Свитанько И. В.
Нестандартные задачи
по химии
ТОО «ВЕНТАНА — ГРАФ»
Свитанько И. В.
Нестандартные задачи по химии. — М.: МИРОС,
1993. — 83 с.: ил.
ISBN 5-7084-0021-8
Задачи классифицированы по химии элементов и по сложности
соответствуют программе классов с углубленным изучением химии.
Решения многих задач предполагают нетривиальный подход.
Предназначена для преподавателей и учащихся средних школ. Будет
полезна абитуриентам химических вузов.
СФЗО(ОЗ) - 93
© И. В. Свитанько, 1993
© МИРОС, 1993
ПРЕДИСЛОВИЕ
Никого не собираюсь убеждать в правильности издания
книг для избранных, так как либо человек понимает, что
будущее делают нынешние вундеркинды, либо нет. Ни при
каких экономических обстоятельствах не переведется тип
энтузиаста учителя, отдающего остаток сил после уроков,
собраний и прочей школьной каждодневной суеты той малой
части учеников, чьи имена могут войти в историю
отечественной науки.
Для того, чтобы помочь такому учителю не изобретать
велосипед, а его ученику дать возможность не собирать старые
ксероксы минувших олимпиад и задач вступительных
экзаменов, и задуман этот задачник, сначала имевший название
"Задачи по химии для умных".
Структура его проста: задачи сгруппированы в
соответствии с темами школьного учебника. Внутри каждого
раздела сначала идут простые задачи, затем более сложные.
Решения задач, казавшихся автору проблемными или наиболее
общими, даны подробно, остальных — схематично либо
решение фактически представляет собой расширенный ответ.
Большая часть задач взята из химических олимпиад
разных лет. Они сочинялись таким большим числом химиков,
что поблагодарить всех поименно не представляется
возможным. Несколько имен, принадлежащих разным
поколениям химиков, тем не менее назову: это — С.С.Чуранов,
В.С.Днепровский, Д.М.Ройтерштейн, В.В.Загорский, В.И.Дай-
неко, С.С.Бердоносов, В.В.Кисин, В.Е.Кульков, Г.М.Розанцев,
В.В.Стецик, А.Е.Белинский, Т.П.Адамович и многие другие.
Практика показывает, что задачи олимпиад, не
требующие нетрадиционного мышления, через 1-3 года
оказываются среди задач приемных экзаменов того или иного
известного ВУЗа. Однако для развития химической логики
реально полезен другой класс задач — задачи "с изюминкой",
требующие, помимо знания предмета, нестандартного
логического подхода. Это — часто замаскированные под задачи
реальные научные проблемы, требующие серьезного
3
размышления, или такие задачи, у которых за условием на
полстраницы кроется решение в полстроки. Последние
предлагаются часто на собеседовании с абитуриентами Высшего
химического колледжа Российской Академии наук.
Не следует искать в задачах взвешенного методического
подхода. Они предназначены для тех, кто считает, что никакие
химические проблемы в рамках минимального объема
химических знаний ему не страшны. В справедливости такого
суждения читатель имеет возможность убедиться, порешав
приведенные в книге задачи.
И.В.Свитанько
Галогены
1.	Хлор, порученный действием 50 г соляной кислоты с
массовой долей 30% на избыток оксида марганца(ГУ), пропус-
тили через 200 мл раствора, содержащего 0,5 моль бромида
калия в одном литре. Сколько граммов брома выделилось при
этом, если выход продуктов на каждой стадии составил 80%?
2.	Определить формулу вещества, содержащего 1,22 мас-
совых частей калия, 1,11 массовых частей хлора и 2,00 массовых
частей кислорода. Существуют ли еще вещества того же качест-
венного состава? Что вы можете сказать (на языке формул) об
их количественном составе?
3.	При обработке ультразвуковым излучением смеси крах-
мала, водного раствора' иодида калия й тетрахлорида углерода
наблюдается появление синего окрашивания. Предложите объ-
яснение этому явлению.
4.	Два юных химика получили задание — проверить полноту
осаждения хлорида серебра. Им выдали образцы, пред-
ставляющие собой раствор с осадком хлорида серебра, а также
раствор соляной кислоты. Первый юный химик решил, что
осаждение полное, второй — что необходимо еще добавить
соляной кислоты к раствору над осадком. В чем причина
расхождения? Образцы для исследования готовили одинаково,
заливая свежеполученный и тщательно промытый в темноте
осадок хлорида серебра дистиллированной водой.
5.	Реакция двух газов, смешанных в мольном соотношении
1:2, в замкнутом объеме приводит к образованию раствора
плавиковой кислоты с массовой долей 69%. Что это за газы?
Ответ мотивируйте.
6.	Смесь перманганата калия и мела массой 11,32 г раство-
рили в избытке солйной кислоты, при этом выделилось 3,36 л
газообразных веществ. Определите массовые доли компонентов
исходной смеси. Напишите уравнения химических реакций.
(Объем газообразных веществ приведен к н.у.)
7.	При нагревании 98 г бертолетовой соли (КСЮз) часть ее
разложилась с выделением кислорода, а часть — с образованием
хлорида калия и перхлората калия (KCIO4). Определите состав
5
твердого остатка, если выделилось 19,2 г кислорода.
8.	Вещество А, хранившееся в темноте, не имеет запаха;
однако, если его хранить на свету, обладает слабым запахом.
При освещении из него образуется твердое вещество Б и газ В.
Вещество Б растворяется в концентрированом водном растворе
Г, при этом образуется раствор вещества Д и газ Е. Раствор Д
снова переходит в раствор Г при действии газа Ж с резким
запахом, имеющего кислые свойства и образующегося при
реакции В с водородом. При смешении вещества В с раствором
Д снова образуется А, а при смешении с газом Е и водой
образуется раствор, содержащий Г и Ж. Расшифровать
вещества А-~Ж и написать уравнения всех указанных реакций.
9.	Газ А имеет плотность в 3 раза больше, чем воздух. При
взаимодействии с водой газа А на холоду и в темноте
получается только кислота Б, которая на свету способна
превращаться в две кислоты — В и Г. Если растворить в воде
газ А, пропущенный предварительно через раскаленную
стеклянную трубку, получается тоже две кислоты — Б и В. При
взаимодействии одного из продуктов термического разложения
газа А с раствором щелочи в зависимости от условий
получаются соли кислот либо Б и В, либо В и Г. Укажите
перечисленные вещества и напишите уравнения реакций, если
известно, что одна из солей кислоты Г содержит 31,8% калия и
39,2% кислорода.
10.	К 50 г 35,6%-го раствора галогенида щелочного металла
прибавили 10 г раствора нитрата серебра. После выпадения
осадка концентрация исходного галогенида уменьшилась в 1,2
раза. Какой щелочной металл и какой галоген входили в его
состав? Определите формулу галогенида.
11.	В производстве интегральных микросхем используется
следующий спооб получения пленок сверхчистого германия:
подложку и образец германия располагают в противоположных
концах запаянной стеклянной трубки, туда же помещают
несколько кристаллов иода. Трубку вакуумируют, затем на-
гревают так, чтобы температура изменялась по ее длине от
300°С (в той части, где находится германий) до 250°С (в конце с
подложкой). После определенного времени термостатирования
всю трубку нагревают до 600°С и откачивают пары иода. В
6
250 °C? Исходная масса германия — 1,450 г; иода — 0,063 г.
11.	При нагревании 16,85 г ярко-красного вещества А с
2,23 г порошка железа при 1000 К образовался твердый остаток
Б и выделилось 3,04 л паров некоторого вещества Ж (1000 К;
101,3 кПа). Длительное плавление остатка Б с 21,63 г персуль-
фата калия K2S2Og при 650 К дало 2,51 л В (650 К; 101,3 кПа) и
23,54 г твердого остатка Г, водный раствор которого темнеет
при добавлении иодида калия. Смесь В частично поглощается
водным раствором аммиака с образованием темного осадка Д,
который отделили фильтрованием. При добавлении к фильтрату
Е концентрированной азотной кислоты появился бурый газ и
темные кристаллы. Известно, что вещество А способно при
нагревании изменять свой цвет на желтый. Определите состав
веществ А,Б,В,Г,Д. Напишите все уравнения протекающих
реакций. Объясните происходящие изменения и подтвердите
ответ расчетом.
Решения
1.	Составим уравнения реакций:
МпО2+4НС1 = МпС12+С12+2Н2О (а)
С12+2КВг = 2КС1+Вг2	(б)
Определяем массу хлороводорода в соляной кислоте:
50-30/100 г = 15 г НС1.
Молярная масса НС1 равна 36,5 г/моль, следовательно, в 15 г
заключается
15/36,5 моль « 0,4 моль.
Из уравнения (а) следует, что из 4 моль НС1 образуется
1 моль С12, следовательно, из 0,4 моль НО образуется 0,4/4=
= 0,1 моль С12. Учитывая, что выход продукта составляет 80%,
находим, что хлора выделилось
0,1-80/100 моль=0,08 моль.
В 200 мл раствора бромида калия содержится
200-0,5/1000 моль=0,1 моль КВг.
Из уравнения (б) следует, что 1 моль С12 реагирует с 2 моль
КВг, 0,08 моль С12 реагирует с 0,16 моль КВг. Следовательно,
7
хлор имеется в избытке, КВг — в недостатке.
Из 2 моль КВг выделяется 1 моль брома, из 0,1 моль КВг —
0,05 моль брома, которые имеют массу 0,05-160 г=8 г (моляр-
ная масса Вг2 равна 160 г/моль). Учитывая выход брома (80%),
определяем, сколько граммов брома выделилось:
8-80/100 г=6,4 г.
2.	v(K):v(Cl):v(O)= 1,22/39:1,11/35,5:2,00/16=1:1:4; это сое-
динение — КСЮ4. Другие соли кислородсодержащих кислот
хлора — KCIO3, КСЮ2, КСЮ — подробно описаны в факульта-
тивных курсах химии.
3.	Очевидно, что синее окрашивание означает появление
свободного иода в результате химической реакции. Также
очевидно, что невозможно заставить иодид калия выделить иод
без окисления.
Следует вывод: при обработке выделяется хлор,
реагирующий с KI: 2KI+C12 = 2КС1+12. Хлор может образовать-
ся только из CCI4:
СС14	СС13-+СГ
(т.е. фактически реагирует не С12, а СГ: К1+СГ —* КС1+Г).
2С1----- С12,
2СС13’ —* C2CU-
Как происходит взаимодействие вещества с ультразвуком,
можно прочитать в книге Маргулиса "Основы сонохимии",
М., Химия, 1987 г.
4.	При стоянии дистиллированной воды над свежеприго-
товленным AgCl хлорид серебра частично растворится.
ПРМ1=|А£*1|С1 ]= 1,8-10 ’°,
т.е. в растворе будут содержаться равные количества ионов
серебра и хлора — по 1,34-10~5 моль/л сответственно
(\Zl.8-10"10).
Добавление к такому насыщенному раствору электролита,
содержащего общий с ним ион (например, НС1), приводит к
повышению ПРд^сь В результате часть серебра в виде AgCl
выпадает в осадок, поскольку произведение растворимости
постоянно при постоянной температуре. Согласно вышеска-
занному, приливание раствора AgCl в соляную кислоту должно
8
приводить к аналогичному результату, но в избытке соляной
кислоты в растворе образуются другие ионы:
AgCl+HCl = H+[AgCl2]-.
Получившийся комплекс растворим гораздо лучше AgCl, и
осадок в этом случае не выпадает. Следовательно, второй юный
химик более прав: если из раствора над осадком еще можно
"выжать" серебро, это стоит сделать.
5.	Так как в состав конечной смеси входят только Н, F и О,
то первоначально в системе были F2OX и Н2. Поскольку
объемное соотношение эквивалентных количеств 1:2, то х = 1:
F2O+2H2=2HF+H20
Смесь HF и Н2О в мольном отношении 2:1, как нетрудно
убедиться, содержит 69 %(масс.) HF:
2-20
--------100=69 (%).
2-20+18
6.	Уравнения химических реакций:
КМпО4+16НС1 —* 2МпС12+2КС1+5С12Т+8Н2О,
СаСО3+2НС1 —> СаС12+Н2О+СО2Т,
Л//КМпО4) = 158; Л//СаСО3)= 100.
Примем количество КМпО4 за х моль, а СаСОз — за у моль.
Тогда масса исходной смеси: 158х+100>'= 11,32 (г). Объем
выделившегося хлора 5/2-22,4х (л). Объем выделившегося СО2
22,4у (л).
Сумма: 5/2-22,4х+22,4у= 3,36.
Получим систему 2-х уравнений с двумя неизвестными:
/ 158х+100у= 11,32	(158х—250х+15= 11,32
15/2-22,4х+22,4у= 3,36	l.2,5x+j'=0,15
х=0,04; у=0,05.
Масса КМпО4 равна 158-0,04 = 6,32 (г); масса СаСО3 равна
100-0,05 = 5,0 (г) (сумма 11,32 г).
ю(КМпО4) = 6,32/11,32-100=55,83%;
ю(СаСОз) = 5,0/11,32-100 = 44,16%.
9
7.	Составляем уравнения реакций, происходящих при на
гревании бертолетовой соли:
2КС1О3=2КС1+ЗО2,	(1)
4КСЮ3 = КС1+ЗКС1О4.	(2)
Л/(КС1О3) = 122,5 г/моль; Af(KCl) = 74,5 г/моль;
Л/(О2) = 32 г/моль; Af(KC104)= 138,5 г/моль.
Находим массу КС1О3, разложившегося пр уравнению (1):
2-122,5 г КС1О3 - 3-32 г О2,
хг КС1О3 - 19,2 г О2,
х=49г КС1О3.
При этом образовалось КС1:
2-74,5 г КС1 - 3-32 г О2,
у г КС1 ~ 19,2 г О2,
у=29,8гКС1.
По уравнению (2) разложилось 98-49=49 г КС1О3. Находим
массу образовавшегося КС1:
4-122,5 г КС1О3 - 74,5 г КС1,
49 г КС1О3 - х г КС1,
х=7,45гКС1.
Масса образовавшегося КС1О4:
4-122,5 г КС1О3 - 3-138,5 г КС1О4,
49 г КС1О3 - у г КС1О4,
у= 41,55 г КС1О4.
Состав твердого остатка: 29,8+7,45 = 37,25 г КО, 41,55 г КС1О4.
8.	Наличие запаха при фоторазложении и образование при
этом двух веществ позволяют предположить, что исходное
вещество — хлорид серебра (бром и иод — не газы; F2 не может
быть выделен),
2AgCl = 2Ag+Cl2.
А Б В
Вариант I: Ag+2HNO3 = AgNO3+NO2T+H2O.
Е
10
Вариант II: 2Ag+2H2SO4 = Ag2SO4+S02T+2H2O,
Б Г ДЕ
С12+Н2 = 2НС1.
Вариант I: AgNO3+ HCi — AgCU+HNO3.
Вариант II: Ag2SO4 + 2НС1 = 2AgCU +H2SO4.
Ключевая реакция с отбросом варианта II:
2С12 + 2Н2О = 4HCI + О2,
точнее,
С12 + Н2О = НС! + нею,
XX
НС1 о2
НС! + AgNO3 = AgCl + HNO3,
2NO2 + Cl2 + 2H2O = 2HNO3 + 2HC1.
9.	Из условия электронейтральности молекулы для соли Г
имеем
[(+1)*31,8/39]+[л*(100-31,8-39,2)]/А+[(-2)*39,2/16] = 0,
где Аг — относительная атомная масса неизвестного элемента, а
л — его степень окисления. Из уравнения Лг=7,1л (для л =5)
Аг— 35,5, т. е. неизвестный элемент — хлор. Соль кислоты Г —
КС1О3. Газ, содержащий хлор, с относительной молекулярной
массой 29*3=87 — оксид хлора(1) С12О (вещество А). Значит, Б
- НСЮ, В - НС1, Г - НСЮ3.
С12О+Н2О = 2НСЮ,	ЗНСЮ=2НС1+НСЮ3,
2С12О = 2С12+О2,	С12+Н2О=НС1+НС1О,
О—20°С
С12+2КОН------► КС1+КСЮ+Н2О,
ЗС12+6КОН= 5КС1+ЗН2О.
10.	При 600°С равновесие реакции германия с иодом сильно
сдвинуто к исходным веществам — из трубки откачиваются
практически только пары иода.
Для осуществления переноса германия, который сам не
испаряетя при указанных температурах, иод должен давать с
ним два летучих соединения, в одном из которых на одно и то
♦ е количество иода приходится больше германия, чем в другом.
11
Тогда соединение германия с низкой валентностью может дис-
пропорционировать на соединение с более высокой валентнос-
тью и германий:
Ge+I2^GeI2,	(1)
2GeI2 Gel4+Ge.	(2)
Очевидно, что первая реакция осуществляется при 300 °C.
Когда пары Gel2 диффундируют в "холодный” конец трубки
(250 °C), равновесие (2) смещается вправо. В результате
диффузии тетраиодид германия переносится в горячий конец
трубки, где реагирует с германием — равновесие (2) сдвинуто
при более выской температуре влево. Таким образом, Gel4
является переносчиком германия.
В трубке находятся 1,450/72,5 = 0,02 моль Ge и 0,063/127 =
= 0,005 моль 12. Если произвести откачку паров из сосуда при
300 °C, когда в газовой фазе будет находиться Gel2, потери
могут составить 73-0,005 =0,36 (г) Ge.
При 250 °C потери германия будут меньше в два раза:
73-0,005/2=0,18 (г) Ge.
Реальные потери будут, конечно, гораздо меньше (ведь пер-
вая реакция тоже обратима). Повышением температуры перед
откачкой равновесие (1) почти полностью сдвигают влево.
11.	Количества данных веществ: железа 2,23/44,8=0,0400
(моль); персульфата калия 21,63/270,4 = 0,0800 (моль); вещества
Ж v=PP7A7’=(101,3-3,04/8,31)-1000 = 0,0371 (моль) и вещества В
v=(101,3-2,51/8,31)-1000 = 0,0471 (йоль). Так как вещество Ж
образуется из вещества А, отношение количеств вещества Ж и
вещества А должно быть небольшим целым числом, и разницу
в количествах газов 0,0471—0,0371 = 0,0100 (моль) нельзя связы-
вать с имеющимся количеством железа. Поскольку в исходную
смесь, дающую В и Г, входит железо и персульфат, являющийся
при нагревании сильным окислителем, вещество Г, вероятно, —
сульфат железа(Ш). На это указывает выделение иода из
раствора иодида калия (потемнение раствора). Веществом В,
которое из аммиачного раствора выделяет темно-коричневы^!
осадок, может быть сублимированный иод:
3I2+4NH3=3NH4I+NI3 (приближенная формула).
Это согласуется с реакцией с концентрированной азотной
12
кислотой:
2NH4I+4HNO3=3NH4NO 3+2H2O+I2+2N O2T.
Отсюда следует, что вещество А содержит иод.
Красный иодид, который при нагревании обратимо стано-
вится желтым, — иодид ртути(П). При нагревании исходных
веществ протекает реакция:
Hgl2+Fe=Fel2+Hg.
Таким образом, вещество Ж — это ртуть.
Масса иодида ртути равна v(HgI2)Af(HgI2) = 0,0371-454,3 =
 16,85 (г), что соответствует условиям задачи. Согласно
уравнению реакции, на взаимодействие 0,0371 моль Hgl2
расходуется 0,0371 моль железа. Столько же образуется иодида
железа(П) и остается 0,0400-0,0371=0,0029 (моль) железа.
При нагревании остатка Б (Fel2) с персульфатом калия
протекает реакция:
2FeI2+3K2S2O8=Fe2(SO4)3+3K2SO4+2I2.
v 0,0371 0,0556	0,0185 0,0556 0,0371
Количество сульфата железа(Ш) 0,5-0,371 = 0,0185 (моль), а
сульфата калия 1,5-0,0371=0,0556 (моль). Происходит также
окисление железа:
2Fe+3K2S2O8= Fe2(SO4)3+3K2SO4.
v 0,0029 0,0044	0,0015 0,0044
Общее количество сульфата железа(Ш) равно 0,0185+0,0015=
0,0200 (моль), а его масса — 0,0200-399,9 = 7,998 (г). Общее ко-
личество сульфата калия равно 0,0556+0,0044=0,0600 (моль), а
его масса — 0,0600-174,2 = 10,452 (г). Персульфата осталось
0,0800—(0,0556+0,0044) = 0,0200 (моль). При нагревании он
разлагается:
2K2S2O8=2K2S2O7+ О2.
v 0,0200 0,0200 0,0100
Масса пиросульфата калия — 0,0200-254,3 = 5,086 (г). Сумма
масс сульфата железа(Ш), сульфата калия.и пиросульфата калия
7,998+10,452+5,086=23,54 (г) соответствует условиям задачи.
Сумма количеств сублимированного иода и кислорода 0,0371+
*0,0100= 0,0471 (моль) также соответствует данным задачи.
13
Кислород, сера
1.	Неустойчивая неорганическая кислота содержит серу с
массовой долей 56,14%, кислород и водород. Определите эту
кислоту. Ответ подтвердите расчетом.
2.	Какой объем 8%-го раствора гидроксида натрия (р=
= 1,09 г/см3) потребуется для полной нейтрализации 100 мл
раствора серной кислоты, если известно, что из 10 мл данного
раствора серной кислоты при добавлении избытка хлорида
бария можно получить 0,233 г осадка?
3.	Определить, сколько граммов 10%-го раствора оксида
cepbi(VI) в чистой серной кислоте и 60%-го раствора серной
кислоты необходимо для приготовления 480 г 90%-го раствора
кислоты.
4.	В лаборатории имеется оксид меди, содержащий меченый
кислород 18О. Как получить из него меченый оксид фосфора(У),
не загрязненный другими изотопами кислорода? Приведите
уравнения реакций и укажите условия, в которых они
протекают.
5.	В лаборатории имеется медный купорос, содержащий
радиоактивный изотоп серы. Как получить из него меченный
этим изотопом сульфид железа, не загрязняя его другими
изотопами серы? Ответ проиллюстрируйте уравнениями
реакций с указанием примерных условий их проведения.
6.	Изобразите графически зависимость удельной электро-
проводности водных растворов серной кислоты и сульфата
натрия от концентрации и объясните эту зависимость,
7.	Даны железокалиевые квасцы KFe(SO4)2-12H2O и мел. Не
пользуясь другими реактивами, получите чистые сульфаты
калия, кальция и железа.
8.	При пропускании озонированного кислорода через
раствор иодида калия появляется окраска, а объем
пропущенного газа не изменяется. Если тот же озонированный
кислород пропускать через раствор пероксида водорода, объем
пропущенного газа увеличивается, а оставшаяся жидкость не
вызывает окрашивания раствора иодида калия. Объясните
14
описанные процессы, приведите необходимые уравнения
реакций. (Температуры газов и жидкостей постоянны).
9.	При обжиге навески пирита ее масса уменьшилась на
20%. Определите состав (в массовых долях) образовавшейся
смеси твердых веществ.
10.	В колбе нагрели 0,18 г простого вещества А с избытком
концентрированной серной кислоты. Газообразные продукты
реакций пропустили в избыток раствора гидроксида кальция,
при этом выпало 5,1 г осадка. Определите исходное вещество А.
Ответ подтвердите соответствующими расчетами и уравнениями
реакций.
И. Оксид меди(П) массой 20 г обработали эквивалентным
количеством теплого 20%-го раствора серной кислоты; при
этом образовался сульфат меди(П). Сколько граммов кристал-
логидрата C11SO4 можно получить при охлаждении раствора до
20°С? Растворимость CuSO4 при 20°С: 5=20,9 г в 100 г воды.
12.	При прокаливании 80 г безводного сульфата трехвалент-
ного элемента получается его оксид массой на 24 г меньше
молярной массы элемента. Определите, какой это элемент.
13.	Два юных химика исследовали взаимодействие раствора
сульфида калия с раствором бихромата калия. Один из них
получил осадок, нерастворимый в разбавленной серной
кислоте, но растворяющийся при нагревании в кон-
центрированной азотной кислоте. Второй — осадок, частично
растворимый в разбавленной серной кислоте. Как можно
объяснить разные результаты, если известно, что все
наблюдения правильны?
14.	Соль одновалентного металла массой 74,4 г нагрели в
«акрытом сосуде, при этом получилось 26,8 мл бесцветной жид-
кости с концентрацией вещества 11,2 моль/л. Определите
формулу соли, если известно, что она содержит металл,
водород, 25,8% серы и 51,61% кислорода.
15.	Твердое вещество А массой 4 г обработали хлором и
получили единственный продукт Б, жидкий при нормальных
условиях. При внесении продукта Б в избыток воды образуется
1 г исходного вещества А. Из получившегося сильнокислого
раствора при нагревании выделяется газ В с плотностью по
15
воздуху 2,2. При окислении кислородом исходной навески ве
щества А можно выделить в 4 раза больше газа В, чем из
раствора, полученного при внесении Б в воду. Определите
вещества А, Б, В.
16.	При приливании раствора, содержащего 1,02 г соли се-
роводородной кислоты, к раствору, содержащему 2,7 г хлорида
двухвалентного металла, выпало 1,92 г осадка. Какие соли взяты
для проведения реакции, если они прореагировали полностью?
Решения
1.	Пусть формула кислоты HuS/,Of. Тогда можно записать:
о:Л:с=(х/1):(56,14)/(32:43,86~х)/16, х — % содержания водорода
в молекуле.
Пусть z — степень окисления серы. Тогда a+zb—2с= 0 —
условие электронейтральности молекулы. В это уравнение
можно подставить отношения а,Ь,с.
х+ 1,75г~2(2,74—х/16) = 0,
отсюда х=4,87—l,55z, т.е. 0<х<4,87, так как z>0 и х>0,
%О = (43,’86-х)/16 -> 39<%О<43,86.
Из первого отношения 1,75:(39/16)<(Л>:с)<[ 1,75-(43,86/16)], или
(1:1,4)<(/>:с)<(1:1,57). Так как Ь:с — числа атомов в молекуле,
очевидно, что Ь:с= 2:3. НаБ20з — формула кислоты (или
H„S4O6). Из соотношения o:Z»=(x/l):(56,14/32) = 3:2 получаем
32х/56,14 = 3:2, отсюда х= 1,75(%), а формула кислоты — H2S2O3.
2.	Уравнение реакции образования осадка сульфата бария:
H2SO4+BaCl2= BaSO4l+2НС1
v 0,001 моль 0,001 моль,
так как 0,233 г BaSO4 составляет 0,001 моль вещества. Нейтра
лизация серной кислоты гидроксидом цатрия:
H2SO4+2NaOH = Na2SO4+2H2O
М	40 г/моль
В 10 мл серной кислоты — 0,001 моль H2SO4,
в 100 мл	х моль Нг8О4,
х=0,01 моль H2SO4.
16
Таким образом, на нейтрализацию 0,01 моль H2SO4 требуется
гласно уравнению реакции нейтрализации 0,02 моль NaOH,
но составляет 40*0,02 = 0,8(г). Масса раствора гидроксида
иприя (® = 8%), пошедшего на нейтрализацию, равна
0,8-100/8= 10(г) раствора, а объем раствора составляет
10/1,09 = 9,17 мл NaOH.
3.	В 100 г 10%-го олеума содержится Юг SO3 и 90г 100%-й
срной кислоты. Если пересчитать содержание SO3, то в 90г
HjSO4 условно содержится всего (18/98)*90= 16,53 (г) воды, ос-
тальные 100—16,53 = 83,47 (г) в олеуме составляет SO3. Ана-
логично в случае 60%-й серной кислоты: 40+60*( 18/98) =
11,02+40= 51,02(г) воды и 48,98(г) SO3. В 480г 90%-й кислоты
. .«держится 0,9*480=432 (г) H2SO4, или (80/98)*432 = 352,65 (г)
SO, и (480—352,65)= 127,35 (г) воды. Пусть надо взять х г
(> 1'*ума, тогда 60%-й кислоты — (480—х) г. В олеуме содержится
1 »/100)-83,47(г) SO3, а в кислоте [(480—х)/100]*48,98(г) SO3, что в
< умме составляет 352,65г SO3. Отсюда:
(х/100)*83,47+[(480—х)/100]-48,98 = 352,65.
Решая уравнение, получим х=340,8(г) олеума, а 60%-й кислоты
юогветственно 480—340,8= 139,2 (г).
4.	5Cu18O+2P=P2,8O5+5Cu.
Реакция протекает при нагревании без доступа кислорода.
5.	Один из вариантов:
2H2O+2Cu*SO4 ЖК1р™ Cu+O2+2H2‘SO4,
I l2*SO4+2NaOH=Na2*SO4+2H2O,
Na2*SO4+2C 2CO2+Na2*S,
Na2*S+FeCl2= Fe‘S+2NaCl.
17
Раствор сульфита натрия t к
существует только до кон-
центрации 32%, затем во всем
объеме раствора выпадает крис-
таллогидрат:
О	с,%	ЮО
7.	KFe(SO4)2-12H2O	KFe(SO4)2-xH2O+(12-x)H2O,
2KFe(SO4)2-xH2O-----► К28О4+Ре2Оз+8Оз+хН2О,
SO2+O2
+H,o
СаСОз	СаО —* Са(ОН)2,
K2SO4+Ca(OH)2=CaSO4l+2KOH,
SO3+H2O= H2SO4,
Fe2O3+3H2SO4= Fe2(SO4)3+3H2O.
8.	При пропускании смеси озона и кислорода через раствор
иодида калия протекает реакция:
2К1+О3+Н2О = 2КОН+12+О2,
при которой объем газа не изменяется. В случае пероксида
водорода реакция
О3+Н2О2 = Н2О+2О2
протекает с увеличением объема газа, а раствор Н2О2
превращается в воду.
9.	Уравнение реакции:
4FeS2+11О2=2Fe2O3+8SO2.
Пусть было (х+у) моль дисульфида железа, из которых у
моль разложилось. Тогда
MM(FeS2) i/2A/(Fe2O3)J 10Q=
(x+y)Af(FeS2)
80у= 120х.
18
Масса х моль пирита равна 120х г, а у/2 моль оксида желе-
ta(ill) равна 80у= 120х г.
Состав смеси: [120х/(120х+120х)]-100% = 50% дисульфида же-
леза и 50% оксида железа(Ш).
10.	Осадок с известковой водой может образовать оксид
серы(1У), выделяющийся при взаимодействии концентрирован-
ной серной кислоты с малоактивными металлами и
неметаллами:
Ca(OH)2+SO2=CaSO3l+H2O.
При взаимодействии концентрированной серной кислоты с
активными металлами может выделяться сероводород, но
I ульфид кальция растворим в воде.
v(CaSO3) = 5,1/120=0,0425 моль.
Для одновалентного металла уравнение реакции
2A+2H2SO4= A2SO4+SO2T+2H2O.
Из этого уравнения находим молярную массу металла:
018/(0,0425-2) = 2,12 г/моль металла А. Для 2-,3-,4-валентных
металлов получается соответственно 4,24, 6,36, 8,48 г/моль.
Металлов с такой молярной массой нет. Значит, вещество
А - неметалл. Продуктом его окисления концентрированной
< ерной кислотой является газ, взаимодействующий с
известковой водой с образованием осадка. Веществом А может
быть сера или углерод.
Для серы:
S+H2SO4=3SO2+2H2O,
v(S) = 0,18/32 = 0,056моль,
v(SO2) = 0,056-3 = 0,0168моль,
w(CaSO3) = 0,0168-120 = 2,04 г, что меньше 5,1г.
Для углерода:
C+2H2SO4= 2SO2+CO2+2H2O,
v(CaCO3) = v(C) = 0,18/12= 0,015 моль,
/и(СаСО3) = 0,015-100= 1,5 г,
v(CaS03) = v(S02) = 0,03 моль,
m(CaSO3) = 0,03-120 = 3,6г.
Общая масса осадка равна 1,54-3,6 = 5,1г, что соответствует
условию задачи. Таким образом, вещество А — углерод.
19
11.	CuO+H2SO4=CuSO4+H2O,
v(CuO) = m(CuO)/A/(CuO) = 20/79,5=0,2516 (моль),
v(H2SO4) = v(CuSO4) = 0,2516 (моль).
Масса раствора CuSO4, полученного в результате реакции:
m(p pa) = m(CuO)+m(p-pa H2SO4) =
= w(CuO)+m(H2SO4)-M(H2SO4)/v(H2SO4) =
= 20+0,2516-98/0,2= 143,28 (г).
Массовая доля CUSO4:
а)	в полученном растворе:
co(CuS04) = m(CuSO4)/m(p-pa) =
= v(CuSO4)-JW(CuSO4)/w(p-pa) = 0,28;
б)	в насыщенном при 20°С растворе:
®(CuSO4) = 20,9/120,9 = 0,173,
в)	в кристаллогидрате CuSO4-5H2O:
®(CbSO4) = jW(CuSO4)/A/(CuSO4-5H2O) = 0,639.
