.
Теплота реакции — количество теплоты, выделенное или поглощённое хими
ческой системой при протекании в ней химической реакции.
Теплота прямо пропорциональна количеству вещества, вступившего в реак
цию:

Q = v • Qm,
где Qm — теплота, относящаяся к молю вещества.

Энтальпия Н — термодинамическая функция, изменение которой характе
ризует тепловой эффект процесса при постоянном давлении: АН = -Qp.
Экзотермическая реакция — реакция, в которой теплота выделяется в окру
жающую среду. Для экзотермических реакций Q > О, АН < 0, общая энергия
продуктов меньше общей энергии реагентов.

Эндотермическая реакция — реакция, в которой теплота поглощается
из окружающей среды. Для эндотермических реакций Q < О, АН > 0 общая
энергия продуктов больше общей энергии реагентов.

Реагенты

Реагенты
Q>О
АН <0

теплота
выделяется
Продукты

Экзотермическая реакция

и
&
0)
к
со

Q<0
ЛЯ>0

теплота
поглощается
Продукты

Эндотермическая реакция

Термохимическое уравнение — уравнение реакции, в котором приведена её
теплота Qr (изменение энтальпии АгН). При расчёте теплоты предполагается,
что количество каждого вещества (в молях) равно коэффициенту в уравнении.

.283

Теплота (энтальпия) образования вещества — тепловой эффект реакции
образования одного моля вещества из простых веществ.
Энергия связи — теплота, поглощающаяся при разрыве химической связи,
или выделяющаяся при образовании связи:
.
АВ(Г) —> А(Г) + B(r)
А(г) + В(г) ~~* АВ(г)

«г =

-Кв(А-В)

^г = £св(А~В)

Закон Гесса — теплота реакции, протекающей при постоянном давлении или
объёме, не зависит от её пути, а определяется только состоянием реагентов
и продуктов.

Следствия из закона Гесса:

а) Теплота (энтальпия) реакции равна разности суммы теплот (энтальпий) об
разования продуктов и суммы теплот образования реагентов. Для реакции
аА + ЬВ = сС + dD
Qr = ^обр(С) + dQo6P(D) - а^обр(А) - «?<*₽(»)•

АД/ = сАДДС) + dAfH(D) — аАДДА) — ЬАДДВ).
б) Теплота реакции равна разности суммы энергий образующихся связей
и суммы энергий разрывающихся связей:

Qr = LECB(o6p) - ЕЕсв(разр)
Энтальпия реакции равна разности суммы энергий разрывающихся связей
и суммы энергий образующихся связей:

\Н = ЕЕсв(разр) - £Есв(обр)
Примеры решения задач____________________________________
■ Пример 11-1. Реакция нейтрализации в водном растворе описывается

термохимическим уравнением:

Н+(р-р) + ОН(р-р) = Н2О(ж) + 56 кДж.
При взаимодействии гидроксида бария с соляной кислотой выделилось
11,2 кДж теплоты. Сколько граммов хлорида бария образовалось?

Решение. v(H2O) = Q / Qm = 11,2 / 56 = 0,2 моль.
Из молекулярного уравнения реакции

2НС1 + Ва(0Н)2 = ВаС12 + 2Н2О
следует, что v(BaCl2) = l/2v(H2O) = 0,1 моль.
m(BaCl2) = vM = 0,1 • 208 = 20,8 г.
Ответ. 20,8 г.

284.

■ Пример 11-2. Используя необходимые данные из таблицы, рассчитай

те, сколько выделится теплоты (в кДж) при сжигании 100 л аммиака
(150 °C, 1 атм) в избытке кислорода в отсутствие катализатора.
Связь
Энергия связи,
кДж/моль

с—Н о—н N—Н с—С 0=0 N—N N=N N=O
412

463

391

348

497

253

945

632

Решение. При сгорании аммиака в отсутствие катализатора
образуется азот. Температура реакции выше температуры кипения
воды, поэтому вода образуется в газообразном состоянии:
4NH3 + ЗО2 = 2N2 + 6Н2О(г).
v(NH3) = PV/RT = 101,3 • 100 / (8,314 • 423) = 2,88 моль.
Теплоту реакции в расчёте на 4 моль NH3 определим через энер
гии связи по следствию из закона Гесса:
О = ££св(обр) - ГЕсв(разр) = 2E(№N) + 12Е(О-Н) - 12£(N-H) - ЗЕ(О=О) = 2 • 945 + 12 • 463 — 12 • 391 - 3 • 497 = 1263 кДж.
При сжигании 2,88 моль NH3 выделится 1263 • 2,88 / 4 = 909 кДж.
Ответ. 909 кДж.
■ Пример 11-3. Фосфор образует несколько соединений с водородом,

из которых устойчивы два — фосфин РН3 и дифосфин Р2Н4. Теплоты
образования этих веществ в газовой фазе равны —5,5 и —20,9 кДж/моль
соответственно. Рассчитайте энергию связи Р—Н, если энергии связи
Р—Р и Н—Н равны 201 и 436 кД>ц/моль соответственно. Считайте, что
энергия связи Р—Н в фосфине и дифосфине одна и та же.

Решение. Рассмотрим реакцию
2РН3(г) -^ Р2Н4(г) + Н2
и рассчитаем её тепловой эффект двумя способами — через теплоты
образования веществ:
Q = Qo6p(P2H4) - 2Qo6p(PH3) = -20,9 - 2 • (-5,5) = -9,9 кДж/моль
и через энергии связи:
Q = ЕЕ(обр) - БЕ(разр) = £(Р—Р) + Е(Н—Н) - 2Е(Р—Н)
(все связи в РН3 разрывать не надо, достаточно одной связи в ка
ждой из молекул).
-9,9 = £(Р—Р) + 436 - 2 • 322,
отсюда Е(Р—Н) = 323,5 кДж/моль.
Ответ. 323,5 кДж/моль.
■ Пример 11-4. Теплоты сгорания аммиака и газообразного гидразина

(N2H4) равны 317 и 534 кДж/моль соответственно. В обоих случаях
продукты сгорания — азот и пары воды. Определите энергию связи

285

N—N в гидразине, если энергия связи №N составляет 945 кДж/моль.
Примите, что энергия связи N—Н одинакова в аммиаке и гидразине.
Решение. Первый способ.
NH3 + 3/4 О2 —> 1/2 N2 + 3/2 Н2О + 317 кДж

N2H4 + О2 —> N2 + 2Н2О + 534 кДж

По следствию из закона Гесса
317 = 1/2 • 945 + 3£(О—Н) - 3£(N—Н) - 3/4 £(0=0)

534 = 945 + 4£(О-Н) - 4£(N—Н) - £(N—N) - £(0=0)
Умножим первое уравнение на 4, второе — на 3:

1268 = 2 • 945 + 12£(О-Н) — 12£(N-H) - 3£(О=О)

1602 = 3 • 945 + 12£(0—Н) — 12£(N-H) - 3£(N—N) - 3£(0=0)
Вычтем из второго уравнения первое:

334 = 945 - 3£(N—N), £(N—N) = 204 кДж/моль.
Второй способ.
Запишем следующее уравнение (неважно, идёт реакция на са
мом деле или нет):
3N2H4 —> 4NH3 + N2

и рассчитаем теплоту реакции двумя способами — через тепло
ты сгорания и через энергии связи:

Q = 3Qcrop(N2H4) - 4Qcrop(NH3) - Qcrop(N2) = 3 • 534 - 4 • 317 - 0 =
= 334 кДж/моль
Q = £ (N=N) - 3£(N—N) = 945 - 3£(N—N) (кДж/моль)
Отсюда £(N—N) = 204 кДж/моль.
Ответ. 204 кДж/моль.
■ Пример 11-5. При сгорании 8,96 л (н. у.) смеси ацетилена и этилена

образовались углекислый газ и жидкая вода и выделилось 542,2 кДж
теплоты. Используя данные таблицы, определите объёмные доли угле
водородов в смеси и рассчитайте объём кислорода, затраченного на
сжигание (н. у.). Рассчитайте теплоту образования Н20(ж).
Вещество

Теплота образования
Qo6p, кДж/моль

Теплота сгорания
QCrop> кДж/моль

С2Н2(г)

-227,4

1300,2

С2Н4(г)

-52,4

1411,0

Решение, у(смеси) = 8,96 / 22,4 = 0,4 моль. Пусть v(C2H2) =
= х моль, тогда v(C2H4 = (0,4 - х) моль.

.286

Выразим теплоту сгорании смеси через теплоты сгорания инди
видуальных углеводородов:
Q = Qcrop(c2H2) • v(C2H2) + Qcrop(C2H4) • v(C2H4) = 1300,2x + 1411,0 x
x (0,4-x) = 542,2.
r = v(C2H2) = 0,2 моль, v(C2H4) = 0,4 - 0,2 = 0,2 моль.
Объёмные доли углеводородов в смеси:
Ф(С2Н2) = ф(С2Н4) = 0,5 = 50%.
Запишем уравнения реакций горения углеводородов:
С2Н2(г) + 2,5О2(г) —> 2СО2(г) + Н20(ж)
С2Н4(г) + ЗО2(г) —> 2СО2(г) + 2Н2О(ж)

v(O2) = 2,5 *0,2 + 3*0,2 = 1,1 моль. Объём кислорода: И(О2) =
= 1,1 *22,4 = 24,64 л.
Используя закон Гесса, выразим теплоты сгорания газов через
теплоты образования веществ, участвующих в реакции:
1300,2 = 2Qo6p(CO2(r)) + Оо6р(Н2О(ж)) - Qo6p(C2H2(r)),
1411,0 = 2Qo6p(CO2(r)) + 2Qo6p(H2O(K)) - Qo6p(C2H4(r)).
Вычтя из второго уравнения первое и подставив значения теплот
образования из таблицы, получим
1411,0 - 1300,2 = Ообр(Н2О(ж)) - 227,4 + 52,4,
^обР(Н2О(ж)) = 285,8 кДж/моль.
Ответ. По 50% ацетилена и этилена; 24,64 л; 285,8 кДж/моль.
■ Пример 11-6. Образец лейцина C6H13NO2 массой 3,495 г поместили

в калориметр, содержащий 2561 г воды, и сожгли в избытке кислорода.
В результате температура калориметра увеличилась от 20,21 °C до
27,99 °C. Рассчитайте теплоту сгорания и теплоту образования лейцина
(в кДж/моль), если теплоёмкость калориметра без воды равна
1,555 кДж/K, а теплоёмкость воды 75,31 Дж/(моль • К). Теплоты образо
вания углекислого газа и воды составляют 393,5 и 285,8 кДж/моль соот
ветственно.

Решение. Теплоёмкость калориметра с водой равна
С0бщ = ^калориметра + Своды = 1,555 + ^ * ^ = 12,27 кДж/К.

Количество выделившейся при сгорании теплоты:
Собщ(Т2 - Л) = 12>27 • (27,99 - 20,21) = 95,46 кДж.

Мольная теплота сгорания лейцина:
Q

95,46*131

m■3578

„

Уравнение сгорания лейцина:

C6H13NO2 + 33/4О2 —> 6СО2 + 6,5Н2О + 1/2N2

.287

По закону Гесса
«crop = 6Qo6p (СО2) + 6,5Qo6p (Н2О) - Qo6p (C6H13NO2).
Отсюда найдём теплоту образования лейцина:
Qo6p (C6H13NO2) = 6Qo6p (СО2) + 6,5Qo6p (Н2О) - Qcrop = 6 • 393,5 +
+ 6,5 • 285,8 - 3578 = 640,7 кДж/моль.
Ответ. Qcrop(C6H13NO2) = 3578 кДж/моль, Q^CeH^NOa) =
= 640,7 кДж/моль.

Задачи и упражнения для самостоятельного решения

Уровень 1
11.1. От чего зависит теплота реакции? От чего она не зависит?
11.2.

При каких условиях выполняется закон Гесса?

11.3. Реакция нейтрализации в водном растворе описывается термохимическим
уравнением:
Н+(р-р) + ОН (р-р) = Н20(ж) + 56 кДж

Сколько теплоты выделится при взаимодействии раствора, содержащего
3,7 г гидроксида кальция, с избытком азотной кислоты?

11.4.

Полное окисление глюкозы кислородом описывается термохимическим
уравнением:

С6Н12О6(тв) + 6О2(г) = 6СО2(г) + 6Н2О(ж) + 2800 кДж
Сколько литров кислорода (в пересчёте на н. у.) потребуется для получе
ния 400 кДж теплоты по этой реакции?

11.5.

Горение угарного газа описывается термохимическим уравнением:
2СО(г) + О2(г) = 2СО2(г) + 568 кДж
Сколько литров СО (в пересчёте на н. у.) потребуется для получения 71 кДж
теплоты по этой реакции?

11.6. Дано термохимическое уравнение:
4А1 + ЗО2 = 2А12О3 + 3348 кДж
В результате реакции выделилось 1240 кДж теплоты. Сколько граммов ме
талла сгорело?

11.7. Дано термохимическое уравнение:
4Fe + ЗО2 = 2Fe2O3 + 1648 кДж
В результате реакции выделилось 515 кДж теплоты. Сколько граммов ме
талла сгорело?

288.

11.8. Термохимическое уравнение сгорания белого фосфора имеет вид:
Р4 + 5О2 = Р4О10 + 3000 кДж

В результате реакции выделилось 450 кДж теплоты. Сколько граммов фос
фора сгорело?

11.9. Дано термохимическое уравнение:
2КМпО4 = К2МпО4 + МпО2 + О2 + 76 кДж
В результате реакции выделилось 19 кДж теплоты. Сколько граммов пер
манганата калия разложилось?

11.10. Дано термохимическое уравнение реакции, протекающей в водном рас
творе:
H2SO4 + 2NaOH = Na2SO4 + 2Н2О +110 кДж
В результате реакции выделилось 44 кДж теплоты. Сколько граммов ги
дроксида натрия вступило в реакцию?

11.11. Дано термохимическое уравнение:
3MnO2 + 4А1 = ЗМп + 2А12О3 + 1785 кДж
Сколько теплоты (в кДж) выделилось, если в результате реакции образова
лось 22 г марганца?

11.12. Дано термохимическое уравнение:
3SiO2 + 4А1 = 3Si + 2А12О3 + 618 кДж
В результате реакции выделилось 154,5 кДж теплоты. Сколько граммов
кремния образовалось?

11.13. Дано термохимическое уравнение реакции разложения дихромата аммония:
(NH4)2Cr2O7 = N2 + Cr2O3 + 4Н2О + 300 кДж
В результате реакции выделилось 45 кДж теплоты. Сколько граммов окси
да хрома(Ш) образовалось?

11.14. При растворении в воде 1 моль СаС12 выделяется 72,7 кДж теплоты, а при
растворении 1 моль СаС12"6Н2О поглощается 18,0 кДж теплоты. Оп
ределите тепловой эффект процесса образования кристаллогидрата
СаС12 • 6Н2О из безводной соли.

11.15. При взаимодействии 10 л водорода и 6 л кислорода в определённых усло
виях выделилось 100 кДж теплоты. Сколько теплоты выделится при взаи
модействии 10 л водорода с 3 л кислорода в этих же условиях?

11.16. При взаимодействии 12 л водорода и 8 л кислорода в определённых усло
виях выделилось 100 кДж теплоты. Сколько теплоты выделится при взаи
модействии 12 л водорода с 3 л кислорода в этих же условиях?

____ 289

11.17. Даны теплоты реакций:
С12 + F2 = 2C1F + 100 кДж
C1F + F2 = C1F3 + 109 кДж
Рассчитайте теплоту реакции С12 + 3F2 = 2C1F3. Сколько выделится тепло
ты при образовании 6,72 л C1F3 (при н. у.) из простых веществ?

11.18. Даны теплоты реакций:
2Р + 3F2 = 2PF3 + 1916 кДж

PF3 + F2 = PF5 + 636 кДж
Рассчитайте теплоту реакции 2Р + 5F2 = 2PF5. Сколько выделится тепло
ты при образовании 1,12 л PF5 (при н. у.) из простых веществ?

11.19. Теплоты сгорания метана СН4 и этана С2Н6 равны соответственно 800
и 1500 кДж/моль. При сжигании 100 л (н. у.) смеси этих газов выделилось
4196 кДж теплоты. Рассчитайте объёмы газов в смеси.

11.20. Теплоты сгорания метана и ацетилена равны, соответственно, 800 и
1300 кДж/моль. При сжигании 200 л (н. у.) смеси этих газов выделилось

8482 кДж теплоты. Рассчитайте объёмы газов в смеси и относительную
плотность смеси по водороду.

11.21. Теплота сгорания метана равна 800 кДж/моль, а этана — 1500 кДж/моль.
Сколько выделится теплоты (в кДж) при сгорании 150 л (н. у.) природного
газа, содержащего только метан и этан и имеющего плотность 0,78 г/л?

11.22. Стандартные энтальпии образования жидкой и газообразной воды при
298 К равны —285,8 и —241,8 кДж • моль-1 соответственно. Рассчитайте эн

тальпию испарения воды при этой температуре.

11.23. При

полном разложении образца дихромата аммония выделилось
95,4 кДж теплоты. Рассчитайте массу образовавшегося при этом оксида
хрома(Ш). Теплоты образования (NH4)2Cr2O7, Сг2О3 и Н2О равны 1808,
1141 и 286 кДж/моль соответственно.

11.24. При полном сгорании сульфида меди(!) в избытке кислорода выделилось
106 кДж теплоты. Рассчитайте объём образовавшегося при этом оксида
cepbi(IV) (в пересчёте на н. у.). Теплоты образования Cu2S, CuO и SO2 рав
ны 79, 156 и 297 кДж/моль соответственно.

11.25. Удельная теплота сгорания (на единицу массы) всех газообразных углево
дородов примерно одинакова и равна 50 кДж/г. Сколько теплоты выделит
ся при сгорании одного литра пропана (н. у.)?

11.26. Имеются

термохимические данные: Оо6р(СиО) = 158 кДж/моль,
ОобР^и2^) =171 кДж/моль. Сколько теплоты требуется для полного раз
ложения 32 г CuO до Си2О при сильном нагревании?

290.

11.27. Имеются термохимические данные: Qo6p(MnO2) = 520 кДж/моль,
Qo6p(Mn2O3) = 960 кДж/моль. Сколько теплоты требуется для полного

разложения 43,5 г МпО2 до Мп2О3 при сильном нагревании?

11.28. Молярная теплота сгорания алканов линейно зависит от числа атомов
углерода в молекуле и описывается уравнением: Qcrop(n) = 100 + 700л
(кДж/моль), где п — число атомов углерода в молекуле. Сколько теплоты
выделится при полном сгорании 0,4 моль декана С10Н22?

Уровень 2
11.29. Электрические средства передвижения не загрязняют атмосферу города.
Однако электроэнергия не является совершенно «чистой», так как при её
производстве путём сжигания топлива в атмосферу выделяется углекислый
газ. Энергоёмкость аккумулятора в электросамокате равна 0,51 кВт-ч,
этого хватает на 45 км пробега. Электроэнергию получают при сгорании
метана, КПД преобразования теплоты в электроэнергию — 30%. Теплоты
образования метана, воды и углекислого газа равны 75 кДж/моль,
286 кДж/моль и 394 кДж/моль соответственно. Сколько граммов СО2 вы
деляется в атмосферу при производстве электроэнергии, необходимой
для того, чтобы самокат проехал 1 км? (1 кВт • ч = 3600 кДж).

11.30. Теплота растворения натрия в воде равна 184 кДж/моль, а теплота раство
рения оксида натрия в воде равна 238 кДж/моль. Рассчитайте теплоту об
разования оксида натрия, если теплота образования жидкой воды равна
286 кДж/моль.

11.31. Оцените энергию водородной связи (в кДж/моль) во льду, если извест
ны теплоты плавления льда (6 кДж/моль) и теплота испарения воды
(44 кДж/моль). Учтите, что в твёрдом состоянии каждая молекула воды
участвует в четырёх водородных связях (каждый атом водорода — в одной
и атом кислорода — в двух).

11.32. Сколько теплоты выделяется при образовании одного моля фуллерена из
атомов углерода в газовой фазе? Энергии связей: С—С 348 кДж/моль,
С=С 612 кДж/моль.

11.33. Энергия связи N—F в молекуле NF3 составляет 281 кДя^моль. Рассчитайте
энтальпию образования трифторида азота из простых веществ, если энергии
связей в молекулах N2 и F2 составляют соответственно 945 и 159 кДж/моль.

11.34. Энтальпия образования NH3 из простых веществ при стандартных услови
ях составляет 46 кДж/моль. Рассчитайте энергию связи N—Н в молекуле
аммиака, если энергии связей в молекулах Н2 и N2 составляют соответст
венно 436 и 945 кДж/моль.

.291

11.35. Энергия связи между атомами азота составляет 945,3 кДж/моль в молеку
ле азота и 160,1 кДж/моль в молекуле гидразина, энергия связи Н—Н
в молекуле водорода равна 436,0 кДж/моль. Найдите энергию связи N—Н
в молекуле гидразина (в кДж/моль, с точностью до целы х), если его эн
тальпия образования составляет △f//(N2H4(ra3)) = 95,3 кДж/моль.

11.36. Энтальпия испарения графита равна 717 кДж/моль, а энергия связи между
всеми слоями графита составляет 18 кДж/моль. Оцените энергию связи
между атомами углерода в графеновом слое.

