Ústřední komise Chemické olympiády
50. ročník 2013/2014
OKRESNÍ KOLO kategorie D SOUTĚŽNÍ ÚLOHY TEORETICKÉ ČÁSTI časová náročnost: 90 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
Teoretická část okresního kola ChO kat. D 2013/2014
TEORETICKÁ ČÁST (70 BODŮ) Úloha 1
Chemické rovnice
10 bodů
Až čtyři pětiny periodické soustavy prvků tvoří kovy. Mezi jejich typické vlastnosti patří dobrá elektrická a tepelná vodivost, kujnost, tažnost a další vlastnosti. Pokud se jejich povrch narušuje vlivem vzdušného kyslíku, vody a dalších látek, říkáme, že podléhají korozi. Doplňte do neúplných zápisů chemických změn, probíhajících u kovů, chybějící vzorce a stechiometrické koeficienty. 1.
Fe + O2 + H2O → __________
2.
Cu + O2 + CO2 + H2O → ___________
3.
Cu + O2 → _____
4.
Al + O2 → ____
5.
Ag + O2 + H2S → _____ + ______
Úloha 2
(reakce probíhá jen za vysoké teploty)
Síran měďnatý
18 bodů
Mezi nejznámější soli mědi patří síran měďnatý a jeho hydratovaná forma – modrá skalice. 1. 2.
Napište chemickými rovnicemi 2 způsoby přípravy síranu měďnatého. Chemickými rovnicemi zapište děje, při kterých ze síranu měďnatého získáte: a) měď b) hydroxid měďnatý c) sulfid měďnatý d) chlorid měďnatý e) dusičnan měďnatý V prvních třech případech navrhněte jediný chemický děj. Pokud nevíte, jak ve dvou zbývajících případech provést reakci jednokrokově, můžete navrhnout postup přes dvě na sebe navazující reakce.
Úloha 3
Výroba fosforu
9 bodů
Celých sto let po objevení fosforu byla jeho jediným zdrojem pro výrobu moč. Současný postup zahřívání fosfátové horniny s pískem a koksem navrhl v roce 1867 E. Aubertin a L. Boblique. Proces zdokonalil J. B. Readman, který poprvé použil elektrickou pec. Zapište následující postup výroby fosforu rovnicemi a rovnice vyčíslete: Přírodním zdrojem fosforu je zejména fosforit a apatit, podstatnou složkou obou nerostů je fosforečnan vápenatý. 1. Fosforečnan vápenatý reaguje s roztaveným křemenem za vzniku strusky – křemičitanu vápenatého a oxidu fosforečného (dimerní molekula). 2. Oxid fosforečný (dimerní molekula) je poté redukován uhlíkem a vzniká oxid uhelnatý a fosfor.
2
Teoretická část okresního kola ChO kat. D 2013/2014 Úloha 4
Důkaz fosforečnanů
12 bodů
Jedním z důležitých úkolů chemie je důkaz a stanovení kationtů či aniontů chemických sloučenin (kvalitativní analýza). Ta většinou předchází stanovení množství dané látky ve vzorku (kvantitativní analýza). Pro důkaz iontů se volí citlivé činidlo, které se zkoumaným iontem tvoří často sraženinu. Vzniká-li málo rozpustná sloučenina, říkáme, že proběhla srážecí reakce. K důkazu fosforečnanového aniontu PO43– můžeme použít sloučeniny obsahující stříbrný Ag+ nebo barnatý Ba2+ kation. Doplňte chybějící produkty chemických reakcí a obě rovnice zapište iontově. 1.
Na3PO4 + AgNO3 → Iontový zápis:
2.
Na3PO4 + Ba(NO3)2 → Iontový zápis:
Úloha 5
Cukrářské droždí
13 bodů
Uhličitan amonný, dříve také „sal volatile" nebo „sůl jeleního parohu" je amonná sůl, která se i dnes používá jako čichací sůl (pro křísení lidí, kteří omdleli), a nebo jako cukrářské droždí (zejména v severní Evropě a Skandidávii) pro nadýchanost a vzdušnost cukrářských výrobků, která je způsobena plyny, které při teplotě pečení vznikají termickým rozkladem této soli. 1. 2. 3. 4.
Napište chemickou rovnici termického rozkladu uhličitanu amonného. Vypočítejte hmotnost amoniaku, který vznikne z 10 g (100%) soli. Jaký by byl v tomto případě objem vzniklého amoniaku za normálních podmínek? Vmn = 22,41 dm3·mol–1. Jaké látkové množství oxidu uhličitého vznikne termickým rozkladem 10 g 100% uhličitanu amonného?
