Etap I - zadania

Wojewódzki Konkurs Wiedzy Chemicznej 2016/17
Klasy maturalne
str. 1
Zadanie I. [16 punktów]
W zadaniach od 1 – 5 jedna odpowiedź jest poprawna.
Zadanie 1.
Aby otrzymać roztwór kwasu azotowego(V) o stężeniu 10 mol/dm3 należy zmieszać roztwór o stężeniu 67%
i gęstości d = 1,41 g/cm3 z roztworem o stężeniu 2,5 mol/dm3, odpowiednio w stosunku objętościowym:
A. 6 : 1
B. 1 : 6
C. 3 : 2
D. 2 : 3
Zadanie 2.
Sztuczny jedwab od naturalnego można odróżnić za pomocą:
A. Cu(OH)2
B. HNO3(stężony)
C. próby akroleinowej
D. wody bromowej
Zadanie 3.
Produkt reakcji roztworu KMnO4 z roztworem Na2SO3 w środowisku zasadowym przyjmuje barwę:
A. bladoróżową
B. brunatną
C. fioletową
D. zieloną
Zadanie 4.
Do mydeł nierozpuszczalnych w wodzie należy:
A. palmitynian sodu
B. stearynian potasu
C. oleinian sodu
D. palmitynian wapnia
Zadanie 5.
Atom żelaza ma konfigurację elektronową: 1s22s22p63s23p64s23d6. Podczas tworzenia kationu żelaza(III),
atom żelaza:
A. oddaje 3 elektrony opisane orbitalem 3d
B. przyjmuje 3 elektrony na orbital 3d
C. oddaje 1 elektron opisany orbitalem 3d i 2 elektrony opisane orbitalem 4s
D. oddaje 1 elektron opisany orbitalem 3p i 2 elektrony opisane orbitalem 4s
W zadaniach nr 6 – 10 jedna, dwie, trzy lub wszystkie odpowiedzi mogą być poprawne.
Zadanie 6.
Jeżeli stała równowagi reakcji A + B ⇄ C + D jest równa jedności, to:
A. szybkość reakcji A + B  C +D w stanie równowagi osiąga maksimum;
B. w stanie równowagi iloczyn stężeń substratów jest równy iloczynowi stężeń produktów;
C. stężenia równowagowe substancji C i D wynoszą 1 mol/dm3, jeżeli stężenia początkowe wynosiły
[A] = [B] = 2 mol/dm3;
D. 0,5 mola substancji A ulegnie przemianie w produkt C, jeżeli zmiesza się 1 mol substancji A z 3 molami
substancji B.
Zadanie 7.
Wybierz i wskaż prawdziwe stwierdzenia dotyczące amoniaku:
A. wprowadzony do wody tworzy
C. jego cząsteczka ma kształt trójkąta równobocznego
roztwór o odczynie zasadowym
B. reaguje z kwasami, dając sole amonowe
D. jest zasadą według teorii Brönsteda-Lowry’ego
Zadanie 8.
Wskaż prawidłową odpowiedź określającą właściwości sodu:
A. gwałtownie reaguje z wodą z wydzieleniem wodoru;
B. miękki metal o dużej reaktywności, utleniający się na powietrzu;
C. metal o dużej reaktywności i właściwościach utleniających;
D. twardy metal ulegający na powietrzu pasywacji.
Zadanie 9.
Izotopy to:
A. zbiory atomów o takiej samej liczbie atomowej, lecz różniące się liczbą masową;
B. zbiory atomów o takiej samej liczbie protonów i neutronów;
C. zbiory atomów o takiej samej liczbie protonów w jądrze, lecz różniące się liczbą neutronów;
D. zbiory atomów różnych pierwiastków zawierających taką samą liczbę neutronów.
Wojewódzki Konkurs Wiedzy Chemicznej 2016/17
Klasy maturalne
str. 2
Zadanie 10.
Który/które z podanych zbiorów kwasów zawiera/zawierają prawidłowo uszeregowane kwasy według ich
wzrastającej mocy:
A. HI, HBr, HCl, HF
C. H4SiO4, H3PO4, H2SO4, HClO4
B. HClO, HClO2, HClO3, HClO4
D. HNO3, H3PO4, H3AsO4, H3SbO3
W zadaniach 11- 13 wybierz prawidłową odpowiedź A, B, C lub D oraz jej uzasadnienie
Zadanie11.
Pierwsza energia jonizacji to energia, jaką należy dostarczyć aby oderwać elektron od obojętnego atomu. Na
podstawie konfiguracji elektronowej podanych metali określ, który z nich ma najmniejszą wartość pierwszej
energii jonizacji.
X: 1s2 2s2 2p6 3s1
Y: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s1
Z: 1s2 2s1
A
B
Atom Z
Atom X
I
II
znajduje się w 1 grupie układu okresowego pierwiastków
elektron walencyjny znajduje się najdalej od jądra
C
Atom Y
III
ma obsadzone elektronami tylko dwie powłoki
D
Wszystkie atomy
mają taką samą
wartość energii
jonizacji
IV
elektron walencyjny znajduje się najbliżej jądra
ponieważ
Zadanie 12.
Trzy płytki metalowe: srebrną, żelazną i kadmową o znanych masach zanurzono w trzech różnych zlewkach
zawierających roztwór siarczanu(VI) miedzi(II). Po pewnym czasie płytki wyjęto z roztworu, osuszono
i zważono.
A
B
C
D
Masa płytki Cd nie
zmieniła się
Masa płytki Ag
wzrosła
Masa płytki Fe
zmalała
Masa płytki Cd
zmalała
I
masa molowa Cd > masy molowej Cu
II
masa molowa Cu > masy molowej Fe
III
reakcja nie zachodzi
IV
masa molowa Ag > masy molowej Cu
ponieważ
Zadanie 13.
Określ kształt cząsteczki SO2 i wybierz prawidłową odpowiedź z pierwszej kolumny oraz jej prawidłowe
uzasadnienie z trzeciej kolumny.
A
B
Ma budowę
trygonalną
Ma budowę
kątową
C
Ma budowę linową
D
Ma budowę
trójkątną
I
atom siarki jest w stanie hybrydyzacji sp3
II
atom siarki jest w stanie hybrydyzacji sp
ponieważ
III
IV
atom siarki jest w stanie hybrydyzacji sp2 i posiada dwie
wolne pary elektronowe
atom siarki jest w stanie hybrydyzacji sp2 i posiada jedną
wolną parę elektronową
Wojewódzki Konkurs Wiedzy Chemicznej 2016/17
Zadanie II. [10 punktów]
1.
Klasy maturalne
str. 3
Kod ucznia
W wyniku całkowitego spalenia pewnego węglowodoru otrzymano 1,2051022 cząsteczek CO2 i 0,36 g
H2O. Gęstość tego gazu w warunkach normalnych wynosi 2,5 g/dm3. Oblicz ile dm3 O2 zużyto podczas
reakcji prowadzonej w warunkach normalnych. Wynik podaj z dokładnością do trzeciego miejsca po
przecinku. Ustal wzór sumaryczny tego związku oraz narysuj jeden z możliwych wzorów
półstrukturalnych.
Obliczenia:
Odp. …………………………………………………………………………………………………….
Wzór:
[2,5 pkt]
2.
Powstały w wyżej wymienionej reakcji CO2, w odpowiednich warunkach, rozkłada się zgodnie
z równaniem:
2 CO2(g) ⇄ 2 CO(g) + O2(g)
a)
Napisz wyrażenie na stężeniową stałą równowagi powyższej reakcji:
……………………………………………………………………………………………………………..
[1 pkt]
b) Podkreśl wyróżnione wyrazy, tak aby poniższe zdanie było prawdziwe.
Wiedząc, że obniżenie temperatury powoduje przesunięcie stanu równowagi reakcji w lewo
(zmniejszenie ilości produktów) można stwierdzić, że reakcja jest egzo / endo energetyczna co
oznacza, że następuje przekazanie energii z układu / otoczenia do układu / otoczenia.
[1pkt]
c)
Określ, jak zwiększenie objętości układu wpływa na ilość powstałego tlenku węgla(II).
……………………………………………………………………………………………………………..
[1 pkt]
d) Określ charakter chemiczny tlenku węgla(II)
……………………………………………………………………………………………………………...
[0,5 pkt]
Wojewódzki Konkurs Wiedzy Chemicznej 2016/17
3.
Klasy maturalne
str. 4
W wyniku rozpuszczania tlenku węgla(IV) w wodzie powstaje pewien jon, który może pełnić zarówno
rolę kwasu jak i zasady według teorii Brönsteda-Lowry’ego. Podaj wzór i nazwę tego jonu. Napisz
odpowiednie równania reakcji potwierdzające, że jest on zarówno kwasem jak i zasadą.
Wzór i nazwa jonu………………………………………………………………………………………..
Jon pełniący rolę kwasu…………………………………………………………………………………
Jon pełniący rolę zasady………………………………………………………………………………….
[1,5 pkt]
4.
Oblicz stałą i stopień dysocjacji kwasu węglowego w roztworze o stężeniu 2,24 mol/dm3, jeżeli pH tego
roztworu wynosi 3,00. Przyjmij, że wartość drugiego stopnia dysocjacji jest zaniedbywalnie mała.
Wartość stopnia dysocjacji podaj w %.
Obliczenia:
Odp. ………………………………………………………………………………………………………..
[2,5 pkt]
Wojewódzki Konkurs Wiedzy Chemicznej 2016/17
Klasy maturalne
Zadanie III. [10 pkt.]
str. 5
Kod ucznia
Poniżej przedstawiono hipotetyczny cykl przemian. W kółkach podano numery kolejnych reakcji, a nad
strzałkami zaznaczono dodawane substancje.
Korzystając z podanych poniżej wskazówek zapisz równania reakcji 1-8. Równanie nr 7 uzgodnij metodą
bilansu elektronowego, oraz wskaż substancje pełniące rolę utleniacza i reduktora. Podaj nazwę związku F.
Wskazówki dla kolejnych równań
1.
Siarczan(VI) miedzi(II) reaguje z wodorotlenkiem sodu w stosunku molowym 1 : 2.
2.
Produkt reakcji nr 1 zawierający miedź ulega procesowi termicznego rozkładu, w trakcie tego procesu
miedź nie zmienia stopnia utlenienia.
3.
Stały produkt reakcji nr 2 reaguje w wysokiej temperaturze i w warunkach beztlenowych ze
sproszkowaną miedzią, a produktem reakcji jest ceglastoczerwone ciało stałe.
4.
Produkt reakcji nr 1 zawierający miedź reaguje z wodorotlenkiem sodu w stosunku molowym 1 : 2.
5.
Produktem tej reakcji jest m. in. metal barwy czerwonej (różowej).
6. i 7. W obu tych procesach bierze udział metal otrzymany w procesie nr 5.
8.
Metal otrzymany w reakcji nr 5 reaguje z tlenem w podwyższonej temperaturze, w tym procesie
powstaje tylko substancja C (nie powstaje substancja D)
Równanie 1.……………………………………………………………………………………………………
[1 pkt]
Równanie 2.……………………………………………………………………………………………………..
[1 pkt]
Równanie 3.……………………………………………………………………………………………………..
[1 pkt]
Równanie 4.…………………………………………………………………………………………………….
[1 pkt]
Wojewódzki Konkurs Wiedzy Chemicznej 2016/17
Klasy maturalne
str. 6
Nazwa związku F ………………………………………………………………………………………………
[1 pkt]
Równanie 5.……………………………………………………………………………………………………..
[1 pkt]
Równanie 6.…………………………………………………………………………………………………….
[1 pkt]
Równanie 7.…………………………………………………………………………………………………….
[1 pkt]
Bilans elektronowy:
…….…………………………………………………………………………………………………………..
…….…………………………………………………………………………………………………………….
[0,5 pkt]
Utleniacz……………………………………….
Reduktor…………………………………………..
[0,5 pkt]
Równanie 8.……………………………………………………………………………………………………..
[1 pkt]
Wojewódzki Konkurs Wiedzy Chemicznej 2016/17
Klasy maturalne
str. 7
Kod ucznia
Zadanie IV. [10 pkt.]
Rozważając budowę cząsteczek tlenu i orbitale, które opisują rozmieszczenie elektronów w tych
cząsteczkach, zazwyczaj odnosimy się do stanu podstawowego, czyli do stanu o minimalnej energii. Jednak,
w pewnych warunkach elektrony w cząsteczkach tlenu mogą posiadać większą energię, czyli występować
w stanie wzbudzonym, tzw. stanie singletowym. Cząsteczki te mogą istnieć w postaci wzbudzonej tylko
przez krótki czas, a nadmiar energii oddają poprzez emisję światła o barwie czerwonej. Jest to własność
charakterystyczna tlenu singletowego.
Otrzymywanie tlenu singletowego w warunkach laboratoryjnych można przeprowadzić wg schematu:
1.
Pierwszym etapem procesu prowadzonego
w aparaturze widocznej na rysunku obok jest
dodanie stężonego kwasu chlorowodorowego
do roztworu manganianu(VII) potasu.
W wyniku tej reakcji powstaje m.in. chlor
oraz związek manganu typowy dla reakcji
prowadzonych w środowisku kwasowym.
Korzystając z równań połówkowych (metoda
jonowo-elektronowa) zapisz w formie
jonowej równanie opisanej reakcji.
roztwór HCl
roztwór KMnO4
roztwór A
…………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………
[2 pkt]
2.
Oblicz, ile cm3 chloru w warunkach normalnych można otrzymać dodając 10 cm3 kwasu
chlorowodorowego o stężeniu 38 % i gęstości 1,19 g/cm3 do 5 g manganianu(VII) potasu
rozpuszczonego w niewielkiej ilości wody.
Odp……………………………………………………………………………………………………..
[2 pkt]
Wojewódzki Konkurs Wiedzy Chemicznej 2016/17
3.
Klasy maturalne
str. 8
Otrzymany chlor należy wprowadzić do roztworu A będącego mieszaniną roztworów nadtlenku wodoru
i wodorotlenku sodu, w którym stężenie nadtlenku wodoru wynosi 20%, a stężenie wodorotlenku sodu
5 mol/dm3. Roztwór ten otrzymuje się przez rozpuszczenie wodorotlenku sodu w odpowiedniej ilości
wody, a następnie dodanie 30% nadtlenku wodoru (gęstości 1,25 g/cm3). Oblicz objętość wody, masę
stałego wodorotlenku sodu i objętość 30 % nadtlenku wodoru jakie należy ze sobą zmieszać, w celu
otrzymania 200 cm3 opisanego roztworu. Należy przyjąć, że gęstość wody oraz końcowego roztworu
wynoszą 1 g/cm3 oraz zaniedbać zjawisko kontrakcji.
[3 pkt]
4.
W wyniku reakcji gazowego chloru z roztworem A powstaje mieszanina roztworów soli, w których
chlor występuje na +I i –I stopniu utlenienia. Powstające jony chloranowe(I) reagują z nadtlenkiem
wodoru
w wyniku czego powstaje tlen cząsteczkowy w formie singletowej i jony chlorkowe.
Zapisz opisane równania reakcji.
Równanie reakcji chloru z roztworem A
……………………………………………………………………………………………………………
[1 pkt]
Równanie reakcji jonów chloranowych(I) z nadtlenkiem wodoru
……………………………………………………………………………………………………………..
[1 pkt]
5.
Oblicz jaką objętość tlenu singletowego można otrzymać tą metodą jeżeli wykorzystano 25 cm 3
gazowego chloru i roztwór A w którym nadtlenek wodoru jest w nadmiarze. Należy przyjąć 80%
wydajność reakcji.
[1 pkt]