ЭЛЕМЕНТЫ ОРГАНИЧЕСКОЙ ХИМИИ. ОРГАНИЧЕСКИЕ ПОЛИМЕРНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

201. Опишите химическую связь в молекуле пропана. Сколько s- и sp³-орбиталей участвуют в образовании σ-связей?

202. Опишите химическую связь в молекуле метилаце­тилена. Сколько s-, p- и sp-гибридных орбиталей уча­ствуют в образовании σ-и π-связей?

203. Опишите химическую связь в молекуле метилбута­диена. Какие орбитали и в каком количестве участ­вуют в образовании σ- и π-связей в молекуле изоп­рена (метилбутадиена)?

204. Приведенные ниже вещества расположите в порядке убывания индукционного эффекта:

а) CH₂cl–COOH; б) CH₂J–COOH;

в) CH₂F–COOH; г) CH₂Br–COOH.

205. Напишите формулы соединений, если даны их назва­ния по номенклатуре ИЮПАК: а) 4-бутил-2,2-диме­тилоктан; б) 2,3-диэтилбутан; в) 2,3-диметилбута­диен-1,3.

206. Какие из приведенных соединений могут существо­вать в виде цис- и транс-изомеров? Приведите струк­турные формулы изомеров:

а) С₂Н₅ОН = СНС₂Н₅;

б) Н₃С – СН₂ – СН = СН – СН – СН₂ – СН₃;

в) СН₃ – СН₂ – СН = СН – СН

207. Напишите формулы веществ, которые могут быть по­лучены рекомбинацией свободных радикалов, образо­вавшихся при гомолитическом распаде молекул:  а) этана; б) пропана.

208. В какие положения направляет нитрогруппа замести­тели в реакциях нуклеофильного замещения в арома­тических соединениях. Почему? Какие вещества обра­зуются при нагревании нитробензола с едким кали (КОН взят твердый, порошкообразный)?

209. Напишите уравнения реакций между веществами, учитывая ориентирующее действие заместителей:    а) мета-нитротолуола с хлором (в присутствии FeCl₃); б) мета-ксилола с азотной кислотой (концентрирован­ная HNO₃); в) орто-нитротолуола с серной кислотой (концентрированной, дымящей).

210. Определите стандартную теплоту образования из простых веществ метана, если стандартные энтальпии H₂O _(ж) и СО_{2 (Г)} соответственно равны –285,84 и –393,41 кДж/моль, а теплота сгорания метана –890,31 кДж/моль.

211. Рассчитайте массу KMnO₄, необходимую для окисле­ния 56 л этилена до этиленгликоля. Напишите урав­нения реакций окисления этилена перманганатом калия в водной среде.

212. Какую массу хлора может присоединить 10,0 л смеси, содержащей 32,8% метана, 22,4% ацетилена и 44% этилена?

213. Из 7,8 г бензола при действии необходимого коли­чества брома образуется 15,0 г бромбензола. Вычис­лите выход (%) C₆H₅Br от теоретического.

214. Какой объем ацетилена (н.у.) образуется, если 10,0 г карбида кальция, содержащего 4% примесей, внести в прибор, в котором находится 36,0 мл Н₂О?

215. При каталитическом гидрировании 10,8 г углеводо­рода С₄Н₆ затрачено 8,96 л (н.у.) водорода. Напиши­те уравнение реакции и дайте названия исходного и полученного продуктов.

216. Какие одноатомные спирты получаются при восста­новлении следующих соединений:

а) СН₃ –СН – СНО;

б) СН₃ – СН₂ – СО – СН – СН₃;

в) СН₃ – СН = СН – СН – СН₃;

217. При взаимодействии 1,15 г спирта с металлическим натрием выделилось 214,6 мл водорода (н.у.). Оп­ределите молекулярную массу спирта.

218. Как осуществить следующие превращения:

СН₃–СН=СН₂ ...СН₃–СН–СН₃ ... СН₃–СН–СН_{3 ...} СН₃–С–СН₃

219. При нитровании 100 г фенола было получено 44 г о-нитрофенола и 14,0 г n-нирофенола. Определите об­щий выход продуктов нитрования в процентах от те­оретического, напишите уравнения реакций.

