45. roč ník. Š KOLNÍ KOLO kategorie C

Ná rodníinstitut dětía mlá deže Ministerstva školství, mlá deže a tělový chovy Ú středníkomise Chemické olympiá dy

45. roč ní k 2008 – 2009

Š KOLNÍ KOLO kategorie C SOUTĚ ŽNÍÚ LOHY STUDIJNÍČÁ STI

Ná rodníinstitut dětía mlá deže Ministerstva školství, mlá deže a tělový chovy Ú středníkomise Chemické olympiá dy

45. roč ní k 2008 – 2009

Š KOLNÍ KOLO kategorie C SOUTĚ ŽNÍÚ LOHY STUDIJNÍČÁ STI

©

Kolektiv autorů (jmenovitě viz zadní čá st obá lky) 45. ročníku Chemické olympiá dy NIDM MŠ MT Č R

ISBN: 978-80-86784-73-1 (CD-ROM)

Zadá níškolního kola ChO kat. C 2008/2009

Ministerstvo š kolství, mládeže a tělový chovy Č eské republiky ve spolupráci s Č eskou společnostíchemickou a Č eskou společnostíprůmyslové chemie vyhlaš ují 45. ročník předmětové soutěž e

CHEMICKÁ OLYMPIÁ DA 2008 – 2009 kategorie C pro ž áky 1. a 2. ročníků středních š kol a odpovídajícíročníky víceletý ch gymnázií Chemická olympiá da je předmětová soutěž z chemie, která si klade za cí l podporovat a rozví jet talentované žá ky. Formou zá jmové činnosti napomá há vyvolá vat hlubší zá jem o chemii a vé st žá ky k samostatné prá ci. Soutěž je jednotná pro celé území Č eské republiky a pořá dá se každoročně. Č lení se na kategorie a soutěžní kola. Vyvrcholení m soutěže pro kategorii A je účast vítězů Ú středního kola ChO na Meziná rodní chemické olympiá dě a pro kategorii E na evropské soutěži Grand Prix Chimique, která se koná jednou za 2 roky. Ú spě šní řešitelé Ú středního kola Chemické olympiá dy budou přijati bez přijímacích zkoušek na tyto vysoké školy: Přírodově decká fakulta Univerzity Karlovy v Praze (chemické obory), Přírodově decká fakulta Masarykovy Univerzity v Brně (chemické obory), Fakulta chemické technologie VŠ CHT v Praze, Fakulta chemická VUT v Brně a Fakulta chemicko-technologická , Univerzita Pardubice. Ú spě šným řešitelům Chemickéolympiá dy kategorií A a E, kteří se umístí na 1. – 3. místě v Ú středním kole a kteří se zapíší ke studiu chemických oborů na Přírodově deckou fakultu Univerzity Karlovy v Praze, bude přidě leno mimořá dnéstipendium.* Stipendium pro nejúspě šně jší řešitele nabízí takéNadační fond Emila Votočka při Fakultě chemickétechnologie VŠ CHT v Praze. Ú spě šní řešiteléÚ středního kola ChO přijatí ke studiu na této fakultě mohou zažá dat o stipendium pro první ročník studia. Nadační fond E. Votočka poskytne třem nejúspě šně jším účastníkům kategorie A resp. jednomu kategorie E bě hem 1. ročníku studia stipendium ve výši 10 000 Kč.† Celostá tní soutěž řídí Ú střední komise Chemické olympiá dy v souladu s organizační m řá dem. Na území krajů a okresů řídí Chemickou olympiá du krajské a okresní komise ChO. Organizá tory krajské ho kola pro žá ky středních škol jsou krajské komise ChO ve spoluprá ci se školami, krajskými úřady a pobočkami Č eské chemické společnosti a Č eské společnosti prů myslové chemie. Na školá ch řídí školní kola ředitel a pověřený učitel. V souladu se zá sadami pro organizová ní soutěží je pro vedení školy zá vazné , v případě zá jmu studentů o Chemickou olympiá du, uskutečnit její školní kolo, případně zabezpečit účast studentů v té to soutěži na jiné škole.

*

Podrobnější informace o tomto stipendiu budou uvedeny na webových strá nká ch fakulty www.natur.cuni.cz/chemie/studium. † Stipendium bude vyplá ceno ve dvou splá tká ch, po řá dné m ukončení 1. semestru 4 000 Kč, po ukončení 2. semestru 6 000 Kč. Výplata je vá zá na na splnění všech studijních povinností. Celkem mů že nadační fond na stipendia rozdělit až 40 000 Kč v jednom roce. 3

Zadá níškolního kola ChO kat. C 2008/2009 Prvníkolo soutěž e První kolo soutěže (školní ) probíhá na školá ch ve všech kategoriích zpravidla ve třech čá stech. Jsou to: a) studijní čá st, b) praktická laboratorní čá st, c) kontrolní test školní ho kola. V té to brožuře jsou obsaženy soutěžní úlohy studijní a praktické čá sti prvního kola soutěže kategorie C. Autorská řešení těchto úloh společně s kontrolním testem a jeho řešením budou obsahem druhé brožury. Třetí čá st prvního kola – kontrolní test – bude té ž součá stí brožury obsahují cí autorská řešení první ho kola soutěže. Vzor záhlavívypracovaného úkolu Karel VÝBORNÝ Gymná zium, Korunní ul., Praha 2 2. roční k

Kat.: C, 2008 – 2009 Ú kol č.: 1 Hodnocení:

Š kolní kolo chemické olympiá dy řídí a organizuje učitel chemie (dá le jen pověřený učitel), které ho touto funkcí pověří ředitel školy. Ú kolem pověřené ho učitele je propagovat Chemickou olympiá du mezi žá ky a získá vat je k soutěžení , předá vat žá ků m texty soutěžních úkolů a dodržovat pokyny řídících komisí soutěže. Spolu s pověřeným učitelem se na přípravě soutěží cích podílejí učitelé chemie v rá mci činnosti předmětové komise. Umožňují soutěžícím prá ci v laboratořích, pomá hají jim odbornou radou, upozorňují je na vhodnou literaturu, popřípadě jim zajišťují další konzultace, a to i s učiteli škol vyšší ch stupňů nebo s odborní ky z praxe a výzkumných ústavů . Ředitel školy vytvá ří příznivé podmínky pro propagaci, úspěšný rozvoj i prů běh Chemické olympiá dy. Podporuje soutěžící při rozvoji jejich talentu a zabezpečuje, aby se prá ce učitelů hodnotila jako ná ročný pedagogický proces. Učitelé chemie spolu s pověřeným učitelem opraví vypracované úkoly soutěží cí ch, zpravidla podle autorské ho řešení a krité rií hodnocení úkolů předem stanovených Ú K ChO, pří padně krajskou komisí Chemické olympiá dy, úkoly zhodnotí a sezná mí soutěží cí s jejich sprá vným řešením. Pověřený učitel spolu s ředitelem školy nebo jeho zá stupcem: a) stanoví pořadí soutěžící ch, b) navrhne na zá kladě zhodnocení výsledků nejlepší soutěží cí k účasti ve druhé m kole, c) provede se soutěžícími rozbor chyb. Ředitel školy zašle příslušné komisi Chemické olympiá dy jmenný seznam soutěží cí ch navržených k postupu do dalšího kola, jejich opravená řešení úkolů , pořadí všech soutěží cí ch (s uvedení m procenta úspěšnosti) spolu s vyhodnocením prvního kola soutěže. Ú středníkomise Chemickéolympiá dy dě kuje všem učitelům, ředitelům škol a dobrovolným pracovníkům, kteříse na průbě hu Chemickéolympiá dy podílejí. Soutě žícím pak přeje mnoho úspě chů při řešenísoutě žních úloh.

4


Výňatek z organizač ního ř á du Chemické olympiá dy Č l. 5 Ú koly soutěž ících (1) (2) (3)

Ú kolem soutěží cí ch je samostatně vyřešit zadané teoretické a laboratorní úlohy. Utajení textů úloh je nezbytnou podmí nkou regulé rnosti soutěže. Se znění m úloh se soutěží cí seznamují bezprostředně před vlastní m řešení m. Řešení úloh (dá le jen „protokoly“) je hodnoceno anonymně. Pokud má soutěží cí výhrady k regulé rnosti prů běhu soutěže, má prá vo se odvolat v pří padě školní ho kola k pověřené mu učiteli, v pří padě vyšší ch soutěžní ch kol k pří slušné komisi ChO, popří padě ke komisi o stupeň vyšší .

Č l. 6 Organizace a propagace soutěž e na š kole, š kolníkolo ChO (1) (2)

(3) (4) (5) (6) (7)

(8)

(9)

Zodpovědným za uskutečnění soutěže na škole je ředitel, který pověřuje učitele chemie zabezpečení m soutěže (dá le jen „pověřený učitel“). Ú kolem pověřené ho učitele je propagovat ChO mezi žá ky, evidovat přihlá šky žá ků do soutěže, připravit, ří dit a vyhodnotit školní kolo, předá vat žá ků m texty soutěžní ch úloh a dodržovat pokyny ří dí cí ch komisí ChO, umožňovat soutěží cí m prá ci v laboratoří ch, pomá hat soutěží cí m odbornými radami, doporučovat vhodnou literaturu, pří padně jim zabezpečit další konzultace, a to i s učiteli škol vyšší ch stupňů nebo s odborní ky z výzkumných ústavů a praxe. Spolu s pověřeným učitelem se na pří pravě, ří zení a vyhodnocení školní ho kola mohou podí let další učitelé chemie v rá mci činnosti předmětové komise chemie (dá le jen „předmětová komise“). Š kolní ho kola se účastní žá ci, kteří se do stanovené ho termí nu přihlá sí u učitele chemie, který celkový počet přihlá šených žá ků ozná mí pověřené mu učiteli. V pří padě zá jmu žá ka o účast v soutěži je škola povinna uskutečnit školní kolo, pří padně zabezpečit účast žá ka v ChO na jiné škole. Š kolní kolo probí há ve všech kategorií ch v termí nech stanovených NIDM a Ú K ChO zpravidla ve třech čá stech (studijní čá st, laboratorní čá st a kontrolní test). Pověřený učitel spolu s předmětovou komisí , je-li ustavena: a) zajistí organizaci a regulé rnost prů běhu soutěžní ho kola podle zadá ní NIDM a Ú K ChO, b) vyhodnotí protokoly podle autorských řešení , c) sezná mí soutěží cí s autorským řešení m úloh a provede rozbor chyb, d) stanoví pořadí soutěží cí ch a vyhlá sí výsledky soutěže. Po skončení školní ho kola zašle ředitel školy nebo pověřený učitel: a) organizá torovi vyšší ho kola pří slušné kategorie ChO výsledkovou listinu všech účastní ků s počty dosažených bodů , úplnou adresou školy a stručné hodnocení školní ho kola, b) tajemní kovi pří slušné komise ChO vyšší ho stupně stručné hodnocení školní ho kola včetně počtu soutěží cí ch. Protokoly soutěží cí ch se na škole uschová vají po dobu jednoho roku. Komise ChO všech stupňů jsou oprá vněny vyžá dat si je k nahlé dnutí .

Č l. 14 Zvláš tníustanovení (1) (2)

(3)

Ú čast žá ků ve všech kolech soutěže, na soustředění ch a v meziná rodní ch soutěží ch se považuje za činnost, která pří mo souvisí s vyučová ní m. Pravidelná činnost při organizová ní soutěže, vedení zá jmových útvarů žá ků připravují cí ch se na ChO a pravidelné organizační a odborné pů sobení v komisí ch ChO se považuje za pedagogicky a společensky významnou činnost učitelů a ostatní ch odborných pracovní ků , započí tá vá se do pracovní ho úvazku nebo je zohledněno v osobní m pří platku, pří padně ohodnoceno mimořá dnou odměnou. Soutěže se mohou zúčastnit i žá ci studují cí na českých školá ch v zahraničí , jejichž stá tní pří slušností je Č eská republika, a to v rá mci územní oblasti, která je nejbližší mí stu studia žá ka. Ž á ků m je v pří padě jejich účasti ve vyšší ch postupových kolech hrazeno jí zdné pouze na území Č eské republiky.

5


Harmonogram 45. roč níku Chemické olympiá dy kategorie C Studijní část š kolního kola: Kontrolní test školní ho kola: Š kola odešle výsledky školní ho kola krajské komisi ChO nejpozději do:

říjen 2008 – únor 2009 6. 3. 2009

Krajskákola:

3. – 4. 4. 2009

15. 3. 2009

Předsedové krajských komisí odešlou výsledkovou listinu krajských kol Ú střední komisi Chemické olympiá dy, NIDM MŠ MT Č R Praha dvojím způ sobem: a) Co nejdříve po uskutečnění krajské ho kola zapíší výsledky příslušné ho kraje do Databá ze Chemické olympiá dy, která je přístupná na webových strá nká ch www.chemicka-olympiada.cz (přes tlačítko Databá ze). Přístup je chrá něn uživatelským jmé nem a heslem, které obdržíte od Ú K ChO. Ihned po odeslá ní bude výsledková listina zveřejněna na webových strá nká ch ChO. b) Tato databá ze umožňuje zapsané výsledkové listiny zá roveň vytisknout. Takto vytištěnou výsledkovou listinu v papí rové podobě spolu s hodnocením zašlete na adresu NIDM nejpozději do 10. 5. 2009. Letníodborné soustředění Ú střední komise ChO vybere na zá kladě dosažených výsledků v krajských kolech soutěží cí , kteří se mohou zúčastnit letní ho odborné ho soustředění Chemické olympiá dy.

6


Kontakty na krajské komise Chemické olympiá dy pro školní rok 2008/2009 Kraj

Předseda

Praha

doc. Ing. Jaroslav Kví čala Ú stav organické chemie, VŠ CHT Praha Technická 5 166 28 Praha 6 [email protected] tel.: 220 444 278, 220 444 242

Mgr. Linda Rottová Stanice pří rodovědců DDM hl.m. Prahy Drtinova 1a 150 00 Praha 5 [email protected] tel.: 257 321 336, l. 532

Středočeský

RNDr. Marie Vasileská , CSc. katedra chemie PedF UK M. D. Rettigové 4 116 39 Praha 1 tel.: 221 900 256 [email protected]

Dr. Martin Adamec katedra chemie PedF UK M. D. Rettigové 4 116 39 Praha 1 tel.: 221 900 256

Jihočeský

RNDr. Karel Lichtenberg, CSc. Gymná zium, Jí rovcova 8 371 61 Č eské Budějovice tel.: 387 319 358 [email protected]

Ing. Miroslava Č ermá ková DDM, U Zimní ho stadionu 1 370 01 Č eské Budějovice tel.: 386 447 319 [email protected]

Plzeňský

Mgr. Jana Pertlová Masarykovo Gymná zium Petá kova 2 301 00 Plzeň tel.: 377270 874 [email protected]

RNDr. Jiří Cais Krajské centrum vzdělá vá ní a jazyková škola PC Koperní kova 26 301 25 Plzeň tel.: 377 350 421 [email protected]