11.37. Энергией сопряжения ароматической системы называют разность между
энергией гипотетической системы с тем же углеродным скелетом^ содер

жащей изолированные двойные связи, и энергией ароматической систе
мы. При полном гидрировании 1 моль бензола выделяется 219 кДж тепло
ты, а при гидрировании 1 моль циклогексена выделяется 125 кДж теплоты.
Рассчитайте энергию сопряжения в бензоле.

11.38. Энергией сопряжения ароматической системы называют разность между
энергией гипотетической системы с тем же углеродным скелетом, содер
жащей изолированные двойные связи, и энергией ароматической систе
мы. При полном гидрировании 1 моль нафталина выделяется 355 кДж те
плоты, а при гидрировании 1 моль циклогексена выделяется 121 кДж те
плоты. Рассчитайте энергию сопряжения в нафталине.

нафталин

11.39. При образовании 35 л углекислого газа из графита и кислорода (при 25 °C
и нормальном давлении) выделилось 563 кДж теплоты. Испарение одного
моля графита требует затраты энергии 705 кДж/моль. Средняя энергия
связи С—О в молекуле углекислого газа равна 798 кДж/моль. Рассчитайте
энергию связи 0=0 в молекуле кислорода.

11.40. Энтальпия образования диоксида кремния равна —911 кДж/моль, а энер
гия связи 0=0 составляет 497 кДж/моль. Рассчитайте энергию связи
Si—Si и оцените энтальпию испарения кремния, если энергия связи Si—О
равна 466 кДж/моль.

11.41. Изомеризация циклопропана в пропен — экзотермический процесс, те
плота реакции 0= 32 кДж/моль.

292.

В пропене энергии связей С=С и С—С равны, соответственно,
611 кДж/моль и 345 кДж/моль. Считая, что энергии всех связей С—Н оди
наковы в обеих молекулах, найдите среднюю энергию связи С—С в цикло

пропане.

11.42. Даны энергии связей:
Связь

Энергия
связи,
кДж/моль

с—Н о—Н N—Н с—С 0=0 С=О C=N N—N N=N N=O
412

463

391

348

497

798

933

253

945

632

Используя необходимые данные из этой таблицы, рассчитайте, сколько
выделится теплоты в следующих реакциях (все они протекают при 150 °C,
1 атм): о) сжигание 100 л аммиака в присутствии платинового катализатора;
б) сжигание 150 л метана в избытке кислорода; 8) сжигание 120 л этана
в избытке кислорода; г) сжигание 80 л гидразина N2H4 в избытке кислоро

да в отсутствие катализатора; б) сжигание 60 л дициана C2N2 в избытке
кислорода?

11.43. При растворении 10,0 г Na2CO3 в избытке воды выделяется 2,368 кДж те
плоты, а при растворении 10,0 г Na2CO3 • ЮН20 поглощается 2,339 кДж
теплоты. Сколько теплоты выделяется при образовании 1 моль кристалли
ческой соды из безводной соли?

11.44. При растворении в воде 50,0 г CuSO4 выделяется 20,78 кДж теплоты, а при
растворении 50,0 г CuSO4 • 5Н2О поглощается 2,50 кДж теплоты. Сколько
теплоты выделяется при образовании 1 моль пентагидрата сульфата
меди(П) из безводной соли?

11.45. Образец тирозина C9HnNO3 массой 3,689 г поместили в калориметр,
содержащий 2345 г воды, и сожгли в избытке кислорода. В результате
температура калориметра увеличилась от 19,87 °C до 27,65 °C. Рассчитайте
теплоту сгорания и теплоту образования тирозина, если теплоёмкость
калориметра без воды равна 1,789 кДж/K, а теплоёмкость воды
75,31 Дж/(моль • К). Теплоты образования углекислого газа и воды состав
ляют 393,5 и 285,8 кДж/моль соответственно.

11.46. При сгорании 4,48 л (н. у.) смеси циклопропана и пропана образовались
углекислый газ и жидкая вода и выделилось 431,1 кДж теплоты. Используя
данные таблицы, определите объёмные доли углеводородов в смеси и рас
считайте объём кислорода, затраченного на сжигание (н. у.). Рассчитайте
теплоту образования СО2.

293

Вещество

Теплота образования
Q^p, кДж/моль

Теплота сгорания
Qcrop, кДж/моль

С3Н6(г)

-53,3

2091,2

С3Н8(г)

103,9

2219,8

11.47. Вычислите энергию связи В—В в В2С14 (г), используя следующие данные:
Энергия связи Е (кДж/моль)
443
242

Связь
В—С1
С1—С1

Теплота образования Q (кДж/моль)
403
489

Соединение
ВС13(г)

В2С14(г)

11.48. Фосфор образует несколько соединений с водородом, из которых устой
чивы два — фосфин РН3 и дифосфин Р2Н4. Теплоты образования этих ве
ществ в газовой фазе равны —5,5 и —20,9 кДж/моль соответственно. Рас
считайте энергию связи Р—Р, если энергии связи Р—Н и Н—Н равны 322
и 436 кДж/моль, соответственно. Считайте, что энергия связи Р—Н в фос
фине и дифосфине одна и та же.

11.49. Фосфор образует несколько соединений с хлором, в которых он трёхва
лентен. Теплоты образования газообразных РС13 и Р2С14 равны 279,5
и 344 кДж/моль соответственно. Рассчитайте энергию связи Р—С1, если
энергии связи Р—Р и С1—С1 равны 198 и 242 кДж/моль соответственно.
Считайте, что энергия связи Р—С1 в обоих соединениях одна и та же.

11.50. Биомасса — потенциальный источник многих практически полезных ве
ществ. Считая, что: о) биомасса состоит только из углевода С6Н12О6;
б) в результате пиролиза образуются только два газообразных (н. у.) про
дукта, рассчитайте, сколько теплоты (в МДж) выделится при сгорании бо
лее лёгкого продукта, полученного из одного килограмма биомассы, если
теплота сгорания этого вещества равна 242 кДж/моль.

11.51.В таблице приведены значения энтальпий образования и растворения
в воде некоторых соединений:
Вещество

кДж/моль
расти’
кДж/моль

NaOH(TB) НС1(г) НМО3(ж)

NaCl(TB) NaNO3(TB)

Н2О(ж)

-425,6

-92,3

-174,1

-411,1

-466,7

-285,8

-44,5

-74,8

-33,3

3,9

—

Используя эти данные, рассчитайте: о) энтальпию реакции нейтрализации;
б) энтальпию растворения NaNO3.

294.

11.52. Энтальпии образования оксидов меди составляют:
AfH(CuO) = -162 кДж/моль; AfH(Cu2O) = -174 кДж/моль.
Кроме того, известно изменение энтальпии в реакции:

Cu4O3 = 2CuO + Си2О, АН] = -23 кДж/моль.
Рассчитайте изменение энтальпии (кДж/моль) в реакции:

Cu4O3 + 0,502 = 4СиО

11.53. Даны энтальпии реакций при 300 К:

> 2ВС13(газ) + 6НС1(газ)
> Н3ВО3(газ) + ЗНС1(газ)
®2^6(газ) + ®2О(ж)
* 2Н3ВО3(тв) + 6Н2(газ)
1/2Н2(газ) + l/2Cl2fra3) ^ НС1(газ)
6С12(газ)
ВС13(Газ) + ЗН2О(ж)

^2^6(газ) +

АН] = -1326 кДж/моль

АН2 = -112,5 кДж/моль
АН3 = -493,4 кДж/моль

/ХН4 = -92,3 кДж/моль

Рассчитайте энтальпию сублимации Н3ВО3 при 300 К.

11.54. На основании приведённых данных найдите энтальпию образования суль
фата серебра. Энтальпия испарения SO3 составляет 43,14 кДж/моль.
а£28(тв)

= 2А£(тв)

2A&2S(tb)

+ S(Po«6)

^1 = 32,79 кДж/моль

+ ЗО2(г) = 2Аё2°(тв) + 2SO2(r)

^2 = -590,47 кДж/моль

2SO2(r) + О2(г) = 28О3(ж)

АН3 = -284,18 кДж/моль

Ag2SO4(TB) = А£2°(тв) + so3(г)

АН4 = 290,24 кДж/моль

11.55. Известны тепловые эффекты следующих реакций:

^Щ(Г)+ Н(Г)= сн4(г)
СН3Вг(г) + Вг(г) = СН3(г) + Вг2(ж)
СН3Вг(ж) = СН3Вг(г)

АН] = -438,5 кДж/моль

АН2 = 45,5 кДж/моль
АН3 = 23,9 кДж/моль

Рассчитайте энтальпию реакции

СН4(Г) +

Вг2(ж) =

СН3Вг(ж) + НВг(г),

если энергия связи в молекуле НВг равна 366,3 кДж/моль.

11.56. Определите энтальпию образования диборана В2Н6(г) при 298 К из следу
ющих данных:

ВгЩ(г) + ЗО2(г) = В2Оз(тв) + ЗН2О(г)
2 ^тв) + 3/2 О2(г) = В2О3(тв)
^2(г) + I/2 ^2(г) = Н2О(г)
11.57. По данным об энтальпиях реакций
ЗСН4(г) = С3Н8(г) + 2Н2(г)

^^4(г) + С3Н8(г) = С4Н10(г) + Н2(г)
4СН4(г) = С2Н4(г) + С2Н6(г) + зн2(г)
2с2н6(г) = С4Н10(г) + н2(г)

АЛ] = —2035,6 кДж/моль,
АН2 = -1273,5 кДж/моль,
АН3 = -241,8 кДж/моль.

АН] = 119,9 кДж/моль

АН2 = 53,9 кДж/моль
АН3 = 268,2 кДж/моль
АН4 = 42,0 кДж/моль

рассчитайте энтальпию реакции

СмНцхг) = 2 СгЩ^) + Н2(г)

295

11.58. Известны следующие термохимические данные:
энтальпия реакции гидрирования пропена: Д^рН = -124 кДж/моль;

энтальпия сгорания пропана в атмосфере кислорода: АсН(С3Н8) =
= -2220 кДж/моль;
энтальпия образования воды: AfH(H20) = -286 кДж/моль;
энтальпия образования озона: AfH(O3) = 142 кДж/моль.

Рассчитайте энтальпию сгорания пропена в атмосфере озона.

11.59. Оцените энергию сопряжения в бензоле и в 1,4-дисилабензоле, используя
следующие данные:

------- >

н3с-сн3

ДНj = -135 кДж/моль

_____ >

H3Si-CH3

ДН2 = -231 кДж/моль
ДН3 = -173 кДж/моль

ДН4 = -368 кДж/моль

HSi^

^SiH

ЗН2

ДН5 = -389 кДж/моль

11.2. Энтропия и энергия Гиббса.
Химическое равновесие
■ Основные определения и формулы
Энтропия — термодинамическая функция, которая позволяет отличить обра

тимые процессы от необратимых: AS = —
Энергия Гиббса: G = Н - TS.

Равновесие — состояние термодинамической системы, в котором протекают

только обратимые процессы, а все параметры не зависят от времени.

Второй закон термодинамики — энтропия изолированной системы возра
стает в необратимых процессах, AS > 0, и не меняется в обратимых, AS = 0.
При равновесии энтропия изолированной системы максимальна.
Химическое равновесие — состояние системы, в которой протекают обра
тимые химические реакции, но количества веществ не зависят от времени.

296.

Следствие Второго закона — при постоянных температуре и давлении
энергия Гиббса в необратимых химических реакциях уменьшается, i^G < О,
а в обратимых не изменяется, ArG = 0. При химическом равновесии возмож
ны только обратимые реакции.
Принцип Ле Шателье: при внешнем воздействии на равновесную химиче
скую систему равновесие смещается в направлении той реакции, которая
уменьшает это воздействие.
Константа равновесия — количественная характеристика химического рав
новесия. Для реакции аА + ЬВ = сС + dD в газовой фазе константа равно
весия выражается через равновесные парциальные давления газов, выражен
ные в барах:

РсРр

, упрощённо Кр

Р^Рв JpaBB
равн

Для реакции аА + № = сС + dD в растворе константа равновесия выража
ется через равновесные молярные концентрации веществ в растворе, выра
женные в моль/л (М):

[1М Д 1М^
—-------- -—--------- -—

Кс =

.упрощенно л

[В]

[А]

Г [CHD]*
■ ——

[АНВ]*
J 1 J

L 1

JpaBH

1 Гм 1 1 Гм 1
7

дравн

Зависимость константы равновесия от температуры:
м=_^=_ан:+а5:.
RT
RT
R

Водородный показатель pH = —lg[H+],
Ионное произведение воды К^ = [Н+][0Н~].
При 25 °CKW= 1,0-1014.
Константа кислотности НА. Для реакции НА <

* Н+ + А

_ [Н+][А ]

“

[НА]

Степень диссоциации кислоты
Закон разведения Оствальда

ГН+]
а = -—-.

.
«

Константа основности В. Для реакции В + Н+ <

[Н+р
С - [Н+]

а2
1-а
[ВН+]
* ВН+ Кь =
[В][Н+]

297

Показатель кислотности (основности)

p^a = -lg^a(p^b = -lg^b).

Кислотность буферного раствора

pH = p^a + lg->2^кислоты

Произведение растворимости АтВп

ПР = [А'!+ПВ™-]'1.

11.2.1 Энтропия и энергия Гиббса

Примеры решения задач
■ Пример 11-7. Реакция димеризации 2А(г) —> А2(г) протекает нео
братимо при комнатной температуре. Определите знаки термодинами
ческих функций AG, AH', AS для этой реакции. В каждом столбце по
ставьте +, 0 или —.
AG

АН

Решение. Реакция протекает необратимо, следовательно,
по Второму закону, AG < 0. Две молекулы соединяются в одну, при
этом образуется химическая связь — этот процесс всегда происхо

дит с выделением теплоты, т. е. АН < 0. Наконец, количество моле
кул в газовой фазе уменьшается, следовательно, энтропия также

становится меньше, AS < 0.
Ответ. -, -, -.

■ Пример 11-8. В таблице приведены значения стандартного измене
ния энергии Гиббса для некоторой реакции при различных температу
рах. Полагая, что энтальпия и энтропия реакции не зависят от темпера
туры, определите, при какой температуре (в К) константа равновесия
будет равна 1.
Температура, К

298

400

AG°, кДж/моль

40,4

20,0

Решение. Обозначим \Н° и AS° стандартные изменения эн
тальпии и энтропии в реакции. По условию, эти величины не зави
сят от температуры, поэтому можно составить систему из двух

.298

уравнений для стандартной энергии Гиббса (в Дж/моль) при двух
температурах:
/ 40400 = AH°-298AS°
[20000 = A№-400AS°

Решив систему, находим: АН° = 100 000 Дж/моль, AS° =
= 200 Дж/(моль*К). Если константа равновесия равна 1, то стан
дартная энергия Гиббса равна 0: AG° = -RT In 1 = 0. Подставляя
значения АН° и AS°, получим:

100 000 — Г-200 = 0
Т = 500 К.
Ответ. 500 К.

Задачи и упражнения для самостоятельного решения

Уровень 1
11.60. В какой из перечисленных ниже реакций изменение энтропии: о) наиболь
шее, б) наименьшее? Кратко объясните.

1) с2н4(газ) + н2(газ) <—1 с2н6(газ)
2) 2СН4(газ) <—*

С2Н2(газ) + ЗН2(газ)

3) 3Fe(TB) + 4Н2О(газ) <—1 Fe3O4(TB) + 4Н2(газ)
4) Н2О(ж) <—>

Н2О(газ)

11.61. Укажите все химические реакции, которые происходят с увеличением эн
тропии: 1) растворение меди в азотной кислоте; 2) взаимодействие хлора
с раствором щёлочи; 3) электролиз раствора хлорида натрия; 4) спиртовое
брожение глюкозы; 5) синтез бензина из синтез-газа.

11.62. Укажите все химические реакции, которые происходят с увеличением эн
тропии: 1) растворение алюминия в растворе щёлочи; 2) окисление водо
рода кислородом в топливном элементе; 3) маслянокислое брожение глю
козы; 4) взаимодействие аммиака и хлороводорода; 5) высокотемператур
ный крекинг декана.

11.63. Укажите все химические реакции, которые происходят с уменьшением эн
тропии: 1) гидролиз пептида; 2) гидрирование непредельного жира; 3) вза
имодействие аммиака с серной кислотой; 4) синтез азотной кислоты из ди
оксида азота; 5) растворение углерода в серной кислоте.

11.64. Какие из перечисленных реакций протекают с увеличением энтропии?
1) СН4(г) + Н20(г) = СО(г) + ЗН2(г)
2) 8СО(г) + 17Н2(г) = C8Hi8(r) + 8Н2О(г)

299

3) 2SO2(r) + 02(г) = 28О3(ж)
4) С8Н18(г) = ЗС2Н4(г) + С2Н6(г)

11.65. Какие из перечисленных реакций протекают с уменьшением энтропии?
1) СН4(г) + 2О2(г) = СО2(г) + 2Н2О(ж)
2) СаСО3(тв) = СаО(тв) + СО2(г)
3) 2СН4(г) = С2Н2(г) + ЗН2(г)
4) C(TB) + 2F2(r) = CF4(r)

11.66. Какие из перечисленных реакций протекают с увеличением энтропии?
1)
2)
3)
4)

2Ма(тв) + С12(г) = 2КаС1(тв)
2N2O5(r) = 4NO2(r) + О2(г)
2Н2О2(ж) = 2Н2О(ж) + О2(г)
ЗО2(г) = 2О3(г)

11.67. Определите знаки (—, 0, +) термодинамических функций АН и AS для сле
дующих реакций: 1) денатурация ДНК; 2) ренатурация ДНК; 3) образова
ние оксигемоглобина из гемоглобина; 4) диссоциация карбоксигемоглоби
на на гемоглобин и СО.

11.68. Реакция разложения АВ(г) —> А(г) + В(г) протекает необратимо при опре
делённой температуре. Укажите знаки AG, AH, AS для данной реакции при
этой температуре. В каждом столбце вставьте +, 0 или —.

АН

11.69. Реакция обмена А(г) + В(г) —> С(г) + D(r) протекает необратимо и с погло
щением теплоты при определённой температуре. Укажите знаки AG, АН,
AS для данной реакции при этой температуре. В каждом столбце вставьте
+, 0 или —.

АН

11.70. Ниже приведены примеры двух необратимых при определённых условиях
реакций. Для каждой из этих реакций определите знаки АН, AS, AG при
этих условиях. Кратко объясните.

1) 2NO2(ra3)

* N2O4(ra3)

2) (NH4)2Cr2O7(TB)

> N2(ra3, + Cr2O3(TBj + 4Н2О(газ)

11.71. Предскажите, какой фактор — энтгшьпийный или энтропийный — будет
определять направление реакции N2O4(r) = 2NO2(r) при высокой темпера
туре. Объясните.

зоо

Уровень 2
11.72. В некоторой реакции AS > 0 и АН < 0. Выберите верное утверждение.
1) При проведении реакции в изолированном сосуде температура реакци

онной смеси понижается.
2) При нагревании константа равновесия увеличивается.
3) Реакция является необратимой при любой температуре.
4) Это — реакция соединения.

11.73. В некоторой реакции AS > 0 и АН > 0. Выберите верное утверждение.
1) При проведении реакции в изолированном сосуде температура реакци
онной смеси понижается.
2) При нагревании константа равновесия уменьшается.
3) Реакция является необратимой при любой температуре.

4) Это — реакция разложения.

11.74. В некоторой реакции AS > 0 и АН < 0. Выберите верное утверждение.
1) При проведении реакции в изолированном сосуде температура реакци
онной смеси понижается.
2) При нагревании константа равновесия уменьшается.
3) Реакция является необратимой только при низкой температуре.
4) Это — реакция замещения.

11.75. Рассчитайте энтропию образования твёрдого XeF4 из простых веществ,
если известны следующие величины:
Вещество

^е(газ)

г 2(гоз)

XeF4(ra3)

с 0
° 298 ’
Дж/(моль • К)

169,7

202,8

324,0

Энтропия сублимации XeF4 равна 105,6 Дж/(моль • К).

11.76. В таблице приведены данные о двух аллотропных модификациях SiO2 при
комнатной температуре. При какой температуре (в К) эти две фазы могут
сосуществовать? Примите, что энтальпия и энтропия не зависят от темпе
ратуры.
Вещество

Кварц

Кристобалит

ДГН, кДж/моль

-910,7

-908,0

S, Дж/моль/К

. 41,84

42,93

11.77. В таблице приведены значения стандартного изменения энергии Гиббса
для некоторой реакции при различных температурах. Полагая, что энталь-

301

пия и энтропия реакции не зависят от температуры, найдите их значения
и определите, при какой температуре константа равновесия будет равна 1.
Температура, К

273

298

AG°, кДж/моль

60,2

47,7

11.78. В таблице приведены значения стандартного изменения энергии Гиббса

для некоторой реакции при различных температурах. Полагая, что энталь
пия и энтропия реакции не зависят от температуры, определите, при какой
температуре (в К) константа равновесия будет равна 1.
Температура, К

298

500

AG0, кДж/моль

-40,2

-20,0

11.79. Пользуясь данными, приведёнными в таблице, оцените, при каком мини

мальном давлении (в атм) графит может превратиться в алмаз при темпе
ратуре 500 К.

