Olimpiada de Chimie LX Moscova City School

Etapa urbană2003/2004 sc. an

Teme de clasa 11

Din păcate, în timpul selecției finale, a fost făcută o greșeală de tipar în problema nr. 6, ceea ce a făcut imposibilă rezolvarea adecvată a acestei probleme. Curatorul de clasa a XI-a își cere scuze pentru această greșeală nefericită. Soluțiile la această problemă au fost verificate de către participanți pe baza logicii raționamentului lor și a prezenței ipotezelor rezonabile. Acest bug a fost corectat în acest kit.

11-1O probă de 10,0 g de aliaj de zinc-aluminiu a fost dizolvată într-un exces de acid clorhidric. Totodată, s-au eliberat (normalizat) 7,03 litri de gaz. Determină fracțiunile de masă ale metalelor din aliaj. Ce cantitate de gaz va fi eliberată atunci când același aliaj este dizolvat într-o soluție fierbinte de alcali concentrat?

11-2Când un compus aromatic este bromurat în prezența unui catalizator AlBr3 la întuneric, se formează un singur derivat monobrom și se pot obține 1,57 g din acest derivat monobrom din 1,00 g compus inițial . Determină structura substanțelor organice descrise, dacă se știe că randamentul produsului de reacție este de 90%.

<111-34, cântărite, 3,07 g de compus <1D4 au fost dizolvate într-un exces de soluţie apoasă de NaOH. Soluţia rezultată a fost neutralizată cu acid azotic la pH=7 şi s-a adăugat un exces de azotat de calciu. Precipitatul alb precipitat a fost filtrat, uscat și cântărit - masa sa a fost de 3,1 g. S-a adăugat un exces de azotat de argint la soluția rămasă, ceea ce a cauzat căderea a încă 8,61 g de precipitat alb. Identificați substanțaDși scrieți ecuațiile tuturor reacțiilor menționate în problemă. Ce substanțe se pot forma în timpul reacțieiDcu amoniacul?

11-4SubstanțaK4 este un lichid volatil cu o densitate a vaporilor de hidrogen de 42. CândK4 este tratată cu o soluție diluată de NaOH șila acidificarea ulterioară, se formează un acid instabilA4, care este apoi ușor decarboxilat pentru a da acetonă. Identificați substanțeleKșiL. Cum poate fi obținută substanțaKîn industrie și laborator? Dați reacțiile substanțeiKcu: a) amoniac (masa molară a produsului este de 101 g/mol) b) benzen în prezența clorurii de aluminiu (masa molară a produsului). este 162 g/mol).

11-5În timp ce sortau rafturile vechi din laborator, chimiștii au descoperit o substanță cristalină albă. Substanța era foarte solubilă în apă, formând o soluție acidă. Când s-au adăugat prin picurare 1,00 g din această substanță la o soluție de AgN03, s-au format 2,73 g de precipitat alb de brânză. Odată cu adăugarea suplimentară de AgNO3, se observă un precipitat negru și se eliberează gaz cu o densitate a hidrogenului de 14. Determinați ce substanță au găsit chimiștii și scrieți ecuațiile reacțiilor sale cu AgNO3.

11-6Substanța organicăAse descompune în acid fosforic concentrat sub o ușoară încălzire, formând un amestec de gaze cu o densitate a hidrogenului de 25 și nu rămân substanțe organice în soluție. Dacă amestecul de gaze rezultat este trecut prin apă cu brom, atunci volumul său este redus la jumătate, iar atunci când este trecut ulterior printr-o soluție alcalină, restul său este complet absorbit. Determinați substanțaA, dacă se știe că atomii de hidrogen din ea nu se pot distinge. Scrieți ecuațiile reacțiilor menționate. Propuneți o metodă de obținere a substanțeiA. În ce scopuri este substanțaAutilizată pe scară largă în sinteza organică? Dă un exemplu.

„…Nu am spus că va fi ușor. Am spus doar că va fi adevărul…”

Morpheus, Matricea

  1. w (Zn) = 60% w (Al) = 40% (fluctuațiile în interval de 2% sunt luate ca răspuns corect) dizolvând în alcali, se vor elibera 14,06 litri (0,626 mol) de gaz.
  2. Compus aromatic -p-xilen (masă molară = 106), produs de bromurare - 1-bromo-2,5-dimetilbenzen (masă molară = 185)
  3. SubstanțaD- POCl3 (masă molară = 153,5) Produșii de reacțieDcu amoniac pot fi:
  4. city
  5. Substanța detectată este diclorhidrat de hidrazină N2H6Cl2 (masa molară a cationului = 17*n, unde n este numărul de atomi de clor). Reacții: N2H6Cl2 + 2AgNO3 = N2H6(NO3)2 + 2AgCl N2H6(NO3)2 + 4AgNO3 = 4Ag + 6HNO3 + N2
  6. Reacția Obținerea
    olimpiada
    A(abreviere comună - Boc2O) este utilizată ca protecție a grupărilor alcoolice în sinteza organică.