Уравнение массового баланса для C11SO4:
0,639mj+0,173m2=0,28m,
где mi — масса кристаллогидрата; т2 — масса насыщенного при
20 °C раствора; т — масса раствора CuSO4, полученного в
результате реакции при более высокой температуре:
0,639/щ+0,173(143,28—/щ) = 0,28-143,28,
mi=32,9 (г).
В результате кристаллизации будет получено 32,9г CuSO4-5H2O.
12.	M2(SO4)3-'"►M2O3+3SO2+1,5O2.
Пусть т — молярная масса металла, тогда:
(2т+288) г сульфата дают (2т+48) г оксида,
80 г сульфата — (т—24) г,
(2m+288)/80 = (2m+48)/(m-24);
m2+144m—24m-144-24= 80m+80-24;
m2+40m-5376 = 0;
m=-20+^400+5376 = -20±a/5776;
m = — 20±76,
m=76-20 = 56 (г/моль).
20
Нот элемент — железо.
II. Достаточно правильно составить окислительно восста
и тигельное уравнение, чтобы все стало ясно:
K2Cr2O7+3K2S+7H2O = 2Cr(OH)3i+3Sl+8KOH.
При избытке сульфида калия, который и сам по себе имеет
те । чную реакцию, образующийся гидроксид хрома тут же
;> к пюрится в другом продукте:
Сг(ОН)3+ЗКОН = 2K3[Cr(OH)6]+3SJ.+2KOH.
В осадке будет только сера, растворяющаяся в концентриро-
|ынной азотной кислоте:
S+6HNO3= 6NO2T+H2SO4+2H2O.
Раствор дихромата калия имеет кислую реакцию вследствие
р тиовесия:
Сг2О72 +ЗН2О 2СгО42 +2Н3О+.
Поэтому при избытке дихромата калия первое уравнение
будет выглядеть по-другому:
5K2Cr2O7+3K2S+3H2O = 2Cr(OH)3i+3Sl+8K2CrO4.
I идроксид хрома в этом случае выпадет в осадок вместе с
серой и легко растворится затем в разбавленной серной
кислоте:
2Cr(OH)3+3H2SO4= Cr2(SO4)3+6H2O.
14.	В растворе содержалось 0,0268-11,2 = 0,3 моль соли
| относительной молекулярной массой 74,4/0,3 = 248. Один
моль соли содержит (248-25,8)/(32-100) = 2моль атомов S и
। .’18-51,61)/( 16-100) = 8 моль атомов О. На металл и водород от
ы шчины 248 приходится 56. Из одновалентных металлов, соли
хогорых устойчивы в водных растворах, подходят Li, Na, К
(другие отпадают, так как тогда получающиеся брутто-формулы
и соответствуют реальным соединениям). Если металл Na,
югда соль — Na2S2O3-5H2O — тиосульфат натрия.
15.	Af/B) = 29-2,2 = 64. Это соответствует относительной
молекулярной массе оксида серы(ГУ), который способен выдв-
инься при нагревании раствора сернистой кислоты. Значит,
вещество А, реагирующее с хлором и кислородом, — сера.
К щество Б — хлорид серы; им могут быть SC12, S2C12, БСЦ.
V равнения реакций галогенидов серы с водой:
21
2SC12+3H2O = H2SO3+4HC1+S,	(1)
2S2C12+3H2O = H2SO4+4HC1+3S,	(2)
SCU+3H2O = H2SO3+4HC1.	(3)
Для нахождения формулы хлорида серы следует учесть, что
при взаимодействии его с водой выделяется 3/4 исходной
навески серы. Этому условию удовлетворяет хлорид S2C12 [см.
уравнение (2)[.
Из уравнения (2) следует, что только 1/4 часть серы, прореа
гировавшей с хлором, дает при взаимодействии с водой SO2.
Таким образом, А — сера, Б — S2Cl2, В - SO2.
16.	Масса осадка не превышает массу одного из реагентов,
следовательно, в осадок выпало одно вещество: хлорид или
сульфид. Для всех металлов, хлориды которых нерастворимы,
сульфиды тоже нерастворимы. В то же время не существует
нерастворимый сульфид, соответствующий нерастворимому
хлориду, поэтому в осадок выпал сульфид двухвалентного
металла, входившего раньше в состав хлорида. Обозначим
относительную молекулярную массу этого металла через Мг,
тогда
МС12 — MS4-
2,70 г - 1,92г;
(М+71) - (М+32).
Отсюда (М+32)*2,70 = (М+71)‘1,92; М=64 (медь). Количе-
ство хлорида меди 2,70/1,35—0,02 моль равно количеству неиз-
вестной соли сероводородной кислоты, молярная масса этой
соли М= 1,02/0,02 = 51г/моль; это NH4HS:
2NH4HS+CuC12= CuSI+2NH4Cl+H2St,
АЗОТ
1. Три химических элемента обозначены буквами А,Б,В.
Подберите такой рад химических реакций, который можно
ныло бы зашифровать следующим образом:
I)	А2+Б2 = 2АБ;	3) ЗАБ2+БВ2 = 2АБ3В+АБ;
2)	2АБ+Б2 = 2АБ2; 4) 4АБ3В = 4АБ2+Б2+2БВ2.
2.	Какими химическими способами можно доказать равно-
ценность всех четырех связей N—Н в ионе аммония?
3.	Имеется раствор, содержащий нитраты натрия, бария,
меди, свинца и цинка. Разделите данную смесь, выделив
соединение каждого элемента в индивидуальном состоянии.
Напишите уравнения соответствующих реакций.
4.	При сжигании неизвестного вещества в кислороде обра-
ыналось 3,6 мл воды и 2,24 л азота (при н.у.). Относительная
плотность паров этого вещества по водороду равна 16.
Определите молекулярную формулу вещества. Что Вы можете
. х вать о его свойствах?
5.	В две пробирки положили по одинаковому кусочку цинка,
• мтем прилили некоторое количество 30%-й азотной кислоты
н такое же количество воды. В первую пробирку сначала
налили воду, а затем медленно приливали кислоту, во вторую —
сначала налили кислоту, а затем медленно приливали воду.
Какие вещества образовались? Как доказать различие
содержимого пробирок после окончания реакций?
6.	Два юных химика определяли концентрацию раствора
« »<чной кислоты. Один из них отмерил 10,0 мл азотной кис-
илы и добавил его к избытку металлической меди. При этом
он получил 746 мл газа, превратившегося при сильном охлаж-
дении в сине-зеленую жидкость. Второй предварительно
р« «бавил 10,0 мл кислоты водой в 10 раз и обработал получен-
ным раствором порошок свинца. При этом он получил 560 мл
11 ш (объемы газов приведены к н.у., выходы количественные).
Определить содержание азотной кислоты и объяснить различия
п объемах газов.
7.	Элемент X входит в соединения А и Б, по-разному
23
изменяющие окраску лакмуса. Вещество А сгорает в продукт
термического разложения Б, образуя среди прочих простое ве
щество X. Продукт реакции А с Б, полученный при комнатной!
температуре, разлагается при сильном нагревании, образуя
простые вещества X,Y и воду. Сжиганием А в Y также получаю*
вещество X, в присутствии катализатора — вещество с молеку
лярной формулой XY, а при избытке Y — смесь, дающую при
растворении в воде соединение Б. О каких веществах идеЛ
речь? Приведите уравнения соответствующих реакций.
8. Некоторый газ А, являющийся простым веществом, и
реагирует с водородом в присутствии катализатора.
вещество Б, которое можно в несколько стадий превратить в |
бесцветную жидкость В, обладающую кислотными свойствами.
При взаимодействии Б с В образуется белое твердое вещество
Г, разлагающееся при умеренном (-150 °C) нагревании сН
выделением газа Д. Газ Д реагирует с продуктом
взаимодействия Б и металлического натрия (Е), образуя при 1
этом соль Ж, хорошо растворимую в воде и содержащую 64,6% 11
азота. О каких веществах идет речь? Напишите уравнения
соответствующих реакций.
9. Бесцветный газ А, имеющий резкий запах, горит в кисло I
роде с образованием распространенного в природе газа Б, но в И
сщество
[, образуя М
:вратить з
зависимости от условий может дать газ X. Б образует с водоро м
дом вещество А и при обычных условиях с активным металлом I
М дает только одно твердое вещество В, легко разлагающееся
водой с образованием А и Г. Если вместо воды взять раствор |
НС1, то получается вещество Д и хлорид М. Твердое белое ве- i
щество Г разлагается при нагревании, теряет на 1 моль Г|
0,5 моль воды и переходит в вещество Е, которое реагирует с I
водородом, образуя воду и твердое вещество Ж; при электролизе I
расплава 1 моль веществу Ж на аноде выделяется 11,2 л (н.у.) I
водорода. Какие вещества упомянуты в задаче? Напишите
уравнения их превращений. Какие соединения между Б и |
водородом Вы знаете и как их можно получить?
10.	Два газа А и Б с резким запахом в зависимости от
условий реагируют между собой по-разному:
а) в случае избытка А по схеме: 8А+ЗБ = 6В + Г
(сухой (газ)
остаток)
fi । и случае избытка Б — по иной схеме: 2А+ЗБ= Г+6Д.
(газ)
I	./ юс вещество В обратимо разлагается при нагревании, об-
»»• А и Д. Плотность Г составляет 1,25 г/л (н.у.). Расшифруй-
п>ргчисленные вещества.
11	Допишите правую часть уравнений реакций и расставьте
м> >ффициенты:
I)
.1
5)
<’)
7)
И)
10)
»’)
В)
В)
В)
!»’)
17)
IH)
В)
;•())
21)
22)
Cu+HNO3 конц. —>
Cu+HNO3 разб. —►
Fe+HNO3 разб. —*-
Zn+HNO3 оч.разб.—►
P+HNO3 конц. (+НгО?)—►
S+HNO3 конц. (+Н2О?) —►
P2S3+HNO3 конц. (+Н2О?) —►
P2S5+HNO3 конц. (+Н2О?) —►
FeS2+HNO3 конц. (+Н2О?) —►
HNO3 '°-
NH4NO3
SO2+HNO3—►
H2S+HNO3 конц.,изб. —*
NH4HS+HNO3 конц.,изб.—►
FeSO4+HNO3—►
Ag2S+HNO3 конц. —►
NO+NO2+H2O—►
NO2+H2O —*
no+o2—*
NO+NO2+Na2CO3 —►
V.--у--/
N2+O2
NH3+O2—►
25
24
23)	катализатор NH3+O2 	►
24) 25) 26) 27)	NH3+NaOCl NH3+HNO3 КОНЦ. —* NH4C1-1* nh4no2(—
28) 29) 30)	NH4Cl+NaOH —► NH4N3--*
30	N2H*+N°2(SSf
32)	N2H4+HNO2	*
12.	Как изменится скорость реакции между молекулами ок
сида азота(П) и кислорода, если в герметичном сосуде, запол
ненном смесью этих газов в соотношении 2:1, увеличить давле-
ние в 3 раза?
13.	Сосуд объемом 5 л заполнили чистым кислородом при н.у.,
подожгли в нем 1 г фосфора и герметично закрыли. Какие ве-
щества образуются в сосуде после окончания реакции?
а) оксид фосфора(У), б) оксид фосфора(У) и фосфор,
в) оксид фосфора(У) и кислород, г) оксид фосфора(У),
кислород и фосфор.
14.	Смесь оксидов азота(П) и (IV) объемом 5,6 л (н.у.)
смешали с 2 л кислорода, затем газы пропустили через раствор,
содержащий 30 г гидроксида калия. Анализ газа (0,5 л при н.у.),
прошедшего через раствор, показал, что это кислород. Опреде-
лите состав исходной газовой смеси в объемных процентах и
вычислите массовые доли веществ в растворе (конечная масса
раствора 1 кг).
15.	В настоящее время большое значение придается разра-
ботке безотходных и экологически чистых технологий с низкой
энергоемкостью. Исходя из этих требований, предложите схему
получения важного азотного удобрения — аммиачной селитры.
В качестве исходных соединений можно использовать любые
26
- -1. । «кициеся в природе вещества.
I» При термическом разложении бесцветного кристалл и-
• •<»> вещества А (400 К) получены только газообразные про -
• а После охлаждения до 273 К объем газов уменьшился
чем в три раза. Оставшийся газ Б разбавили для замед-
«нни реакции аргоном и полученную смесь пропустили над
, «• а 1ir иными магниевыми стружками. Затем магниевые струж-
• »• •• >р.|Ьотали водяным паром и получили газ В, объем которо-
го • Д1ы раза больше объема газа Б. При взаимодействии газа В
» войной кислотой получается вещество Г, имеющее тот же
I « I-  (пенный состав, что и вещество А.
II । юните вещества А, Б, В, Г.
Предполагая, что все описанные реакции протекают количе-
• лонно, напишите, как изменится условие задачи при замене
•вше- та А на вещество Г.
II ипините уравнения всех реакций.
Решения
I A N, Б — О, В — Н. Тогда:
I) N?+O2-- 2NO, 3) 3NO2+H2O = 2HNO3+NO,
2) 2NO+O2 = 2NO2, 4)4HNO3 = 2NO2+O2+2H2O.
2	DC1+NH3—►NH3DC1.
II - не разложения полученного соединения соотношение
|w i IK'I должно составлять ~1:3, если атомы водорода экви-
(i) Спектроскопические исследования комплексов
•Илим (см. книгу В.Полищука "Как разглядеть молекулу", М.,
Минни, 1979).
I При добавлении избытка водного раствора аммиака
•Mi, l i ter только осадок гидроксида свинца:
( u(NO3)2+4NH3 —HCu(NH3)4](NO3)2,
/п( NO3)2+4NH3 —►[Zn(NH3)4](NO3)2,
l*b( NO3)2+2NH3-H2O —►Pb(OH)2i+2NH4NO3.
27
• «•> мере добавления воды ее концентрация падает, но не
•чммккжо, чтобы шло образование ионов аммония.
♦ »»нм образом, ионы аммония присутствуют только в
<•^•> *1 пробирке и могут быть обнаружены по выделению
• мамы» < при действии щелочи:
NH4NO3+NaOH = NaNO3+H2O+NH3T,
Z.o( N03)2+2NaOH = Zn(OH)2i+2NaNO3.
| ( мне зеленая жидкость, образующаяся при охлаждении
>•«. представляет собой N2O3; таким образом, газ, выделив-
« рс.-.кции с медью, — эквимолярная смесь NO и NO2:
( и ♦ 4HNO3= Cu(NO3)2+2H2O+2NO2 --।
2N2O3
Из получившегося раствора выделяют барий в виде сульфата I
Ba(NO3)2+Na2SO4 = BaSO4l+2NaNO3.
Пропуская сероводород, выделяют сульфид меди:
[Cu(NH3)4J(NO3)2+H2S = CuS1+(NH4)2S+NH4NO3.
Ионы цинка можно осадить сульфидом натрия:
[Zn(NH3)4](NO3)2+Na2S = ZnSl+NH3T+2NaNO3.
В растворе останутся только катионы натрия.
4. Судя по продуктам сгорания, вещество может содержа
водород, азот, кислород. Однако относительная молекулярн
масса вещества 16-2 = 32 ограничивает число атомов кислород
до одного или полностью исключает его. По условию азота об
разовалось 2,24 л, что составляет 0,1 моль. Водорода в воде:
в 18 г Н2О — 2 моль,
в 3,6 г Н2О — 0,4 моль,
0,1 моль N2 составляет 0,2 моль атомов азота.
Соотношение азота и водорода в соединении будет 0,2:0,4 =1
= 1:2. Простейшая формула вещества — NH2. A//NH2)= 16; I
Af/N2H4) = 32 совпадает с задаваемой в условии задачи. Отсюда
формула исходного вещества:
Н	Н
'n-n'
HZ	н
N2H4 — гидразин, при комнатной температуре бесцветная
жидкость.
5. В первой пробирке сначала образуется разбавленная азот
ная кислота, реагирующая с цинком с образованием нитрата
аммония:
4Zn+10HNO3 = 4Zn(NO3)2+NH4NO3+3H2O,
По мере добавления кислоты ее концентрация растет, что
приводит к протеканию других реакций и образованию других
продуктов [например, азота и оксида азота(П)[.
Во второй пробирке сначала присутствует довольно
концентрированная азотная кислота, реагирующая с цинком с
выделением оксида азота(П):
3Zn+8HNO3 = 3Zn(NO3)2+2NOf+4H2O,
»4 и ♦ 8HNO3 = 3Cu(NO3)2+ 4Н2О + 2NO --1
Ш мл газа составляют 0,033 моль, или по 0,0167 моль NO и
МО, В реакцию вступило 0,0167-6 = 0,1 моль HNO3. Следовате-
«м 10 мл раствора HNO3 содержат 0,1 моль кислоты, 1 л со-
соответственно 10 моль.
игором опыте используют заведомо разбавленную HNO3
 миоактивный металл, и реакция приводит только к образо-
оксида азота(П):
JR. ♦ HHNO3=3Pb(NO3)2+2NOT+4H2O.
166 мл газа составляют 0,025 моль;
•	мо ль HNO3 дают 2 моль NO,
•	моль 0,025 моль NO,
х"0,1 моль.
мл исходного раствора HNO3 содержат 0,1 моль кислоты,
Й* соответствует результатам первого эксперимента.
|**1'1ичие в объемах полученных газов, таким образом, объ-
омаглся различием в условиях проведения реакций.
7. Описана химия азота (X — азот, Y — кислород, А — NH3,
k IINO3).
Уравнения приведенных реакций:
•IHNO3~^~*2H2O+4NO2+O2,
28
29
4NH3+3O2-CL*2N2+6H2O,
NH4NO3 —»N2O+2H2O,
(сильное
нагревание) N2+1/2O2,
катализатор
4NH3+5O2 ----------► 4NO+6H2O,
2ЫО+О2(избыток) —►2NO2,
4Ъ1О2+О2(избыток)+2Н2О —k-4HNO3.
8. Вещества: А — N2, Б — NH3, В - HNO3, Г - NH4NO3, Д
/~\ тт kT_KTTT VTZ’	т -Ш. т
NH3+HNO3 = NH4NO3,
NH4NO3= N2O+2H2O,
2Na+2NH3 = 2NaNH2+H2,
NaNH2+N2O = NaN3+H2O.
N2O, Е - NaNH2, Ж - NaN3.
Уравнения реакций:
кат.
N2+3H2	2NH3,
4NH3+5O2 = 4NO+6H2O,
2NO+O2 = 2NO2,
4NO2+O2+4H2O = 4HNO3,
Массовая доля азота в NaN3 равна
<a(N)= 14-3/(14-3+23) = 0,646, или 64,6%,
что подтверждает условие задачи.
9. Поскольку при электролизе расплава 1 моль Ж на аноде!
выделяется 11,2 л (0,5 моль) Н2, это вещество — гидрид одно I
валентного металла.
Химическим превращениям, описанным в условии, удовлет |
воряют вещества: А - NH3, Б — N2, В — Li3N, Г - LiOH, Д - 
NH4C1, Е - Li2O, Ж - LiH, М - Li, X - NCL
катализатор
4NH3+5O2 ---------► 4NO+6H2O,
горение
4NH3+3O2 ------► 2N2+6H2O,
катализатор
N2+3H2 --------► 2NH3,
6Li+N2 = 2Li3N,
Li3N+3H2O = 3LiOH+NH3,
U.N4 4HC1 = 3LiCl+NH4Cl,
?l jOH = Li2O+H2O (в отличие от остальных щелочных ме-
«•*•»)
U О ♦ 2Н2 = 2LiH+H2O,
21 jll = 2Li+H2 (электролиз).
I ..гдмнсния Б (азота) с водородом: NH3 — аммиак, получают
ими юм из H2 и N2; N2H4 — гидразин, получают окислением
»мм>< .к । I ипохлоритом натрия в присутствии желатины:
JNH.» NaOCl = N2H4+NaCl+H2O,
l(Ni — азотистоводородная кислота, которая может быть
*4>-«гн । и результате следующей реакции:
h Н4» HNO2= HN3+2H2O,
• i iK «е ее соль NH4N3.
Io Lik как плотность Г составляет 1,25 г/л (н.у.), то его от-
*»|*>еп1.нля молекулярная масса равна 28, что может соответст-
« i юту, тогда: А — NH3, Б — С12, В — NH4C1, Г — Ы2, Д —
И •
•ММ ЗС12 = 6NH4C1+N2 (избыток NH3),
IS Н, < ЗС12 = N2+6HC1 (избыток С12),
NH4( I Ч*
II
* HN3+HC1.
Cu+4HNO3 конц. = Cu(NO3)2+2NO2+2H2O, .
3Cu+8HNO3 разб. = 3Cu(NO3)2+2NO+4H2O,
Fe+4HNO3 разб. = Fe(NO3)3+NO+2H2O,
4Zn+10HNO3 оч.разб. = 4Zn(NO3)2+NH4NO3+3H2O,
5 ЗР+5НМО3кщщ.+2Н2О = 3H3PO4+5NO,
6 S4-2HNO3 конц.— H2SO4+2NO,
7 H»2S3+28HNO3 конц.+4Н2О = 6H3PO4 f-9H2SO4 ^28NO,
8 1P2S5+40HNO3 ашц+4H2O = 6H3PO4+15H2SO4+40NO,
9 I eSz+gHNOjxmK. = Fe(NO3)3+5NO+2H2SO4+2H2O,
I и 4UNOj-C*4NO2+O2+2H2O,
11 N H4NO3 --‘ -'’‘►N2O+2H2O+O2,
I
1
31
30
12.	SO2+2HNO3 = 2NO2+H2SO4,
13.	3H2S+8HNO3 конц. = 3H2SO4+8NO+4H2O,
14.	NH4HS+HNO3 конц. = N2+H2SO4+NO,
( 2NH4+—6e~—►N2+8H+
3 J
1 2HS~-16e+8H2O—►2SO42“+18H+
22	N03 +4H*+3e—-NO+2H2O
6NH4++6HS +_24H2O ___3N2k24H4+54H++6SO42
+22NO3~+ ЖНОН* * +22NO+44H^O 20H2O
6NH4HS+22HNO3= 3N2+6H2SO4+22NO+20H2O.
15.	FeSO4+4HNO3= Fe(NO3)3+NO2+H2SO4+H2O,
16.	3Ag2S+14HNO3 = 6AgNO3+8NO+4H2O+3H2SO4,
17.	NO+NO2+H2O = 2HNO2 (p-p),
18.	3NO2+H2O = 2HNO3+NO,
19.	2NO+O2= 2NO2,
20.	NO+NO2+Na2CO3= 2NaNO2+CO2>
эл. разряд
21.	N2+O2 ——► 2NO,
22.	4NH3+3O2 = 2N2+6H2O,
___________катализатор
23.	4NH3+5O2 -------► 4NO+6H2O,
НэО
24.	2NH3+NaOCl - ►N2H4+NaCl+H2O,
25.	5NH3+3HNO3 4N2+9H2O,
26.	NH4C1 = NH3+HC1,
27.	NH4NO2 = N2+2H2O,
28 NH4Cl+NaOH = NH3+NaCl+H2O,
29.	3HN3 -21* 4N2+NH3,
30.	3NH4N3 4N2+4NH3,
31.	2N2H4+2NO2	3N2+4H2O,
32.	N2H4+2HNO2 = 2NH2OH+2NO.
32
I.	Уравнение реакции: 2NO+O2= 2NO2-
(л,- шачим концентрацию NO буквой а, О2 — Л, тогда до из-
—мкк давления Vi~ka2b. При увеличении давления
• «hi» и грация увеличилась в 3 раза, скорость равна
- «I <и)2*3/>; увеличение скорости реакции: Ni/N\ — TJ раз.
I» При горении фосфора протекает реакция:
4Р+5О2 = 2Р2О5
А 31
I начала реакции в сосуде было 5/22,4 моль О2 и 1/31 моль
Л и решения задачи необходимо определить, какое из
амы/< 111 присутствовало в избытке и какое — в недостатке.
♦If»,«положим, что в недостатке находился фосфор. Тогда,
««и из уравнения реакции, для его полного сгорания
w*|*rСовалось бы (5-22,4)/(31-4) = 0,903(л) О2, т.е. кислород
гшггельно присутствовал в избытке. Таким образом, по
«М11.ШИИ реакции в сосуде будет оксид фосфора(¥) и
МВ*"РОД-
14 В избытке кислорода протекает реакция 2NO+O2 = 2NO2.
«♦fv и не меняется (по N), т.е. имеем 5,6/22,4 = 0,25 моль NO2.
• , акции 2NO2+>/2O2+2KOH = 2KNO3+H2O
Мг = 56	101
flhc.устся также 0,25 моль, или 56'0,25= 14 (г) КОН.
Н 1 кг раствора останется (30—14)-100/1000 = 1,6% КОН и
Д<>.?5 = 25,25 (г), или 2,525% KNO3.
Суммарная реакция для NO:
• 2NO+1,5O2+2KOH = 2KNO3+H2O.
II «расходовало 2—0,5 =1,5 (л) О2.
mix - объем NO в смеси NO и NO2, то расход О2 равен
Г з/4л+1/4(5,6-х) =1,5,
\ 0,2 л (NO) или (0,2/5,6)-100 ~ 3,7%
NO2: (5,4/5,6)-100 - 96,3%.
И СН4= С+2Н2.
11<<бочный продукт (сажа) используется в резиновой про
Hhf ценности.
33
3H2+N2^±2NH3.
NH3 превращают в азотную кислоту по обычной схеме:
HNO3+NH3 = NH4NO3.
16. Г — явно нитрат, причем не дающий твердого остатх
при разложении. Таким соединением может быть только нитр 
аммония NH4NO3.
Тогда В — NH3, а Б, по условию,— N2.
Таким образом, А — NH4NO2.
Реакции:
NH4NO2 = N2+2H2O,
N2+3Mg = Mg3N2,
Mg3N2+6H2O = 3Mg(OH)2+2NH3,
NH3+HNO3= NH4NO3.
При замене А на Г требуется указать: "...при осторожно
термическом разложении..." и “...при растворении в азотно
кислоте получается исходное вещество”.
При новом условии изменятся реакции:
NH4NO3= N2O+2H2O,
N2O+4Mg=Mg3N2+MgO.
Углерод, кремний
I Опюсительная молекулярная масса некоторого органи-
«м< "V вещества равна 250. Химический анализ показал, что
ИВ •гщество содержит 80% углерода. Докажите, что проведен-
МВ анллиз ошибочен.
1 При прокаливании 30 г известняка получено 16 г оксида
•««»нми Определите массовую долю в процентах карбоната
••«•икя в известняке.
14г смеси карбонатов натрия и калия обработали серной
При этом получили 5,12 г смеси сульфатов металлов,
> лите массовые доли веществ в исходной смеси.
4 Определите строение и назовите соединение бензольного
ММ состава CjHg, если известно, что оно обесцвечивает
S- мную воду, вступает в реакцию Кучерова, реагирует с
mmiom натрия. При окислении перманганатом калия исходное
•мдмнение дает бензойную кислоту.
4 Вы, конечно, знаете общие формулы членов гомологичес-
М рядов ~ метана, этена, этина. Попытайтесь вывести общую
фм'М.лу членов любых гомологических рядов (не обязательно
' лорбдов), если известна формула первого члена этого
* Жидкость А реагирует с фенолом в присутствии NaOH по
И»мг А4-2С6Н5ОН, образуя ароматическое вещество Б (темпе-
кипения меньше, чем у фенола), не дающее
Ж|м1нинания с FeCl3; образуется также сульфат натрия.
«т натрия и метанол образуются и при нагревании А с
KpiuM NaOH. На основании данных условия задачи
М)вноните структуру вещества А; ответ обоснуйте.
7 Некоторый альдегид Б является следующим за альдегидом
А 9 кинологическом ряду альдегидов. 19 г альдегида Б прибави-
Ь к 100 г водного раствора альдегида А с массовой долей
елнего 23%. Добавление аммиачного раствора AgNO3 к 2 г
п«>ра альдегидов вызывает выделение 4,35 г серебра.
Определите расчетным путем, о каких альдегидах идет речь,
и и Сразите их структурные формулы.
35
8.	К смеси гидроксида и карбоната кальция осторожн
прибавили некоторое количество соляной кислоты. При это
смесь полностью растворилась и выделилось 0,896 л газа (н.у.)
Полученный раствор упарили досуха. При упаривании выде
лилось еще 0,448 л газа (н.у.), масса сухого остатка составил
14,21 г. Определите массы гидроксида и карбоната кальция
исходной смеси.
9.	При щелочном гидролизе 20 мг частично метилирс
ванного дисилана SijHe-^CHj)* образовалось 27,8 мл водород
при 294 К и 97400 Па.
а)	Почему связь Si—Si при гидролизе расщепляется?
б)	Почему гидролизуется связь Si—Н?
в)	Рассчитайте степень замещения х в метилированном ди
силане.
г)	Запишите полное уравнение реакции гидролиза.	।
д)	Сколько изомеров может образовывать это соединение?]
Приведите структурные формулы каждого изомера.
10.	При осторожном нагревании твердого органического!
соединения X выделили летучий продукт Y, плотность паров
которого ~3,5 по воздуху. Вещество Y массой 1,25 г способно]
полностью прореагировать с 2 г брома. Вещество X может быть
легко получено из Y, но не обесцвечивает бромную воду
Определить строение веществ X и Y, если известно, что
вещество Y может быть обратимо гидролизовало, а одним из
продуктов озонирования Y является эфир а -оксопропионовой
кислоты.
11.	Установите строение соединения А состава C2H6NO2C1,
которое взаимодействует с раствором соды или щелочи на
холоду. После нейтрализации 1,12 г А действием 0,4 г
гидроксида натрия образуется соединение Б, не содержащее ни
хлора, ни натрия. Оно способно прореагировать еще с 0,4 г
NaOH, в результате чего образуется вещество C2H4NO2Na (В).
Какие вещества упомянуты в задаче? Напишите уравнения
реакций их превращений.
12.	Три вещества А, Б и В являются изомерами. Все они
реагируют с аммиачным раствором оксида серебра, давая
соответс.венно вещества Г, Д, Е и во всех трех случаях
желтоватый осадок, содержащий 57,5% серебра. При окислении
36
• мягких условиях Г, Д и Е образуют соединения Ж, 3, И,
нчсм Ж и 3, в отличие от И, вступают в реакцию
- i- бряного зеркала с образованием веществ, дающих при
Закаливании со щелочью один и тот же продукт — изобутан,
редложите структуру веществ, упомянутых в задаче, и
пишите уравнения соответствующих реакций.
13.	Известно, что 2-бромциклогексанон под действием ос-
• пиний, например, метилата натрия, образует производные цик—
Ишснтанкарбоновой кислоты (перегруппировка Фаворского).
.«) Где окажется изотопная метка при перегруппировке
| 1 ’С бромциклогексанона? Предложите механизм реакции.
6) Какие продукты образуются под действием электри-
•• кого тока на раствор метилбензилкетона в метаноле в
1'исутствии каталитических количеств бромида натрия?
Предложите механизм реакции.
14.	На основании знаний о свойствах бензола и его про-
в шодных напишите уравнения реакций, с помощью которых
«инкно наиболее коротким путем получить этилбензоат, а также
, мета и лдрд-аминобензойные кислоты.
15.	Для проведения электрохимического разложения воды в
^►ктрическую цепь подсоединили амперметр, платиновые
мсктроды и батарею, которая состоит из десяти последовательно
•единенных гальванических ячеек, каждая из которых имеет
«пряжение 1,5 В и внутреннее сопротивление 0,5 Ом, напря-
• •ние поляризации батареи составляет 1,5 В. Электрический ток
•опускали через электролит в течение 8 ч 56 мин 7 с. Получен-
ный таким способом водород использовали для синтеза других
Нт шести, в частности, для получения газообразного вещества А,
tpntpoe можно электрохимическим окислением перевести через
<»ыид в вещество Б. С помощью вещества Б можно получить
|Ьгдинение В, при восстановлении которого водородом образуется
•единение Г. Последнее реагирует при 180 °C с концен гри
риианным раствором серной кислоты, давая сульфаниловую
кислоту. При диазотировании и реакции с N,N-диметиланилином
(рс.вирует в пара положении) образуется метиловый оранжевый.
а)	Напишите уравнения химических реакций всех перечне-
«иных превращений.
6)	Рассчитайте массу продукта Г.
37
в)	Покажите с помощью структурных формул те изменения,
которые происходят с метиловым оранжевым в зависимости от
концентрации ионов Н3О+ в растворе. Относительные атомные
массы:	14, ЛДО)=16, ЛХС)=12, ЛХН) = 1 (г/моль).
16. При сжигании 1,06 г жидкого органического вещества X
(выделяющегося при коксовании угля) было получено 0,90 г воды
и 3,52 г диоксида углерода. Плотность паров вещества в 3,79 раз
выше плотности азота. При окислении вещества X горячей смесью
СгО3 и H2SO4 образовалось кристаллическое вещество А,
растворимое в водных растворах NaOH или NaHCO3. При
нагревании соединение А отщепляет воду и переходит в вещество
Б. Оно конденсируется с фенолом в присутствии H2SO4 или ZnCl2.