Подсказка. Мольная энергия Гиббса твёрдого вещества зависит от давле
ния следующим образом: Gm(P) = Gm(P°) + Vm(P - Р°).
Вещество

AfH°, кДж/моль

S°, Дж/моль/К

р, кг/м3

5,69

2250

2,36

3510

Графит
Алмаз

1,828

11.2.2. Химическое равновесие в газовой фазе
■ Пример 11-9. Уголь при сильном нагревании реагирует с водяным па

ром по обратимой реакции:
Цтв) + ЩЦг) <—-

Н2(Г) + СО(г)

В равновесной смеси при общем давлении 5 бар содержится 5 моль
углерода, 5 моль воды, 10 моль водорода и 10 моль угарного газа. Рас
считайте константу равновесия, выраженную через давление, для дан
ной реакции. Ответ округлите до ближайшего целого числа.
Решение. Константа равновесия выражается через парци
альные давления газов, выраженные в барах. Углерод, как чистое
твёрдое вещество, в выражение для константы равновесия не вхо
дит:
„ _ РнгРсо

_ — -------

302.

Все константы равновесия безразмерны, поскольку в них входят
относительные величины (концентрации или давления), поэтому
более корректной является запись константы равновесия в следую
щем виде:

&р

Рн2 Рсо
1бар 1бар
о
Рн2О

1бар

Однако она более громоздка, поэтому обычно используют более
короткую форму, а 1 бар учитывают в уме.
Для расчёта парциальных давлений используют или уравнение
Клапейрона—Менделеева, или закон Дальтона: pt = цз, где х, —
мольная доля г-го газа, р — общее давление. Используем последнее
уравнение, при этом учитываются только количества веществ в га
зовой фазе:
Хн о = ---------- —---------- =--------- - ------- = 0,2,
2°

«н2о + «со + «со.,

5+10+10

Zco = Хн2 = 5+10 +10 = °’4’

о = 0,2 • 5 = 1 бар,

Н2°

^о = Рн2 = о,4 • 5 = 2 бар,

К = ^ = 4.
р

Ответ. 4.

> N2O4(r) рассчитайте изме
нение энтальпии, энтропии и энергии Гиббса при температуре 298 К.
Какой фактор — энтальпийный или энтропийный — будет определять
направление реакции при высокой температуре? Объясните. При какой
температуре константа равновесия Кр будет равна 1?

■ Пример 11-10. Для реакции 2NO2(r) <

Вещество

AfH°298, кДж/моль

S°298, ДЖ/МОЛЬ/К

NO2(r)

33,1

240

^гОцг)

9,1

304

Решение. Энтальпию реакции рассчитаем по следствию из
закона Гесса, а энтропию — через абсолютные энтропии продукта
и реагента.

Ar^°298 = Af^°298^2^4) “ 2AfH°298(NO2) = 9,1 — 2 • 33,1 = -57,1 кДж/моль,

^r^°298 = ^°298(^2®4) _ 2S°298(NO2) = 304 - 2 • 240 = -176 кДж/моль.

.303

Энергию Гиббса найдём по определению:
ArG°298 = №“298 - 298^298 = -57,1 - 298 • (-176) • 10-3 = -4,65 кДж/моль.
При комнатной температуре реакция в стандартных условиях
является необратимой, отрицательное значение энергии Гиббса ре
акции определяется отрицательной энтальпией реакции. Однако
из-за того, что ArS° < 0, при более высокой температуре энергия
Гиббса станет положительной, а реакция будет термодинамически
невыгодной. Это означает, что при высокой температуре направле
ние реакции определяется энтропийным фактором.
Константа равновесия равна 1, когда ArG°r = 0, т. е. \Н°Т = T\S°T.
Предполагая, что энтальпия и энтропия реакции не зависят от тем
пературы, т. е. АГН°Г = Ar№298, a ArS°T = Аг3°298, получим:
Г = ДГН°298 / ArS°298 = -57100 / (-176) = 324 К.

Ответ. А№298 = -57,1 кДж/моль, AS°298 = -176 Дж/моль/К,
= “4,65 кДж/моль. Энтропийный фактор. Т = 324 К.

^g°298

Задачи для самостоятельного решения

Уровень 1
11.80. Приведите пример обратимой реакции, в которой при добавлении водоро
да равновесие смещается вправо, а давление на положение равновесия не
влияет. Объясните свой выбор.

11.81. В реактор постоянного объёма ввели циклогексан и сильно нагрели. В ре
акторе установилось равновесие:

С6Н12(г) <=> С6Н6(г) + ЗН2(г)

Равновесные концентрации циклогексана и бензола составили 0,12 моль/л
и 0,05 моль/л соответственно. Найдите исходную концентрацию С6Н12 (X)
и равновесную концентрацию Н2 (Y).

11.82. В реактор постоянного объёма ввели толуол, небольшой избыток водоро
да и сильно нагрели. В реакторе установилось равновесие:
С7Н8(г) + Н2(г) <=> С6Н6(г) + СН4(г)

Исходная концентрация толуола 0,15 моль/л, а равновесные концентрации
водорода и метана составили 0,12 моль/л и 0,06 моль/л соответственно. Най
дите равновесную концентрацию С7Н8 (X) и исходную концентрацию Н2 (Y).

11.83. В реакторе постоянного объёма смешали метан и водяной пар в мольном
соотношении 1 : 3. Через некоторое время установилось равновесие:

G^4(r)+

304.

2Н2О(г)

<—* СО2(г) + 4Н2(

г)

(Температуру в ходе реакции поддерживали постоянной. Другие процес
сы в системе не протекают.) Исходная концентрация метана была равна
0,08 моль/л, а равновесная концентрация водорода составила 0,2 моль/л.

Найдите равновесные концентрации Н2О (X) и СО2 (Y).

11.84. В реакторе постоянного объёма смешали углекислый газ и водород в моль
ном соотношении 1 : 4. Через некоторое время установилось равновесие:
^2(0 +

4Н2(г) <—► CH4fr) + 2Н2О(г)

(Температуру в ходе реакции поддерживали постоянной. Другие процессы
в системе не протекают.) Исходная концентрация углекислого газа была
равна 0,06 моль/л, а равновесная концентрация паров воды составила
0,1 моль/л. Найдите равновесные концентрации Н2 (X) и СН4 (Y).

11.85. В реактор постоянного объёма ввели пары бензола и водород в мольном
соотношении 1 : 4 при высокой температуре. В реакторе установилось рав
новесие:

С6Н6(г) + ЗН2(г) <=± С6Н12(г)
(Температуру в ходе реакции поддерживали постоянной. Другие процессы
в системе не протекают.) Исходная концентрация водорода была равна
100 ммоль/л, а равновесная концентрация паров циклогексана составила
20 ммоль/л. Найдите равновесные концентрации паров бензола (X) и во

дорода (Y).

11.86. Имеются равновесия с участием идеальных газов:

NO2 + CO<=* CO2 + NO
N2 4- ЗН2 <=± 2NH3

(1)
(2)

Изменятся ли (если да, то как) константы равновесия, если в качестве стан
дартного давления вместо 1 бар взять 1 мм рт. ст.?

11.87. Смешали по 3 моль веществ А, В и С. После установления равновесия
2А <=± В + С в системе обнаружили 4,2 моль вещества С. Найдите рав
новесные количества остальных веществ и константу равновесия.

11.88. Уголь при сильном нагревании реагирует с водяным паром по обратимой
реакции:
Цтв) + Н2О(г) «^

^2(г) + СО(г)

В равновесной смеси при общем давлении 5 бар содержится 7 моль угле
рода, 5 моль воды, 5 моль водорода и 15 моль угарного газа. Рассчитайте
константу равновесия, выраженную через давления, для данной реакции.
Ответ округлите до ближайшего целого числа.

11.89. Метан при сильном нагревании реагирует с водяным паром по обратимой
реакции:

<-'Н4(газ) + Н2О(газ) <z^ ЗН2(газ) + СО(газ)

305

В равновесной смеси при общем давлении 2 бар содержится 6 моль во

дорода, 1 моль воды, 1 моль метана и 2 моль угарного газа. Рассчитай
те константу равновесия, выраженную через давления, для данной реак
ции.

11.90. Константа равновесия реакции С(тв) + 2Н2(газ) <=±

СН4(газ) при некото

рой температуре равна Кр = 0,11. Чему равны равновесные давления га
зов при этой температуре и общем давлении 10 бар?

11.91. Для реакции 2SO2(r) + O2(rj <zz?

2SO3(rj рассчитайте изменение энталь

пии, энтропии и энергии Гиббса при температуре 298 К. Какой фактор —

энтальпийный или энтропийный — будет определять направление реакции
при высокой температуре? Объясните. При какой температуре константа
равновесия Кр будет равна 1?
Вещество

AfH°298, кДж/моль

S°298, Дж/мОЛЬ/К

so2(r)

-297

248

°2(г)

205
-396

so3(r)

257

Уровень 2
11.92. В результате диссоциации СОС12 в системе установилось химическое рав
новесие:
СОС12 <=> СО + С12
Как изменится отношение

^со

при добавлении к равновесной системе

Pcocij

инертного газа при постоянном общем давлении в системе? Как изменится
константа равновесия? Газы считайте идеальными.

11.93. Важной стадией промышленного получения водорода является реакция
СО(газ) + Н2О(газ) <=* СО2(газ) + Н2(газ)
Используя приведённые ниже данные, рассчитайте константу равновесия
и равновесный выход водорода из стехиометрической смеси СО и Н2О

при температуре: о) 500 °C; б) 600 °C. Сравните результаты и объясните их
с помощью принципа Ле Шателье.

306.

Вещество

Af№298, кДж/моль

S°2g8, Дж/(М0ЛЬ • К)

СО(газ)

-110,5

197,7

Нг^газ)

-241,8

188,8

СОгсаз)

-393,5

213,7
130,7

^2(газ)

11.94. В реакции С(тв) + 2Н2(газ) <=± СН4(газ) равновесная газовая смесь содер
жит 50% метана по молям при температуре 1000 °C. Используя данные та
блицы, найдите константу равновесия Кр и общее давление (в бар) при
этой температуре.
Вещество

^Г^°298’ кДж/М0ЛЬ

SO298, Дж/(моль • К)

С(тв)

5,7

Нго-аз)

130,7

сн4(газ)

-74,8

186,3

11.95. Муравьиная кислота в газовой фазе частично димеризована и находится
в равновесии со своим димером: (НСООН)2(г) ^ 2НСООН(г)

При температуре 150 °C и давлении 0,888 атм плотность равновесной газо
вой смеси равна 1,37 г/л. Рассчитайте константу равновесия Кс реакции

диссоциации димера, выраженную через равновесные молярные концент
рации. Газовую смесь считайте идеальной.

11.96. Трифторуксусная кислота в газовой фазе частично димеризована и нахо
дится в равновесии со своим димером: (CF3COOH)2(r) <=^ 2CF3COOH(r)
При температуре 150 °C и давлении 0,906 атм плотность равновесной газо
вой смеси равна 3,36 г/л. Рассчитайте константу равновесия Кс реакции
диссоциации димера, выраженную через равновесные молярные концент
рации. Газовую смесь считайте идеальной.

11.97. При нагревании соединения А оно претерпевает изомеризацию с образо
ванием равновесной смеси соединений D и Е. Установлены следующие
молярные соотношения: D : Е = 1 : 40 при 50 °C и D : Е = 1 : 20 при
120 °C. Рассчитайте энтальпию превращения D в Е.

11.98. При нагревании СаСО3 разлагается на СаО и СО2. При 840 °C равновес
ное давление углекислого газа над карбонатом равно 0,4 бар, а при
900 °C — 1,0 бар. Каково равновесное давление СО2 (в бар) при 973 °C?

.307

11.99. Важной стадией промышленного получения водорода является реакция
сдвига:
СЦгаз) + ^г^газ) <—' СО2(Газ) + Н2(газ)

Если смешать СО и Н2О в мольном соотношении 1 : 3, то в равновесной
смеси эти вещества окажутся в мольном соотношении 1 : 5. Если же сме
шать СО и Н2О в мольном соотношении 1 : 5, то в равновесной смеси эти
вещества окажутся в мольном соотношении 1 : х. Рассчитайте константу
равновесия и найдите х.

11.100. Вещество А обратимо изомеризуется в вещество В (оба вещества —
идеальные газы). При 25 °C в равновесной смеси содержится 25% А,
а при 35 °C — 35% А. Выберите однозначно неверное(ые) утверждение(я).
1) Стандартная мольная энергия Гиббса А при 25 °C больше, чем у В.
2) Стандартная мольная энергия Гиббса А при 35 °C меньше, чем у В.
3) Стандартная мольная энтальпия А больше, чем у В.
4) Стандартная мольная энтальпия А меньше, чем у В.
5) При 50 °C в равновесной смеси будет находиться 50% А.
6) Константа равновесия Кр данной реакции — безразмерная величина.
Объясните ваш выбор. При какой температуре в смеси будет находиться
50% А?

11.101. Вещество А может находиться в двух близких по энергии формах, А(1)
и А(П). Каждая из форм способна разлагаться с образованием одних
и тех же продуктов, В и С:

А(П)

А(1)

в+с
Известно, что AGjo = 18,7 кДж/моль, AG2° = 17,3 кДж/моль. (Энергии
Гиббса приведены для реакций разложения.)
1) Рассчитайте равновесные мольные доли форм А(1) и А(11) в вещест
ве А при 25 °C.
2) Рассчитайте кажущуюся константу равновесия разложения А (из обеих
форм) на В и С при 25 °C.

308

11.2.3. Электролитическая диссоциация.

Равновесия в растворе
■ Пример 11-11. К 200 мл 0,2 М раствора КОН добавили 300 мл 0,15 М

НС1. Найдите pH полученного раствора. Примите, что при смешивании
разбавленных растворов их объёмы суммируются.

Решение. КОН + НС1 = КС1 + Н2О
v(KOH) = 0,2 • 0,2 = 0,04 моль,
v(HCl) = 0,3 • 0,15 = 0,045 моль — избыток. После реакции в рас
творе останется 0,045 - 0,04 = 0,005 моль НС1.

НС1 —> Н+ + СГ

v(H+) = v(HCl) = 0,005 моль.
[Н+] = 0,005 моль / 0,5 л = 0,01 М.

pH = -lg(0,01) = 2.
Ответ. 2.
■ Пример 11-12. Фосфатный буфер представляет собой раствор, содер

жащий смесь двух кислых солей фосфорной кислоты. Кислотность бу
фера зависит от соотношения солей. Чтобы получить фосфатный буфер
с pH = 6,8, число молей ди гидрофосфата в растворе должно быть
в 2,5 раза больше, чем гидрофосфата. Сколько миллилитров 3 М рас
твора КОН надо добавить к раствору, содержащему 0,7 моль Н3РО4,
чтобы получить необходимый буферный раствор? Ответ подтвердите
уравнениями реакций и расчётом.
Решение. Уравнения реакций:

Н3РО4 + КОН —> КН2РО4 + Н2О
Н3РО4 + 2КОН —> К2НРО4 + 2Н2О

Пусть в первую реакцию вступит х моль Н3РО4, а во вторую —
у моль, тогда для х и у получаем систему уравнений (одно — коли
чество вещества Н3РО4, второе — соотношение количеств солей):
х + г/ = 0,7,

Решение системы х = 0,5, у = 0,2 (моль).
v(KOH) = х + 2г/ = 0,9 моль,
^(раствора КОН) = v / с = 0,9 / 3 = 0,3 л = 300 мл.
Ответ. 300 мл.

309

■ Пример 11-13. Водные растворы азотной и азотистой кислот имеют
одинаковый pH = 2. Молярная концентрация какой из кислот больше
и во сколько раз? Константа диссоциации азотистой кислоты Ка =
= 6,2-10-4.
'
Решение. Азотная кислота — сильная, диссоцирует в рас
творе полностью:
HNO3 —> Н+ + no;-

поэтому c(HNO3) = [Н+] = 10-2 = 0,01 моль/л.
Азотистая кислота — слабая, в её растворе существует равнове
сие:
HN02 <=> Н+ + NO2
константа диссоциации выражается через равновесные концентра
ции частиц в растворе:
к

“

= [h-][no2] =
[н+р
= б 2.10_4
[HNOZ]
C(HNO2)-[H+] ’

Отсюда

C(HNO2) = IO4 / (6,2 • IO4) + IO-2 = 0,171 моль/л.
Отношение концентраций кислот: c(HNO2) / c(HN03) = 0,171 / 0,01 = 17,1.
Ответ. Азотистой кислоты, в 17,1 раза.

Задачи для самостоятельного решения

Уровень 1
11.102. Какие из перечисленных веществ: 1) фтороводород; 2) ацетат калия;
3) хлорид алюминия; 4) пиридин; 5) негашёная известь — при растворе
нии в воде образуют раствор с pH > 7? Объясните с помощью ионных
уравнений.

11.103. Какие из перечисленных веществ: 1) хлор; 2) кальций; 3) глюкоза; 4) фе
нол; 5) селеноводород — при растворении в воде образуют раствор
с pH < 7? Объясните с помощью ионных уравнений.

11.104. Даны вещества: 1) H2SO4; 2) КМпО4; 3) А1С13; 4) КОН; 5) K2S. Распо
ложите эти вещества в ряд в порядке увеличения pH 0,1 М водного рас
твора. Запишите ионные уравнения реакций, определяющих кислот
ность растворов.

11.105. Даны вещества: 1) NaOH; 2) КС1О3; 3) FeCl3; 4) NH3; 5) HN03. Распо
ложите эти вещества в ряд в порядке увеличения pH 0,2 М водного рас
твора. Запишите ионные уравнения реакций, определяющих кислот
ность растворов.

.310

11.106. Даны вещества: 1) Na2CO3; 2) НС1; 3) СгС13; 4) NaOH; 5) KC1O4. Распо
ложите эти вещества в ряд в порядке увеличения pH 0,5 М водного рас
твора. Подтвердите решение с помощью ионных уравнений.

11.107. Имеются 0,1 М водные растворы следующих веществ: НС1, H2SO4, Na
Cl, Na2CO3, А1С13, NaOH. Расположите эти растворы в порядке увели
чения pH и приведите ионные уравнения реакций, подтверждающие
вашу последовательность.

11.108. Имеются 0,01 М водные растворы следующих веществ: Н3РО4, НС1,
NH4C1, АТФ, NaHCO3. Расположите эти растворы в порядке увеличе
ния pH.

11.109. В воде растворили хлороводород объёмом 336 мл (н. у.) и получили
раствор с pH = 1. Найдите объём раствора.

11.110. Навеску КОН растворили в 200 мл воды и получили раствор с pH = 13.
Найдите массу навески, если объём жидкости при растворении КОН не
меняется.

11.111. Сколько литров хлороводорода (н. у.) потребуется для получения
500 мл соляной кислоты, в которой pH = 1?

11.112. Навеску гидроксида бария массой 3,42 г растворили в 400 мл воды. Че
му равен pH полученного раствора? Считайте, что объём раствора ра
вен объёму воды.

11.113. Навеску NaOH массой 6,0 г растворили в воде и получили раствор объ
ёмом 150 мл. Рассчитайте pH раствора.

11.114. Разбавили водой 100 г 9,8%-го раствора серной кислоты и получили
раствор объёмом 200 мл. Найдите pH раствора, считая, что серная кис
лота полностью диссоциирует по обеим ступеням.

11.115. В воде растворили 75 г уксусной кислоты СН3СООН, в полученном рас
творе обнаружено 0,1 моль ионов. Чему равна степень диссоциации
кислоты в растворе?

11.116. В воде растворили 69 г муравьиной кислоты НСООН, в полученном
растворе обнаружено 0,09 моль ионов. Чему равна степень диссоциа
ции кислоты в растворе?

11.117. В воде растворили 1,68 л (н. у.) фтороводорода, в полученном растворе
обнаружено 0,003 моль ионов. Чему равна степень диссоциации фторо
водорода в растворе?

11.118. В2л раствора содержится 8 г гидроксида натрия. Чему равен pH рас
твора?

.311

11.119. В 1,5л раствора содержится 84 г гидроксида калия. Чему равен pH рас
твора?

11.120. Чему равен pH соляной кислоты, в 200 мл которой содержится 0,73 г
НС1?

11.121. Каким может быть pH аммиачной воды? Выберите верный ответ.
1) 0,2; 2) 5,5; 3) 7,0; 4) 11,4; 5) 14,0.

11.122. Каким может быть pH хлорной воды? Выберите верный ответ.
1) 0,3; 2) 3,4; 3) 7,0; 4) 8,4; 5) 12,2.

11.123. Какой объём (в мл) 2%-го раствора иодоводородной кислоты (плот
ность 1,01 г/мл) потребуется для нейтрализации 250 мл раствора ги
дроксида натрия с pH 12?

11.124. Ионное произведение воды при 70 °C равно 2,5- 10-13. Чему равен pH
воды при этой температуре?

11.125. В некотором растворе азотной кислоты [Н+] = 0,02 моль/л. Найдите
концентрацию ионов [ОН-] в этом растворе (в моль/л). Представьте
концентрацию в стандартной форме: [ОН-] = о - 10-ь (моль/л), где
1 ^ о < 10, b — целое число. В ответ запишите числа о и Ь.

11.126. В некотором растворе аммиака [ОН-] = 0,005 моль/л. Найдите концент
рацию ионов [Н+] в этом растворе (в моль/л). Представьте концентра
цию в стандартной форме: [Н+] = о- 10-ь (моль/л), где 1 ^ о < 10, b —

целое число. В ответ запишите числа о и Ь.

11.127. Смешали два раствора. Чему равен pH полученного раствора? Прими
те, что при смешивании растворов объёмы суммируются. Рассмотрите

три случая.
№

Раствор 1

Раствор 2

300 млО,1МНЫО3

200 мл 0,175 М КОН

200 мл0,7МНС1

200 мл 0,5 М NaOH

300 мл 0,3 М НВг

200 мл 0,7 М КОН

11.128. Показатель основности аммиака р7Сь = 4,75. Чему равен показатель
кислотности р7Са иона аммония?

11.129. В растворе йодноватой кислоты Н1О3 с исходной концентрацией
0,5 моль/л 44% молекул диссоциировало на ионы: Н1О3 <=± Н+ + 1О3.
Рассчитайте концентрацию ионов Н+ в растворе и константу диссоциа
ции Н1О3.

312

11.130. Вычислите константу основности NH3, если в 0,30 М растворе протонируется 0,77% молекул аммиака.

11.131. Раствор

хлорида стронция объёмом 200 мл с концентрацией
0,005 моль/л смешали с раствором карбоната натрия такой же концент
рации и объёмом на 50 мл больше. Будет ли наблюдаться выпадение
осадка, если произведение растворимости карбоната стронция при тем
пературе опыта равно 1,1 • 10“10?

11.132. Вычислите произведение растворимости сульфида свинца IlP(PbS),
если растворимость его при данной температуре равна 2,24 • 10“12 г/л.

11.333. Произведение растворимости фторида лантана равно 7,0 • 10"17. Рассчи
тайте его растворимость в моль/л и в г/л.

11.134. В каком объёме воды можно растворить 4,2 г карбоната магния, если
произведение растворимости составляет 2,1 • 10-5? Считайте, что гидро
лиза нет.

11.135. В 50 мл насыщенного водного раствора хромата серебра содержится
6,7 мкмоль ионов Ag+. Вычислите растворимость соли в моль/л и про
изведение растворимости хромата серебра.

11.136. Растворимость хлорида серебра в 0,01 М растворе хлорида натрия при
некоторой температуре равна 1,7 • 10~9 М. Найдите произведение рас
творимости AgCl при этой температуре.

11.137. Растворимость сульфата бария в 0,15 М растворе сульфата натрия при
некоторой температуре равна 1,0-10-9 М. Найдите произведение рас
творимости BaSO4 при этой температуре.

11.138. Фосфатный буфер представляет собой раствор, содержащий смесь двух
кислых солей фосфорной кислоты. Кислотность буфера зависит от соот
ношения солей. Чтобы получить фосфатный буфер с pH = 7,6, число мо
лей гидрофосфата калия в растворе должно быть в 2,5 раза больше, чем
дигидрофосфата. Сколько литров 2 М раствора КОН надо добавить
к раствору, содержащему 1,4 моль Н3РО4, чтобы получить необходимый
буферный раствор? Ответ подтвердите уравнениями реакций и расчётом.

11.139. Карбонатный буфер представляет собой раствор, содержащий смесь кис
лой и средней солей угольной кислоты. Кислотность буфера зависит от
соотношения солей. Чтобы получить карбонатный буфер с pH = 10,8, чи
сло молей карбоната в растворе должно быть в 3 раза больше, чем гидро
карбоната. Сколько литров углекислого газа (н. у.) надо пропустить через
раствор, содержащий 0,7 моль КОН, чтобы получить необходимый бу
ферный раствор? Ответ подтвердите уравнениями реакций и расчётом.

313

11.140. Карбонатный буфер представляет собой раствор, содержащий смесь кис
лой и средней солей угольной кислоты. Кислотность буфера зависит от
соотношения солей. Чтобы получить карбонатный буфер с pH = 9,8, чи

сло молей гидрокарбоната в растворе должно быть в 3,4 раза больше,
чем карбоната. Сколько литров углекислого газа (н. у.) надо пропустить
через раствор, содержащий 1,08 моль КОН, чтобы получить необходи
мый буферный раствор? Ответ подтвердите уравнениями реакций и рас
чётом.

Уровень 2
11.141. К 200 мл 0,15 М раствора НС1 прилили 100 мл раствора NaOH с концен
трацией 0,1 М. Определите pH полученного раствора. Какой объём это

го раствора NaOH нужно было прилить к соляной кислоте для того, что
бы pH полученного раствора был равен 12,3?

11.142. Даны константы равновесия:

Си(ОН)2(тв) <—* Си^оди) + 2ОН(водн),
ЩЦж) «^ Н(водн) + ОН(водн),

ПР = 2,2-10~20
Kw = l,0-10 14

Рассчитайте константу равновесия

Си(0Н)2(тв) + 2Н+(водн) <—> Си2(водн) + 2Н2О(ж)
11.143. В 0,1 М растворе слабой одноосновной кислоты степень диссоциации
составляет 1,5%. Константа диссоциации кислоты равна 2,28 • 10”° (о —
целое число). Найдите о.

11.144. В 0,01 М растворе одноосновной кислоты степень диссоциации состав
ляет 11%. Константа диссоциации кислоты равна 1,36 • 10-ь (Ь — целое
число). Найдите Ь.

11.145. Вычислите степень диссоциации кислоты в её растворе с концентрацией
С моль/л, рассчитайте pH этого раствора. Для многоосновных кислот
рассматривайте только первую ступень диссоциации.

314.

Кислота

Константа кислотности

Концентрация С, моль/л

н3ро4

7,6 • 10-3

0,1
1,0

СН3СООН

1,8- IO’5

0,1
1,0

H2s

1,0- 107

0,1

HCN

6,2- 10-7

0,1
1,0

11.146. Вычислите степень диссоциации и константу диссоциации хлорновати
стой кислоты, если pH 1,00 • 10-3 М раствора НСЮ равен 5,15.

11.147. Какую надо создать в растворе аналитическую концентрацию аммиака,
чтобы в полученном растворе pH был равен 11,5?

11.148. Для фосфорной кислоты показатели кислотности: рК, = 2,12, рК2 = 7,21,
рК3 = 12,32. В каком диапазоне pH преобладающей формой фосфатов
в растворе будет: о) гидрофосфат; б) ди гидрофосфат?

11.149. Фосфористая кислота — двухосновная, рК, = 1,3, рК2 = 6,7. При каком
pH количество молекул кислоты в растворе будет равно количеству
двухзарядных анионов? Во сколько раз будет больше однозарядных
анионов при этом pH?

11.150. При 25 °C буферный раствор имеет pH 4,80. Перед использованием
раствор охладили до 5 °C. Изменится ли его pH? Почему?

11.151. Водные растворы соляной и плавиковой кислот имеют одинаковый
pH = 3. Молярная концентрация какой из кислот больше и во сколько
раз?^а(НЕ) = 6,5*10-4.

11.152. При разбавлении в 25 раз 0,06 М раствора одноосновной кислоты
значение pH изменилось на 0,778. Найдите константу диссоциации
кислоты.

11.153. Рассчитайте степень диссоциации сероводородной кислоты (рК, = 7,0)
по первой ступени: о) в 0,01 М растворе H2S; б) в 0,01 М растворе H2S,
содержащем 0,1 М НС1.

11.154. Растворимость бензойной кислоты в воде равна 3,44 г/л, плотность на
сыщенного раствора 1,0 г/мл. Рассчитайте молярную концентрацию на
сыщенного раствора кислоты, степень диссоциации кислоты в этом рас
творе и pH. Константа кислотности бензойной кислоты Ка = 6,28 • 10-5.

11.155. Растворимость капроновой (гексановой) кислоты в воде равна 10,8 г/л,
плотность насыщенного раствора 1,02 г/мл. Рассчитайте молярную кон
центрацию насыщенного раствора кислоты, степень диссоциации кис
лоты в этом растворе и pH. Константа кислотности капроновой кислоты
Ко= 1,32-10-5.

11.156. В 1,32%-м водном растворе одноосновной органической кислоты pH =
= 2,825. Найдите молярную концентрацию кислоты в растворе и рассчи
тайте её молярную массу. Запишите структурную формулу кислоты, если
известно, что в молекуле нет третичных атомов углерода. Плотность рас
твора кислоты равна 1,00 г/мл, константа кислотности Ка = 1,51 • 10-5.

315

11.157. В 1,76%-м водном растворе одноосновной органической кислоты pH =
= 2,781. Найдите молярную концентрацию кислоты в растворе и рассчи
тайте её молярную массу. Запишите структурную формулу кислоты,
если известно, что она имеет разветвлённый углеродный скелет. Плот
ность раствора кислоты равна 1,00 г/мл, константа кислотности Ка =
= 1,38- 10-5.

11.158. Имеются водные растворы двух кислот одинаковой концентрации — ук
сусной и соляной. В первом растворе pH = 2,3. Найдите концентрацию
кислот и pH соляной кислоты. Чему будет равен pH раствора, получен
ного смешением равных объёмов этих кислот?

11.159. Вычислите концентрацию анионов и степень диссоциации НСООН
(Ка = 1,78- 10“4) в растворе, полученном смешиванием 40 мл 0,2%-го
раствора НСООН и 30 мл 2%-го раствора НС1 (плотность 1,01 г/мл).

11.160. В растворах карбоната натрия — сильнощелочная среда. pH раствора
зависит от молярной концентрации соли С: pH = 12,16 + 0,5lg(Q.
а) Сколько граммов десятиводного карбоната натрия надо добавить
к 100 мл воды, чтобы получить раствор с pH = 12,00 (плотность раство
ра 1,05 г/мл)? б) При комнатной температуре растворимость десятивод

ного карбоната натрия составляет 91 г на 100 г воды. Плотность насы
щенного раствора карбоната натрия равна 1,19 г/мл. Чему равен pH на
сыщенного раствора карбоната натрия?

11.161. Эквимолярную смесь хромата и дихромата аммония прокаливали до
полного разложения. Газообразные продукты, образующиеся в процес
се прокаливания, пропускали через 250 мл дистиллированной воды
и получили раствор плотностью 0,995 г/мл с pH = 11,4. Определите мас
су твёрдого остатка после прокаливания. Константа основности аммиаKaJTb(NH3)= 1,8-IO-5.

11.162. Газообразные продукты полного термического разложения эквимо
лярной смеси карбоната и гидрокарбоната аммония пропустили через
твёрдый гидроксид натрия. Прошедший через щёлочь газ затем полно
стью поглотили 320 мл дистиллированной воды. Значение pH получен
ного раствора плотностью 0,988 г/мл составило 11,693. Определите мас
су исходной смеси солей. Константа основности аммиака JTb(NH3) =
= 1,8 • 105.

11.163. Определите pH раствора, который образуется при смешении 150 мл
0,4 М раствора синильной кислоты (рКа = 9,2) и 100 мл 0,1 М раствора
гидроксида натрия.

316____

11.164. Определите pH 0,10%-го раствора NaOH (плотность 1 г/мл). Рассчитай
те молярную концентрацию раствора метиламина (рКь = 3,34), имеюще
го такое же значение pH.

11.165. Какой объём воды необходимо добавить к 100 мл раствора уксусной
кислоты, чтобы степень диссоциации кислоты увеличилась с 1% до 2%?

На сколько при этом изменится значение pH раствора?

11.166. Как изменятся pH и степень диссоциации 2%-го раствора СН2С1СООН
(рКа = 2,86), если к 80 мл этого раствора прибавить 50 мл 3%-го раство
ра CH2ClCOONa? Плотности растворов примите равными плотности
воды.

11.167. Сколько граммов хлорида аммония надо добавить к 500 мл 0,1 М раствора
аммиака, чтобы понизить концентрацию ОН -ионов в растворе в 50 раз?
Считайте, что объём раствора после добавления соли не изменился.

11.168. Сколько граммов фторида натрия надо добавить к 600 мл 0,1 М раство
ра фтороводородной кислоты (Ка = 6,2 • 10-4), чтобы понизить концент
рацию-ионов водорода в растворе в 50 раз? Считайте, что объём раство
ра после добавления соли не изменился.

11.169. По российским санитарным нормам, pH питьевой воды должен нахо
диться в диапазоне от 6,0 до 9,0.
о) Сколько миллиграммов гипохлорита натрия можно растворить в 1 л
воды, чтобы не выйти за допустимые границы pH? Показатель кислот
ности хлорноватистой кислоты: рКа = 7,54. б) Наилучшая очистка воды
достигается, когда концентрации ионной и протонированной формы ги
похлорита — одинаковые. При каком pH это достигается?

11.170. Рассчитайте pH раствора карбоната натрия с концентрацией 0,5 моль/л.
Выберите ту из констант диссоциации угольной кислоты, которая необ
ходима в расчётах: К} = 4,5 • 10-7, К2 = 4,7 • 10-11.

11.171. Рассчитайте pH раствора фосфата калия с концентрацией 0,2 моль/л.
Выберите ту из констант диссоциации фосфорной кислоты, которая не
обходима в расчётах: Ку = 7,5 • 10-3, К2 = 6,3 • 10-8, К3 = 1,3 • 10-12.

11.172. Серная кислота — двухосновная: в разбавленных растворах по первой
ступени она диссоциирует необратимо, а по второй — обратимо. Кон
станта диссоциации по второй ступени: ^(HSO^) =1,0-10 2.
о) При какой исходной концентрации H2SO4 раствор будет содержать
в 2 раза больше гидросульфат-ионов, чем сульфат-ионов? б) При какой
исходной концентрации H2SO4 степень диссоциации по второй ступени
составит 50%?

317

11.173. Какая из перечисленных смесей представляет собой буферный рас
твор?
1) СН3СООН (50 мл; 0,05 моль/л) + NaOH (50 мл; 0,1 моль/л);

2) СН3СООН (50 мл; 0,05 моль/л) + NaOH (50 мл; 0,05 моль/л);
3) СН3СООН (50 мл; 0,1 моль/л) + NaOH (50 мл; 0,1 моль/л);
4) СН3СООН (50 мл; 0,1 моль/л) + NaOH (50 мл; 0,05 моль/л)

11.174. Ацетатный буфер, содержащий 0,1 моль уксусной кислоты и 0,05 моль
ацетата, разбавили водой в 2 раза. Как изменился pH раствора?

11.175. К ацетатному буферу, содержащему 0,1 моль уксусной кислоты и 0,05 моль
ацетата, добавили 0,1 моль кислоты. Как изменился pH раствора?

11.176. К

фосфатному буферу, содержащему 0,05 моль гидрофосфата
и 0,1 моль дигидрофосфата, добавили 0,1 моль гидрофосфата. Как из
менился pH раствора?

11.177. Фосфатный буфер, содержащий 0,08 моль гидрофосфата и 0,02 моль ди
гидрофосфата, разбавили водой в 3 раза. Как изменился pH раствора?

11.178. Определите pH раствора, который образуется при смешении 150 мл
0,4 М раствора синильной кислоты и 100 мл 0,1 М раствора гидроксида
натрия. Константа диссоциации HCN равна 5,0 • 10*10. Примите, что при
смешении объёмы растворов суммируются.

11.179. Определите pH раствора, который образуется при смешении 250 мл
0,2 М раствора уксусной кислоты и 50 мл 0,4 М раствора гидроксида ка
лия. Константа диссоциации кислоты равна 1,74* 10-5. Примите, что при
смешении объёмы растворов суммируются.

11.180. Определите pH раствора, который образуется при смешении 150 мл
0,2 М раствора хлорноватистой кислоты и 250 мл 0,1 М раствора гидрок
сида калия. Константа диссоциации НСЮ равна 2,95 • 10~8. Примите,
что при смешении объёмы растворов суммируются.

11.181. К раствору, содержащему 0,1 моль слабой одноосновной органической
кислоты (рКа = 5,1), добавили 0,05 моль калиевой соли этой кислоты.
Чему равен pH полученного раствора?

11.182. К раствору, содержащему 0,4 моль слабой одноосновной органической
кислоты (рХа = 4,3), добавили 0,2 моль натриевой соли этой кислоты.
Чему равен pH полученного раствора?

11.183. К раствору, содержащему 0,25 моль пропионата калия, добавили 0,5 моль
пропионовой кислоты (рКа = 4,9). Чему равен pH полученного раствора?

.318.

11.184. Сколько миллилитров 0,2 М НС1 надо прибавить к 50 мл 0,1 М Na2CO3,
чтобы получить раствор с pH 10,5? p/f2(H2CO3) = 10,3.

11.185. Сколько молей сильной кислоты (или щёлочи) надо добавить к фосфат
ному буферу, содержащему 0,05 моль гидрофосфата и 0,15 моль диги
дрофосфата (рКа = 7,21), чтобы получить раствор с pH = 7,00?

11.186. Сколько миллилитров 0,1 М раствора КОН надо добавить к 15 мл 0,2 М
раствора Н3РО4, чтобы получить раствор с pH = 7,00? Показатели кис
лотности фосфорной кислоты: рК, = 2,15, рК2 = 7,20, рК3 = 12,37.

11.187. Раствор

формиата калия с концентрацией 0,700 моль/л имеет
pH = 8,798. Рассчитайте константу диссоциации муравьиной кислоты.
Сколько граммов 100%-й муравьиной кислоты нужно добавить к 15 л
этого раствора, чтобы получить раствор с pH 7?

11.188. Произведение

растворимости бромида свинца при 25 °C равно
4,5 • 10-6. Определите растворимость (в моль/л) бромида свинца:
о) в чистой воде, б) в 0,1 М растворе нитрата свинца.

11.189. Произведение растворимости гидроксида кальция равно 5,5 • 10“6. Рас
считайте pH насыщенного водного раствора Са(ОН)2.

11.190. Произведение растворимости гидроксида железа(Ш) равно 4,0 • 10~38.
При каком pH начнётся выпадение осадка гидроксида железа(Ш) из
миллимолярного раствора нитрата железа(Ш)?

11.191. Медь может образовывать комплексные соединения в 1 М растворе ам
миака, если концентрация ионов Си* превышает 9* 10“'° г/л. Какие из
перечисленных осадков будут растворяться в 1 М растворе
NH3: Cui (ПР = 1,1-10~’2), CuCN (ПР = 3,2-Ю"20), Cu2S (ПР =
= 2,3-10-48)?

11.192. Медь может образовывать комплексные соединения в 1 М растворе
аммиака, если концентрация ионов Си2+ превышает 8* 10-12 г/л. Ка
кие из перечисленных осадков будут растворяться в 1 М растворе
NH3: CuC2O4 (ПР = 2,9 • Ю”8), Си(ОН)2 (ПР = 5,6 • Ю"20), CuS (ПР =
= 1,4-10-36)?

11.193. К 10 мл 0,1 М хлорида кальция прибавили 20 мл 0,1 М хромата калия.
Рассчитайте концентрации ионов Са2+ и СгО4 в полученном растворе
и массу выпавшего осадка. ПР(СаСгО4) = 10~3 ’5.

11.194. Сульфид золота(1) имеет рекордно низкую растворимость в воде (ПР =
= 1,58 - 10~73). Сколько частиц Au2S находится в одном кубометре на
сыщенного водного раствора этого вещества?

.319

11.195. Произведение растворимости AgIO3 3,02 • 10-8. Константа диссоциации
йодноватой кислоты 1,77 • 10-1. Сколько миллиграммов йодата серебра

можно растворить в 1 л 0,100 М раствора азотной кислоты?

11.196. Какую максимально возможную долю церия можно осадить добавлени
ем твёрдого оксалата натрия из раствора, содержащего 0,01 М Се3+
и 0,1 М Са2+, так, чтобы кальций при этом в осадок не выпадал?
ПР(СаС2О4) = 1,3 • 10-8, ПР(Се2(С2О4)3) = 3 • 10~29.

11.197. В сельском хозяйстве фосфорная кислота используется как удобрение.
Фосфорная кислота концентрацией 1,00 • 10~3 М добавлена к водной су
спензии почвы. Обнаружено, что pH этой суспензии равен 7,00. Вычи
слите мольные доли всех фосфорсодержащих частиц, присутствующих
в растворе. Используйте показатели кислотности: рК1о = 2,12, рК2а =
= 7,21, рК3о= 12,32.

11.198. Используя приведённые ниже справочные данные, рассчитайте стан
дартную энтропию гидроксид-иона при 25 °C. Ионное произведение во
ды при этой температуре равно 1,0 • 10-м.
Частица

AfH°298, кДж/моль

S°298, Дж/(моль • К)

ОН_(водн)

-229,9

Н20(ж)

-285,8

69,95

Н(водн)

НИМ 11.3. Электрохимия. Электролиз и химические
источники тока
!1 Основные определения и формулы
Электролиз — несамопроизвольная окислительно-восстановительная реак
ция, происходящая под действием электрического тока.
Катод — электрод, на котором происходит восстановление. При электролизе
заряжен отрицательно, в источниках тока — положительно.
Анод — электрод, на котором происходит окисление. При электролизе заря
жен положительно, в источниках тока — отрицательно.

Гальванический элемент — химический источник тока одноразового дейст
вия.
Аккумулятор — химический источник тока, способный не только произво
дить, но и запасать электрическую энергию.

.320.

Топливный элемент — химический источник тока, для работы которого необ

ходимо непрерывное поступление окислителя и восстановителя к электродам.

Электродный потенциал — разность электрических потенциалов между
электродом и раствором.
Электродвижущая сила (ЭДС) электрохимической цепи — разность ка
тодного и анодного потенциалов: Е = Е„.^„ - Еланод
„пл
Постоянная Фарадея — абсолютное значение заряда одного моля электро
нов:

F = eNA = 96 485 Кл/моль « 96 500 Кл/моль.
Законы электролиза Фарадея — масса вещества, выделившегося при элек
тролизе, прямо пропорциональна: 1) количеству электричества, прошедшего
через раствор, 2) молярной массе вещества.
Количество электронов v(e) = — = —, где Q — количество электричества

(Кл), I — сила тока (A), t — время (с).
Уравнение Нернста для электродного потенциала. Для полуреакции

Ох + пе —> R
Е = Е°+ ^1п^
nF
[R]
Связь ЭДС цепи с энергией Гиббса реакции: ^6° = —nFE°, Afi = —nFE.