220. Как осуществить следующие превращения:

СН₂ = СН_{2 ...} С₂Н₅ОН ... СН₂ = СН – СН = СН_{2 ...}

... (– СН₂ – СН = СН – СН₂ –)_n

Составьте уравнения реакций.

221. Составьте схему реакции поликонденсации между ук­сусным альдегидом и фенолятом натрия, считая, что на 2 моль фенолята натрия потребуется 1 моль ук­сусного альдегида. Какая масса CH₃COH (ω= 35%) потребуется для получения 300 кг смолы.

222. Напишите уравнение реакции поликонденсации кар­бамида с уксусным альдегидом исходя из того, что с каждыми 3 моль карбамида вступают в реакцию  2 моль альдегида. Рассчитайте массу смолы, которая получится, если в реакции участвуют 15 кг карбамида и 12 кг альдегида.

223. Составьте схему реакции поликонденсации ацеталь­дегида с фенолятом натрия. Считая, что на 2 моль фенолята натрия потребуется 1 моль ацетальдегида, определите массу ацетальдегида, необходимую для получения 30 кг смолы, если CH₃СОН взят в виде раствора с массовой долей ω= 35%.

224. Составьте уравнение реакции сополимеризации бути­лена и стирола, если число молекул бутилена и сти­рола, входящих в состав макромолекул, находится в соотношении 2:1. Вычислите объем бутилена и массу стирола, необходимую для получения 125 кг поли­мера, если производственные потери составляют 25%?

225. Чему равен коэффициент полимеризации изобутилена при получении полиизобутилена с M_ч = 56280?

ЗАДАЧИ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЙ НАПРАВЛЕННОСТИ

ХИМИЯ ВЯЖУЩИХ ВЕЩЕСТВ

226. Минерал шпинель имеет состав, выражаемый фор­мулой MgAl₂O₄. Привести химическое название этого вещества.

227. Состав доломитной горной породы может быть выра­жен общей формулой mСаСО₃nMgCO₃. Вычислить m и n, если образец породы содержит: а) 28,17% Са; б) 21,74% MgO.

228. Образец доломитной породы имеет состав, выра­жаемый формулой 3СаСО₃2MgCO₃. Других приме­сей не содержит: а) вычислить процентное содержа­ние СаО в образце; б) какой объем CO₂ (при н.у.) вы­делится из 400 г этого образца, если он содержит 8% посторонних примесей (при обработке образца доста­точным количеством, например, соляной кислоты)?

229. Минерал каолинит (белая глина) имеет состав, кото­рый может быть выражен формулой AlHSiO₄H₂O. Привести химическое название соли; представить сос­тав каолинита в виде соединения окислов.

230. Для производства цемента используют известняк, со­держащий 92% СаСО₃, и глину, содержащую 48% SiO₂. Сколько глины требуется взять на 1 т цемента, чтобы в полученном цементе окисел составлял 22%? Сколько процентов будет составлять окисел СаО?

231. Как получается негашеная известь? В чем заклю­чается процесс гашения извести? Вычислите, сколько гашеной извести можно получить из 10 т известняка СаСО₃?

232. Какие соединения металлов II группы широко при­меняются в строительном деле в качестве вяжущих материалов? Как они получаются, чем обусловлены их вяжущие свойства? Напишите уравнения соот­ветствующих реакций.

233. Какой объем СО₂ (н.у.) и какую массу Са(ОН)₂ мож­но получить из известняка массой 1 т, если он содер­жит 90% СаСО₃?

234. При смешивании портландцемента с водой трехкаль­циевый силикат, или алит 3СаОSiO₂, массовая доля которого в цементе 0,60, гидролитически разлагается с образованием Са(ОН)₂ и гидросиликата кальция:

yСаОSiO₂mH₂O;

3СаОSiO₂ + nH₂O = xСа(ОН)₂ + yСаОSiO₂mH₂O. Какая масса воды (в килограммах) необходима для гидратации алита, содержащегося в 1 т цемента, при х = 2, у = 1 и m = 3?