3
Teoretická část okresního kola ChO kat. D 2013/2014 Úloha 6
Plyn v baňce
8 bodů
V baňkách jsou tři různé plyny. První je naplněna kyslíkem, druhá čpavkem a ve třetí je oxid uhličitý. K důkazu plynů máte k dispozici vápennou vodu, doutnající třísku a navlhčený univerzální pH papírek. 1. 2. 3.
Doplňte tabulku tam, kde dojde s příslušným činidlem k pozorovatelné změně. Zdůvodněte změnu. Napište a vyčíslete chemickou rovnici vyjadřující reakci plynu s vápennou vodou. Plyn
činidlo doutnající tříska
vápenná voda
kyslík čpavek oxid uhličitý
4
pH papírek
Ústřední komise Chemické olympiády
50. ročník 2013/2014
OKRESNÍ KOLO kategorie D SOUTĚŽNÍ ÚLOHY PRAKTICKÉ ČÁSTI časová náročnost: 90 minut
Praktická část okresního kola ChO kat. D 2013/2014
PRAKTICKÁ ČÁST (30 BODŮ) Úloha 1
Stanovení koncentrace kyseliny sírové
30 bodů
Ve školním kole jste prováděli acidobazickou titraci silné kyseliny silným hydroxidem. Měřili jste pH a sestavovali titrační křivku. V okresním kole budete zjišťovat koncentraci kyseliny sírové titrací odměrným roztokem NaOH. Kyselina sírová patří mezi základní výrobky chemického průmyslu. Používá se mimo jiné i při výrobě superfosfátu, který patří mezi významná průmyslová hnojiva. Poznámka: Neutralizace kyseliny sírové hydroxidem sodným probíhá do druhého stupně. Při titraci na fenolftalein dochází k mírnému přetitrování roztoku (barevný přechod indikátoru je posunut do zásadité oblasti). Při výpočtu k této skutečnosti nepřihlížejte. Úkol: Zjistěte koncentraci roztoku kyseliny sírové titrací odměrným roztokem NaOH. Pomůcky: • stojan s držákem na byretu nebo malou klemou (s ochrannou gumou) • arch filtračního papíru • byreta o objemu 25 cm3 • nálevka do byrety • pipeta 5 cm3 s balonkem (příp. s nástavcem na pipety) • odměrný válec 25 cm3 (případně 50 cm3) • 2 kádinky 50 cm3 • 3 titrační baňky • střička s destilovanou vodou • ochranné brýle Chemikálie: • odměrný roztok hydroxidu sodného 0,1 mol·dm–3 • roztok kyseliny sírové (vzorek o neznámé koncentraci) • 0,1% roztok fenolftaleinu Povolené pomůcky pro zpracování výsledků: • kalkulačka Pracovní postup: Titrační stanovení budete provádět na sestavené titrační aparatuře, kterou máte před sebou. Byretu naplňte odměrným roztokem hydroxidu sodného po rysku. Do titrační baňky odpipetujte pomocí pipety s balonkem 5 cm3 vzorku kyseliny sírové, přilijte 20 cm3 destilované vody (vodu odměřte v odměrném válci) a přidejte několik kapek indikátoru fenolftaleinu. Takto připravený roztok titrujte do slabě fialového zbarvení a zaznamenejte spotřebu. Před každou další titrací doplňte byretu odměrným roztokem hydroxidem. Proveďte jednu orientační titraci pro zjištění přibližné spotřeby a následně tři přesné titrace. Dále postupujte podle pracovního listu.
1
Praktická část okresního kola ChO kat. D 2013/2014
Praktická část okresního kola 50. ročníku ChO kategorie D PRACOVNÍ LIST body celkem: soutěžní číslo:
Úloha 1 1.
Stanovení koncentrace kyseliny sírové
30 bodů
Spotřeby (v cm3) při titraci na fenolftalein zapište do tabulky a ze tří přesných titrací vypočítejte aritmetický průměr: orientační spotřeba cm3
spotřeba 1
spotřeba 2
cm3
spotřeba 3
cm3
cm3
průměr cm3 body:
2.
Napište rovnici neutralizace kyseliny sírové hydroxidem sodným.
body:
3.
Napište vzorec pro výpočet koncentrace c z látkového množství a objemu roztoku kyseliny sírové:
body:
4.
Ze vzorce pro výpočet c vyjádřete látkové množství kyseliny sírové:
body:
2
Praktická část okresního kola ChO kat. D 2013/2014 5.
Napište, v jakém poměru jsou látková množství kyseliny sírové a hydroxidu sodného v bodě ekvivalence:
body:
6.
Vypočítejte molární koncentraci vzorku kyseliny sírové:
body:
3
