Ministerstvo školství, mládeže a tělovýchovy Ústřední komise Chemické olympiády. 46. ročník 2009/2010. KRAJSKÉ KOLO kategorie D

Transkript

1 Ministerstvo školství, mládeže a tělovýchovy Ústřední komise Chemické olympiády 46. ročník 2009/2010 KRAJSKÉ KOLO kategorie D ŘEŠENÍ SOUTĚŽNÍCH ÚLOH

2 TEORETICKÁ ČÁST (60 bodů) Úloha 1 Vlastnosti prvků 26 bodů 1. Doplnění tabulky. Český název Latinský název Chemická značka Protonové číslo Teplota tání ( C) Teplota varu ( C) Lithium Lithium Li 3 180, Sodík Natrium Na 11 97,81 882,9 Draslík Kalium K 19 63,25 759,9 Rubidium Rubidium Rb 37 38, Cesium Caesium Cs 55 28,4 669,3 Francium Francium Fr za každý doplněný název prvku, značku prvku a jeho protonové číslo 0,25 bodu max. 4 body, za odhady teplot tání a varu rubidia body, celkem 8 bodů T t 40 C 1

3 T v 690 C 3. Reakční schémata. 2 M + 2 H 2 O 2 MOH + H 2 (hydroxid kovu + vodík) 2 M + H 2 SO 4 M 2 SO 4 + H 2 (síran kovu + vodík) 2 M + Cl 2 2 MCl (chlorid kovu) elektrolýz a 2 MCl(l) 2 M + Cl 2 (kov a chlor) 2 MOH (v nadbytku) + CO 2 M 2 CO 3 + H 2 O (uhličitan kovu + voda) 2 MNO 3 + C 2 MNO 2 + CO 2 (dusitan kovu + oxid uhličitý), nebo MNO 3 + C t MNO 2 + CO (dusitan kovu + oxid uhličitý) za každý správný graf 4 body, celkem 8 bodů za každou rovnici 1 bod, celkem 6 bodů 4. Reagují uvedené prvky M s petrolejem? a) reagují b) reagují bouřlivě c) nereagují d) rozpouští se 1 bod 5. Odpovědi na otázky. a) Periodický zákon. 1 bod b) Používá se např. při odvození fyzikálně-chemických vlastností prvků, využívá se k uspořádání prvků do periodické tabulky apod. 1 bod c) Prezentoval ho poprvé 6. března 1869 Dmitrij Ivanovič Mendělejev. 1 bod 2

4 Úloha 2 Ester kyseliny 8 bodů O O 1. OH + H + + H 2 O 1 bod OH O Reakce musí probíhat v kyselém prostředí. 1 bod 2. Urči hmotnost esteru získaného reakcí 10 ml (100%) butanolu s kyselinou octovou. Hmotnost butanolu... m = 0, = 8,098 g Látkové množství... n(butanol) = m/m = 8,098/74,12 = 0,1093 mol n(ester) = n(butanol) = 0,1093 mol m = n M = 12,697 g =& 12,7 g esteru, pokud by reakce probíhala ze 100 %. 4 body 3. Pokud reakce proběhne z 80 %, hmotnost esteru bude m = 0,8 12,697 g = 10,158 g =& 10,2 g 2 body Úloha 3 Termický rozklad vybraných chemických látek? 22 bodů 1. Doplň a uprav chemické rovnice termického rozkladu několika látek. a) 2 KMnO 4 t K 2 MnO 4 + MnO 2 + O 2, b) 2 HgO t 2 Hg + O 2, c) 2 NaHCO 3 t Na 2 CO 3 + CO 2 + H 2 O, d) 2 NaNO 3 t 2 NaNO 2 + O 2, e) NH 4 NO 3 t N 2 O + 2 H 2 O, f) KClO 4 t KCl + 2 O 2, g) (NH 4 ) 2 Cr 2 O 7 t N 2 + Cr 2 O H 2 O. za každou správně doplněnou a upravenou rovnici 2 body, celkem 14 bodů 2. a), b), c), d), e), f). za každou určenou redoxní rovnici 1 bod, celkem 5 bodů 3. Názvy sloučenin. Sloučenina K 2 MnO 4 KNO 2 Pb(NO 3 ) 2 NH 4 NO 3 KClO 4 (NH 4 ) 2 Cr 2 O 7 Název manganan draselný dusitan sodný dusičnan olovnatý dusičnan amonný chloristan draselný dichroman amonný za každý správný název 0,5 bodu, celkem 3 body 3

5 Úloha 4 Vlastnosti látek charakteristické zbarvení 4 body Sloučenina Barva Prvek Barva KMnO 4 fialový S žlutá CaCO 3 bílý C (grafit) černý Na 2 CO 3 bílý Cu růžová (červená) CuSO 4.5H 2 O modrý Hg šedá (stříbrná) správná barva 0,5 bodu, celkem 4 body 4

