Информационно – методическое письмо (стр. 5 из 6)
получить хлорид кальция: СаСО3 + 2HCl = CaCl2 + Н2О + CО2 ↑; 1
получить сульфат натрия: Na2 CO3 + Н2SО4 = Na2 SО4 + Н2О + CО2 ↑; 2
получить сульфат кальция CaCl2 + Na2SО4= СаSO4↓ + 2NaCl 3
В осадке образуется водный сульфат кальция: CaSO4 · 2 Н2О.
2. Отфильтровать осадок.
3. Прокалить: 2CaSO4 · 2 Н2О = (CaSO4)2 · Н2О + Н2О.
4. Измельчить. Приготовить кашицу из полуводного гипса и выложить в форму.
Оборудование для проведения опыта: стаканы (3 шт.), стеклянная палочка, воронка, фильтровальная бумага, фарфоровая чашка для приготовления гипсовой массы, форма для получения слепка, спиртовка, спички.
Задача 2. Органические вещества А и В при нагревании с концентрированной серной кислотой образуют соответственно газообразные (при комнатной температуре) вещества С и Д, имеющие одинаковый процентный (по массе) состав и обесцвечивающие бромную воду. Вещество С при действии концентрированной серной кислоты и последующей обработке водой полученного продукта образует исходное вещество А. Соединение Д в тех же условиях не образует исходного соединения В. Объем продуктов сгорания смеси одного моля С с одним молем Д в шесть раз больше объема исходной смеси (при одинаковых условиях, исключающих конденсацию паров воды), причем для полного сгорания вещества С требуется вдвое меньше кислорода, чем для сгорания вещества Д. Какие продукты (кроме С и Д) могли образоваться при нагревании смеси веществ А и В с концентрированной серной кислотой? Напишите уравнения всех описанных и возможных реакций.
Решение.
При сгорании 1 моля вещества С и 1 моля вещества Д образуется 2V · 6 V = 12 V продуктов сгорания.
1.Предположим, что вещество С – газ этилен.
При его сгорании: С2Н4 + 3О2 → 2СО2 + 2Н2О образуется 4 моля газа, следовательно, 8 объемов (12 – 4) остается на вторую реакцию.
2. Составим уравнение сгорания второго вещества и найдем его состав:
СхНy + О2 →4СО2 + 4Н2О, следовательно: С4Н8 + 6О2 → 4СО2 + 4Н2О;
Вещество Д - С4Н8 , для полного сгорания которого требуется вдвое больше (6:3) кислорода, чем для сгорания С.
3.Подтвердим вычислением процентного состава углерода и водорода в веществах С и Д:
С – этилен, углерода 82%, водорода 18 %;
Д – бутилен, углерода 82 %, водорода 18 %.
4. Определим вещество А:
А - этиловый спирт, который образует при нагревании концентрированной серной кислоты на вещество С: t0 1800С
СН3СН2ОН → СН2 = СН2 + НОН
СН2 = СН2 + НОSО2ОН →СН3 — СН2 – О – SО2ОН этилсерная кислота
Этилсерная кислота является сложным эфиром и при обработке водой гидролизуется с образованием этанола (вещество А) и серной кислоты:
СН3– СН2– О – SО2ОН + НОН → СН3СН2ОН + НОSО2ОН
5. Найдем вещество В.
Если В – бутанол-2, то по правилу Зайцева, Д – бутен-2:
t˚
СН3 – СН2 – СНОН – СН3 → НОН + СН3─ СН = СН ─ СН3
Н2SO4
В этом случае при действии Н2SO4 и последующем гидролизе образуется вещество Д. Это не удовлетворяет условию, поэтому Д – бутен-1, а вещество В – бутанол-1
- бутиловый спирт, для которого характерны два изомера: бутанол-1 и бутанол-2. 6. Найдем состав других продуктов. При нагревании смеси спиртов с концентрированной серной кислотой образуются, кроме газов С и Д, простые эфиры – диэтиловый, дибутиловый, этилбутиловый.
Таким образом, А – этанол, В – бутанол-2, С – этилен, Д – бутен-1.
Приложение №2
Об экспериментальных задачах химической олимпиад
Важной составной частью химической олимпиады являются задачи экспериментального характера, которые составляют второй тур. Как правило, они присутствуют на олимпиадах областного уровня и выше: зональной и российской. Их также можно использовать школьном и районном уровнях.
Ниже приводятся примеры задач экспериментальных туров.
Задания
экспериментального тура
9 класс
В четырех банках с белыми порошкообразными веществами стерты правые части этикеток. Осталось от названия только: «Оксид ка…», «Оксид ка…», «Оксид ма…», «Оксид ба…». Определите химическим путем, какие это вещества.
10 класс
Дана сухая соль сульфата железа (III). Приготовьте концентрированный раствор соли и разлейте его в три пробирки: в первой раствор разбавьте дистиллированной водой, во второй раствор нагрейте, а к третьей - прилейте раствор кислоты. В каком случае и как изменится интенсивность окраски раствора? Какие факторы способствуют гидролизу? Напишите уравнения реакций гидролиза
11 класс
В пяти пробирках находятся: уксусная кислота, бензол, глицерин, муравьиный альдегид и водный раствор глюкозы. Как можно различить эти вещества? Напишите соответствующие уравнения реакций.
