Zadání 1. kola soutěže Kdo by se bál chemie? 2013/2014. Úloha 1: Voda chemická látka?

Transkript

1 Zadání 1. kola soutěže Kdo by se bál chemie? 2013/2014 Úloha 1: Voda chemická látka? 20 b Zadání: Každý den se setkáváme s vodou, zdá se nám, že je zcela obyčejná, ale není tomu tak. Bez ní by na zemi neexistoval život. 1. Napište chemický vzorec vody a chemickou rovnici vzniku vody ze základních (biogenních) prvků. Tuto reakci co nejvíce popište, tzn. jaké podmínky je třeba dodržet. po iniciaci a dodání aktivační energie při vhodné koncentraci dochází k explozivní reakci 2 H H 2 2. Jak se nazývá tato reakce? Napište alespoň tři názvy a zdůvodněte je. a) exotermická uvolňuje se při ní velké množství energie ve formě tepla b) slučovací (syntéza) ze dvou jednoduchých látek vzniká jedna látka, ale složitější c) explozivní výbušné vzniká při nich za určitých podmínek tak velké množství energie, že může dojít k explozi 3. Uveďte základní chemické a fyzikální vlastnosti vody v kapalném skupenství (důležité pro živé organismy), jejich číselné hodnoty a jednotky. nejrozšířenější polární rozpouštědlo tvoří většinu hmoty živých organismů základní fyzikální vlastnosti: teplota varu Tv =100 C (za normálních podmínek) teplota tání Tt = 0 C hustota ρ = 1000 kg m -3 viskozita ʋ =1 m Pa s povrchové napětí σ = 0,073 N m -1 obsah vodíkových iontů - kyselost ph = 7-1 měrné teplo c P = 4184 J K-1 kg 1/9

2 4. Jak dělíme vodu dle výskytu, původu a chemického složení? dle výskytu: atmosférická neboli srážková, podzemní, povrchová, dle původu: přírodní, odpadní a ta se dále dělí na městskou a průmyslovou, dle chemického složení: sladká, slaná, brakická, minerální tvrdá, měkká, demineralizovaná nebo destilovaná, lze provést ještě další dělení vody a to dle použití: pitná, užitková, provozní a odpadní. 5. Vypočítejte hmotnost vody vázané ve vašem těle. obsah vody v lidském těle se pohybuje v rozmezí % a je to ovlivněno věkem, pohlavím, zdravotním stavem apod. - pokud tedy člověk váží 70 kg, pak obsah vody v jeho těle bude % 6. Co znamená pojem kontaminovaná voda? Uveďte alespoň pět případů (jejich názvy a původce) onemocnění způsobených požitím kontaminované vody a jejich hlavní příznaky. kontaminovaná voda je voda znečištěná a) mechanickými nečistotami (zemina, větve, písek, rez...), b) chemickými látkami (dusitany, dusičnany, těžké kovy Pb, Hg, As..., organické látky ropa, pesticidy...), c) mikroorganismy (paraziti měňavka, bičíkovci..., viry hepatitida, rotaviry, papilomaviry..., bakterie Escherichia Coli, Tyfus, Salmonella..) Příznaky: Escherichia Coli střevní a žaludeční potíže průjmy, nevolnost, bolesti břicha Tyfus Salmonella Typhi střevní potíže - průjmy, nevolnost, bolesti břicha a hlavy, vysoká horečka, celková slabost Měňavka úplavičná úplavice - průjmy, nevolnost, bolesti břicha Cholera Vibrio Cholerae - průjmy, nevolnost,zvracení, bolesti břicha Hepatitida virus HAV - žloutenka celková slabost, zažívací potíže, zvracení, zežloutnutí kůže, bělma, ztmavnutí moči 2/9

