Этот вариант ДВИ по химии целиком
1. Состав и строение аниона метакриловой кислоты
Метакриловая кислота: \( CH_2 = C(CH_3)COOH \). Анион: \( CH_2 = C(CH_3)COO^- \).
Брутто-формула: \( C_4H_5O_2^- \). Используемые нуклиды: \( ^1H, ^{16}O, ^{12}C \).
- Протоны (p): \( Z(C) = 6, Z(H) = 1, Z(O) = 8 \).
\[ N_p = 4 \cdot 6 + 5 \cdot 1 + 2 \cdot 8 = 45 \] - Электроны (e): так как частица — анион с зарядом –1, число электронов на единицу больше числа протонов.
\[ N_e = 45 + 1 = 46 \] - Нейтроны (n): \( N = A – Z \). Для \( ^1H \) \( n = 0 \), для \( ^{12}C \) \( n = 6 \), для \( ^{16}O \) \( n = 8 \).
\[ N_n = 4 \cdot 6 + 5 \cdot 0 + 2 \cdot 8 = 40 \]
Связи:
Развернутая формула: \( H_2C = C(CH_3) – C(=O)O^- \)
- \( \sigma \)-связи: 2 (С — Н в \( CH_2 \)) + 1 (С = С) + 1 (С — С скелета) + 1 (С — \( CH_3 \)) + 3 (С — Н в \( CH_3 \)) + 2 (С — О) = 10.
- \( \pi \)-связи: 1 (С = С) + 1 (делокализованная связь в группе \( COO^- \)) = 2.
2. Кинетика гидролиза мочевины
Скорость реакции описывается уравнением Аррениуса: \( k = A \cdot e^{-E_a/RT} \).
По условию скорости в двух случаях равны (\( k_1 = k_2 \)), предэкспоненциальный множитель \( A \) неизменен. Следовательно:
\( E_{a1} = 78 \) кДж/моль (в кислой среде),
\( E_{a2} = 78/3 = 26 \) кДж/моль (с ферментом).
\( T_2 = 25 + 273,15 = 298,15 \) К.
2. Кинетика гидролиза мочевины
Скорость реакции описывается уравнением Аррениуса: \( k = A \cdot e^{-E_a/RT} \).
По условию \( k_1 = k_2 \), предэкспоненциальный множитель \( A \) неизменен. Следовательно:
\( E_{a1} = 78 \) кДж/моль, \( E_{a2} = 26 \) кДж/моль.
\( T_2 = 298,15 \) К.
3. Электролиз нитрата меди (II)
1. Уравнение:
2. Расчет:
Масса раствора: \( m = 1410 – 80x \).
3. Результаты:
- \( m(Cu) = \mathbf{2,56 \text{ г}}; \quad m(O_2) = \mathbf{0,64 \text{ г}} \)
- \( \omega(Cu(NO_3)_2)_{\text{ост}} = \frac{(0,9 – 0,04) \cdot 188}{1406,8} = \mathbf{11,49\%} \)
- pH:\( [H^+] = \frac{0,08}{1406,8 / 1,11 \cdot 10^{-3}} = 0,0631 \text{ M} \Rightarrow pH = \mathbf{1,20} \)
4. Цепочка превращений хрома и серы
5. Органический синтез
- \( 1. \ HC \equiv CH + H_2O \xrightarrow{Hg^{2+}, H^+} CH_3CHO(X_2) \) (р-ция Кучерова)
- \( 2. \ CH_3CHO + [Ag(NH_3)_2]OH \rightarrow CH_3COONH_4 + 2Ag \downarrow + 3NH_3 + H_2O \)
- \( 3. \ CH_3COONH_4 \xrightarrow{t^\circ} CH_3CONH_2(X_3) + H_2O \) (дегидратация соли)
- \( 4. \ CH_3COOH \xrightarrow{P, Br_2} CH_2BrCOOH \) (\( C_2H_3O_2Br \), р-ция Гелля-Фольгарда-Зелинского)
- \( 5. \ CH_2BrCOOH + 2NH_3 \rightarrow NH_2CH_2COONH_4 \xrightarrow{H^+} NH_2CH_2COOH \) (глицин)
Сшивку в дипептид \( (C_4H_6N_2O_2) \):
\( 6. \ 2NH_2CH_2COOH \rightarrow NH_2CH_2CONHCH_2COOH + H_2O. \)
6. Смесь перманганата и бёмита
- Реакция в щелочи:\( 4KMnO_4 + 4KOH \xrightarrow{t^\circ} 4K_2MnO_4 + O_2 \uparrow + 2H_2O. \)\( n(O_2) = \frac{1 \cdot 3,67}{0,082 \cdot 298} = 0,15 \text{ моль.} \quad n(KMnO_4) = 0,6 \text{ моль (94,8 г).} \)\( m(AlO(OH)) = 112,8 – 94,8 = 18 \text{ г (0,3 моль).} \) Растворяется:\( AlO(OH) + KOH + H_2O \rightarrow K[Al(OH)_4]. \)
- Действие \( H_2SO_4 \): Манганат диспропорционирует:\( 3K_2MnO_4 + 2H_2SO_4 \rightarrow 2KMnO_4 + MnO_2 \downarrow (A) + 2K_2SO_4 + 2H_2O. \)\( n(MnO_2) = 0,6 \cdot \frac{1}{3} = 0,2 \text{ моль.} \quad m(A) = 0,2 \cdot 87 = \mathbf{17,4 \text{ г.}} \)
- Обесцвечивание сульфитом: \( K_2SO_3 \) восстанавливает \( KMnO_4 \) и \( MnO_2 \) до \( MnSO_4 \).Общий \( n(K_2SO_3) \) рассчитывается по балансу электронов. \( V(K_2SO_3) = \mathbf{0,4 \text{ л.}} \)
- Сульфид аммония: Осаждаются Б — \( MnS \) и В — \( Al(OH)_3 \).
- Газ:\( MnS + 2HCl \rightarrow MnCl_2 + H_2S \uparrow. \quad V(H_2S) = 0,6 \cdot 24,45 \approx \mathbf{14,67 \text{ л.}} \)
7. Изомерные соли \( C_3H_9NO_2 \)
Поскольку исходная смесь эквимолярна (1:1), а при разложении солей щелочью выделилось 1:3, значит одна соль дает только один газ, а вторая — смесь, или это соли разного состава.
Изомеры:
- Ацетат аммония \( [CH_3COO]^-[NH_4]^+ \)
- Формиат этиламмония \( [HCOO]^-[NH_3C_2H_5]^+ \)
Только формиат дает “серебряное зеркало”: