XV Konkurs II etap_rozwiązania

XV Konkurs Chemiczny dla Uczniów Szkół
Ponadgimnazjalnych
Etap II – rozwiązania zadań
Zad. 1
Przykładowe metody syntezy:
Podstawowe odczynniki, wspólne dla kilku syntez:
2 H2 + O2 = 2 H2O
2 Na + 2 H2O = 2 NaOH + H2
S + O2 = SO2
SO2 + O2 = SO3 (w obecności katalizatora)
SO3 + H2O = H2SO4
N2 + 3 H2 = 2 NH3 (w obecności katalizatora)
4 NH3 + 5 O2 = 4 NO + 6 H2O (w obecności katalizatora)
2 NO + O2 = 2 NO2
H2O + 2 NO2 = HNO3 + HNO2
a.
C + O2 = CO2
2 NaOH + CO2 = Na2CO3 + H2O
Ag + 2 HNO3 = AgNO3 + NO2 + H2O
2 AgNO3 + Na2CO3 = Ag2CO3 + NaNO3
b.
2 Cr + 3 Cl2 = 2 CrCl3
CrCl3 + 3 NaOH = Cr(OH)3 + 3 NaCl
Cr(OH)3 + NaOH = Na[Cr(OH)4]
Ba + O2 = BaO2
BaO2 + H2SO4 = BaSO4 + H2O2
2 Na[Cr(OH)4] + 3 H2O2 + 2 NaOH = 2 Na2CrO4 + 8 H2O
Na2CrO4 + H2SO4 = Na2SO4 + H2CrO4
Zn + H2SO4 = ZnSO4 + H2
ZnSO4 + 2 NaOH = Zn(OH)2 + Na2SO4
Zn(OH)2 + H2CrO4 = ZnCrO4 + 2 H2O
c.
2 Rb + H2SO4 = Rb2SO4 + H2
d.
NH3 + HNO3 = NH4NO3
NH4NO3 = N2O + 2 H2O
Najczęstsze błędy:
- rozpuszczanie srebra w kwasie azotowym(V) lub węglowym(!) z wydzieleniem wodoru
- otrzymywanie tlenku azotu(V) w reakcji N2 z O2
- brak katalizatora w reakcji SO2 z O2
- spalanie siarki w tlenie z wytworzeniem SO3
- spalanie chromu w tlenie z wytworzeniem CrO3
Punktacja:
- za zaproponowanie ciągu przemian prowadzącego do pożądanego produktu: po 2 p.
- błąd we współczynnikach w równaniu reakcji: -0,5 p
- błąd w produktach reakcji (aczkolwiek zaproponowanie reakcji prowadzącej do
oczekiwanego związku): -1 p
- brak katalizatora w reakcji SO2 z O2: -0,25 p
Zad. 2
Propozycja syntezy:
CaC2
H2O
C2H2
NO2
HNO3
CH3Cl/AlCl3
[O]
COOH
COOH
COOH
H
N
CH3COOCH3
NH2
Fe/HCl
O
C2H2
Al4C3
H2O/Hg2+
H2O
[O]
CH3CHO
CH4
Cl2/hv
CH3COOH
CH3Cl
OH-
CH3OH/H+
CH3COOCH3
CH3OH
Najczęstsze błędy:
- utlenianie grupy CH3 do COOH po wcześniejszej redukcji NO2 do NH2
- nitrowanie kwasu benzoesowego w pozycji 2
Zad. 3
A – etanol, CH3CH2OH
B – propanon, CH3COCH3
NO2
C – benzen,
D – kwas etanowy, CH3COOH
N
E – pirydyna
Punktacja:
po 0,5 p za każdy wzór i nazwę
Najczęstsze błędy:
- podawanie nazw zwyczajowych (aceton, kwas octowy) jako nazw systematycznych
- podawanie nazwy cykleheksatrien jako systematycznej dla benzenu
Zad. 4
Jeśli potrzeba 330 L/ha to na 50 ha potrzebnych jest 330 x 50 = 16500 L nawozu.
Uwzględniając gęstość: 16500 x 1,26 = 20790 kg nawozu, w którym zawarte jest:
0,0099 x 20790 = 205,821 kg MgO
1 mol MgO zawiera tyle samo Mg co 1 mol Mg(NO3)2 * 6 H2O zatem:
205,821 kg MgO
40,3 g
-
x kg Mg(NO3)2 * 6 H2O
256,3 g
x = 1308,98 kg Mg(NO3)2 * 6 H2O
Zad. 5
Cu + 4 HNO3 = Cu(NO3)2 + 2 NO2 + 2 H2O
4 Zn + 10 HNO3 = 4 Zn(NO3)2 + NH4NO3 + 3 H2O
Pb + 4 HNO3 = Pb(NO3)2 + 2 NO2 + 2 H2O
Pb(NO3)2 + Na2SO4 = PbSO4 + 2 NaNO3
Cu(NO3)2 + Zn = Zn(NO3)2 + Cu
Po dodaniu siarczanu(VI) sodu powstaje siarczan(VI) ołowiu(II).
0,23 g tej soli to 0,23/303 = 7,59*10-4 mol PbSO4, czyli 7,59*10-4 x 207 = 0,1571 g Pb
Po dodaniu do roztworu pyłu cynkowego wydzieliła się miedź.
Przereagowanie 1 mola Zn powoduje zmianę masy osadu o:
65,4-63,5 = 1,9 g
zatem zmiana masy o 0,01 g związana jest z reakcją:
1 mol Cu
x mol
-
1,9 g
0,01 g
x = 5,26*10-3 mol Cu, czyli 5,26*10-3 x 63,5 = 0,3340 g Cu
Resztę, czyli 1,0000 – 0,3340 – 0,1571 = 0,5089 g stanowi Zn
Procentowy skład stopu: 15,71 % Pb, 33,40 % Cu i 50,89 % Zn
Punktacja:
po 0,6 p za każde równanie reakcji
po 1 p za stężenie każdego ze składników
Zad. 6
K: 2 Na+ + 2 e- = 2 Na
A: H2O – 2e- = ½ O2 + 2H+
Początkowe stężenie jonów H+ wynosiło 10-7 M, po elektrolizie 10-5 M, w dalszych
obliczeniach stężenie początkowe można zaniedbać.
Ponieważ elektrolit miał objętość 1 dm3, podczas elektrolizy powstał 10-5 mol jonów H+, co
wiązało się z przepływem, po uwzględnieniu wydajności procesu, 10-5/0,8 = 1,25*10-5 mol
elektronów.
1 mol e1,25*10-5 mol
-
96500 C
x
x = 1,206 C
zatem t = Q/I = 1,206/0,1 = 12,06 s
Zad. 7
85 μg/1 dm3 jonów Ni2+ odpowiada stężeniu 1,44*10-6 M Ni
Jeśli stężenie kwasów huminowych wynosi 8mg/dm3, a ilość miejsc wiązania to 5 mmol/g,
odpowiada „stężeniu” miejsc wiązania wynoszącemu 0,008 * 0,005 = 4*10-5 M, zatem:
1,6*104 = x/(1,44*10-6-x)(4*10-5-x) gdzie x – stężenie związanych jonów Ni2+
po obliczeniu pierwiastków równania kwadratowego otrzymujemy x = 0,56 μM, zatem
procent wolnych jonów Ni2+ wynosi:
c = [(1,44-0,56)*10-5/1,44*10-5]*100% = 61%