Продукт конденсации Y представляет собой распространенный
кислотно основной индикатор. Как А, так и Б взаимодействуют
при нагревании с избытком бутанола-1 (в присутствии нескольких
капель концентрированной H2SO4) с образованием одного и того
же жидкого продукта В.
Считая, что атом углерода образует четыре связи, можно фор -
мально изобразить две различные формы для вещества X. Ни
одна из этих формул не соответствует строению X, поскольку
эти два гипотетических изомера до сих пор не получены.
Хайман и Витбаут в 1941 году провели озонирование
вещества X в хлороформенном растворе. После гидролиза
озонидов водный слой содержал три различных органических
вещества в молярном отношении Г:Д:Е=3:2:1. При мягком
окислении два из них образуют новые соединения Ж и 3, а
третье не изменяется, однако сильные окислители, например,
Н2О2, окисляют его до распространенного жидкого вещества И,
имеющего характерный резкий запах.
Навеску 0,288 г чистого безводного вещества Ж растворили в
\М водном растворе H2SO4 и затем оттитровали 0,05А/
раствором КМпО4. Израсходованный объем раствора КМпО4
составил 25,6 мл.
1.	Напишите суммарную формулу вещества X.
2.	На основании условия задачи напишите уравнения реак
ций получения веществ А,Б и В.
3.	Приведите реакцию синтеза вещества Y и его название.
4.	Изобразите две формальные структурные формулы веще
ства X, а также более правильную структурную формулу, согла-
38
• нцуюся с современными представлениями.
5 Напишите уравнение реакции озонирования, которое
-А».нсняло бы, почему молярное отношение продуктов Г,Д и Е
• ио 3:2:1.
t> Напишите уравнения реакций получения Ж,3 и И.
7. Приведите две формальные структуры и более правильную
««временную структуру другого жидкого вещества, которое
«•чяется производным X и также входит в состав коксовых газов.
именем какого известного химика связана формула этого
«тцества? Какие продукты образуются при его озонировании?
Н Подпишите под формулами веществ X,Y,A—И в уравне-
ниях реакций их названия.
17. Вещества Б и В — структурные изомеры. Они могут быть
•мучены при взаимодействии углеводорода А с хлором. Угле-
млород А — важный продукт промышленного органического син-
• м Он взаимодействует с озоном с образованием озонида. Изо-
мгр Б может быть использован для промышленного производства
I и Д, являющихся исходными в производстве полиамидного
• «окна найлона 6,6	- I^NH(CH2)6NHCO(CH2)4CO|n- ОН.
|ццество Г растворимо в основаниях, Д — в кислотах. Реакция
«гжду изомером В и спиртовым раствором щелочи приводит к
шшомеру Е, который используют для получения хлоропренового
»учука — [-СН2СС1=СНСН2-]П. Этот метод применяют в
Промышленности.
1.	Изобразите структуры А, Б, В, Г, Д и Е и приведите их
*а шания по номенклатуре ИЮПАК.
2.	Напишите механизм реакции между углеводородом А и
мором. К какому типу относится эта реакция по своему
механизму? Какой из двух изомеров образуется в большем
Иопичестве в обычных условиях?
3	Приведите уравнения:
—	получения Г и Д из изомера Б;
—	получения мономера Е из изомера В;
— озонирования углеводорода А и гидролиза озонида.
4. Напишите схему' уравнений для промышленного произ-
•одства углеводорода А из углеводорода, являющегося
е» новным компонентом природного газа.
5. Напишите формулы возможных структур элементарного
»»гна молекулы хлоропренового каучука.
39
18. Один моль вещества А реагирует последовательно с
моль вещества Б в водном растворе в присутствии в качеств
катализатора основания [например, Са(ОН)2]:
А+Б -* В, В+Б -► Г, Г+Б -* Д;
гидрирование вещества Д приводит к Е:
Д+Н2=Е.
Вещество Е имеет следующий состав: 44,18% С; 8,82% Н; 47% О
его относительная молекулярная масса — 136. Учитывая, что 13,61
Е реагируют с 40,8 г уксусного ангидрида с образованием толью
вещества Ж и уксусной кислоты, расшифруйте вещества
А, Б, В, Г, Д,Е и Ж, напишите уравнения описанных реакций.
19. Известно, что вещества А и Б — изомеры
молекулярной формулой C7H7NO и что относительная
молекулярная масса вещества Н — 93. Расшифруйте формулы
всех веществ от А до С и напишите уравнения реакций:
Ю]
40
Решения
l. 80% углерода по суммарной атомной массе составляют
>50-0,8 = 200 а.е.м. Никакое целое число С-атомов не может
соответствовать этому значению, следовательно, содержание
у» лсрода определено неверно.
2. Составляем уравнение реакции разложения карбоната
»*льция:
СаСО3=СаО+СО2Т
Молярные массы веществ равны: карбоната кальция 100
। /моль, оксида кальция 56 г/моль. Из уравнения реакции видно,
410 из 1 моль СаСО3 получается 1 моль СаО. Запишем:
для получения 56 г СаО требуется 100 г СаСО3
16 г СаО	хг СаСОз
Составляем пропорцию: 56:100 = 16:х, откуда
х= (16-100/56) г = 28,6 г.
В данном образце известняка содержится 28,6 г карбоната
вдльция, следовательно, массовая доля карбоната кальция со-
ставляет:
28,6-100/30 = 95,3%.
3.	K2CO3+H2SO4= K2SO4+CO2+H2O	(а)
Na2CO3+H2SO4=Na2SO4+CO2+H2O	(б)
Молярные массы веществ равны: карбоната калия
118 г/моль, сульфата калия 174 г/моль, карбоната натрия
•06 г/моль, сульфата натрия 142 г/моль. Обозначим через х
несу К2СОз в исходной смеси, тогда (4—х) г — масса Na2CO3;
» масса полученного K2SO4; (5,12-у) г — масса Na2SO4.
На основании уравнения (а) запишем:
из 138 г К2СО3 получается 174 г K2SO4
х г К2СО3	у г K2SO4
Составляем пропорцию: 138:174 = х:у, откуда
у = 1,26х	(в)
41
На основании уравнения (б) имеем:
из 106 г NaCO3 получается 142 г Na2SO4
(4-х) г Na2CO3 (5,12-у) г Na2SO4
Составляем пропорцию: 106:142 = (4—х):(5,12—у), откуда
5,12—у = (4-х)-1,34,
или у—1,34х+0,24 = 0.	(г)
Решаем систему из двух уравнений с двумя неизвестными (в)
и (г) и получаем: х=3 г, у=(4—3)г=1 г. Таким образом, в
исходной смеси 3 г К2СО3, что составляет: 3-100/4=75%. Соот
ветственно масса Na2CO3 равна 1 г, что составляет 1-100/4=25%.
4.	Реакция с амидом натрия указывает на присутствие в
молекуле соединения связи С^СН, которая обесцвечивает
бромную воду и вступает в реакцию Кучерова. Образование
монокарбоновой (бензойной) кислоты говорит о том, что
окислению подвергался монозамещенный бензол:
5.	Формула члена любого гомологического ряда —
СдНуАг, где А — атом или функциональный заместитель
Следующий член ряда содержит дополнительное звено СН2, и
его формула имеет вид Сх+]НуцАг; (л+1)-й член
гомологического ряда имеет общую формулу Сх+лНу+г^А^.
6.	А - (CH3O)2SO2.
Б — не дает окрашивания с FeCl3, т.е. не содержит
42
ф*мольной ОН-группы.
А — содержит сульфат, так как образует его во всех
,««»циях, а также метил, так как при щелочном гидролизе
♦разует раствор СН3ОН.
Вещество А - (CH3O)2SO2, его реакция с фенолом:
ОН
+(CH3O)2SO2
NaOH
----►
ОСН
з
+Na2SO4.
I емпература кипения ниже, чем у исходного фенола, так как
 .яекулы не образуют водородных связей.
Щелочной гидролиз:
(CH3O)2SO2 —2CH3OH+Na2SO4.
7.	R—С +2Ag++H2O —► R-Cs +2Ag+2H+.
н	ОН
В случае формальдегида:
HCHO+4Ag++H2O=CO2T+4Agl+4H+.
Расчет количества вещества (два возможных варианта
(Мнения):
♦ •) v(Ag) = 4,35/107,87 = 0,04033 (моль).
v(A)+v(B) = 0,020165 моль в 2/119-42=0,70588 (г) альдегидов.
6) 119/2-4,35 = 258,825 г Ag соответствует 2,3994 моль Ag.
Пусть было а моль А (СтНлСНО), b моль Б (Cm+iHn+2CHO).
(12т+л+ 19)а+(12т+л+23)/>= 19+23,
2-2/(119-а)+2-2/(119-Z>)=4,35/108,
а+/>=1,20.
Для формальдегида:
4-2/(119-а)+2-2/(119-Z>)=4,35/108,
2a+Z>=l,20.
а+Ь>1, а а-Л/г(А)+ЬЛ/г(Б)=42.
43
Следовательно А - НСНО с Л/г=30; Б - СН3СО с Мг	
Zz°	/zo Н—с'	CHj-c' н	н А	Б 8. Са(ОН)2+2НС1 = СаС12+2Н2О	(1)
СаСО3+2НС1 = CaCl2+H2O+CO2t	(2)
0,04	0,04	0,04 2СаСО3+2НС1 = Са(НСО3)2+СаС12	(3)
0,04	0.02	0,02 При упаривании Са(НСО3)2= СаСО3+Н2ОТ+СО2Т	(4)
выделилось 0,02 моль СО2 (0,448 л по условию), значит, был|
0,02 моль Са(НСО3)2, и в реакцию (3) вступило 0,04 mojiJ
СаСО3. По реакции (2) выделилось 0,04 моль СО2 (0,896 л rd
условию). Значит, в нее вступило 0,04 моль СаСО3. Таким об al
зом, в исходной смеси было 0,04+0,04 = 0,08 моль СаСО3, чтЛ
составляет 8 г. Масса сухого остатка, полученного после прока!
ливания, складывается из массы СаС12, образованного |
реакциях (1), (2), (3), и массы СаСО3, полученного в реакцвЛ
(4). Пусть масса СаС12 из реакции (1) составляет х (г). Топ Л
х+0,04-111+0,02-111+0,02-100= 14,21. Отсюда х=5,55г, чтЛ
составляет 0,05 моль. Следовательно, в реакцию (1) вступит!
0,05 моль, или 74-0,05=3,7 г Са(ОН)2.
Исходная смесь содержит 8 г СаСО3 и 3,7 г Са(ОН)2.
9.	а) Связь Si—Si электрононенасыщена, поэтому она имей
тенденцию к разрыву при взаимодействии с нуклеофильными
реагентами.
б)	Как и во всех соединениях с отрицательно заряжении J
водородом, связь Si—Н также взаимодействует с протона nJ
воды с образованием молекулярного водорода.
в)	Si2H6 x(CH3)A; M(Si2Hfr-x(CH3)x)=2-28,086+(6-х)-1,008-I
+х-(12+3-1,008)=62,22+14,027х.
Масса образца равна 20 мг или v=20/(62,22+14,027х) (ммоль!
Полученный водород:
DV	0,974-27-8 Z
+ мл); v= <даи’-> <м“оль)-
KI
Найдем степень замещения х, исходя из следующего соотно-
ния: при гидролизе выделяется водород за счет расщепления
м «ей Si—Н (6-х) и Si-Si (1).
»6~х+1)-20/(62,22+14,027х)=(0,974-27,8)/(0,08314-294).
Отсюда степень замещения х=2.
г)	=Si-H+H2O ~^Si-OH+H2T,
= Si Si^ +2Н2О	2=Si—OH+H2t.
Имеем (для симметричного изомера)
Si2H4(CH3)2+6H2O------► 2Si(OH)3CH3+5H2T,
2/iSi(OH)3CH3-----► [SiO3(CH3)2]n+3nH2O,
nSi2H4(CH3)2+3nH2O-------► lSi2O3(CH3)2]„+3«H2f.
д)	Два изомера:
СН, Н	СН, н
I -* I	I - I
CHrSi — SiH	CHrSi—Si	Н
з I I	J I I
H H	H	H
II Соединение Y - непредельное, на одну двойную связь в
-гм приходится Л/Вг) =160. Тогда масса фрагмента с одной
В’йной связью будет 1,25-160/2=100. Не исключено, что это и
инь относительная молекулярная масса Y. Уточнить
ад. дположение можно по плотности паров. Принимая
-пюсительную молекулярную массу воздуха равной 29,
вплучаем 29-3,5= 101,5. Таким образом, относительная моле-
.,лярная масса вещества Y, молекула которого имеет одну
дойную связь, равна 100. Остается только рассмотреть, чего не
Витает до Y указанному в условии сложному эфиру — продукту
.онирования: СН-С С О R Относительная молекулярная
О О
м icca эфира без R равна 87. Одна йз оксогрупп образовалась,
Пн всей вероятности, при озонировании двойной связи. Тогда
44
45
на R и соединенную до озонирования двойной связью групп
приходится Мг= 100—(87—16)=29, которую следует подели»
между СН3 (R) и СН2. Из двух возможных структур:
снгс-с-о-сн3	сн3-с-с-о-сн3
н2с о	о сн2
1	2
только первая отвечает условию задачи, поскольку пр
гидролизе второго эфира получится дикетон. Главное отличие '
от X — отсутствие в последнем соединении двойной связи
Теперь ясно, что один из важнейших промышлении
мономеров — метилметакрилат Y был получен при термическо»
разложении (деполимеризации) своего полимера X:
<Рнз	сн3
(-СН2-С-)И	----► П(—СН2 = С-С-О-СН3)
о=с-о-сн3	о
11.	Вещество НООС—CH2-NH2*HC1 (эквивалентная масс
(400/4*1,12)= 112) реагирует с NaOH:
HOOCCH2NH2*HCl+NaOH = HOOCCH2NH2+NaCl+H20,
А	Б
HOOCCH2NH2+NaOH = NaO0CCH2NH2+H2O.
В
12. Осадок — AgBr.
Н3С	Н,С
'снсн2сн2Вг^ЭД )
Н3С
‘СНСН2СН2ОН:‘^
Н3с г
н3с о	н3с
снсн2<^« ЧСНСН2СООН^
н3с	ж н	Н3с	2 3
Н3С
\
—►	СНСН3 (ключ к решению задачи);
Н3С
СН3	СНз
[Ag(NH3)2]OH	I	[01
НзС-С-СН.Вг-^^— н3с-с-СН20Н
сн3	сн3
Б	Д
[Армадой
—► н3с—с—с
I \
сн3 н
т-;—>нзс
СНз
+2NaOH
-N«2C<
H3C
CH—CH
/
H3C
НзС\	[Ag(NH3)210H	f01
CHCHCH3 .	► CHCHClb >
/ I	-AgBr	/ I J -HO
H3C Br	H3C	OH
H3C
—►	CHCCH3
/ II
H3C Й
и
13. а) Механизм перегруппировки Фаворского для меченого
соединения:
Очевидно, метка распределяется поровну между положения-
ми 1 и 2 в молекуле продукта.
47
б) Происходит аналогичная реакция: на аноде окисляете
бромвд-ион, образующийся атом брома способен галогениро
вать а-СН2-группу кетона, далее происходит церегруппировк
Фаворского.
рь-сн2—со-сн3	Ph СН-СО-СНз Ме°
Вг
СН3ОН
—► Ph-CJPCH2 ---► Ph-CH2-CH2-COOCH3
Br +МеОН в »МеО+Вг
14. а) Синтез этилбензоата:
в) синтез м аминобензойной кислоты:
15. a) N2+3H2=2NH3,
А
4NH3+5O2=4NO+6H2O,
2NO+O2=2NO2,
2NO2+H2O+1/2O2=2HNO3,
Б
48
??•
NH2+HONO+HC1 —►
-► HO3S
(4диметиламино)азобензол-4'- сульфокислота
(метиловый оранжевый).
б) m=Mlt/Fr, /'=96500 Кл/молъ,
Z=(fr£z>-^,)/(/?v+^«)=(10-l,5B-l,5B)/(0,5+10-0>4)=3A,
Ь — число батарей; Еь — напряжение одной батареи; Ер —
ряжение поляризации; Rv — сопротивление амперметра; Д —
трен нее сопротивление батареи.
тин2=(2 г/моль)/2(96500 Кл/моль)-3 А*32167 с = 1 г.
