АНАЛИЗ КАЧЕСТВА ДИСПАНСЕРИЗАЦИИ

Задача № 1 «Про ізомерні сполуки»

 

В лабораторній роботі у школяра Сашка було завдання — знайти формулу сполуки, яка містить 64,82 % Карбону (за масою), 13,6 % Гідрогену, решта – Оксиген. Йому було видано чотири пробірки з рідинами (1)–(4), які були між собою ізомерами вищезгаданого складу. Виявилося, що всі ці сполуки реагують з металічним натрієм із виділенням газу. Сашко також виявив, що рідина (1) дає пробу Лукаса (обробка речовини розчином ZnCl₂ у концентрованій HCl) за звичайних умов, а сполука (3) – при нагріванні. Учитель навіть показав школярам ПМР спектри сполук (1)–(4), оскільки був упевнений, що вони їм не допоможуть. Сашко встиг запам’ятати лише те, що в спектрах сполук (2) і (3) найбільше сигналів, у сполуки (4) – трохи менше їх, а в сполуки (1) сигналів було найменше. Допоможіть Сашку знайти структурні формули цих сполук і визначити номери пробірок, у яких вони знаходяться. Відповідь обґрунтуйте.

 

Відповідь.

1 – (CH₃)₃COH, 2 – CH₃CH₂CH₂CH₂OH, 3 – CH₃CH(OH)CH₂CH₃, 4 – (CH₃)₂CHCH₂OH.

Задача № 2 «Проблеми очищення речовин…»

Перекристалізація – метод очищення речовин, що полягає у розчиненні їх у гарячому розчиннику (для неорганічних солей звичайно використовують воду) та наступному охолодженні одержаного розчину. Визначте масу MgSO₄×6H₂O, що містить 7% домішок, із якої при перекристалізації в інтервалі температур від 70 до 20 ^оС можна добути 1 кг чистого кристалогідрату. Розчинність безводного MgSO₄ (у грамах на 100 г води) становить 59,0 при 70 ^оС та 44,5 при 20 ^оС.

Вважайте, що домішки при перекристалізації в осад не виділяються.

 

Відповідь.

m = 2623 г

Задача № 3 «Трохи кольорової хімії»

 

Сполуки у наведеній нижче схемі перетворень яскраво забарвлені, що й не дивно, бо всі вони містять елемент Х, назва якого переводиться з латинської мови як «кольоровий». Перетворення A в B, C та F в D проводяться із твердими речовинами, всі інші – у водних розчинах.

Сполуки А та С – кристали оранжевого кольору, причому С містить 41,26 % елементу Х, 3,20 % гідрогену, 11,11 % нітрогену, решта – оксиген.

Реакція термічного розкладу С із утворенням сіро-зеленого порошку D – один з найкрасивіших демонстраційних дослідів.

Речовина В – оксид елементу Х, має темно-червоний колір.

Е може бути виділена у вигляді великих фіолетових кристалів у формі правильних октаедрів, ці кристали містять 10,41 % елементу Х, 4,84 % гідрогену, 12,84 % сульфуру, 7,83 % калію, решта – оксиген.

F – сіро-фіолетовий осад.

G – розчинна сполука зеленого кольору.

H – жовта речовина.

Знайдіть елемент Х. Розшифруйте сполуки А – H. Напишіть рівняння всіх згаданих хімічних реакцій.

 

Відповідь.

За елементним складом С встановлюємо, що це (NH₄)₂Cr₂O₇.

X - Cr; A - K₂Cr₂O₇; B - CrO₃; D - Cr₂O₃; E - KCr(SO₄)₂∙12H₂O; F – Cr(OH)₃; G – K₃[Cr(OH)₆]; H – K₂CrO₄.

Задача № 4 «Отруйний газ»

 

Речовина Х – отруйний газ (н. у.), що активно реагує з водою і має дуже вузький температурний інтервал рідкого стану (за нормального тиску температура кипіння лише на 4^OC вища за температуру плавлення). Для добування газу Х у промисловості оксид А (w(О) = 53,33%) розчиняють у фторидній кислоті, а отриманий розчин B обробляють розчином BaCl₂. Осад C, що утворюється, відфільтровують, висушують і нагрівають до 300 ^OC; при цьому утворюються газ Х і твердий залишок D.

1) Визначте сполуки А – D та газ Х. Відповідь обґрунтуйте розрахунками.

2) Наведіть хімічні рівняння для всіх згаданих перетворень.

3) Яку просторову будову мають молекули газу Х та аніон солі С?

4) Напишіть рівняння реакцій, що можуть відбуватися при взаємодії Х з водою. Які з цих реакцій є зворотними?

 

Розв’язок.

1) X – SiF₄, A – SiO₂, B – H₂SiF₆, C – BaSiF₆, D – BaF_2­.

2) SiO₂ + 6HF = H­₂SiF₆

BaCl₂ + H₂SiF₆ = 2HCl + BaSiF₆

BaSiF₆ = BaF₂ + SiF₄

3) SiF₄ – тетраедр з атомом силіцію в центрі та атомами флуору в вершинах;

[SiF₆]^2- - октаедр з атомом силіцію в центрі та атомами флуору в вершинах.

4) SiF₄ + 2H₂O = SiO₂ + 4HF або SiF₄ + 3H₂O = H₂SiO₃ + 4HF – зворотній процес

3SiF₄ + 2H₂O = 2H₂SiF₆ + SiO₂ або 3SiF₄ + 3H₂O = 2H₂SiF₆ + H₂SiO₃ – незворотній процес.

Задача № 5 «Органічний ланцюг»

 

Розшифруйте ланцюг таких перетворень:

 

 

Відомо, що А та G — вуглеводні, що мають однакову формулу С₄Н₆. А дає осад з амоніачним розчином арґентум оксиду, а G – ні.

Напишіть рівняння реакцій та назвіть органічні сполуки А — G.

Розв’язок.

Задача № 6 «Трохи про ціаніди…»

У шкільному курсі хімії вивчають реакції нейтралізації – взаємодію основ з кислотами з утворенням солей і води. Проте нерідко реакція може проходити і в зворотному напрямі; відбувається гідроліз відповідної солі. У 100 мл води за стандартних умов розчинили 6,5 г KCN. (Змінами об’єму при розчиненні знехтуйте.)

1. Обчисліть масову частку та молярну концентрацію KCN в утвореному розчині.

2. Напишіть молекулярне та скорочене йонне рівняння гідролізу калій ціаніду.

3. Обчисліть константу гідролізу, врахувавши, що константа дисоціації HCN К_а =1.3 ∙ 10^-9 моль/л, а йонний добуток води K_w = 10^-14 моль²/л².

4. Обчисліть ступінь гідролізу калій ціаніду в утвореному розчині.

5. Обчисліть рН розчину KCN.

6. Чому KCN гідролізує, а KCl – ні?

7. Яким стане рН розчину, якщо до нього додати ще 0,01 моль HCN?

 

Розв’язок.

1. KCN + H₂0 = KOH + HCN

CN^- + H₂O = HCN + OH^-

2. w (KCN) = 6.5/106.5 = 6.1 %

C (KCN) = (6.5/65)/0.1 = 1 моль/л

3. K_h = = K_w / K_а = 10^-14/1.3 ∙ 10^-9 = 7.7 ∙ 10^-6 моль/л

4. Нехай прогідролізувало х моль/л KCN, тоді

Для малих значень х K_h ≈ х ² Звідки х = 2,8 ∙ 10^-3 моль/л

α = 2,8 ∙ 10^-3 /1 = 0,28 %

5. [OH^-] = = 2,8 ∙ 10^-3 M

pOH = 2.55

pH = 14-2.55 = 11.45

6. Хлорид не гідрлізує, оскільки хлорид на кислота є сильною і її утворення не зміщує рівновагу, на відміну від ціанідної кислоти що дисоціює слабко.

7. Наявність солі з однойменним йоном подавляє дисоціацію кислоти. Тому

[OH^-] = = = 7.7 ∙ 10^-5 моль/л pH = 9.89

Задача № 7 «І в хімічних реакціях буває порядок…»

У реакції n А → В, яка має цілий порядок, концентрація вихідної речовини 1,5 моль∙л^–1 була досягнута за 3 хв при її початковій концентрації 3,0 моль∙л^–1 та за 4,5 хв при початковій концентрації 6,0 моль∙л^–1.

1. Знайдіть порядок указаної реакції.

У певний момент часу швидкість витрачання А становила 0,8 моль∙л^–1∙хв^–1.

2. Знайдіть швидкість утворення В у цей момент.

3. За який час буде досягнуто концентрацію вихідної речовини 2,0 моль∙л^–1 при її початковій концентрації 3,0 моль∙л^–1?

4. Знайдіть відношення часу напівперетворення () до часу перетворення речовини на третину () для цієї реакції. Чи залежить це відношення від початкової концентрації вихідної речовини?

5. Чи залежить величина від порядку реакції? Для відповіді на це питання знайдіть для реакції, яка має порядок, що дорівнює іншому цілому числу.

Розв’язок.

1. З умови задачі зрозуміло, що в другому досліді концентрація 3,0 моль∙л^–1 була досягнута за 4,5 – 3 = 1,5 хв, і це час напівперетворення при початковій концентрації 6,0 моль∙л^–1. А 3 хв – це час напівперетворення при початковій концентрації 3,0 моль∙л^–1. Отже час напівперетворення залежить від початкової концентрації речовини, причому обернено пропорційно . Для реакції першого порядку кінетичне рівняння має вигляд , час напівперетворення , від порядку не залежить. Для реакції другого порядку кінетичне рівняння дає час напівперетворення , тобто час напівперетворення обернено пропорційний концентрації вихідної речовини, тож реакція має другий порядок.

2. Із стехіометрії реакції А→В випливає, що швидкість витрачання А буде в разів більшою від швидкості утворення В, тобто остання становитиме 0,8/ моль∙л^–1∙хв^–1.

3. Для вказаної реакції другого порядку л∙моль^–1∙хв^–1, звідки час, за який концентрація А зменшилася до 2,0 моль/л (фактично вона становить 2/3 , а перетворення відбулося на одну третину)

4. Для реакції другого порядку , від початкової концентрації не залежить.

5. Перевіримо, чи залежить від початкової концентрації для реакції іншого цілого порядку, наприклад, першого: ;

.

Можна зробити висновок, що величина не залежить від початкової концентрації, але залежить від порядку реакції.

 

АНАЛИЗ КАЧЕСТВА ДИСПАНСЕРИЗАЦИИ