Примеры решения задач

■ Пример 11-14. Через 300 г разбавленного раствора серной кислоты
пропускали постоянный ток силой 12 А. Чему станет равна масса рас
твора через 3 ч?

Решение. При электролизе раствора серной кислоты вода
разлагается на простые вещества:
2Н2О = 2Н2Т + О2Т

Уменьшение массы раствора равно массе разложившейся воды.
Среда — кислая, на катоде восстанавливаются ионы водорода:
2Н+ + 2ё —> Н2
v(e) = 12 А • 10 800 с / 96 500 Кл/моль = 1,34 моль,
v(H2) = v(e) / 2 = 0,67 моль.
Согласно уравнению электролиза,
v(H2O) = v(H2) = 0,67 моль,
m(H2O) = 0,67«18= 12 г.
ш(раствора) = 300 - 12 = 288 г.
Ответ. 288 г.

321

■ Пример 11-15. Раствор, полученный добавлением 130 г воды к сме
си 4,84 г кристаллогидрата Cu(NO3)2 ■ ЗН2О и 0,80 г безводного суль
фата меди(П), подвергли электролизу постоянным током 6,1 А в течение
4 ч. Рассчитайте массы веществ, выделившихся на катоде, и массовые
доли веществ в растворе после окончания электролиза.

Решение. Сначала происходит электролиз солей меди:
Катод: Си2+ + 2ё —> Сиф
Анод: 2Н2О - 4е —> О2Т+ 4Н+
Суммарные уравнения электролиза:
2Cu(NO3)2 + 2Н2О = 2Cul + О2Т+ 4HNO3
2CuSO4 + 2Н2О = 2Cui + О2Т + 2H2SO4
Рассчитаем количества вещества и количество электронов:
v(Cu(NO3)2 • ЗН2О) = 4,84 / 242 = 0,02 моль,
v(CuSO4) = 0,80 / 160 = 0,005 моль,
v(e) = 6,1 • 4• 3600 / 96 500 = 0,91 моль. Согласно уравнению ка
тодного процесса, на электролиз солей расходуется: v(e) = 2v(Cu2+) =
= 2 • (0,02 + 0,005) = 0,05 моль. Оставшиеся 0,91 - 0,05 = 0,86 моль
электронов расходуются на электролиз раствора кислот, который
сводится к разложению воды:
Катод: 2Н+ + 2ё —> Н2Т
Анод: 2Н2О — 4ё —> О2Т + 4Н+
Суммарное уравнение электролиза:
2Н2О = 2Н2Т + О2Т

Количества и массы веществ, выделившихся на электродах:
v(Cu) = 0,02 + 0,005 = 0,025 моль, m(Cu) = 0,025 • 64 = 1,60 г.
v(O2) = v(e) / 4 = 0,91 / 4 = 0,228 моль, тп(О2) = 0,228 • 32 = 7,28 г.
v(H2) = 0,86 / 2 = 0,43 моль, /п(Н2) = 0,43 • 2 = 0,86 г.
Масса раствора после окончания электролиза:
/п(р-ра) = (130 + 4,84 + 0,80) - (1,60 + 7,28 + 0,86) = 125,9 г.
После электролиза в растворе содержатся HNO3 (0,04 моль)
и H2SO4 (0,005 моль).
®(HNO3) = 0,04 • 63 / 125,9 = 0,020 = 2,0%,
o(H2S04) = 0,005 • 98 / 125,9 = 0,0039 = 0,39%.
Ответ. 1,60 г Си, 7,28 г О2, 0,86 г Н2. 2,0% HNO,, 0,39% H2SO4.
Задачи и упражнения для самостоятельного решения

Уровень 1
11.199. Приведите по одному примеру солей, для которых электролиз раствора
и расплава даёт: о) одинаковые; б) разные продукты.

.322.

11.200. Напишите уравнения электролиза гидроксида калия: о) в расплаве;
б) в водном растворе.

11.201. Сколько молей электронов требуется для полного разложения одного
моля воды посредством электролиза? Какой заряд должен пройти через
раствор?

11.202. Напишите уравнения полуреакций и суммарное уравнение электролиза
водного раствора: о) Cu(NO3)2; б) LiBr; в) Ва(0Н)2; г) H2SO4;
б) Na2SO4.
‘
’

11.203. Как при электролизе раствора серной кислоты изменяется: о) масса кис
лоты; б) масса раствора; в) массовая доля кислоты? Объясните и приве
дите уравнения электродных процессов.

11.204. Почему при электролизе расплава оксида алюминия с графитовыми
электродами масса анода уменьшается?

11.205. В водородно-кислородном топливном элементе электролитом является
полимер, проводящий ионы водорода. Топливом служит водород, окис
лителем — кислород. Напишите уравнения процессов на электродах
и уравнение суммарной реакции. Изменятся ли процессы на электродах
и суммарное уравнение реакции, если в водородно-кислородном то
пливном элементе заменить кислотный электролит на щелочной?

11.206. В метано-кислородном топливном элементе протекает реакция СН4 +
+ 2О2 = СО2 + 2Н2О. В качестве электролита используется раствор кис
лоты. Запишите уравнения полуреакций, протекающих на электродах.

11.207. Запишите уравнения полуреакций на электродах и суммарное уравне
ние реакции, протекающей в метанольно-кислородном топливном эле
менте с кислотным электролитом. Один из продуктов реакции — угле
кислый газ.

11.208. При электролизе водного раствора азотной кислоты на катоде выдели
лось 15 л газа. Сколько литров газа выделилось на аноде? Объёмы газов
измерены при одинаковых условиях.

11.209. При электролизе водного раствора ацетата натрия при 20 °C на катоде
выделилось 2 л газа. Сколько литров газа выделилось за это же время
на аноде?

11.210. Какое количество электричества требуется для производства одной тон
ны алюминия, если выход металла по току составляет 85%?

11.211. Через 300 г разбавленного раствора азотной кислоты пропускали по
стоянный ток силой 9 А. Чему станет равна масса раствора через 6 ч?

.323

11.212. В течение некоторого времени 100 г раствора нитрата серебра подвер
гали электролизу. За это время на аноде выделилось 336 мл газа (н. у.),
а на катоде газы не выделялись. По окончании процесса электроды вы
нули из раствора. Рассчитайте массовую долю кислоты в полученном
растворе.

11.213. При электролизе 285 г раствора вещества X газ выделялся только на
аноде. За время электролиза масса раствора уменьшилась на 40 г. Из
предложенного списка выберите вещество X, запишите уравнения по
луреакций на катоде и аноде, а также суммарное уравнение электроли
за. Рассчитайте массовую долю продукта электролиза в полученном
растворе. Список веществ: HNO3, Na2SO4, СаС12, CuSO4, КОН, AgCl.

11.214. Чем отличаются гальванические элементы от топливных элементов; от
аккумуляторов?

11.215. Какими преимуществами обладают литий-ионные аккумуляторы перед
свинцовыми? Каковы их недостатки?

11.216. При разряде литий-кобальтового аккумулятора протекает реакция:
LiCg + СоО2 —> С6 + LiCoO2
Укажите элемент-окислитель и элемент-восстановитель в этой реакции.

11.217. В гальваническом элементе происходит реакция: Си + 2Ag+ = Си2+ +
+ 2Ag. Какая полуреакция происходит на катоде, а какая на аноде? Мо

жет ли данная реакция идти в обратную сторону?

Уровень 2
11.218. При разряде свинцового аккумулятора протекает реакция:
РЬО2 + Pb + 2H2SO4 = 2PbSO4 + 2Н2О
Электролитом служит разбавленная серная кислота. Запишите уравне
ния процессов, протекающих на катоде и аноде. А какие реакции проис
ходят на электродах при зарядке аккумулятора?

11.219. В водородно-кислородном топливном элементе в качестве электролита
с ионной проводимостью используется расплавленный карбонат. Топли
вом служит водород, а кислород смешан с СО2. Напишите уравнения
электродных реакций и уравнение суммарной реакции.

11.220. В высокотемпературных керамических топливных элементах с твёрды
ми оксидными электролитами с ионной проводимостью метан полно
стью окисляется кислородом с высокой степенью превращения (75%).
Напишите уравнения электродных процессов, учитывая, что проводни
ком электричества служат ионы О2-.

324.

11.221. При разряде литий-кобальтового аккумулятора протекает реакция:
LiC6 + СоО2 —> С6 + ЫСоО2
Электролитом служит раствор соли лития в органическом растворителе.
Запишите уравнения полуреакций, происходящих на катоде и аноде.

11.222. Рассчитайте минимально возможную (без учёта электролита) массу ли
тий-кобальтового аккумулятора ёмкостью 2000 мА • ч, если рабочее на
пряжение в нём равно 3,7 В.

11.223. При электролизе водного раствора соли на катоде и аноде выделился
один и тот же газ. Что это за соль? Напишите уравнение электролиза.

11.224. При пропускании через 80 мл раствора, содержащего смесь AgNO3
и Cu(NO3)2, тока силой 0,80 А в течение 117 мин на катоде выделились
металлы общей массой 3,0 г. Напишите уравнения электролиза каждой
соли и определите молярные концентрации солей в исходном растворе,
если известно, что на катоде не выделялись газы, а после окончания
электролиза раствор не содержит ионов металлов.

11.225. В течение 12 минут электролизу (с диафрагмой) подвергали 2,4%-й вод
ный раствор хлорида лития объёмом 600 мл с помощью постоянного то
ка силой 1,43 А. Рассчитайте pH раствора после окончания электроли
за. Примите, что в ходе электролиза объём раствора не изменился.

11.226. Электролиз 9,4%-го водного раствора нитрата меди продолжали до тех
пор, пока объём газа, выделившегося на катоде, не превысил в 1,5 раза
объём газа, выделившегося на аноде. Рассчитайте массовую долю рас
творённого вещества в образовавшемся растворе.

11.227. Электролиз 500 г раствора нитрата ртути(П) продолжали до тех пор, по
ка масса раствора не уменьшилась на 24,4 г. Выделившийся на аноде
кислород может полностью окислить 16 г металлической меди. Вычи
слите массовые доли соединений в исходном и конечном растворах,
а также массы веществ, выделившихся на катоде.

11.228. При электролизе одного литра раствора, содержащего соляную кислоту
и хлорид натрия, на катоде выделилось 20,16 л, а на аноде — 13,44 л
(н. у.) газообразных веществ. В образовавшемся растворе pH = 13. Рас
считайте молярные концентрации веществ в исходном растворе. Чему
равна масса осадка, который выделится при действии избытка нитрата
серебра на: о) исходный раствор; б) конечный раствор?

11.229. Сколько времени необходимо проводить анодную обработку (травле
ние) поверхности медной пластины, чтобы сформировать в ней кольце
образную выемку глубиной 1 мм и шириной 2 мм при внутреннем диаме-

325

тре кольца 10 см? Электролит — сульфат меди, сила тока 5 А, выход по
току 94%. Плотность меди 8,94 г/см3.

11.230. Какова толщина цинкового покрытия, которое нанесли электрохимиче
ским способом на всю поверхность металлической полусферы внутрен
ним радиусом 10 см и толщиной 5 мм за 90 мин обработки при силе тока
5 А и выходе по току 80%? Электролит — сульфат цинка, плотность цин
ка равна 7,14 г/см3.

11.231. Локальное анодное растворение металла используют для получения ри
сунка на его поверхности. При какой силе тока следует проводить анод
ную обработку медно-цинкового сплава (р = 8,2 г/см3), чтобы за 10 мин
сформировать бороздку длиной 10 см, шириной 5 мм и глубиной 3 мм
при выходе реакции 50%? Известно, что при частичном растворении
образца этого сплава массой 96,6 г в избытке разбавленной серной кис
лоты объём выделившегося газа при 25 °C и 1 атм составил 14,66 л.

11.232. Для электрохимического определения постоянной Авогадро проводили
электролиз 0,5 М H2SO4 на медных электродах в течение 1800 с при си
ле тока 0,601 А. Уменьшение массы анода составило 0,3554 г. Рассчитай
те постоянную Авогадро, используя следующие данные: заряд электро
на 1,602 • 10"19 Кл, молярная масса меди 63,546 г/моль.

11.233. Раствор, полученный добавлением 135 г воды к смеси 3,63 г кристалло
гидрата Cu(NO3)2 • ЗН2О и 2,50 г кристаллогидрата CuSO4 • 5Н2О, под
вергли электролизу постоянным током 5,0 А в течение 4,5 ч. Рассчитайте
массы веществ, выделившихся на катоде, и массовые доли веществ
в растворе после окончания электролиза.

11.234. Раствор, полученный добавлением 123 г воды к смеси 3,40 г нитрата се
ребра и 3,75 г кристаллогидрата CuSO4 • 5Н2О, подвергли электролизу
постоянным током 6,0 А в течение 3 ч. Рассчитайте массы веществ, вы
делившихся на катоде, и массовые доли веществ, оставшихся в раство
ре после окончания электролиза.

11.235. Электролиз 200 г 7,50%-го раствора карбоната натрия проводили в те
чение некоторого времени при 0 °C с инертными электродами. В резуль
тате на катоде выделилось 5,488 л газа, а на аноде — 2,240 л газа (объ
ёмы измерены при нормальных условиях). Полученный раствор содер
жал две соли и щёлочь. При действии серной кислоты на этот раствор
выделяются углекислый газ и кислород. Определите формулы солей,
напишите уравнения всех полуреакций на катоде и аноде и рассчитайте
количества солей и щёлочи (в молях) в полученном растворе. Запишите
уравнения реакций с серной кислотой.

326.

11.236. Гальванический элемент описывается схемой: Pt|H2(r)|H+(p-p)||Cu2+
(p-p)|Cu. Какая реакция происходит в этом элементе?

11.237. Рассчитайте стандартную ЭДС свинцового аккумулятора, если известны
стандартные электродные потенциалы:

РЬО2 + 4Н+ + SO2- + 2ё —> PbSOJ + 2Н2О

Е° =1,69 В

PbSO4 + 2ё —> Pb + SOj-

Е° = -0,36 В

11.238. Для медно-цинкового гальванического элемента известны стандартные
потенциалы анода и катода: E°(Zn2+/Zn) = -0,771 В, E°(Cu2+/Cu) =
0,337 В. Запишите уравнение реакции, протекающей в таком элементе,
и рассчитайте её стандартную энергию.

11.239. Установите соответствие между полуреакциями и стандартными элек
тродными потенциалами.

Схемы полуреакций

ЭДС

A) Ag+ + ё —> Ag

1)-0,828 В

Б) Cd2+ + 2ё —> Cd

2)-0,403 В

В) МпО4- + 2Н2О + Зё —> MnO2 + 4ОН

3)+0,073 В

Г) AgBr + ё = Ag + Вг

4)+0,588 В

Д) 2Н2О + 2ё = Н2 + 2ОН

5)+0,799 В

Е) MnO4- + 8Н+ + 5ё = Мп2+ + 4Н2О

6)+1,23 В

Ж) О2 + 4Н+ + 4ё —> 2Н2О

7)+1,51 В

11.240. Используя уравнение Нернста, рассчитайте потенциал водородного
электрода в чистой воде при 25 °C.

11.241. Даны стандартные окислительно-восстановительные потенциалы следу
ющих процессов:
2Н+ + 2ё —> Н2,

Е° = 0

О2 + 4Н+ + 4ё —> 2Н2О,

Е°= 1,23 В

2Н2О + 2ё —> Н2 + 2ОН-,

Е° = -0,83В

Чему равен стандартный потенциал полуреакции О2 + 2Н2О + 4с ---- >
-----> 4ОН ?

11.242. Даны стандартные окислительно-восстановительные потенциалы следу
ющих процессов:
Н2О2 + 2Н+ + 2е —> 2Н2О,

Е°= 1,78 В

О2 + 4Н+ + 4с —> 2Н2О,

Е°= 1,23 В

О2 + 2Н2О + 4с ---- > 4ОН ,

Е° = 0,40В

Чему равен стандартный потенциал полуреакции Н2О2 + 2с —> 2ОН ?

11.243. В литий-ионных аккумуляторах происходит перенос ионов лития от от
рицательного электрода к положительному. Кроме литий-ионных, из-

327

вестны, хотя и менее популярны, аналогичные натрий-, магний- и алюминий-ионные аккумуляторы. Одна из характеристик ионных аккумуля
торов — удельная ёмкость, которая определяется как отношение
перенесённого заряда О к массе носителей заряда т и измеряется
в миллиампер• час/грамм (1 мА-ч/г = 3,6 Кл/г). Не проводя расчётов,
расположите все перечисленные аккумуляторы в ряд по уменьшению
удельной ёмкости. Рассчитайте удельную ёмкость Q/m для первого чле
на этого ряда. Элементарный заряд: ё = 1,602 • 10*19 Кл.

11.244. В электросамокатах используют литий-ионный аккумулятор с модифи
цированным положительным электродом состава LiNixMn(/Co1_x_vO2.
Определите х и у (с точностью до сотых), если известны массовые доли
металлов: Li — 7,19%, Ni — 20,08%, Мп — 18,79%.

11.245. Электрические средства передвижения не загрязняют атмосферу горо
да. Однако электроэнергия не является совершенно «чистой», так как
при её производстве путём сжигания топлива в атмосферу выделяется
углекислый газ. Сравним с точки зрения экологической чистоты три
транспортных средства: электросамокат, электромобиль и обычный ав
томобиль со следующими характеристиками:
Пробег на
Энергоёмкость
Транспортное
аккумулятора, одном заряде,
средство
КВТ • ч
км

Расход
бензина,
л/100 км

Средняя
цена
в Москве,
тыс. руб.

Электро
самокат

0,47

Электро
мобиль

400

4500

Обычный
автомобиль

1000

Для каждого из транспортных средств рассчитайте массу СО2, выделяе
мого в атмосферу непосредственно или при производстве электроэнер
гии, в расчёте на 1 км пути. Дополнительная информация:
Считайте, что бензин имеет формулу С8Н18.
Плотность бензина — 750 г/л.
Электроэнергию получают при сгорании метана, КПД преобразования
теплоты в электроэнергию — 30%.
1 квт • ч = 3600 кДж.
Вещество
^f^°298> кДж/моль

328

-75

СОг<г)

н2о(г)

-394

-242

^^^ 11.4. Скорость химических реакций. Катализ
■ Основные определения и формулы
Скорость реакции, протекающей при постоянном объёме:
г = &С = ^2 ~ ^1
At
t2 -1] '
где Cj и С2 — молярные концентрации продукта в моменты времени t1 и t2

Закон действующих масс: г= kC^'...C^,
где k — константа скорости, С, — концентрация i-ro реагента, х; — порядок
по i-му веществу. Для элементарных реакций числа xt совпадают с коэффици
ентами в уравнении.

Реакции J -го порядка: C(t) = C(O)e~kl

kt = In -^^

- 1112
k

Реакции 0-го порядка: C(t) = С(0) — kt

t1/2 =

Реакции 2-го порядка 2A----- > Аэ: kt = — ----------- - —
н
2
C(t)
С(0)

t
= —*—
4/2
МО)

Правило Вант-Гоффа для зависимости скорости реакции от темпег(Т2
ратуры-

= у Ю

, где у — температурный коэффициент скорости.

Уравнение Аррениуса для константы скорости:
.
4
Л U
Л
ЕА
V
RT1TZ
1 ^2)
k(T) = Ае RT
mk = А ——
ЕЛ = -—^—^- • In------- —,
RT

Tt-T2

k(Tx)

где ЕА — энергия активации, А — предэкспоненциальный множитель.
Катализатор — вещество, ускоряющее реакцию, но не расходующееся в ней.

Примеры решения задач
■ Пример 11-16. Скорость реакции между газообразными веществами
А и В возрастает в 27 раз при увеличении общего давления в 9 раз

и возрастает в 4 раза, если давление вещества В увеличить в 4 раза,
а давление А оставить неизменным. Определите кинетические порядки
реакции по веществам А и В.

Решение. Пусть кинетическое уравнение имеет вид:
r = kC*C^,

где хну — числа, которые необходимо найти. Для идеальных газов
молярная концентрация прямо пропорциональна давлению:
С=—= —
'

RT’

329

поэтому при увеличении общего давления в 9 раз концентрация
каждого газа также возрастёт в 9 раз, а скорость будет равна:

Fi = /г(9СА)*(9Св)^ = 9^/гС^С^ = 9^г = 27г,
откуда 9ж+0 = 27,х + у=1,5. Общий порядок реакции равен 1,5.
Из второго условия задачи следует, что скорость реакции прямо
пропорциональна концентрации В, поэтому порядок по В равен 1:

г2 = ЛС^(4СВ> = 4уАС^С^ = 4уг = 4г,
у = 1. Порядок по веществу А: х = 1,5 - 1 = 0,5.
Ответ. 0,5 — порядок по А, 1 — порядок по В.
■ Пример 11-17. Вещества А и В распадаются реакциям первого поряд

ка. Период полураспада вещества А равен 55 мин, а вещества В —
11 мин. Начальные концентрации А и В равны. Рассчитайте, через ка
кое время концентрация А окажется в 5 раз больше концентрации В.