Karlovarský

Ing. Miloš Krejčí Gymná zium Ostrov Studentská 1205 363 01 Ostrov tel.: 353 612 753;353 433 761 [email protected]

Mgr. Bohumil Adamec odd. mlá deže a tělovýchovy KÚ Zá vodní 353/88 360 21 Karlovy Vary tel.: 353 502 515 [email protected]

Ú stecký

Liberecký

Tajemník

Ing. Květoslav Soukup Odd. lidských zdrojů , mlá d. a tělových. KÚ Velká Hradební 48 400 02 Ú stí nad Labem tel.: 475 657 235 [email protected]

Mgr. Tomá š Sedlá k Gymná zium Teplice Č s. dobrovolců 530/11 415 01 Teplice tel.: 417 813 053 [email protected]

Mgr. Věra Rousová tel.: 475 210 861, 732 950 824 [email protected]

PhDr. Bořivoj Jodas, Ph.D. katedra chemie FP TU Há lkova 6 461 17 Liberec tel.: 485 104 412 [email protected]

Ing. Jana Huňková DDM Větrní k Riegrova 16 461 01 Liberec tel.: 485 102 433 [email protected]

7

Zadá níškolního kola ChO kat. C 2008/2009 Kraj

Předseda

Tajemník

Krá lové hradecký

PaedDr. Ivan Holý, CSc. Pedagogická fakulta UHK Rokitanské ho 62 500 03 Hradec Krá lové tel.: 493 331 161 [email protected]

Mgr. Hana Š rá mková Dů m dětí a mlá deže Lužická 843 500 03 Hradec Krá lové tel.: 495 406 181, 495 406 186 [email protected]

Pardubický

doc. Ing. Jiří Kulhá nek, Ph.D. katedra org. chemie FChT UP Ná m. Č s. Legií 565 532 10 Pardubice [email protected]

Mgr. Klá ra Jelinkova DDM Delta Gorké ho 2658 530 02 Pardubice tel.: 466 301 010 [email protected]

Vysočina

RNDr. Jitka Š edivá Gymná zium Jihlava Jana Masaryka 1 586 01 Jihlava tel.: 567 303 613 [email protected]

RNDr. Josef Zlá malí k Gymná zium Jihlava Jana Masaryka 1 586 01 Jihlava tel.: 567 303 613 [email protected]

Jihomoravský

RNDr. Valerie Richterová Bořetická 5 628 00 Brno tel.: 604 937 265 [email protected]

Mgr. Zdeňka Antonovičová Centrum volné ho času Lužá nky Lidická 50 658 12 Brno – Lesná tel.: 549 524 124 [email protected]

Ing. Jaroslava Odstrčilová SPŠ , Tří da T. Bati 331 765 02 Otrokovice tel.: 577 925 113 [email protected] Zlí nský

Olomoucký

Moravskoslezský

kat. D RNDr. Stanislava Ulčí ková ZŠ Slovenská 3076 760 01 Zlí n tel.: 577 210 284 [email protected]

Bc. Jana Mašková odd. mlá deže a tělovýchovy KÚ Tří da T. Bati 3792 761 90 Zlí n tel.: 577 615 443 [email protected]

RNDr. Libor Kví tek, CSc. kat. fyziká lní chemie PřF UP Tř. Svobody 8 771 46 Olomouc tel.: 585 634 420 [email protected]

Ing. Antoní n Zvěř odd. mlá deže a sportu KÚ Jeremenkova 40A 779 11 Olomouc tel.: 585 508 561 [email protected]

Mgr. Alexandra Holoušková Gymná zium Haví řov Komenské ho 2 736 01 Haví řov [email protected]

Mgr. Marie Kociá nová Stanice pří rodovědců Č kalova 1881 708 00 Ostrava – Poruba tel.: 599 527 321 [email protected]

8

Zadá níškolního kola ChO kat. C 2008/2009 Další informace zí ská te na té to adrese. Ú K ChO – NIDM MŠ MT Praha, Talentcentrum Sá mova 3, 101 00 Praha tel.: 246 088 230, fax: 271 746 615 Ing. Jana Š evcová e-mail: [email protected] Podrobnější informace o chemické olympiá dě a úlohá ch minulých ročníku získá te na strá nká ch http://www.chemicka-olympiada.cz a http://www.nidm.cz/talentcentrum. Ú střední komise ChO je členem Asociace českých chemických společností. Informace o Asociaci a

o

spoluvyhlašovateli

ChO

Č eské

chemické

společnosti

naleznete

na

strá nká ch

http://www.csch.cz. Významným chemickým odborným časopisem vydá vaným v češtině jsou Chemické listy. Sezná mit se s některými člá nky mů žete v Bulletinu, který vychá zí čtyřikrá t ročně a naleznete ho i na internetových strá nká ch na adrese http://www.uochb.cas.cz/bulletin.html.

9


KATEGORIE C Autoři

Stanislav Geidl Středníprůmyslová škola chemická Brno PhDr. Bořivoj Jodas, Ph.D. Technická univerzita v Liberci PaedDr. Ivan Holý , CSc. ([email protected]) Pedagogická fakulta Univerzity Hradce Krá lové

Recenzenti

Ing. Bohuslav Duš ek, CSc. VŠ CHT Praha, Katedra společenských vě d Mgr. Jiřina Mundlová Gymná zium Křenová , Brno Ing. Kamil Záruba, Ph.D. VŠ CHT Praha, Ú stav analytickéchemie Mgr. Ing. Pavel Ř ezanka VŠ CHT Praha, Ú stav analytickéchemie

V letošní m kole Chemické olympiá dy kategorie C se podívá me „na zoubek“ fosforu. Budou ná s zají mat jednotlivé modifikace a jejich vlastnosti, kyslí katé i bezkyslí katé sloučeniny. Pro řešení všech úloh je třeba ovlá dat tyto dovednosti: 1. Vyčí slová ní rovnic vč. redoxní ch. 2. Zá kladní stechiometrické výpočty s molá rním objemem za normá lních podmínek a přepočet pomocí stavové rovnice pro ideá lní plyn. 3. Vyjadřová ní složení roztoků pomocí hmotnostního zlomku a hmotnostních procent, molá rní koncentrace, úprava složení a směšová ní roztoků . Praktické úlohy letošního roční ku chemické olympiá dy jsou zaměřeny na zjišťová ní vlastností některých lá tek, mj. na jejich rozpustnost a vlastnosti jejich roztoků . Doporučenáliteratura 1. 2. 3. 4. 5.

GREENWOOD, N. N. a EARNSHAW, A. Chemie prvků. Svazek I. 1. vyd. Praha: Informatorium, 1993, str. 577 – 595, 606 – 614, 625 – 635, 638 – 639. HÁJEK, B. Anorganická chemie. Praha: SNTL, 1967, str. 98 – 105. ZÝKA, J. a KARPENKO, V. Prvky očima minulosti. 1. vyd. Praha: ROH, 1984, str. 63–80. J. VACÍ K a kol.: Přehled středoškolské chemie. libovolné vydá ní. Praha: SPN, 1995, str. 45 – 64, 191 – 194. V. FLEMR, B. DUŠ EK: Chemie (obecná a anorganická ) I. pro gymná zia. 3., doplněné vydá ní , Praha SPN – pedagogické nakladatelství, a. s., 2001, ISBN 80-7235-147-8, str. 51 – 54, 71 – 75.

Dá le použijte středoškolské učebnice chemie a internetové zdroje. 10


TEORETICKÁ Č Á ST (60 bodů) Ú loha 1

Oheň, zápalky a fosfor

20,5 bodu

Oheň je poklá dá n za zá klad chemie. Objeven byl ná hodně – pravděpodobně úder blesku zapá lil strom. V pravěku lidé oheň zapalovali třením dvou dřívek nebo křesá ním kamene. Ve středověku se běžně používalo křesadlo, které k ná m údajně přivezli Maurové kolem roku 800. Postupem času byly vynalezeny zá palky tzv. namá čecí. Dřívko namočené v síře a hlavička tvořená směsí chlorečnanu draselné ho a cukru byla pro zapá lení vložena do koncentrované kyseliny sí rové . Principem zapalová ní je chemická reakce mezi chlorečnanem draselným a koncentrovanou kyselinou sí rovou, při které dojde k uvolnění prudké ho oxidačního činidla a jeho reakci s lá tkou podlé hají cí snadné oxidaci (cukrem). Roku 1823 vynalezl Döbereiner zapalovač, kde se proud vodí ku pů sobením platinové houby na vzduchu vzněcoval. Roku 1830 se v Anglii objevily zá palky, které se nemusely namá čet. Byly to papírové trubičky naplněné směsí chlorečnanu a cukru, ve kterých byla i ampulka s kyselinou sírovou. Zapalovaly se ná razem nebo silným zmá čknutí m. Další etapu ve vývoji zá palek představuje vyná lez z roku 1832. Jednalo se o dřevěné tyčinky namočené jedním koncem v síře, která byla potažena vrstvou chlorečnanu draselné ho a sulfidu antimonité ho. Zapalovaly se třením mezi skelnými papíry a vznícení bylo doprová zeno malým výbuchem. V roce 1835 bylo k výrobě zá palek použito poprvé fosforu. Tyto zá palky měly hlavičky z klovatiny, fosforu, chlorečnanu draselné ho a sulfidu antimonité ho. I v dnešní době se použí vá fosfor při výrobě zá palek, ale jiná modifikace. Úkoly: 1. Napište chemickou rovnici reakce chlorečnanu draselné ho s kyselinou sírovou, kdy mj. vzniká dvouprvková sloučenina chloru, silné oxidační činidlo. To označte a pojmenujte. 2. Jak fungovaly první fosforové zá palky a jak se jmenuje modifikace v nich používané ho fosforu? 3. Jak fungují dnešní zá palky, kde a jakou modifikaci fosforu obsahují? 4. Kdy a kým byl objeven fosfor používaný v prvních fosforových zá palká ch a v dnešní ch bezpečnostní ch zá palká ch? 5. Proč nemů žeme o první ch fosforových zá palká ch mluvit jako o bezpečnostních? Proč byla v roce 1911 zaká zá na výroba zá palek, obsahujících první modifikaci fosforu? Vysvětlete pojem „fosforová nekróza“a doložte souvislost s výrobou zá palek. 6. Dnešní tzv. bezpečnostní zá palky mají také ná zev podle ná rodnosti vyná lezce Johna Edwarda Lundströma. Jaká je ná rodnost vyná lezce, kdy byl tento objev učiněn a jak se tyto zá palky také nazývají ? 7. Existují i další modifikace fosforu? Kolik zá kladních modifikací je celkem? 8. Doplňte tabulku a uveďte všechny zá kladní modifikace fosforu. (Počet řá dků tabulky doplňte podle počtu modifikací .)

11

Zadá níškolního kola ChO kat. C 2008/2009 Název modifikace

Struktura čtyřatomové tetraedrické molekuly P4

Popis modifikace

chemicky má lo reaktivní, není jedovatý, nerozpustný ve vodě ani sirouhlíku, nesvěté lkuje a zapá lí se při vyšší teplotě, jeho hustota ρ = 2,34 g cm— 3

Tabulka 1: Doplňte tabulku.

Ú loha 2

Neznámý minerál fosforu

8,5 bodu

Elementá rní analýzou vzorku nezná mé ho minerá lu bylo zjištěno, že obsahuje: 39,74 % Ca, 38,07 % O, 18,42 % P a 3,77 % F*. Tento minerá l je také obsažen v zubní sklovině. Přijímá ní fluoridů , které se účastní tvorby té to lá tky je velmi dů ležité , protože to pravděpodobně zvyšuje odolnost proti zubnímu kazu. Fluoridy je možné například přijí mat ve formě lé ku Natrium fluoratum. Tento lé k obsahuje 0,55 mg účinné lá tky v jedné tabletě. Jedno balení obsahuje 250 tablet. Úkoly: 1. Výpočtem určete empirický vzorec uvedené ho minerá lu a pokuste se rozhodnout, o který minerá l fosforu (resp. jeho ná zev) se jedná . 2. Které lá tky způ sobují zubní kaz? 3. Uveďte alespoň jeden zdroj fluoridů v potravě člověka. 4. Jaký je ná zev a vzorec účinné lá tky v lé ku Natrium fluoratum? K čemu slouží tento lé k a do které skupiny lé ků patří? 5. Jaké hmotnost (mg) fluoru ve formě účinné lá tky obsahuje celé balení lé ku Natrium fluoratum?

Ú loha 3

Kyslíkaté sloučeniny fosforu

13 bodů

Fosfor se spaluje za dostatečné ho přístupu vzduchu na oxid (A), který sublimuje při teplotě 359 °C. Po ochlazení desublimuje na bílou lá tku podobnou sněhu. Dychtivým rozpouštěním ve vodě vzniká kyselina (B). Tato kyselina vzniká také pů sobením zředěné silné minerá lní kyseliny (X) na fosfor; dalším produktem je oxid dusnatý (C). Úkoly: 1. Napište a sprá vně vyčíslete všechny tři rovnice (A, B, C) a pojmenujte všechny produkty reakce. 2. Uveďte ná zev kyseliny X.

*

M(Na) = 22,99 g mol–1; M(F) = 19,00 g mol–1 12

Zadá níškolního kola ChO kat. C 2008/2009 3. 4.

K čemu se v chemické laboratoři používá produkt, vznikající v rovnici (A), a které jeho vlastnosti se využívá ? Vypočí tejte hmotnost a objem 32% kyseliny X, potřebné pro reakci s 5 g fosforu* (reakce C). Uvažujte nutný 10%ní nadbytek kyseliny.

Ú loha 4

Fosfor také jako biogenní prvek

3 body

Fosfor patří také mezi biogenní prvky. Dů kazem toho mů že být lá tka, jejíž vzorec je na obrá zku. Jedná se o adenosintrifosfá t, který hraje roli v glykolýze, metabolické přeměně glukosy. V doporučené literatuře najděte tuto lá tku a napište její zkratku. Je tato lá tka vů bec k něčemu dobrá ? Pokuste se popsat funkcí té to lá tky v organizmu. NH2

N HO

N

N N

HO

O

O O

O

P O

O

P O

O

P O

O

Obrázek 1: Strukturnívzorec adenosintrifosfátu.

Ú loha 5

Roztoky

10 bodů

Mladý chemik Luká š připravil roztok hydrogenfosforečnanu disodné ho Na2HPO4 (roztok A) tak, že kvantitativně převedl 14,48 g té to lá tky do 250ml odměrné baňky a doplnil destilovanou vodou po rysku. Dá le odpipetoval 20 ml roztoku A do další 100ml baňky a doplnil objem vodou po rysku (roztok B)§ . Úkoly: 1. Vypočí tejte obsah hydrogenfosforečnanu sodné ho v roztoku A, vyjá dřete jej pomocí molá rní koncentrace, hmotnostního zlomku a hmotnostních procent. 2. Vypočí tejte molá rní koncentraci hydrogenfosforečnanu sodné ho v roztoku B a stanovte kolik lá tky (mg) tento roztok obsahuje.

