Řešení školního kola ChO kat. D 2012/2013
TEORETICKÁ ČÁST (70 BODŮ) Úloha 1
Válka mezi živly
7 bodů
1.
Doplňte text: Sloučeniny obsahující kation draslíku (draselný) zbarvují plamen fialově. Dusičnan tohoto kationtu má vzorec KNO 3 a chemický název dusičnan draselný. Takovým sloučeninám sodíku, draslíku a vápníku se říká ledky. Ty se používají v praxi mj. jako hnojiva. Tyto sloučeniny jsou ve vodě velmi dobře rozpustné (popř. disociovány) a rostliny mohou živiny přijímat právě z nich. za každý správně doplněný výraz v textu 0,5 bodu; celkem 3 body
2.
Odpovězte na otázky k textu: a) Chemická rovnice: 2 K + 2 H2O → 2 KOH + H2 za správně napsanou a upravenou rovnici 1 bod b) Jedná se o reakci exotermickou. 0,5 bodu Při reakci exotermické se teplo uvolňuje a při reakci endotermické se teplo spotřebovává. 1 bod c)
Mění barvu v závislosti na pH roztoku.
0,5 bodu
Fenolftalein se v průběhu reakce zbarví červenofialově (zásadité prostředí). Lakmus by se zbarvil modře. za každé správně určené zbarvení indikátoru à 0,5 bodu; celkem 1 bod
Úloha 2
Bojový Oxyž
32 bodů
1. a)
Chemické rovnice SO2 + H2O → H2SO 3 (lze uznat i HSO3– + H3O+) CO + H2O → nereaguje CO2 + H2O → H3O+ + HCO3– (lze uznat i H2CO3) MgO + H2O → Mg(OH)2 CaO + H2O → Ca(OH)2 (lze uznat i Ca2+ + 2 OH–) za každou správně napsanou a upravenou chemickou rovnici à 1 bod; celkem 5 bodů
b) Vyplňte následující tabulku Tabulka č. 1: Oxidy a jejich reakce s vodou název produkt zbarvení prostředí oxidu reakce s vodou lakmusového papírku kyselé/zásadité siřičitý kyselina siřičitá červeně kyselé prostředí SO2 uhelnatý nereaguje nezměněn ---------CO disociovaný CO2 ve vodě (lze uhličitý červeně kyselé prostředí CO2 uznat i kyselina uhličitá) modře zásadité prostředí MgO hořečnatý hydroxid hořečnatý hydroxid vápenatý modře zásadité prostředí CaO vápenatý za každý zcela správně vyplněný řádek 1 bod; celkem 5 bodů Za neúplně nebo jen částečně správně vyplněnou tabulku body přiznány nebudou (viz zadání). 1
Řešení školního kola ChO kat. D 2012/2013 2. a)
H2SO4 + 2 NaOH → Na2SO4 + 2 H2O lze uznat i jiné sloučeniny, např. Na2O, Na2CO3 apod; 1 bod
b) Silné kyseliny 0,5 bodu c)
Soli 0,5 bodu
d) pH menší než 7 (0 – 6,99) 1 bod e)
Roztok D má pH = 2 za pH roztoku D 1 bod
f)
A, D, B, C za pořadí roztoků 1 bod
3. a)
w(HCl) = 0,38, tj. 38 % Lze uznat i podobnou procentualitu (např. w (HCl) = 36 %, popř. w (HCl) = 37 %); 1 bod
b) Zn + 2 HCl → ZnCl2 + H2 za napsanou a upravenou rovnici 1 bod c) i) Množství 3 g Zn obsahujícího 5 % nečistot představuje 2,85 g čistého Zn 1 bod n ( Zn ) =
m ( Zn ) 2,85 g = = 0,044 mol M ( Zn ) 65,40 g ⋅ mol −1
1 bod n ( ZnCl 2 ) = n ( Zn ) = 0,044 mol 1 bod M (ZnCl2) = 136,4 g·mol–1 0,5 bodu m ( ZnCl 2 ) = n ( ZnCl 2 ) ⋅ M ( ZnCl 2 ) = 0,044 mol ⋅136,4 g ⋅ mol −1 = 6,00 g 1 bod Při reakci 3 g zinku obsahujícího 5 % nečistot vznikne 6,00 g chloridu zinečnatého. odpověď 0,5 bodu ii) Podle chemické rovnice se při reakci z 1 mol Zn uvolní 1 mol molekulového vodíku, který za daných podmínek zaujímá objem 22,41 dm3. n(H2) = n(Zn) 1 bod n(H2) = 0,044 mol · 22,41 dm3·mol–1 = 0,986 dm3 1 bod 3
Při této reakci se uvolní přibližně 0,99 dm vodíku. za odpověď 0,5 bodu
2
Řešení školního kola ChO kat. D 2012/2013 4. a)