235. Для производства цемента используются известняк с массовой долей СаСО₃ 0,92 и глина с массовой долей SiO₂ 0,48. Какая масса глины необходима на каждую тонну известняка, чтобы в полученном цементе оксид кальция составлял 0,62 массовой доли, а оксид крем­ния 0,22?

236. При сплавлении известняка массой 150 т с песком получился силикат кальция массой 150 т. Определить массовую долю примеси в известняке.

237. Рассчитать массу продукта, получаемого при обжиге 1 т известняка с массовыми долями СаСО₃ 0,90, MgСО₃ 0,06 и SiO₂ 0,04.

238. Определить массовую долю оксида углерода в извест­няке, имеющем следующий состав (в массовых до­лях): СаСО₃ 0,944, MgСО₃ 0,016 и других соедине­ний, не являющихся карбонатами, 0,04.

239. При обжиге известняка массой 100 т получается 40 т оксида углерода (IV). Найти массовую долю карбона­та кальция в известняке, допуская, что карбонат каль­ция разложился полностью.

240. Рассчитать расходный коэффициент известняка с мас­совой долей СаСО₃ 0,89 для получения негашеной извести с массовой долей СаО 0,94; СаСО₃ (недопал) 0,012 и примесей 0,048.

241. На производственном объединении “Доломит” произ­ведено извесняково-доломитовой крошки массой    200 тыс. т и доломитового щебня объемом 370 тыс.м³. Определить израсходованную массу доло­митизированного известняка в пересчете на карбонат кальция и карбонат магния, если расходный коэф­фициент для известняково-доломитовой крошки сос­тавляет 1,06, а для доломитового щебня 1,4. Массовая доля СаСО₃ в доломитизированном извест­няке 0,47, MgСО₃ 0,4 и глинистых примесей 0,08.

242. Вычислить выход продукта (в процентах), если на по­лучение извести массой 1 т с массовой долей СаО 0,85 израсходовано известняка 1,7 т с массовой до­лей СаСО₃ 0,94.

243. Провести анализ реакции образования моноалю­мината кальция СаОAl₂O₃ (CA), являющегося глав­ным минералом глиноземистого цемента, при исполь­зовании различных исходных материалов: Al₂O₃, Al(OH)₃, CaO, CaCO₃, Ca(OH)₂. Исходные данные для расчета представлены в таблице.

244. Определить теплоту образования Са(ОН)_{2 тв} на основе реакций:

СаСО_{3 ...} СаО + СО₂ + ...Н₁;

СаО + Н₂О ...Са(ОН)_{2 тв} + ...Н₂

245. Вычислить гидромодуль для образца цемента состава: 66% СаО, 21% SiO₂, 6% Al₂O₃, 3,5% Fe₂O₃, 3,5% MgO .

246. Определите, для какого из минералов - магнезита MgСО₃, кальцита СаСО₃ или доломита СаMg(CO₃)₂ - прокаливание образцов одинаковой массы приведет к получению большего объема углекислого газа. Рассчитайте этот объем (м³, н.у.), если прокалена 1 т минерала.

247. Жженый гипс mСаSО₄nH₂O готовят из обычного гипса xСаSО₄yH₂O выдерживанием последнего при 130⁰С. По данным анализа образец гипса содержит 20,9% (по массе) воды, а образец жженого гипса - только 6,2%. Установите химический состав обоих кристаллогидратов.

248. Вычислите процентное содержание алюминия в природных минералах: корунде Al₂O₃, криолите AlF₃3NaF, глине Al₂O₃2SiO₂2H₂O.

249. Месторождения криолита встречаются редко, поэтому его в основном получают искусственным путем по схеме:

Al(OH)₃ + HF + Na₂CO_3...Na₃[AlF₆] + CO₂ + H₂O

Относится ли эта реакция к окислительно-восстано­вительным? Сколько образуется граммов криолита, если в реакцию вступает 15,6 г гидроксида алюми­ния?

