|
|
Всеукраинская студенческая олимпиада,
Харьков, 2000 год, условия задач |
|
1. «Алкалоїд» Оптично неактивний аліфатичний алкалоїд Х, який можна в одну стадію синтезувати з триметиламіну, вперше було виділено з жовчі. У водних розчинах Х є сильним електролітом. При розчиненні 1,21 г речовини Х у відповідній кількості води утворюється 1 л розчину А, рН якого дорівнює 12,0; густина 1,00 г/см3, а температура замерзання на 0,0372 К нижче температури замерзання води (кріоскопічна константа води 1,86). Внаслідок прожарювання 1,21 г Х з надлишком оксиду купруму(ІІ) утворилась газова суміш (при 150
оС і тиску 1 атм її об'єм дорівнював V0), яку послідовно пропустили через концентровану сірчану кислоту (об'єм при 110
оС і тиску 1 атм становив V1) і через розчин гідроксиду калію (об'єм при 80 оС і такому ж тиску став
V2), причому
V0 : V1 : V2 = 31,156 : 11,933 : 1,000.
1) Які речовини відносять до алкалоїдів?
2) Наведіть структурну формулу алкалоїду Х і назвіть його.
3) Розрахуйте рН розчину, одержаного при змішуванні 50 мл розчину А з 60 мл розчину оцтової кислоти з концентрацією 0,015 моль/л (рКа оцтової кислоти 4,76).
4) Які реагенти необхідні для синтезу Х з триметиламіну в одну стадію?
При розрахунках використовуйте значення атомних мас, округлені до цілих чисел.
10 балів Автор Ю.В. Холін
2. «Море» Ларс Гуннар Сіллен у 60-х роках ХХ ст. досліджував океан як рівноважну хімічну систему. У першому наближенні модель океану можна одержати, змішавши HCl,
H2O, KOH, Al(OH)3 та SiO2 і дочекавшись, коли система досягне рівноважного стану. При різноманітних співвідношеннях кількостей речовини компонентів у стані рівноваги співіснують такі фази: газова (в основному пара Н2О), водний розчин, кварц, каолініт
Al2Si2O5(OH)4 та калієва слюда
KAl3Si3O10(OH)2.
1) Скільки термодинамічних ступенів свободи має система, що розглядається в задачі?
2) Запишіть рівняння гетерогенної реакції перетворення слюди на каолініт. Розглянувши цю реакцію і врахувавши умову електронейтральності фаз, поясніть, що відбудеться із значеннями рН водної фази при додадаванні до системи а) КОН, б) HCl (Т = const)?
3) Приймаючи, що у рівновазі з водним розчином і атмосферним повітрям знаходиться донна фаза FeOOH, оцініть загальну (сумарну) концентрацію розчинних форм Феруму.
Довідкові дані: рН океанської води дорівнює 8,1;
FeOOH(ос.) + 3H+ = Fe3+ + 2 H2O
lg K = 3,96
Fe3+ + H2O = FeOH2+ + H+
lg K = -3,05
FeOH2+ + H2O = Fe(OH)2+ + H+
lg K = -3,26
2 Fe3+ + 2 H2O = Fe2(OH)24+ + 2
H+ lg K = -2,91
Fe3+ + e- = Fe2+
lg K = 13,0
O2 + 2 H2O + 4 e- = 4 OH-
E0 = 0,40 B
Якого висновку можна дійти, порівнявши Вашу оцінку з результатами вимірювань, згідно з якими концентрація в океані розчинних форм Феруму і Мангану складає
~10-7 моль/л?
4) Морська вода містить карбонати і борати (аніони та протоновані форми). Девід Дірссен, відфільтрувавши осади, відтитрував пробу морської води (об'єм 150 мл, рН 8,02) розчином НСl з концентрацією 0,100 моль/л. Реєстрували е.р.с. гальванічного кола, до якого входили скляний електрод з водневою функцією та каломельний порівняльний електрод (табл.). За результатами титрування а) визначте рН у точках еквівалентності, б) вкажіть, відтитровці яких компонентів вони відповідають, та в) розрахуйте молярні концентрації компонентів і вміст Бору й Карбону (мг/л) у морській воді. Карбонатна (вугільна) кислота:
рКа1 = 6,0; рКа2 = 9,4; борна кислота:
рКа = 8,8; Е0 = 350,3 мВ.
v(HCl),мл Е, мВ
v(HCl), мл Е, мВ
20 балів Автори Ю.В. Холін та Л.О. Слєта
3. «Чемпіонат з титрування» Ниф-Ниф, Наф-Наф и Нуф-Нуф определяли концентрацию раствора фосфорной кислоты, соревнуясь в правильности результатов. Каждый из них использовал мерную посуду, позволяющую измерять объем с относительной погрешностью *** и один и тот же раствор гидроксида натрия с молярной концентрацией 0,0250 моль/л. Для титрования отбирали по 20,0 мл раствора кислоты, а для определения конечной точки титрования Ниф-Ниф выбрал индикатор метиловый оранжевый (интервал рН перехода окраски 3,0 – 4,4), Наф-Наф — тимолфталеин, синяя окраска которого, по данным И.Кольтгофа, начинает появляться при рН 9,7. Нуф-Нуф решил воспользоваться потенциометрическим прибором, позволяющим измерять рН с точностью ±0,02.
1) Если концентрация раствора фосфорной кислоты равна 0,0080 моль/л, какой объем титранта добавят Ниф-Ниф и Наф-Наф к моменту, когда измененится окраска индикатора?
2) Если Ниф-Ниф и Наф-Наф одинаково хорошо владеют приемами титрования и имеют нормальное цветовое зрение, чьи результаты можно считать более точными?
3) Какое значение рН получилось у Нуф-Нуфа после добавления *** мл титранта? При каком значении рН кислота будет полностью оттитрована до гидрофосфата? Нуф-Нуф закончил титрование при этом значении рН и утверждает, что погрешность индикации в этом случае отсутствует. Прав ли он?
4) Предложите методику титрования фосфорной кислоты как трехосновной в водном растворе.
Количественные оценки получите на основе использования концентрационно-логарифмической диаграммы. Значения логарифмов концентрационных констант диссоциации фосфорной кислоты: lg
Ka1 = ****; lg Ka2 = ****; lg Ka3 = *****.
20 балів Автор Л.П. Логінова
4. «Смуги та сигнали...» В результате взаимодействия бензальдегида с ацетилацетоном и ацетатом аммония в спиртовой среде получено соединение А
(C17H19NO2), ИК спектр которого содержал полосы поглощения при 3310, 1670, 1630 и 1570 см-1. Кипячение соединения А с эквимолярным количеством гидроксиламина в спирте привело к образованию соединения В, в масс-спектре которого присутствовал пик молекулярного иона с m/z 284, а спектр ПМР содержал сигналы со значениями d, м. д.: 6,9 – 7,4 (5H, м), 4,82 (1Н, д, J=2.3 Гц), 4,49 (1Н, с), 3,46 (1Н, д), 2,46 (3Н, с), 2,06 (3Н, с), 1,96 (3Н, с), 1,45 (3Н, с).
1) Установить строение соединений А и В, написать схему и механизм их образования.
2) Объяснить наличие полос в ИК спектре и сигналов в спектре ПМР.
3) Что можно сказать о стереохимии соединения В? Предскажите стереохимию продукта В на основании механизма реакции. Подтверждается ли предполагаемый результат данными ПМР? Как можно экспериментально подтвердить стереохимию данного соединения?
15 балів Автор С.О. Комихов
5. «Фугітивність» Студентів різних поважають, Студентів різних полюбляють. Добрий той студент, хто знає, Який
зміст “фугітивність” має, І в чому її
важливість? (Студенты разные важны, Студенты разные нужны. Хорош студент, кто знает, Что
“фугитивность” означает. И для чего она нужна, И почему она важна?)
Відомо, що 1 моль NH3 при тиску 40 атм та температурі 423 К займає об'єм 0,769 л. Розрахуйте, якою є фугітивність.
10 балів Автор Т.А. Бережна
6. «Швидкість» Чи можуть спостерігатися в експерименті наведені нижче на рис. а-в види залежності швидкості гомогенної реакції (v) від часу (t)? Якщо так, наведіть по одному прикладу таких реакцій.
10 балів Автор Ю.В.Холін
7. «Вгадай речовину!» При взаємодії сполуки С2Н4О2 з водно-аміачним розчином оксиду аргентуму(І) утворюється срібло, а вичерпне відновлення сполуки С2Н4О2 приводить до утворення метанолу. Визначте структурну формулу речовини С2Н4О2 і запропонуйте спосіб її синтезу, виходячи з метану.
5 балів Слова народні
8. «Сніданок з Гіллеспі» Вкажіть характер зміни валентних кутів у таких рядах: а)
NH4+, NH3, NH2-; б) PH3, PF3,
PCl3: в) [Ag(NH3)2]+, [Cu(NH3)4]2+,
[Co(NH3)6]3+, [Co(NH3)6]2+.
1) У групі б) обговоріть характер і причини зміни полярності молекул; характер і причини зміни енергій зв'язку.
2) Вкажіть стан гібридизації центральних іонів комплексних частинов, вказаних в групі в).
3) Вкажіть число неспарених електронів у комплексних катіонах і оцініть їхні магнітні моменти.
15 балів Автори О.А.Жикол і Ю.В.Холін
Решения
|
