Školní kolo ChO kat. D 2000/2001
KATEGORIE D Autorské řešení a hodnocení soutěžních úloh školního kola Vedoucí autorského kolektivu:
Doc. PaedDr. Markéta Pečivová, CSc. Pedagogická fakulta UJEP v Ústí nad Labem
Autoři:
Doc. PaedDr. Markéta Pečivová, CSc. Pedagogická fakulta UJEP v Ústí nad Labem Mgr. Jiří Škoda Pedagogická fakulta UJEP v Ústí nad Labem Bc. Libor Mikulášek Pedagogická fakulta UJEP v Ústí nad Labem
Recenze:
Mgr. Jan Kotek Přírodovědecká fakulta Univerzity Karlovy Praha Petr Holzhauser Přírodovědecká fakulta Univerzity Karlovy Praha Petr Cígler Přírodovědecká fakulta Univerzity Karlovy Praha RNDr. Věra Vaňková (pedagogická recenze) Sportovní škola a gymnázium Kladno
TEORETICKÁ ČÁST: (60 bodů) Úloha 1 Záhadné modely model A – ethin (acetylen) model B – chlormethan (methylchlorid) model C – chlorethen
9 bodů H C C H Cl H C H H Cl H C C H H
C2H2
3 body
CH3Cl
3 body
C2H3Cl
3 body
Úloha 2 Vážíme text aneb pochopte text
10 bodů
V tabulkách vyhledáno M(styren) = 104,15 g/mol a M(O2) = 32 g/mol. Dále dáno P = 300 a m(polystyren) = 10 g. (správné dohledání) 1 bod P = M : M(styren) tedy M = P . M(styren) M = 300 . 104,15 g/mol M = 31245 g/mol 1 bod
4
Školní kolo ChO kat. D 2000/2001
[ CH
CH2
]300
2400 CO2
3000 O2
+
n(polystyren) = m(polystyren) : M n(polystyren) = 10 g : 31245 g/mol n(polystyren) = 0,000 32 mol to odpovídá: n(O2) = 3000 . n(polystyren) n(O2) = 0,96 mol
1200 H2O
+
(rovnice) 2 body 2 body 1 bod
což je: m(O2) = n(O2) . M(O2) m(O2) = 0,96 mol . 32 g/mol m(O2) = 30,72 g
2 body
Odpověď: Na úplné spálení 10 g polystyrenu se středním polymeračním stupněm 300 je třeba 30,72 g kyslíku. (odpověď) 1 bod Pozn.: Za správné lze pochopitelně uznat i výpočet jinou metodou, pokud byly použity korektní postupy. Bodování jednotlivých kroků je ponecháno vyučujícímu.
Úloha 3 Známé soli inkognito
14 bodů
1. Starý název Salajka Karlovarka Našater Kada Pekelní nickamínek
Dnešní triviální název
Chem. vzorec
Chemický název
Soda
Na2CO3 . 10H2O
Glauberova sůl
Na2SO4 . 10 H2O
Salmiak
NH4Cl
Chlorid amonný
Modrá skalice
CuSO4 . 5 H2O
Pentahydrát síranu měďnatého
Lápis (infernalis)
AgNO3
Dusičnan stříbrný
Dekahydrát uhličitanu sodného Dekahydrát síranu sodného
Za každou správně vyplněné políčko 0,5 bodu. Celkem tedy 7,5 bodu. 2. U prvních tří solí zapište rovnice neutralizací, jimiž tyto soli vznikají : a) salajka: 2 NaOH + H2CO3 → Na2CO3 + 2 H2O lze samozřejmě uznat i variantu: 2 NaOH + CO2 → Na2CO3 + H2O b) karlovarka : 2 NaOH + H2SO4 → Na2SO4 + 2 H2O c) našater : NH4OH + HCl → NH4Cl + H2O 5
1 bod 1 bod 1 bod
Školní kolo ChO kat. D 2000/2001
3. Zapište chemickými rovnicemi v textu naznačené chemické reakce: a) kápnutí trochy octa na salajku : 2 CH3COOH + Na2CO3 → 2 CH3COONa + H2O + CO2
1,5 bodu
b) zahřívání našateru s hašeným vápnem : 2 NH4Cl + Ca(OH)2 → CaCl2 + 2 H2O + 2 NH3
1 bod
c) vložení očištěného železného hřebíku do vodného roztoku kady : Fe + CuSO4 → FeSO4 + Cu
1 bod
U rovnic přísluší plný bodový zisk za správně vyřešenou a vyčíslenou rovnici. Dohromady nejvýše 14 bodů.
Úloha 4 Doplňovačka s tajenkou
10 bodů
a)
H
A
L
I
T
b)
N
E
K
O
V
A
C
E
O
K
c)
N
E
U
T
R
A
L
I
Z
M
Ý
D
L
O
R
O
Z
T
M O
L
Y CH L
O
V
Á
h)
H
O
Ř
Č
Í
K
i)
V
Á
P
E
N
E
C
K
Y
S
L
Í
Á A
A
d) e) f) g)
K
R
j) k)
D
U
S
I
Č
N
l)
S
U
L
F
I
D
S
Í Ä
m) n) o)
I
Ž
L
U
T
Č
I
T
Ý
6
R
Y
K
Školní kolo ChO kat. D 2000/2001
1. hnilomoček čistý Za každý správně doplněný výraz 0,5 bodu, celkem tedy 7,5 bodu. Za správné určení tajenky 0,5 bodu. 2. Napište vzorec uhličitanu amonného: (NH4)2CO3 Za správně napsaný vzorec uhličitanu amonného 2 body. Dohromady nejvýše 10 bodů.
Úloha 5 Plasty kolem nás modely
17 bodů
1. Předmět
Název makromolekulární látky, obsažené ve výrobku
Lino na podlahu Sáčky na svačiny Kuchyňská miska Záclony Válec injekční stříkačky Odpadní potrubí Obalový materiál pro elektronické výrobky Sukně Pánev na smažení Koberec
Polyvinylchlorid Polyethylen Polystyren Polyamidová vlákna Polypropylen Polyvinylchlorid Polystyren
Zkratka anebo některý obchodní název použité makromolekulární látky PVC , Novoplast PE PS Nylon, Silon PP PVC, Novodur Pěnový PS
Polyesterové vlákno Polytetrafluorethylen Polyamidová vlákna
Tesil, Terylen Teflon Chemlon, Nylon
Za každý správný název makromolekulární látky 1 bod, nejvýše 10 bodů. Za správnou zkratku a nebo obchodní název 0,5 bodu, nejvýše 5 bodů. 2. Napište rovnice vzniku těchto makromolekulárních látek: a) Polyvinylchloridu
n CH2 = CHCl → –[–CH2–CHCl–]– n
1 bod
b) Polytetrafluorethylenu
n CF2 = CF2 → –[–CF2–CF2–]– n
1 bod
Dohromady nejvýše 17 bodů.
7
Školní kolo ChO kat. D 2000/2001
PRAKTICKÁ ČÁST (40 bodů) A) DŮKAZY VYBRANÝCH KATIONTŮ Sůl:
NaCl
CaCl2
Vzhled:
krystal. látka
Barva:
krystalická látka Bílá
Sůl:
NaCl
CaCl2
Rozpustnost
rozpustná
rozpustná
CuSO4.5H2O krystalická látka Modrá
Bílá
AgNO3
FeCl3
krystalická látka Šedá
spečená krystalická l. Rezavě hnědá
AgNO3
FeCl3
rozpustná
rozpustná
CuSO4.5 H2O rozpustná
Sůl:
Na+
Ca2+
Cu2+
Ag+
Fe3+
Reakce s HCl
nereaguje
nereaguje
nereaguje
reaguje, bílá sraž.
nereaguje
Za každou správně vyplněnou kolonku 0,25 bodu. Celkem tedy 5 bodů. a) Jak se reakce s HCl projevila? Vznikla bílá sraženina
0,5 bodu
b) Který iont reagoval s HCl? Ion Ag+
0,5 bodu
c) Reakcí s HCl jsme dokázali Ag+ kation.
0,25 bodu
Sůl:
Na+
Ca2+
Cu2+
Fe3+
Reakce s NaOH
nereaguje
nereaguje
reaguje, modrá sraženina
reaguje, rezavá sraž.
Za každou správně vyplněnou kolonku 0,25 bodu. Celkem tedy 1 bod. a) Jak se reakce s NaOH projevila? Vznikem barevných sraženin
0,25 bodu
b) Které ionty s NaOH reagovaly? Cu2+ a Fe3+
0,5 bodu
Sůl:
Na+
Ca2+
Cu2+
Fe3+
Reakce s NaOH
nereaguje
nereaguje
Reakce s NH3
nereaguje
nereaguje
reaguje, modrá sraženina reaguje, tmavě modré zbarvení
reaguje, rezavá sraž. nereaguje, zůstává pův.
Za správně vyplněnou kolonku 0,25 bodu. Celkem tedy 2 body. a) Jak se projevila reakce ? Vznikem temně modré sraženiny b) Které ionty jsme dokázali reakcí s NaOH a s NH3 ? Cu2+ a Fe3+ 8
0,25 bodu 0,5 bodu
Školní kolo ChO kat. D 2000/2001
Sůl:
Na+
Ca2+
Reakce s H2SO4
nereaguje
reag. vzniká bílý zákal
Za správně vyplněnou kolonku 0,25 bodu, celkem tedy 0,5 bodu. a) Jak se projevila reakce s H2SO4? Po chvíli vznikl bílý zákal b) Reakcí s H2SO4 jsme dokázali Ca2+ kation. c) Poslední z kationtů nereaguje se žádným z uvedených činidel, je to Na+ kation.
0,5 bodu 0,25 bodu 0,5 bodu
B) DŮKAZY VYBRANÝCH ANIONTŮ Sůl:
Na2CO3
NaCl
Na2SO4
NaNO3
Vzhled:
pevná krystalická látka bílá
pevná krystalická látka bílá
pevná krystalická látka bílá
pevná krystalická látka bílá
Barva:
Za každou správně vyplněnou kolonku 0,25 bodu. Celkem tedy 2 body. Sůl: Reakce s HCl Reakce s AgNO3
Reakce s Ba2+
CO32–
Cl–
SO42–
reaguje, uniká nereaguje nereaguje plyn vzniká bílá reag., vzniká reag. vz. bílá sraž. Na světle bílá sraž. Na sraž. Na světle se nemění. světle se nemění. tmavne. reag,vzniká nereaguje reg.vzniká bílá sraž. bílá sraž.
NO3– nereaguje nereaguje
nereaguje
Za správně vyplněnou kolonku 0,25 bodu. Celkem tedy 3 body. a) b) c) d)
Jak se projeví případné reakce? Únikem plynu nebo vznikem sraženin 0,5 bodu 2– Ve kterém případě unikal plyn? V případě CO3 aniontu 0,25 bodu Zapište vzorce vzniklých sraženin: AgCl, BaCO3, BaSO4 0,5 bodu Zapište barvy vzniklých sraženin: vznikají bílé sraženiny, sraženina AgCl na světle tmavne. 0,5 bodu e) Která sraženina na světle postupně tmavne? Sraženina AgCl. 0,25 bodu f) Jaké anionty jsme reakcemi dokázali? CO32–, Cl–, SO42– 0,5 bodu Za 1. oddíl praktické části je možné dohromady získat nejvýše 20 bodů. Za každý správně určený vzorek ve 2. oddílu obdrží žáci 3 body. Celkem tedy 18 bodů. 2 body se udělí za čistotu a preciznost práce. Za 2. oddíl praktické části je možné dohromady získat nejvýše 20 bodů. Celkem za praktickou část 40 bodů.
9
Školní kolo ChO kat. D 2000/2001
KONTROLNÍ TEST ŠKOLNÍHO KOLA KATEGORIE D časová náročnost: maximální bodový zisk:
45 minut 60
Úloha 1
8 bodů
Podle slovního popisu chemické reakce vyjádřete popisovaný děj chemickou rovnicí. a) b) c)
Reakci zinku s kyselinou sírovou uniká plyn a vzniká sůl. Reakcí sodíku a vody vzniká hydroxid sodný a plyn, který se jímá nad vodou. Roztok jodidu draselného a roztok dusičnanu stříbrného reagují za vzniku dvou solí. Jedna se vylučuje ve formě žluté sraženiny, kdežto druhá zůstává v roztoku. Reakcí nasyceného hydrogenuhličitanu sodného a koncentrované kyseliny chlorovodíkové vzniká plyn, kapalina a sůl.
d)
Úloha 2
5 bodů
Měděná ruda chalkosin je tvořena především sulfidem měďným ( Cu2S). Bylo zjištěno, že zkoumaná ruda obsahuje 40 % hlušiny. Vypočítejte hmotnost vyrobené mědi, kterou získáme zpracováním 200 kg této rudy? Výpočet zaokrouhlete na jedno desetinné místo. M(Cu2S) = 159,7 g/mol
M(Cu) = 63,5 g/mol
Úloha 3
8 bodů
V každé z těchto dvou řad s označte podtržením sloučeninu, která do uvedeného seznamu látek nepatří. Zbývající sloučeniny nazvěte chemickými názvy a celou řadu pojmenujte. a) KHSO4, NH4Cl, HClO3, AlPO4 b) NaHS, SO2, PbS, Fe2S3
Úloha 4
4 body
Napište vzorce těchto sloučenin: a)
Manganistan draselný
b)
Oxid fosforečný
c)
Hydrogenuhličitan vápenatý
d)
Hydroxid železitý
10
Školní kolo ChO kat. D 2000/2001
Úloha 5
10 bodů
Rovnice reakcí doplňte a vyčíslete. Pod vzorce produktů napište jejich názvy. a) … Na2O + … H2O → ………… b) … N2 + … H2 → ………… c) … Ca(OH)2 + … CO2 → ………… + ………… d) … Cl2 + … Al → ………… e) … CaC2 + … H2 O → ………… + …………
Úloha 6
2 body
Zaškrtněte správné tvrzení: a) Nalevo od vodíku v elektrochemické řadě kovů jsou umístěny ušlechtilé kovy. b) 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) Kov je schopen vyredukovat z roztoků všechny kovy umístěné nalevo od něj v elektrochemické řadě kovů. Úloha 7
6 bodů
Zaváděním plynného úkolem bude: a) b) c)
chloru do roztoku jodidu draselného vzniká jod a chlorid draselný. Vaším Napsat vyčíslit rovnici reakce Napsat, který z reaktantů se oxiduje, který redukuje Určit, který z reaktantů je oxidačním a který redukčním činidlem.
Úloha 8
9 bodů
Napište strukturní vzorce těchto sloučenin: a) acetylen
e) 1,3-butadien
b) formaldehyd
f) benzen
c) ethanol
g) cyklohexan
d) glycerol Z uvedených látek v úloze vyberte a napište ty, které patří mezi uhlovodíky.
11
Školní kolo ChO kat. D 2000/2001
Úloha 9
4 body
Pojmenujte tyto sloučeniny: a) CH2 = CH – CH3
c) CH3 – CH2Br
b)
d) CH3 – COONa
CH3
Úloha 10
4 body
Doplňte chybějící výraz: Kvalita benzínu je určována oktanovým číslem, které vyjadřuje vliv složení paliva na detonaci směsi ve válci motoru. Zjišťuje se laboratorně porovnáním vlastností vyrobeného benzinu se směsí dvou uhlovodíků. Prvním z nich je …………………………, mající oktanové číslo ………………………… a druhým je ………………………… s oktanovým číslem………………………… .
12
Školní kolo ChO kat. D 2000/2001
ŘEŠENÍ KONTROLNÍHO TESTU ŠKOLNÍHO KOLA (40 bodů)
Úloha 1
8 bodů a) b) c) d)
Zn + H2SO4 → H2 + ZnSO4 2 Na + 2H2O → 2 NaOH + H2 KI + AgNO3 → KNO3 + Agl NaHCO3 + HCl → NaCl + H2O + CO2 Za každou správnou rovnici 2 body.
Úloha 2
5 bodů
Výpočet hmotnostního zlomku mědi v sulfidu měďném: w = ms / mc = 2.MCU / MCu2S = 2.63,5 kg / 159,7 kg = 0,8 Výpočet hmotnosti mědi v daném množství : 200 kg . 0,8 = 159 kg 1 – 0,4 = 0,6 159 kg . 0,6 = 95,42 kg Odpověď: Zpracováním 200 kg dané měděné rudy se získá 95,4 kg mědi. Za výpočet 4 body, za správnou odpověď 1 bod. 8 bodů
Úloha 3 a) hydrogensíran sodný, chlorid amonný, fosforečnan hlinitý název řady: soli b) hydrogensulfid sodný, sulfid olovnatý, sulfid železitý název řady: soli bezkyslíkaté kyseliny – sulfidy
Za správně podtrženou látku, která nepatří do řady 0,5 bodu. Za správný název každé sloučeniny 1 bod. Za správný název uvedené řady 0,5 bodu. Úloha 4
4 body a) KMnO4 b) P2O5 ( P4O10) c) Ca(HCO3)2 d) Fe(OH)3 Za správně napsaný název 1 bod.
Úloha 5
10 bodů 13
Školní kolo ChO kat. D 2000/2001
a) b) c) d) e)
Na2O + H2O → 2 NaOH N2 + 3H2 → 2 NH3 Ca(OH)2 + CO2 → CaCO3 + H2O 3 Cl2 + 2 Al → 2 AlCl3 CaC2 + 2H2O → C2H2 + Ca(OH)2 Za správně napsanou a vyčíslenou rovnici 2 body. 2 body
Úloha 6 Variata b)
2 body
Úloha 7 a) b)
c)
6 bodů Cl2 + 2 KI → I2 + 2 KCl jodid se oxiduje na jod 2 I– – 2e → I2 chlor se redukuje na chlorid Cl2 + 2e → 2 Cl– Oxidačním činidlem je chlor. Redukčním činidlem je jodid.
2 body
2 body 2 body
Úloha 8
9 bodů a)
H
C
C
H
e)
CH2 CH
CH
CH2
O
b)
H
C
f)
H
c)
CH3 CH2 OH
g) d)
CH2 CH
CH2
OH
OH
OH
Za každý správně napsaný vzorec 1 bod. Mezi uhlovodíky se řadí acetylen, butadien, benzen a cyklohexan. Za každou správně vybranou sloučeninu 0,5 bodu. Úloha 9
4 body 14
Školní kolo ChO kat. D 2000/2001
a) b) c) d)
propen (propylen) toluen (methylbenzen) bromethan (ethylbromid) octan sodný Za správný název lze považovat každý z obou uvedených názvů. Za každý správný název 1 bod.
Úloha 10
4 body Kvalita benzínu je určována oktanovým číslem, které vyjadřuje vliv složení paliva na detonaci směsi ve válci motoru. Zjišťuje se laboratorně porovnáním
vlastností vyrobeného benzinu se směsí dvou uhlovodíků.
Prvním z nich je heptan, mající oktanové číslo 0 a druhým je 2,2,4-trimethylpentan ( isooktan) s oktanovým číslem 100. Za každý správný pojem 1 bod.
15