250. При строительстве Волго-Донского канала было уло­жено 2,9 млн.м³ бетона. Определить, сколько вагонов известняка для этого потребовалось (один товарный вагон имеет грузоподъемность 16,5 т), если принять, что 1 м³ бетона содержит в среднем 150 кг гашеной извести и что известняк, применяемый для получения извести, содержит в среднем 95% карбоната кальция.

ЖЕСТКОСТЬ ВОДЫ И УСТРАНЕНИЕ ЖЕСТКОСТИ

226. В 5 м³ воды содержится 250 г ионов кальция и 135 г ионов магния. Определить общую жесткость воды.

227. Жесткость воды равна 5,4 мг-экв ионов кальция в 1 л воды. Какое количество тринатрийфосфата Na₃PO₄ необходимо взять, чтобы понизить жесткость 1 т воды практически до нуля.

228. Определить общую жесткость воды методом комплек­сометрического титрования, если на 100 мл иссле­дуемой воды пошло 8,5 мл 0,1 Н раствора трилона. Поправочный коэффициент трилона равен 1,05. Уста­новлено, что 1 мл 0,1 Н раствора трилона Б соответ­ствует 0,1 мг-экв ионов Са²⁺ и Mg²⁺.

229. Определить: 1) карбонатную жесткость воды, если на 100 мл исследуемой воды пошло 4,6 мл 0,1 Н раст­вора соляной кислоты. Поправочный коэффициент на нормальность кислоты равен 1,1; 2) постоянную жест­кость воды, если общая жесткость воды равна 12 мг-экв/л.

230. Карбонатная жесткость воды равна 5 мг-экв/л. Опре­делить содержание бикарбоната кальция в 10 м³ во­ды.

231. Для удаления карбонатной жесткости, обусловленной бикарбонатом кальция Са(НСО₃)₂, используют один из следующих реагентов: едкий натр, гашеную из­весть, тринатрийфосфат. Какое из названных веществ окажется наиболее эффективным, если взять их в одинаковых количествах? Ответ мотивировать урав­нениями реакций и соответствующими расчетами.

232. При определении общей жесткости воды (Ж₀) комп­лексометрическим методом на титрование 200 мл ис­следуемой воды пошло 5,5 мл 0,1 Н раствора трилона Б. Вычислить общую жесткость воды (в мг-экв/л).

233. Общая жесткость воды равна 11,7 мг-экв/л. Опреде­лить постоянную жесткость воды (Ж_н), если при опре­делении временной жесткости (Ж_к), на 100 мл испы­туемой воды при титровании пошло 6,5 мл 0,1 Н раствора соляной кислоты.

234. Чему равна жесткость природной воды, если содер­жание ионов магния в ней составляет 121,6 мг/л?

235. Определить жесткость воды (Ж₀), если в 1 л ее содержится 0,1002 г ионов Са²⁺ и 0,03648 г ионов Mg²⁺.

236. Вода содержит 0,12 г/л растворенного бикарбоната кальция. Сколько нужно прибавить извести [Ca(OH)₂] к 100 мл воды, чтобы осадить бикарбонат в виде кар­боната?

237. В 2 л воды содержится 3 г бикарбоната кальция,  0,29 г бикарбоната магния и 1,4 г сульфата кальция. Сколько натриевого мыла (соли стеариновой кислоты) будет перерасходовано за счет жесткости при исполь­зовании 1000 л воды? Образование кальциевого (или маниевого) мыла протекает по реакции:

2С₁₇Н₃₅СООNa+Ca(HCO₃)₂(С₁₇Н₃₅СОО)₂Са+2NaHCO₃

238. В 5,5 т технического коагулянта содержится 4675 кг Al₂(SO₄)₃. Определить процентное содержание Al₂(SO₄)₃ в глиноземе.

239. Какова жесткость воды, содержащей в литре 0,6 г хлористого кальция?

