E KONTROLNÍ TEST ŠKOLNÍHO KOLA

Transkript

1 Ústřední komise Chemické olymiády 50. ročník 03/04 ŠKOLNÍ KOLO kategorie A a E KONROLNÍ ES ŠKOLNÍHO KOLA časová náročnost: 0 minut

2 8 I. A VIII. A , ,003 H He,0 II. A III. A IV. A V. A VI. A VII. A Vodík relativní atomová hmotnost Helium 6,94 9,0 8,998 0,8,0 4,007 5,999 8,998 0,79 značka 3Li 4Be 9F 5B 6C 7N 8O 9F 0Ne 0,97,50 4,0,00,50 3,0 3,50 4,0 rotonové elektronegativita Lithium Beryllium Fluor Bor Uhlík Dusík Kyslík Fluor Neon,990 4,305 číslo 6,98 8,086 30,974 3,060 35,453 39,948 název Na Mg Al 4Si 5P 6S 7Cl 8Ar,00,0 III. B IV.B V.B VI.B VII.B VIII.B VIII.B VIII.B I.B II.B,50,70,0,40,80 Sodík Hořčík Hliník Křemík Fosfor Síra Chlor Argon 39,0 40,08 44,96 47,88 50,94 5,00 54,94 55,85 58,93 58,69 63,55 65,38 69,7 7,6 74,9 78,96 79,90 83,80 9K 0Ca Sc i 3V 4Cr 5Mn 6Fe 7Co 8Ni 9Cu 30Zn 3Ga 3Ge 33As 34Se 35Br 36Kr 0,9,00,0,30,50,60,60,60,70,70,70,70,80,00,0,50,70 Draslík Váník Skandium itan Vanad Chrom Mangan Železo Kobalt Nikl Měď Zinek Gallium Germanium Arsen Selen Brom Kryton 85,47 87,6 88,9 9, 9,9 95,94 ~98 0,07 0,9 06,4 07,87,4 4,8 8,7,75 7,60 6,90 3,9 37Rb 38Sr 39Y 40Zr 4Nb 4Mo 43c 44Ru 45Rh 46Pd 47Ag 48Cd 49In 50Sn 5Sb 5e 53I 54Xe 0,89 0,99,0,0,0,30,40,40,40,30,40,50,50,70,80,00,0 Rubidium Stroncium Yttrium Zirconium Niob Molybden echnecium Ruthenium Rhodium Palladium Stříbro Kadmium Indium Cín Antimon ellur Jod Xenon 3,9 37,33 78,49 80,95 83,85 86, 90,0 9, 95,08 96,97 00,59 04,38 07,0 08,98 ~09 ~0 ~ 55Cs 56Ba 7Hf 73a 74W 75Re 76Os 77Ir 78Pt 79Au 80Hg 8l 8Pb 83Bi 84Po 85At 86Rn 0,86 0,97,0,30,30,50,50,50,40,40,40,40,50,70,80,90 Cesium Barium Hafnium antal Wolfram Rhenium Osmium Iridium Platina Zlato Rtuť hallium Olovo Bismut Polonium Astat Radon ~3 6,03 6, 6, 63, 6, ~87 89 ~88 ~89 ~ Fr 88Ra 04Rf 05Db 06Sg 07Bh 08Hs 09Mt 0Ds Rg Cn 3Uut 4Uuq 5Uu 6Uuh 7Uus 8Uuo 0,86 0,97 Francium Radium Rutherfordium Dubnium Seaborgium Bohrium Hassium Meitnerium Darmstadtium Roentgenium Coernicium Ununtrium Ununquadium Ununentium Ununhexium Ununsetium Ununoctium 6 Lanthanoidy 7 Aktinoidy 38,9 40, 40,9 44,4 ~45 50,36 5,96 57,5 58,93 6,50 64,93 67,6 68,93 73,04 74,04 57La 58Ce 59Pr 60Nd 6Pm 6Sm 63Eu 64Gd 65b 66Dy 67Ho 68Er 69m 70Yb 7Lu,0,0,0,0,0,0,00,0,0,0,0,0,0,0,0 Lanthan Cer Praseodym Neodym Promethium Samarium Euroium Gadolinium erbium Dysrosium Holmium Erbium hulium Ytterbium Lutecium 7,03 3,04 3,04 38,03 37,05 {44} ~43 ~47 ~47 ~5 ~5 ~57 ~58 ~59 ~60 89Ac 90h 9Pa 9U 93N 94Pu 95Am 96Cm 97Bk 98Cf 99Es 00Fm0Md 0No 03Lr,00,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0 Aktinium horium Protaktinium Uran Netunium Plutonium Americium Curium Berkelium Kalifornium Einsteinium Fermium Mendelevium Nobelium Lawrecium grafické zracování Ladislav Nádherný, 4/00

3 KONROLNÍ ES ŠKOLNÍHO KOLA (60 BODŮ) ANORGANICKÁ CHEMIE 6 BODŮ Úloha Elektrolýza vody 6,5 bodu Vodu lze rozložit na rvky různými zůsoby, nař. teelně, fotochemicky (jak to umí zelené rostliny ři fotosyntéze), nebo také elektrickým roudem. Uvažujme, že do destilované vody onoříme dvě latinové (inertní) elektrody a řiojíme zdroj stejnosměrného roudu.. Proč robíhá elektrolýza destilované vody omalu a je otřeba relativně vysoké naětí? Naoak hladce ři naětí několika voltů robíhá elektrolýza o řídavku nař. kyseliny sírové.. Dolňte následující tabulku ro říad elektrolýzy 0,5M H SO 4 : robíhající děj označení elektrody vznikající lyn vyčíslená oloreakce elektrodového děje oxidace redukce Ovšem zdaleka ne každá sloučenina rozustná ve vodě je ro toto oužití vhodná. 3. Z následujících sloučenin vyberte ty, které ro elektrolýzu vody NELZE oužít, a vždy uveďte důvod, roč je nelze oužít: a) KOH b) ZnSO 4 c) HCl d) HClO 4 e) Na SO 4 f) CH 3 OH g) FeBr Úloha Hořlavý lyn 5,5 bodu Iontová binární sloučenina váníku A s vodou živě reaguje za vzniku lynu B (). Plyn B o zaálení na vzduchu hoří čadivým lamenem (). Látka C obsahuje 8,53 % uhlíku, 0,4 % vodíku a 7,05 % kyslíku. Je stabilní ouze za extrémně nízkých telot do 5 K. Při vyšších telotách se rozkládá za vzniku lynu B (3).. Naište vzorce látek A, B a C.. Naište rovnice reakcí (), () a (3). 3. Co zůsobuje černošedé zbarvení kouře ři hoření B? Jaké je oužití lynu B?

4 Úloha 3 A zase to sušení 4 body. Do následující tabulky uveďte (A/N), ze kterých sušidel lze destilovat následující rozouštědla za účelem sušení: toluen isoroanol diethylether ethylacetát dichlormethan Na SO 4 K CO 3 P 4 O 0 CaH Na Na silikagel oužívaný k sušení v exsikátorech bývá naadsorbovaný chlorid jednoho z řechodných kovů v oxidačním stavu +II. Pokud je silikagel bezvodý, má modrou barvu. V říadě, že se vyčerá a zvlhne, dojde ke změně jeho barvy na růžovou, a uživatel ví, že je třeba jej vyměnit.. jaký ion M +II se jedná? 3. Poište chemické děje, ke kterým dochází ři změně barvy silikagelu.

5 ORGANICKÁ CHEMIE 6 BODŮ Úloha Funkční deriváty karboxylových kyselin 8 bodů Mezi nejčastěji se vyskytující funkční deriváty karboxylových kyselin atří amidy, anhydridy, chloridy a estery.. Seřaďte tyto deriváty v ořadí jejich rostoucí reaktivity.. Chloridy karboxylových kyselin lze řiravit reakcí karboxylových kyselin s SOCl. Naište a vyčíslete rovnici reakce benzoové kyseliny s SOCl. Chloridy karboxylových kyselin slouží jako výchozí látky ro říravu ostatních derivátů karboxylových kyselin. 3. Jaké výchozí látky byly oužity ro říravu následujících esterů? Sloučeniny A a C vykazují odobné chemické vlastnosti a jsou čtyřrvkové. O A + B báze O + báze H Cl C + D báze O + báze H Cl O Bylo zjištěno, že oužije-li se jako báze yridin, zvýší se rychlost reakce. Pyridin tedy neůsobí ouze jako báze, ale musí mít i jinou roli. Reakce v řítomnosti yridinu nerobíhá římo, ale nejrve vzniká mezirodukt, který ochotně odléhá další reakci. 4. Navrhněte strukturu meziroduktu, který vznikne ři reakci výchozích látek C a D v řítomnosti yridinu. H NMR sektrum tohoto meziroduktu má 6 signálů v oblasti aromatických vodíků. 5. Naište rovnici říravy N,N-dimethylacetamidu z acetylchloridu. Kolik ekvivalentů aminu se v reakci sotřebuje? 6. Naište rovnici reakce obecné karboxylové kyseliny s obecným sekundárním aminem za laboratorní teloty. Bylo by možné takto řiravit amid? 7. Chloridy, anhydridy, estery i amidy odléhají hydrolýze za vzniku karboxylových kyselin. Naište rovnice hydrolýzy obecného chloridu a esteru. Jaký je hlavní rozdíl mezi těmito reakcemi? 3

6 8. Následující estery vykazují za odmínek bazické hydrolýzy rozdílnou reaktivitu. Seřaďte je v ořadí klesající rychlosti jejich hydrolýzy. Zvolené ořadí vysvětlete. Úloha Hydráty 6 bodů Jedním z nukleofilů adujících se na karbonylovou skuinu je voda. Jedná se ale o rovnovážnou reakci a rovnováha je obvykle osunuta ve rosěch reaktantů. Existuje však několik říadů, kdy molekula adici vody vítá.. Prvním říkladem je formaldehyd. Rovnováha je osunuta ve rosěch hydrátu. Jaký osun byste očekávali v 3 C{ H} NMR sektru formaldehydu měřeném v nenukleofilním organickém rozouštědle (nař. DMSO-d6)? Jaký osun byste očekávali, okud byste změřili sektrum v deuterované vodě? Jaká by byla multilicita signálu v obou říadech? Signály rozouštědla neuvažujte.. Dalším říkladem sloučenin, které snadno adují vodu, jsou chloral (trichloracetaldehyd) a hexafluoraceton. Jaké vlivy usnadňující adici vody se ulatňují zde? Naište chemické rovnice oisující adici vody na tyto dvě sloučeniny. Která z nich bude adovat vodu snáze a roč? 3. Ninhydrin je triketon následující struktury. Ve vodném roztoku se vyskytuje jako monohydrát. Která z oxoskuin je hydratovaná a roč? K čemu se ninhydrin oužívá? 4. Posledním říkladem budou cyklické ketony. U následujících dvojic vyberte ten keton, který bude snáz adovat vodu, a svůj výběr zdůvodněte. a) cykloroanon a cyklohexanon b) cykloentanon a cyklohexanon 4

7 Úloha 3 Syntéza doxicominu body Doxicomin A atří mezi oioidní analgetika. Analgetický účinek g doxicominu je srovnatelný s účinkem 0,0 g morfinu.. Dolňte struktury sloučenin B-E v syntéze doxicominu. 5

8 FYZIKÁLNÍ CHEMIE 6 BODŮ Úloha est bodů. V olymijském roce 998 ustil Dominik Hašek za svá záda 3,9 % vystřelených uků. Vyberte srávné tvrzení. a) Puková absorbance Dominika Haška byla 0,039. b) Puková transmitance Dominika Haška byla 0,039. c) Puková absorbance Dominika Haška byla 0,96. d) Puková transmitance Dominika Haška byla 0,96.. eelná kaacita těžké vody je 84,67 kj mol oroti běžné vodě 75,34 kj mol. Za ředokladu stejných teelných toků z/do totožných množství H O a D O, určete ravdivé tvrzení. a) Polévka z těžké vody vychladne dříve než olévka z běžné vody. b) Polárníka čaj z těžké vody zahřeje méně než čaj z běžné vody. c) Pivo z těžké vody ztelá ozději než z běžné vody. d) Sortovce limonáda z těžké vody ochladí méně než z běžné vody. 3. Čistá deuterovaná voda má hodnotu iontového součinu vody ři telotě 5 C K w, D deuterované vody je asi (doložte výočtem): a) 7,00 b) 7,43 c) 6,65 d) 4,0 e),38 4. Začalo mrznout a na chodnících to klouže. Je třeba začít syat chodník. Největšího efektu dosáhneme, osyeme-li chodník 0 kg (doložte výočtem): A r (Ca) 40; A r (Na) 3; A r (Cl) 35,5; A r (C) ; A r (H) ; A r (O) 6 a) NaCl b) Bezvodý CaCl c) Strouhanky d) Sacharózy 5. Plná skleněná láhev vína (3 obj. % ethanolu) onechána řes noc na balkoně raskla. Hustota ethanolu je 0,8 g cm 3. Kryoskoická konstanta vody má hodnotu,86 K kg mol. M r (ethanol) 46. Vyberte ravděodobný důvod rasknutí (doložte výočtem): a) Přes město roletěla stíhačka, která řešla do nadzvukového režimu. b) elota v noci vzrostla na 4 C. c) elota v noci klesla na 5 C. d) elota v noci klesla na C. 6

9 6. Na dně moře, v Mariánském říkou je tlak asi 000 atm. Předokládejme telotu asi 5 C. Voda za těchto okolností bude: Graf řevzat ze stránek Martina Chalina, htt:// a) Led tyu Ih b) Kaalná c) Led tyu VII d) Vlivem jaderných reakcí dojde k řeměně atomů vodíku na helium za vzniku He O 7. Henryho konstanta CO je menší než Henryho konstanta kyslíku. Platí: a) Rozustnost kyslíku je větší než rozustnost CO. b) Rozustnost kyslíku je menší než rozustnost CO. c) Ze znalosti Henryho konstanty nelze určit, zda je rozustnější CO nebo O. d) Rozustnost obou lynů je stejná, neboť kyslík a CO jsou v rovnováze. 8. V televizním zravodajství v roce 00 se objevila zráva Po fotbalovém utkání s Mexikem Francie vře a zároveň je nálada na bodu mrazu. Francie se nejsíše nacházela: a) V kritickém bodu. b) V bodu G. c) V azeotroním bodu. d) V trojném bodu. 7

10 8 Vzorečkovník netriviálních vztahů: Clausiova-Claeyronova rovnice f S S R ln H Claeyronova rovnice m f V H van t Hoffova rovnice R R ln H K K Osmotický tlak R c π Lambertův-Beerův zákon l c l l A ε log log 0 l N l l σ 0 ln Henryho zákon H K x y Raoultův zákon S x y i i Objem koule r V π Povrch koule 4 r S π Obvod kruhu r o π

11 Obsah kruhu S π r Hessův zákon H R k i ν H i sl m i Hydrostatický tlak ρ g h Stavová rovnice ideálního lynu V n R Molární objem V V m n M ρ Snížení teloty tání roztoku t (rozouště dlo) (roztok) K t t K b Kryoskoická konstanta K K R H NB, M m, tání Antoineova rovnice log s B A C + t Rovnovážná konstanta aa + bb rr + ss K r s [ R] [ S] [ A] a [ B] b elo dodané systému ři zvýšení teloty za stálého tlaku Q n cm m c, sec 9

12 Relativní vlhkost vzduchu φ H O s Definice H H 3 + [ ] log H O Fyzikální konstanty: g 9,8 m s R 8,34 J K mol k, J K N Av 6,0 0 3 mol st 035 Pa m u, kg 0

13 BIOCHEMIE BODŮ Úloha Izotoy vodíku 5 bodů. Máme 6 jader tritia ( 3 H, oločas rozadu,6 roku). Kolik jader nám zbyde o 5, letech?. Vyšší koncentrace deuteria ve vodě (ro většinu organismů kolem 0 %) ůsobí toxicky a zůsobují metabolický rozvrat, zůsobený vlivem na enzymovou kinetiku (isotoový efekt). Vysvětlete. Proč je isotoový efekt největší rávě u isotoů vodíku? Uveďte alesoň dvě metody, kterými byste stanovili obsah deuterované vody ve vodě. Úloha H vně a uvnitř buněk 7 bodů. Hodnota H žaludku nalačno je kolem,0, o vydatném obědě řibližně 4,0. Nalačno ředokládejte objem šťáv 00 ml, o najedení 800 ml. Předokládejte, že jediným zdrojem kyselosti v žaludku je kyselina chlorovodíková. Kolik miligramů kyseliny chlorovodíkové je v žaludku nalačno a kolik o najedení? A r (H), A r (Cl) 35. Uvnitř buněk (v cytolazmě) žaludeční sliznice je H 6,5, v žaludku nalačno je H,0. Kolikrát je vyšší koncentrace H + iontů venku než uvnitř (zaokrouhlete na celé číslo)? 3. Intenzívním dýcháním se vám zamotá hlava tzv. resirační alkalóza nebo holotroní dýchání. Jev je zůsoben vydýcháním jednoho roduktu metabolismu v krvi. Vysvětlete.