3 Úloha 2 : Chemický děj v doplňovačce 10 b Zadání: Řešením doplňovačky získáte název chemické reakce, která probíhá ve vodném prostředí (viz tajenka). 1 T U H N U T Í 2 H Y D R G E N I U M 3 D I A M A N T 4 A E R S L 5 S T E J N R D É 6 N E U T R A L I Z A C E 7 A U T P R T L Ý Z A 8 E M U L Z E 9 Z Á S A D A 1. Změna skupenství z kapalného na pevné. 2. Latinsky vodík. 3. Modifikace uhlíku (viz Mohsova stupnice tvrdosti). 4. Směs kapalné látky v plynné látce nebo pevné látky v plynné látce. 5. Směsi, jejichž jednotlivé složky nelze vidět pouhým okem. 6. Reakce kyselin s hydroxidy. 7. Protolytická reakce, při které se látka chová zároveň jako kyselina a jako zásada (např.reakce H 2 s H 2 ). 8. Směs oleje a vody. 9. Látka, jejiž ph je vyšší než Doplňovačku si vytiskněte a doplňte. Úloha 3 : Chemické sloučeniny (nerosty, triviální názvy) 20 b Zadání: Aby se mohli chemici na celém světě domluvit, musí ovládat tzv. Chemické názvosloví. Český název většiny anorganických sloučenin je tvořen podstatným jménem, které je odvozeno z elektronegativnější části sloučeniny - anionu a přídavným jménem, které charakterizuje elektropozitivnější část - kation. Koncovka přídavného jména vyjadřuje zároveň kladnou hodnotu tzv. oxidačního čísla. 3/9

4 Ne všechny názvy sloučenin lze tvořit tímto způsobem, některé z nich mají tzv. triviální název, který vychází z jejich vzhledu, vlastností, výskytu nebo tradice. Autorem mnoha českých názvů je významný přírodovědec 19. století Jan Svatopluk Presl. Názvy několika sloučenin a nerostů se nám pomíchaly, vznikly přesmyčky. XNÝUDDIS PÁCEVEN HUALVÁTANETIČIPNÝ ZAVIKEC LIFNALUVSDÝT PRALKÝSNYJ VUFPANRÝLIÁTED MANIKA LIATENG 1. Doplňte volná místa v textu (vytečkovaná). 2. Z promíchaných názvů sloučenin utvořte správné názvy, k nim napište chemické vzorce a k nim přiřaďte správné triviální názvy a názvy nerostů. XID DUSNÝ RAJSKÝ PLYN N 2 VÁPENEC UHLIČITAN VÁPENATÝ CaC 3 FLURID VÁPENATÝ KAZIVEC CaF 2 SULFID LVNATÝ GALENIT PbS AMNIAK ČPAVEK - NH 3 3. Napište, k čemu se uvedené sloučeniny používají. XID DUSNÝ anestetikum, narkotikum VÁPENEC výroba vápna ve stavebnictví KAZIVEC výroba HF GALENIT výroba olova AMNIAK výroba HN 3 Úloha 4 : Rozpuštěný a vypuštěný pokus 10 b Zadání: Znáte policejního inspektora Trachtu a jeho pomocníka Hlaváčka? Jedná se o hlavní hrdiny krimikomedie L. Smoljaka a Z. Svěráka. V první části filmu se hledá továrník Bierhanzl, po kterém ve vaně zůstalo jen pár osobních věcí. Někdo ho rozpustil a po té vypustil. Jak asi zmizela jeho kostra? Provedeme si malou rekonstrukci případu, jen nebudeme používat kosti. 4/9

5 Pomůcky: 8 % roztok kyseliny octové, vaječná skořápka, kádinka 200 ml, stolní lampa, fotoaparát 1. Do kádinky nalijte 100 cm 3 roztoku kyseliny a ponořte do ní ½ vaječné skořápky. 2. Zapište si čas a obsah kádinky pozorujte proti světlu lampy. Můžete zapojit i další smysl a to sluch. 3. Pokud něco vidíte a slyšíte, zaznamenejte to, reakci nechte probíhat 8 12 h. Změnilo se něco? (své poznámky, fotografie, popř. skořápky přiložte k řešení) 4. Která anorganická látka je obsažena ve skořápce a způsobuje její tvrdost? uhličitan vápenatý CaC 3 5. K jaké chemické reakci dochází? Zapište rovnici a vyčíslete. CaC CH 3 CH (CH 3 C) 2 Ca + C 2 + H 2 6. Při této reakci vzniká všudepřítomný plyn. Dá se jeho přítomnost dokázat jednoduchou chemickou reakcí? Jakou? Popište, popř. reakci proveďte. Vzniká oxid uhličitý C 2, který se dá dokázat jeho zaváděním do zkumavky s vápennou - Ca(H) 2 a nebo barytovou vodou - Ba(H) 2, kdy reakcí (viz rovnice níže) vzniká bílá sraženina, která způsobí zakalení roztoku ve zkumavce. Ca(H) 2 + C 2 CaC 3 + H 2 Ba(H) 2 + C 2 BaC 3 + H 2 Úloha 5 : Voda a její praktické využití výpočty 20 b Zadání: Cca 70 % povrchu Země pokrývají oceány a moře, v nichž je voda s vysokým obsahem solí, proto slouží tato voda v oblastech s vysokým slunečním svitem k výrobě pitné vody a soli, tzv. odsolováním. Elektrolýzou vody se zase průmyslově vyrábí vodík - plyn s velmi širokým využitím. 1. Vypočítejte z kolika m 3 (kolik je to litrů) mořské vody se dá získat cca 100 kg chloridu sodného? Průměrná salinita mořské vody je 35 a její průměrná hustota je 1,025 g / ml. 5/9

6 Pro výpočty proveďte správně převody jednotek! 1 m 3 = 10 3 dm 3 = 10 6 cm 3 = 10 6 ml = 1000 l hustota ρ: 1 g / ml = 1 g / cm 3 = 1000 kg / m 3 35 = 0,035 kg tzn., že 35 g soli NaCl...je obsaženo v 1 kg roztoku a 100 kg soli NaCl...se získá z x kg roztoku x = (100 1) / 0,035 = 2857,14 kg roztoku mořské vody tento roztok má hustotu 1,025 g / ml, což znamená, že objem tohoto množství se vypočítá ze vztahu: V = m / ρ = 2857,14 / 1025 = 2,7875 m 3 = 2787,5 l 2. Definujte pojem salinita. Je to obsah neboli koncentrace minerálních látek (zpravidla anorganických solí) ve vodě nebo vodném roztoku. 3. Uveďte alespoň dva státy, kde se mořská voda výše uvedeným způsobem zpracovává. Izrael, Saudská Arábie 4. Napište minimálně tři způsoby odstranění solí z mořské vody. - desanilace, reverzní osmóza, elektrodialýza 5. Vypočítejte, kolik g vody musíme rozložit, abychom získali 10 g plynného vodíku? Při výpočtech vycházejte z látkových množství! Ze 2 molů vody vzniknou 2 moly vodíku viz rovnice níže, tzn. že: z 18 g/mol H 2...vznikají 2 g/mol H 2 z x g H 2... vzniká 10 g H 2 x = (10 18) / 2 = 90 g 6. Zapište chemickou rovnici rozkladu vody. 2 H 2 2 H Kolik litrů zaujímá vzniklý vodík za normálních podmínek (p,t)? Za normálních podmínek zaujímá 1 mol plynu objem 22,41 litrů a vzniklé množství 10 g odpovídá dle vztahu n = m / M = 10 / 2 = 5 molům H 2. Toto látkové množství zaujímá objem V = 5 22,41 = 112,05 litrů. 6/9

7 8. Definujte pojem elektrolýza. Jedná se o fyzikálně - chemický děj probíhající na dvou elektrodách (anoda kladná a katoda záporná) při průchodu stejnosměrného elektrického proudu roztokem elektrolytu (látka schopná vést elektrický proud) nebo taveniny. Úloha 6 : Vonné esence organické látky 15 b Zadání: V potravinářství se často používají vonné esence - aromata, které se získávají z přírodních látek nebo průmyslovou výrobou. Jednou z nejvíce používaných je rumová a nebo ananasová esence. bě vznikají reakcí karboxylových kyselin a alkoholu. 1. Jak se tyto chemické reakce obecně nazývají? Která látka kromě esteru při tom vzniká? V rovnici ji na straně výchozích látek barevně zakroužkujte, aby bylo zřejmé, z čeho vzniká. Tyto reakce se nazývají esterifikace a kromě esteru při nich vzniká voda. RCH + HŔ RCŔ + H 2 2. V jakém prostředí tyto reakce probíhají a proč? Esterifikace probíhají v kyselém prostředí zpravidla kyseliny sírové H 2 S 4, která působí jako katalyzátor (urychluje reakci) a zároveň díky své hygroskopicitě váže vznikající vodu. 3. Zapište chemickou rovnicí první reakci kyseliny mravenčí a ethanolu při výrobě rumové esence, včetně názvů (oba dva) produktu. K zápisu použijte strukturní vzorce. + H C CH 2 CH 3 + H 2 Kyselina mravenčí + ethanol ethylester kyseliny mravenčí + voda 7/9

8 4. Zapište chemickou rovnicí druhou reakci kyseliny máselné a ethanolu při výrobě ananasové esence, včetně názvů (oba dva) produktu. K zápisu použijte strukturní vzorce. + H 3 C CH 2 C CH 3 + H 2 Kyselina máselná + ethanol ethylester kyseliny máselné + voda Úloha 7 : Chemie v literatuře Zadání: S chemií se setkáváme na každém kroku a dokonce její znalosti využívají i spisovatelé a filmaři. Ukázka z knihy Poprask v laboratoři, od Anemone Feslové a Günthera Heinze vydané v r v nakladatelství Albatros, je toho důkazem. Podívej, co to támhle ten pán dělá? Řekla Katka, když si opřely kola o garáž, a kývla hlavou k protějšímu domu. Její matka se zadívala na souseda, který klečel na cestičce před svým domem a celý brunátný ji čistil... Něco tady strašně smrdí, prohlásila Katka. Každopádně se už hodinu snažím ten zápach nějak odstranit. Ale je to zažrané do dlažby. Nejspíš nějaká tekutina, která zatekla do spár a vsákla se do půdy. To se tu stává často? Zeptala se paní Jelínková. Vlastně ne. Řekl pan Hrubeš, pak se otočil a odehnal kočku, která k němu přišla a začala se mu otírat o nohy. Nenávidím ty potvory! dfrkl si pan Hrubeš podrážděně. Ale ten smrad jako by je přitahoval. 5 b 1. Určete o jakou látku se jedná, zapište její název a strukturní vzorec. Jedná se kyselinu pentanovou (systematický název) neboli kyselinu valerovou (triviální název.) 2. Extrahuje se z kořene jedné léčivé byliny, která se právě pro svoji přitažlivost pro kočky nazývá kočičí kořen. Uveďte její název a přiložte obrázek. Jedná se kozlík lékařský latinsky Valeriana officinalis (slouží k přípravě známých Valeriánských kapek pro zklidnění organismu a zlepšení spánku), který právě kyselinu pentanovou obsahuje. 8/9

9 Podobný účinek na kočky má další rostlina šanta kočičí latinsky Nepeta cataria, která se již od středověku používala jako silná halucinogenní látka (obsahuje nepetaklotony - mají podobné vlastnosti jako THC a LSD ), protože má schopnost uvolnit svaly a navodit příjemný pocit relaxace. Kozlík lékařský Šanta kočičí 9/9