Zadania z etapów rejonowych

IV Małopolski Konkurs Chemiczny dla Gimnazjalistów
Etap II (rejonowy)
Rok szkolny 2005/2006
Poniżej podano treść sześciu zadań problemowych za rozwiązanie których możesz uzyskać 70 pkt.
Rozwiązując zadania rachunkowe pamiętaj o przedstawieniu toku rozumowania.
Jeśli się pomylisz i nie chcesz, aby jakaś część rozwiązania została uznana za odpowiedź, wyraźnie ją przekreśl. W
trakcie Konkursu możesz korzystać wyłącznie z tablic dołączonych do zestawu zadań i prostego kalkulatora.
Punktowane są tylko równania reakcji poprawnie uzgodnione. Nie używaj korektora.
Życzymy powodzenia w rozwiązywaniu zadań!
Zadanie I (8 pkt.)
W każdym niżej zapisanym zestawie jest błędne stwierdzenie odnoszące się do wymienionych w nim substancji.
Wskaż to stwierdzenie i wyjaśnij dlaczego jest ono błędne.
Zestaw 1
Substancje: Ca, MgO, NaOH
A. mają prawie identyczne masy molowe;
B. po zmieszaniu z wodą ich roztwory wykazują odczyn zasadowy;
C. reagują w jednakowym stosunku molowym z kwasem solnym;
D. nie występują w stanie wolnym w przyrodzie.
Zestaw 2
Substancje:
H
H3C
C C
H
CH3
substancja I
H
H3C
C C
CH3
H
substancja II
H
H
C C H
C C
H
H
H
substancja III
H
H
A. posiadają jednakową masę molową;
B. reagują z wodą bromową, tworząc tę samą substancję;
C. mogą ulegać polimeryzacji;
D. różnią się właściwościami fizycznymi;
Zestaw 3
Substancje: HClO; HClO2; HClO3
A. kwasy te uporządkowane są (od lewej do prawej) według wzrastających wartościowości atomów chloru;
B. w wodzie ulegają dysocjacji jonowej;
C. są uporządkowane (od lewej do prawej) według wzrastającej zawartości procentowej chloru w ich cząsteczkach;
D. atomy wodoru w ich cząsteczkach połączone są z atomami tlenu.
Zestaw 4
Substancje: CaO, MgO, BaO
A. atomy metalu w tych tlenkach mają jednakowe wartościowości;
B. w każdym związku występuje inny typ wiązania chemicznego;
C. reagują z kwasem solnym w jednakowym stosunku molowym;
D. tlenki te można otrzymać spalając metale w tlenie.
Zadanie II (16 pkt.)
Pewna sól A wywodząca się od jednego z kwasów chlorowych wymienionych w zadaniu I (zestaw 3) zawiera w
swoim składzie jednododatnie jony metalu, z których każdy zposiada tyle elektronów co atomy argonu. Podczas
ogrzewania jednego mola tej soli otrzymano 9.1023 czasteczek tlenu i 1 mol soli B składającej się z kationów metalu
oraz anionów chlorkowych.
1. Narysuj wzory strukturalne wymienionych w zadaniu 1. kwasów chlorowych oraz określ wartościowość chloru w
tych kwasach.
2. Podaj symbole i ładunki jonów: jednododatniego, dwudodatniego, dwuujemnego zawierających tyle elektronów
co atom argonu. Określ liczbę protonów dla każdego z nich.
3. Podaj wzory sumaryczne i nazwy systematyczne soli A i B.
4. Napisz równanie reakcji rozkładu soli A do soli B i tlenu oraz interpretację ilościową, która pozwoliła
zidentyfikować Ci substancje A i B.
5. Produktem reakcji odpowiedniej zasady z gazowym chlorem są sole A i B oraz woda. Zapisz i uzgodnij to
równanie reakcji wiedząc, że używając do reakcji warunkach normalnych 67,2 dm3 chloru można otrzymać 3
mole wody.
Zadanie III (10 pkt.)
Nazwa metalu M pochodzi od imienia greckiej bogini tęczy, ze względu na barwę jaką przyjmują jego związki
chemiczne. Stosowany jest do pokrywania ostrzy stalówek w wiecznych piórach oraz dodaje się go do platyny, aby
zwiększyć jej twardość. W wyniku silnego ogrzewania łączy się bezpośrednio z tlenem tworząc tlenek typu MO2,
który zawiera w swoim składzie 14,27% masowych tlenu.
1. Podaj nazwę i symbol tego pierwiastka.
2. Zapisz równanie reakcji tlenku MO2 z kwasem siarkowym(VI).
3. Oblicz objętość kwasu siarkowego(VI) o stężeniu 96% i gęstości 1,84 g/cm3 potrzebną do roztworzenia 22,42 g
tego tlenku.
Zadanie IV (12 pkt.)
Dawniej zamiast nazw systematycznych substancji posługiwano się nazwami zwyczajowymi. Niektóre substancje w
swoim składzie zawierają wodę krystalizacyjną (np.
MgSO47H2O, sól gorzka). Pewien siarczan(VI)
dwuwartościowego pierwiastka M zawiera wodę krystalizacyjną i nazywany był „sinym kamieniem”. Zawiera on w
swoim składzie 36% masowych wody. Po wyprażeniu 1 mola sinego kamienia do całkowitego odwodnienia
otrzymano 5 moli wody.
1. Podaj wzór sumaryczny i nazwę systematyczną substancji określanej jako siny kamień, uzasadnij swoją
odpowiedź odpowiednimi obliczeniami.
2. Oblicz masę wody, którą można otrzymać w wyniku wyprażenia 1 kg sinego kamienia do jego całkowitego
odwodnienia?
3. Jakie zmiany można zaobserwować po dodaniu 0,2 mola wodorotlenku sodu do roztworu zawierającego 0,1 mola
sinego kamienia.
4. Oblicz stężenie procentowe roztworu otrzymanego w wyniku rozpuszczenia 0,1 mola sinego kamienia w 100 g
wody.
Zadanie V (12 pkt.)
Dokonaj analizy chemografu a następnie wykonaj zapisane poniżej polecenia.
+ HCl
X
Y
2
+ H2
Z
1
+ Na
+Cl2
4
3
2,3-dimetylobutan
Podaj nazwę i wzór sumaryczny węglowodoru X
Napisz równania reakcji 1 – 4 stosując wzory półstrukturalne.
Do jakich typów (substytucja, addycja, eliminacja) należą reakcje oznaczone numerami 2 i 3?
Oblicz, ile dm3 tlenu (w przeliczeniu na warunki normalne) należy zużyć do spalenia
1 mola związku X, aby spalanie było całkowite. Napisz równanie tej reakcji.
5. Jeden ze związków X, Y lub Z ulega polimeryzacji. Wskaż ten związek. Napisz schematycznie równanie reakcji
polimeryzacji tego związku.
1.
2.
3.
4.
Zadanie VI (12 pkt.)
Do spalenia jednakowych odważek zawierających 0,1 mola dwóch węglowodorów A i B będących względem siebie
izomerami położeniowymi i należących do węglowodorów łańcuchowych zużyto 8,98dm3 tlenu. W wyniku tych
reakcji otrzymano w obu przypadkach: jednakowe objętości 8,98 dm3 toksycznego gazu o masie cząsteczkowej 28 u
i 7,2 g wody. Objętości gazów zmierzono w warunkach normalnych. Węglowodór A nie tworzy izomerów
geometrycznych a węglowodór B tworzy dwa takie izomery.
1. Podaj wzór sumaryczny węglowodorów A i B oraz przedstaw tok rozumowania, które umożliwiło Ci ich
identyfikację.
2. Narysuj wzory strukturalne węglowodorów A i B oraz ich innych możliwych izomerów, dla wszystkich podaj
nazwy systematyczne.
3. Oblicz gęstość węglowodoru A w warunkach normalnych.
4. Węglowodór A przyłącza wodór w stosunku wagowym 28:1, tworząc węglowodór C. Podaj nazwę tego
węglowodoru i jego wzór półstrukturalny.
5. W jakim stosunku objętościowym trzeba zmieszać węglowodór C z tlenem, aby produktami reakcji spalania był
węgiel oraz woda? Napisz równanie tej reakcji.
V Małopolski Konkurs dla Gimnazjalistów
Etap II ( rejonowy )
1 lutego 2007 roku
Poniżej podano treść sześciu zadań problemowych, za rozwiązanie których możesz uzyskać 83 punkty. Rozwiązując
zadania rachunkowe pamiętaj o przedstawieniu toku rozumowania. Jeśli się pomylisz i nie chcesz, aby jakaś część
rozwiązania została uznana za odpowiedź, wyraźnie ją przekreśl. W trakcie Konkursu możesz korzystać wyłącznie z
tablic dołączonych do zestawu zada i prostego kalkulatora. Punktowane są tylko równania reakcji poprawnie
uzgodnione. Nie używaj korektora. Pamiętaj, aby opisując obserwacje w doświadczeniach, nie zastępować ich
wnioskami.
Życzymy powodzenia w rozwiązywaniu zadań!
Czas pracy: 120 minut
Zadanie I (18 punktów)
Poniżej podano informacje dotyczące trzech różnych węglowodorów:
 Węglowodór pierwszy(1) jest związkiem łańcuchowym, dla którego stosunek molowy węgla do wodoru wynosi 3
: 8.