Из уравнения реакций имеем стехиометрическую схему:
1 г Н2, т.е. 0,5 моль Н2~1/3 моль NH3~l/3 моль HNO3~l/3
моль C6H5NO2~l/3 моль C6H5NH2 (Г).
I fat 553
49
Масса продукта Г равна:
т=пМ=3\ г C6H5NH2.
16. 1. Эмпирическая формула X может быть рассчитана
основании данных о продуктах его сгорания:
vh2o~(0,9 г)/(18 г/моль)=0,05 моль,--► vh=0,1 моль,
%Н=(0,1 г)/(1,06 г)-100=9,4,
vco2=(3,52r)/(44 г/моль)=0,08 моль,--► vc=0,08 моль ин
0,96 г,
%С=(0,96 г)/(1,06 г)-100=90,6,
X: СхНр х:у=(90,6/12):(9,4/1)=4:5.
Эмпирическая формула С4Н5.
Молекулярная формула (С4Н5)И.
Молярная масса X:
A/x=Mn2-Px/Pn2~28 г/моль-3,79=106 г/моль.
Таким образом, формула вещества — С8Н10.
2. Данные условия задачи приводят к предположению, ч
X - орто-ксилол.
о-ксилол;	фталевая кислота; фталевый
1,2-диметилбензол 1,2-бензоддикарбоно-ангидрид
вая кислота
50
Фталевая кислота А, а также ее ангидрид Б реагируют с
бутиловым спиртом в присутствии кислотного катализатора с
>оразованием дибутилового эфира фталевой кислоты В.
СООН	н+,о / СООС4Н9
+2С4Н9ОН —~*[QI	+2Н2О;
СООН	^ СООС4Н9
3 Конденсация фталевого ангидрида с фенолом в присутст
мт H2SO4 или безводного ZnCl2:
Y: фенолфталеин
Фенолфталеин используется в качестве кислотно основного
индикатора: он бесцветный в кислой среде и малиновый в
цепочной:
51
4. Формулы Кекуле для рр/ио-ксилола:
^?х^СН3
^^СНз
приводят к предположению, что это вещество существует в вп^
двух изомеров. Однако такие изомеры получены не были. В на
стоящее время известно, что С—С связи в бензоле эквивалент? о.
Поэтому формулу ксилола можно изобразить следующим образом
Такое изображение означает, что л связи равномерно рас
пределены по всему кольцу, и в этом случае должен сущест
вовать только один ортио-диметилбензол. В 1941 году Хайман и
Витбаут получили новое подтверждение эквивалентности С- ('
связей в бензольном кольце. Они провели реакцию о-ксилола ;
озоном и получили два различных триозонида в соотношений
1:1. После разложения водой было получено три вещества:
НС
И
НС
С. х
I
^сн
с
I
н
ЗОзО I	9	Н2°
—>| о	I	2
О I
'О I н
н о
н о
сн.
I '
/СН3
ЗО3
НС. ^сн
'с
.СТ
О'
К I G
с
* I
Н I о.
О. 'г
о
/СН3
IХО н2о II II
о I - —» сн3с-ссн3 +2
” /Р
с-с
и Хн
о о
II //
н3с—с—с
н
о
Г:
этандиаль, глиоксаль;
Д:
пропанональ, метилглиоксаль;
О
бутан-2,3—дион, диацетил.
продуктов озонирования —	3:2:1
Е:
эквивалентность С-С связей в бензольном
сн3с—ссн3
Соотношение
• дгвержда-ет :
. 11ьце.
6. Из трех веществ Г, Д и Е только первые два легко
»исляются до соответствующих кислот:
О О	0	0
\	// разб. HNO3	// окисление
с—С ---------►
н
О,
с-с
/ \
н он
глиоксалевая
кислота
О
//
н3с—с—С
- ноос-соон
щавелевая
кислота
Ж
О
//
*► н3с-с-с
з он
а—кетопропионовая кислота
Н
О
О
бромная вода
Н
Д
I Соединение Е требует более сильных окислителей, таких как
II 02, Н104 и т.д.
	О О
II II гор. р-р НэОо
сн3с—ссн3 -р-р-р-^-£ 2СН3СООН
I	Е	и
этановая (уксусная) кислота
Щавелевая кислота применяется в качестве стандарта при
приготовлении раствора КМпО4 точной концентрации:
2KMnO4+5(COOH)2+3H2SO4-2MnSO4+K2SO4+10CO2+8H2O.
53
Экспериментальные данные по определению вещества
титрованием 0,05 М раствором КМпО4 подтверждают, что
является щавелевой кислотой.
TlKMnO4=C-V=0,05 моль/л-0,0256 л=0,00128 моль,
П(СООН)2= 5/2-0,00128 моль=0,0032 моль,
это соответствует 0,288. г вещества Ж, что согласуется с услс
вием задачи.
7. В 1865 г. Кекуле предложил для бензола циклическ-.
формулу
Н
I
Н
Позднее было экспериментально установлено, что все С-ато?
и Н-атомы в молекуле бензола эквивалентны. По тем
причинам, что и для о-ксилола, формула бензола пишется
виде:
Озонирование бензола приводит к триозониду, который пос.
гидролиза дает глиоксаль:
А /
О А Н
Н. КО
С	I О
I	О I
I/О
Н | О' а'
О, 'х н
о \
н
зн2о
—►з
о о
ХС—С +ЗН2О2
/ \
н н
17. 1. А: СН2=СН—СН—СН2 бутадиен-1,3,
Б: С1СН2—СН=СН—СН2С1 1,4 дихлорбутен-2,
54
В: С1СН2~СНС1-СН=СН2 3,4-дихлорбутен 1,
Г: НООС(СН2)4СООН гександиовая кислота,
Д: H2N(CH2)6NH2 1,6-гександиамин,
Е: СН2=СС1—СН=СН2 2-хлорбутадиен-1,3.
Гсн2=сн-сн-сн2с1
2.	CH2=CH-CH=CH2+C1 Cl—►
СН2-СН СН СН2С1
СН2СНСНСН2О
СН2-СН-СНС1-СН2С1
+сг—
СН2 -СН=СН - ОВД	L* С1СН2 - СН=СН - СН2С1
(электрофильное присоединение) Ае
3.	C1CH2CH=CHCH2C1+2KCN NCCH2CH=CHCHH2CN+
2КС1,
ncch2ch=chch2cn+h2 ncch2ch2ch2ch2cn,
NC(CH2)4CN+4H2O(-_^m>)HOOC(CH2)4COOH+2NH3,
NC(CH2)4CN+4H2->H2N(CH2)6NH2,
CH2=CHCHC1CH2C1+OH-*CH2=CHCC1=CH2+C1+H2O,
/О\
H-C	CH-CH CH2
CH2=CH-CH=CH2+3O3-*	II	I z,
о—о о—о
HjC CH CH <pH2+2H2O_^2HCHO+OHCCHO+2H2O2
о—о о—о
—н2 +н,о	+сн3сно
4.	СН4 СН^СН—► СНзСНО ——►
Hg2+	он
+н2	-Н2о
—► СН3СН(ОН)СН2СНО	СН3СН(ОН)СН2СН2ОН —
—► СН2=СН-СН=СН2, или:
55
-H2 ^u+HCHO	+H2
CH4 “► СН^СН Пи > НОСН2-С С СН2О
Un	INI
-Н,0
—► НО(СН2)4ОН —► СН2=СН-СН=СН2, или:
сн н сн=сн -tHC=CH » сНп=сн-с=сн — ]—►
СН4 CH-CHCu2CI2NH4CI 2 с с Zn + NaOH
—► СН2=СН-СН=СН2) или:
-Н2	+Н20	+Н9	кат
сн4 -► сн-сн ^ СН3СНО СН3СН2ОН 4^*
—► сн2=сн-сн=сн2.
-сн2х ХСН2- -СН2х н
5. С=с' И zc=c'
ci н ci сн2-
18. Молекулярная формула Е:
44,18/12=3,68; 8,82/1=8,82; 47/16=2,94,
С: Н: 0=3,68/2,94:8,82/2,94:2,94/2,94= 1,25:3:1 = 5:12:4.
Поскольку Е взаимодействует с уксусным ангидридом, это
мог бы быть одно или многоатомный спирт. Если бы это был
одноатомный спирт, 136 г его реагировали бы со 102 г уксусно
го ангидрида. В действительности же 13,6/136=0,1 моль спирта
взаимодействует с 40,8/102=0,4 моль уксусного ангидрида, т.е.
Е — четырехатомный спирт.
Е образуется при восстановлении Д, значит, Д имеет карбо-
нил и 3 гидроксильные группы. Д получен из трех молекул Б и
одной молекулы А. Соединение Д имеет три ОН-группы и одну
СО-группу. Условия реакции соответствуют альдольной кон-
денсации; очевидно, что А — ацетальдегид, а Б — формальдегид.
В и Г, таким образом, продукты последовательны альдольных
конденсаций ацетальдегида с формальдегидом:
Н2С=О+СН3СН=О —► но-сн2-сн2-сн=о,
БА	В
НО-СН2\
но-сн2-сн2-сн=о+н2с=о —►	сн - сн=о.
но-сн<
В	Б	Г
56
(НОСН2)2СН~СН=О+Н2С=О —► (НОСН2)3С-СН-О,
г	БД
(НОСН2)зС-СН=О+Н2 —► С(СН2ОН)4,
д	Е
С(СН2ОН)4+4(СНзСО)20 -► С(СН2ОСОСНз)4+4СНзСООН.
Е
19.

d-Элементы
1.	Железо образует с кислородом три оксида. Один из них
содержит 77,8% железа, другой 70,0 и третий — 72,4%. Опреде
лите формулы оксидов.
2.	Неизвестный металл массой. 13 г обработали избытком
разбавленного раствора азотной кислоты. К полученному рас
твору добавили избыток горячего раствора гидроксида калия;
при этом выделилось 1,12 л газа (измеренного при н.у.).
Какой металл был растворен.в азотной кислоте?
3.	Металлическая пластинка массой 50 г после пребывания в
растворе соляной кислоты уменьшилась в массе на 1,68%, при
этом выделилось 0,366 л газа. Из какого металла может быть
изготовлена пластинка?
4.	Над смесью металла с его оксидом пропустили водород до
полного восстановления оксида, а продукт реакции растворили
в разбавленной серной кислоте. Объем выделившегося при
этом водорода равен объему водорода, пошедшего на
восстановление исходной смеси (объемы измерены при
одинаковых условиях).
Какие металлы и оксиды удовлетворяют условию задачи?
Приведите примеры таких смесей, рассчитайте в эгих примерах
молярные соотношения металла и его оксида.
5.	Имеется сплав двух металлов, взятых в молярном соотно
шении 1:1. При растворении в избытке соляной кислоты нанес
ки сплава массой 1,02 г или при обработке 1,7 г сплава
избытком нагретого раствора NaOH получается один и тот же
объем водорода (1120 мл). Из каких металлов состоит сплав,
каков его процентный состав? Что можно сказать о химических
свойствах этих металлов, исходя из положения в Периодичес
кой системе Д.И. Менделеева?
6.	Кристаллогидрат сульфата марганца(П) содержит 40,36%
марганца. Какую формулу имеет кристаллогидрат?
7.	Некоторые квасцы (кристаллогидрат A11 B3,(SO4)2-12H2O)
содержат 51,76% кислорода и 4,53% водорода. Определите их
состав.
58
X. Две пластинки одинаковой массы изготовлены из одного
вталла, степень окисления которого в соединениях равна
«•ум. Пластинки опустили в растворы солей меди и серебра
знаковой молярной концентрации; через некоторое время
..шули, высушили и взвесили (при этом весь выделенный
ггалл осел на пластинках). Масса первой пластинки увели
ллась на 0,8%, второй — на 16%. Из какого металла изго-
илены пластинки?
9.	Образец кристаллогидрата типа MaA/H2O (где М — ме-
ллл) массой 2,3793 г провзаимодействовал с избытком SOCI2.
образовавшиеся в результате реакции газообразные продукты
ропустили через раствор хлорида бария, содержащий хлорово-
I Сродную кислоту и пероксид водорода. Незначительные коли-
I сства SOCI2, уносимые из реакционной среды выделяющимися
сообразными продуктами, выморозили. Масса осадка, выде-
оиишегося из раствора, составила 14,004 г. Было найдено, что
иассовая доля серы в нем равна 13,74%.
Во втором опыте 1,1896 г исходного вещества растворили в
। «оде и объем полученного раствора довели до 100 мл. Одна
витая часть этого раствора прореагировала с 10 мл 0,2 М
детвора AgNOj. Масса осадка, образовавшегося в результате
•гого взаимодействия, равна 0,28664 г. (Конечная точка титро-
вания определялась кондуктометрическим методом.) Рассчитай
Ifc и определите формулу кристаллогидрата. (Используйте отно-
«тельные атомные массы элементов, приводимые в
Периодической системе).
I Зная, что 1 моль образца кристаллогидрата может содержать
максимально 7 моль воды, приведите пример другого возмож-
ного гидрата.
10.	Химик, исследуя свойства карбонила железа А, получен-
юго нагреванием железа в атмосфере СО, обнаружил, что на
свету из него выделяются желтые кристаллы. При действии на
1екоторое количество этих кристаллов разбавленной серной
кислоты выделяется 0,123 л газа Б, а из раствора при осторож-
ном выпаривании можно получить 0,278 г зеленых кристаллов
В О каких веществах идет речь?
11.	Кристаллогидрат соли металла массой 8,22 г с общей
формулой MSO4-7H2O был растворен в 50 мл воды. Измеренная
59
через некоторое время массовая доля вещества в раствор?
оказалась равной 8,51%. Определите,о каком металле идет речь.
Решения
1.	Запишем формулу оксида железа в общем случае: FexOy
Найдем отношение х:у и, приводя к целочисленному отноше
нию, определим формулы оксидов:
х:у= (77,8/56): (22,2/16) = 1,39:1,39= 1:1; оксид FeO
х:у= (70/56) = (1,25/1,875)=1:1,5; оксид FeOi>5 или Fe2O3
х:у= (72,4/56): (27,6/16) = 1,29:1,725 = 1:1,34=3:4;
оксид Fe3O4.
2.	Газ, образовавшийся в результате реакции с гидроксидом
калия, очевидно, аммиак. Поэтому один из продуктов взаимо
действия металла с азотной кислотой — нитрат аммония:
8М+ЮлНЬ1О3 = 8M(NO3)„+wNH4NO3+3«H2O, (1)
лЬ1 Н4МО3+лКОН = лЫН3+лН2О+иКЬЮ3,	(2)
где л — валентность металла (степень окисления металла и
Ми+1). Таким образом, из уравнений (1) и (2) следует стехио
метрическая схема
8М - лЫН3
8ЯГ - 22,4л,
13 - 1,12,
Аг= (13-22,4л)/(8-1,12) = 32,5л,
л=1, Лг=32,5 — нет; л=2, Яг=65 — цинк; л=3, Аг=97,5 -
нет; л = 4, Ar— 130 — нет.
Растворяемый металл — цинк.
3.	Уравнение реакции:
М+лНО= МС1„+(л/2)Н2.
Потеря массы составила 50-0,0168 = 0,84 (г).
х г металла выделяют л/2-22,4 л Н2,
0,884 г 0,336 л Н2,
х= (0,84-л-22,4)/(2-0,336) = 28л (г).
60
Если металл одновалентный, т.е. л=1, его относительная
«гомная масса равна 28 (кремний). Но кремний не растворяется
а соляной кислоте и не может быть одновалентным. При л=2
лгносительная атомная масса равна 56, т. е. металл — железо.
Можно проверить и варианты с л == 3 и 4 и убедиться в том, что
правильный ответ — только железо.
4.	Смесь должна удовлетворять следующим условиям:
а)	металл должен реагировать с разбавленной серной кисло-
той, а его оксид — полностью восстанавливаться водородом;
б)	металл в оксиде должен иметь большую положительную
(тепень окисления, чем в сульфате, полученном при реакции
металла с H2SO4.
Примеры смесей:
1)	Sn и SnO2
SnO2+2H2=Sn+2H2O,
Sn+H2SO4= SnSO4+H2.
Молярное соотношение 1:1.
2)	Fe и Fe2O3
Fe2O3+3H2 = 2Fe+3H2O,
Fe+H2SO4=FeSO4+H2.
1 моль Fe2O3 при восстановлении образует 2 моль Fe, при
растворении которых в H2SO4 образуется 2 моль Н2. 1 мо ль Fe
при растворении в H2SO4 образует 1 моль водорода, Всего
образуется 3 моль Н2. Следовательно, молярное отношение
металла и оксида в смеси 1:1.