Решение заданий
9 класс
Белые порошки – это могут быть оксид калия – К2О, оксид кальция СаО, оксид магния MgО, оксид бария ВаО. При контакте с водой все эти оксиды превращаются в гидроксиды: среда становится сильно щелочной для КОН, Ва(ОН) 2 и Са(ОН) 2 и слабощелочной в случае малорастворимого Mg(ОН) 2.
Оксид кальция и оксид бария при обработке разбавленной серной кислотой дают осадки сульфата кальция – СаSO4 и сульфата бария - ВаSO4.
Идентификация оксидов может быть дополнена испытанием окраски пламени: при внесении в пламя соединений калия возникает фиолетовое окрашивание, кальция – кирпично-красное, а бария – зеленоватое.
10 класс.
Растворить сухую соль сульфата железа (III) в небольшом количестве дистиллированной воды, тщательно перемешивая стеклянной палочкой.
Выполнить действия:
1. Первую пробирку с раствором соли разбавить дистиллированной водой, разбавление усиливает гидролиз: Fe 3+ + HOH → [FeOH]2+ + H +
2. Вторую пробирку нагреть. Повышение температуры ускоряет гидролиз, окраска раствора делается более интенсивной. Гидролиз начинает идти и по II, и по III ступени:
[FeOH]2+ + НОН [Fe(OH)2]+ + H + 
[Fe(OH)2]+ + НОН Fe(OH)3 + H +3. При действии раствора кислоты интенсивность окраски ослабляется, гидролиз полностью подавляется, образуется кислая соль:
[FeOH]2+ + Н2 SO4 → Fe 3+ + НSO4- + HOH
FeOH SO4 + 2Н2 SO4 = Fe(НSO4)3 + H2O
11 класс.
Различить данные вещества можно по физическим свойствам (запах, агрегатное состояние) и по химическим свойствам.
Получим гидроксид меди (II), и добавим в отдельные пробы из 5 пробирок в 1-ой пробирке – голубой осадок растворился и образовался голубой раствор соли меди (II). В этой пробирке уксусная кислота.
Во 2-ой пробирке – осадок растворился с образованием ярко – синего раствора, не изменяющегося при нагревании. Это глицерин.
В 3-ей пробирке – осадок растворился с образованием ярко – синего раствора, как во втором случае, но при нагревании выпал красный осадок. Это глюкоза (она дает реакцию на многоатомные спирты, как глицерин, и на альдегидную группу, как альдегид).
В 4-ой пробирке нет изменения, но при нагревании голубой осадок переходит в красный. Это качественная реакция на альдегиды, Это муравьиный альдегид.
В 5-ой пробирке – остался бензол. При добавлении к бензолу в пробирке образуются два несмешивающихся слоя, верхний слой – бензол, плотность его меньше 1.
Задания
экспериментального тура
9 класс
Состав малахита определяется формулой Cu2 (OH) 2 CO3 . Как можно доказать качественный состав минерала, выделив каждый из входящих в него элементов в виде простого вещества. Как можно получить это соединение из элементов, входящих в его состав, если бы эти элементы были даны в виде простых веществ? Напишите уравнения реакций.
10 класс
В пяти пробирках находятся порошки следующих металлов: алюминия, свинца, кальция, магния, железа. Как их можно различить? Проведите необходимые реакции. Напишите уравнения этих реакции.
11 класс
В пробирках даны растворы фенола, муравьиной кислоты, уксусной кислоты, смесь жидких предельных углеводородов, стеариновая кислота. Докажите химическим путем, в какой пробирке находится каждое из указанных веществ. Докажите химической реакцией, что муравьиная кислота сильнее стеариновой. Напишите уравнения химических реакций определения.
Решение заданий
9 класс
Выполнение задания следует разделить на две части: аналитическую и синтетическую. Аналитическую часть можно выполнить двумя способами.
I способ
1. Подействовать на малахит кислотой:
Cu2(OH)2CO3 + 4HCl = CO2 ↑ + 3H2O + 2 CuCl2
Углекислый газ можно доказать, пропустив его через раствор известковой воды:
CO2 + Са(ОН)2 = СаСО3 ↓ + H2O
2. О присутствии меди можно судить по окраске раствора хлорида меди. В чистом виде медь можно восстановить железом.
II способ
1. При нагревании малахит разлагается:
Cu2(OH)2CO3 = 2CuО + CO2 ↑ + 3H2O . Медь перейдет в черный оксид меди (II), углерод – в углекислый газ, а водород - в воду. Капельки воды можно наблюдать в ходе реакции. Кроме этого, воду можно поглотить обезвоженным сульфатом меди, который при этом из белого превращается в синий:
CuSO4 + 5H2O = CuSO4 · 5H2O
белый синий