Napište chemickou rovnici reakce a rovnici upravte. Cu + 2 H2SO4 → CuSO4 + SO2 + 2 H2O za napsanou a správně upravenou rovnici 1,5 bodu
b) Jaký objem 92% kyseliny sírové (hustota ρ = 1,82 g·cm–3) je třeba k reakci 5 g čisté mědi s koncentrovanou kyselinou sírovou? Ar(Cu) = 63,50, Mr(H2SO4) = 98,00 5g m (Cu ) = = 0,079 mol n (Cu ) = M (Cu ) 63,50 g ⋅ mol −1 1 bod n (H 2SO 4 ) 2 = n (Cu ) 1 1 bod n (H 2SO 4 ) = 2 n (Cu ) = 0,158 mol 1 bod m (H 2 SO 4 ,100%) = 0,158 mol ⋅ 98,00 = 15,48 g
1 bod m (H 2 SO4 , zř ) = 15,48 g ⋅ (100 : 92) = 16,83 g 0,5 bodu V (H 2SO4 , zř) =
m(H 2SO4 , zř) 16,83 g = = 9,25 cm3 −3 ρ (H 2SO4 ) 1,82 g ⋅ cm 1 bod
Při reakci 5 g mědi budeme potřebovat přibližně 9,25 cm3 92% kyseliny sírové. za odpověď 0,5 bodu
Úloha 3 a)
Když námořníci dělají chemické pokusy
Aquik (1. rovnice)
CO2 + Ca(OH)2 → CaCO3 + H2O
b) Terrik (2. rovnice)
CaCO3 + CO2 + H2O → Ca(HCO3)2
c)
Ca(HCO3)2 → CaCO3 + H2O + CO2
Flox (3. rovnice)
d) Oxyž (4. rovnice)
8 bodů
CaCO3 + 2 HCl → CaCl2 + CO2 + H2O za každou upravenou chemickou rovnici à 2 body; celkem 8 bodů
3
Řešení školního kola ChO kat. D 2012/2013 Úloha 4 1.
Terrikovo kouzlo
5 bodů
Ca(HCO3)2 a Mg(HCO3)2 za každý vzorec 0,5 bodu; celkem 1 bod
2.
Vodní kámen 0,5 bodu
3.
Reakcí se zředěnou anorganickou nebo organickou kyselinou. 0,5 bodu
4.
CaCO3 + 2 HCl → CaCl2 + CO2 + H2O popř. CaCO3 + 2 CH3COOH → (CH3COO)2Ca + CO2 + H2O Lze uznat i podobné rovnice s MgCO3 1,5 bodu
5.
Ano 0,5 bodu
6.
Iontoměniči, destilací, Na2CO3, (NaPO3)6 – Calgon, apod. 1 bod
Úloha 5
Kámen
8 bodů
1. a) b) c) d) e) f) g)
D Č
E H C
R L A
A R V I M L
V A P E N E C
O S R N Í N I
G L O Á K D U
A Í T
D K O
R
Ě M
L
E
O
V
A
J
E
V
N
za správné vyplnění každého řádku křížovky à 0,5 bodu; celkem 3,5 bodu za správně určenou tajenku 1 bod celkem 4,5 bodu 2. a)
Oxid uhličitý 0,5 bodu
b) CaCO3 1 bod c)
Motivační body za realizaci domácího pokusu stačí sdělení žáka, že pokus uskutečnil; 2 body
4
Řešení školního kola ChO kat. D 2012/2013 Úloha 6 1.
Flox v hlavní roli
10 bodů
Doplňte text a vypracujte následující úkoly: a) Hoření je chemická reakce, která je doprovázená vznikem světla a tepla. Chemické reakce, při kterých se uvolňuje teplo, nazýváme exotermické. Probíhají většinou samovolně. b) Mezi hořlaviny patří látky pevného skupenství (papír, dřevo, uhlí nebo koks), skupenství kapalného (benzín, líh) nebo plynného (propan, vodík). Doplňte alespoň jednu látku z daných skupenství. c)
Hoření patří mezi oxidační reakce. Oxidačním činidlem je látka, která přijímá elektrony a sama se redukuje.
d) Nejběžnějším oxidačním činidlem je chemický prvek vyskytující se ve vzduchu cca ve 20 %. Jedná se o kyslík. Mezi oxidační činidla však patří také hypermangan nebo burel. e)
Hoření začíná na povrchu látek, a pokud neshoří horní vrstva, nemůže hořet další. Čím větší povrch má látka, tím rychleji hoří. Příkladem může být kus dřeva nebo dřevo naštípané na kousky. za každý správně doplněný výraz v textu 0,25 bodu; celkem 2 body
a)
Vznik koksu: Koks vzniká pyrolýzou černého uhlí při vysoké teplotě – nad 1000 °C – bez přístupu vzduchu. Pro výrobu koksu se používá černé uhlí, pokud možno s nízkým obsahem síry a vhodnými vlastnostmi pro koksování. Při koksování uhlí vzniká také surový dehet, čpavek, surový benzol, koksárenský plyn a sulfan.
