Авторы задач – Гусев И.М. (№ 1), Коронатов А.Н. (№2), Скрипкин М.Ю. (№ 3), Ростовский Н.В. (№№ 4, 5), Мосягин И.П. (№ 6), Михайлов К.И. (№ 7)

1. Напишите схему превращений неорганических соединений, содержащих хлор, состоящую не менее, чем из десяти стадий. Используйте любые реагенты и оборудование. На первом этапе одним из исходных веществ должен являться Cl₂; в схеме не должно быть повторяющихся соединений. Составьте уравнения реакций и укажите условия их протекания.

2. В некоторых организмах переносчиком кислорода является «лазурный пигмент», содержащий металл X. Нарушение метаболизма соединений этого элемента в организме человека приводит к болезням центральной нервной системы и внутренних органов. Некоторые реакции металла Х и образуемых им соединений приведены на схеме:

Известно, что А – черный порошок, В – кирпично-красный порошок (ω (Х) = 88,83%), С – серое твердое вещество, а D – бесцветный газ (ω (углерода) = 52,2%). F – белый порошок, G – желтое твердое вещество, взрывающееся в сухом состоянии (ω (углерода) = 15,3%). H – взрывчатое бурое вещество, а I – бесцветный газ.

а) Определите металл X и соединения A – J. Напишите уравнения описанных в задаче реакций.

б) В какой степени окисления металл Х находится в «лазурном пигменте»? Ответ поясните.

в)Соединение F катализирует присоединение циановодорода к ацетилену, а также димеризацию терминальных алкинов (в смеси с NH₄Cl или KCl). Напишите уравнения этих реакций.

3. Лиганд L состоит из трех элементов, массовые доли которых (в порядке уменьшения их атомных масс) составляют 15,58%, 78,39% и 6,03%, соответственно. В спектре ЯМР лиганда на ядрах ³¹P наблюдается один сигнал; по данным ИК-спектроскопии двойные и тройные связи в этом соединении отсутствуют. При взаимодействии избытка лиганда L с раствором перхлората трёхвалентного металла, названного в честь царицы цветов, образуется октаэдрический комплексный катион, содержащий 7,94% металла по массе.

а) Определите состав лиганда и предложите его строение.

б) Предложите структуру двух наиболее устойчивых изомеров комплексного катиона. Обоснуйте свой ответ.

в) Приведите названия лиганда и комплексного иона по номенклатуре ИЮПАК.

4. Два изомера дибромиодбензола Х и Y могут быть синтезированы по следующей схеме:

а) Сколько существует изомерных дибромиодбензолов? Нарисуйте их структурные формулы.

б) Расшифруйте, какие вещества обозначены буквами Х, Y, А – H.

в) С помощью каких физико-химических методов можно отличить изомеры Х и Y?

5. Эквимолярную смесь калиевых солей двух монокарбоновых кислот прокалили с едким кали при 200 °С. При этом выделилось 450 мл газа (н. у.) с относительной плотностью по воздуху 0.31, а в твёрдом остатке было обнаружено только одно вещество. При прокаливании смеси тех же солей при 300 °С образуются соль дикарбоновой кислоты, кетон, поташ и самый легкий из известных газов.

Какие соли были использованы при проведении экспериментов? Рассчитайте массы солей, использованных в первом опыте. Напишите уравнения упомянутых в задаче реакций.

6. В последнее время активно изучаются вещества, которые при варьировании внешних условий могут существенно менять растворимость в воде: при одних условиях они образуют гомогенные растворы, при других – наблюдается расслаивание. К числу таких веществ относятся, в частности, соединения X, Y, Z. Схемы их синтеза приведены ниже, также для них указано содержание азота в массовых процентах:

ωN(X) = 8.91%; ωN(Y) = 7.48%; ωN(Z) = 13.84%

А) Определите соединения X, Y, Z и назовите их по номенклатуре ИЮПАК.

Б) Эти соединения способны переходить в водную фазу при пропускании через раствор углекислого газа, при этом вещество Y даёт продукт, относящийся к другому классу химических соединений, нежели в случае веществ X и Z. Привести систему в исходное состояние можно путем пропускания инертного газа через раствор; в случае вещества Y также необходимо нагревание. Напишите уравнения протекающих при этом реакций.

В) Одной из важнейших характеристик веществ, обладающих подобными свойствами, является константа диссоциации сопряженной кислоты, Ka(HХ+). Рассчитайте её значение по приведенным экспериментальным данным (см. рисунок), полученным при титровании водного раствора вещества X (небольшой концентрации) соляной кислотой.

Г) Какие ещё физические характеристики веществ могут быть использованы для описания соединений такого типа? Приведите не менее трёх примеров, ответ обоснуйте.

7. Соединение X имеет брутто-формулу C₇H₁₂O₄ и представляет собой сложный эфир двухосновной карбоновой кислоты, имеющий в спектре протонного магнитного резонанса только 3 сигнала с соотношением интенсивностей 3: 2: 1. Соединение X широко используется в органическом синтезе. Ниже приведена схема синтеза спироциклического углеводорода, в которой трижды применяется соединение X:

Расшифруйте структурные формулы веществ X и A – G и дайте название соединению Х.