Олимпиада
Карта сайта
Главная страница

Всероссийская олимпиада школьников по химии
2007/2008 г.
Федеральный окружной этап.

9 класс
10 класс
11 класс

См. также: Йод в проекте ХЭлПВиС Кузьменко Н.Е., Еремин В.В., Попков В.А.: Начала химии. Для поступающих в вузы

Одиннадцатый класс.

Задача 11-1.

Юный химик решил получить иод по стандартной методике, заключающейся в действии газообразного хлора на подкисленный соляной кислотой раствор иодида калия. Однако, к удивлению экспериментатора, первоначально выпавшие кристаллы иода (реакция 1) полностью растворились с образованием оранжевого раствора, из которого при охлаждении выпали желтые кристаллы вещества А (реакция 2), которые, по данным химического анализа, содержат 43,56 масс. % хлора. При нагревании навески А массой 4,075 г на воздухе юный химик установил, что сначала при осторожном нагревании (при температуре немного выше 100°С) происходит выделение газа и образование оранжевых кристаллов вещества Б (реакция 3). При 210°С происходит полное термическое разложение соединения А (реакция 4), причем на стенках пробирки сублимировалось 1,59 г черно-фиолетовых кристаллов В с металлическим блеском, а на дне пробирки осталось 0,93 г белого кристаллического вещества Г, устойчивого при нагревании до 700°С и растворимого в воде. Полученный раствор Г давал с избытком раствора нитрата серебра 1,79 г белого творожистого осадка Д (реакция 5).

Вопросы.
1. Определите вещества А-Д.
2. Напишите уравнения реакций 1-5.
3. Приведите примеры еще 2 способов получения соединения А. Напишите уравнения реакций.

(10 баллов)

Задача 11-2.

При растворении навески 1,4850 г галогенида А (содержит 64,19 масс. % металла X) в избытке концентрированного раствора аммиака получили бесцветный раствор, верхняя часть которого быстро посинела на воздухе. Через полученный раствор пропустили избыток сероводорода. Из раствора выпал осадок смеси бинарных соединений Б и В (содержание металла X в соединении Б 79,85 масс. %). Осадок отфильтровали, промыли водой, высушили и взвесили. Его масса составила 1,2419 г.

Вопросы.
1. Определите формулы веществ А - В. Ответ подтвердите расчетами.
2. Напишите уравнения всех описанных в задаче реакций в ионной форме.
3. Рассчитайте количественный состав (в % по массе) осадка, выпавшего при пропускании сероводорода.
4. Предложите способ получения галогенида А из металла X (уравнения реакций с указанием условий их проведения).
5. Будут ли растворяться осадки Б и В в концентрированной а) соляной; б) азотной кислоте? Если да, напишите уравнения соответствующих реакций.

(10 баллов)

Задача 11-3.

Термодинамика двойной спирали

Олигонуклеотиды - короткие фрагменты нуклеиновых кислот, принимающие участие в биосинтезе главного хранителя наследственной информации любого организма на Земле - молекулы ДНК. Среди олигонуклеотидов есть особый класс - их называют самокомплементарными. В водном растворе они могут димеризоваться, образуя двойную спираль, в которой все основания одной цепи полностью комплементарны основаниям другой цепи: 2Х <=> Х₂.

Вопросы.
1. Приведите пример самокомплементарного олигонуклеотида, содержащего 8 оснований. Его формулу запишите в однобуквенных обозначениях (А - аденин, G - гуанин, Т - тимин, С - цитозин). Может ли число оснований быть равно 7? Ответ поясните.
2. Запишите выражение для константы равновесия димеризации К.
3. Пусть f - равновесная доля недимеризованных (свободных) молекул X:   f = [X] / C;
где [X] - равновесная, а С - исходная концентрация X. Выразите константу димеризации К через долю f и концентрацию С. При каких концентрациях С доля f будет стремиться: а) к 0; б) к 1?
4. Температурой плавления Т_пл двойной спирали называют температуру, при которой ровно половина молекул X димеризована, то есть f = 1/2. Найдите Т_пл для спирали, образованной из олигонуклеотида с начальной концентрацией С = 1,0*10^-4М, если стандартная энергия Гиббса образования спирали составляет: DG° = - 25 кДж/моль и не зависит от температуры.
Необходимые формулы: DG° = -RTlnК, R = 8,314 Дж/(моль*К)

(10 баллов)

Задача 11-4.

Под действием кислот альдегиды и кетоны вступают в реакцию кротоновой конденсации, механизм которой показан ниже на примере реакции уксусного альдегида.

Кротоновый альдегид далее способен реагировать с еще одной молекулой ацетальдегида с образованием сорбинового альдегида, который и сам может вступать в реакции конденсации, Разгонкой в вакууме высших продуктов конденсации можно получить олигомерные полиены.

Вопросы.
1. Изобразите структурную формулу сорбинового альдегида. Назовите его по систематической номенклатуре.
2. Напишите структуру олигомера - продукта кротоновой конденсации пяти молекул пропионового альдегида.
3. Напишите две реакции, доказывающие наличие функциональных групп в молекулах образующихся олигомеров.

Если конденсация ацетона катализируется газообразным хлористым водородом, образуются два продукта А и В, а при нагревании с концентрированной серной кислотой ацетон превращается в С. А, В и С - низкомолекулярные вещества. А и В легко восстанавливаются водородом в мягких условиях, присоединяют HCN и одну молекулу аммиака (в последнем случае образуются соединения D и Е, соответственно, которые также реагируют с аминами и синильной кислотой). Соединение С не вступает в указанные реакции присоединения, его гидрирование протекает в очень жестких условиях. По данным ЯМР спектров число типов атомов углерода и водорода равно:

Соединение	А	В	С	D	Е
Число типов атомов углерода	6	5	3	5	4
Число типов атомов водорода	4	3	2	4	3

4. Изобразите структурные формулы соединений А, В, С, D, Е.

В 2006 году студент Дмитрий С, выполняя практикум по органической химии, осуществил реакцию Е с диметиловым эфиром ацетилендикарбоновой кислоты, получив с выходом 70% вещество F. Элементный анализ показал, что F содержит 60,61% С, 7,74% Н и 4,71% N по массе.
5. Изобразите структурную формулу соединения F.

Замечание к решению задачи. Молекулы соединений В, С, Е, F имеют высокую степень симметрии.

(10 баллов)

Задача 11-5.

Среди всего многообразия органических и неорганических веществ выделяют низкомолекулярные и высокомолекулярные соединения. Молекулы последних называют макромолекулами. Макромолекулы, состоящие из соединенных между собой повторяющихся фрагментов (мономерных звеньев), называют полимерами. Полимеры бывают природными, синтетическими и искусственными (полученными модификацией природных полимеров).
1. Приведите по три примера природных и синтетических полимеров. Приведите один пример искусственного полимера и укажите, из какого природного полимера его можно получить.

В зависимости от строения углеродной цепи различают линейные, разветвленные и сетчатые полимеры. Одним из простейших полимеров является полиэтилен. Его молекулярная масса колеблется от 20 тысяч до 3 миллионов в зависимости от способа его получения (в промышленности используются радикальная полимеризация при высоком давлении и ионная полимеризация при низком давлении на катализаторах Циглера-Натта).
2. Приведите по одному примеру инициаторов ионной и радикальной полимеризации.
3. При радикальной полимеризации этилена образуется разветвленный полиэтилен. Приведите схемы химических реакций инициирования, роста цепи, обрыва цепи, а также стадии, ведущей к образованию разветвлений в полиэтилене.
4. Укажите, какие концевые группы могут присутствовать в молекулах полиэтилена, полученного радикальной полимеризацией.
5. В образце полиэтилена массой 28 г содержится 3,01*10²⁰ молекул. Рассчитайте среднечисловую степень полимеризации и молекулярную массу полиэтилена.
6. В образце полиэтилена массой 42 г, полученного полимеризацией с использованием в качестве инициатора ди(трет-бутил)пероксида, содержится 7,02*10²⁰ метильных групп, 1,00*10²⁰ третичных атомов углерода и 1,01*10²⁰ четвертичных атомов углерода, а циклические фрагменты и кратные связи отсутствуют. Рассчитайте среднечисловую степень полимеризации полиэтилена.

(10 баллов)

Задать вопрос

Наверх
Карта сайта

По материалам пособия:
О.В. Архангельская, С.И. Каргов, О.К. Лебедева и др. Методические материалы
для проведения четвертого (федерального окружного) этапа Всероссийской
олимпиады школьников по химии (задания теоретического тура).
ЦМК Всероссийской химической олимпиады школьников, 2008.