Řešení školního kola ChO kat. D 2002/2003
KATEGORIE D Autoři:
Mgr. Jiří Škoda Pedagogická fakulta UJEP v Ústí nad Labem, katedra chemie doc. PaedDr. Markéta Pečivová, CSc. Pedagogická fakulta UJEP v Ústí nad Labem, katedra chemie Mgr. Libor Mikulášek Pedagogická fakulta UJEP v Ústí nad Labem, katedra chemie
Recenze:
doc. RNDr. Marie Solárová, Ph.D. Přírodovědecká fakulta Ostravské univerzity, Ostrava RNDr. Věra Vaňková (pedagogická recenze) Sportovní gymnázium a Gymnázium Kladno
TEORETICKÁ ČÁST (70 bodů) Úloha 1
12 bodů
Je uváděna jedna z možných variant postupu řešení. Stejně tak lze využít výpočet trojčlenkou nebo pomocí rovnice. Rovnice: CH2 OH CH
OH
+
3 HNO3
CH2 OH
CH2 O
NO2
CH
O
NO2
CH2 O
NO2
nj
ni Výpočet hmotnosti glycerolu: ni = nj mi/Mi = mj/Mj mi = mj.Mi/Mj mi = 10 000 ⋅ 92 / 227 mi = 4052 g Výpočet objemu glycerolu: ρ = m/V V = m/ρ V = 4052 / 1,26 V = 3216 cm3 V = 3,2 l
3
+
3 H2O
Řešení školního kola ChO kat. D 2002/2003
Odpověď: Na výrobu 10 kg nitroglycerinu je potřeba asi 3,2 litrů glycerolu. Rovnice reakce s kyselinou dusičnou 4 body Výpočet hmotnosti glycerolu 4 body Výpočet objemu glycerolu 3 body Zapsaná odpověď 1 bod Dohromady nejvýše 12 bodů
Úloha 2
17 bodů
Tajenka zní: STREPTOMYCIN Tato sloučenina se používá jako antibiotikum (léčivo). Strukturní vzorec se nehodnotí. Vyluštění osmisměrky 12 bodů Tajenka 2 body Použití streptomycinu 3 body Dohromady nejvýše 17 bodů
Úloha 3
14 bodů
Příklady sestavených grafů:
4
Řešení školního kola ChO kat. D 2002/2003
5
Řešení školního kola ChO kat. D 2002/2003
Výsledné hodnoty s uvedenou tolerancí pro uznání správnosti: vzorec GeH4
název german
teplota tání (°C) –164,8 ± 10
teplota varu (°C) –88,1 ± 25
hustota (kgm–3) 3400 ± 1000
Za každý správně nakreslený graf 3 body (dohromady 9 bodů) Za každou správně predikovaný údaj o hydridu germania 1 bod (dohromady 5 bodů) Dohromady nejvýše 14 bodů
Úloha 4
12 bodů
Výčet chyb v aparatuře: 1. Plamen kahanu je příliš vzdálen od síťky s baňkou. 2. Pro destilaci není vhodné používat kuželovou baňku. Lepší je vzít varnou baňku s kulatým dnem. 6
Řešení školního kola ChO kat. D 2002/2003
3. V baňce chybí varné kaménky. 4. Teploměr je v nástavci vsazen příliš nízko. 5. Směr proudění vody v chladiči je obráceně. Přívod chladící vody má být dolním vstupem, odvod horním. 6. Alonž nemůže být do předlohy vsazena přes zátku. Destilát by neodkapával. Za každou nalezenou chybu 2 body Dohromady nejvýše 12 bodů
Úloha 5
a)
15 bodů CuSO4 + 2 NaOH → Cu(OH)2 + Na2SO4 hydroxid měďnatý, síran sodný Cu(OH)2 → CuO + H2O oxid měďnatý, voda
b)
CaCO3 → CaO + CO2 oxid vápenatý, oxid uhličitý CaO + H2O → Ca(OH)2 hydroxid vápenatý Ca(OH)2 + 2 CO2 → Ca(HCO3)2 hydrogenuhličitan vápenatý
4)
2 ZnS + 3 O2 → 2 ZnO + 2 SO2 oxid zinečnatý, oxid siřičitý ZnO + C → Zn + CO zinek, oxid uhelnatý Zn + H2SO4 → ZnSO4 + H2 síran zinečnatý, vodík Správně doplněné a vyčíslené rovnice po 1 bodu Zapsání každého z názvů produktů po 0,5 bodu dohromady nejvýše 15 bodů
7
Řešení školního kola ChO kat. D 2002/2003
PRAKTICKÁ ČÁST (30 bodů) Úkol 1 Zkumavka č.
Rozpouštědlo
Rozpuštěná látka
voda
toluen
1.
benzin
nerozpustný
rozpustný
2.
glycerol
rozpustný
nerozpustný
3.
kyselina octová
rozpustná
nerozpustná
4.
rostlinný olej
nerozpustný
rozpustný
Za každé správně vyplněné políčko 1 bod Dohromady 8 bodů Úkol 2 ρ benzínu < ρ vody (benzín nad vodou) ρ glycerolu > ρ toluenu (glycerol pod toluenem) ρ kyseliny octové > ρ toluenu (kyselina octová pod toluenem) ρ rostlinného oleje < ρ vody (olej nad vodou) Za správný zápis pozorování 4 body Za správné srovnání hustot 4 body Dohromady 8 bodů Úkol 3 benzín – nepolární látka glycerol – polární látka kyselina octová – polární látka rostlinný olej – nepolární látka Za správnou identifikaci 2 body Dohromady 8 bodů Úkol 4 CH3 CH2 CH CH2
H3C COOH
OH OH OH
toluen
glycerol
kyselina octová Za každý správný vzorec 2 body Dohromady 6 bodů 8
Kontrolní test školního kola ChO kat. D 2002/2003
KONTROLNÍ TEST ŠKOLNÍHO KOLA KATEGORIE D Časová náročnost:
60 minut
Úloha 1
12 bodů
V každé z uvedených řad chemických látek je jedna, která do řady z nějakého důvodu nepatří. Najděte ji a podtrhněte. Na řádek vedle řady napište, proč vámi vybraná sloučenina podle vás do řady nepatří. a) HBr, H2SO4, HNO3, H3PO4
………………………………………………
b) NaOH, HCOOH, NH4OH, Ca(OH)2
………………………………………………
c) K2SO4, Cu(NO3)2, Na3PO4, NaHSO4
………………………………………………
d) CaO, SO2, P2O5, CO2
………………………………………………
8 bodů
Úloha 2 Doplňte do uvedené tabulky chybějící údaje:
Název uhlovodíku
Počet C
Počet H
Molekulový vzorec
Typ uhlovodíku (alkan, alken, alkin)
propan 4
alken C5H12 8
alkin
hexen 2
C2H4
Úloha 3
10 bodů
Měděná ruda chalkopyrit má složení CuFeS2. Kolik čisté mědi lze vyrobit z 200 t této rudy za předpokladu, že ruda obsahuje 18 % hlušiny? M(Cu) = 63,5 g.mol–1, M(Fe) = 55,8 g.mol–1, M(S) = 32,0 g.mol–1
9
Kontrolní test školního kola ChO kat. D 2002/2003
2 body
Úloha 4 Z následujících vět vyberte správné tvrzení: a) V elektrochemické řadě kovů jsou ušlechtilé kovy umístěny nalevo od vodíku.
b) Každý kov je schopen vyredukovat z roztoků všechny kovy umístěné napravo od něj v elektrochemické řadě kovů. c) Železo nemůže být z roztoku své soli vytěsněno. d) Každý kov je schopen vyredukovat z roztoků všechny kovy umístěné nalevo od něj v elektrochemické řadě kovů.
Úloha 5
8 bodů
Zapište slovně vyjádřené chemické reakce jejich správnou a vyčíslenou chemickou rovnicí. a) Oxid uhličitý se zavádí do vodného roztoku hydroxidu vápenatého. Vzniká nerozpustná sůl a voda. rovnice: …………………………………………………………… b) Zaváděním plynného chloru do roztoku bromidu draselného vzniká sůl a červenohnědá látka. rovnice: …………………………………………………………… c) Roztok jodidu draselného reaguje s roztokem dusičnanu olovnatého za vzniku dvou solí, z nichž jedna se vylučuje ve formě zlatavě žluté sraženiny. rovnice: …………………………………………………………… d) Kyselina octová reaguje s methanolem za vzniku vody a látky, která výrazně voní po rumu. rovnice: ……………………………………………………………
10
Kontrolní test školního kola ChO kat. D 2002/2003
Úloha 6
5 bodů
Očištěný železný hřebík ponoříme do vodného roztoku modré skalice. Po chvíli se povrch hřebíku pokryje načervenalou látkou. a) Napište chemickou rovnici reakce:
…………………………………………
b) Napište látku, která se oxiduje:
…………………………………………
c) Napište látku, která je redukčním činidlem:
…………………………………………
d) Napište látku, která je oxidována:
…………………………………………
e) Napište částici, která přijímá elektrony:
…………………………………………
f) Napište značky prvků, které mění oxidační číslo: ………………………………………… Úloha 7
4 body
Napište do tabulky, jakým způsobem (jakou laboratorní technikou) byste oddělili jednotlivé složky uvedených směsí. Směs
Způsob rozdělení
Získání pevného NaCl z jeho vodného roztoku. Získání ethanolu ze zkvašené ovocné šťávy. Oddělení sraženiny jodidu olovnatého z roztoku. Přečištění jodu obsahujícího různé pevné příměsi.
