Ú středníkomise Chemické olympiády. 43. roč ník. KRAJSKÉ KOLO KategoriíA a E. SOUTĚŽNÍ Ú LOHY TEORETICKÉ ČÁSTI Časová nároč nost: 120 minut

Transkript

1 Ú středíkomise Chemické olympiády 43. roč ík KRAJSKÉ KOLO KategoriíA a E SOUTĚŽNÍ Ú LOHY TEORETICKÉ ČÁSTI Časová ároč ost: 20 miut Istitut dě tía mládež e Miisterstva školství, mládež e a tě lovýchovy

2 I. ANORGANICKÁ CHEMIE Zadá íkrajského kola ChO kat. A, E 2006/2007 Ú loha Povrchovéreakce komplexích chloroaiotů 8 bodů Povrchové reakce komplexích chloroaiotůprvků3d bloku s měičem aiotůse často využívá při chromatografické separaci iotůfe 3+, Co 2+, Ni 2+, Z 2+. Průběh staoveí je zhruba ásledující: a chromatografickou kolou, sestá vající z polystyreové pryskyřice esoucí protoizovaé primá rí amioskupiy polystyre-nh + 3 (v chloridové m cyklu) je aese roztok obsahující směs soli ž elezité, kobaltaté, ikelaté a ziečaté v koc. kyseliě chlorovodíkové. Eluce koloy koc. kys. chlorovodíkovou poskytuje eluá t obsahující jeom sůl ikelatou. Poté se koloa promývá HCl o kocetraci c = 5 mol.dm 3 a odté kající roztok obsahuje výhradě sůl kobaltatou. Ná sledá eluce ještě zředěějšími roztoky HCl vede k postupé mu uvolěí ž eleza a ziku z koloy.. Napište rovici povrchové reakce iotoměiče s obecým chlorokomplexem [MCl 4 ] Vysvě tlete pricip použ ité chromatografické metody. Proč je pro oddě leí jedotlivých kovů uto eluovat stá le zředěějšími kyseliami? 3. Předpoklá dejme, ž e všechy uvedeé katioty vytváří tetrachlorokomplexy v kocetrovaé kyseliě chlorovodíkové. Seřaď te tyto katioty do řady podle vzrůstající kostaty stability. 4. Všechy katioty děleé v této úloze vytvářejí v eutrá lích vodých roztocích i aiotové komplexy s EDTA (ethylediamitetraoctová kyselia). Bylo by mož é při zachová í pricipu děleí katiotů uvedeých kovů použít raději EDTA jako komplexačí a elučí čiidlo (a ahradit tak epříjemě dýmající kocetrovaou HCl)? 5. Použ ití měiče aiotůpopsaé ho v této úloze polystyre-nh + 3 X (kde X je ějaký libovolý aio, kompezující áboj polymerího katiotu) eposkytuje uspokojivé výsledky v eutrá lích prostředích a v alkalických prostředích a ěm dělící reakce aiotů vůbec eprobíhají. Vysvětlete toto chová í a avrhěte takovou úpravu měiče aiotů, aby mohl být fukčí i v eutrá lích a alkalických prostředích.

3 Zadá íkrajského kola ChO kat. A, E 2006/2007 Ú loha 2 Povrchovéreakce, automobilový katalyzá tor a stechiometricképočítá í 8 bodů Při spalová í beziu se vzduchem v automobilové m motoru v ideá lím případě vzikají oxid uhličitý a voda. V reá lé m případě však spalé plyy obsahují eje oxid uhličitý a vodu, ale i oxid uhelatý, zbytky čá stečě oxidovaých orgaických sloučei a velmi škodlivé oxidy dusíku, vedle dusíku a ezreagovaé ho zbytku kyslíku. Před vypuštěím výfukové ho plyu do vzduchu tuto směs musíme modifikovat tak, abychom omezili obsah škodlivi a co ejmeší míru. K tomu slouží dvoustupňový katalyzá tor, který v prví čá sti obsahuje houbu ze sliti platiy jako tzv. katalyzá tor redukčí, sloužící k rozkladu oxidůdusíku a eškodé plyy, a v druhéčá sti katalyzá tor oxidačí, obsahující rověž platiu (ale v jié slitiě, slož eí a příprava je pochopitelě předmětem utajová í), sloužící k oxidaci lá tek obsahujících uhlík. Pro přiblíž eí se ideá límu spalová í je mezi motor a katalyzá tor vřazeo čidlo, které určuje mož ství vzduchu přivá děé ho do motoru, resp. reguluje obsah kyslíku v plyu, který vstupuje do katalyzá toru.. Vypočítejte, kolik kilogramůvzduchu je zapotřebí a ideá lí spá leí kg beziu s oktaovým číslem 00. Teto bezi pro výpočet poklá dejte za čistý uhlovodík, užívaý pro defiici oktaové ho čísla 00. Relativí atomové hmotosti: A r (H) =, A r (C) = 2, A r (N) = 4, A r (O) = 6 2. Vysvětlete, proč se ve spalých plyech objevují oxidy dusíku ve zatelé míře, třebaž e bezi obsahuje je zaedbatelá mož ství sloučei dusíku. (Jeda chemická rovice) 3. Napište rovici procesu probíhajícího v prví (redukčí) čá sti katalyzá toru a stručě připomeňte, co říká defiice katalyzá toru ve vztahu ke směru probíhajících chemických procesů. 4. Napište rovici procesu likvidace oxidu uhelaté ho a likvidace čá stečě oxidovaé orgaické lá tky C 8 H 0 O 3 ve druhé (oxidačí) čá sti katalyzá toru. Prví děj vyjá dřete vyčísleou chemickou rovicí, druhý pouze sché matem. Vysvětlete, proč se do oxidačí oblasti katalyzá toru emusí přivá dět žádé oxidačí čiidlo. 2

4 II. ORGANICKÁ CHEMIE Zadá íkrajského kola ChO kat. A, E 2006/2007 Ú loha Doplěí reakčích schémat 7 bodů Doplňte, které hlaví produkty vzikou reakcí ásledujících esterůa laktoůs diethylamiem. Uvaž ujte pouze reakci ekvivaletu diethylamiu s ekvivaletem esteru ebo laktou. CH 3 O O C O CH 3 A + B CH 3 CH 2 N H + CH 3 CH 2 O H C CH 3 O CH 2 CH 3 O C O CH=CH 2 C + D E + F O O G Ú loha 2 Příprava amidů karboxylový ch kyseli 5 bodů Amidy karboxylových kyseli lze připravit reakcí acylchloridůs amiy. Klasické provedeí této reakce spočívá ve smíseí ekvivaletu acylchloridu s ekvivaletem amiu za přítomosti pyridiu. Ovšem amidy bezoových kyseli lze v řadě případůpřipravit i ve vodé m prostředí reakcí bezoylchloridůs amiy. Tato tzv. Schotteova-Baumaova metoda se prová dí tak, ž e se ami rozpustí, suspeduje ebo emulguje v ca 5% vodé m roztoku hydroxidu sodé ho a za míchá í ebo protřepá vá í se za laboratorí teploty přikapá vá v molá rím přebytku příslušý bezoylchlorid, který je případě rozpuště v orgaické m rozpouštědle. Pokuste se odpovědět a á sledující otá zky:. Diethylamidy kyseliy octové a bezoové lze připravit klasickým způsobem reakcí odpovídajících acylchloridů s diethylamiem v pyridiu. N,N-Diethylbezamid lze připravit i Schotteovou-Baumaovou reakcí, zatímco N,N-diethylacetamid za těchto podmíek evzike. Vysvětlete pozorovaý rozdíl v reaktivitě obou acylchloridů. Dá le apište rovice reakce acetylchloridu s diethylamiem v prostředí pyridiu a reakce bezoylchloridu s diethylamiem za podmíek Schotteovy-Baumaovy metody. 2. Jaké role má pyridi při přípravě amidůklasickým způsobem? 3. Nakreslete vzorec reaktivího itermediá tu, který vzike reakcí pyridiu s acetylchloridem. 3

5 Zadá íkrajského kola ChO kat. A, E 2006/2007 Ú loha 3 Příprava bromesterů 4 body Estery karboxylových kyseli substituovaé v poloze α atomem bromu lze pohodlě připravit tzv. Hellovou-Volhardovou-Zeliské ho reakcí (HZV bromace). Jde o dvoustupňovou proceduru: prví krok spočívá ve smíseí karboxylové kyseliy s bró mem a červeým fosforem, druhý krok je á sledá reakce této směsi s alkoholem za vziku pož adovaé ho esteru. Pokuste se odpovědět a á sledující otá zky.. Jaká je role červeé ho fosforu v té to reakci? 2. Jaký fukčí derivá t karboxylové kyseliy vziká v prvím kroku z molekuly karboxylové kyseliy? 3. Můž e být HZV bromací bromová a i bezoová kyselia? Jestliž e emůž e, uveď te důvod. Pokud se přesto této reakci kyselia bezoová podrobí, uveď te vzorec výsledé ho esteru (ve druhé m kroku použ ijte ethaol). 4

6 III. FYZIKÁ LNÍ CHEMIE Zadá íkrajského kola ChO kat. A, E 2006/2007 Ú loha Studium adsorpce potraviá řského barviva a aktivím uhlí 8 bodů Při studiu adsorpce potraviářské ho barviva E02 (tartraziu) a aktivím uhlí bylo zjištěo, ž e systé m je za daých podmíek mož o popsat pomocí Lagmuirovy izotermy. Při měřeí se postupovalo tak, ž e se k roztokům tartraziu o růzých počá tečích kocetracích c 0 a o objemu V přidalo aktiví uhlí o hmotosti m. Roztoky se echaly protřepá vat a po ustaveí rovová hy se přefiltrovaly a staovila se rovovážá kocetrace tartraziu. c 0 (mg cm 3 ) 0,05 0,035 c (mg cm 3 ) 0,008 0,020 c 0 c počá tečí kocetrace tartraziu (před adsorpcí) rovovážá kocetrace (po ustá leí adsorpčí rovová hy) Další experimetá lí data: objem roztoku V = 50 cm 3, avážka aktivího uhlí m = 0,0g.. K jedotlivým počá tečím kocetracím tartraziu určete jeho aadsorbovaé mož ství (v miligramech adsorbá tu a g aktivího uhlí). 2. Vypočtěte parametry Lagmuirovy izotermy (parametr K adsorpčí koeficiet vyjá dřete v jedotká ch cm 3 mg, maximá lí aadsorbovaé mož ství a,max v mg adsorbá tu a g aktivího uhlí). Ú loha 2 Kietika adsorpce kyslíku 4 body Poločas ž ivota vazby atomu kyslíku adsorbovaé ho a povrch wolframu při teplotě K je 0,36 s a při teplotě K je 3,49 s. Nalezěte aktivačí eergii desorpce a předexpoeciá lí faktor v Arrheiově rovici. Desorpce probíhá kietikou prvího řá du. Ú loha 3 Vý počet povrchu adsorbetu 4 body Maximá lí objem amoiaku aadsorbovaé ho a g aktivího uhlí při teplotě 298 K a tlaku Pa je 4,5 dm 3. Vypočtěte povrch jedoho gramu adsorbetu, jestliž e plocha, kterou při adsorpci zaujímá jeda molekula amoiaku, měří 0,09 m 2. Při maximá lí adsorpci předpoklá dejte dokoalé moomolekulá rí pokrytí povrchu adsorbetu. Výsledek převeď te a m 2. 5

7 IV. BIOCHEMIE Zadá íkrajského kola ChO kat. A, E 2006/2007 Pro připomeutí zá kladí reakce odbourá í glukosy: glukosa + ATP glukosa-6-fosfá t + ADP + H + glukosa-6-fosfá t D fruktosa-6-fosfá t fruktosa-6-fosfá t +ATP fruktosa-,6-bisfosfá t + ADP + H + fruktosa-,6-bisfosfá t D dihydroxyacetofosfá t + glyceraldehyd-3-fosfá t dihydroxyacetofosfá t D glyceraldehyd-3-fosfá t glyceraldehyd-3-fosfá t + HPO NAD + D,3-bisfosfoglycerá t + NADH + H +,3-bisfosfoglycerá t + ADP D 3-fosfoglycerá t + ATP 3-fosfoglycerá t D 2-fosfoglycerá t 2-fosfoglycerá t D 2-fosfoeolpyruvá t + H 2 O 2-fosfoeolpyruvá t + ADP + H + pyruvá t + ATP pyruvá t + CoA + NAD + acetyl-coa + CO 2 + NADH acetyl-coa + oxalacetá t citrá t + CoA + H + citrá t D isocitrá t isocitrá t + NAD + α-oxoglutará t + CO 2 + NADH α-oxoglutará t + CoA + NAD + sukciyl-coa + CO 2 + NADH sukciyl-coa + HPO GDP D sukciá t + GTP + CoA sukciá t + FAD D fumará t + FADH 2 fumará t + H 2 O D malá t malá t + NAD + D oxalacetá t + NADH + H + 6

8 Zadá íkrajského kola ChO kat. A, E 2006/2007 Ú loha Co dělají kvasiky při edostatku kyslíku 9 bodů Buňky ašeho těla odbourá vají v případě edostatečé ho přísuu kyslíku glukosu a laktá t. Kvasiky řeší problé m edostatku kyslíku jiak přeměou pyruvá tu a ethaol a oxid uhličitý. Opět se tak děje za účasti koezymu NAD.. Napište pomocí chemických vzorců rovici této reakce. Oxidovaou a redukovaou formu koezymu NAD stačí zapsat pomocí zkratek NAD + a NADH, musíte ale sprá vě vyčíslit elektrické á boje a atomy vodíku. 2. Uvolí se při odbourá vá í glukosy a ethaol více oxidu uhličité ho ebo mé ě ež při úplé m odbourá í (včetě reakcí citrá tové ho cyklu)? Kolikrá t? 3. Kvasiky dokáží vyrá bět ethaol až do kocetrace patá cti hmotostích procet. Kolik gramů glukosy musejí zpracovat, aby vyrobily jede litr takové ho roztoku? Hustota uvedeé ho roztoku ethaolu je 975 kg m 3. Uvá dějte všechy mezivýpočty. A r (H) =,0; A r (C) = 2,00; A r (O) = 6,00 Ú loha 2 Glykolý za aruby 3 body Syté za glukosy z pyruvá tu se liší ve třech krocích od obrá ceé glykolýzy. Jde o tři reakce, které v glykolýze probíhají evratě a v syté ze glukosy jsou ahrazey reakcemi pyruvá t + ATP + GTP + H 2 O fosfoeolpyruvá t + ADP + GDP + HPO H + fruktosa-,6-bisfosfá t + H 2 O fruktosa-6-fosfá t + HPO 4 2 glukosa-6-fosfá t + H 2 O glukosa + HPO 4 2. Kolik molekul NADH je třeba k syté ze jedé molekuly glukosy z pyruvá tu? 2. Kolik molekul ATP a GTP je třeba k syté ze jedé molekuly glukosy (uveď te je ATP a GTP spotřebovaé přímo při syté ze, eberte do úvahy ztrá tu eergie spojeou se spotřebou NADH)? 3. Kolikrá t více eergie ve formě ATP a GTP se spotřebuje a syté zu glukosy z pyruvá tu, ež se uvolí při jejím odbourá í a pyruvá t? 7

9 Ú středíkomise Chemické olympiády 43. roč ík KRAJSKÉ KOLO KategoriíA a E SOUTĚŽNÍ Ú LOHY PRAKTICKÉ ČÁSTI Časová ároč ost: 20 miut Istitut dě tía mládež e Miisterstva školství, mládež e a tě lovýchovy

10 Zadá íkrajského kola ChO kat. A, E 2006/2007 Ú loha Staoveí obsahu železa v lékařském prepará tu FERRONAT RETARD 24 bodů Někteří lidé trpí edostatkem ž eleza (emoc ebo dědičé zatíž eí), proto je uté jim ho dodá vat ve formě sytetických prepará tů. Na trhu existuje ěkolik prepará tů, prepará tem prví geerace je Ferroat, jehož hlaví slož kou je FeSO 4, a jeho obsah lze staovit ěkterou z oxidimetrických metod (magaometrie, bichromatometrie, cerimetrie, aj.). Pomů cky: 3 titračí baňky o objemu 250 ml 50 (evet. 25) ml byreta s kohoutem 25 ml odměrý vá lec 50 ml odměrý vá lec kaha, stoja s držákem, kruh, síťka ebo plotýka gumové prsty skleěá tyčika M r (FeSO 4 ) = 5,90 A r (Fe) = 55,85 Chemikálie: tablety FERRONAT RETARD (výrobce Zetiva Praha, vzorek) 2M H 2 SO 4 roztok H 3 PO 4 (:) roztok difeylamiu (idiká tor) v kocetrovaé H 2 SO 4 teto roztok je společý a je možého používat pouze pod dohledem orgaizá torů! 0,02M KMO 4 0,0667M K 2 Cr 2 O 7 Pracovípostup: a) Magaometrické staoveí bodů Vlož te tabletu do titračí baňky, přidejte 30 ml destilovaé vody, 20 ml 2M roztoku kyseliy sírové a roztok zahřívejte, až se tableta zcela rozpustí. Rozpouštěí tablety můž ete urychlit rozetřeím tyčikou. Roztok ochlaď te pod tekoucí vodou a titrujte 0,02M odměrým roztokem magaistau draselé ho. Staoveí proveď te ejvýše třikrá t a vypočtěte průměrý obsah Fe a FeSO 4 v mg v jedé tabletě. b) Bichromatometrické staoveí bodů Vlož te tabletu do titračí baňky, přidejte 30 ml destilovaé vody, 20 ml 2M roztoku kyseliy sírové a roztok zahřívejte, až se tableta zcela rozpustí. Rozpouštěí tablety můž ete urychlit rozetřeím tyčikou. Roztok ochlaď te pod tekoucí vodou, přidejte 0 ml roztoku kyseliy fosforečé (:) a 6 kapek idiká toru a titrujte odměrým roztokem dichromau draselé ho až se zeleomodrý roztok jediou kapkou zbarví modro-fialově. V blízkosti ekvivalečího bodu přidá vejte odměrý roztok je zvola a roztok důkladě míchejte. Staoveí proveď te ejvýše třikrá t a vypočtěte průměrý obsah FeSO 4 v mg v jedé tabletě. Všechy probíhající chemické děje zapište rovicemi. Porovejte své výsledky získaé oběma metodami a případé esrovalosti se pokuste vysvětlit. Kotrolíotázky:. Proč přípravky pro dodá vá í ž eleza jsou ve formě Fe 2+ a e Fe 3+? Vysvětlete. bod 2. Jak lze stabilizovat Fe 2+ v prepará tu? bod

11 Zadá íkrajského kola ChO kat. A, E 2006/2007 Ú loha 2 Dů kaz iotový ch forem železa o rů zém oxidačím čísle (kvalitativí aalý za iotů železa) 6 bodů Ve čtyřech očíslovaých zkumavká ch se vzorky, které jste obdrž eli, je přítomo ž elezo ve čtyřech formá ch jako katio ebo aio ve dvou růzých oxidačích stupích (Fe 2+, Fe 3+, [Fe(CN) 6 ] 4, [Fe(CN) 6 ] 3 ). Pomocí idetifikačích čiidel, která máte k dispozici a pomocí jejich vzá jemých reakcí zjistěte typ iotůve zkumavká ch. Pozorová í přehledě zapište do protokolu. Poz.: Stačí uvé st a vysvětlit jede důkaz pro kaž dý z iotů. Sezam idetifikačích čiidel : 2M KOH (ebo 2M NaOH) 0,M KSCN 0,M AgNO 3 0,2% roztok,0-feathroliu 0,0M I 2 0,M KI 0,M KMO 4 5% roztok kyseliy 5-sulfosalicylové Pomocá čiidla: 2M HCl pevý NaHCO 3 0,4% roztok škrobové ho mazu 0,05M EDTA Pomů cky: 6 čistých zkumavek stoja a zkumavky střička s destilovaou vodou 2

12 Praktická č ást krajského kola ChO kat. A, E 2006/2007 Praktická čá st krajského kola 43. ročíku ChO kategorie A PRACOVNÍ LIST soutě žíčíslo: Body celkem: Praktická č ást výsledky. Staoveí obsahu železa v lékařském prepará tu FERRONAT RETARD M r (FeSO 4 ) = 5,90 A r (Fe) = 55,85 Magaometrickéstaoveí Chemická rovice: Staoveí číslo 2 3 Prů měr Spotřeba 0,02 M KMO 4, ml (Fe 2+ ), mmol m(fe 2+ ), mg m(feso 4 ), mg Výpočty:

13 Praktická č ást krajského kola ChO kat. A, E 2006/2007 Bichromá tometrickéstaoveí Chemická rovice: Staoveí číslo 2 3 Prů měr Spotřeba roztoku K 2 Cr 2 O 7, ml (Fe 2+ ), mmol m(fe 2+ ), mg m(feso 4 ), mg Výpočty: Kotrolíotázky: Proč přípravky pro dodá vá í ž eleza jsou ve formě Fe 2+ a e Fe 3+? Vysvětlete. Jak lze stabilizovat Fe 2+ v prepará tu? 2

14 Praktická č ást krajského kola ChO kat. A, E 2006/ Dů kaz iotový ch forem železa o rů zém oxidačím čísle (kvalitativí aalý za iotů železa) Zkumavka: I II III IV Io: Pozorová í: (Neí uté uvá dět důkazové reakce pomocí chemických rovic. Stačí vysvětlit, které čiidlo bylo použ ito a proč.) Zkumavka I: Zkumavka II: Zkumavka III: Zkumavka IV: 3

15 Ú středíkomise Chemické olympiády 43. roč ík KRAJSKÉ KOLO KategoriíA a E ŘEŠENÍ SOUTĚŽNÍCH Ú LOH Istitut dě tía mládež e Miisterstva školství, mládež e a tě lovýchovy

16 Ř eš eíkrajského kola ChO kat. A, E 2006/2007 TEORETICKÁ Č ÁST (60 BODŮ ) I. ANORGANICKÁ CHEMIE Ú loha Povrchové reakce komplexích chloroaiotů 8 bodů. 2 polystyre-nh 3 + Cl + [MCl 4 ] 2 (polystyre-nh 3 + ) 2 [MCl 4 ] Cl ebo jakýkoliv ekvivaletí zá pis 2 body 2. Na iotoměiči zůstá vají zachycey chlorokomplexy iotůkovůa uvolňují se ioty chloridové. Chlorokomplexy (aioty) přechodých kovů se liší stabilitou. Při ízkých kocetracích chloridů v roztoku disociují komplexí chloroaioty a ioty chloridové a katioty kovů. Katioty kovůjsou vymývá y z koloy. 2 body 3. Stabilita tetrachlorokomplexůroste v řadě Ni 2+ < Co 2+ < Fe 3+ < Z 2+. Nejstabilější jsou ty chloroaioty, které tolerují i prostředí zředěé kyseliy chlorovodíkové. bod 4. Nebylo, protož e stabilita komplexu kovů s EDTA je velmi vysoká. Komplexy ve vodých roztocích prakticky edisociují zpět a své slož ky, proto je ohrož e i pricip děleí. bod 5. Pro zachyceí a děleí aiotůje zapotřebí, aby povrch polymerího osiče esl kladý á boj, tj. aby polymerí osič byl polykatiotem. Polymer esoucí primá rí amioskupiy se chová jako amoá sůl. V alkalických prostředích tedy ztrá cí proto (deprotoizuje) a ztrá cí kladý á boj. Proto emůž e fugovat jako měič aiotů v eutrá lích a alkalických prostředích. Úprava je založ ea a derivatizaci amioskupi, tj. jejich převedeí a kvarté rí amoiové skupiy typu polystyre-nr + 3. Tato látka deprotoizovat emůž e, proto je použ itelá jako měič aiotůi v alkalických prostředích. 2 body Ú loha 2 Povrchovéreakce, automobilový katalyzá tor a stechiometricképočítá í 8 bodů. Zá kladem pro defiici oktaové ho čísla je uhlovodík isookta (2,2,4-trimethylpeta), C 8 H 8. Reaguje s kyslíkem ze vzduchu (ikoli s dusíkem) podle rovice: 2 C 8 H O 2 6 CO H 2 O bod 000 g isooktau (M r = 4) je 8,77 mol. Tomu odpovídá 09,6 mol spotřebovaé ho kyslíku (M r = 32), hmotost spotřebovaé ho kyslíku je tedy 3,5 kg. 2 body Hmotost spotřebovaé ho vzduchu je hmotost kyslíku + hmotost dusíku. Hmotost dusíku se vypočte z molá rí hmotosti dusíku a látkové ho mož ství dusíku. Látkové mož ství dusíku je dostupé ze zá mé ho látkové ho mož ství kyslíku: (N 2 ) = 0,78 / 0,2 09,6 mol. Hmotost dusíku je,4 kg. Hmotost spotřebovaé ho vzduchu je 4,9 kg. bod 2. Za vysokých teplot dosaž eých při hořeí reaguje s kyslíkem v měřitelé míře i dusík podle rovice: N 2 + O 2 2 NO apod. 0,5 bodu Tím lze vysvětlit přítomost oxidůdusíku ve výfukových plyech NO O 2 + N 2 0,5 bodu Katalyzá tor urychluje současě přímou i zpětou reakci, urychluje ustaveí rovová hy, avšak eovlivňuje její polohu. bod 4. 2 CO + O 2 2 CO 2 0,5 bodu C 8 H 0 O 3 + O 2 CO 2 + H 2 O 0,5 bodu Potřebý kyslík pro oxidačí čá st katalyzá toru pochá zí z adbytku vzduchu použ ité ho pro spalová í, další podíl se získá v redukčí čá sti katalyzá toru. bod

17 II. ORGANICKÁ CHEMIE Ř eš eíkrajského kola ChO kat. A, E 2006/2007 Ú loha Doplěí reakčích schémat 7 bodů A + B C + D CH 3 CH 2 O N C CH 3 CH 2 OCH 3 + CH 3 OH CH 3 CH 2 O N C CH 3 CH 2 H + C 2 H 5 OH E + F G CH 3 CH 2 O N C CH 3 CH 2 CH 3 + CH 3 CH=O CH 3 CH 2 O N CCH 2 CH 2 CH 2 CH 2 OH CH 3 CH 2 Za každý správý vzorec látky A až G po bodu (pokud je místo acetaldehydu uvede viylalkohol, odečte se 0,5 bodu) Ú loha 2 Příprava amidů karboxylový ch kyseli 5 bodů. Bezoylchlorid je a rozdíl od acetylchloridu lipofilější a tudíž omezeě rozpustý ve vodě. V důsledku toho se je velmi zvola hydrolyzuje ve vodě a rozdíl od acetylchloridu, který reaguje s vodou bouřlivě. Protož e diethylami je při reakci ukleofilější ež voda, dochá zí při Schotteově-Baumaově reakci předostě ke vziku amidu. bod Reakce acetylchloridu: CH 3 CH 2 CH 3 CH 2 N H + CH 3 COCl N COCH3 + CH 3 CH 2 CH 3 CH 2 Reakce bezoylchloridu: N N H Cl bod CH 3 CH 2 CH 3 CH 2 O N H + COCl + NaOH N C CH 3 CH 2 CH 3 CH 2 + NaCl + H 2 O bod 2. Pyridi plí v systé mu dvojí úlohu: a) Váže vzikající chlorovodík, který by jiak eutralizoval poloviu použ ité ho amiu. 0,5 bodu b) Poskytuje s acylchloridem reaktiví N-acylpyridiiovou sůl. Ta má oproti výchozímu acylchloridu jedu předost: kladě abitý atom dusíku zvyšuje elektroový deficit a uhlíku karboylu více ež chló r a proto je sůl reaktivější ež acylchlorid. bod 2

18 Ř eš eíkrajského kola ChO kat. A, E 2006/ Vzorec itermediá tu: N + C H 3 O 0,5 bodu Ú loha 3 Příprava bromesterů 4 body. Červeý fosfor vytváří reakcí s bró mem bromid fosforitý PBr 3 (případě ve směsi s bromidem fosforečým). bod 2. V prvím kroku HZV bromace vziká bromid karboxylové kyseliy (karboylbromid). bod 3. Kyselia bezoová emů že být bromová a, protož e emá v molekule α-vodíkové atomy. Pokud se přesto kyselia bezoová podrobí HZV bromaci, vzike její ester, tj. ethyl-bezoát v případě použ ití ethaolu. 2 body 3

19 III. FYZIKÁ LNÍ CHEMIE Ř eš eíkrajského kola ChO kat. A, E 2006/2007 Ú loha Studium adsorpce potraviá řského barviva a aktivím uhlí. Výpočet aadsorbovaé ho mož ství: Výpočet mož ství tartraziu v roztoku: m m m = 0,05 50 = 0,75 mg = 0, =,75 mg m = 0, = 0,40 mg = 0, =,00 mg Naadsorbovaé mož ství (vztaž eé a kokré tí avážku 0,0 g adsorbetu): a a 2 ' = 0,75 0,40 = 0,35 mg ' =,75,00 = 0,75 mg Přepočet a g aktivího uhlí: a a2 = = 0,35 0,0 0,75 0,0 = 35 mg g = 75 mg g 8 bodů 2 body 2. Výpočet parametrů Lagmuirovy izotermy. Příklad řešeí. Rovici je mož é řešit i jiým způsobem, proto eí bodová postup, ale pouze výsledky. a = a,max K c + K c liearizace, sestaveí soustavy rovic a a2 úprava: = = K = c dosazeí: a, max a a, max c c 2 K c 2 K c 2 + a, max + ( ) a2 a2 c a a, max 35 0, ,008 0,020 0,008 K = = 5,625 cm 3 mg 3 body výpočet a, max + K c = ( 75 35) a, max a K c + 5,625 0,008 a, max = 35 = 35 mg g 3 body 5,625 0,008 4

20 Ř eš eíkrajského kola ChO kat. A, E 2006/2007 Ú loha 2 Kietika adsorpce kyslíku 4 body Pro výpočet se použ ije rovice: Ed kd = A exp 0,5 bodu R T Zde je uvede příklad řešeí. Rovici je mož é řešit i jiým způsobem, proto eí bodová postup, ale pouze výsledky. Liearizace: l k E l A R T d d = Vytvořeí soustavy rovic: Úprava: l k l k k l k d d2 Ed = l A R T Ed = l A R T d2 Ed d Vyjá dřeí E d : E Výpočet k d : k = d d d Výpočet E d : 2 R T T2 2 kd2 R l k = bod T T l 2 = τ / 2 l 2 3,49 l 2 k d2 = =,93 s 0,25 bodu 0,36 k d = = 0,20 s 0,25 bodu 0,20 8,34 l, E d = = J mol bod 5

21 Ř eš eíkrajského kola ChO kat. A, E 2006/2007 Výpočet parametru A: Dosazeí: kd A = Ed exp R T 0,20 A = = 6,4 0 2 s bod exp 8, Ú loha 3 Studium adsorpce potraviá řského barviva a aktivím uhlí 4 body Výpočet aadsorbovaé ho lá tkové ho mož ství: pv = RT pv = RT ,5 0 = 8, = 0,84 mol 2 body Počet aadsorbovaých molekul: N = N a N = 0,84 6, =, bod Povrch adsorbetu: S ad =, ,09 =, m 2 =, m 2 bod 6

22 IV. BIOCHEMIE Ř eš eíkrajského kola ChO kat. A, E 2006/2007 Ú loha Co dělají kvasiky při edostatku kyslíku 9 bodů. Např. CH 3 CO COOH + NADH + H + CH 3 CH 2 OH + NAD + + CO 2 2 body 2. Mé ě. bod Třikrá t. bod g, výpočet: 5 bodů hmotost roztoku = l 975 g/l = 975 g hmotost ethaolu = 0,5 975 g = 46,25 g lá tkové mož ství ethaolu = (46,25 g) / (46,06 g/mol) = 3,75 mol lá tkové mož ství glukosy = lá tkové mož ství ethaolu / 2 =,59 mol hmotost glukosy =,59 mol 80 g/mol = 286 g Pokud eícelkový výsledek správý, uzejte bod za každý správý mezivýsledek. Ú loha 2 Glykolý za aruby 3 body. 2 molekuly. bod 2. 6 molekul. bod 3. Třikrá t. bod 7

23 Ř eš eíkrajského kola ChO kat. A, E 2006/2007 PRAKTICKÁ Č ÁST (40 BODŮ ) Ú loha Staoveí obsahu železa v lékařském prepará tu FERRONAT RETARD 24 bodů Magaometrie: 5 Fe 2+ + MO H + 5 Fe 3+ + M H 2 O bod (Fe 2+ ) / (MO 4 ) = 5 m(feso 4 ) = 5 c(mo 4 ) V(MO 4 ) M r (FeSO 4 ) Titrace: Výpočet: odchylka: počet bodů : 0,0 0,3 ml 8 0,3,0 ml 8 ( odchylka) >,0 ml 0 Nejvýš e 8 bodů 2 body Bichromá tometrie 6 Fe 2+ + Cr 2 O H + 6 Fe Cr H 2 O bod (Fe 2+ ) / (Cr 2 O 7 2 ) = 6 m(feso 4 ) = 6 c(cr 2 O 7 2 ) V(Cr 2 O 7 2 ) M r (FeSO 4 ) Titrace: Výpočet: odchylka: počet bodů : 0,0 0,3 ml 8 0,3,0 ml 8 ( odchylka) >,0 ml 0 Nejvýš e 8 bodů 2 body Bylo ověřeo, ž e oběma metodami byly získá y výsledky v rozmezí 05 ± 3 mg (Fe 2+ ) ebo 285,6 mg (FeSO 4 ), jak je pož adová o Stá tím ústavem pro kotrolu lé čiv (SÚKL) v Praze. Kotrolíotázky: Ioty Fe 3+ se sráží jako Fe(OH) 3 při fyziologické m ph, proto je uté tyto ioty stabilizovat tvorbou stabilího chelá tu s bioligady typu eterobacti (apř. při trasportu ž eleza u rostli) ebo léčiv typu Desferrioxami B (apř. pro lidi trpící poruchou metabolismu ž eleza). Ioty Fe 2+ tvoří sraž eiu příslušé ho hydroxidu při vyšší hodotě ph. bod 2. Ioty Fe 2+ lze stabilizovat v roztoku přítomostí redukujících čiidel (apř. kyselia askorbová, vitami C), které ěkteré prepará ty pro dodá vá í ž eleza obsahují a zvyšují tak svoji účiost vstřebá vá í. To je zajištěo apř. v lékařské m prepará tu Sorbifer Durules (výrobce Astra Pharmaceuticals AB Švé dsko) eboduje se. bod 8

24 Ř eš eíkrajského kola ChO kat. A, E 2006/2007 Ú loha 2 Dů kaz iotový ch forem železa o rů zém oxidačím čísle (kvalitativí aalý za iotů železa) 6 bodů Správé určeíkaždého iotu 2 body, vysvětleídů kazu 2 body, celkem 4 4 = 6 bodů (pro určeístačípoužít a vysvětlit jede dů kaz) Fe 2+ reakce s hydroxidem draselým tvorba zeleé sraž eiy Fe(OH) 2, která se zvola barví do rezava oxidací vzdušým kyslíkem reakce s,0-featroliem (L) v slabě kyselé m prostředí vzike červeě zbarveý komplex FeL 3 2+ : Fe L FeL 3 2+ Oxidací tohoto komplexu apř. magaistaem dostaeme modře zbarveý komplex FeL 3 3+ ; zbarveí je vraté. reakce s [Fe(CN) 6 ] 3 (vzorkem) tvorba Turbullovy ebo berlíské modři promělivé ho slož eí apř.: Fe 2+ + [Fe(CN) 6 ] 3 Fe 3+ + [Fe(CN) 6 ] 4 Fe 3+ + K + + [Fe(CN) 6 ] 4 K{Fe III [Fe II (CN) 6 ]} reakce s jó dem v slabě alkalické m prostředí (přídavek NaHCO 3 ) odbarveí roztoku 2 Fe 2+ + I 2 2 Fe I rovová ha té to reakce je posuuta ve prospěch produktůza použ ití EDTA Fe 3+ reakce s hydroxidem draselým tvorba rezavě hědé sraž eiy Fe(OH) 3 reakce s thiokyaataovými ioty SCN v kyselé m prostředí červeé zbarveí roztoku vlivem tvorby komplexů[fe(scn) x ] 3 x reakce s kyseliou 5-sulfosalicylovou červeofialové zbarveí (ML komplex v slabě kyselé m) až ž luté zbarveí roztoku (ML 3 komplex v alkalické m prostředí) reakce s [Fe(CN) 6 ] 4 (vzorkem) tvorba berlíské modři promělivé ho slož eí apř. Fe 3+ + K + + [Fe(CN) 6 ] 4 K{Fe III [Fe II (CN) 6 ]} reakce s jodidem v kyselé m prostředí vzik jó du, který barví roztok 2 Fe I 2 Fe 2+ + I 2 rovová ha té to reakce je posuuta ve prospěch produktůza použ ití,0-feathroliu [Fe(CN) 6 ] 4 [Fe(CN) 6 ] 3 reakce s Ag + tvorba bílé sraž eiy Ag 4 [Fe(CN) 6 ] reakce s roztokem jó du odbarveí roztoku 2 [Fe(CN) 6 ] 4 + I 2 2 [Fe(CN) 6 ] I aalogická reakce s magaistaem draselým odbarveí roztoku důkaz reakcí se vzorkem Fe 3+ (viz Fe 3+ ) reakce s Ag + tvorba červeohědé amorfí sraž eiy Ag 3 [Fe(CN) 6 ] reakce s roztokem jodidu vzik jó du (zabarveí roztoku) 2 [Fe(CN) 6 ] I 2 [Fe(CN) 6 ] 4 + I 2 důkaz reakcí se vzorkem Fe 2+ (viz Fe 2+ ) 9