240. Минеральная вода “Нарзан” содержит 0,3894 г/л кальция и 0,0884 г/л магния. Какова общая жест­кость этой воды?

241. Рассчитать жесткость воды, содержащей в 1 л:

а) 1 г хлористого кальция;

б) 1 мг-экв азотнокислого кальция;

в) 0,01 моль гидрокарбоната кальция.

242. Определить временную жесткость воды, содержащей в одном литре 100 мг:

а) гидрокарбоната кальция;

б) гидрокарбоната магния;

в) гидрокарбоната железа (II).

243. Сколько соды нужно для смягчения 10 л воды, содер­жащей 15 мг-экв/л ионов кальция?

244. Какие соли обусловливают жесткость природной во­ды? Какую жесткость называют карбонатной, некарбо­натной? Как можно устранить карбонатную, некарбо­натную жесткость? Напишите уравнения соответст­вующих реакций. Чему равна жесткость воды, в 100 л которой содержится 14,632 г гидрокарбоната магния?

245. Сколько граммов Са(ОН)₂ необходимо прибавить к 1000 л воды, чтобы удалить временную жесткость, равную 2,86 мэкв/л?

246. Вычислить временную жесткость воды, зная, что на реакцию с гидрокарбонатом, содержащимся в 100 мл этой воды, потребовалось 5 мл 0,1 Н раствора Hcl.

247. Чему равна временная жесткость воды, в 1 л которой содержится 0,146 г гидрокарбоната магния?

248. Жесткость воды, содержащей только гидрокарбонат кальция, равна 1,785 мэкв/л. Определить массу гид­рокарбоната в 1 л воды.

249. Сколько карбоната натрия надо добавить к 5 л воды, чтобы устранить общую жесткость, равную 4,60 мэкв/л?

250. В 1 л воды содержится 38 мг ионов Mg²⁺ и 108 мг ионов Са²⁺. Вычислить общую жесткость воды.

ФАЗОВЫЕ РАВНОВЕСИЯ. ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ

226. Имеется 400 г сплава олова со свинцом, содержащего (по массе) 30% олова и 70% свинца. Какой из этих металлов и в каком количестве находится в сплаве в виде кристаллов, вкрапленных в эвтектику, если пос­ледняя содержит 64% (масс.) олова и 36% (масс.) свинца?

227. При сплавлении олова с магнием образуется интер­металлическое соединение Mn₂Sn. В какой пропор­ции нужно сплавить указанные металлы, чтобы полу­ченный сплав содержал 20% (масс.) свободного маг­ния?

228. По диаграмме плавкости системы Сd–Bi (рис.1) опре­делить, какой из металлов и при какой температуре начнет выделяться первым при охлаждении жидких сплавов, содержащих: а) 20% Вi; б) 60% Вi; в) 70% Вi.

229. Какой металл будет выделяться при охлаждении жид­кого сплава меди и алюминия, содержащего 25% (масс.) меди, если эвтектика включает 32,5% (масс.) меди? Какую массу этого металла можно выделить из 200 г сплава?

230. Сплав олова со свинцом содержит 73% (масс.) олова. Найти массу эвтектики в 1 кг твердого сплава, если эвтектика включает 64% (масс.) олова?

231. Серебряные монеты обычно чеканят из сплава, сос­тоящего из равных масс меди и серебра. Сколько граммов меди находится в 200 г такого сплава в виде кристаллов, вкрапленных в эвтектику, если пос­ледняя содержит 28% (масс.) меди?

232. По диаграмме плавкости системы Mg–Sb (рис.2) установить формулу интерметаллического соедине­ния, образуемого этими металлами. Каков будет сос­тав твердой фазы, которая выделяется первой при ох­лаждении жидкого сплава, содержащего 60% (масс.) сурьмы? Что будет представлять собой затвердевший сплав?

233. По диаграмме плавкости системы Сu–Mg (рис.3) най­ти формулы интерметаллических соединений, обра­зуемых этими металлами.

234. Имеется 500 г сплава 72% висмута и 28% кадмия.

Сколько граммов висмута содержится в сплаве в виде вкрапленных в эвтектику кристаллов? Состав эвтек­тики: Bi 60%, Cd 40%.

235. Магний образует с сурьмой химическое соединение, в состав которого входят 23% Mg и 77% Sb. Сколько граммов этого соединения содержится в 1 кг сплава, состав которого Mg 60%, Sb 40%?

236. Сплав имеет состав: Sn 30%, Pb 70%. В 800 г спла­ва содержится 425 г свинца в виде кристаллов, вкрапленных в эвтектику. Вычислите состав эвтек­тики.

237. Эвтектика металлов Cu и Ag имеет состав: Cu 29%, Ag 72%. В 1 кг сплава этих металлов содержится 400 г эвтектики. Вычислить состав сплава, если медь содержится в нем в избытке.

238. Свинец и магний образуют химическое соединение, в котором Pb 81%, Mg 19%? Что представляет собой твердый сплав, имеющий состав: Pb 60%, Mg 40%? Какой металл находится в нем в свободном сос­тоянии? Сколько его содержится в 400 г сплава?

239. Что представляет собой сплав, имеющий состав: Pb 85%, Mg 15%. Вычислить массу химического соеди­нения этих металлов (состав см.задачу 238), содер­жащегося в 300 г сплава.

240. Магний и сурьма образуют соединение состава: Mg 23%, Sb 77%. Что собой представляет затвердевший сплав этих металлов, имеющий состав Mg 30%, Sb 70%. Какой из металлов находится в свободном состоянии? Сколько его содержится в 300 г сплава?

241. Вычертить диаграмму плавкости для сплава свинца с магнием по следующим данным:

Пользуясь диаграммой, установить, в каком состоянии будет находиться сплав состава Pb 10% и Mg 90% при 700, 500 и 400⁰С. Что будет представлять собой затвердевший сплав?

242. Вычертить диаграмму плавкости для сплава образо­ванного магнием и сурьмой, по следующим данным:

Пользуясь диаграммой, установить, в каком состоянии будет находиться сплав состава Mg 50% и Sb 50% при 800, 600 и 400⁰С. Что будет представлять собой твердый сплав?

243. Вычертить диаграмму плавкости для сплава меди с серебром по следующим данным:

Пользуясь диаграммой, установить, в каком состоянии будет находиться сплав состава Cu 55% и Ag 45% при 1000, 800 и 400⁰С. Что будет представлять собой твердый сплав?

244. Вычертить диаграмму плавкости для сплава, сос­тоящего из олова и свинца по следующим данным:

Пользуясь диаграммой, установить, в каком состоянии будет находиться сплав состава Sn 15% и Pb 85% при 400, 200 и 150⁰С. Что будет представлять собой затвердевший сплав?

245. По диаграмме плавкости сплава Bi–Pb (рис.6) опре­делите состав жидкой и твердой фаз для системы, содержащей 55% Pb и 45% Bi при 150⁰С. Какая масса твердой фазы выделится при кристаллизации 300 г этого сплава при данной температуре?

246. Сколькими степенями свободы обладает система, содержащая 40% Cu и 60% Ag при 800⁰С? Диаграмма плавкости на рисунке 5.

247. Определите температуру затвердевания и плавления сплава, содержащего 60% Ni и 40% Cu. Диаграмма плавкости на рисунке 7.

248. При какой температуре будет затвердевать и пла­виться сплав, содержащий 80% Au и 20% Pt? Определите число степеней свободы для сплава данного состава при 1200⁰С. Диаграмма плавкости на рисунке 8.

249. По диаграмме плавкости системы Ni–Sb (рис.4) уста­новите формулы интерметаллических соединений, об­разуемых при сплавлении этих металлов.

250. При сплавлении лантан и таллий образуют интерме­таллическое соединение, имеющее состав: 42% Tl и 58% La. Установите формулу этого соединения. Ка­кой из металлов находится в свободном состоянии при охлаждении жидкого сплава, содержащего 30% Tl и 70% La? Какая масса этого металла содержится в 750 г сплава?