Ministerstvo školství, mládeže a tělovýchovy Ústřední komise Chemické olympiády
46. ročník 2009/2010
OKRESNÍ KOLO kategorie D SOUTĚŽNÍ ÚLOHY STUDIJNÍ ČÁSTI časová náročnost: 75 minut
1
1
18
I. A
VIII. A
1,00794
4,003
H
2,20 Vodík 6,941
2
3
4
5
6
7
2
1
Li
3
II. A
relativní atomová hmotnost
9,012
18,998
Be
F
4
0,97
1,50
Lithium
Berylium
22,990
24,305
protonové číslo
Na 12Mg
3
11
1,00
1,20
Sodík
Hořčík
39,10
40,08
K
19
7
5
6
7
elektronegativita název
Fluor
8
9
10
11
12
III. B
IV.B
V.B
VI.B
VII.B
VIII.B
VIII.B
VIII.B
I.B
II.B
44,96
47,88
50,94
52,00
54,94
55,85
58,93
58,69
63,55
65,38
Ca 21Sc
20
Ti
22
V
23
15
16
17
III. A
IV. A
V. A
VI. A
VII. A
10,811
12,011
14,007
15,999
18,998
C
N
O
F
5
6
7
8
9
2,00
2,50
3,10
3,50
4,10
He
2
Helium
20,179
Ne
10
Bor
Uhlík
Dusík
Kyslík
Fluor
Neon
26,982
28,086
30,974
32,060
35,453
39,948
13
14
15
16
17
Al
Si
P
S
2,40
Cl
Ar
18
1,50
1,70
2,10
2,80
Hliník
Křemík
Fosfor
Síra
Chlor
Argon
69,72
72,61
74,92
78,96
79,90
83,80
Cr 25Mn 26Fe 27Co 28Ni 29Cu 30Zn 31Ga 32Ge 33As 34Se 35Br
24
Kr
36
0,91
1,00
1,20
1,30
1,50
1,60
1,60
1,60
1,70
1,70
1,70
1,70
1,80
2,00
2,20
2,50
2,70
Draslík
Vápník
Skandium
Titan
Vanad
Chrom
Mangan
Železo
Kobalt
Nikl
Měď
Zinek
Gallium
Germanium
Arsen
Selen
Brom
Krypton
85,47
87,62
88,91
91,22
92,91
95,94
~98
101,07
102,91
106,42
107,87
112,41
114,82
118,71
121,75
127,60
126,90
131,29
Rb 38Sr
37
Y
39
Zr 41Nb 42Mo 43Tc 44Ru 45Rh 46Pd 47Ag 48Cd
40
0,89
0,99
1,10
1,20
1,20
Rubidium
Stroncium
Yttrium
Zirconium
Niobium
132,91
137,33
178,49
180,95
Cs 56Ba
Hf
55
72
Ta
73
1,30
1,40
1,40
Molybden Technecium Ruthenium
183,85
W
74
186,21
190,20
Re 76Os
75
In
49
Sn 51Sb 52Te
50
I
53
Xe
54
1,40
1,30
1,40
1,50
1,50
1,70
1,80
2,00
Rhodium
Palladium
Stříbro
Kadmium
Indium
Cín
Antimon
Tellur
Jod
Xenon
192,22
195,08
196,97
200,59
204,38
207,20
208,98
~209
~210
~222
77
78
Ir
Pt 79Au 80Hg
Tl
81
Pb
82
Bi
83
2,20
Po 85At 86Rn
84
0,86
0,97
1,20
1,30
1,30
1,50
1,50
1,50
1,40
1,40
1,40
1,40
1,50
1,70
1,80
1,90
Cesium
Barium
Hafnium
Tantal
Wolfram
Rhenium
Osmium
Iridium
Platina
Zlato
Rtuť
Thallium
Olovo
Bismut
Polonium
Astat
Radon
~223
226,03
261,11
262,11
263,12
262,12
270
268
281
280
277
~287
289
~288
~289
~291
293
Fr
87
Ra
Rf 105Db 106Sg 107Bh 108Hs 109Mt 110Ds 111Rg
88
0,86
0,97
Francium
Radium
104
138,91
6
4
4,10
14
B
značka
9
13
Lanthanoidy
Aktinoidy
Rutherfordium
Dubnium
Seaborgium
Bohrium
Hassium
140,12
140,91
144,24
~145
150,36
1,10
1,10
1,10
1,10
Meitnerium Darmstadtium Roentgenium
151,96
157,25
158,93
Uub 113Uut 114Uuq 115Uup 116Uuh 117Uus 118Uuo
112
Ununbium
162,50
Ununtrium Ununquadium Ununpentium Ununhexium Ununseptium Ununoctium
164,93
167,26
168,93
173,04
174,04
La 58Ce 59Pr 60Nd 61Pm 62Sm 63Eu 64Gd 65Tb 66Dy 67Ho 68Er 69Tm 70Yb 71Lu
57
1,10
1,10
Lanthan
Cer
227,03
232,04
231,04
1,00
1,10
1,10
1,20
Aktinium
Thorium
Protaktinium
Uran
1,00
1,10
1,10
1,10
1,10
1,10
1,10
1,10
1,10
Europium
Gadolinium
Terbium
Dysprosium
Holmium
Erbium
Thulium
Ytterbium
Lutetium
{244}
~243
~247
~247
~251
~252
~257
~258
~259
~260
1,20
1,20
1,20
1,20
1,20
1,20
Neptunium
Plutonium
Americium
Curium
Praseodym Neodymium Promethium Samarium
Ac 90Th 91Pa
89
238,03
U
92
237,05
Np 94Pu 95Am 96Cm 97Bk 98Cf
93
Es 100Fm101Md 102No 103Lr
99
1,20
Berkelium Kalifornium Einsteinium
1,20
1,20
1,20
1,20
Fermium
Mendelevium
Nobelium
Lawrecium
Zadání okresního kola ChO kat. D 2009/2010
TEORETICKÁ ČÁST (55 bodů) Úloha 1 Závislost rozpustnosti na teplotě
9 bodů
Rozpustnost chlorečnanu draselného je vyjádřena v kilogramech bezvodé látky na 100 kg čisté vody, v závislosti na teplotě roztoku je dobře patrná z následujícího grafu 1.
Závislost rozpustnosti na chlorečnanu draselného na teplotě
Úkoly: 1. Urči, kolik chlorečnanu draselného je třeba přidat do 250 ml vody o teplotě 70 °C tak, aby vznikl nasycený roztok (neuvažuj změnu teploty roztoku). 2. Kolik procent chlorečnanu draselného obsahuje nasycený roztok chlorečnanu draselného při teplotě 30 °C a při teplotě 70 °C? Úloha 2 Poznej prvek
17 bodů
Jsou k dispozici následující indicie: 1. Tento prvek je na Zemi poměrně hojný, často se vyskytuje v oblastech s bohatou vulkanickou činností. 2. Hledaný prvek můžeme poměrně snadno roztavit už při 114 °C, při zvýšení teploty nad 160 °C kapalina hnědne, stává se viskóznější a při teplotě 444,5 °C vře. 3. Při zahřívání na spalovací lžičce někdy dojde k zapálení. Prvek pak ochotně hoří modrým plamenem. 4. Po chemické stránce se jedná o velmi reaktivní prvek, protože se slučuje se všemi prvky kromě vzácných plynů, dusíku, jodu, iridia, platiny a zlata. 5. S vodíkem tvoří prudce jedovatou sloučeninu, která zapáchá po zkažených vejcích. 6. V atmosféře je tento prvek přítomen především ve formě svých oxidů, které se podílejí na vzniku kyselých dešťů. 7. V průmyslu se používá především k vulkanizaci kaučuku a k výrobě jedné z nepostradatelných anorganických kyselin.
1
Zadání okresního kola ChO kat. D 2009/2010 Úkoly: 1. Urči prvek, který odpovídá uvedeným indiciím. 2. Vysvětli, co se děje při zahřívání tohoto prvku. 3. Popiš rovnicí hoření uvedeného prvku. 4. Jak se nazývá sloučenina hledaného prvku s vodíkem? 5. Jaké oxidy tohoto prvku můžeme najít v atmosféře? Chemickými rovnicemi popiš vznik kyselých dešťů. Co způsobují kyselé deště? 6. Jak se jmenuje nejdůležitější anorganická kyselina, která se vyrábí z tohoto prvku? Poznámka: Úlohy 1 a 2 řešte na zvláštní papír. Úloha 3 Vlastnosti látek – teplota tání a teplota varu
15 bodů
Voda má za různých teplot různá skupenství. V zimě při bruslení na rybníce využíváš její pevné skupenství, doma při vaření čaje se setkáváš s plynným skupenstvím a v květnu tě venku na ulici nejednou překvapí kapalné skupenství vody, tzv. májový deštíček. I ostatní látky kolem tebe mohou mít různá skupenství. Tvým úkolem je zapsat do připravené tabulky skupenství látek při teplotách 25 °C, 245 °C, –45 °C. Nápovědou ti budou dvě základní fyzikální vlastnosti vybraných chemických látek. Použij tato označení pro jednotlivá skupenství: kapalné – kapalina, pevné – pevná látka, plynné – plyn. Chemické látky
Teplota tání (°C)
Teplota varu (°C)
–117
78
voda
0
100
síra
113
445
brom
–6
59
rtuť
–39
357
cín
232
2 360
kyslík
–219
–183
oxid siřičitý
–72,7
–10,1
kys. octová
16,6
118
butan
–135
–0,6
ethanol
Skupenství při teplotě –45 °C
2
Skupenství při teplotě 25 °C
Skupenství při teplotě 245 °C
Zadání okresního kola ChO kat. D 2009/2010 Úloha 4 Úprava chemických rovnic
14 bodů
Úkoly: 1. Uprav neúplná schémata a chemické rovnice; napiš chybějící názvy, jejich vzorce a doplň stechiometrické koeficienty: a) pyrit +
kyslík
⎯→ ____________________ + oxid siřičitý,
FeS2 + __________ ⎯→
__________
+ __________;
b) kyselina sírová + ____________________ ⎯→ _____________________ + __________, __________ +
⎯→
NH4OH
__________
+ __________;
c) kyselina sírová + hydroxid železitý ⎯→ __________________________ + ___________, __________
+
__________
⎯→
__________
+ __________;
d) konc. kyselina sírová + měď ⎯→ ________________ + ________________ + _______, __________
+ ____ ⎯→
__________
+
__________
+ _______;
e) kyselina sírová + ___________________ ⎯→ __________ + oxid siřičitý + __________, __________ f)
+
⎯→ __________ + __________ + __________;
Na2SO3
kyselina sírová + ________________ ⎯→ __________________ + _________________, __________
+
BaCl2
⎯→
__________
2. Která z uvedených chemických reakcí je neutralizace (označ je). a)
b)
c)
d)
3
e)
f)
+
__________.
Ministerstvo školství, mládeže a tělovýchovy Ústřední komise Chemické olympiády
46. ročník 2009/2010
OKRESNÍ KOLO kategorie D SOUTĚŽNÍ ÚLOHY PRAKTICKÉ ČÁSTI časová náročnost: 60 minut
Praktická část okresního kola ChO kat. D 2009/2010
PRAKTICKÁ ČÁST (45 bodů) Úloha 1 Teplota varu směsi ethanolu a vody
19 bodů
Teplota varu je důležitá fyzikálně-chemická vlastnost kapalin. Je to teplota, při které tlak nasycených par nad kapalinou se vyrovná tlaku plynu v okolí. Tvým úkolem je zjistit teplotu varu směsi ethanolu a vody. Pomůcky: • 1 kádinka o objemu 400 cm3 (široké dno min. 7,5 cm), • úzká zkumavka (cca 15 cm dlouhá), • odměrná zkumavka, • 1 teploměr (min. do 100 °C), • varné porcelánové kamínky, • stojan, • držáky, • el. vařič, (příp. plynový kahan, železný kruh se síťkou), • vzorek pro určení teploty varu (směs ethanol voda). Postup práce: 1. Do kádinky se 2 – 3 varnými kamínky nalij asi 200 cm3 vody (z vodovodu) a postav ji na vařič (resp. nad kahan na železný kruh se síťkou). 2. Do úzké zkumavky s 1 – 2 malými varnými kamínky nalij asi 3 cm3 vzorku (odměř pomocí odměrné zkumavky) a umísti zkumavku se vzorkem do vodní lázně tak, aby se nedotýkala dna a byla uprostřed kádinky. 3. Do zkumavky vlož teploměr (rtuťová banička musí být ponořená celá pod hladinou vzorku). Hladina vzorku musí být pod hladinou vody v kádince (pokud ne, můžeš přilít vodu do vodní lázně, viz obrázek). 4. Vodní lázeň začni intenzivně zahřívat a sleduj, jak se mění teplota vzorku. V okamžiku, kdy se teplota vroucí směsi ustálí (tj. nemění, nestoupá), odečti a zapiš teplotu varu vzorku. Poté vypni vařič (kahan). 5. Zjištěnou hodnotu teploty zapiš do pracovního listu. Upozornění! Pokud by se páry ethanolu při zahřívání nad kahanem během experimentu ve zkumavce vzňaly, ihned vypni kahan a plamínek hořícího ethanolu sfoukni. V případě opakování experimentu, nechej vychladnout vodní lázeň na 50 °C a méně. Při nalévání vzorku do zkumavky musí být kahan vypnutý! Řešení a odpovědi k následujícím úkolům doplň do pracovního listu! Úkoly: 1. Do pracovního listu zapiš: a) teplotu varu čisté vody t1, b) zjištěnou teplotu varu směsi (ethanol a voda) t2. 2. Jak se změní teplota varu vody ve vyšší nadmořské výšce? a) nemění se, b) roste, c) klesá. 1
Praktická část okresního kola ChO kat. D 2009/2010 3. Vyber správnou odpověď. Ethanol s vodou se: a) nemísí, b) mísí omezeně, c) mísí neomezeně. Úloha 2 Identifikace bílé látky – zjisti, o které látky se jedná
26 bodů
Ve školním kole sis vyzkoušel práci vědce, který zkoumá a srovnává vlastnosti několika bílých krystalických látek – KCl, NaCl, NH4Cl, Na2CO3, Na2SO3, CaO, CaCO3, cukr, kyselina citronová. Na pracovním stole máš 1 neznámý vzorek a tvým úkolem je určit, o kterou látku se jedná. Vzorek byl vybrán z 9 výše uvedených sloučenin, které jsi zkoumal ve školním kole. Pomůcky: • 4 zkumavky ve stojanu na zkumavky, • 1 skleněná tyčinka, • malá lžička, • univerzální pH papírky, • vyšší kádinka (cca 250 – 400 cm3), • malá kádinka (cca 50 – 100 cm3), • 1 kancelářská sponka, • držák na zkumavky, • plynový kahan, • chemické kleště, • ochranný obličejový štít nebo brýle, • lihový fix na popis zkumavek, • střička s destilovanou vodou, • 1 vzorek neznámé látky. Pro 3 – 4 žáky 10% roztok HCl. Postup práce: S předloženým vzorkem proveď 5 pokusů, které jsi dělal ve školním kole. 1. pokus reakce s HCl 2. pokus plamenová zkouška (ke zkoušce použij reakční směs z pokusu 1) 3. pokus rozpustnost ve vodě – půl lžičky vzorku rozpouštěj v 5 cm3 vody (urči pouze kvalitativně – rozpustný, částečně rozpustný, nerozpustný) 4. pokus určení kyselosti či zásaditosti vodného roztoku resp. směsi (podle zbarvení pH papírku) 5. pokus termický rozklad pevného vzorku – zahřívej asi 1 – 2 min ve zkumavce půl lžičky vzorku (zkumavka musí být suchá) Použij ochranný obličejový štít nebo brýle, horkou zkumavku odlož do prázdné kádinky nebo do kovového stojanu. Výsledky zapiš do tabulky v pracovním listě, abys mohl odpovědět na všechny následující otázky. Řešení a odpovědi k následujícím úkolům doplň do pracovního listu! Úkoly: 1. Do tabulky zapiš výsledky experimentů a pozorování. 2. Urči přibližné pH směsi vzorku s vodou. 3. Na základě provedených experimentů, urči neznámý vzorek – napiš jeho vzorec i chemický název. 2
Praktická část okresního kola ChO kat. D 2009/2010 4. Zapiš chemickou rovnicí reakci vzorku s kyselinou chlorovodíkovou. 5. Uveď výskyt vzorku v přírodě: a) neživá příroda – 2 příklady (např. minerály, horniny), b) živá příroda – 2 příklady (např. ochranná část živočišných těl). 6. Doplň chemickou rovnici: Ca(OH)2 + CO2 ⎯→ ... + ... .
3
Praktická část okresního kola ChO kat. D 2009/2010
Praktická část okresního kola 46. ročníku ChO kategorie D PRACOVNÍ LIST body celkem: soutěžní číslo:
Úloha 1 Teplota varu směsi ethanol a voda 1. Do tabulky zapiš výsledky experimentů a pozorování. teplota varu vody t1 ................................., teplota varu směsi t2 .............................. body: 2. Jak se změní teplota varu vody ve vyšší nadmořské výšce (označ odpověď). a) nemění se, b) roste, c) klesá. body: 3. Vyber správnou odpověď. Ethanol s vodou se: a) nemísí, b) mísí omezeně, c) mísí neomezeně. body:
Úloha 2 Identifikace bílé látky – zjisti, o které látky se jedná 1. Výsledky experimentů. Látka
1. pokus reakce s HCl
2. pokus barva plamene
3. pokus rozpustnost v H2O
4. pokus zbarvení pH-papírku
5. pokus zahřívání popis děje
Vzorek
body:
4
Praktická část okresního kola ChO kat. D 2009/2010 2. Urči přibližné pH směsi vzorku a vody. pH je přibližně ...................... body:
3. Na základě provedených experimentů, urči neznámý vzorek – napiš jeho vzorec i chemický název. Vzorec .................................., název sloučeniny .................................................................... . body:
4. Na základě provedených experimentů zapiš chemickou rovnicí reakci vzorku s kyselinou chlorovodíkovou. .................................................................................................................................................. body:
5. Uveď výskyt vzorku v přírodě: a) neživá příroda – 2 příklady (např. minerály, horniny), ................................................................................................................................... b) živá příroda – 2 příklady (např. ochranná část živočišných těl). ................................................................................................................................... body:
6. Doplň chemickou rovnici: Ca(OH)2 + CO2 ⎯→ __________ + __________ .
5
body:
