Ústřední komise Chemické olympiády
48. ročník 2011/2012
OKRESNÍ KOLO kategorie D SOUTĚŽNÍ ÚLOHY PRAKTICKÉ ČÁSTI časová náročnost: 75 minut
1
1
18
I. A
VIII. A
1,00794
4,003
H
2
1
II. A
2,20 Vodík 6,941
2
3
4
5
6
7
Li
3
9,012
18,998
Be 1,50
Lithium
Beryllium
22,990
24,305
9
3
12
1,00
1,20
Sodík
Hořčík
39,10
40,08
K
19
7
9
10
11
12
VIII.B
VIII.B
VIII.B
I.B
II.B
44,96
47,88
50,94
52,00
54,94
55,85
58,93
58,69
63,55
65,38
Draslík
Vápník
85,47
87,62
Ti
22
V
23
Cr Mn Fe Co
24
25
26
27
Ni
1,50
1,60
1,60
Skandium
Titan
Vanad
Chrom
Mangan
Železo
Kobalt
Nikl
88,91
91,22
92,91
95,94
~98
101,07
102,91
106,42
Y
39
Zr
40
42
0,99
1,10
1,20
Rubidium
Stroncium
Yttrium
Zirconium
Niob
132,91
137,33
178,49
180,95
Hf
56
72
1,70
1,20
Ta
73
43
1,30
44
1,40
45
183,85
W
74
186,21
30
1,70
190,20
17
III. A
IV. A
V. A
VI. A
VII. A
10,811
12,011
14,007
15,999
18,998
1,30
Rhodium
192,22
Ir
76
77
O
F
7
8
9
2,50
3,10
3,50
4,10
Helium
20,179
Ne
10
Bor
Uhlík
Dusík
Kyslík
Fluor
Neon
26,982
28,086
30,974
32,060
35,453
39,948
Al
13
Si
14
P
15
S
16
2,40
Cl
17
Ar
18
1,50
1,70
2,10
Hliník
Křemík
Fosfor
Síra
Chlor
Argon
69,72
72,61
74,92
78,96
79,90
83,80
32
33
34
Br
Kr
36
Měď
Zinek
Gallium
Germanium
Arsen
Selen
Brom
Krypton
107,87
112,41
114,82
118,71
121,75
127,60
126,90
131,29
Palladium
Stříbro
Kadmium
195,08
196,97
200,59
Au Hg
79
80
In
2,50
35
2,00
48
2,20
2,80
1,80
1,50
Pt
N
6
2,00
31
1,40
78
C
5
He
2
1,70
47
1,40
Re Os
75
46
1,40
Molybden Technecium Ruthenium
16
Cu Zn Ga Ge As Se
29
1,70
Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd
41
0,89
Cs Ba
1,60
28
1,30
2,70
Sn Sb Te
53
1,70
1,80
2,00
2,20
Indium
Cín
Antimon
Tellur
Jod
Xenon
204,38
207,20
208,98
~209
~210
~222
49
50
1,50
Tl
81
51
Pb
82
I
52
Bi
83
Po
84
Xe
54
At Rn
85
86
0,86
0,97
1,20
1,30
1,30
1,50
1,50
1,50
1,40
1,40
1,40
1,40
1,50
1,70
1,80
1,90
Cesium
Barium
Hafnium
Tantal
Wolfram
Rhenium
Osmium
Iridium
Platina
Zlato
Rtuť
Thallium
Olovo
Bismut
Polonium
Astat
Radon
~223
226,03
261,11
262,11
263,12
262,12
270
268
281
280
277
~287
289
~288
~289
~291
293
Fr
87
Ra
Rf Db Sg Bh Hs Mt Ds Rg Cn Uut
88
0,86
0,97
Francium
Radium
104
138,91
6
8
VII.B
1,20
55
7
VI.B
21
38
6
název
V.B
1,00
Rb Sr
5
15
elektronegativita
Fluor
IV.B
0,91
37
4
14
B
III. B
Ca Sc
20
4,10
protonové číslo
Na Mg
11
značka
F
4
0,97
relativní atomová hmotnost
13
Lanthanoidy
Aktinoidy
106
107
Dubnium
Seaborgium
Bohrium
Hassium
140,12
140,91
144,24
~145
150,36
58
60
61
1,10
1,10
1,10
Lanthan
Cer
Praseodym
Neodym
227,03
232,04
231,04
238,03
Ac Th Pa 90
109
110
111
112
113
Meitnerium Darmstadtium Roentgenium Copernicium Ununtrium
151,96
157,25
158,93
162,50
164,93
Uuq 115Uup 116Uuh 117Uus 118Uuo
114
Ununquadium Ununpentium Ununhexium Ununseptium Ununoctium
167,26
168,93
173,04
174,04
Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu
59
1,10
89
108
Rutherfordium
La Ce
57
105
91
U
92
62
63
1,10
1,10
Promethium Samarium
237,05
64
65
68
69
70
71
1,10
1,10
1,10
1,10
1,10
1,10
1,10
Europium
Gadolinium
Terbium
Dysprosium
Holmium
Erbium
Thulium
Ytterbium
Lutecium
~243
~247
~247
~251
~252
~257
~258
~259
~260
{244} 94
67
1,10
Np Pu Am Cm Bk
93
66
1,00
95
96
97
1,00
1,10
1,10
1,20
1,20
1,20
1,20
1,20
1,20
Aktinium
Thorium
Protaktinium
Uran
Neptunium
Plutonium
Americium
Curium
Berkelium
Cf
98
1,20
Es Fm Md No
99
1,20
Kalifornium Einsteinium
100
101
102
Lr
103
1,20
1,20
1,20
1,20
Fermium
Mendelevium
Nobelium
Lawrecium
grafické zpracování © Ladislav Nádherný, 4/2010
Praktická část okresního kola ChO kat. D 2011/2012
PRAKTICKÁ ČÁST (30 BODŮ) Úloha 1 Určení obsahu krystalové vody
16 bodů
Některé sírany krystalizují jako hydráty. Jedním z nejznámějších příkladů takovéto sloučeniny je modrá skalice a vaším úkolem je zjistit, kolik hmotnostních procent vody obsahuje. Pomůcky: • stojan s kruhem • porcelánová miska • chemické kleště • lihový nebo plynový kahan • síťka • lžička • předvážky, přesnost ± 0,01 g Chemikálie: • modrá skalice Pracovní postup: Předem zvažte suchou čistou porcelánovou misku (zapište do pracovního listu v úkolu 3). Nasypte do ní asi 1 lžičku (2 – 3 g) modré skalice a znovu ji zvažte a hmotnost opět zapište. Na kruh na stojanu umístěte síťku, postavte na ni porcelánovou misku se vzorkem, pod síťku umístěte kahan a zahřívejte asi 15 minut (pokud pracujete s lihovým kahanem, zahřívejte misku přímo – bez síťky). Občas kleštěmi s co největší opatrností uchopte misku se vzorkem a opatrným přesypáním jej promíchejte. Vzorek by měl získat šedou až bílou barvu. Misku nechte vychladnout a pak misku s vyžíhaným vzorkem opět zvažte a zapište hmotnost. Úkoly: 1. Co znamená, když o nějaké soli prohlásíme, že je to hydrát? 2. Jaký je chemický vzorec a název modré skalice? 3. Spočítejte hmotnost naváženého vzorku modré skalice a hmotnost vzorku po vyžíhání. 4. Ze zjištěných údajů určete hmotnostní zlomek vody v modré skalici v procentech. 5. Vypočtěte hmotnostní zlomek vody v modré skalici ze vzorce sloučeniny. Molární hmotnosti zaokrouhlete na 2 desetinná místa. 6. Vypočtěte, s jakým procentuálním výtěžkem jste pracovali (tzn. kolik procent vody jste z modré skalice zahříváním odstranili z celkové hmotnosti vody, která byla v látce původně obsažená).
1
Praktická část okresního kola ChO kat. D 2011/2012
Úloha 2 Stanovení hmotnostního obsahu Na2SO4 v roztoku
10 bodů
Hustota vodných roztoků závisí mimo jiné na obsahu rozpuštěných látek. Pokud je tato závislost výrazná a roztok obsahuje jen jednu rozpuštěnou látku, lze připravit ze zjištěných dat graf závislosti hustoty na hmotnostním složení roztoku. Pak je možné pro vzorek o neznámém složení určit jeho hmotnostní zlomek na základě zjištění jeho hustoty. Pomůcky: • odměrná baňka 50 ml • kádinka 25 ml (na dolévání odměrné baňky) • kapátko (na doplnění odměrné baňky přesně po rysku) • předvážky, přesnost ± 0,01 g • pravítko nebo trojúhelník Chemikálie: • roztok síranu sodného Pracovní postup: K dispozici máte připravený vzorek o neznámém hmotnostním zlomku. Zvažte suchou čistou odměrnou baňku o objemu 50 ml. Po zvážení ji doplňte stanovovaným roztokem přesně po rysku a znovu ji zvažte. Úkoly: Máte k dispozici údaje o hustotě roztoků Na2SO4 o různém hmotnostním složení vynesené v přiloženém grafu v pracovním listu. 1. Z hmotnosti prázdné odměrné baňky a baňky doplněné po rysku roztokem vzorku vypočtěte hmotnost roztoku. Z údajů o hmotnosti a objemu roztoku vypočtěte hustotu roztoku Na2SO4. 2. Z grafu odečtěte hmotnostní zlomek Na2SO4 ve vzorku, kterému tato hustota odpovídá. 3. Vypočtěte hmotnost Na2SO4 a objem vody potřebný k přípravě 200 ml roztoku o hmotnostním zlomku 14 %. Hustotu vody uvažujte 1 g·cm–3.
2
Praktická část okresního kola ChO kat. D 2011/2012
Úloha 3 Výpočty rozpustnosti
4 body
Tabulka rozpustnosti solí při různých teplotách (g soli ve 100 g vody): 0 °C 20 °C 60 °C CuSO4·5H2O 23,95 35,48 81,82 MnSO4·4H2O 105,3 132,7 110,1 Na2SO4·10H2O 10,78 57,14 241,4 (NH4)2SO4 70,21 75,16 87,21 1. 2.
100 °C 205,3 59,9 209 102,13
Vypočtěte hmotnostní zlomek (NH4)2SO4 v nasyceném roztoku při teplotě 60 °C. Výsledek vyjádřete v procentech. Které z těchto solí mají vyšší rozpustnost při 60 °C než při 100 °C?
3
Praktická část okresního kola ChO kat. D 2011/2012
Praktická část okresního kola 48. ročníku ChO kategorie D PRACOVNÍ LIST body celkem: soutěžní číslo:
Úloha 1 Určení obsahu krystalové vody
16 bodů
Úkoly: 1. Co jsou to hydráty solí?
body:
2.
Chemický vzorec a název modré skalice:
body:
3.
Výpočet hmotností vzorku před a po vyžíhání: m(miska) ……………………………
g
m(miska + vzorek) před žíháním……
g
m(miska + vzorek) po žíhání…………
g
Výpočty:
Hmotnost naváženého vzorku:
g
Hmotnost vzorku po vyžíhání:
g body:
4
Praktická část okresního kola ChO kat. D 2011/2012 4.
Výpočet hmotnostního zlomku vody v modré skalici v hmotnostních procentech:
Hmotnostní zlomek vody ve vzorku:
% hm. body:
5.
Výpočet teoretického hmotnostního zlomku vody v modré skalici v hmotnostních procentech (ze vzorce):
Teoretický hmotnostní zlomek vody v modré skalici:
% hm. body:
6.
Výpočet procenta vody, která byla zahříváním odstraněna:
Při pokusu bylo odstraněno
% obsažené vody. body:
5
Praktická část okresního kola ChO kat. D 2011/2012 Úloha 2 Stanovení hmotnostního obsahu Na2SO4 v roztoku
10 bodů
Závislost hustoty roztoku síranu sodného na jeho hmotnostním složení 1.2
–3 ρ (g•cm )
1.15
1.1
1.05
1 0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
w (%)
1.
Výpočet hmotnosti a hustoty roztoku Na2SO4: m(prázdná baňka) ……………………
g
m(naplněná baňka) …………………
g
hmotnost roztoku Na2SO4
g
hustota roztoku Na2SO4
g cm–3 body:
2.
Zjištěný hmotnostní zlomek Na2SO4:
% hm. body:
6
Praktická část okresního kola ChO kat. D 2011/2012 3.
Výpočet hmotnosti Na2SO4 potřebného k přípravě 200 ml roztoku o hmotnostním zlomku 14 %:
g body:
Výpočet objemu vody potřebného k přípravě 200 ml roztoku o hmotnostním zlomku 14 %:
cm3 body:
Úloha 3 Výpočty rozpustnosti 1.
4 body
Výpočet hmotnostního zlomku (NH4)2SO4 v nasyceném roztoku při teplotě 60 °C:
% hm. body:
2.
Které soli mají vyšší rozpustnost při 60 °C než při 100 °C?
body:
7