*

M(P) = 30,97 g mol–1; M(H) = 1,008 g mol–1; M(N) = 14,01 g mol–1; M(O) = 16,00 g mol–1, hustota 32% kyseliny X je ρ = 1,193 g cm–3. § ρ(roztok A) = 1,0528 g cm–3, M(Na2HPO4) = 141,959 g mol–1. 13

Zadá níškolního kola ChO kat. C 2008/2009 3. 4.

Soli kyseliny trihydrogenfosforečné H3PO4 se používají také v pracích prá šcích. Jakou funkci v nich mají ? Jakým způ sobem fosforečnany ohrožují životní prostředí? S kyselinou trihydrogenfosforečnou H3PO4 se setká me i v potraviná ch, patří mezi přídatné lá tky. Které „é čko“ji označuje a v jaké m druhu výrobku se s ní mů žeme setkat?

Ú loha 5

Kyseliny fosforu

5 bodů

Jednou z velmi dů ležitých sloučenin fosforu je kyselina trihydrogenfosforečná . Jedná se o bezbarvou, na vzduchu se rozté kají cí sloučeninu, která se ve vodné m roztoku projevuje jako středně silná trojsytná kyselina. Nemá oxidační vlastnosti a většinu kovů nerozpouští. Při zahří vá ní uvolňuje tato kyselina molekuly vody a postupně mů že vytvořit až polyfosforečné kyseliny. Úkoly: 1. Napište strukturní vzorec kyseliny trihydrogenfosforečné . 2. Pomocí strukturní ch vzorců zapište sché ma kondenzace té to kyseliny na kyselinu pentahydrogentrifosforečnou. 3. Vyznačte ve sché matu homologický člen polyfosforečných kyselin. 4. Zdů vodněte, proč kyselina trihydrogenfosforečná nerozpouští většinu kovů a k čemu se té to skutečnosti využívá .

14


PRAKTICKÁ Č Á ST (40 bodů) Ú loha 1

Zahřívání hydrogenuhličitanu sodného

40 bodů

Č asová ná ročnost: 45 min. Hydrogenuhličitan sodný při zahřívá ní poskytuje další lá tky. Tvým úkolem je určit, o které lá tky jde a popsat a vysvětlit některé jejich vlastnosti. Pomůcky: · zkumavky, · zá tka s trubičkou a hadičkou, · trubice, · stativ, · kří žová svorka (2 ks), · držá k malý (2 ks), · odměrný vá lec o objemu 10 ml, · skleněná tyčinka, · kahan, · zá palky, · univerzá lní indiká torový papí rek se stupnicí. Chemikálie: · hydrogenuhličitan sodný, · destilovaná voda, · vá penná voda (mů že pů sobit jako žíravina!). Pracovnípostup Před provedení m pokusu dů kladně pročtěte zadá ní a pracovní list. Ve dvou zkumavká ch jsou stejná množství hydrogenuhličitanu sodné ho. Do jedné zkumavky přidejte 5 ml destilované vody a opatrným potřepá vá ním nebo míchá ním tyčinkou hydrogenuhličitan rozpusťte. Rozpouštění neurychlujte zahřívá ním! Pomocí univerzá lní ho indiká torové ho papírku změřte pH vzniklé ho roztoku (tyčinkou navlhčenou v roztoku přenes kapku na papírek). Druhou zkumavku s hydrogenuhličitanem uzavřete zá tkou s hadicí a trubicí, jejíž konec zasahuje pod hladinu roztoku vá penné vody v první zkumavce (viz Obrá zek 2). Pevný hydrogenuhličitan ve zkumavce opatrně zahřívejte mírným plamenem.

15


Obrázek 2: Aparatura k zahříváníhydrogenuhličitanu sodného.

Pozorujte, co se děje v zahřívané zkumavce a ve zkumavce s vá pennou vodou. Před ukončení m zahřívá ní musí te konec trubice z roztoku vá penné vody vysunout, jinak by mohlo dojí t k nasá tí roztoku do zahřívané zkumavky a ta by praskla!! Po vychladnutí zkumavky (nejmé ně po deseti minutá ch) do ní přidejte asi 5 ml destilované vody a pevný produkt zahřívá ní v ní rozpusťte. Pozor, pevný produkt je lá tka klasifiková na jako dráž divá(drá ždí oči)! Úkoly: 1. Pozorová ní zapište do Pracovního listu! 2. V Pracovním listu doplňte systematické ná zvy a vzorce lá tek, se kterými jste pracovali! 3. Zapište chemickou rovnicí děj, který probíhá při zahřívá ní hydrogenuhličitanu! 4. Zapište chemickou rovnicí děj, který probíhá ve zkumavce s vá pennou vodou! 5. Zapište vzorce iontů , ze kterých se sklá dá hydrogenuhličitan sodný (uvažujte přitom jejich stechiometrické zastoupení )! 6. Zapište vzorce iontů , ze kterých se sklá dá pevný produkt zahřívá ní hydrogenuhličitanu sodné ho (uvažujte stechiometrické zastoupení)! 7. Vypočí tejte přibližné hodnoty lá tkových koncentrací oxoniových iontů v roztocích, které odpoví dají zjištěným hodnotá m pH a uveďte je včetně jednotek! 8. Vysvětlete hodnoty pH obou roztoků zá pisem iontových rovnic rovnová žných reakcí, které jsou podstatou jevu! 9. Jak se nazývá reakce čá stic solí s vodou? 10. Zahří vá ní hydrogenuhličitanu sodné ho je jedním z kroků výroby jedné běžné chemiká lie. Uveďte které ! Tato reakce se také uplatňuje v domá cnosti. Napište, při které činnosti a pod jakým ná zvem se prostředek, jehož složkou hydrogenuhličitan sodný mů že být, prodá vá !

16


Praktická č á st krajského kola 45. roč níku ChO kategorie C PRACOVNÍ LIST body celkem: Soutěžní č íslo:

Praktická č á st – výsledky stanovení Ú loha 1 1.

Zahřívání hydrogenuhličitanu sodného

Zapište vaše pozorová ní .

Barva lá tky před zahřívá ní m. body:

Barva lá tky po zahřívá ní . body:

pH roztoku pů vodní lá tky. body:

pH roztoku produktu zahřívá ní . body:

V zahří vané zkumavce jsem pozoroval(a). body:

Ve zkumavce s vá pennou vodou jsem pozoroval(a). body:

17

Zadá níškolního kola ChO kat. C 2008/2009 2.

Doplňte systematické ná zvy a vzorce lá tek, se kterými jste pracovali. Látka

Název látky

Chemický vzorec

Výchozí lá tka Pevný produkt zahřívá ní Vá penná voda (její určují cí složka) Ve zkumavce s vá pennou vodou vznikl body:

3.

Rovnice zahřívá ní hydrogenuhličitanu sodné ho body:

4.

Rovnice děje, který probí há ve zkumavce s vá pennou vodou body:

5.

Hydrogenuhličitan sodný se mů že rozklá dat na ionty (vzorce s vyjá dřením stechiometrické ho zastoupení , ná zvy). Napište které . body:

6.

Pevný produkt zahřívá ní hydrogenuhličitanu sodné ho je tvořen ionty. Napište vzorce s vyjá dření m stechiometrické ho zastoupení a jejich ná zvy. body:

7.

Napište lá tkovou koncentraci oxoniových iontů v roztoku hydrogenuhličitanu sodné ho.

18

Zadá níškolního kola ChO kat. C 2008/2009 8.

Určete lá tkovou koncentraci oxoniových iontů v roztoku produktu zahřívá ní hydrogenuhličitanu sodné ho. body:

9.

Napište rovnici, která objasňuje pH roztoku hydrogenuhličitanu sodné ho. body:

10. Napište rovnice, která objasňuje pH roztoku produktu zahřívá ní hydrogenuhličitanu sodné ho. body:

11. Napište ná zev reakce čá stic solí s vodou. body:

12. Uveďte ná zev výroby, její ž krokem je zahří vá ní hydrogenuhličitanu sodné ho. Reakce se v domá cnosti také uplatňuje při ............................... , hydrogenuhličitan sodný je složkou ........................................................................................ . body:

19

KorespondenčníSeminá ř Inspirovaný Chemickou Tematikou

☺

Pozná te chemii jinak než jen jako vzorečky, reakce, vý počty a poučky. Zjistíte, že chemie může bý t i zá bava.

☺

Dozvíte se mnoho zajímavostíz různý ch chemický ch oborů.

☺

Sezná míte se s partou lidí, kteří mají chemii stejněrá di jako Vy.

☺

KSICHT, to jsou netradičníú lohy, hříčky i ú koly k zamyšlení, vý lety a soustředění plné předná šek, laboratoří, exkurzí, ale hlavnělegrace a dobré pohody.

☺

A pro ty nejlepšíz Vá s má me připraveny hodnotné ceny!

Zaujal Vá s ná š seminá ř? Řekněte si o něj u svého vyučujícího chemie nebo si ho stá hněte na našich strá nká ch. HTTP://KSICHT.NATUR.CUNI.CZ Prvnísérie začíná v říjnu.

[email protected]

Poznámky:

23

Poznámky:

24

Chemická olympiáda Soutěžníú lohy studijnía praktické čá sti kategorie C 45. ročník – 2008/2009 Autoři kategorie C:

Redakce: Vydal:

PaedDr. Ivan Holý , CSc., PhDr. Bořivoj Jodas, Ph.D., Stanislav Geidl Ing. Kamil Zá ruba, Ph.D., Mgr. Ing. Pavel Řezanka Ing. Bohuslav Dušek, CSc., Mgr. Jiřina Mundlová Bc. Ladislav Ná dherný Ná rodníinstitut dětía mlá deže MŠMT ČR

ISBN:

978-80-86784-73-1 (CD-ROM)

Odborná recenze: Pedagogická recenze:

45. roč ník. Š KOLNÍ KOLO kategorie C

Recommend Documents