Ústřední komise Chemické olympiády
52. ročník 2015/2016 ŠKOLNÍ KOLO kategorie D časová náročnost 60 min ŘEŠENÍ ŠKOLNÍHO TESTU
Řešení testu školního kola ChO kat. D 2015/2016
KONTROLNÍ TEST ŠKOLNÍHO KOLA (70 BODŮ) Vaše odpovědi a výsledky zapisujte do předtištěných rámečků – jen tyto výsledky budou hodnoceny! Soutěžní číslo:
body celkem 70
Úloha 1
Křížovka
18 bodů
Vyplňte křížovku. V tajence naleznete název sloučeniny, která je druhým nejvýznamnějším zdrojem mědi. Napište reakce popisující proces získávání mědi z této látky a uveďte, jak se nazývá minerál, tvořený touto sloučeninou. 1.
Nekovový prvek, jehož sloučeniny s mědí představují hlavní zdroj tohoto kovu.
2.
Látka obsahující jeden nebo více kovových prvků, kterou lze využít k jejich průmyslovému získávání.
3.
Zařízení, v němž se pražením získává měď.
4.
Halogen s velmi vysokou elektronegativitou, který netvoří halogenid měďný.
5.
Minerál tvořený oxidem měďným.
6.
Elektroda, na níž se při elektrolytickém čištění mědi vylučuje čistá měď.
7.
Slitina mědi a zinku.
8.
Zelená vrstva pokrývající měď vystavenou působení vlhkého vzduchu (triviálně).
9.
Sraženina vznikající při reakci hydroxidu sodného s modrou skalicí
10. Souhrnné označení prvků, které jsou nezbytné pro stavbu a funkci živých organizmů (patří k nim i měď) 11. Živočišný kmen, jehož zástupci využívají sloučeninu mědi k přenosu kyslíku po těle. V tajence jste nalezli název sloučeniny, která je druhým nejvýznamnějším zdrojem mědi. Napište reakce popisující proces získávání mědi z této látky /úkol 2. a 3./
2
Řešení testu školního kola ChO kat. D 2015/2016
H
Y
D
R
O
S
Í
R
A
R
U
D
A
P
L
A
M
E
N
F
L
U
O
R
K
U
P
R
I
T
K
A
T
O
D
A
M
O
S
A
Z
M
Ě
D
Ě
N
K
M
Ě
Ď
N
A
T
Ý
X
I
D
B
I
O
G
E
N
N
Í
M
Ě
K
K
Ý
Š
N
Á
P
E
C
A
I
Za každý správně vyplněný řádek 1 bod.
body 11
1.
Uveďte, jak se nazývá minerál tvořený touto sloučeninou.
Minerál tvořený sulfidem měďným se nazývá chalkosin.
body 1
2.
Zapište rovnici pražení „sloučeniny z tajenky“, víte-li, že oba produkty jsou oxidy (jeden z nich je plyn).
2 Cu2S + 3 O2 → 2 Cu2O + 2 SO2
body 3
3
Řešení testu školního kola ChO kat. D 2015/2016
3.
Zapište rovnici reakce „sloučeniny z tajenky“ s oxidem mědi získaným při předchozím pražení.
2 Cu2O + Cu2S → 6 Cu + SO2 body 3
4
Řešení testu školního kola ChO kat. D 2015/2016
Úloha 2
Neznámé látky
19 bodů
Zředěná anorganická kyselina A reaguje za normálních podmínek s kovem B. Při reakci vzniká sůl C, bezbarvý plyn D a kapalina E (REAKCE 1). Pokud s kovem B reaguje koncentrovaná kyselina A, vznikne opět sůl C, kapalina E a červenohnědý plyn F (REAKCE 2). Při zavádění plynu G, výrazně zapáchajícího po zkažených vejcích, do roztoku soli C získáme již zmiňovanou kyselinu A a dvouprvkovou sloučeninu H obsahující kov B (REAKCE 3). Určete látky A – H a napište vyčíslené rovnice reakcí 1 – 3. A … kyselina dusičná B … měď C … dusičnan měďnatý D … oxid dusnatý E … voda F … oxid dusičitý G … sulfan H … sulfid měďnatý REAKCE 1: 3 Cu + 8 HNO3 (zředěná) → 3 Cu(NO3)2 + 2 NO + 4 H2O REAKCE 2: Cu + 4 HNO3 (koncentrovaná) → Cu(NO3)2 + 2 NO2 + 2 H2O REAKCE 3: Cu(NO3)2 + H2S → CuS + 2 HNO3 Za každou správně určenou látku A – H 1 bod.
body
Za reakce 1 a 2 po 4 bodech, za reakci 3 3 body. Celkem 19 bodů.
5
19
Řešení testu školního kola ChO kat. D 2015/2016
Úloha 3
Reakce s účastí mědi
12 bodů
Doplňte produkty těchto reakcí a vyčíslete rovnice. 1.
CuCO3 + 2 HF → CuF2 + H2O + CO2
2.
CuSO4 + 2 NaOH → Na2SO4 + Cu(OH)2
3.
2 Cu + CO2 + O2 + H2O → CuCO3·Cu(OH)2 lze uznat i 6 Cu + 4 CO2 + 3 O2 + 2 H2O → 2 (CuCO3)2·Cu(OH)2
4.
Cu + H2SO4 + H2O2 → CuSO4 + 2 H2O
Za každou správně doplněnou rovnici 1,5 bodu, za správné vyčíslení rovnice po 1,5 body bodu. 12
6
Řešení testu školního kola ChO kat. D 2015/2016
Úloha 4
Tvrzení
8 bodů
U každého tvrzení vyznačte, zda je pravdivé, nebo nepravdivé. Tvrzení
Pravda
Měď se snadno rozpouští ve většině kyselin.
Nepravda X
Hustota mědi je nižší než hustota stříbra.
X
Měďnaté soli barví plamen modrozeleně.
X
Měď není možné recyklovat.
X
Sloučeniny mědi a síry jsou oproti jiným sloučeninám obsahujícím měď velmi vzácné.
X
V elektrotechnice se někdy místo mědi používá zlato, které lépe vede elektrický proud.
X
Měď, stejně jako například platina, patří mezi ušlechtilé kovy. Měď nedokáže vytěsnit zlato z vodného roztoku chloridu zlatitého. Za každé správné určení pravdivosti tvrzení 1 bod.
X X body 8
7
Řešení testu školního kola ChO kat. D 2015/2016
Úloha 5
Azuritové počítání
5 bodů
Ve školním kole jste zjistili, že mineralogickému názvu azurit odpovídá chemický název hydroxiddiuhličitan měďnatý. 1.
Zapište vzorec této sloučeniny.
(CuCO3)2·Cu(OH)2 body 1
2.
Vypočtěte hmotnostní zlomek mědi v této sloučenině. Pro urychlení výpočtu uvádíme (pomocí názvů, nikoliv vzorců) následující molární hmotnosti: M(uhličitan měďnatý) = 123,56 g·mol−1 M(hydroxid měďnatý) = 97,56 g·mol−1 M(měď) = 63,55 g·mol−1
Výpočet molární hmotnosti azuritu: =2·
+
(
)
= 2 · 123,56 + 97,56 = 344,68 g · mol
Výpočet hmotnostního zlomku mědi v azuritu: w
=
3·M M
=
3 · 63,55 = 0,553 344,68
Za výpočet molární hmotnost azuritu 1 bod, za výpočet hmotnostního zlomku mědi body v azuritu 3 body. 4
8
Řešení testu školního kola ChO kat. D 2015/2016
Úloha 6
Byla preparace úspěšná?
8 bodů
Eva s Damiánem připravili oxid měďnatý stejným postupem jako vy ve školním kole (sraženina, která se vytvořila při reakci roztoku modré skalice s roztokem hydroxidu sodného, byla tepelným rozkladem převedena na požadovaný produkt). Podmínkou úspěšnosti byl alespoň 60% výtěžek preparace. 1.
V jakém poměru jsou při této reakci látková množství modré skalice a oxidu měďnatého?
Poměr látkových množství modré skalice a oxidu měďnatého je 1 : 1.
body 1
2.
Rozhodněte na základě výpočtu, zda byli Eva s Damiánem úspěšní, když z roztoku obsahujícího 5,00 g modré skalice připravili 1,20 g oxidu měďnatého. Nezapomeňte na odpověď. M(CuSO4·5H2O) = 249,68 g·mol−1 M(CuO) = 79,55 g·mol−1
Výpočet teoretického výtěžku CuO: CuO teor
=
ms
·
ms
=
5,00 · 79,55 ≅ 1,59 g 249,68
=
1,20 ∙ 100 = 75,5 % 1,59
CuO
Hmotnost připraveného CuO, mp = 1,20 g Výtěžek =
Eva s Damiánem byli úspěšní, výtěžek preparace byl vyšší než požadovaných 60 %.
Za výpočet teoretického výtěžku CuO 3 body. Za správný výpočet výtěžku preparace 2 body body, za slovní odpověď 1 bod. Celkem 6 bodů. 6
9
Řešení testu školního kola ChO kat. D 2015/2016
3.
Uveďte 2 důvody, proč je v praxi výtěžek oxidu měďnatého nižší než teoretický výtěžek preparace.
Neúplné vysrážení hydroxidu měďnatého; neúplné přenesení sraženiny hydroxidu měďnatého z kádinky na filtr; pevné zachycení části preparátu na filtračním papíru; chyby při vážení.
Za každé správné odůvodnění 0,5 b, nejvýše 1 bod.
body 1
10
