Wybrane zadania z etapów szkolnych Konkursu Chemicznego wraz

Wybrane zadania z etapów szkolnych Konkursu Chemicznego
wraz z rozwiązaniami do samokontroli
Zadanie IV [4 punkty]
W wysokich temperaturach (1000-1100K) siarczan(VI) magnezu [MgSO4] reaguje z węglem.
Produktami tej reakcji są trzy tlenki- jeden tlenek metalu i dwa tlenki niemetali. Masy cząsteczkowe
tlenków niemetali powstających w tej reakcji wynoszą 64 u i 44 u.
1. Przyporządkuj podanym masom cząsteczkowym wzory odpowiednich tlenków.
2. Zapisz równanie opisanej reakcji.
IV
mczSO2= 64u
mczCO2= 44u
2 MgSO4 + C = 2 MgO + CO2 + 2 SO2
1
1
2
1
4
Zadanie I *6 punktów+
Chlor występuje w przyrodzie w postaci dwóch odmian izotopowych: 35Cl i 37Cl. W stanie wolnym
tworzy cząsteczki dwuatomowe. Każda taka cząsteczka może byd zbudowana z atomów tego samego
lub różnych izotopów.
Cząsteczki chloru możemy opisad podając:
a) liczbę atomów wchodzących w skład cząsteczki,
b) liczbę protonów w cząsteczce,
c) liczbę neutronów w cząsteczce,
d) liczbę elektronów w cząsteczce,
e) masę cząsteczki,
f) krotnośd wiązania w cząsteczce.
Spośród wymienionych wyżej wielkości (a-f) wskaż te, których wartośd nie zależy od tego, z jakich
izotopów zbudowana jest cząsteczka chloru. Określ ich wartośd. Przy pozostałych wielkościach
zaznacz, że nie można określid ich wartości bez określenia rodzaju izotopów budujących cząsteczkę.
Zadanie II *5 punktów+
Wodny roztwór chloru nosi nazwę wody chlorowej. Rozpuszczalnośd chloru w wodzie
w temperaturze 25C wynosi 0,66 g/100 g H2O.
W oparciu o odpowiednie obliczenia odpowiedz na poniższe pytania.
1. Czy w 85 g wody o temperaturze 25C można rozpuścid 0,45 g chloru?
2. Ile musiałaby wynosid rozpuszczalnośd chloru w wodzie, aby można było sporządzid wodę
chlorową o stężeniu procentowym 8%?
Zadanie III [4 punkty]
1. Chlor, oprócz tego, że rozpuszcza się w wodzie, także, w pewnym stopniu, z nią reaguje
z wytworzeniem mieszaniny dwóch kwasów: chlorowodorowego (solnego) i chlorowego(I)
o wzorze HClO.
Zapisz równanie reakcji chloru z wodą.
2. W reakcji chloru z wodorotlenkiem sodu powstaje mieszanina soli kwasów, o których mowa
w punkcie 1 oraz woda.
Zapisz równanie reakcji chloru z wodorotlenkiem sodu.
3. Kwas chlorowy(I) jest nietrwały i ulega rozkładowi na dwa produkty. Jednym z nich,
odpowiedzialnym za odkażające właściwości wody chlorowej jest atomowy tlen.
Zapisz równanie tej reakcji.
Zadanie IV *6 punktów+
Chlorowodór, chlorek sodu i chlorek glinu to substancje, które można otrzymad w reakcjach chloru
z odpowiednimi pierwiastkami.
1. Zapisz równania reakcji otrzymywania trzech wymienionych substancji opisaną metodą.
2. W zapisanym przez Ciebie równaniu reakcji otrzymywania chlorowodoru występują trzy
substancje. Określ rodzaj wiązao występujących w cząsteczkach tych substancji oraz w chlorku
sodu.
2
I
II.1
a) 2
b) 34
c) nie można określid
d) 34
e) nie można określid
f) 1 lub wiązanie pojedyncze
uwaga: jeżeli uczeo wskazuje wielkośd a,b,d,f ale nie określa jej
wartości to nie otrzymuje punktów
obliczenie masy chloru, jaką można rozpuścid w 85 g wody w
podanej temperaturze
100 g H2O - 0,66 g Cl2
85 g H2O - x
II.2
nr
x = 0,56 g Cl2
1
1
1
1
1
1
2
(rozdział 5
punktów
poniżej)
proporcja: 1,5
wynik liczbowy:
0,5
lub
sprawdzenie, czy masa chloru przypadająca na 100 g wody nie 2
(rozdział
jest większa niż jego rozpuszczalnośd
punktów
poniżej)
85 g H2O - 0,45 g Cl2
proporcja: 1,5
100 g H2O - x
x= 0,53 g Cl2
wynik liczbowy:
0,5
lub
obliczenie masy wody, w której można rozpuścid 0,45 g chloru 2
(rozdział
w podanej temperaturze
punktów
poniżej)
100 g H2O - 0,66 g Cl2
proporcja: 1,5
x
- 0,45 g Cl2
x = 68,2 g H2O
wynik liczbowy:
0,5
Można
0,5
obliczenie "rozpuszczalności" chloru
2,5
(rozdział
punktów
poniżej)
100 g wody chlorowej - 8 g Cl2 - 92 g H2O
proporcja: 2
y
- 100 g H2O
y = 8,7 g Cl2
wynik liczbowy:
0,5
lub (inny sposób obliczenia "rozpuszczalności" chloru)
2,5
(rozdział
punktów
poniżej)
c p mH 2 O
m
m
wzór: 1;
c p  m s  100%  m s  m  100%
ms 
r u
H 2O
s
100%  c p
podstawienie
do wzoru: 1
mH2O=100 g, cp= 8%  ms = 8,7 g
wynik liczbowy:
0,5
odpowiedź
punktacja
3
6
cząstkowa
III
IV
Cl2 + H2O = HCl + HClO
Cl2 + 2NaOH = NaCl + NaClO + H2O
HClO = HCl + O
Cl2 + H2 = 2HCl
Cl2 + 2 Na = 2NaCl
3Cl2 + 2 Al = 2AlCl3
Cl2, H2 - kowalencyjne (atomowe)
HCl - kowalencyjne (atomowe) spolaryzowane
NaCl- wiązanie jonowe
4
1
2
1
1
1
1
0,5 + 0,5
1
1
4
6
Zadanie 2 (6 punktów)
Cząsteczki 4 gazów zawierają w swoim składzie 3 atomy. Na podstawie informacji zawartych w tabeli
zidentyfikuj te gazy i podaj wzory sumaryczne oraz nazwy systematyczne substancji gazowych
1, 2, 3 i 4.
Gaz 1
Masa
cząsteczkowa
64 u
Obecnośd atomów
tlenu w cząsteczce
tak
Gaz 2
34 u
nie
Gaz 3
44 u
tak
Gaz 4
48 u
tak
Dodatkowe informacje o gazach
ma ostrą duszącą woo
ma nieprzyjemny zapach,
nie podtrzymuje palenia substancji zawierających
węgiel
powstaje podczas wyładowao atmosferycznych
Zadanie 4 (15 punktów)
Rozpuszczalnośd azotanu(V) potasu oraz chlorku potasu w wodzie w zależności od temperatury
przedstawiona jest w poniższej tabeli.
Substancja
KNO3
KCl
283
20,9
31,0
Temperatura, K
303
313
45,8
63,9
37,0
40,0
293
31,6
34,0
323
85,5
42,6
333
110,0
45,5
Do 2 zlewek zawierających po 50 g wody o temperaturze 313 K dodano odpowiednio:
 do pierwszej 25 g azotanu(V) potasu
 do drugiej 25 g chlorku potasu.
1. Oblicz ile gramów chlorku potasu, a ile azotanu(V) potasu nie ulegnie rozpuszczeniu?
2. Oblicz, ile gramów soli wytrąci się z roztworu azotanu(V) potasu po oziębieniu go do temperatury
283 K?
3. Oblicz stężenie procentowe roztworów w temperaturze 313 K:
a) Azotanu(V) potasu
b) Chlorku potasu
c) Azotanu(V) potasu po dodaniu do roztworu kolejnych 5 g tej soli
d) Chlorku potasu po dodaniu 25 g wody do roztworu.
Zadanie 5 (7 punktów)
Porównaj skład 4 podanych niżej atomów
32
16
S,
40
19
K,
40
20
Ca , oraz
41
20
X.
a) Podaj liczbę neutronów obecnych w jądrach tych czterech atomów;
b) Podaj liczbę elektronów obecnych w dwudodatnim kationie wapnia
c) Podaj liczbę elektronów obecnych w dwuujemnym anionie siarki
d) Które z tych atomów stanowią izotopy tego samego pierwiastka?
5
32
16
Ca 2 ;
40
20
S 2 ;
Gaz 1 – SO2, tlenek siarki(IV) lub ditlenek siarki
1 + 0,5 (nazwa)
Gaz 2 – H2S, siarkowodór
1 + 0,5 (nazwa)
Gaz 3 – CO2, tlenek węgla (IV) lub ditlenek węgla
1 + 0,5 (nazwa)
Gaz 4 – O3 , ozon
1 + 0,5 (nazwa)
1. azotan(V) potasu rozpuści się całkowicie, a chlorku potasu nie
rozpuści się 5 g
100g H2O – 40g KCl
50g H2O – 20 KCl
mKCl = 25g – 20g = 5 g
2x1
2
metoda – 2
wynik liczbowy - 1
3
metoda - 1
wynik liczbowy - 1
2
metoda - 2
(sposób rozdziału
punktów:
ms – 1, mr – 1)
wynik liczbowy 1
3
metoda - 1
wynik liczbowy - 1
2
metoda 2
(sposób rozdziału
punktów:
ms – 1, mr – 1)
wynik liczbowy 1
3
2
2. 100g H2O – 20,9g KNO3
50g H2O –10,45g KNO3
25g – 10,45g = 14,55 g
4
3. a) CpKNO3 =
3. b) ponieważ roztwór jest przesycony ms = 20 g, mrozp.= 50g,
mr=70g
3. c) CpKNO3=
3. d) CpKCl =
5 a)
5 b)
- 16;
- 21;
- 20;
- 21
1 + 1+ 1+ 1
1
- 18
5
5 c)
Izotopy
- 18
1
i
1
6
Zadanie I ( 8 punktów)
Pewien pierwiastek chemiczny tworzy kwas tlenowy o wzorze sumarycznym HEO4 i masie
cząsteczkowej równej 100,5 u, gdzie E zastępuje symbol tego pierwiastka. Każdy atom tego
pierwiastka ma zdolnośd tworzenia jednoujemnego anionu.
Pierwiastek ten występuje w przyrodzie w postaci dwóch trwałych izotopów, o których mamy
następującą informację:
 Liczba neutronów w jądrach atomów pierwszego izotopu jest o 1 większa od liczby protonów,
a w jądrach drugiego jest większa o 3.
1.
Podaj nazwę i symbol tego pierwiastka. Przedstaw tok rozumowania.
2.
Określ liczbę atomową, liczbę masową oraz liczbę neutronów dla atomu cięższego izotopu
tego pierwiastka.
3.
Określ liczbę atomową jednoujemnego anionu powstającego z atomów pierwszego
izotopu.
4.
Podaj nazwę jednoujemnego anionu tego pierwiastka.
5.
Określ typ wiązao chemicznych występujących w E2(g) i w NaE(s), przy założeniu, że E
oznacza symbol zidentyfikowanego przez Ciebie pierwiastka.
6.
Spośród substancji chemicznych: E2(g), HE(g) , NaE(s) ( E oznacza symbol zidentyfikowanego
przez Ciebie pierwiastka) wybierz tę (te), w której (w których) występują aniony E−.
Zadanie II ( 8 punktów )
Selen i siarka są pierwiastkami tej samej, 16 grupy układu okresowego. Wiadomo, że pierwiastki tej
samej grupy mają podobne właściwości chemiczne co wynika z podobnej budowy elektronowej ich
atomów.
1. Wymieo jedną wspólną cechę budowy atomów selenu i siarki, decydującą o podobieostwie ich
właściwości chemicznych.
2. W oparciu o zdobyte na lekcjach chemii wiadomości dotyczące budowy cząsteczek kwasów
tlenowych i reguł tworzenia ich systematycznych nazw, napisz wzór strukturalny kwasu
tlenowego o wzorze sumarycznym H2SeO3 oraz podaj jego systematyczną nazwę.
3. Podaj wzór sumaryczny i nazwę systematyczną tlenku, który w reakcji z wodą tworzy kwas
o wzorze sumarycznym H2SeO3.
4. Zapisz równanie reakcji o której mowa w punkcie 3.
5. Opierając się na wiadomościach dotyczących właściwości kwasów tlenowych oraz reguł
tworzenia systematycznych nazw ich soli, zapisz równanie reakcji kwasu H2SeO3 z tlenkiem
sodu i podaj systematyczną nazwę powstałej soli.
Zadanie IV ( 8 punktów )
Fosfor jest pierwiastkiem chemicznym występującym w postaci kilku odmian alotropowych. Jedną
z nich jest fosfor biały. Masa cząsteczkowa fosforu białego wynosi około 124 u.
1. Określ na podstawie odpowiednich obliczeo, z ilu atomów składa się jedna cząsteczka fosforu
białego.
Ze względu na swoją dużą aktywnośd chemiczną, fosfor biały przechowywany jest pod warstwą wody.
Na powietrzu gwałtownie się zapala, tworząc biały dym.
2. Zapisz równanie chemiczne zachodzącej reakcji.
7
Zadanie V ( 10 punktów )
Na podstawie informacji I dotyczącej pierwiastka X oraz informacji II dotyczącej pierwiastka Y
wykonaj polecenia ujęte w punktach od 1 do 7.
Informacja I:
Liczba atomowa pierwiastka X jest równa sumie liczby ładunków dodatnich atomu fluoru i liczby
ładunków ujemnych atomu neonu.
Informacja II:
Pierwiastek Y położony jest w trzecim okresie i w szesnastej grupie układu okresowego pierwiastków.
Polecenia:
1. Oblicz liczbę atomową pierwiastka X.
2. Podaj nazwę pierwiastka Y.
3. Podaj liczbę elektronów walencyjnych dla atomu pierwiastka X i dla atomu pierwiastka Y.
1. chlor, Cl, 100,5 u – 1 u – 4x16 u = 35,5 u
0,5 p + 0,5 p + 0,5 p
2. drugi izotop : Z=17, A=37, liczba neutronów = 20
0,5 p+ 0,5 p+ 0,5 p
3. Z=17
1p
4. Anion chlorkowy
1p
I
5. Cl2(g) – wiązanie atomowe, NaCl(s) – wiązanie jonowe
2x1 p
6. NaCl(s)
1p
124 u
1. Np.: Px ;
Cząsteczka fosforu białego składa się z 4 atomów; P4
1 p w tym:
0,5 p za określenie liczby atomów
w cząsteczce i 0,5 p za obliczenie
2. P4 + 5O2 = P4O10
1p
1. Z = 9 + 10 = 19
1 p za obliczenie lub podanie
wartości Z
2. siarka
0,5 p
3. Atom X ( lub atom potasu) – 1 elektron walencyjny
Atom Y( lub atom siarki) – 6 elektronów walencyjnych
0,5 p + 0,5 p
x =
IV
V
31 u
= 4
8
Zadanie 2 (5 punktów)
Analiza izotopowa pewnej
16
18
1
2
3
8 O, 8 O, 1 H, 1 H, 1 H
próbki
wody
wykazała
obecnośd
następujących
atomów:
.
1. Ile różnych cząsteczek wody może zostad utworzonych przy dostępności powyższych
izotopów?
2. Podaj łączną liczbę składników jądra dla atomu tlenu
18
8O
.
3. Podaj skład jądra atomu trytu 31 H .
4. Podaj liczbę neutronów zawartych w jednej cząsteczce wody zawierającej wyłącznie izotopy
16
8O
i 11 H .
Zadanie 5 (7 punktów)
Rozpuszczalnośd azotanu(V) baru w 75 ºC wynosi 20,1 g w 100,0 g wody, a w 25 ºC 9,00 g w 100,0 g
wody. W temperaturze 75 ºC dany jest roztwór azotanu(V) baru o masie 200,0 g i stężeniu
procentowym wynoszącym 16,0 % masowych.
1. Określ typ roztworu: nasycony czy nienasycony.
2. Oblicz masę wytrąconego osadu po odparowaniu połowy początkowej ilości wody (bez
zmiany temperatury).
3. Oblicz masę wytrąconego osadu po oziębieniu roztworu do temperatury 25 ºC.
1. 12 różnych cząsteczek wody
2p
2
5
2.
18
1p
3.
2 neutrony i 1 proton
1p
4.
8 neutronów
1p
1.
określenie typu roztworu (przykładowe obliczenia)
wersja 1
- obliczenie masy soli zawartej w 100,0 g wody:
16,0 g w 100,0 g r-ru czyli 32,0 g w 200,0 g r-ru a zatem 32,0 g
w (200,0 g – 32,0 g) = 168,0 g wody
czyli 19,0 g w 100,0 g wody
- porównanie z rozpuszczalnością: 19,0 g < 20,1 g
- odpowiedź: roztwór nienasycony
wersja 2
20,1 g soli w 100,0 g wody, czyli można rozpuścid 33,8 g w
168,0 g wody (33,8 g > 32,0 g)
wersja 3 – porównanie ze stężeniem roztworu nasyconego
(20,1 g : 120,1 g) x 100 % = 16,7 %
zatem 16,0 % < 16,7 %, więc roztwór jest nienasycony
9
3p
(w tym za
metodę 2 p a
za
odpowiedź 1)
2.
3.
odparowanie połowy początkowej ilości wody (przykład):
- obliczenie maksymalnej masy soli, którą można rozpuścid
w danej masie wody (84,00 g) w temp 75 °C:
20,1 g soli w 100 g wody, czyli 16,9 g w 84,0 g wody
- obliczenie masy wytrąconego osadu:
32,0 g – 16,9 g = 15,1 g
oziębianie (przykładowe obliczenie):
- obliczenie maksymalnej masy soli, którą można rozpuścid
w danej masie wody (168,0 g) w temp 25 °C:
9,00 g soli w 100,0 g wody, czyli 15,1 g w 168,0 g wody
- obliczenie masy wytrąconego osadu:
32,0 g – 15,1 g = 16,9 g
10
2p
(w tym za
metodę 1,5 p
a za
wynik 0,5 p)
2p
(w tym za
metodę 1,5 p
a za
wynik 0,5 p)
Zadanie 1. (10 pkt)
Poniżej przedstawiono 10 zadao testowych. W każdym z nich jedna, dwie, trzy lub wszystkie
odpowiedzi są poprawne. Wybierz wszystkie poprawne odpowiedzi i wpisz ich oznaczenia literowe do
tabelki umieszczonej pod testem. Nie uzasadniaj swojego wyboru.
1. Każdy kation glinu Al3+ zawiera:
a) 13 protonów,
b) 13 elektronów,
c) 10 elektronów,
d) 27 neutronów.
3. Atom X zawiera 52 cząstki elementarne (protony, neutrony, elektrony), z czego 32,7% to protony.
Atom Y zawiera 54 cząstki elementarne, z czego 37,0% to neutrony.
a) X i Y to atomy tego samego pierwiastka,
b) X i Y to atomy różnych pierwiastków, ale leżących w tym samym okresie,
c) X i Y to atomy różnych pierwiastków, ale leżących w tej samej grupie układu okresowego,
d) X i Y to atomy różnych pierwiastków z różnych okresów i różnych grup układu okresowego.
5. Polska uczona Maria Curie-Skłodowska i jej mąż Piotr Curie odkryli:
a) pierwiastek uran,
b) pierwiastek polon,
c) pierwiastek rad,
d) zjawisko dysocjacji elektrolitycznej.
9. Rozpuszczalnośd siarczanu(VI) miedzi(II) w temperaturze 25oC jest równa 23g/100g H2O.
W 100 gramach nasyconego roztworu siarczanu(VI) miedzi(II) znajduje się:
a) 18,7 g siarczanu(VI) miedzi(II),
b) 23 g siarczanu(VI) miedzi(II),
c) 61,5 g siarczanu(VI) miedzi(II),
d) 77 g siarczanu(VI) miedzi(II).
Zadanie 4. (7 pkt)
I. W szklanej kolbie umieszczono 250 cm3 wodnego roztworu azotanu(V) sodu o gęstości 1,14 g/cm3.
Roztwór ten oznaczono dalej literą A.
Następnie do roztworu A dodano 72,6 grama stałego azotanu(V) sodu oraz pewną ilośd wody
destylowanej. Po rozpuszczeniu dodanego azotanu(V) sodu otrzymano 1 dm3 roztworu, który w tym
zadaniu oznaczono literą B. Gęstośd roztworu B wynosiła 1,08 g/cm3, a jego stężenie było równe 12%.
a. Oblicz masę soli zawartej w roztworze B.
b. Oblicz stężenie procentowe roztworu A.
11
12