Úloha 8
4 body
Zapište správným chemickým vzorcem názvy těchto chemických látek: a) octan hlinitý:
…………………………………………………
b) kyselina chlorečná:
…………………………………………………
c) manganistan draselný:
…………………………………………………
d) amoniak:
…………………………………………………
11
Kontrolní test školního kola ChO kat. D 2002/2003
Úloha 9
7 bodů
Doplňte a vyčíslete následující chemické rovnice: a)
… Na + … H2O → ……… + ………
b)
… CH3COOH + … Ca(OH)2
c)
… H2 + … N2
d)
… CH3CH2OH + … O2
→ ……… + ………
→ ……… → … CO2 + ………
12
Řešení kontrolního testu školního kola ChO kat. D 2002/2003
ŘEŠENÍ KONTROLNÍHO TESTU ŠKOLNÍHO KOLA Úloha 1
12 bodů
a) HBr, H2SO4, HNO3, H3PO4 – jedná se o bezkyslíkatou kyselinu, ostatní jsou kyslíkaté b) NaOH, HCOOH, NH4OH, Ca(OH)2 – nejedná se o hydroxid, ostatní látky jsou hydroxidy c) K2SO4, Cu(NO3)2, Na3PO4, NaHSO4 – jde o hydrogensůl, ostatní nejsou hydrogensoli d) CaO, SO2, P2O5, CO2 – jde o zásadotvorný oxid, ostatní jsou kyselinotvorné Správná identifikace látky, která nepatří do dané řady 1 bod Zdůvodnění 2 body Úloha 2
8 bodů
Doplňte do uvedené tabulky chybějící údaje: Název uhlovodíku
Počet C
Počet H
Molekulový vzorec
Typ uhlovodíku (alkan, alken, alkin)
propan
3
8
C3H8
alkan
buten
4
8
C4H8
alken
pentan
5
12
C5H12
alkan
pentin
5
8
C5H8
alkin
hexen
6
12
C6H12
alken
ethen
2
4
C2H4
alken
Za každé správně vyplněné políčko v výjimkou políček „Počet H“ 0,5 bodu Celkem 8 bodů Úloha 3
10 bodů
Jako správné lze uznat jakýkoliv odpovídající způsob řešení – trojčlenka, vzorec atd. i = CuFeS2, j = Cu w = mi / m(celku) mi = w ⋅ m(celku) mi = 0,82 ⋅ 200 mi = 164 t Odpověď:
ni = CuFeS2 nj = Cu ni = nj
m i / M i = mj / M j m j = mi ⋅ M j / M i mj = 164 ⋅ 63,5 / 183,3 mj = 56,8 t
Z 200 tun chalkopyritu obsahujícího 18 % hlušiny se vyrobí 56,8 tun mědi.
13
Řešení kontrolního testu školního kola ChO kat. D 2002/2003
Správný výpočet molární hmotnosti 1 bod Přepočet na % hlušiny 2 body Jakýkoliv správný výpočet hmotnosti vyrobené mědi 6 bodů Odpověď 1 bod Celkem 10 bodů
2 body
Úloha 4 Správné tvrzení:
Každý kov je schopen vyredukovat z roztoků všechny kovy umístěné napravo od něj v elektrochemické řadě kovů. 2 body
Úloha 5 a) CO2 + Ca(OH)2
8 bodů → CaCO3 + H2O
b) Cl2 + 2 KBr → 2 KCl + Br2 c) 2 KI + Pb(NO3)2
→ PbI2 + 2 KNO3
d) CH3COOH + CH3OH → H2O + CH3COOCH3 Za každou správně vyplněnou a vyčíslenou rovnici 2 body Celkem 8 bodů
Úloha 6
5 bodů
a) Fe + CuSO4 → FeSO4 + Cu b) železo c) železo d) železo e) Napište částici, která přijímá elektrony: měďnatý ion f) Fe, Cu Za uvedenou chemickou rovnici 2 body Za každý správně doplněný název či značku prvku 0,5 bodu Celkem 5 bodů
14
Řešení kontrolního testu školního kola ChO kat. D 2002/2003
Úloha 7
4 body
Směs
Způsob rozdělení
Získání pevného NaCl z jeho vodného roztoku.
krystalizace (odpařování)
Získání ethanolu ze zkvašené ovocné šťávy.
destilace
Oddělení sraženiny jodidu olovnatého z roztoku.
filtrace
Přečištění jodu obsahujícího různé pevné příměsi.
sublimace Za každý správně vyplněný údaj 1 bod Celkem 4 body
Úloha 8
4 body
a) octan hlinitý:
(CH3COO)3Al
b) kyselina chlorečná:
HClO3
c) manganistan draselný:
KMnO4
d) amoniak:
NH3 Za každý správně vyplněný vzorec 1 bod
Úloha 9
7 bodů
a) 2 Na + 2 H2O → 2 NaOH + H2 b) 2 CH3COOH + Ca(OH)2 c) 3 H2 + N2
→ (CH3COO)2Ca + 2 H2O
→ 2 NH3
d) CH3CH2OH + 3 O2
→ 2 CO2 + 3 H2O Za každý správně dop1něný produkt 0,5 bodu Za správné vyčíslení rovnice 1 bod
15