Решение. Обозначим начальные концентрации веществ
СА(0) и Св(0). Зависимость концентраций от времени в реакциях
первого порядка имеет вид:
1п^=^.
1п^=М
и
CB(t)
в
сА(0
А

Вычитаем одно уравнение из другого:
1п^^ _ 1п£Ж = (/г
А
св(о
cA(t)
1 в
А7

или
^C^CJO
CB(t)CA(O)

1 в

Поскольку, по условию, СА(0) = Св(0), получаем
1п~2=(*в-*а)^

Константы скорости для реакций первого порядка связаны с пе
риодами полураспада:

*а = —
tA
Отсюда

feB = —•
тв

Окончательно получаем:

Г 1

1 2
9 •------------In
^в
тА

.330.

Подставляя исходные данные, получаем:
t = -------- 1п5--------

_ gi g мин.

In2-f-------55 J

[11

Ответ: 31,9 мин.

■ Пример 11-18. Изомеризация органического вещества X протекает

как реакция первого порядка. Период полупревращения (полураспада)
X при температуре 20 °C равен 50 мин. При какой температуре период

полупревращения в этой реакции будет равен 5 мин, если энергия акти
вации реакции составляет 60 кДж/моль?

Решение. Период полураспада т1/2 в реакции первого поряд
ка обратно пропорционален константе скорости:
- In 2

,
1/2

’

отсюда следует

2l =
Зависимость константы скорости от температуры описывается
уравнением Аррениуса, запишем его в логарифмической форме:

Infe = 1пА----- —.
RT

Записывая это уравнение для двух температур

Infe, = 1пА----- lnfe? = 1пА--------------- —
1

RT/

RT2

и вычитая одно из другого, получаем

или, заменяя отношение констант скорости отношением периодов
полупревращения,

1п^ =_ Д
т2

ЛI Г]

Т2 j

Подставляя значения тр т2, Е, Я и Tj, получаем
In 50 = 60 000
5
8,314

откуда Т2 = 323 К = 50 °C.
Ответ. 323 К (50 °C).

331

Задачи и упражнения для самостоятельного решения

Уровень 1
11.246. Почему скорость многих химических реакций в конце реакции меньше,
чем в начале?

11.247. Каким образом можно увеличить скорость растворения цинка в кисло
те? Предложите три способа.

11.248. Какая из перечисленных величин может принимать отрицательные зна
чения: о) порядок реакции по веществу; б) скорость реакции; в) кон
станта скорости реакции?

11.249. Реакция между водородом и этиленом Н2(г) + С2Н4(г) —> С2Н6(г) имеет
второй порядок. Как изменится скорость прямой реакции, если: о) кон
центрацию Н2 увеличить в 4 раза; б) концентрацию Н2 увеличить в 2 ра
за, а С2Н4 — в 1,5 раза; в) общее давление в системе уменьшить в 2 ра
за; г) концентрацию С2Н6 уменьшить в 4 раза?

11.250. При изучении реакции I" + ОС1- —> 10 + С1_ в щелочной среде полу
чены следующие кинетические данные:

[I ]. М

[ОС1], М

[ОН ], м

г, М/с

0,0017

1,00

1,75 • 10~4

0,0017

0,0034

1,00

3,50 • 10-4

0,0034

0,0017

1,00

3,50 • 10-4

0,0017

0,50

3,50 • 10~4

Определите порядки реакции по всем ионам, указанным в таблице.

11.251. Разложение сложного эфира СН3СООС2Н5 при нагревании — реакция
первого порядка. Образец эфира массой 40 г нагрели до температуры
реакции, и через 36 мин масса исходного вещества составила 5 г. Рас
считайте период полупревращения эфира.

11.252. В элементарной реакции второго порядка А + В ----- > С + D начальные
концентрации веществ А и В равны соответственно 0,5 и 0,6 моль/л. Во
сколько раз скорость реакции при [А] = 0,1 моль/л меньше начальной
скорости?

11.253. В элементарной реакции второго порядка А + В —> С + D начальные
концентрации веществ А и В равны соответственно 0,25 и 0,4 моль/л.

332.

Во сколько раз скорость реакции при [А] = 0,05 моль/л меньше началь
ной скорости? Ответ запишите с точностью до целых.

11.254. Реакция инверсии тростникового сахара имеет первый порядок. Кон
станта скорости при определённой температуре равна 0,0051 мин-1.
За сколько минут гидролизуется 75% сахара?

11.255. Гидролиз цисплатины в водном растворе является реакцией первого по
рядка с константой скорости 0,35 ч-1. За сколько часов гидролизуется
75% цисплатины?

11.256. В реакцию первого порядка вступило вещество массой 120 г. Через
2 мин осталось 60 г вещества. Сколько граммов вещества останется че
рез 6 мин после начала реакции?

11.257. В реакцию первого порядка вступило вещество массой 25 г. Через 5 мин
после начала реакции осталось 20 г вещества. Сколько вещества оста
нется через: а) 10 мин; б) 15 мин после начала реакции?

11.258. В реакции первого порядка за 10 мин разложилось 40% вещества.
Сколько процентов вещества разложится за 20 мин?

11.259. В реакции разложения первого порядка 1% реагента распадается за
10 с. За какое время распадётся 99% вещества?

11.260. В реакции первого порядка 50% вещества распадается за 20 мин. За ка
кое время распадается 25% вещества?

11.261. Разложение сложного эфира СН3СООС2Н5 при нагревании — реакция
первого порядка. Образец эфира массой 66 г нагрели до температуры
реакции, и через 42 мин масса исходного вещества составила 8,25 г.
Рассчитайте период полупревращения эфира.

11.262. Скорость реакции между газообразными веществами А и В возрастает
в 8 раз при увеличении общего давления в 4 раза и возрастает в 2 ра
за, если давление вещества В увеличить в 4 раза, а давление А оста
вить неизменным. Определите кинетические порядки реакции по ве
ществам А и В.

11.263. Средняя скорость реакции при 25 и 45 °C равна соответственно
0,04 моль/(л • ч) и 0,49 моль/(л • ч). Используя правило Вант-Гоффа, най
дите, при какой температуре средняя скорость реакции будет равна
0,011 моль/(л • ч).

11.264. Некоторая реакция заканчивается за 20 мин при температуре 30 °C и за
3,2 мин при температуре 50 °C. Используя правило Вант-Гоффа, рассчи
тайте, за какое время закончится реакция при 20 °C.

.........333

11.265. Некоторая реакция заканчивается за 1 ч 48 мин при температуре
15 °C и за 4 мин при температуре 45 °C. Используя правило ВантГоффа, рассчитайте, при какой температуре реакция закончится
за 36 мин.

11.266. При нагревании от 25 до 35 °C константа скорости реакции увеличилась
в 3 раза. Чему равна энергия активации реакции?

11.267. Экспериментальная зависимость константы скорости от температуры
охарактеризована уравнением: 1пМсм3 • моль-1 • с-1) = 29,9 — 13 500 / Т.
Чему равна опытная энергия активации (в кДж/моль)?

11.268. Исходя из упрощённой энергетической диаграммы химической реак
ции

рассчитайте энергии активации прямой и обратной реакции в присутст
вии катализатора (пунктирная кривая) и без него (сплошная кривая).

11.269. Скорость некоторой реакции, протекающей при 60 °C в присутствии ка
тализатора, в 90 тысяч раз выше, чем скорость той же самой реакции
при той же температуре в отсутствие катализатора. Определите энергию
активации реакции, протекающей без катализатора, если в его присутст
вии энергия активации равна 50 кДж/моль.

11.270. Ниже зашифрован механизм гетерогенного каталитического окисления
СО кислородом 2СО(газ) + О2(газ) —> 2СО2(газ):
CO(ra3) + X^Y
°2(газ) + 2Х ------* 2Z

Y + Z —>А + Х

334.

* СО2(газ) + х

Установите соответствие между буквами X, Y, Z, А и участниками реак
ции: О(пов), СО(пов), СО2(пов), W. Последняя буква обозначает активный
центр на поверхности катализатора, а нижний индекс (пов) — частицу,
адсорбированную на поверхности.

11.271. Ниже зашифрован механизм гетерогенного каталитического гидрирова
ния этилена С2Н4(г) + Н2(г) —> С2Н6(г):

C2H4(r) + X—>Y
H2(r) + X —> 2Z
Y+ 2Z —> А + Х

* С2Н6(г) + X

Установите соответствие между буквами X, Y, Z, А и участниками реак
ции: Н(пов), С2Н4(ПОВ), С2Н6(ПОВ), W. Последняя буква обозначает актив
ный центр на поверхности катализатора, а нижний индекс (пов) — части
цу, адсорбированную на поверхности.

11.272. Гидрирование этилена катализируется оксидом цинка. На рисунке изо
бражены отдельные стадии этого процесса. Расположите эти стадии
в правильном порядке.

№

№
Н-Н

5
... -0- ...-Zn-...-0- ...
Н

Н Н2О =сн2 н
I
... -0- ...-2:п-...-о-...

Н3С-СН3
6

... -О- ...-Zn-...-O- ...

... -0- ...-Zn-...-0- ...

Н2С = СН2

... -0- ...-Zn-...-0- ...

... -0- ...-Zn-..-О- ...

СН3
4

сн2

...-О-...~Zn-... -О-...
11.273. Реакция превращения аденозинтрифосфата (АТФ) в аденозиндифосфат
(АДФ):

АТФ4 + Н2О —> АДФ3- + НГО3 + Н+
может катализироваться кислотой или ферментом. Энергия активации
при кислотном катализе равна 90 кДж/моль, а при ферментативном

335

уменьшается до 44 кДж/моль. Во сколько раз скорость реакции при
ферментативном катализе больше, чем при кислотном, если температу
ра реакции равна 37 °C?

11.274. Реакция превращения аденозинтрифосфата (АТФ) в аденозиндифосфат
(АДФ):

АТФ4 + Н2О —> АДФ3 + HPOf + Н+
может катализироваться кислотой или ферментом. Скорость реакции,
протекающей при 30 °C в присутствии фермента в 8,26- 107 раз выше,
чем в присутствии кислоты. Определите энергию активации реакции, ка
тализируемой кислотой, если для ферментативной реакции энергия ак
тивации равна 43,9 кДж/моль.

11.275. В ферментативном и неферментативном путях некоторого метаболиче
ского процесса энергии активации различаются на 24,0 кДж/моль. Во
сколько раз скорость ферментативной реакции больше при 300 К? При
мите, что предэкспоненциальные множители для обоих путей равны.

11.276. В ферментативном и неферментативном путях некоторого метаболиче
ского процесса энергии активации различаются на 26,0 кДж/моль. Во
сколько раз скорость ферментативной реакции больше при 298 К? При
мите, что предэкспоненциальные множители для обоих путей равны.

Уровень 2
11.277. В течение всей реакции скорость разложения вещества составляет 5%
в минуту. Чему равен порядок реакции и какова константа скорости?

11.278. В газовой фазе некоторое вещество разлагается по реакции первого по
рядка. За одну минуту распадается 10% вещества при температуре
350 К и 40% при 370 К. Рассчитайте константу скорости и период полу
превращения вещества при 350 К, а также энергию активации.

11.279. Вещества С и D распадаются согласно кинетике первого порядка. Пери
од полураспада вещества С равен 66 мин, а вещества D — 22 мин. На
чальные концентрации С и D равны. Через какое время концентрация С
окажется в 3 раза больше концентрации D?

11.280. Вещества Q и R распадаются согласно кинетике первого порядка. Пери
од полураспада вещества Q равен 220 мин, а вещества R — 22 мин. На
чальные концентрации Q и R равны. Через какое время концентрация Q
окажется в 10 раз больше концентрации R?

11.281. В реакцию второго порядка вступило вещество массой 25 г. Через 5 мин
осталось 20 г вещества. Через сколько минут после начала реакции
останется 16 г вещества?

336.

11.282. В сосуде объёмом 5,0 л смешали при определённой температуре 0,3 моль
вещества А2 и 0,5 моль вещества В2. Через 20 мин в системе установи
лось равновесие А2 + В2 = 2АВ, константа равновесия при данной тем
пературе равна 4. Чему равна средняя скорость образования АВ от на
чального момента до установления равновесия? Во сколько раз скорость
прямой реакции при равновесии меньше начальной скорости?

11.283. Газовая реакция 2А —> В имеет второй порядок по А и протекает при
постоянных объёме и температуре. Начальное давление равно 1 бар,
при этом давлении периодом полупревращения А равен 1 ч. Каковы
парциальные давления А и В и общее давление через: о) 3 ч; б) после
окончания реакции?

11.284. В реакции первого порядка за 15 мин прореагировало определённое ко
личество исходного вещества. За последующие 30 мин прореагировало
точно такое же количество вещества. Чему равна константа скорости?

11.285. В некоторой реакции целого порядка nA —> Р концентрация исходно
го вещества 0,05 моль/л была достигнута за 2 мин при начальной кон
центрации 0,1 моль/л и за 3 мин при начальной концентрации 0,2 моль/л.
Установите порядок реакции.

11.286. В реакции разложения время полупревращения вещества составляет
2,8 мин при температуре 80 °C и 1,4 мин при температуре 95 °C. Чему
равна энергия активации?

11.287. Изомеризация органического вещества Z протекает как реакция перво
го порядка. Период полупревращения (полураспада) Z при температуре
70 °C равен 5 мин. При какой температуре период полупревращения
в этой реакции будет равен 70 мин, если энергия активации реакции со
ставляет 70 кДж/моль?

11.288. В реакции первого порядка, протекающей с энергией активации
70 кДж/моль, период полупревращения реагента при 298 К равен
20 мин. При какой температуре он станет в 6 раз больше?

11.289. Константа скорости сложной реакции выражается через константы скорости элементарных стадий следующим образом: k =

kk
1 2 . Выразите

эффективную энергию активации через энергии активации отдельных
стадий.

11.290. В диапазоне температур от 20 до 70 °C средний температурный коэффи
циент скорости равен 2,8. Рассчитайте энергию активации реакции.

......... 337

11.291. Энергия активации реакции равна 90 кДж/моль. Чему равен средний
температурный коэффициент скорости реакции в интервале от 20 до
50 °C?

11.292. Реакция первого порядка при температуре 25 °C завершается на 30% за
30 мин. При какой температуре реакция завершится на 60% за 40 мин,
если энергия активации равна 30 кДж/моль?

11.293. В реакции первого порядка при температуре 25 °C за 30 мин реагирует
30% вещества. Рассчитайте константу скорости и время полупревраще
ния вещества. При какой температуре за 90 мин прореагирует 90% ве
щества, если энергия активации равна 50 кДж/моль?

11.294. Энергия активации некоторой реакции в 2,5 раза больше, чем энергия
активации другой реакции. При нагревании от Д до Т2 константа скоро
сти первой реакции увеличилась в а раз. Во сколько раз увеличилась
константа скорости второй реакции при нагревании от Г, до Т2?

11.295. В газовой фазе при температуре 318 К вещество X разлагается по реак
ции первого порядка со скоростью 5% в минуту, а при 328 К — со ско
ростью 15% в минуту. Определите период полураспада X при 318 К
и рассчитайте энергию активации.

11.296. Активность гетерогенного катализатора прямо пропорциональна пло
щади его поверхности. Катализатор представляет собой кубические ча
стицы размером 120 нм. Во сколько раз увеличится его активность, если
каждый кубик разбить на 27 маленьких кубиков размером 40 нм?

11.297. Реакция термического разложения ацетальдегида СН3СНО —> СО +
СН4 протекает при 500 °C и катализируется парами иода. При добавле
нии паров иода скорость реакции увеличивается в 10 тысяч раз, а энер
гия активации уменьшается на 55 кДж/моль. Во сколько раз отличаются
предэкспоненциальные множители в уравнении Аррениуса для катали
тической и некаталитической реакции?

11.298. В газофазной реакции димеризации 2А = В, протекающей в замкнутом
реакторе объёмом 1,00 л при 30 °C, равновесие установилось при моль
ном соотношении участников реакции В: А = 1,86 : 1. Давление, созда
ваемое в сосуде равновесной смесью, равно 1,00 атм. Определите ве
щества А и В, если средняя молярная масса равновесной смеси равна
75,9 г/моль. Рассчитайте константу скорости разложения В, если кон
станта скорости прямой реакции равна 5,00 • 10~3 л/(моль • мин).

11.299. В ходе реакции термодинамические функции системы изменяются и,
значит, зависят от времени. Для реакции А —> Р (неважно, обратимой

338.

или необратимой) постройте качественный график зависимости полной
энергии Гиббса системы А + Р от времени. Начальное значение можно

выбрать произвольным, поскольку у энергии Гиббса нет единой точки
отсчёта. Объясните вид графика.

11.300. Для необратимой реакции первого порядка А —> Р выберите любую
степень превращения вещества А (обозначьте её переменной х или вы
берите число, какое хотите) и определите, как зависит время tx, за кото
рое будет достигнут эта степень превращения, от температуры. Предло
жите координаты, в которых эта зависимость будет линейной, и по
стройте соответствующий график. Чему равен тангенс угла наклона
прямой?
11.301.

Вещества А, В, С, D, Е вступают в реакции разложения, одни в раство
ре, другие — в газовой фазе. Для первых начальная концентрация рав
на 0,20 моль/л, для вторых известно начальное давление — 30 кПа. При
этих условиях период полураспада каждого вещества равен 2,5 мин.
Все реакции имеют целый или полуцелый кинетический порядок по реа
генту. Определите порядок для каждой реакции, если известно, что:
1. Через 2,5 мин после начала реакции скорость реакции разложения

вещества А оказалась в 2,83 раза меньше, чем в начале реакции.
2. Вещество В разлагается по уравнению: В(г) —> X(r) + Y(r) при посто
янном объёме. Через 5,0 мин общее давление стало равно 50 кПа.
3. При начальной концентрации 0,10 моль/л период полураспада веще
ства С составил 5,0 мин.
4. Вещество D практически закончилось через 5,0 мин.
5. Числа, выражающие давление вещества Е (в кПа) через 5, 10, 15 мин
после начала реакции, образуют геометрическую прогрессию.
Заполните таблицу.
Вещество

Порядок реакции
разложения

Ответ обязательно подтвердите вычислениями и/или рассуждениями.

339

Ответы и указания к решению задач
1.7. 4. 1.15. а) да; б) да; в) нет; г) да; д) да. 1.41. 16. 1.81. а) 109,5°;
б) 120°; в) 180°. 1.86. в, а, е, д, б, г. 1.87. б, а, г, в. 1.94. д, а, г, б, в.
1.100. N(CH3)2. 1.104. б, а, д, в, г.
2.22. 89,6 л. 2.23. 127,3 л. 2.24. 150 м3. 2.25. 13,44 л. 2.26. 30 л.
2.27. 535,7 г сажи, 2 м3 водорода. 2.28. 24,8. 2.29. 30 г/моль, не будет.
2.30. 353,7 г. 2.31. а) С2Н6; б) С4Н10; в) СН4; г) С5Н12. 2.32. 140,4 г.
2.33. 66,7% метана, 33,3% пропана. 2.34. 72,7 мл. 2.35. 15,9% метана,
84,1% этана. 2.36. 20,7 г. 2.37. 30,4 г пропана и 54,6 г брома. 2.38. 240 л.
2.39. 65,2%. 2.40. 73,5%. 2.41. С5Н12, 17,92 л О2. 2.59. а) 60°; б) 109,5°.
2.77. а) 2; б) 2; в) 4; г) 2; д) 2; е) 2; ж) 5; з) 7. 2.78. А2, Б1, ВЗ, Г1. 2.82. С3Н8.
2.83.79%. 2.111. 164,3 г. 2.112. 56 л. 2.113. 50,37 г. 2.114. 71,43 г.
2.115. 40% этилена, 60% метана. 2.116. С3Н6. 2.117. С4Н8. 2.118. 1:4:21.
2.119. 8,54 г. 2.120. 1,6 м3. 2.121. 533,3 л. 2.122. 22,8 л. 2.123. 823 г.
2.124. 17,2% бутена-1 и 82,8% бутадиена-1,3. 2.125. Этилен: го = 33,6%,
<р = 50,3%; бутен-1: го = 66,4%, ф = 49,7%. 2.133. а, в, г. 2.146. а) Z; б) Е;
в) Е; г) Е; d) Z; е) Z. 2.164. А2, БЗ, В2, Г1, Д2. 2.165. а, в. 2.166. б, г. 2.172. а,
г, д. 2.175. 60% С3Н8 и 40% С3Н6. 2.176. ф(С2Н4) = 25%, ф(Н2) = 50%,
Ф(С2Н6) = 25%. 2.177. Этилен, гексен-3. 2.178. 80%. 2.179. 49,3%.
2.180. С2Н4 и С4Н8. 2.181. 17,92 л, С5Н12. 2.182. 135 г. 2.190. Нет.
2.202. 250 л. 2.203. С3Н4. 2.204. С6Н10. 2.205. 480 г. 2.206. 2,59 л.
2.207. 220 г. 2.208. 72%. 2.209. С5Н8. 2.210.С5Н8. 2.211. 40% ацетилена
и 60% метана. 2.212. 73,33% С3Н4, 26,67% С2Н6. 2.213. 30,4% пентина-1,
69,6% пропина. 2.214. бутин-1. 2.215. 3,58 кг. 2.230. Винилацетат.
2.243. Ацетилен и пропин. 2.244.18; 5,3. 2.245. 20% этана, 40% бутина-1,
40% бутина-2. 2.246. А — 3,4-дибромгексан, В — гексин-3, С — пропионо
вая кислота. 2.247. С6Н5—С^С—СН3. 2.248. 2-метилбутен-2 и 3-метилбутин-1. 2.249. 40% этана, 20% пропена, 40% бутина-1. 2.258. А2, БЗ, В1,
Г4, ДЗ. 2.264. С7Н8. 2.265. 65,3 мл. 2.266. 49,2 мл. 2.267. 86,2 л, 258,5 л.
2.268. 71,6 г. 2.269. 59,2 г. 2.270.183 г, 33,6 л. 2.286. Циклогексадиен-1,4.
2.291. 2-этил-1-этинилбензол. 2.293. 45%. 2.312. С2Н5С1. 2.313. 5 71 г.
2.314. С3Н7С1. 2.330. А5, Б7, В4, Гб, Д2, Е1, ЖЗ. 2.335. А2, Б2, В1, Г2.
2.336. а) Е2; б) SN2; в) SN2; г) SN2; д) Е2; е) SN2; ж) SN1; з) Е2; и) SN1; к) Е2.
2.342. 2-бромбутан. 2.343. X — С6ЩСН3; Y — С6Н5СС13; Z — CfiH,COONa.
2.344. С3Н7С1. 2.345. С5НПС1.
3.32. 255,4 мл 96% этанола и 1759 мл воды. 3.33. 6,96 г, 4,78 г.
3.34. (СН3)3СОН. 3.35. 7,7%. 3.36. 6,54%. 3.37. 41% метанола, 59% этано
ла. 3.38. 58,2% метанола, 41,8% этанола. 3.39. 35,2 г. 3.40. 70,2%, 339 кг.
3.41. С2Н6О2.
3.42. 67,6%
орто-изомера,
11,8%
пара-изомера.
3.43. 46,1%. 3.49. Б. 3.59. 3,4,7. 3.72. А2, Б2, В1, Г1, Д2, Е1.

