SOUTĚŽNÍ Ú LOHY TEORETICKÉ Č ÁSTI

Ná rodníinstitut dě tía mlá deže Ministerstvo školství , mlá deže a tě lový chovy Ú středníkomise Chemické olympiá dy

45. roč ní k 2008/2009 OKRESNÍKOLO kategorie D SOUTĚŽNÍ Ú LOHY TEORETICKÉ Č ÁSTI

Zadá níokresního kola ChO kat. D 2008/2009

TEORETICKÁ Č Á ST (60 bodů) Ú loha 1

Sloučeniny halových prvků

24 bodů

Již ve školní m kole jste se dově dě li, ž e halogeny jsou prvky reaktivnía tvořícelou řadu anorganický ch a organický ch slouč enin. V nich se halogeny vyskytujív různý ch oxidač ní ch čí slech. Ú koly: 1. V uvedený ch slouč eninách urč ete oxidač níč í sla halový ch prvků a u oxidů napište jejich názvy (Tabulka 1). 2. Urč ete, které z uvedený ch slouč enin halový ch prvků lze označ it jako solné halogenidy. Pod pří slušnou slouč eninou v tabulce uveď te ano nebo ne (Tabulka 2).1 3. Rozhodně te, které z mož nostípří pravy solný ch halogenidů jsou správné a zvolené odpově di zakrouž kujte. Uvaž ujte následují círeakce: a) kov s halogenovodí kovou kyselinou, ano – ne b) oxid kovu s halogenovodí kovou kyselinou, ano – ne c) halogen se silnou kyselinou, ano – ne d) halogenovodí ková kyselina s hydroxidem kovu, ano – ne e) halogen s vodou, ano – ne f) oxid halového prvku s hydroxidem kovu, ano – ne g) halogen s kovem. ano – ne Látka

Cl2O

NaClO4

OF2

HBrO3

CaI2

I2O7

KClO2

Br2O5

PCl5

KClO3

ICl3

CaI2

Ox. č í slo halogenu Název oxidu Tabulka 1

Látka

KBr

NaClO

SF6

NaF

Solný halogenid Tabulka 2

Ú loha 2 Sloučeniny halových prvků

6 bodů

Ve školní m kole jste se dově dě li, ž e chlorid sodný se vě tšinou zí skává z pří rodní ch zdrojů. Chemikové však tuto slouč eninu umě jípřipravit také chemickou reakcí . Ví te, jak? Ú kol: Sestavte rovnice reakcí , při nichž z dvojice látek vznikne jako jeden z produktů také chlorid sodný . K dispozici máte Cl2, Na, Na2CO3, NaOH, HCl. 1

Elektronegativity jednotlivý ch prvků obsahuje tabulka na konci zadání . 1


Ú loha 3 Oxidačně-redukční vlastnosti halových prvků

14 bodů

Halogeny jsou č asto využ í vány v praxi pro své oxidač ně -redukč ní vlastnosti, které vyplý vajíze schopnosti přijí mat nebo odebí rat elektrony. O tom, zda jsou elektrony přijí mány nebo odebí rány, rozhoduje vzájemná hodnota elektronegativit prvků tvoří cí ch slouč eninu. Ú koly: 1. Podle závislosti oxidač níschopnosti halogenů na jejich elektronegativitě napište rovnice tě chto reakcí : a) chloru s roztokem bromidu sodného, b) bromu s roztokem jodidu vápenatého, c) chloru s roztokem jodidu draselného. 2. Pro reakci c) z bodu 1. urč ete: a) který prvek se oxiduje a který se redukuje, b) co je oxidač ní m a co redukč ní m č inidlem, c) jak se mě níoxidač níč í sla prvků, d) který atom ztrácía který přibí rá elektrony. Pozná mka: Jako nápově du použ ijte hodnoty elektronegativit uvedené v tabulce na konci zadání

Ú loha 4 Př íprava chloru – výpočet př íkladu

10 bodů

Jednou z mož ností , jak připravit v laboratoři plynný chlor, je oxidace chloridový ch iontů v kyselině chlorovodí kové pomocíoxidu manganič itého. Ú koly: 1. Napište chemickou rovnici dě je. 2. Vypoč í tejte objem plynného chloru (za normální ch podmí nek), který vznikne reakcí10 g oxidu manganič itého2 s koncentrovanou kyselinou chlorovodí kovou a napište odpově ď . Pozná mka: Indexem 1 označ te MnO2, indexem 2 molekulu Cl2. Pokud rovnici nesestaví te, můž ete o ni pož ádat uč itele (se ztrátou 2 bodů za nevyč í slenou, resp. 4 bodů za vyč í slenou rovnici).

Ú loha 5 Ř edění a směšování roztoků

6 bodů

Rozpouště ní m pevné látky ve zředě ném roztoku lze zvý šit jeho koncentraci. Vypoč í tejte hmotnost pevného NaCl, který je třeba rozpustit v 500 g roztoku NaCl o hmotnostní m zlomku w = 0,04 tak, aby vý sledný roztok obsahoval 20 % NaCl. Při vý poč tu můž ete označ it: 4% roztok NaCl .................. index 1 č istý NaCl (w2 = 1) .............. index 2 20% roztok NaCl ................ index 3

2

M(MnO2) = 86,9 g mol–1 2


Prvek Br Ca Cl F I

X 2,9 1,0 3,2 4,0 2,7

Prvek K Na O P S

.

3

X 0,8 0,9 3,5 2,2 2,6


45. roč ní k 2008/2009 OKRESNÍKOLO kategorie D SOUTĚŽNÍ Ú LOHY PRAKTICKÉ Č ÁSTI

Praktická čá st okresního kola ChO kat. D 2008/20009

Ú loha 1 Dů kazy halogenidových aniontů

20 bodů

Ve školní m kole jste si vyzkoušeli reakce jednotlivý ch halogenidový ch aniontů i ně který ch halogenů. V tomto kole je vaší m úkolem pomocíreakcís připravený mi č inidly ve dvou vzorcí ch urč it, který z mož ný ch halogenidový ch aniontů v nich je; v každé m vzorku je vždy pouze jeden halogenidový anion. Do tabulky v pracovní m listu uveď te k č í slu zkumavky dokázaný halogenidový anion, popis a iontovou rovnici důkazové reakce. Č inidla: Ca(NO3)2, AgNO3, zředě ný NH3.

Ú loha 2 Vizuální stanovení aniontů Cl– na základě intenzity zákalu 20 bodů Jestliž e je koncentrace látky tvoří cís č inidlem sraž eninu dostateč ně ní zká, nevznikne při jejich vzájemné reakci zřetelná sraž enina, ale pouze jemný zákal, jehož intenzita je úmě rná koncentraci této látky. Můž eme tedy na základě intenzity zákalu za použ itísady kalibrač ní ch roztoků s odstupň ovaný mi známý mi koncentracemi stanovované látky stanovit koncentraci této látky v předlož eném vzorku. Analytické metody, které využ í vajízákalu ke kvantitativní mu stanovenílátek, se nazý vají turbidimetrie nebo nefelometrie podle toho, zda se mě řísvě tlo zakalený m roztokem prošlé nebo rozptý lené (odraž ené). Vaší m úkolem bude stanoveníobsahu chloridový ch aniontů v neznámém vzorku na základě intenzity zákalu jejich stří brné soli bez pří strojů, pouze vizuální m porovnání m neznámého vzorku se škálou 5 kalibrač ní ch roztoků. Postup: 1.

Pě t stejný ch zkumavek označ te č í sly 1 až 4 a nápisem VZOREK.

2.

Do oč í slovaný ch zkumavek odmě řte pipetou standardníroztok chloridu sodného s obsahem 0,10 mg Cl– v 1 cm3 následují cí m způsobem: objem standardní ho roztoku NaCl (cm3) 1,0 3,0 6,0 10,0

Zkumavka č . 1 2 3 4 3.

Do všech zkumavek doplň te vymytou pipetou destilovanou vodu tak, aby objem roztoku ve všech zkumavkách byl přesně 10 cm3. Obsah zkumavek důkladně promí chejte protřepání m.

4.

Do páté zkumavky označ ené VZOREK odpipetujte přesně 10 cm3 neznámého vzorku.

5.

Do všech pě ti zkumavek přidejte injekč nístří kač kou 1 cm3 roztoku dusič nanu stří brného a opět důkladně protřepejte.

6.

Asi 1 minutu po přidáníroztoku do poslednízkumavky porovnejte intenzitu zákalu ve zkumavce se vzorkem a ve zkumavkách kalibrač níškály proti tmavému (nejlépe č ernému) pozadí a urč ete obsah chloridový ch aniontů ve zkumavce a odpoví dají cí obsah chloridový ch aniontů v 1 dm3 vzorku.

Výsledky své ho stanovení uveď te do pracovního listu do př ipravených tabulek a odpovězte na doplňující otázky. 1


Praktická čá st okresního kola 45. ročníku ChO kategorie D PRACOVNÍ LIST body celkem: soutěžní číslo:

Ú loha 1 Dů kazy halogenidových aniontů Č . Anion

Popis důkazu

20 bodů Iontová rovnice reakce

Body

1

2

body:

2


Ú loha 2 Vizuální stanovení aniontů Cl– na základě intenzity zákalu 20 bodů Zkumavka č .

Objem standardní ho roztoku (cm3)

1

1,0

2

3,0

3

6,0

4

10,0

Hmotnost Cl– ve zkumavce (mg)

body:

V následují cítabulce zakří ž kujte polí č ko podle toho, které kalibrač nízkumavce odpoví dá intenzita zákalu u neznámého vzorku. Pokud intenzita zákalu neodpoví dá přesně urč ité zkumavce, zakří ž kujte polí č ko mezi pří slušný mi zkumavkami. Zkumavka č . 1

VZOREK □ □ □ □ □ □ □

2 3 4

body:

1. Podle záznamu v předchozítabulce stanovte obsah chloridů v neznámém vzorku. Zkumavka

hmotnost Cl– ve zkumavce (mg)

hmotnost Cl– v 1 dm3 vzorku (mg)

VZOREK body:

3

Praktická čá st okresního kola ChO kat. D 2008/20009 2. Napište rovnici sráž ecíreakce probí hají cípři tvorbě zákalu. .................................................................................................................................................... body: 3. Vysvě tlete, proč se do zkumavek kalibrač nísady přidává destilovaná voda. .................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................... body:

4


45. roč ní k 2008/2009 OKRESNÍKOLO kategorie D ŘEŠENÍ SOUTĚŽNÍCH Ú LOH

Ř eš eníokresního kola ChO kat.D 2008/2009

TEORETICKÁ Č Á ST (60 bodů) Ú loha 1 1.

Sloučeniny halových prvků

24 bodů

Ú daje v tabulce.

Látka

Cl2O

NaClO4

OF2

HBrO3

CaI2

I2O7

KClO2

Br2O5

Ox. č í slo halogenu

I

VII

–I

V

–I

VII

III

V

–

bromič ný

Název oxidu

chlorný

–

–

–

–

jodistý

za každésprá vnéurč ení oxidač ních č ísel à 1 bod, tj. 8 bodů , za sprá vný výběr oxidů à 1 bod, tj. 3 body, za sprá vnépojmenová ní oxidů à 1 bod, tj. 3 body, za každou špatnou odpověď 1 bod odeč íst 2. Ú daje v tabulce. Látka KBr NaClO

SF6

NaF

PCl5

KClO3

ICl3

CaI2

Solný halogenid

ne

ano

ne

ne

ne

ano

3.

ano

ne

za každésprá vnéurč ení solných halogenidů à 1 bod, tj. 3 body, za každénesprá vnéurč ení 1 bod odeč íst Solné halogenidy mohou vzniknout reakcítypu: a) kov s halogenovodí kovou kyselinou, ano b) oxid kovu s halogenovodí kovou kyselinou, ano c) halogen se silnou kyselinou, ne d) halogenovodí ková kyselina s hydroxidem kovu, ano e) halogen s vodou, ne f) oxid halového prvku s hydroxidem kovu, ano g) halogen s kovem. ano za každou sprá vnou odpověď à 1 bod, tj. 7 bodů , za každou špatnou odpověď 1 bod odeč íst

Ú loha 2 Př íprava chloridu sodné ho

6 bodů

Mož né pří pravy: 1. 2 Na + Cl2 ¾® 2 NaCl, 2. 2 Na + 2 HCl ¾® 2 NaCl + H2, 3. NaOH + HCl ¾® NaCl + H2O, 4. Na2CO3 + 2 HCl ¾® 2 NaCl + H2O + CO2, 5. 2 NaOH + Cl2 ¾® NaCl + NaClO + H2O. za každou sprá vnou rovnici 1) – 4) à 1 bod, za rovnici 5) 2 body, za každou nesprá vně sestavenou rovnici 1 bod odeč íst

1


Ú loha 3 Oxidačně-redukční vlastnosti halových prvků 1.

2.

Podle závislosti oxidač níschopnosti halogenů: a) Cl2 + 2 NaBr ¾® 2 NaCl + Br2 b) Br2 + CaI2 ¾® I2 + CaBr2 c) Cl2 + 2 KI ¾® 2 KCl + I2 za sprá vně napsanou a upravenou rovnici à 2 body, celkem 6 bodů Pro reakci c): a) Oxiduje se jod a redukuje se chlor. b) Oxidač ní m č inidlem je chlor a redukč ní m č inidlem jodid draselný 0 –I –I 0 c) Cl ¾® Cl ; I ¾® I d) Chlor elektrony přibí rá, jod elektrony ztrácí . za každou sprá vně zodpovězenou otá zku à 2 body, celkem 8 bodů

Ú loha 4 Př íprava chloru – výpočet př íkladu 1. 2.

14 bodů

10 bodů

4 HCl + MnO2 ¾® MnCl2 + 2 H2O + Cl2 Z rovnice vyplý vá, ž e n1 = n2 m 10 g n1 = 1 = = 0,115 mol M 1 86,9 g Látkové množ stvíCl2: V n2 = 2 , n2 = 0,115 mol Vm , 0

Objem chloru: V2 = Vm,0 ×n2 = 22,4 dm3 mol–1 ×0,115 mol = 2,576 dm3. Po zaokrouhlení2,58 dm3. Z 10 gramů oxidu manganič itého vznikne za normální ch podmí nek 2,58 dm3 chloru. Pozná mka: Lze uznat i jiný správný postup řešení . za sprá vně napsanou a upravenou rovnici 4 body, za vyžá dá ní nevyč íslenérovnice odeč íst 2 body, za vyžá dá ní vyč íslenérovnice odeč íst 4 body, za vypoč et 5 bodů , za odpověď 1 bod

Ú loha 5 Ř edění a směšování roztoků

6 bodů

4% roztok NaCl .................. index 1 č istý NaCl (w2 = 1) .............. index 2 20% roztok NaCl ................ index 3 m1w1 + m21 = (m1 + m2 )w3 m21 - m2 w3 = m1w3 - m1w1 m2 (1 - w3 ) = m1 ( w3 - w1 ) m1 ( w3 - w1 ) 500 (0,20 - 0,04) = = 100 g (1 - w3 ) (1 - 0, 20) K pří pravě roztoku je třeba 100 g chloridu sodného. Pozná mka: Lze uznat i jiný správný postup řešení . za sprá vně vypoč ítaný příklad 5 bodů , za odpověď 1 bod m2 =

2


PRAKTICKÁ Č Á ST (40 bodů) Ú loha 1 Dů kazy halogenidových aniontů

20 bodů

Za sprá vnéurč ení halogenidového aniontu 5 bodů , za popis dů kazu 3 body a za sprá vnou rovnici 2 body. Mož ná řešení : anion, popis důkazu, iontová rovnice. – · F , reakcís dusič nanem vápenatý m vzniká bezbarvá sraž enina, Ca2+ + 2 F– ¾® CaF2, · Cl–, reakcís dusič nanem stří brný m vzniká bí lá sraž enina zcela rozpustná ve zředě ném + – amoniaku, Ag + Cl ¾® AgCl, · Br–, reakcís dusič nanem stří brný m vzniká naž loutlá sraž enina nerozpustná ve zředě ném amoniaku, Ag+ + Br– ¾® AgBr, · I–, reakcís dusič nanem stří brný m vzniká ž lutá sraž enina nerozpustná ve zředě ném + – amoniaku, Ag + I ¾® AgI.

Ú loha 2 Vizuální stanovení aniontů Cl– na základě intenzity zákalu Zkumavka č . 1 2 3 4

Objem standardní ho roztoku (cm3) 1,0 3,0 6,0 10,0

20 bodů

Hmotnost Cl– ve zkumavce (mg) 0,10 0,30 0,60 1,00

za každý sprá vně doplněný ú daj 1 bod, max. 4 body Za sprá vně doplněnou tabulku týkající se vzorku

max. 11 bodů

Za urč ení intenzity zá kalu nejvýše 8 bodů podle tohoto rozdělení: a) sprá vně urč enou koncentraci (shoda s kalibr. roztokem) b) odchylka o jednu pozici c) odchylka o dvě a více pozic

8 bodů 5 bodů 0 bodů

a. Za sprá vný výpoč et hmotnosti Cl– v 1 dm3 vzorku

3 body

b. AgNO3 + NaCl ¾® AgCl + NaNO3

Rovnice srá žecí reakce 2 body

c. Do zkumavek kalibrač nísady se musípřidávat destilovaná voda, aby byl při porovnáváníve všech zkumavkách stejný koneč ný objem roztoku. Za sprá vnévysvětlení 3 body

3


POKYNY PRO PŘ ÍPRAVU PRAKTICKÉ Č Á STI Ú loha 1 Dů kazy halogenidových aniontů Pomů cky: · stojan na zkumavky, · 4 zkumavky, · 2 pipety s balónkem nebo kapátka (popř. odmě rné zkumavky), · střič ka s destilovanou vodou. Chemikálie a roztoky: · 2 očíslované zkumavky se vzorky roztoků halogenidových aniontů (c = 0,1 mol dm–3), 4,20 g NaF; 5,84 g NaCl; 11,9 g KBr; 16,6 g KI – kaž dou naváž ku rozpustit v destilované vodě v odmě rné baň ce o objemu 1000 cm3 a doplnit dest. vodou po znač ku. · roztok AgNO3 (c = 0,05 mol dm–3), 8,50 g AgNO3 (stejný postup jako vý še), · roztok Ca(NO3)2 (c = 0,1 mol dm–3), 16,4 g Ca(NO3)2 nebo 23,6 g Ca(NO3)2.4H2O (a opět stejný postup viz vý še), · roztok amoniaku – koncentrovaný amoniak zředě ný 1:10.

Ú loha 2 Vizuální stanovení aniontů Cl– na základě intenzity zákalu Pomů cky: · stojan se 5 stejný mi suchý mi zkumavkami se zátkami (o objemu min. 15 cm3), · dě lené pipety o objemu 10 cm3, · nedě lená pipeta o objemu 10 cm3, · inj. stří kač ka o objemu 2 ml, · kádinka s destilovanou vodou, · kádinka se standardní m roztokem NaCl, · kádinka se zásobní m roztokem AgNO3 · arch č erného papí ru formátu A5 (pří p. A6), · lihový fix. Chemikálie a roztoky: · kádinka s 50 ml neznámé ho vzorku, · standardní roztok NaCl o hmotnostní koncentraci ρ = 0,10 mg cm–3, · roztok AgNO3 (c = 0,05 mol dm–3), viz úloha 1. Př íprava standardního roztoku a vzorků NaCl Jako zásobnístandardníroztok pro pří pravu vzorku i pracovní ho standardní ho roztoku pro soutě ž í cípouž ijte roztok NaCl o koncentraci Cl- 1,00 g dm-3: 1. 1,65 g NaCl rozpustit v destilované vodě v odmě rné baň ce o objemu 1000 cm3 a doplnit destilovanou vodou po znač ku. 2. Pracovnístandardníroztok pro soutě ž í císe připravípřesný m desetinásobný m zředě ní m zásobní ho standardní ho roztoku.

4

Ř eš eníokresního kola ChO kat.D 2008/2009 Př íprava vzorku Jednotlivé neznámé vzorky se připraví s koncentrací odpoví dají cí pouze prvním tř em kalibračním roztoků m takto: 1. 1,0 nebo 3,0 nebo 6,0 cm3 zásobní ho standardní ho roztoku doplní me ve 100 cm3 odmě rné baň ce destilovanou vodou po rysku. Potřebné celkové objemy roztoků upravte podle poč tu soutě ž í cí ch. 2. Z takto připraveného roztoku odmě řte kaž dému soutě ž í cí mu 50 cm3 do kádinky označ ené VZOREK. Pozor! Pokud byste chtě li soutě ž í cí m ponechat odmě rné baň ky se vzorkem, do hrdla se musívejí t pipeta! Rozpis vzorků soutěžících soutěž í cí č.

vzorek halogenidu č. 1

č. 2

koncentrace Cl– (mg dm–3)

soutěž í cí č.

1

21

2

22

3

23

4

24

5

25

6

26

7

27

8

28

9

29

10

30

11

31

12

32

13

33

14

34

15

35

16

36

17

37

18

38

19

39

20

40

5

vzorek halogenidu č. 1

č. 2

koncentrace Cl– (mg dm–3)

SOUTĚŽNÍ Ú LOHY TEORETICKÉ Č ÁSTI

Recommend Documents