SOLUȚII

  1. Să scriem ecuațiile de reacție pentru dizolvarea metalelor în acid: Zn + 2HCl = ZnCl2 + H2 2Al + 6HCl = 2AlCl3 + 3H2 Fie x fracția de masă a zincului din aliaj și y fie fracția de masă a aluminiului. Apoi puteți compune un sistem de ecuații: x + y = 1 10*x/65 + (10*y/27)*3/2 = 7.03/22.4 Rezolvând, obținem răspuns: w(Zn) = 60%; w (Al) = 40% Pentru a determina cât hidrogen va fi eliberat atunci când 20,0 g din acest aliaj sunt dizolvate în alcali, nu este necesar să se efectueze un calcul. Deoarece dizolvarea atât în ​​acid cât și în alcali este în esență reducerea hidrogenului, volumul de gaz eliberat pe masa de metal nu se va modifica. În consecință, atunci când se dizolvă 20,0 g, se va elibera de două ori mai mult hidrogen - 14,06 litri.
  2. Masa molară a unui compus aromatic ca urmare a reacției de bromurare se modifică după cum urmează: M (derivat monobrom) \u003d M (compus) + 80 (brom) - 1 (hidrogen substituit) Să notăm molarul masa unui compus aromatic cu x și scrieți ecuația: 1,57*0,9/(x + 80 - 1) = 1,00/x De unde x = 106. Dintre derivații benzenului, această masă molară corespunde etilbenzenului, xilenilor și benzaldehidei. Dintre aceste substanțe, un singur derivat monobrom poate formapara-xilen (datorită echivalenței tuturor pozițiilor) și benzaldehidă (datorită substituției preferențiale în pozițiilemeta). Cu toate acestea, o parte semnificativă a benzaldehidă este oxidată în timpul bromării în aceste condiții și se formează de asemenea produseorto- șipara-bromo-substituite (în cantități mai mici). Prin urmare, scorul maxim în această problemă a fost stabilit pentru răspunsulpara-xilen.
  3. Precipitatul format prin adăugarea de nitrat de argint este probabil AgCl. Să reprezentăm substanțaDprin formula AClx. Atunci masa molară a lui A este: M(A) = 3,07/(8,61/x*143,5) – 35,5*x = x*(3,07/(8,61/143, 4) - 35,5) unde 143,5 este masa molară a AgCl. De aici găsim A = 47 și x = 3 (pentru alte x, se obțin valori non-întregi ale lui A). Precipitatul format la adăugarea azotatului de calciu poate fi fluor, carbonat sau fosfat (sulfatul de calciu precipită numai când soluția este încălzită). Astfel, A trebuie să conțină C, F sau P. Un răspuns rezonabil se obține doar cu această din urmă opțiune - A = PO. AstfelD= POCI3. În reacțiaDcu amoniacul, înlocuirea atomilor de clor este cel mai probabil (oxigenul este mai ferm legat de fosfor).
  4. Acidul care formează acetona la decarboxilare este CH3C(O)CH2COOH (acid acetoacetic). Are o masă molară de 102 g/mol, care diferă de masa molară a substanțeiK(42*2=84) cu 18 g/mol, adică pe moleculă de apă. Prin separarea unei molecule de apă din acidul acetoacetic, pot fi obținute următoarele formule structurale: Formula 1 și 2, de fapt, pot fi tautomeri. Formula 3 este mai puțin preferată deoarece conținefragment de alen instabil. Structura corectă a substanțeiK, care poate fi determinată în principal pe baza cunoștințelor, formula 1 este dicetenă. Dieteta se obține prin dimerizarea cetenei CH2=C=O, iar aceasta, la rândul său, prin scindarea HCl din clorura de acid acetic CH3COCl sub acțiunea aminelor terțiare (în laborator) sau prin piroliza acidului acetic propriu-zis (în industrie) . Directia principală a reacțiilor dichetenei este atacul nucleofil asupra grupării carbonil. Reacțiile cu amoniacul și benzenul decurg exact după acest mecanism, care explică structura produselor (vezi răspunsurile).
  5. Precipitatul alb de brânză format după adăugarea azotatului de argint este din nou AgCl. Folosind o formulă similară cu cea dată în soluția problemei 3, găsim masa molară a cationului A al substanței studiate: \u003d 17 * x Adăugarea în exces de AgNO3 la soluție se oxidează în mod evident (precipitează de argint) are o masă molară 14 * 2 = 28. Poate fi CO, N2 sau C2H4. Comparând cu masa molară a cationului, găsim o soluție potrivită pentru substanța studiată - diclorhidrat de hidrazină N2H6Cl2. Cationul are o masă molară de 34 = 17 * 2 și formează azot în timpul oxidării.
  6. Materia organicăAse descompune cu încălzire slabă în acid fosforic concentrat, formând un amestec de gaze cu o densitate a hidrogenului de 25 și nu rămân substanțe organice în soluție. Dacă amestecul de gaze rezultat este trecut prin apă cu brom, atunci volumul său este redus la jumătate, iar atunci când este trecut ulterior printr-o soluție alcalină, restul său este complet absorbit. Determinați substanțaA, dacă se știe că atomii de hidrogen din ea nu se pot distinge. Scrieți ecuațiile reacțiilor menționate. Propuneți o metodă de obținere a substanțeiA. Care este scopul substanțeiAeste utilizat pe scară largă în sinteza organică? Dă un exemplu. Amestecul de gaze format în timpul descompuneriiAare o masă molară de 25*2=50 g/mol, iar unul dintre gaze este probabil o alchenă sau o alchină (absorbită de apa cu brom). ), iar al doilea este CO2 (absorbit de alcalii) . Știind că raportul gazelor din amestec este de 1:1 (volumul se reduce la jumătate atunci când este trecut prin apă cu brom), găsim masa molară a primului gaz: M (gaz) = ​​50 * 2 - 44 = 56, care corespunde masei molare a butenei. Având în vedere că toți atomii de hidrogen din compusul inițial trebuie să fie echivalenți, este rezonabil să presupunem că acesta conține substituențitert-butil și, respectiv, gazul este izobutilenă. Acesta, la rândul său, se poate forma în timpul deshidratării alcooluluitert3-butilic. Combinație de fragmente CO2 și (CH3)3CO- obținem formula substanțeiA- Boc2O: