ХИМИЯ. Ответы к ВАРИАНТУ 2 (ФЕН НГУ, март 2002)

ОТВЕТЫ И РЕШЕНИЯ

ВАРИАНТ 2 (ФЕН НГУ, март 2002)

1. В ряду от N к Bi размер атома растет, так как увеличение главного квантового числа (n) и числа электронных слоев – более сильный фактор, чем увеличение притяжения электронов к ядру с пропорционально растущим зарядом.

Кислотно-основные свойства гидратированных оксидов элементов зависят от поляризации и прочности связей Э–O и O–H. Поэтому гидролиз группы Э–O–H может протекать по двум путям:

В соединении O=N–OH связь N–O прочнее, чем связь Bi–O в Bi(OH)₃, так как R_N < R_Bi, а R_N примерно равна R_O, электронная пара s _св.(N–O) расположена близко от ядер N и O, и притяжение более сильное, чем между ядрами O и H. В соединении Bi(OH)₃, R_Bi >> R_O, “перекрывание” неэффективное, связь O–H оказывается прочнее, чем Bi–O.

Эти рассуждения подтверждаются справочными данными для констант диссоциации этих соединений как кислот или оснований:

HNO₂

H₃PO₃

H₃AsO₃

Sb(OH)₃

Bi(OH)₃

слабая кислота

амфотерное соединение

основание

K_a = 5× 10^–4

K_a1 = 1× 10^–2

K_a2 = 3× 10^–7

K_a = 6× 10^–10

K_a1 = 2× 10^–12

K_b1 = 2× 10^–14

K_b = 3× 10^–12

2. В зависимости от взаимного расположения двойных связей алкадиены делятся на 3 класса:

а) с кумулированными двойными связями (аллены);

б) с сопряженными двойными связями (сопряженные диены);

в) с изолированными двойными связями.

Для всех алкадиенов характерны реакции ступенчатого присоединения электрофильного или свободнорадикального типа.

Изолированные двойные связи в пентадиене-1,4 реагируют независимо друг от друга, т. е. так, как если бы они находились в разных молекулах:

При взаимодействии бутадиена-1,3 с HBr на первой ступени образуется смесь продуктов 1,2- и 1,4-присоединения:

Следовательно, различие алкадиенов с сопряженными и несопряженными связями заключается в том, что две сопряженные двойные связи в алкадиене проявляют себя в реакциях как единая p-система ("пи"-система).

Одной из наиболее важных областей применения сопряженных диенов является полимерная промышленность, где они являются сырьем для каучуков:

3. Аминокислоты являются амфотерными соединениями, поэтому в водных растворах в зависимости от рН могут существовать в виде анионов, катионов или цвиттер-ионов:

4. Пропан C₃H₈ – предельный углеводород, поэтому гидрируется только пропин:

C₃H₄ + 2H₂ = C₃H₈.

Определим количество молей пропина n ₁:

16,8/22,4 = 0,75 моль H₂, n ₁ = 0,75/2 = 0,375 моль.

При сгорании как n моль пропина, так и n моль пропана образуются 3n моль CO₂, но из n ₁ C₃H₄ образуется 2n ₁ моль H₂O, а из n ₂ моль C₃H₈ образуется 4n ₂ моль H₂O:

C₃H₄ + 4O₂ = 3CO₂ + 2H₂O,

C₃H₈ + 5O₂ = 3CO₂ + 4H₂O.

Тогда:

(2n ₁ + 4n ₂) ´ 18 = 27,9 г;

(2 ´ 0,375 + 4n ₂) ´ 18 = 27,9;

13,5 + 72n ₂ = 27,9;

72n ₂ = 14,4, n ₂ = 0,2 моль.

Мольная доля пропина составляет 0,375/(0,20 + 0,375) = 0,65, а массовая доля:

5. Один моль молекулярного водорода содержит 2 моль атомов H, такое же количество моль атомов H содержат 2 моль LiH, которые занимают объем:

1 моль идеального газа занимает 22,4 литра при Т = 0 ⁰С и давлении 1 атм, по закону Бойля–Мариотта PV = const, значит, 1 моль в объеме 20,3 см³ будет создавать давление:

6. а) CH₃COONa = Na⁺ + CH₃COO^–,

CH₃COO^– + H₂O CH₃COOH + OH^–,

a _0,1 > a _0,4.

б) HCOONa = Na⁺ + HCOO^–,

HCOO^– + H₂O HCOOH + OH^–,
т. е.

в)

NH₄⁺ + H₂O NH₃ + H₃O⁺,

Et₂NH₂⁺ + H₂O Et₂NH + H₃O⁺.

Этильные группы в молекуле диэтиламина обладают положительным индуктивным эффектом, поэтому электронная плотность на азоте диэтиламина выше, чем в молекуле аммиака. Таким образом, диэтиламин является более сильным основанием, чем аммиак и его соли гидролизуються в меньшей степени.

г) Fe³⁺ + H₂O Fe(OH)²⁺ + H⁺,

Fe(OH)²⁺ + H₂O Fe(OH)₂⁺ + H⁺,

Fe(OH)₂⁺ + H₂O Fe(OH)₃ + H⁺.

При снижении температуры снижается и степень гидролиза. Для предотвращения гидролиза в случаях а и б необходимо добавить щелочи, в случаях в и г – кислоты.

7. Рассчитаем количество атомов в 1 см³ кристалла Ро: