pobierz - Konkurs Chemiczny im. prof. Antoniego Swinarskiego

1
8.12.2012 r.
I ETAP
49 OGÓLNOPOLSKIEGO KONKURSU CHEMICZNEGO
IM. PROF. ANTONIEGO SWINARSKIEGO
Witamy na 49 Ogólnopolskim Konkursie Chemicznym im. prof. Antoniego
Swinarskiego.
Dysponujesz tzw. czystopisem i brudnopisem. Przygotuj czystopis wpisując u góry
drukowanymi literami: swoje imię i nazwisko, nazwę szkoły wraz z podaniem patrona, adres
szkoły wraz z kodem miejscowości oraz nazwisko i imię nauczyciela opiekuna. Pod danymi
pozostaw około 1/3 kartki na recenzje sprawdzających.
Rozwiązania zadań od A do E podaj w czystopisie.
W przypadku zadań A w czystopisie umieść tylko wybrane odpowiedzi bez komentarza.
Nie rozwiązuj zadań A na kartce z treścią zadań.
Pisz starannie i czytelnie.
Pamiętaj o właściwym zaokrąglaniu wyników i podawaniu jednostek.
Oddajesz tylko czystopis.
Możesz skorzystać z kalkulatora.
Potrzebne do rozwiązania zadań dane znajdziesz na ostatniej stronie.
Rozwiązujesz zadania przez 3 godziny zegarowe.
Życzymy powodzenia
ZAD. A (20 pkt)
1. Obliczyć objętość tlenu (warunki normalne) powstałego w wyniku rozkładu
termicznego 15,8 g manganianu(VII) potasu.
2. Podać nazwę soli o wzorze (CuOH)2SO4.
3. Podać wartość kąta pomiędzy wiązaniami w cząsteczkach związków, w których
atom centralny ulega hybrydyzacji sp2.
4. Zapisać pełną konfigurację elektronową atomu srebra – liczba atomowa 47, masa
atomowa 197 u, numer grupy 11.
5. W wyniku całkowitego spalania 2 g pewnej substancji organicznej otrzymano 4,4 g
CO2 i 2,4 g H2O. Podać wzór sumaryczny i nazwać związki organiczne odpowiadające
wyliczonemu wzorowi.
6. Obliczyć efekt cieplny reakcji
CaCO3 →CaO + CO2
gdzie:
∆H0CaCO3= -1190,3kJ∙mol-1
∆H0CaO= -636,4kJ∙mol-1
∆H0CO2= -408,8kJ∙mol-1
7. W wyniku działania tlenkiem miedzi(II) na aldehyd octowy powstają: ….. .
8. Uzupełnić zdania:
W środowisku kwasowym jony manganianowe(VII) ulegają redukcji do ..... .
W środowisku obojętnym, lekko kwasowym i lekko zasadowym
49 Ogólnopolski Konkurs Chemiczny im. prof. A. Swinarskiego, Etap I
2
manganian(VII) potasu ulega redukcji do ….. .
W
środowisku
silnie
alkalicznym
zachodzi
redukcja
jonów
manganianowych(VII) do jonów ….. .
9. Okres połowicznego rozpadu stosowanego w radioterapii izotopu radonu 222
wynosi 4 dni. Obliczyć ile radonu znajduje się po 20 dniach w próbce, która zawierała
początkowo 320 mg radonu 222.
10. Podać sposób identyfikacji niżej wymienionych gazów w warunkach szkolnych.
- tlen – identyfikuje się z wykorzystaniem ………………………….. ;
- wodór – identyfikuje się z wykorzystaniem ……………………….. ;
- tlenek węgla(IV) – identyfikuje się z wykorzystaniem ……………. ;
- amoniak – identyfikuje się z wykorzystaniem …………………….. .
ZAD. B (10 pkt)
Do zlewki o pojemności 250 cm3 zawierającej 100 cm3 wody wsypano 5,00 g
chromianu(VI) srebra(I). Po wymieszaniu, zawartość zlewki przeniesiono ilościowo do kolby
miarowej o objętości 1 dm3 i uzupełniono wodą do „kreski”. Po upływie doby pobrano
z kolby 100,00 cm3 roztworu i w sposób ilościowy wytrącono jony srebra(I) poprzez dodanie
roztworu chlorku sodu. Do otrzymanego osadu, w środowisku kwasu solnego, dodano
metalicznego cynku. Ile gramów srebra otrzymano tą drogą?
ZAD. C (15 pkt)
Sól disodowa kwasu etylenodiaminotetraoctowego (EDTA) oznaczana w skrócie
Na2H2Y•2H2O jest bardzo często wykorzystywana w jednej z grup analiz objętościowych tzw.
kompleksometrii. Związek ten kompleksuje wybrane jony metali w stosunku molowym 1:1.
Na wstępie analizy przygotowano, zgodnie z zasadami dobrej praktyki laboratoryjnej,
roztwór EDTA przez rozpuszczenie 1,8642 g EDTA w kolbie miarowej o pojemności 250
cm3 i dopełnieniu wodą „do kreski”.
Otrzymaną do analizy próbkę o masie 0,1455 g rozpuszczono w wodzie i wykonano
próbę płomieniową obserwując żółtą barwę płomienia. Następnie dodano roztworu chlorku
baru, co spowodowało wytrącenie się białego krystalicznego osadu nierozpuszczalnego
w kwasie azotowym(V). Osad ten po wykonaniu niezbędnych czynności analitycznych
roztworzono w 25,00 cm3 wcześniej przygotowanego roztworu EDTA.
Nadmiar EDTA odmiareczkowano mianowanym roztworem chlorku wapnia
w obecności mureksydu jako wskaźnika, zużywając 3,25 cm3.
Na zmiareczkowanie 25,00 cm3 w/w roztworu EDTA zużywa się 45,35 cm3 roztworu chlorku
wapnia.
1. Podać wzór sumaryczny oznaczanego składnika próbki.
2. Napisać jonowe skrócone równania wszystkich reakcji zachodzących w trakcie
oznaczania.
3. Obliczyć:
a) stężenie molowe roztworu EDTA,
b) stężenie molowe roztworu chlorku wapnia,
c) zawartość (w g i procentach) oznaczanego składnika w analizowanej próbce.
49 Ogólnopolski Konkurs Chemiczny im. prof. A. Swinarskiego, Etap I
3
4. Podać barwę wskaźnika w PK miareczkowania wiedząc, że barwa wolnego
wskaźnika jest fioletowa, a barwa kompleksu metal-wskaźnik, różowa. Odpowiedź
uzasadnić.
ZAD. D (15 pkt)
Twórcą receptury jednego z najpopularniejszych napojów świata – Coca-coli jest
amerykański farmaceuta John Stith Pemberton(1831-1888). Obecnie sprzedaje się około 1mld
butelek dziennie tego napoju. Najważniejsze składniki Coca–coli podawane są do wiadomości
konsumentów na nalepce:
Butelkę z Coca–colą otwarto i pozostawiono na 24 godz. w temp. pokojowej celem
pozbycie się rozpuszczonego tlenku węgla(IV). Próbki odgazowanej Coca-coli poddano kilku
eksperymentom opisanym poniżej.
I. Zmierzono wartość pH, które wynosiło 3.
II. Po dodaniu wody wapiennej zaobserwowano wyraźne zmętnienie roztworu.
III. Po dodaniu niewielkiej ilości rozdrobnionego magnezu wydzielił się bezbarwny,
bezwonny gaz.
IV. Po dodaniu niewielkiej ilości sody oczyszczonej zaobserwowano obfite pienienie się.
IV. Po dodaniu do około 1 cm3 roztworu wodorotlenku sodu (stężenie około 1 mol/dm3)
kilku kropli roztworu siarczanu(VI) miedzi(II) (stężenie około1 mol/dm3) wytrącił
się niebieski, galaretowaty osad. Po dodaniu do tak przygotowanego reagenta
około 2 cm3 Coca-coli i pomieszaniu zaobserwowano zanikanie osadu i zmianę
zabarwienia powstałego roztworu. Podgrzanie roztworu prowadziło do wytrącenia
się ceglastego osadu.
Po przeanalizowaniu dostępnych powyżej informacji wykonać następujące polecenia:
1. Obliczyć stężenie molowe jonów wodorotlenkowych w roztworze Coca-coli.
2. Przedstawić dysocjację jonową kwasu będącego składnikiem napoju.
3. Zapisać równanie cząsteczkowe procesu zachodzącego po dodaniu do napoju wody
wapiennej. Nazwać ten proces.
4. Przedstawić w formie równań jonowych skróconych przemiany opisane w punktach
III i IV.
49 Ogólnopolski Konkurs Chemiczny im. prof. A. Swinarskiego, Etap I
4
5. Zapisać równanie jonowe skrócone wytrącania niebieskiego galaretowatego osadu
(pkt. V).
6. Wyjaśnić dlaczego po dodaniu Coca- coli do osadu (pkt. V) obserwuje się jego
znikanie i zmianę zabarwienia roztworu.
7. Zapisać równanie reakcji zachodzącej w punkcie V po podgrzaniu.(Uwaga: Użyć
wzoru ogólnego reagującej substancji RX, podstawiając za X odpowiednią grupę
funkcyjną).
ZAD. E (10 pkt)
Pewna krystaliczna, cykliczna substancja organiczna A, z podstawnikami w pozycjach 1,3,4
i 5, występuje w wielu roślinach i jest między innymi składnikiem liści do herbaty.
• Analiza elementarna tej substancji, zwanej potocznie kwasem galusowym, wykazała,
że zawiera ona 49,41% węgla i 3,53% wodoru.
• Substancja A powoduje odbarwienie rozcieńczonego roztworu wodorotlenku sodu
z dodatkiem kilku kropli etanolowego roztworu fenoloftaleiny.
• Po zmieszaniu jej wodnego roztworu z kilkoma kroplami rozcieńczonego roztworu
chlorku żelaza(III) powstaje roztwór o niebiesko-czarnym zabarwieniu.
• Substancja A poddana ogrzewaniu rozkłada się z wydzieleniem bezbarwnego
i bezwonnego gazu, który powoduje zmętnienie wody wapiennej. Otrzymany
w wyniku reakcji rozkładu produkt stały B reaguje z roztworem chlorku żelaza(III)
dając granatowo-fioletowo zabarwiony roztwór.
Na podstawie podanych informacji
1. Obliczyć wzór elementarny substancji A będący również jej wzorem rzeczywistym.
2. Wymienić grupy funkcyjne występujące w cząsteczce substancji A wraz ze
stosownym wyjaśnieniem.
3. Zaproponować wzór strukturalny substancji A i podać jej nazwę systematyczną.
4. Zapisać równanie reakcji substancji A z rozcieńczonym roztworem wodorotlenku
sodu. Wyjaśnić rolę fenoloftaleiny w tej reakcji.
5. Podać wzór strukturalny substancji B oraz jej nazwę systematyczną.
6. Zapisać równanie reakcji przemiany substancji A w B i nazwać ten proces.
------DANE:
Masy molowe do wykorzystania w zadaniach:
MAg =107,87 g/mol
MC = 12,00 g/mol
MCr = 52,00 g/mol
MCl = 35,45 g/mol
MH = 1,00 g/mol
MN = 14,00 g/mol
MNa = 22,99 g/mol
MO = 16 g/mol
Mzn = 65,39 g/mol
Iloczyny rozpuszczalności:
Ks (chromianu(VI) srebra(I)) = 9,0x10-12;
Ks (chlorku srebra(I)) = 1,56x10-10.
49 Ogólnopolski Konkurs Chemiczny im. prof. A. Swinarskiego, Etap I