Ústřední komise Chemické olympiády
48. ročník 2011/2012
OKRESNÍ KOLO kategorie D SOUTĚŽNÍ ÚLOHY TEORETICKÉ 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
Teoretická část okresního kola ChO kat. D 2011/2012
TEORETICKÁ ČÁST (70 BODŮ) Úloha 1 Neznámý prvek
10 bodů
Hledaný prvek A byl znám jako látka již ve starověku, ale jako prvek byl objeven až ve druhé polovině 18. století. Prvek A tvoří po vodíku nejvíce sloučenin. V přírodě se vyskytuje ve dvou základních formách B a C. Forma B je nejtvrdší přírodní látkou a v této formě je každý atom vázán 4 vazbami na sousední atomy. Naopak forma C není tak pevná, má vrstevnatou strukturu a je dobrým vodičem elektrického proudu. V roce 1985 byla objevena zcela nová forma D, jejíž nejznámější molekula má tvar fotbalového míče a celkem 60 navzájem spojených atomů prvku A. Vazby mezi nejbližšími atomy vytvářejí pravidelné pětiúhelníky a šestiúhelníky. K průmyslově důležitým uměle připraveným formám tohoto prvku patří formy E, F, G. Forma E se vyrábí neúplným spalováním methanu a uplatňuje se při výrobě pryže na pneumatiky. Forma F se vyrábí z uhlí bez přístupu vzduchu a je důležitým redukčním činidlem při vysokoteplotních dějích, např. při výrobě železa. Forma G má velký povrch a je schopna na něm zachycovat různé látky např. plyny, páry, barviva. Používá se ve vzduchových filtrech při likvidaci látek, které unikly do prostředí či ve zdravotnictví. Prvek A vytváří s kovy a polokovy dvouprvkové sloučeniny H, většinou velmi tvrdé. Úkoly: 1. Napište názvy látek a pojmy skrývající se pod písmeny A – H. 2. Jak se nazývá významná schopnost formy G (zachycování různých látek na povrchu)? 3. Napište názvy a sumární i strukturní elektronové vzorce dvou stálých oxidů prvku A. 4. Uveďte, jak se chovají jednotlivé oxidy vůči vodě, zapište případné děje rovnicí. 5. Patří hledaný prvek A spíše mezi oxidační nebo redukční činidla?
Úloha 2 Systematické a triviální názvy TRIVIÁLNÍ ČI MINERALOGICKÝ NÁZEV
12 bodů
VZOREC
SYSTEMATICKÝ NÁZEV
potaš uhličitan hořečnatý FeSO4·7 H2O NaHCO3 sulfid uhličitý suchý led
2
Teoretická část okresního kola ChO kat. D 2011/2012 Úloha 3 Chemické reakce a rovnice
16 bodů
Napište a vyčíslete rovnice následujících dějů: (Nápověda: U některých rovnic je nutné doplnit jako další produkt chemické reakce vodu.) 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8.
kyselina sírová reaguje s hydroxidem hlinitým za vzniku síranu hlinitého kyselina sírová reaguje s chloridem barnatým za vzniku nerozpustného síranu barnatého a roztoku kyseliny chlorovodíkové síran amonný reaguje s hydroxidem draselným za vzniku síranu draselného a uvolnění amoniaku oxid měďnatý reaguje s kyselinou sírovou za vzniku síranu měďnatého měď reaguje s koncentrovanou kyselinou sírovou za vzniku síranu měďnatého a uvolnění oxidu siřičitého kyselina sírová reaguje se siřičitanem draselným za vzniku síranu draselného a uvolnění oxidu siřičitého sulfan reaguje s kyselinou siřičitou za vzniku síry a vody sulfid sodný reaguje s kyselinou chlorovodíkovou za vzniku chloridu sodného a uvolnění sulfanu
Úloha 4 Chemický výpočet – výroba hnojiv
11 bodů
Průmyslové hnojivo síran amonný se vyrábí zaváděním amoniaku do roztoku kyseliny sírové. Vypočítejte hmotnost roztoku kyseliny sírové o hmotnostním zlomku w = 78 % a hustotě 1710 kg·m–3, který je potřeba použít na výrobu 1 tuny síranu amonného. Jaký objem amoniaku za normálníchpodmínek (teplota 0 °C, tlak 101 325 Pa) je potřeba na tuto výrobu? Při výpočtu použijte hodnotu molárního objemu plynu za normálních podmínek 22,41 dm3·mol–1. Potřebné a vypočítané údaje vždy zaokrouhlete na celé jednotky. Úkoly: 1. Výrobu zapište chemickou rovnicí. 2. Určete látkové množství (mol) síranu amonného. 3. Určete látkové množství (mol) a hmotnost (kg) kyseliny sírové. 4. Určete hmotnost (kg) a objem (dm3) použitého roztoku kyseliny sírové. 5. Určete látkové množství (mol) a objem (m3) použitého amoniaku za standardních podmínek.
Úloha 5 Vlastnosti a příprava neznámého plynu
13 bodů
Napište název a vzorec významného plynu. K jeho určení vám pomohou následující sdělení o jeho vlastnostech a možné přípravě. Vlastnosti: 1. Plyn můžeme pohodlně „přelévat“ jako vodu z nádoby do nádoby. Budeme-li pracovat opatrně, dojde pouze k minimálním ztrátám. O jaké vlastnosti plynu to vypovídá? 2. Plyn vzniká např. při hoření svíčky. Pokud zapálíme svíčku ve vysoké a úzké nádobě, dojde po určité době k uhašení jejího plamene. Vysvětlete proč. 3. Plyn je zdrojem základního stavebního prvku pro výstavbu rostlinných pletiv, bez kterých by nebylo ani dalšího života. Pojmenujte děj, při kterém dochází k přeměně plynu v rostlinách na jednoduché organické sloučeniny. Zapište jej rovnicí a uveďte nutné podmínky pro jeho uskutečnění. 3
Teoretická část okresního kola ChO kat. D 2011/2012 4.
Plyn je přirozenou součástí vzduchu. Právě přítomnost tohoto rozptýleného plynu v atmosféře je velmi důležitá a hraje významnou roli. K objasnění této vlastnosti plynu vám pomůže přirovnání „Země pod peřinou“. Uveďte, co způsobuje přítomnost tohoto plynu v atmosféře. K čemu by mohlo dojít, pokud by plynu byl nedostatek nebo naopak přebytek.
Hledaný plyn lze připravit následujícími postupy: 1. spalováním uhlí 2. rozpouštěním mramoru v kyselině solné 3. tepelným rozkladem vápence 4. reakcí jedlé sody s octem Triviální názvy nahraďte systematickými a zapište a vyčíslete rovnice uvedených reakcí.
Úloha 6 Chemické rébusy
8 bodů
Přeměna vody ve zlato Máme k dispozici roztoky jodidu draselného a dusičnanu olovnatého. Na první pohled je nelze rozeznat od čisté vody. Zahřejeme-li je a opatrně smícháme, pak při následném ochlazování se budou vylučovat krásně lesklé drobné „zlaté“ krystalky. Napište chemickou rovnici (molekulovou i iontovou) uvedené přeměny „vody ve zlato“ a pojmenujte látku, která vytváří tzv. „zlaté“ krystalky. Doplňovačka „Existuje jen jedno dobro a to je vědomost. Existuje jen jedno zlo a to je nevědomost“. „Vím, že nic nevím“ Autorem těchto citátů je významný řecký filozof. Jeho jméno naleznete v tajence chemické doplňovačky.
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. Legenda: 1. Jedovatý plyn zapáchající po zkažených vejcích. 2. Částice složená z atomů. 3. Částice vzniklá odtržením elektronu z elektroneutrálního atomu. 4. Proces, při kterém prvek přijímá elektrony a snižuje se jeho oxidační číslo. 5. Kladná elektroda. 6. Metoda oddělování složek směsí podle různého bodu varu. 7. Elektroneutrální částice tvořící jádra atomů. 8. Soli bezkyslíkaté kyseliny síry.
4