340.

3.80. С6НПОН. 3.81. С3Н8О. 3.82. Окись этилена. 3.83. 2-метилбутанол-1.
3.84. 2-метилпропен-2-ол-1. 3.103. СН2О, СН3ОН, СО. 3.105. 466 г.
3.106. 57,6 г. 3.107. 18,5%. 3.108. 12%. 3.109. 44% этаналя, 56% пропа
нона. 3.120. АЗ, Б5, В4, Г1, Д2. 3.129. А5, БЗ, В1, Г2, ДЗ, Е6.
3.130. в, г. 3.136. X — бутанон-2, Y — пентанон-2. 3.151. СН3СНО.
3.152. Ацетон и пропаналь. 3.153. 2,7 г. 3.154. 25%. 3.155. НСООС2Н5.
3.156. 8 г. 3.157. 83,3%. 3.173. 264 мл. 3.174. 13,66 л. 3.175. 21,7 г.
3.176. С2Н5СООН. 3.177. 4,6% . 3.178. 8,11% муравьиной и 11,93% уксус
ной. 3.189. 2, 3, 6, 4, 1, 6. 3.201. 3,3-диметилпентандиовая кислота.
3.202. 4-гидроксибутановая кислота. 3.203. 53,5% этанола, 46,5% уксус
ной кислоты, выход 80%. 3.204. С4Н9СООК. 3.228. С2Н5СООСН3.
3.242. А — СН3СООСН3, В — СН3С(ОСН3)3. 3.250. 22,7 г. 3.251. (СН3СО)2О.
3.253. СН2=С(СН3)СООСН3.
4.16. C4HnN. 4.17. 5,7 л. 4.18. C2H7N. 4.19. C4HnN. 4.20. C6H15N.
4.21. C4HnN — три вторичных амина. 4.22. В 2,29 раза. 4.23. Все амины
состава C3H9N. 4.24.34,8% СН4, 65,2% C2H5NH2. 4.25.9,96 л. 4.26. 20,9%.
4.27. 27,7 г CH3NH3C1, 12,5 л CH3NH2. 4.28. 30% С3Н8, 70% CH3NH2.
4.29. 6,60 л. 4.45. 1,91 г/л. 4.46. 22,4% N2, 59,6% CH3NH2, 18,0% СН4.
4.47. CH3NH3Br. 4,7 г AgBr. 4.48. 57,1% СО2. 42.9% CH3NH2. 4.49. 40%
N2, 40% CH3NH2, 20% C2H5NH2. 4.50. 0,112 л. 91,2% CH3NH2, 8,8% H2.
4.61. 88,2 r. 4.62. 28,4 r. 4.63. 33,6% фенола, 66,4% анилина. 99,1 г.
4.68. 2, 3, 6. 4.70. A4, Б5, Bl, Гб, Д1. 4.83. Толуол. 4.84. 76,2%.
4.85. 43,9% бензола, 27,0% 4-метилфенола, 29,1% анилина. 4.86. 30,8%
анилина, 31,7% фенола, 37,5% толуола. 4.87. 37,2% C6H5NH2, 5,6%
С6Н5ОН, 57,2% С6Н6. 4.88. 50% бензола, 20% фенола, 30% анилина.
4.100. C5H12S. 4.101. X — C2H5SH, Y — C2H5SSC2H5, A — C2H5SO2H, В —
C2H5SO3H, C — CO2, D — SO2. 4.105. А, Д. 4.106. Al, БЗ, Bl, П, Д2.
4.108. 1,5. 4.109. 4123. 4.110. A2, БЗ, B5. 4.111. A2, Б1, Вб, Г7.
4.119. 11,75 r, 2,62% нитрата пиридиния, 1,29% нитрата серебра.
4.120. C7H10N2. 4.121. 83,3% 3,5-диметиланилина, 16,7% любого гомоло
га пиридина состава C8H9N. 4.126. К - 5-(хлорметил)фурфурол.
5.21. 356 г. 5.22. 21,6 г. 3,36 л. 5.23. 3,6%. 5.24. 5,6 л. 5.25. 25,5 л.
5.26. 0,793. 5.27. 34,5 г. 5.28. 1096 г. 5.29. 32,8% СН3СНО, 67,2% С6Н12О6.
5.30. 67,2 л. 5.31. 270 кг. 5.32. 194,4 кг. 5.33. 8 млн. 5.34. С6Н12О6.
5.38. А2, Б1, ВЗ, Г2. 5.39. А, Г, Е, Ж. 5.40. Г. 5.41. Д. 5.58. С8Н14О7.
5.59. Рибоза и фруктоза. 5.60. С6Н12О6. 16. 5.61. 80%. 5.62. 134,4 л.
5.63. С5Н10О4. 5.64. 6 остатков. 4,50 г. 5.65. Дисахарид образован альдо
гексозой и альдопентозой. 5.66. 216 мл. 5.71. а,б,в,г,е. 5.78. 7,60 л.
5.79.102,6 л. 5.80. 34,5 г. 5.81. 7,21 г. 5.82.85,7%. 5.83. 55,4 л. 5.93. 23,8 г.
5.94. 9,2 г. 5.95. Триолеат глицерина. 5.96. Тристеарат глицерина. 5.97. 5.
5.128. CfiH13NO2. 5.129. C-H^NO,. 5.130. Глицин. 5.131. 18,75 г.

341

5.132. 54,1 г. 5.133. 10,1 г. 5.134. 15,06 г. 5.135. 100 мл. 5.136. C3H7NO2.
5.137. 105 г/моль — серин. 5.140. АЗ, Б2, В1, Г1, Д2. 5.141. Б. 5.148. фе
нил ацетальдегид. 5.160. а) 8; б) 27; в) 64; г) п3. 5.167. 6 тетрапептидов.
5.169. Ser, Ala или Cys, Gly. 5.170. Ala-Ala. 5.171. Gly-Gly. 5.172. Ser-SerSer. 5.173. 13 740 Да. 5.174. Ala-Gle-Phe или Phe-Gly-Ala. 5.175. Ala-Cys
или Cys-Ala. 5.176. 9410 г/моль, 2,04%. 5.177. Ser-Ser-Ser-Phe. 5.178. Tyr.
7,34 л. 5.179. 8,9 г (0,1 моль) b-Ala, 13,35 г (0,15 моль) a-Ala, 4,45 г
(0,05 моль) CH3NHCH2COOH. 5.180. a) Met-Phe-Gly-Gly-Tyr или Tyr-GlyGly-Phe-Met. в) 573 г/моль.
6.16. 93750. 6.17. «14 400. 6.18. «12 500. 6.19. 60 л. 6.24. Б. 6.25. А.
6.26. Б. 6.44. 2002 г/моль.
7.4. 1С13. 7.5. 2,24 л. 7.8. 4,12 г. 7.9. 1,5%. 7.10. 43,98% и 56,02%.
7.11. 21,43 г NaHSO4, 3,88 г МпО2, 5,22 г NaCl. 7.12. 13,44 л. 7.14. 6,61 л
и 13,22 л. 7.15. 22,4 м3. 7.20. 66,67% Н2 и 33,33% НС1. 7.21. 9,46 м3.
7.25. 0,1 моль РС13 и 0,1 моль РС15. 7.38. 2,24 л С12 и 8,96 л НС1.
7.39. 1,17-1022. 7.42. 3,32 г AgCl; 4,31% NaBr; 0,76% NaNO3. 7.44. 50%
НВг и 50% HC1. 7.52. 14,26% КС1 и 4,69% КС1О3. 7.53. 10,81% AgNO3.
7.54. 3,21% КС1О3. 7.55. 87,57%. 7.56. 27,76% КС1 и 72,24% КС1О4.
7.57. 6,78 г. 7.62. 0 г (соль не выпадает). 7.64. 1364 мл. 7.65. 8,96 л.
7.66. 90,68%. 7.67. 7,73 г. 7.69. 50,5%. 7.70. 2,02%. 7.72. 75% О2 и 25%
О3. 7.73. 90% О2 и 10% О3. 7.74. 10,8 г. 7.75. 3,65 л. 7.76. 9,21% H2SO4.
7.79. 45,33%. 7.81. 2,24 л. 7.82. ВаО28Н2О. 7.84. 4,2%. 7.87. 600 мл
3,86 кДж. 7.88. 11,54%. 7.89. 40,50%. 7.90. 3,78%. 7.91. 30% N2
и 70% О2. 7.98. 62,75%. 7.99. 10% А12О3 и 90% PbS. 7.100. 9,6 и 6,19%.
7.101. 66,67% H2S и 33,33% H2S2. 7.105. 75,0%. 7.106. 20,28%.
7.108. 10,20%. 7.109. 1,23% КОН и 15,41% K2[Zn(OH)4]. 7.110. 1,0 7%
Na2S и 2,21% NaCl. 7.111. 76,92% CuSO4 и 23,08% CuO. 7.112. 249 г.
7.120. 0,52 л. 7.121. 23,84%. 7.124. 1 : 4,38. 7.125.19,44%. 7.126. 551,25 т.
7.129. 5,52% Li2SO4 и 4,46% LiOH. 7.130. 6,25 г и 7,69%. 7.131. 127,7 м3.
7.141. 1М. 7.145. 13,13%. 7.146. 19,56 г. 7.149. 66,67% и 33,33% по мо
лям, 70,3% и 29,7% по массе. 7.150. 3,34% Na2SO4 и 3,79% ZnSO4.
7.151. 121,2 г. 7.152. 7,89%. 7.153. 52,98%. 7.154. 90,33 г. 7.155. 10,54%
K2SO4 и 2,21%- НС1. 7.157. 13,5%. 7.158. NH4HS. 7.159. Mg. 7.160. 30,0% .
7.163. 1,87 л. 7.165. 2,24 л N2, 1,97% NaCl, 2,32% NaNO2. 7.170. 0,25 г.
7.172. 3,61. 7.173. Карбамид. 7.174. 24,8 г/моль. 7.175. 150 мл N2O, 5 мл
NO2. 7.176. N2O. 7.181. 36,3 кг. 7.183. 11,2% (NH4)2SO4, 1,44% NH3.
7.184. 0,24%. 7.186. H5O2NO4 - пероксонитрат оксония. 7.187. 768%.
7.190. 8 М. 7.191. 249,6 г NH4C1, 172,6 г Са(ОН)2. 7.192. 1,00 г СаСО3,
3,56% NH4HCO3. 7.193. 5,0% (NH4)2SO4. 7.194. 4,27 л, 6,67 г.
7.195. 108 мл. 7.196. 15,7 М. 7.197. 4,08%. 7.198. 19 мл. 7.199. 6,57 М.

342.

7.200. 5,6 г КОН. 8,5% K2SO4, 5,5% NH4HSO4. 7.203. 2,24 л. 7.206. 50%.
7.219. 13,8%. 7.220. 1,76%. 7.221. 24,6% Fe(NO3)3. 7.222. 1,00%.
7.224. 12,2. 7.225. 1,34%. 7.226. 9,25. 7.227. 7,38 л, 16,5 г. 7.228. 2,47%
HNO3. 7.229. 12,6% NH4C1. 7.231. 1 : 3,04. 7.243. 41,2% Н3РО4.
7.244. 8,34% К3РО4, 14,65% КС1, 0,73% КОН. 7.245. 8,66% Na2HPO4,
1,34% NaH2PO4. 7.246. 14,29% КН2РО4, 10,30% Н3РО4. 7.247. 14,18%
Na2HPO4, 0,08% NaH2PO4. 7.248. 16,7 г. 7.250. 7,84 л. 7.251. 17,2%.
7.252. 24,0%. 7.254. 22,2%. 7.255. 0,15 моль NaH2PO4. 7.260. 2,84%
Na2HPO4, 3,6% NaH2PO4. 7.261. 7,1% Na2HPO4, 4,1% Na3PO4.
7.266. 584 мл. 7.270. 1218 г/моль, H(HPO3)15OH. 7.278. NaH2PO4, 29,0%.
7.279. 6,39 г, 153 мл. 7.280. 32,6 г. 12,8 г. 7.282. 2,18 л. 7.284. 4,2%.
7.290. 0,75 г. 7.291. СО — 40 мол.% и 29,8 масс.%, СО2 — 60 мол.%
и 70,2 масс.%. 7.292. СО — 60 мол.% и 48,8 масс.%, СО2 — 40 мол.%
и 51,2 масс.% . 7.294. 14,6%. 7.297. 5,38% ВаС12, 6,86% КС1. 7.298.1,55 л.
7.299. 2,24 л. 7.302. 9,87% Ba(NO3)2. 7.303. 1,66% NaCl, 2,39% NaHCO3,
0,98% Na2CO3. 7.306. 5,7. 7.307. 38,7%. 7.308. 6,72 л. 7.320. 14,4 г;
90,3% Zn, 9,7% Si. 7.321. 8,2%. 7.330. 222 кг Na2CO3, 209 кг CaCO3, 753 кг
SiO2. 7.331. Na2O • CaO • 6SiO2. 8.8. 66,5% K2O и 33,5% K2O2. 8.12. 10,58% .
8.13. 23,52 r. 8.14. 47,33 r. 8.15. 8,64%. 8.16. 52,98%. 8.19. 3,7 л.
8.20. 8,88% KNO3 и 13,80% HNO3. 8.22. 3. 8.23. 3. 8.27. 11,6 мл.
8.28. 39,25% CaCO3 и 60,75% BaCO3. 8.29. 0,774 r. 8.34. 17,66%.
8.35. 19,63% BaO и 80,37% BaO2. 8.39. 5,74 r. 8.40. 1,56 r. 8.41. 15,44%.
8.43. 211.1 r. 8.49. 93,56%. 8.62. 25,0% K2S и 75,0% A12S3. 8.64. 210 r.
8.70. 5,85 r. 8.72. 0,53%. 8.73. 55,88%. 8.74. 14,62 г Na2S. 8.75. 34,15%.
8.76. 6,66 r. 9.9. 67,14% Cr и 32,86% Fe. 9.14. 55,83% KMnO4 и 44,17%
CaCO3. 9.19. 2,69 л. 9.25. Cr(CO)6. 9.28. 87,0%. 9.29. 3,90%. 9.36. Fe3O4.
9.38. 347,5 r. 9.39. FeCl3. 9.46. 79 r. 9.47. 2,5 9.48. 46,28%. 9.53. 2,33 r.
9.55. 8,0%. 9.56. 376 r. 9.57. 25,93%. 9.58. 37,5%. 9.59. 98,92 r.
9.60. 23,95%. 9.62. 50%. 9.63. 38,46%. 9.64. 21,05%. 9.65. 8,48%.
9.66. 13,16 r, 94,85%. 9.67. 52,82%. 9.68. 4,70% H2SO4, 9,46% FeSO4.
9.79. 7,32%. 9.80. 8,51% Na2[Zn(OH)4] и 7,61% NaOH. 9.81. 10,18%.
9.82. 20,0%. 9.83. 9,36%.
10.1. 3He. 10.2. Z = 39, A = 89, иттрий. 10.3. 238U. 10.4. 235U. 10.5. e).
10.7. 2i§Pb. 10.8. 2^Bi. 10.9. 239°0Th. 10.10. X - Mo, A = 97. 10.11. X — Hg,
A = 196. 10.12. X — Ir, A = 193. 10.13. 7 и 3. 10.14. a) A — 20Bi, В —
2^Pb, C — 2glBi, X — a-распад; б) A — 2ЦPa, В - 2yu, C- 2^Ra, X —
а-распад;в)А— ^U, В— 2^}Pa, C— 2^Ac, X — Р~распад;г)А— 2|§Ac,
В — 228Th, C — 2^Rn, X — а-распад. 10.15. 5 a, 6 p. 10.16. a) 6 a, 2 P;
6) 4 a, 2 p; e) 5 a, 3 p; г) 5 a, 2 p. 10.18. Ar = 58,7. Никель. 10.19. Ar = 72,6.
Германий. 10.20. 87,5%. 10.21. 11 500 лет. 10.22. 44 с. 10.23. 226Ra.

343

10.24. 37,2 ч. 10.25. 32 сут. 10.26. 60 ч. 10.27. б) 36,9 лет. 10.29. 6) 18 лет;
в) 5,79 МэВ. 10.30. 8,3 мин. 10.31. 28,9 ч. 10.32. 27,0%. 55,7 л Не.
10.33. 12,5 г 235U. 25,0 л Не. 10.34. 7800 с"1, из них — 3500 (45%) за счёт
14С. 10.35. а) 3; б) 4. 10.38. Si. 10.39. Кг. 10.43. 7. 10.44. 5. 10.45. Li, В, F.
10.48. Зр-подуровень. Элемент — Р. Is2 2s22p6 3s23p3. 10.49. 2р-подуровень. Элемент — F. Is2 2s22p5. 10.50. Si, S. 10.51. P, As. 10.52. N, P.
10.53. Ca, K. 10.54.0, F. 10.55. N, He. 10.56. Zn, Mg. 10.57. Ba, N. 10.58. Na,
Ne. 10.59. C. 10.60. N. 10.61. F. 10.62. 12. 10.63. 8. 10.64. 30. 10.65. MgO.
10.66. Na2S, MgCl2. 10.67. KF, CaO. 10.68. Na2O или K2S. Ne или Ar.
10.69. MgF2 или CaCl2. Ne или Ar. 10.70. LiF. 10.71. NaH. 10.72. F < N < B.
10.73. Mg > Si > S. 10.74. К < Na < H. 10.75. Mg < P < Cl. 10.76. Li < N < F.
10.77. P > Si > Na. 10.79. Ca, Zn, Kr. 10.80. K, Sc, Cu, Ga, Br.
10.81. Cr. 10.82. x = 4, Ni. 10.83. x = 2, Ti. 10.84. X — Cu. 10.85. X — Ti.
10.86. MgO. 10.88. a) n = 4, I = 1, nit = -1, 0 или +1; 6) n = 4, I = 0, ml = 0;
в) n = 3, I = 2, ml = -2, -1, 0 +1 или +2. 10.89. a) 1; 6) 4; e) 18; г) 29.
10.90. H2. 10.91. CH4. 10.92. F<N<B<P<AL 10.93. Mg > Si > S > С > O.
10.94. К < Na < Al < О < He. 10.95. Li < Si < P < Cl < F. 10.96. S > P > В >
> Al > Na. 10.97. B. 10.98. A — Ba, Б — Cl, В — Ar, Г — Na, Д — Mg.
10.106.14; 6. 10.107. 10; 8. 10.108. Все, кроме NO2, H2S, бутадиена.
10.109. O3, C2H4, SO3, COC12. 10.110. C2H2, Br2, HCN, CO2. 10.111. HI,
CHC13, CH2C12, NH3, ацетон. 10.112. N2, PH3. 10.113. H2O, NH3, CH3OH,
HCOOH. 10.115. C2H6, m = 30 a. e. m. = 5,0-IO23 r. 10.116. F2,
m = 38 a. e. m. = 6,3-10~23 r. 10.117. А1СЦ. 10.118. BF4. 10.120. Азот.
10.121. Хлор. 10.122. Фосфор. 10.124. HSO4. 10.125. a) H2; 6) CH4; e) PH3.
10.126. 54; 16. 10.127. CN". 10.128. NO+, N3. 10.129. N2O5, NH+, SOf.
10.130. Стирол, нафталин. 10.131. N2O, NO2, [Cu(NH3)2]+, C3O2.
10.132. SiCl4, C2H2, N2O4, P4O10. 10.134. NF3 < NHF2 < NH2F < NH3.
10.135. CF4 < CHF3 < CH3F < CH2F2. 10.136. X — N2O, Y — CO2, Z — N3.
10.137. X — F-, Y — H4?S или H-O„
Z — CH-OH.
10.138.
4
4'
О
Молекула

с2н4

n2h4

Н2О2

молекула содержит ковалентную неполярную
связь

молекула содержит двойную связь

все атомы лежат в одной плоскости

молекула полярная

в молекуле есть водородная связь

344.........

h2f2

+
+

10.139.

