Олимпиада «Бельчонок» по химии — 11 класс: задания

Задания олимпиады «Бельчонок» по химии для 11 класса. В комплекте 10 заданий по органической химии, химической кинетике, комплексным соединениям и термохимии.

Задания по химии — 11 класс

Задание 1.

Бензол – это сильный проканцероген и промутаген, проявляющий своё токсическое воздействие после биотрансформации. В организме человека он окисляется при участии цитохрома P450 (CYP), при этом образуется высокореакционноспособное соединение Z, легко вступающее во взаимодействие с белками, нуклеиновыми кислотами и другими нуклеофильными агентами. Упрощённо эти реакции можно описать следующей схемой, где R-NH2 – биогенный N-нуклеофил:

В ответе укажите суммарное число нейтронов в соединении Z.

Задание 2.

Порядок реакции по данному веществу – это показатель степени n, в которой концентрация (или парциальное давление) этого вещества входит в кинетическое уравнение скорости: v = k·Pⁿ

Для элементарных (одностадийных) реакций порядок равен молекулярности и является целым числом (0, 1, 2). Однако для сложных реакций, особенно гетерогенно-каталитических, порядок часто оказывается дробным (например, 0,5; 1,5; 2,5). Для реакции, имеющей порядок равный n, время полупревращения τ_1/2 (время, за которое начальная концентрация (или давление) исходного вещества уменьшается вдвое) связано с начальным давлением P₀ соотношением: τ_1/2 = k·P₀¹⁻ⁿ

При изучении кинетики изомеризации газа A в продукт B на поверхности твёрдого катализатора при 650 °C измерили время полупревращения τ_1/2 при различных начальных давлениях P₀ и получили следующие данные:

Определите порядок реакции n по веществу A.

В ответе укажите полученное число, округлив его до десятых. В качестве десятичного разделителя используйте запятую. Пример ввода ответа: 0,1

Задание 3.

Определите объем воздуха (н.у.), который потребуется для полного сжигания 228 г представленного углевода.

• 867,84 л
• 970,2 л
• 260,35 л
• 1 131,97 л
• 181,44 л

Задание 4.

Химик Борис Сергеевич обработал смесь хлорметана и хлорэтана металлическим натрием при нагревании и выделил из реакционной смеси продукт A, содержащий нечётное число атомов углерода. Высокотемпературное бромирование A привело преимущественно к продукту B, последовательная обработка которого щёлочью в водной среде и кислородом на медном катализаторе позволила получить бесцветную летучую жидкость C с характерным запахом.

Выберите утверждения, верно характеризующие соединение C:

• Может быть получено из пропина в одну стадию.
• Может быть получено из уксусной кислоты в две стадии.
• Может быть получено из бензола в три стадии.
• Может быть получено из пропилена в две стадии.

Задание 5.

Реакция Лобри де Бройна — ван Эйкенштейна представляет собой реакцию изомеризации сахаров под действием оснований. Реакция протекает по следующему механизму:

Пользуясь механизмом реакции, определите, каким соединениям соответствуют вещества X и Y.

Задание 6.

Методом электронной спектроскопии для ряда комплексов определены значения параметра расщепления Δ₀ (в см^-1):

Используя правило дополнительных цветов, определите, какие цвета будут наблюдаться для каждого комплекса.

Для справки: Δ₀ — энергетическая разница между e_g— и t_2g-орбиталями в октаэдрическом поле лигандов, численно равная энергии d-d-перехода (энергии поглощаемого кванта света); измеряется в см^-1. Δ₀ = E = hc/λ, где h – постоянная Планка 6,626·10^-34 Дж/с, c – скорость света 2,998·10¹⁰ см/с, λ – длина волны, см.

1. [Ni(NH₃)₆]²⁺
2. [Ni(H₂O)₆]²⁺
3. [Mn(H₂O)₆]³⁺
4. [Ni(en)₃]²⁺
5. [Cr(H₂O)₆]³⁺

Варианты:

• Сине-зеленый
• Фиолетовый
• Не имеет окраски
• Оранжевый
• Красный
• Зеленый

Задание 7.

Соотнесите процессы и утверждения, соответствующие им.

1. Совокупность физико-химических процессов, направленных на восстановление каталитической активности и селективности катализатора, деактивированного в ходе химического процесса.
2. Процесс соединения множества простых молекул в длинные цепочки или сетки.
3. Процесс термического расщепления углеводородов с образованием соединений с более короткой цепью.
4. Метод переработки каменного угля путем нагревания в инертной атмосфере.
5. Процесс присоединения или замещения, при котором в молекулу органического вещества вводится RCO-группа.
6. Дайте название процессу, протекающему в этой реакции: CH₃· + CH₃· = C₂H₆.
7. Процесс многократного испарения и конденсации пара, в результате которого жидкая смесь разделяется на чистые компоненты.
8. Метод разделения жидких смесей на отдельные части, основанный на различной температуре кипения составных компонентов.

Варианты:

• Регенерация
• Крекинг
• Рекомбинация
• Ректификация
• Фракционная перегонка
• Ацилирование
• Коксование
• Полимеризация

Задание 8.

Закон Гесса гласит, что тепловой эффект химической реакции при постоянном давлении или постоянном объеме зависит только от начального и конечного состояний системы. Из этого закона следует, что если для какой-либо реакции тепловой эффект неизвестен, его можно рассчитать, применяя простейшие математические операции к термохимическим уравнениям и значениям тепловых эффектов. Основываясь на законе Гесса и нижеприведенных превращениях, рассчитайте тепловой эффект реакции:

3CaC_2(тв) + 6H₂O_(ж) = C₆H_6(ж) + 3Ca(OH)_2(тв).

В ответе запишите число в кДж с точностью до десятых.

Для справки:

CaC_2(тв) + 2H₂O_(ж) = C₂H_2(г) + Ca(OH)_2(тв) +128.0 кДж

C₂H_2(г) + 2.5O_2(г) = 2CO_2(г) + H₂O_(ж), +1299.5 кДж

C₆H_6(ж) + 7.5O_2(г) + 6CO_2(г) + 3H₂O_(ж) + 3267.4 кДж

Пример ввода ответа: -2345,6

Задание 9.

Атогепант – это относительно новый противомигренозный препарат – антагонист рецептора кальцитонин-ген-родственного пептида.

Какое количество функциональных групп в молекуле атогепанта потенциально может подвергаться гидролитической деструкции под воздействием водных растворов протонных кислот при нагревании?

• 9
• 3
• 11
• 0

Задание 10.

При взаимодействии некоторой ароматической сульфокислоты A с параформом образуется макроциклическое соединение:

Установите атомную долю (в %) углерода в соединении A. Ответ округлите до десятых.

Пример ответа: 2,4