3)	Fe и Fe3O4
Fe3O4+4H2=3Fe+4H2O,
Fe+H2SO4=FeSO4+H2.
1 моль Fe3O4 образует 3 моль Fe, 3 моль Fe восстанавливают
1 моль Н2 из H2SO4, поэтому молярное отношение металла и
оксида в смеси — 1:1.
5.	Исходя из условия задачи, можно прийти к выводу, что с
кислотой реагируют оба металла, а со щелочью — один, т.е.
один из металлов, образующих сплав, амфотерный.
61
1-й вариант решения.
Для решения задачи следует определить понятие эквивалента
Эквивалентом химического элемента называют такое его коли
чество, которое соединяется с 1 моль атомов водорода или заме-
щает то же количество атомов водорода в химических реакциях
1120 мл соответствует 0,1 моль атомов водорода. Таким образом, в
1,7 г сплава содержится 0,1 эквивалента амфотерного металла, а в
1,02 г содержится в сумме 0,1 эквивалента обоих металлов, т.е.
1,02/1,7 — 0,06 эквивалента амфотерного металла и соответственн
0,04 эквивалента другого металла. Учитывая это, а также то, что
металлы в сплаве содержатся в эквимолярном соотношении, полу-
чаем, что валентности металлов относятся как 2:3, причем амфо
тарный металл — трехвалентный. В итоге приходим к уравнению
0,06х+0,04у = 1,02, где хи у — значения эквивалентов, или Зх+2у =
= 51, причем Зх = ЛХМ]); 2у = Л/М2), т.е. сумма атомных масс
металлов равна 51. Из Периодической таблицы находим — это
алюминий и магний. Далее легко найти процентный состав сплава
53% алюминия и 47% магния.
2-й вариант решения:
Объем Н2, выделяемого вторым металлом из кислоты:
1120-1,02/1,7 = 672 мл,
следовательно, первым — 1120—672 = 448 мл.
Отношение валентностей И1(Н2)/И2(Н2) = Z#i//#2 = 448/672=2:3
[малые (1—3) целые числа]. Следовательно, валентности метал
лов 2 и 3. Отсюда объем водорода из кислоты, если количества
металлов составляли по п моль, равен:
(1+2/3)-22400л = 1120,
л = 0,02.
(A+H2)-0,02= 1,02,
Л1+Л2=51.
Далее — как в первом решении.
6.	M(MnSO4)= 151; Л/(Мп) = 55; х — число молей Н2О в
одном моле кристаллогидрата MnSO4-xH2O.
40,36% соответствует 55 г,
100%	(151+18х) г,
х=5.
Формула вещества MnSO4-5H2O.
62
7.	Пусть а — атомная масса А, а b — атомная масса Б. Пред-
положим, что водород содержится только в воде. Тогда
тесовая доля водорода равна 24/(а+/>+192+216) = 0,0453, откуда
< *-А»= 121,80. Массовая доля кислорода равна 320/(в+/>+408) =
0,5176, откуда а+Ь=210,23.
Различные суммы (а+Ь) получились из-за того, что водород
содержится, по-видимому, не только в воде, но и в катионе.
Таким катионом может быть только аммоний NH4+. Следова-
тельно, квасцы аммонийные. Если <2= 18, то />=210—18=192 —
гго иридий 1г. Формула квасцов NH4Ir(SO4)2‘12H2O.
8.	Уравнения происходящих реакций:
M+Cu2+=Cu+M2+,
M+2Ag+=2Ag+M2+.
Обозначим через А атомную массу металла. Составим про-
порцию по первому уравнению: если растворилось^ г металла
(моль), на пластинке осело бы 64 г меди и разница в массе
сставила (64—Л) г, по условию в случае меди молярная разница
(64—А) г сответствует реальной разнице в 0,8%. Аналогично в
случае серебра молярная разница (в 216—Л) г соответствует
реальной разнице в 16%. Имеем суммарную пропорцию:
(64—Л) г соответствует 0,8%,
(216—Л)	16%,
0,8(216—Л) = 16(64-Л), отсюда Лг= 56.
Эту задачу можно решить и более строгим математическим
способом. Обозначим массу пластинки через т (г). Пусть
прореагировало х моль, или Мх г металла. Тогда выделилось х
моль меди и 2х моль серебра или 64х г меди и 216х г серебра
Увеличение массы первой пластинки (64х~Ах) г, второй —
(216г~Лх) г. По первому уравнению имеем:
т г (масса всей пластинки) — 100%,
(64х~Ах) г (увеличение массы) — 0,8%,
0,8w= 100(64х—Ах).
По второму уравнению:
т г - 100%,
(216а? Ах) г — 16%,
16w= 100(216х—Ах).
63
Разделим уравнение из первой пропорции на уравнение из
второй:
0,8w/16m = (64x—Ах)/(216х~Ах), или 0,8/16=(64—Л)/(216~А),
отсюда Аг- 56 (железо).
9.	а) Массовая доля серы позволят сделать вывод, что
осадок - это BaSO4.
Реакция:
M^A/z^O+zSOCla=zSO2+2zHCl+МДА>,
zSO2+zH2O+zBa2+=zBaSO4+2zH+,
v(BaSO4)=w(BaSO4)/MBaSO4)+14,004/233.4=0,06 моль.
Количество воды в кристаллогидрате v(H20) = 0,06 моль.
б) Количество вещества А в образце.
Реакция: Ag++A-=AgA,-
v(Ag+) = cK= 0,2’0,01 = 0,002 моль,
v(AgA) = 0,002 моль,
W(AgA) = m(AgA)/v(AgA) = 0,28664/0,002= 143,32 г/моль.
Таким образом, А — это С1.
Осадок, который образуется при титровании, — AgCl, а
кристаллогидрат содержит в своем составе хлорид. 1,1896/5 г,
т.е. 0,23792 г кристаллогидрата содержит 0,002 моль СГ; 2,3792 г
кристаллогидрата содержит 0,02 моль СГ.
Молярное отношение СГ и Н2О в кристаллогидрате:
v(Cl“): v(H2O) = 0,02:0,06 =1:3.
Возможные предположения:
1)	МС1-ЗН2О, v(Cl“)=0,02 моль,
v(MC1-3H20) = 0,02 моль,
Л/(Ма-ЗН2О) = 2,3793/0,02= 118,965 г/моль,
ММ) = ММС1’ЗН2О)-МС1)-ЗМН2О) =
= 118,965-35,453-54,046 = 29,466 г/моль.
Элемент с таким значением относительной молекулярной
массы является неметаллом, следовательно, первое предполо-
жение неверно.
2)	МС12-6Н2О, v(Cl ) = 0,02 моль,
64
v(MCl2-6H20) = 0,01 моль,
MMC12-6H2O) = 2,3793/0,01 = 237,93 г/моль,
Л/(М) = Л/(МС12-6Н2О)-2Л/(С1)-6МН2О) =
- 237,93-70,906-108,092 = 58,932 г/моль.
Таким образом, металл — Со. Второе предположение удовле-
творяет условию задачи. Формула гидрата СоС12-6Н2О.
10. Fe+5CO = Fe(CO)5,
2Fe(CO)j Fe2(CO)9+COt,
Fe2(CO)9+2H2SO4= 2FeSO4+2H2t+9COT.
При разложении Fe2(CO)9 серной кислотой на каждые
0,278 г FeSO4-7H2O выделяется 0,123 л Н2 и СО.
11. Пусть атомная масса металла М — х, тогда молекулярная
масса кристаллогидрата х+32+4-16+7-18 = х+222. В растворе
содержится (50+8,22)*0,0851 = 4,95 г соли. В исходной навеске
кристаллогидрата находится 8,22—4,95 = 3,27 г, или 0,182 моль
воды, следовательно, соли — 0,026моль, и масса соли равна
4,95/0,026 = 190,7 г, а относительная атомная масса металла 94,7.
Такого металла нет. Поскольку концентрация измерена не сразу, в
растворе могла пройти реакция. Результат не может быть объяснен
протеканием реакции гидролиза, так как соли такого типа
полностью не гидролизуюся, невозможно также и простое
разложение сульфата. Единственно возможное решение —
взаимодействие с водой:
MSO4+H2O —► M(OH)SO4+l/2H2t.
Кристаллогидрата было 8,22/(х+222) моль, M(OH)SO4—
столько же, водорода выделилось 8,22/2(х+222) моль, или
8,22/(х+222) г, тогда масса раствора равна (50+8,22—
-8,22/(х+222)) г, в нем содержится ((х+113)-8,22/(х+222)) г
M(OH)SO4, откуда
(х+113)-8,22/(х+222)
50 + 8,22-8,22/(х+222)
х=52.
Металл — хром, соль — CrSO4-7H2O,
2CrSO4+2H2O = 2Cr(OH)SO4+H2T.
65
Комплексные задачи
1.	Спирты не проводят электрического тока, в то время как
щелочи, также содержащие гидроксильную группу, в расплав
ленном состоянии или в водном растворе электрический ток
проводят. Чем это объяснить?
2.	Какие вещества можно получить, располагая сухим
нитратом натрия, концентрированной серной кислотой и
водным раствором аммиака? Приведите уравнения химических
реакций.
3.	Какие новые вещества можно получить, используя хлор,
серу, нитрат серебра, воду и продукты их превращений?
Приведите уравнения химических реакций.
4.	Предложите вещества, химические свойства которых
соответствуют приведенной схеме превращений (при действии
других веществ или изомеризации). Число промежуточных
веществ в цикле не ограничено.
5.	Бесцветный газ объемом 5,6 л (н.у.) с относительной
молекулярной массой на 3,4% меньше, чем у воздуха, сожгли в
избытке кислорода. Продукты сгорания пропустили через
10%-ный раствор гидроксида натрия с плотностью 1,1. Какой
объем раствора щелочи был взят, если известно, что продукты
сгорания исходного газа не содержат воду?
6.	Неорганическое соединение содержит 12,28% азота, 3,50%
водорода, 28,07% серы и кислород. Назовите это соединение и
кратко охарактеризуйте его свойства.
7.	На чашках чувствительных весов уравновешены две колбы
объемом по 0,2 л, содержащие одинаковое количество раствора
соляной кислоты. В одну из колб осторожно поместили
пробирку с 5г гидрокарбоната натрия, в другую — такую же
66
пробирку с 5 г сульфита калия. Края пробирок при этом
• находились выше уровня раствора в колбах. На горла колб
надели легко растягивающиеся резиновые шарики одинаковой
массы и еще раз уравновесили чашки весов. Затем колбы
наклонили так, что содержимое пробирок прореагировало с
кислотой до полного израсходования одного из компонентов в
каждой колбе. Изменится ли равновесие после окончания
реакции? Какова должна быть чувствительность весов для
такого эксперимента?
8.	Образец, содержащий хлориды натрия и калия, имеет
массу 25 г. К водному раствору образца прибавили 840 мл
раствора AgNO3 (0,5 моль/л). Осадок отфильтровали, после чего
опустили в раствор медную пластинку массой 100,00 г. Через
некоторое время масса пластинки составила 101,52 г. Рассчи-
тайте массовые доли компонентов исходной смеси.
9.	Два газа А и Б реагируют при комнатной температуре
только в присутствии воды, образуя смесь солей В и Г с оди-
наковым качественным, но разным количественным составом.
Эта смесь при осторожном нагревании выделяет газы Д и Е.
Газ Д может реагировать с водородом с образованием А или с
из-бытком кислорода с образованием Б. Определите вещества
А—Е, укажите условия проведения упомянутых реакций.
10.	Через последовательно соединенные электролизеры с
инертными электродами, содержащие: первый — раствор хло-
рида бария, второй — раствор сульфита калия с одинаковыми
количествами веществ, пропускали электрический ток.
Электролиз прекратили, когда в первом электролизере
прекратилось повышение концентрации гидроксильных ионов,
а на аноде этого электролизера выделилось 11,2л газа.
Полученные в результате электролиза растворы смешали.
Ьпределите состав и массу выделившегося осадка.
11.	Раствор некоторой соли, имеющий щелочную реакцию,
при нагревании медленно нейтрализовали хлоридом аммония.
На это ушло 2,675 г NH4C1; в результате выделилось 1,70 г
газбобразных веществ, а сухой остаток после выпаривания
полученного раствора представлял собой хлорид натрия.
Определите исходную соль, если известно, что она не
67
проявляет окислительных свойств.
12.	При осторожном действии воды на бинарное
соединение А, образованное двумя неметаллами, получается
высший оксид Б (белое кристаллическое вещество) и летучее
водородное соединение В. Действие на А избытка воды
приводит к В и Г. Окисление А кислородом дает Б и газ Д,
имеющий плотность вдвое большую, чем кислород.’Д реагирует
с В в объемном соотношении 1:2, образуя воду и простое
вещество Е, которое также может быть получено при
осторожном окислении В. Назовите все упомянутые вещества и
приведите уравнения химических реакций.
13.	Для полного сгорания некоторого органического
вещест-ва потребовалось в 2 раза меньше кислорода, чем для
полного сгорания следующего члена гомологического ряда.
Какие это могут быть соединения?
14.	При гидролизе 7,42 г некоторого эфира получено 3,22 г
одноосновной карбоновой кислоты и 6,72 г одноатомного
спирта. Какой эфир был взят для гидролиза?
15.	Неизвестная соль X при нагревании до 250°С разлагает
ся, образуя ряд газообразных при этой температуре продуктов
А,Б,В и Г, каждого по 1 моль на моль X. Как растворение в
воде, так и приведение смеси к нормальным условиям дает соль
Д, и остается неизменным газ Б, переходящий при сжигании в
газ В. Газ Б можно получить при нагревании В с углем. При
20°С раствором щелочи поглощаются как газ В, так и жидкость
Г. Как смесь, полученная при нагревании X, так и вещества X и
Д дают осадки с известковой водой. О каких веществах идет
речь? Написать уравнения всех приведенных реакций.
16.	Некоторая жидкость перегоняется в интервале
температур 34 40°С. Она мало растворима в воде, не способна к
реакции с гидроксидом меди(П), очень медленно реагирует со
щелочью на холоду. Навеску этой жидкости массой 1,0000 г со
жгли, получив при этом 0,9722 г воды, 0,1718 г хлороводорода и
2,0030 г диоксида углерода. Исследуемую жидкость поместили в
колбу с обратным холодильником и обработали горячим
раствором гидроксида натрия. Произошло частичное растворе
ние жидкости, что сопровождалось выделением газа с резким
запахом. Оставшуюся нерастворенной часть жидкости отделили
и обработали концентрированным раствором иодида водорода,
в результате чего она прореагировала с образованием иодэтана.
Определите состав жидкости. Используя все данные задачи,
покажите, однозначно ли ее решение. Ответ обоснуйте.
Напишите уравнения реакций. Какое вещество обусловливает
появление резкого запаха? Предположите механизм
образования иодэтана.
17.	Как известно, в бензоле имеется ароматическая система
из шести л-электронов, образующих электронное облако.
Пользуясь Периодической системой элементов Д.И.Мен-
делеева, сравните с точки зрения ароматичности бензол и
соединение боразол B3N3H6, в котором вместо атомов углерода
в шестичленном кольце чередуются атомы бора и азота.
Изучение изотопного обмена 2Н на дейтерий в боразоле
показало, что если источником дейтерия является избыток DC1,
DCN или ND3, образуется вещество I состава N3B3H3D3. Если
же источником дейтерия является избыток NaBD4, образуется
вещество П иной структуры, но того же состава, что и вещество I.
Напишите структурные формулы боразола, веществ I и II.
В присутствии хлорида алюминия боразол вступает в
реакцию с бензолом с образованием фенилборазола. Это соеди-
нение по спектральным данным содержит связь В—С и N—С.
Сравните скорости реакций с бензолом при прочих равных
условиях боразола и соединений I и II.
Решения
1.	См. тему "спирты" в любом учебнике по органической
химии.
2.	Уравнения возможных химических реакций:
2NaNO3 = 2NaNO2+O2,
NH3+H2SO4 = (NH4)2SO4,
H2SO4+NaNO3 = NaHSO4+HNO3,
69
4HNO3 2H2O+4NO2+O2,
HNO3+NH3^NH4NO3.
3.	4AgNO3+2H2O 3JieKrpoJD£ 4Ag+O2t+4HNO3,
2AgNO3 — 2Ag+2NO2T+O2T, S+02 = S02,
2Ag+Cl2= 2AgCl, Cl2+H2O--HCl f HC10,
2SO2+O2	2SO3, SO3+H2O = H2SO4,
2NO2+O2+2H2O = 4HNO3,
3NO2+H2O = 2HNO3+NO и тд.
4.	Примеры расшифровки схемы:
Процесс полимеризации и поли-
конденсации исходного вещества Д,
а также деполимеризация и гидро-
лиз продуктов реакции.
5.	Относительная молекулярная масса газа Af/=29-(l~0,034)=
=28. Такое округленное значение Мт имеют три газа: азот, но
он не горит; этилен, он образует воду при горении:
С2Н4+ЗО2= 2СО2+2Н2О,
поэтому не удовлетворяет условию, и монооксид углерода,
удовлетворяющий условию задачи:
2СО+О2 = 2СО3, CO2+NaOH = NaHCO3.
Количество монооксида углерода: v = 5,6/22,4 =^0,25 (моль); оно
равно, согласно уравнению второй реакции, количеству гидрок
70
сида натрия. Искомый объем раствора щелочи равен:
„ 40-0,25-100 ЛЛ л , ч
V----------— — 90,9 (мл).
1,1-ю
12,28
6.	N:H:S:O=^—
14
3,50 28,07
1	32
56,15
16
= 1:4:1:4.
Простейшая формула NH4SO4.
Это — персульфат аммония (NH4)2S20g. Взаимодействует со
щелочами с выделением NH3, как и все соли аммония.
Является сильным окислителем.
7.	Выполним сначала все расчеты для случая, когда кислота
имеется в избытке в обеих колбах:
5	г	х моль
NaHCO3+HCl = NaCl+CO2+H2O;
М = 84 г/моль	v = 1 моль
х= 1-5/84=0,0595 (моль)
5	г	у моль
K2SO3+2HC1=2KC1+SO2 i Н2О;
М= 158 г/моль	v= 1 моль
у= 1-5/158 = 0,0316 (моль).
Объемы газов: 22,4-0,0595=1,34 л СО2; 22,4-0,0316 = 0,71 л
SO2 (в пересчете на н.у.).
Разность выталкивающих сил, действующих на колбы с раз-
дувшимися шариками, равна весу соответствующего объема
воздуха: 1,34—0,71 = 0,63(л). При средней относительной
молекулярной массе воздуха - 29 находим разность
выталкивающих сил: 29-0,63/22,4 - 0,815 (г).
Хотя в колбах выделялись газы с различными молекуляр-
ными массами, суммарная масса реактивов и посуды на каждой
чашке весов осталась неизменной. Следовательно, разница в
весе будет определяться только разностью выталкивающих сил,
действующих на взвешиваемые в воздухе приборы. Колба с
сульфитом натрия в пробирке станет на 0,815 г тяжелее. В этом
случае чувствительность весов может быть небольшой — 0,5 г
вполне достаточно. Поскольку в условии не указано количество
и концентрация кислоты, можно рассмотреть случай, когда
кислота находится в недостатке в обеих колбах. Предположим,
71
что в каждой колбе имеется по 0,01 моль кислоты. Тогда
согласно уравнениям выделится 0,01 моль СОг и 0,005 моль
SO2. Разность выталкивающих сил составит 29-0,005 = 0,145 г.
При недостатке кислоты SO2 может вообще не выделиться из-
за образования HSO3-. Для меньшего количества кислоты
разность по массе будет меньше. Чтобы заметить, что колба с
гидро-карбонатом стала легче, потребуются более
чувствительные весы. Из уравнений реакций видно, что для
выделения одного объема SO2 требуется в 2 раза больше
кислоты, чем для выделения того же объема СОг из
гидрокарбоната. Следовательно, при любом количестве кислоты
СО2 выделится больше. Значит, чашка весов с гидрокарбонатом
в конце опыта будет легче.
8.	ЛХСр) = 63,5, Л/Ag) =108,
Cu+2AgNO3=Cu(NO3)2+2Ag
ту	х
Пусть х — масса осажденного серебра, у — масса растворен-
ной меди.
65,3/у= 2-108/х, х-у= 101,52-100,00= 1,52, х= 1,52+у,
65’3 = 216 , у=0,63, x=2,15rAg+.
у 1,52+у
Масса нитрата серебра: (840/1000)-0,5-170 = 71,4 г AgNO3,
170 г----108 г	1	„
.	>—► x=45,36rAg+
71,4 г---хг	)
Масса серебра, которое пошло на осаждение, равна:
45,36-	2,15 = 43,21 г.
Масса хлорида:
108rAg+-------35,5 г СГ,
43,2 г----- х г,
х= 14,2 г СГ.
Af(NaCl) = 58,5, Af(KCl) = 74,6.
Пусть z — масса NaCl в смеси, к — масса КС1 в смеси;
Z г NaCl содержит 35,5/58,5х СГ,
72
к г КС1	35,5/74,6* СГ,
{35,5z + 35,5* = м 2 z= 17,6 г NaCl, 70,2%,
58,5	74,6	’’ *= 7,4 г КО, 29,8%.
г+А=25
9.	А - NH3, Б - NO2, В и Г - NH4NO2 и NH4NO3,
2NH3+2NO2+H2O —► NH4NO2+NH4NO3,
Д, Е - N2, N2O
"Ж }	N2+N2O+4H2O,
(1°, P)	эл.дуга
N2+3H2^2NH3, N2+O2^2NO,
komh.t—pa
2NO+O2 —► 2NO2.
10.	Из условия следует, что реакция в первом электролизере
прошла полностью:
анод катод
ВаС12+2Н2О —► Ва(ОН)2+С12Г+Н2Т.
11,2 л С12 (0,5 моль) на аноде означает образование 0,5 моль
Ва(ОН)2 в растворе после электролиза Количество электри-
чества во втором электролизере такое же, т.е. там прошла
реакция с образованием 0,5 моль K2SO4:
K2SO3+H2O~► K2SO4+H2T.
При электролизе K2SO3 кислород не выделяется, пока суль-
фит не окислится. При смешении растворов выпадает осадок:
Ba(OH)2+K2SO4 = BaSO4l+2KOH
0,5 моль 0,5 моль 0,5 моль
^BaSO = Н6,5 г.
4
11.	Поскольку сухой остаток содержал только NaCl, а
исходная соль обязана содержать кислотный остаток, то газы,
выделившиеся в реакции — это аммиак и гидрид кислотного
остатка (кислота в газообразном виде).
Пусть а — валентность кислотного остатка х, тогда
уравнение реакции можно записать так:
73
2,675 г	1,70 г
NaaX+aNH4Cl —► aNaCl f HdX+«NH3
'----V--'
Мр=23а+х	53,5a	e+x+17a
2,675-17 „
т=_Гм=0'85г
Расчет подтверждает предположение о составе газов:
2,675 г	тг
(NH4C1 —► NH3)
53,5	17
Составим пропорцию:
53,5а г NH4C1----► 18д+х г газов
2,675 г NH4C1----► 1,70 г газов
53,5-1,70о=:2,675(18д+х), 34а=18а+х, 16д=х.
Величина а принимает значения 1,2,3,..., тогда х=32, а=1
(единственное решение), соль — Na2S, реакция:
Na2S + 2NH4C1 —► 2NaCl+H2S+2NH3.
12.	A-P2Ss> Б-Р2О5, В - H2S, Г - НРО3 (или Н3РО4), Д -
SO2, Е - S.
(pso2=32, цо2= 16. Плотность SO2 вдвое больше, чем плот-
ность О2).
P2S5+5H2O = 5H2St+P2O5,	P2S5+6H2O = 5H2ST+2HPO3>
2P2S5+15O2=2P2O5+10SO2, 2H2S+SO2=3S+2H2O,
(2:1)
2P2S5+5O2= 10S+2P2O5
осторожно
Возможен вариант: As2S5.
13.	Для окисления группы -СН2— (гомологической разнос-
ти) нужно три атома кислорода. Поэтому исходное вещество
также должно окисляться тремя атомами кислорода, тогда
следующий член гомологического ряда будет окисляться
шестью атомами кислорода:
СхНу+(х^/2)О2=хСО2+у/2Н2О,
Cx+IHy+2+(x+y/2+ 1,5)О2=(xi- 1)СО2+(у/2+1)Н2О.
Примеры веществ, окисляемых тремя атомами кислорода
(первые члены гомологических рядов):
74
СН3ОН — метанол, НООССН(ОН)СООН — гидроксимало-
новая кислота, CH2N2 - диазометан, НО—СН2-СООН - гид-
роксиуксусная кислота, НО—С(СООН)3 — трикарбоксиметанол.
14.	При гидролизе эфира прореагировало воды: 3,22+6,72—
—7,42=2,52 г, или 0,14 моль. Если омылялся эфир RCOOR' (по
реакции RCOOR'+H2O=RCOOH+R'OH), то его также было 0,14
моль. Отсюда:
7,42 — 0,14 моль
хг — 1 моль
х=53;
AfXR)+AfXR') = 53—44 = 9. Такого эфира быть не может. Значит,
n(R) / w(R'), и омылялся эфир общей формулы RC(OR')X. При
х=3: RC(OR)3+2H2O=RCOOH+3ROH; Жэфира)= 106. Кисло
ты получено 0,07 моль, ЛГ/НСООН) = 46; для спирта соот-
ветственно 0,21 моль и Л/г=32. Значит, исходный эфир —
(СН3О)3СН.
15.	Из описания физических свойств ясно, что смесь содер-
жит аммиак. Образование соли Д указывает на то, что одним из
компонентов смеси является вода. Осадок с известковой водой
говорит от том, что в смеси может содержаться СО2 либо SO2.
Очевидно, что В — СО2 или SO2, Г — Н2О. В — именно СО2, т.к.
из SO2 нельзя получить никакого газа, кроме H2S, а он не
может быть получен взаимодействием SO2 с углем. Тогда Б —
это СО, следовательно, Д — гидрокарбонат аммония NH4HCO3.
Таким образом, разложение происходило по схеме
CxHyOzNjt —► NH3+H2O+CO2+CO
Формулу соли можно вывести, если вспомнить, что из 1
моль соли получается 1 моль всех продуктов, следовательно,
H2O+NH3+CO2+CO = N Н5С2О4,
а установить ее структуру помогут те факты, что соли аммония
дают NH3, карбонаты — СО2, а СО получают или из формиатов,
или из оксалатов по следующим схемам:
НСООН = Н2О+СО,
Н2С2О4=Н2О+СО+СО2, следовательно:
75
nh4hc2o4=nh3+co+co2+h2o,
X А Б В Г
NH3+CO2+H2O —► NH4HCO3,
2CO+O2 —► 2CO2,
Б	В
CO2+C —► 2C0,
В	Б
CO2+2NaOH —► Na2CO3+H2O,
В
NH4HC2O4+Ca(OH)2 —► CaC2O4i+2H2O+NH3,
X
NH4HCO3+Ca(OH)2 —► CaCO3l+2H2O+NH3.
16.	Из данных элементного анализа можно рассчитать
соотношение числа атомов в молекуле соединения. В 1 г
жидкости содержится
2,003-12,011/44,01 = 0,5467 (г) С,
0,9722-2,016
18,014
0,1718-1,008
36,45
— 0,1135 (Г) Н,
0,1718-35,453/36,45=0,1671 (г) Q,
1,0000-0,1135-0,5467-0,1671 = 0,1727 (г) О.
Бругго-формула CxHjClnOp;
0,5467 12,011	0,1135 0,1671 0,1727 :	:	:	=х:у:п:р; 12,011 35,453 15,999
0,04554:0,1126:0,0047:0,0108 = х :у: п :р;
9,685:23,96:1:2,298=х: у: п :р.
Соотношение атомов должно быть целочисленным, подо-
брать такое соотношение не представляется возможным. Веро-
ятнее всего, жидкость — это смесь, на что указывает и
температура ее кипения. Предположим сначала, что смесь
состоит из двух компонентов. Возможны два варианта.
1)	. С1 и О присутствуют в одном соединении:
а)	хлорзамещенные спирты и кислоты ассоциированы (водо-
76
родная связь), кипят при высокой температуре и растворяются
в воде;
б)	хлорзамещенные альдегиды реагируют с Си(ОН)2;
в)	а-хлорзамещенные эфиры гидролизуются на холоду в
присутствии NaOH;
г)	р хлорзамещенные эфиры имеют высокие температуры
кипения.
Значит, подобрать такое соединение не представляется воз-
можным.
2)	. С1 и О присутствуют в разных соединениях:
а)	по тем же причинам, что и в предыдущем варианте, от-
брасываются спирты, кислоты и альдегиды;
б)	иодэтан может дать только диэтиловый эфир; из кис-
лородсодержащих соединений подходят только простые эфиры;
в)	сложные эфиры не подходят либо потому, что имеют
высокую температуру кипения, либо потому, что реагируют с
Си(ОН)2 (дают формиаты). Остается диэтиловый эфир:
х:у:р=4:10:1;
х:ур=9,192:22,98:2,298.
Для второго вещества остается:
0,493:0,98:1=х:у: п;
х:у:п= 1:2:2.
Из хлорсодержащих соединений подходит (СН2С12)Л, однако
л = 1 невозможно, поскольку дихлорметан кипит при 40°С.
17. Структура н 6 к-электронов образуют аро
боразола:	магическую систему, анало-
‘Y гичную бензольной, отличаю-
хвх..^в^ щуюся лишь не столь
Y н равномерным распределением
11 заряда.
Из данных задачи следует, что при изотопном обмене с
соединениями, содержащими дейтерии, связанный с более
электроотрицательным элементом или находящийся в виде
иона D+, образуется соединение (I), а при обмене с
соединениями, содержащими дейтерий, связанный с менее
77
электроотрицательными элементами или в виде иона D ,
образуется соединение II. Это согласуется со структурой
боразола, в которой три атома водорода связаны с более
электроотрицательным азотом, а три атома водорода связаны с
менее электроотрицательным бором. Обмениваются на дейте-
рий только "подобные" атомы водорода.
	° “ Vy" dyby
Структуры:	DBN®D	Н'В>ГВ"Н H	D I	П
Ответ на второй вопрос зависит от механизма реакции.
Скорости реакций всех трех веществ должны быть одинаковы,
если разрыв связи В—Н (или В—D) не происходит в медленной
скоростьопределяющей стадии. Если же эта стадия медленная и
скоростьопределяющая, то соединение II, содержащее связи В
D, будет реагировать медленнее боразола и соединения I,
содержащих только связи В—Н.
Список рекомендуемой литературы
1.	Хьюи Дж. Неорганическая химия. М., Химия, 1987.
2.	Коттон Ф., Уилкинсон Дж. Основы неорганической
химии. М., Мир, 1979.
3.	Терней А. Современная органическая химия. М., Химия,
1981. тг.1,2.
4.	Кузьменко Н.Е., Чуранов С.С. Общая и неорганическая
химия. М., МГУ, 1977.
5.	Пилипенко А.Т. и др. Справочник по элементарной
химии. Киев, Вища школа, 1985.
6.	Сорокин В.В., Загорский В.В., Свитанько И.В. Задачи хи-
мических олимпиад. М., МГУ, 1989.
7.	Середа И.П. Конкурсные задачи по химии. Киев, Вища
школа, 1982.
8.	Адамович Т.П. и др. Сборник олимпиадных задач по
химии. Минск, Нар. асвета, 1988.
9.	Потапов В.М., Татаринчик С.Н., Аверина А.В. Задачи и
упражнения по органической химии. М., Химия, 1989.
10.	Будруджак П. Задачи по химии. М.,Мир, 1989.
11.	Общая химия в формулах, определениях, схемах (под
ред. Тикавого В.Ф.). Минск, Изд-во Университетское, 1987.
12.	Турова Н.Я. Справочные таблицы по неорганической
химии, изд.2. М., Высший хим.колледж, 1993.
Оглавление
Предисловие....................................3
Галогены.......................................5
Решения......................................7
Кислород, сера................................14
Решения.....................................16
Азот........................................  23
Решения.....................................27
Углерод, кремний..............................35
Решения.....................................41
«/-Элементы...................................58
Решения.....................................60
Комплексные задачи............................66
Решения.....................................69
Список рекомендуемой литературы...............79
Игорь Валентинович Свитанько
Нестандартные задачи по химии
Учебное издание
Редактор Белан Г.И.
Художник Нестерова И.Ю.
Корректор Веселый С.С,
Компьютерный набор Веселый С.С.
Сдано в набор 12.09.92. Подписано к печати 15.03.93.
Формат 60x84/16. Бумага офсетная. Гарнитура Таймс.
Печать офсетная. Объем 5 п.л. Тираж 200И0 Заказ N S 53
Цена договорная. Второй завод.
Московский институт развития образовательных систем
109004, Москва, Нижняя Радищевская уЛ^ д.10
Московская тип. 4 Комитета РФ по печати
129041 Москва, Б. Переяславская, 46