СО2

сн4

cot

ед-

со

с2н6

NH+

N03

n2o4

N2Ht

CN-

СН3МЩ

C№f

10.140. 6) N2, Р4, As4. 10.141. 4. 10.142. 3. 10.144. Cu3Au. 10.145. CuTi3.
10.146. NbO. 10.147. 2. 10.148. 4. 10.149. MO. Z = 3. 10.150. M2O. Z = 2.
10.151. Fe. 10.152. Sr. 10.153. a = 0,408 нм, r = 0,144 нм, r0KT = 0,060 нм.
74%. 10.154. a) 68%; 6) 52%. 10.155. LiBr. 10.156. KF. 10.157. RbBr.
10.158. CuCl. 10.159. 3,11 г/см3. 10.160. 0,244 нм. 10.161. 56. 10.162. Ge.
10.163. 0,890 нм. 10.164. Z = 8, p = 3,505 г/см3, доля пространства =
= 33,6%. 10.165. X — NH4F, A — NH3, В — HF. 10.166. A — С, Б — BN.
10.167. a) CaB6; 6) 8; e) 16; г) 0,829 нм.
11.3. 5,6 кДж. 11.4. 19,2 л. 11.5. 5,6 л. 11.6. 40 г. 11.7. 70 г. 11.8. 18,6 г.
11.9. 79 г. 11.10. 32 г. 11.11. 238 кДж. 11.12. 21 г. 11.13. 22,8 г.
11.14. Q = 90,7 кДж/моль. 11.15. 60 кДж. 11.16. 50 кДж. 11.17. 318 кДж.
4 7,7 кДж. 11.18.3188 кДж. 79,7 кДж. 11.19.80 л СН4, 20 л С2Н6.11.20.140 л
СН4, 60 л С2Н2, Внг = 9,5. 11.21. 5850 кДж. 11.22. 44,0 кДж/моль.
11.23. 30,4 г. 11.24. 42,48 л. 11.25. 98 кДж. 11.26. 29 кДж. 11.27. 20 кДж.

11.28. 2840 кДж. 11.29.6,7 г/км. 11.30.416 кДж/моль. 11.31. 25 кДж/моль.
11.32. 39240 кДж. 11.33. -132 кДж/моль. 11.34. 360 кДж/моль.
11.35. 390,5 кДж/моль. 11.36. 466 кДж/моль. 11.37. 156 кДж/моль.
11.38. 250 кДж/моль. 11.39. 498 кДж/моль. 11.40. 228 кДж/моль,
456 кДж/моль. 11.41. 308 кДж/моль. 11.42. а) 653 кДж; б) 3482 кДж;
в) 4880 кДж; г) 1111 кДж; д) 1607 кДж. 11.43. 92,0 кДж. 11.44. 79,0 кДж.
11.45. Q^CjHjjNOg) = 4428 кДж/моль, Qo6p(C9H11NO3) = 685,4 кДж/моль.
11.46. По 50% циклопропана, и пропана; 21,28 л; 393,5 кДж/моль.
11.47. 327 кДж/моль. 11.48. 198,1 кДж/моль. 11.49. 327,5 кДж/моль.
11.50.8.11.51. а) -55,8 кДж/моль; б) 19,2 кДж/моль. 11.52.-173 кДж/моль.
11.53. 25,0 кДж/моль. 11.54. -717,2 кДж/моль. 11.55. 2,8 кДж/моль.
11.56. 36,7 кДж/моль. 11.57. 230,8 кДж/моль. 11.58. —2484 кДж/моль.
11.59. 232 кДж/моль, 172 кДж/моль. 11.60. а) 2, б) 1. 11.61. 1, 3, 4.
11.62.1, 3, 5.11.63. 2, 3, 4.11.64.1, 4.11.65.1, 4.11.66.2, 3.11.67.1) АН+,
AS+; 2) АН-, AS-, 3) АН-, AS-, 4) АН+, AS+. 11.68. -, +, +. 11.69. -, +, +.
11.70. 1) АН < 0, AS < 0, AG < 0. 2) АН < 0, AS > 0, AG < 0. 11.71. Энтропий
ный. 11.72.3. 11.73.1. 11.74.2. 11.75. -356,9 Дж/(моль-К). 11.76. 2477К.
11.77. АН =196,7 кДж/моль, AS = 500 Дж/(моль*К), Т = 393,4 К.
11.78. 700 К. 11.79. 18 тыс. атм. 11.81. X = 0,17 моль/л, Y = 0,15 моль/л.
11.82. X = 0,09 моль/л, Y = 0,18 моль/л. 11.83. X = 0,14 моль/л,

345

Y = 0,05 моль/л. 11.84. X = 0,04 моль/л, Y = 0,05 моль/л. 11.85. X =
= 5 ммоль/л, Y = 40 ммоль/л. 11.86. В первой реакции нет, во второй —
да. 11.87. 4,2 моль В, 0,6 моль А, X = 49. 11.88. 3. 11.89. 17,28.
11.90. р(Н2) = 6,0 бар, р(СН4) = 4,0 бар. 11.91. ДН°298 = -198 кДж/моль,
^°298 = “187 Дж/моль/К, AG°298 = -142 кДж/моль. Энтропийный
фактор. Т = 1059 К. 11.92. Отношение увеличится, константа равновесия
не изменится. 11.93. а) К = 3,85, выход — 66,2%; б) К = 1,85, выход —
58%. 11.94. Кр = 0,0706, р = 28,3 бар. 11.95. 0,109. 11.96. 0,153.
11.97. -10,5 кДж/моль. 11.98. 2,71 бар. 11.99. К = 0,2, х = 10,9.
11.100. Неверные — 2, 4, 5. 49 °C. 11.101. 1) 63,8% А(1), 36,2% А(П).
2) 3,36 • 10 4. 11.102. 2, 4, 5. 11.103. 1, 4, 5. 11.104. 13254. 11.105. 53241.
11.106. 23514. 11.107. H2SO4 < НС1 < А1С13 < NaCl < Na2CO3 < NaOH.
11.108. НС1 < H3PO4 < АТФ < NH4C1 < NaHCO3. 11.109. 150 мл.
11.110. 1,12 г. 11.111. 1,12 л. 11.112. 13. 11.113. 14. 11.114. 0.
11.115. 4%. 11.116. 3%. 11.117. 2%. 11.118. 13. 11.119. 14. 11.120. 1.
11.121. 4. 11.122. 2. 11.123. 15,8 мл. 11.124. 6,30. 11.125. а = 5, 6 = 13.
11.126. а = 2, 6 = 12. 11.127. 1) 12; 2) 1; 3) 13. 11.128. 10,25.
11.129. [Н+] = 0,22 моль/л, К& = 0,173. 11.130. 1,8-10 5. 11.131. Будет.
11.132. 8,8-Ю’29. 11.133. 4,0-10-5 М, 7,9-10 3 г/л. 11.134. 10,9 л.
11.135. 6,7-10"5 М, 1,2-10 ’2. 11.136. 1,7-1011. 11.137. 1,5-1010.
11.138. 1,2 л. 11.139. 8,96 л. 11.140. 19,7 л. 11.141. pH = 1,18.
7 = 425 мл. 11.142. 2,2 • 108.11.143. 5. 11.144. 4. 11.146. 0,708%; 5,1 • 108.
11.147. 0,559 М. 11.148. а) От рХ2 до рК3; б) От рХ4 до рК2.
11.149. pH = 4,0. В 500 раз. 11.150. Изменится. 11.151. Плавиковой,
в 2,5 раза больше. 11.152. 5,07-Ю 4. 11.153. а) 3,2-103; б) 1,0-Ю6.
11.154. С = 0,0281 М, а = 4,62% , pH = 2,89.11.155. С = 0,0921 М, а = 1,19%,
pH = 2,96. 11.156. С = 0,15 М, М = 88 г/моль, СН3СН2СН2СООН.
11.157. С = 0,20 М, М = 88 г/моль, СН3СН(СН3)СООН. 11.158. 1,4 М.
pH = -0,15. pH = 0,15. 11.159. 1,9-10-5 М, 0,075%. 11.160. а) 15,00 г.
б) 12,31. 11.161. 22,8 г Сг2О3. 11.162. 26,25 г. 11.163. 8,5. 11.164. pH =
= 12,4. С = 1,39 М. 11.165. 300 мл. Увеличится на 0,3. 11.166. pH увели
чится с 1,78 до 2,74. Степень диссоциации уменьшится с 7,8% до 1,4%.
11.167. 1,8 г. 11.168. 10,2 г. 11.169. а) 22 мг. б) pH = 7,54. 11.170. 12,0.
11.171. 12,5. 11.172. а) 0,015 М; б) 0,0067 М. 11.173. 4. 11.174. Не изме
нился. 11.175. Уменьшился на 0,3. 11.176. Увеличился на 1g 3.
11.177. Не изменился. 11.178. 8,60. 11.179. 4,58. 11.180. 8,23. 11.181. 4,8.
11.182. 4,0. 11.183. 4,6. 11.184. 9,7 мл. 11.185. 0,026 моль щёлочи.
11.186. 41,6 мл. 11.187. Ка = 1,77-10-4. ш(НСООН) = 0,273 г.
11.188. а) 0,01 М; б) 3,4-IO3 М. 11.189. 12,3. 11.190. 2,5. 11.191. Cui
и CuCN. 11.192. CuC2O4 и Cu(OH)2. 11.193. [Са2+] = 0,0147 М, [СгО42 ] =
= 0,0481 М, 0,087 г СаСгО4. 11.194. 205. 11.195. 61,5 мг. 11.196. 98,8%.

.346.

11.197. с(Н3РО4) = 8,10-10 6, с(Н2РО4) = 0,618, с(НРО42 ) = 0,382,
с(РО43 ) = 1,83-10 6. 11.198. -10,5 Дж/(моль-К). 11.201. 2 моль.
193 000 Кл. 11.203. а) Не меняется; б) уменьшается; в) увеличивается.
11.208. 7,5 л. 11.209.6 л. 11.210.1,26 • 1010Кл. 11.211.282 г. 11.212.4,06%
HNO3. 11.213. 20% H2SO4. 11.222. 12,7 г. 11.223. 0,187 М AgNO3, 0,270 М
Cu(NO3)2. 11.224. 12,25. 11.225. 6,75% HNO3. 11.227. 6,5% Hg(NO3)2,
2,65% HNO3, 20,1 г Hg, 0,3 г H2. 11.228. 0,1 М NaCl, 0,5 М НС1.
а) 86,1 г; б) 11,6 г. 11.229. 61 мин. 11.230. 7,5 мкм. 11.231. 130 А.
11.232. 6,037-1023 моль1. 11.233. 1,6 г Си, 0,79 г Н2; 1,4% HN03,
0,7% H2SO4. 11.234. 2,16 г Ag, 0,96 г Си, 0,62 г Н2; 1,0% HNO3,
1,2% H2SO4. 11.235. 0,0515 моль Na2CO3, 0,045 моль Na2C2O6, 0,09 моль
NaOH. 11.237. 2,05 В. 11.238. -214 кДж/моль. 11.239. А — 5, Б — 2,
В — 4, Г — 3, Д — 1, Е — 7, Ж — 6. 11.240. -0,414 В. 11.241. 0,40 В.
11.242. 0,95 В. 11.243. Li+ > А13+ > Mg2+ > Na+. 3860 мА-ч/г (для Li+).
11.244. х = у = 0,33. 11.245. Электросамокат — 6,9 г, электромобиль —
82 г, автомобиль — 232 г. 11.248. а. 11.249. а) Увеличится в 4 раза; б) уве
личится в 3 раза; в) уменьшится в 4 раза; г) не изменится. 11.250. Поря
док по [I-] = 1, порядок по [ОС1 ] = 1, порядок по [ОН] = -1.11.251.12 мин.
11.252. В 15 раз. 11.253. В 10 раз. 11.254. 272 мин. 11.255. 4 ч. 11.256. 15 г.
11.257. а) 16 г; б) 12,8 г. 11.258. 64%. 11.259. 4580 с. 11.260. 8,3 мин.
11.261. 14 мин. 11.262. 1 по А и 0,5 по В. 11.263. 15 °C. 11.264. 50 мин.
11.265. 25 °C. 11.266. 83,8 кДж/моль. 11.267. 112 кДж/моль.
11.268. Без катализатора: Епр = 50 кДж/моль, Ео6р = 120 кДж/моль.
С катализатором; Епр = 20 кДж/моль, Еобр = 90 кДж/моль.
11.269. 81,6 кДж/моль. 11.270. X - W, Y - СО(пов), Z - О(пов), А - СО2(пов).
11.271. X - W, Y - С2Н4(ПОВ), Z - Н(пов), А - С2Н6(пов). 11.272. 1723546.
11.273. 56 млн. 11.274. 89,8 кДж/моль. 11.275. 15 тыс. 11.276. 36 тыс.
11.277. 1-й порядок, 0,0513 мин-1. 11.278. k = 0,105 мин-1, f1/2 = 6,58 мин,
Еа = 85 кДж/моль. 11.279. 52,3 мин. 11.280. 81,2 мин. 11.281. 11,25 мин.
11.282. 3,75-10 3 моль/(л • мин), в 4,27 раза. 11.283. а) 0,25 бар А,
0,375 бар В, 0,625 бар всего; б) А отсутствует, 0,5 бар В, 0,5 бар всего.
11.284. 0,032 мин-1. 11.285. 2. 11.286. 50 кДж/моль. 11.287. 310 К.
11.288. 280 К. 11.289. Ег + Е2 - Е3. 11.290. 86 кДж/моль. 11.291. 3,1.
11.292. 315 К. 11.293. k = 0,0119 мин-1, t1/2 = 58,3 мин, Т = 310 К.
11.294. а0 4. 11.295. Д/2 = 13,5 мин; ЕА = 100 кДж/моль. 11.296. В 3 раза.
11.297. В 1,92 раза. 11.298. А — NO2, В — N2O4; k2 = 3,7710-5 мин-1.
11.301. А—1,5,В —2,С —2, D —0, Е—1.

.347

Литература
1. Дроздов А. А., Еремин В. В., Шевельков А. В. Основы неорганической
химии. Ч. 1. Химия непереходных элементов. — М.: МЦНМО, 2020.
2. Еремин В. В. Теоретическая и математическая химия. — М.:
МЦНМО, 2021.
3. Еремин В. В., Дроздов А. А. Химия. 8—9 классы. Задачник. — М.:
Просвещение, 2022.
4. Еремин В. В. и др. Химия. 10 класс. Углублённый уровень. — М.:
Просвещение, 2023.
5. Еремин В. В. и др. Химия. 11 класс. Углублённый уровень. — М.:
Просвещение, 2023.
6. Еремина Е. А., Рыжова О. Н. Справочник школьника по химии. —
М.: Изд-во Моск, ун-та, 2021.
7. Карлов С. С., Нуриев В. Н., Теренин В. И., Зайцева Г. С. Задачи по об
щему курсу органической химии с решениями. — М.: Бином, 2016.
8. Кузьменко Н. Е., Еремин В. В., Попков В. А. Начала химии. — М.:
Лаборатория знаний, 2023.
9. Лисицын А. 3., Зейфман А. А. Очень нестандартные задачи по хи
мии. — М.: МЦНМО, 2019.
10. Олимпиады и конкурсные экзамены по химии в МГУ. — М.: Лабо
ратория знаний,2019.
11. Смит В. А., Дильман А. Д. Основы современного органического
синтеза. — М.: Лаборатория знаний, 2015.
12. Травень В. Ф., Сухоруков А. Ю., Пожарская Н. А. Задачи по органи
ческой химии. — М.: Лаборатория знаний, 2016.
13. Тюкавкина Н. А., Бауков Ю. И. Биоорганическая химия. — М.:
Дрофа, 2004.
14. Шевельков А. В., Дроздов А. А., Тамм М. Е. Неорганическая хи
мия. — М.: Бином, 2023.
15. Юровская М. А., Куркин А. В. Основы органической химии.
2-е изд. — М.: Лаборатория знаний, 2019.

348

Содержание
Предисловие ..................................................................................................................

Тема 1. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ
ОРГАНИЧЕСКОЙ ХИМИИ ...........................................................

1.1. Структурная теория органических соединений .............................
1.2. Основные классы органических соеинений.
Номенклатура...............................................................................................................

1.3. Электронное строение атома углерода.
Электронные эффекты в органической химии...........................................

Тема 2. УГЛЕВОДОРОДЫ .............................................................

2.1. Предельные углеводороды..........................................................................
2.2. Углеводороды с двойной связью................................................................
2.3. Углеводороды с тройной связью................................................................

26
35
51

2.4. Ароматические углеводороды ..................................................................
2.5. Галогенпроизводные углеводородов .....................................................

61
70

Тема 3. КИСЛОРОДСОДЕРЖАЩИЕ ОРГАНИЧЕСКИЕ
СОЕДИНЕНИЯ .............................................................................

3.1. Спирты и фенолы ............................................................................................

3.2. Карбонильные соединения..........................................................................
3.3. Карбоновые кислоты.......................................................................................
3.4. Производные карбоновых кислот ..........................................................

97
112
121

Тема 4. АЗОТ-И СЕРОСОДЕРЖАЩИЕ СОЕДИНЕНИЯ ..................

131

4.1. Алифатические амины.................................................................................. 131
4.2. Ароматические амины.................................................................................. 140
4.3. Серосодержащие органические соединения* ................................... 149
4.4. Гетероциклические соединения*............................................................. 152

Тема 5. ПРИРОДНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ.............................................

159

5.1. Углеводы............................................................................................................... 159
5.2. Жиры и липиды ............................................................................................... 169
5.3. Аминокислоты и белки.................................................................................. 175

.........349

Тема 6. СИНТЕТИЧЕСКИЕ ПОЛИМЕРЫ
И ПОЛИМЕРНЫЕ МАТЕРИАЛЫ....................................................

187

Тема 7. ЭЛЕМЕНТЫ-НЕМЕТАЛЛЫ
И ИХ СОЕДИНЕНИЯ .....................................................................

192

7.1. Элементы VII группы ...................................................................................... 192
7.2. Элементы VI группы........................................................................................

199

7.2.1. Кислород. Пероксид водорода...................................................... 201
7.2.2. Сера.............................................................................................................

203

7.3. Элементы V группы...........................................................................................

209

7.3.1. Азот.............................................................................................................

210

7.3.2. Фосфор........................................................................................................

217

7.4. Элементы IV группы........................................................................................

221

7.4.1. Углерод .....................................................................................................

223

7.4.2. Кремний ...................................................................................................

225

Тема 8. МЕТАЛЛЫ ГЛАВНЫХ ПОДГРУПП
И ИХ СОЕДИНЕНИЯ .....................................................................

228

8.1. Металлы I и II групп........................................................................................

229

8.2. Алюминий.............................................................................................................

233

Тема 9. ПЕРЕХОДНЫЕ МЕТАЛЛЫ.
КОМПЛЕКСНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ....................................................

237

9.1. Хром и марганец................................................................................................

238

9.2. Железо.....................................................................................................................
9.3. Медь и цинк...........................................................................................................

241
244

Тема 10. СТРОЕНИЕ ВЕЩЕСТВА.....................................................

247

10.1. Строение атома и Периодический закон...........................................

247

10.1.1. Ядро атома. Изотопы. Ядерные реакции

350

...........................

247

10.1.2. Электронная конфигурация атома.
Периодические свойства элементов........................................................

254

10.2. Строение молекул. Химическая связь................................................

263

10.3. Строение твёрдых веществ.
Кристаллические структуры................................................................................

271

Тема 11. ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ
ХИМИЧЕСКИХ РЕАКЦИЙ.............................................................

283

11.1. Тепловые эффекты химических реакций........................................ 283
11.2. Энтропия и энергия Гиббса. Химическое равновесие................

296

11.2.1. Энтропия и энергия Гиббса ........................................................ 298
11.2.2. Химическое равновесие в газовой фазе................................ 302
11.2.3. Электролитическая диссоциация.
Равновесия в растворе..................................................................................... 309
11.3. Электрохимия. Электролиз и химические
источники тока............................................................................................................
11.4. Скорость химических реакций. Катализ..........................................

320
329

Ответы и указания к решению задач ............................................................. 340
Литература .................................................................................................................... 348

Учебное издание

Серия «МГУ — школе»
Еремин Вадим Владимирович
Дроздов Андрей Анатольевич
Ромашов Леонид Владимирович

ХИМИЯ

10—11 классы
Задачник

Центр химии и экологии

Ответственный за выпуск И. Ю. Рузавина
Редактор И. Ю. Рузавина
Художественный редактор А. В. Пряхин
Технический редактор В. Е. Якушкина
Компьютерная вёрстка Г. А. Фетисовой
Корректор Р. В. Низяева

Подписано в печать 21.02.2024. Формат 70x90/16.
Гарнитура «Школьная». Усл. печ. л. 25,67. Уч.-изд. л. 13,65.
Тираж 300 экз. Заказ № 76300СМ.
Акционерное общество «Издательство «Просвещение».
Российская Федерация, 127473, г. Москва, ул. Краснопролетарская,
д. 16, стр. 3, помещение 1Н.

Адрес электронной почты «Горячей линии» — vopros@prosv.ru.
Отпечатано в филиале «Смоленский полиграфический комбинат»
АО «Издательство «Высшая школа». Российская Федерация,
214020, г. Смоленск, ул. Смольянинова, 1. Тел.: +7 (4812) 31-11-96.
Факс: +7 (4812) 31-31-70. E-mail: spk@smolpk.ru http://www.smolpk.ru