 Węglowodór drugi(2) jest homologiem etynu. Gęstość tego gazu w warunkach normalnych wynosi 2,41 g/dm3.
W cząsteczce tego związku jeden (i tylko jeden) z atomów węgla połączony jest z dwoma atomami wodoru.
 Węglowodór trzeci(3) jest łańcuchowym węglowodorem nienasyconym o masie molowej równej 70 g/mol.
Stosunek masowy węgla do wodoru w tym związku wynosi 6 : 1. Jest to izomer trans (jeden z dwóch izomerów
geometrycznych).
1. Określ wzory sumaryczne wszystkich trzech węglowodorów przedstawiając swój tok rozumowania.
2. Narysuj wzory półstrukturalne tych związków (w przypadku węglowodoru nr 3 uwzględnij opisany w
informacji typ izomerii) oraz podaj ich nazwy systematyczne.
3. Używając wzorów półstrukturalnych, zapisz równanie reakcji węglowodoru nr 2 z kwasem solnym, jeśli
wiadomo, że w reakcji tej stosunek molowy węglowodoru do kwasu wynosił 1 : 1 . Podaj systematyczną
nazwę produktu tej reakcji oraz określ jej typ.
4. W jakim stosunku masowym przereagował węglowodór nr 3 z tlenem, jeśli jednym z produktów tej reakcji
jest bezbarwny gaz o gęstości mniejszej od gęstości powietrza? Zapisz równanie tej reakcji.
5. Węglowodór pierwszy i drugi są w temperaturze pokojowej bezbarwnymi gazami. Podaj jakiego odczynnika
należałoby użyć, aby rozróżnić te związki. Opisz obserwacje, jakie towarzyszyłyby przebiegowi tego
doświadczenia.
Zadanie II (17 punktów)
Zapoznaj się z opisem przebiegu dwóch doświadczeń chemicznych, jakie wykonano z udziałem czterech metali:
miedzi, potasu, srebra, magnezu i na tej podstawie wykonaj poniższe polecenia.
Doświadczenie 1
Do czterech naczyń z zimną wodą wrzucono po kawałku każdego z wymienionych metali.
woda
metal 3
metal 2
metal 1
I
woda
II
woda
metal 4
III
woda
IV
Obserwacje:
W naczyniu I zauważono bardzo szybkie wydzielanie się pęcherzyków bezbarwnego gazu, a w pozostałych naczyniach
nie zaobserwowano objawów reakcji.
W celu identyfikacji metali, ogrzano wodę w tych naczyniach, w których nie zauważono wcześniej przebiegu reakcji.
Obserwacje:
Powolne wydzielanie się pęcherzyków gazu zauważono teraz w naczyniu nr III, w pozostałych naczyniach nadal
zmian nie było.
Doświadczenie II
Do roztworów azotanu(V) srebra zanurzono kawałki metalu 2 i metalu 4 zgodnie z poniższymi rysunkami.
metal 2
AgNO3 (aq)
metal 4
I
AgNO 3 (aq)
II
Obserwacje:
W naczyniu I zauważono stopniową zmianę barwy roztworu na niebieską oraz pokrycie się metalu 2 ciemnym
nalotem. W naczyniu II nie zauważono zmian.
1. Dokonaj identyfikacji tych metali, przypisując ich symbolom lub nazwom odpowiednie numery.
2. 9,4 g tlenku metalu 1 wrzucono do 90,6 g wody. Oblicz stężenie procentowe powstałego roztworu.
3. Przedstaw zachowanie metalu 2 i metalu 3 wobec HCl(aq), zapisując równanie jonowe (forma pełna)
odpowiedniej reakcji lub zaznaczając, że reakcja nie zachodzi.
4. Zapisz w formie cząsteczkowej, jonowej i jonowej skróconej, równanie reakcji metalu nr 4 z rozcieńczonym
roztworem kwasu azotowego(V), wiedząc, że w reakcji tej wydziela się bezbarwny gaz. Równanie tej reakcji
uzgodnij metodą bilansu elektronowego, wskaż również utleniacz i reduktor.
Zadanie III (19 punktów)
Pewien pierwiastek chemiczny w stanie wolnym jest głównym składnikiem atmosfery otaczającej kulę ziemską. Po raz
pierwszy został skroplony i zestalony w roku 1883 przez Karola Olszewskiego i Zygmunta Wróblewskiego.
Masa cząsteczkowa tego gazu wynosi 28 u.
1. Podaj nazwę zidentyfikowanego pierwiastka.
W wysokiej temperaturze, w bezpośredniej reakcji tego pierwiastka z tlenem powstaje tlenek A o masie mola równej
30 g, zawierający 53,33% masowych tlenu. Po zmieszaniu tego tlenku z tlenem natychmiast zachodzi reakcja
polegająca między innymi na utlenieniu tytułowego pierwiastka, w wyniku czego w powstałym związku B występuje
on na IV stopniu utlenienia. Związek B jest trującym gazem o brunatnoczerwonej barwie, wprowadzony do wody,
daje dwa związki; D i E, których wodne roztwory powodują zmianę barwy oranżu metylowego z
żółtopomarańczowej na czerwoną. W skład związków D i E wchodzą między innymi tytułowy pierwiastek i tlen. W
związku D zidentyfikowany przez Ciebie pierwiastek występuje na V stopniu utlenienia. Związek E jest nietrwały i
łatwo ulega rozkładowi na związek D, wodę
i związek A. Stosunek molowy E : D : H2O : A w tej reakcji wynosi
odpowiednio 3 : 1 : 1 : 2.
2. Korzystając z powyższych informacji oraz dokonując odpowiednich obliczeń zidentyfikuj substancje A, B, D,
E podając ich wzory oraz systematyczne nazwy.
3. Zapisz równania wszystkich czterech reakcji. Równanie reakcji związku B z wodą uzgodnij metodą bilansu
elektronowego. Wskaż utleniacz i reduktor w tej reakcji.
4. Zapisz równanie dysocjacji substancji D i podaj nazwy powstających w wyniku tego procesu, jonów.
5. Oblicz, jaka objętość gazu A (w przeliczeniu na warunki normalne) powstanie w reakcji rozkładu 4,7 g
związku E.
Zadanie IV (13 punktów)
W 1 molu pewnego węglowodoru znajduje się 3,01·1024 atomów węgla i 7,224·1024 atomów wodoru.
1. Ustal, na podstawie odpowiednich obliczeń, wzór sumaryczny tego węglowodoru.
2. Narysuj półstrukturalne wzory wszystkich izomerów o tym wzorze sumarycznym i podaj ich systematyczne
nazwy.
3. Węglowodór ten spalono w nadmiarze tlenu, a jeden z produktów tej reakcji przepuszczono przez wodę
wapienną wskutek czego powstało 5 g osadu. Oblicz, ile gramów węglowodoru spalono.
Zadanie V (5 punktów)
Pewien pierwiastek chemiczny oznaczony literą X jest bardzo aktywnym chemicznie metalem. Reaguje gwałtownie
między innymi z wodą i tlenem, dlatego też przechowywany jest pod warstwą nafty. Pierwiastek X w związkach
chemicznych występuje tylko na II stopniu utlenienia. W reakcji 27,46 g pierwiastka X z wodą powstaje (w
przeliczeniu na warunki normalne) 4,48 dm3 wodoru.
1. Używając dla tego pierwiastka symbolu X, zapisz równanie jego reakcji z wodą.
2. Ustal w oparciu o odpowiednie obliczenia, masę molową pierwiastka X.
3. Podaj jego nazwę oraz symbol chemiczny.
4. Znając stopień utlenienia tego pierwiastka w związkach, zaproponuj wzór chemiczny jego związku z
wodorem
i fluorem, wiedząc, że stopnie utlenienia wodoru i fluoru w tych związkach są równe -I.
Zadanie VI (11 punktów)
Zmieszano ze sobą:

30 cm3 roztworu chlorku żelaza(III), w którym stężenie molowe jonów chlorkowych wynosi 1 mol/dm3

10 g roztworu chlorku magnezu o stężeniu procentowym jonów chlorkowych wynoszącym 14,2%

20 cm3 roztworu chlorku potasu zawierającego 0,02 mola jonów chlorkowych.
Powstały roztwór uzupełniono wodą do objętości 200 cm3.
Wykonaj poniższe polecenia, pamiętając, że dotyczą one powstałego, w opisany sposób, roztworu.
1. Oblicz stężenie molowe jonów chlorkowych w otrzymanym roztworze.
2. Oblicz, ile cm3 roztworu AgNO3, o stężeniu jonów srebra równym 0,3 mol/dm3, należałoby dodać do
powstałego roztworu, by wytrącić znajdujące się w nim jony chlorkowe.
3. Korzystając z tablicy rozpuszczalności, przedstaw opis doświadczenia chemicznego, w wyniku którego
z roztworu, o którym jest mowa w informacji wprowadzającej, zostaną wytrącone jedynie jony żelaza(III).
Opis doświadczenia powinien zawierać:
a) czynności w postaci schematycznego rysunku
b) obserwacje
c) równanie zachodzącej reakcji w formie jonowej skróconej