11 класс (10)

1.

В результате окислительно-восстановительной реакции образуются два иона X₁ и X₂, имеющие одинаковую электронную конфигурацию. Напишите уравнение реакции и приведите электронные конфигурации образовавшихся ионов для двух случаев:

а) X₁ и X₂ имеют разные знаки;
б) X₁ и X₂ имеют одинаковые знаки.

2.

При прокаливании 2,00 г вещества A с избытком вещества B в инертной атмосфере при 700 °C выделилось 1,60 л газа C (при нормальном давлении). Газ C легко окисляется до газа D. Вещество B используется в некоторых типах гальванических элементов.

1. Определите вещества A - D.
2. Напишите уравнения реакций: A → D и D → A.

3.

В одном популярном учебном пособии в разделе "Химическая связь" был задан вопрос: "Почему не может существовать ион CH₅⁺?". Известно, однако, что такой ион существует и его строение довольно подробно изучено. Используя простейшие представления о механизмах образования химической связи, ответьте на два вопроса:

1. Почему можно предположить, что молекулярный ион CH₅⁺ не должен существовать?
2. Как может быть устроен ион CH₅⁺ и как образуются химические связи в этой частице?

Ответы должны быть короткими и по существу.

4.

Бесцветный газ X, образующийся при взаимодействии двух окрашенных газов, вызывает помутнение известковой воды и вступает в реакции с некоторыми металлами и их оксидами.

1. Определите неизвестный газ и напишите уравнение реакции его получения.
2. Опишите пространственное строение молекулы газа X.
3. Напишите уравнения реакций газа X с известковой водой, металлом и оксидом металла.

5.

При использовании в органическом синтезе металлического натрия его кусочки предварительно очищают (обрезают) от имеющихся на поверхности продуктов реакции с газами воздуха. Эти накапливающиеся в лаборатории остатки натрия ликвидируют, внося их в спирт.

1. Приведите три примера реакций органического синтеза с участием металлического натрия.
2. Вычислите объем 96%-ного этанола (плотность 0,78), необходимый по расчету для уничтожения 1,0 г обрезков натрия.
3. Объясните, почему нельзя ликвидировать обрезки натрия рассчитанным количеством спирта и почему при использовании даже трех-четырехкратного избытка спирта часть металла остается непрореагировавшей (наступает момент, когда натрий плавает по поверхности спиртового раствора, не реагируя с ним).

6.

Механизм фотораспада неорганического кластера Mn₂(CO)₁₀ под действием лазерных импульсов изучали с помощью масс-спектрометрии. В продуктах распада были обнаружены частицы с молекулярными массами 55, 110, 195, 372 и др.

1. Напишите структурную формулу Mn₂(CO)₁₀ ( Mn в этом соединении шестивалентен). Назовите это соединение.
2. Напишите уравнения элементарных реакций распада.
3. Оцените время распада кластера на две половины, если энергия связи Mn-Mn равна 36 ккал/моль, энергия лазерного импульса равна 54 ккал/моль. Считается, что вся избыточная энергия переходит в кинетическую энергию фрагментов. Реакцию можно считать законченной, если расстояние между фрагментами превышает 0,3 нм.

7.

Реакция бензола с н-пропилхлоридом в присутствии хлорида алюминия приводит к образованию сложной смеси продуктов, в которой содержание н-пропилбензола не превышает 10%.

1. Напишите формулы четырех соединений, которые образуются в этой реакции наряду с н-пропилбензолом.
2. Напишите схему синтеза н-пропилбензола, исходя из пропанола-1 и бензола, обеспечивающую высокую чистоту и высокий выход конечного продукта.
3. Как получить 1-фенилпропен, исходя из тех же самых исходных соединений?

8.

Что такое органический озон? Напишите структурную формулу одного из озонов и приведите для этого вещества по одному уравнению реакции с участием: а) только одной функциональной группы; б) двух функциональных групп.

9.

В 1965 г. был открыт способ связывания молекулярного азота при комнатной температуре, который состоит в пропускании азота через раствор соли пентаамминоакварутения (II). Азот при этом вытесняет воду из внутренней сферы комплекса.

1. Напишите уравнение этой реакции.
2. Изобразите структурную форму образовавшегося комплекса. Чему равны валентность и степень окисления рутения в этом комплексе?
3. Как образуется химическая связь между азотом и рутением?
4. Опишите два других способа фиксации азота.

10.

Для радикальных реакций в газовой фазе экспериментально была обнаружена линейная зависимость между энергией активации E и тепловым эффектом Q реакции:

E = a - bQ,

где a и b — постоянные величины для данного типа реакций. В таблице приведены энергии связи и энергии активации для элементарных реакций паров натрия с хлорпроизводными метана.

R-Cl	Энергия связи R-Cl, кДж/моль	Энергия активации реакции RCl+Na, кДж/моль
CH3Cl CH2Cl2 CHCl3 CCl4 NaCl	349 330 309 287 411	? 21 9 ? -

1. Напишите уравнение элементарной реакции RCl + Na = ... .
2. На основании данных таблицы найдите параметры a и b линейной зависимости между энергией активации и тепловым эффектом для этих реакций (примите, что Q > 0 соответствует экзотермической реакции).
3. Определите неизвестные энергии активации, обозначенные в таблице знаками вопроса.
4. Для теоретического объяснения линейной зависимости химическую реакцию рассматривают как движение частицы по координате реакции, причем зависимость энергии исходных веществ и продуктов реакции от этой координаты — линейная (см. график).

а) На данном графике покажите значения энергии активации и теплового эффекта.
б) Используя геометрические или алгебраические соображения, докажите соотношение: E = a - bQ