2.
Lze uznat i jednodušší odpověď – vzniká z černého uhlí zahříváním při vysoké teplotě. Rovnice:
C + O2 → CO2 za každou odpověď po 1 bodu; celkem 2 body
b) Hypermangan: KIMnVIIO4–II Burel: MnIVO2–II
manganistan draselný oxid manganičitý za správné vzorce sloučenin à 0,5 bodu; celkem 1 bod za správné názvy sloučenin à 0,5 bodu; celkem 1 bod za správné určení všech oxidačních čísel v každém vzorci à 0,5 bodu; celkem 1 bod
3.
Přiřaďte kationty prvků: Li, Na, K, Ca, Sr, Ba k dané barvě plamene: Žlutá Na+ Červená Li+, Ca2+, Sr2+ Fialová K + Zelená Ba2+ za každý správný kation à 0,5 bodu; celkem 3 body
5
Řešení školního kola ChO kat. D 2012/2013
PRAKTICKÁ ČÁST (30 BODŮ) Úloha 1 Roztoky 1. Úkoly: a) Zaznamenejte pozorování a určete látky: Reakce: -kyselá Reakce Vzorek -zásaditá s dusičnanem -blíží se neutstříbrným rální Destilovaná blíží se neutrální neprojevuje se voda
21 bodů
Reakce s kyselinou chlorovodíkovou
Vzorec látky
neprojevuje se
destilovaná H2O
Kyselina octová
kyselá
neprojevuje se
neprojevuje se
CH3COOH
Hydroxid sodný
zásaditá
tm.hnědá sraženina
neprojevuje se
NaOH
Uhličitan sodný
zásaditá
nažloutlá sraženina
šumí, uniká plyn
Na2CO3
Chlorid sodný
blíží se neutrální
bílá sraženina
neprojevuje se
NaCl
Neznámá látka
zásaditá
nažloutlá sraženina
šumí, uniká plyn
Na2CO3
Chemický název neznámé látky: uhličitan sodný za každé správně vyplněné pozorování a vzorec v tabulce 0,5 bodu, za určení neznámé látky 2 body celkem max. 14 bodů 2.
Příprava 100 cm3 roztoku chloridu sodného o látkové koncentraci c = 1 mol·dm3: Výpočet: V = 0,1 dm3 c = 1 mol·dm–3 M = 58,4 g·mol–1 n = c · V: n = 1 · 0,1 = 0,1 mol, m = n · M, potom m = c · V · M: m = 1 · 0,1 · 58,4 = 5,84 g NaCl Úkoly: a) Látkové množství chloridu sodného n v roztoku: 0,1 mol 2 body b) Hmotnost chloridu sodného m v roztoku: 5,84 g 3 body za provedení (vážení, odměřování) 2 body celkem max. 7 bodů
6
Řešení školního kola ChO kat. D 2012/2013 Úloha 2
Minerální voda
9 bodů
Úkoly: 1. Zapište svá pozorování do tabulky: Vzorek
Vzhled odparku
Zkouška mýdlovým roztokem
Druh vody
1
neznatelný
nejlepší pěnivost
destilovaná
2
pozorovatelný
střední pěnivost
vodovodní
3
zřetelný
malá pěnivost, sráží se
minerální
za odpovídající (výstižné) vyjádření vzhledu odparku a zkoušky s mýdlovou vodou po 0,5 bodech za určení druhu vody po 1 bodu celkem max. 6 bodů 2.
Jak reagoval odparek na hodinovém sklíčku s kyselinou chlorovodíkovou? Co z toho můžeme vyvodit? Po přidání kyseliny chlorovodíkové se rozpustil, lze pozorovat vývoj plynu (šumění, bublinky). Můžeme vyvodit, že minerální voda obsahuje uhličitany, které s kyselinou reagují za uvolňování oxidu uhličitého. za správné pozorování 1 bod, za vysvětlení 2 body celkem max. 3 body
7
POKYNY PRO PŘÍPRAVU PRAKTICKÉ ČÁSTI Úloha 1
Roztoky
Pro každého soutěžícího připravit 6 kádinek nebo baněk po 15 cm3 vzorků. Složení roztoků chloridu sodného, kyseliny octové a uhličitanu sodného vyhoví přibližně 2%, u roztoku hydroxidu sodného musí být trochu menší než 2%. Roztok dusičnanu stříbrného je třeba připravit tak, aby složení bylo o trochu menší než 1 %.
Úloha 2
Minerální voda
Jako minerální voda pro tuto úlohu vyhoví např. Magnesia nebo jiná s vyšším obsahem uhličitanů. Některá vodovodní voda může být poměrně tvrdá – je nutné ověřit a případně upravit tak, aby výsledky odpovídaly. Mýdlový roztok připravíme rozpuštěním cca jedné lžičky nastrouhaného bílého jádrového mýdla ve 100 cm3 50% roztoku ethanolu.
8