6 PRAKTICKÁ ČÁST (40 bodů) Úloha 1 Reakce síranu měďnatého 20 bodů 1. a 2.: Do tabulky zapiš výsledky experimentů a pozorování barevné změny, chemické rovnice Reakce a) b) Zbarvení reakční směsi po reakci červená Cu světle-zelený roztok modrofialová sraženina resp. roztok Reakce CuSO 4 Rovnice reakce CuSO 4 + Fe FeSO 4 + Cu CuSO NH 3 [Cu(NH 3 ) 4 ]SO 4 c) černá sraženina CuSO 4 + Na 2 S CuS + Na 2 SO 4 d) světle-modrozelená sraženina 2 CuSO 4 + Na 2 CO H 2 O CuCO 3.Cu(OH) NaHSO 4 e) modrá sraženina CuSO po zahřátí t NaOH Cu(OH) 2 + Na 2 SO 4 Cu(OH) černá sraženina 2 t CuO + H 2 O a) za 2 barvy bod, rovnice 2 body, celkem 4 body b) barva 1 bod, rovnice 1 bod, celkem 2 body c) barva 1 bod, rovnice 2 body, celkem 3 body d) barva 1 bod, rovnice 2 body, celkem 3 body e) za 2 barvy bodu, 2 rovnice 2+2 body, celkem 6 bodů celkem 18 bodů 3. Zapiš výsledek plamenové zkoušky barva plamene zelená modrozelená. 2 body Úloha 2 Hustota skleněných kuliček 10 bodů Hustota vyvažovacích kuliček se obvykle pohybuje v rozmezí kg m 3 a jedná se tedy o varné sklo. Hodnota určená žáky by se měla srovnávat s předem experimentálně určenou hodnotou hustoty použitých kuliček ve vaší laboratoři. V případě určení hustoty s přesností na ± 2,5 % (cca kg m 3 ). V případě určení hustoty s přesností na ± 5 % (mimo hodnot vyhovujícím předchozímu intervalu). Určení druhu skla. 8 bodů 4 body 2 body 5

7 Úloha 3 Rozpustnost jodu 10 bodů 1. Do tabulky zapiš rozpustnost jodu v různých rozpouštědlech. Rozpustnost jodu Rozpouštědlo voda ethanol aceton benzín roztok KI Barva roztoku světle žlutý hnědý hnědý fialový hnědý Rozpustnost: nerozp. částečně rozp. rozp. částečně rozpustný rozpustný rozpustný rozpustný 2. Složení jodové tinktury: a) jod + aceton + voda, b) jod + ethanol + benzín + voda, c) jod + ethanol + voda + KI, d) jod + benzín + voda + KI. 3. Zakresli a popiš do obrázku složení směsi jod voda benzín. za každý správný údaj ½ bodu, celkem 5 bodů 2 body voda benzín + jod za správný popis 3 body 6

8 POKYNY PRO PŘÍPRAVU PRAKTICKÉ ČÁSTI Z důvodu bezpečnosti práce musí žáci dodržet pořadí úloh 1, 2 a 3. Dokud hoří v laboratoři kahany, nesmí žáci začít pracovat s hořlavinami rozpouštědly (ethanol, aceton, benzín). Úloha 1 Reakce síranu měďnatého Pomůcky pro jednoho žáka: 7 zkumavek ve stojanu na zkumavky, odměrná zkumavka nebo válec, 1 skleněná tyčinka, malá kádinka (cca cm 3 ) na zřed. HCl na očištění tuhy resp. kancelářské sponky (plamenová zkouška), držák na zkumavky, lžička, lihový fix na popis zkumavek, kancelářská sponka nebo 1 tuha do verzatilky, chemické kleště, plynový nebo lihový kahan. Chemikálie pro 1 žáka: 4 železné hřebíky (menší) odmaštěné v saponátu, 5% roztok CuSO 4 (cca 30 cm 3 ). Příprava 5% roztoku CuSO cm 3 vody + 8,5 g CuSO 4.5H 2 O Pomůcky pro 4 žáky: 1,99% roztok NaOH (cca 50 cm 3 ), 5% roztok NH 3 (cca 50 cm 3 ), 5% roztok Na 2 S (cca 50 cm 3 ), 10% roztok HCl (cca 50 cm 3 ) 10% roztok Na 2 CO 3 (cca 50 cm 3 ), ethanol ve střičce a kousek vaty na umytí popisků zkumavek fixem. Na přípravu přibližně 100 cm 3 5% NH 3 78 cm 3 vody + 22 cm 3 25% NH 3. Příprava přibližně 100 cm 3 10% HCl 75 cm 3 vody + 25 cm 3 35% HCl. Poznámka: Uvedené složení roztoku NaOH o relativní koncentraci 1,99 hm. % vás upozorňuje na to, že pod koncentraci 2 % NaOH už není klasifikován jako žíravina. 7

9 Úloha 2 Hustota skleněných kuliček Pomůcky pro 1 žáka: 50 cm 3 odměrná baňka, vyvažovací kuličky (cca ks, dejte žákům ve zkumavce), laboratorní stojan, držák na byretu (byretu žákům předem sami uchyťte do stojanu), byreta s kohoutem (50 cm 3 resp. 25 cm 3 ), kádinka 100 cm 3 na plnění vody do byrety, nálevka k nalévání vody do byrety (průměr stopky musí být menší než průměr byrety). Pomůcky pro 3 4 žáky: digitální laboratorní váhy (váživost např. 200 g, přesnost 0,01 g; lze použít i technické laboratorní váhy). Poznámka: Před zahájením soutěže je třeba experimentálně určit průměrnou hustotu žákům předložených kuliček a výsledky stanovené žáky porovnávat s touto hodnotou. Úloha 3 Rozpustnost jodu Pomůcky pro 1 žáka: 6 zkumavek (z toho 5 zkumavek musí být suchých), stojan na zkumavky, 3 skleněné tyčinky, 3 zátky na zkumavky, lžička, lihový fix, jod v malé kádince nebo ve zkumavce (cca 5 g), střička s destilovanou vodou, střička s ethanolem. Pomůcky pro 4 žáky: lékařský benzín (cca 100 cm 3 ), aceton (cca 50 cm 3 ), 5% roztok KI (cca 50 cm 3 ). Poznámky: 1. Do laboratoře umístit barel na použité roztoky rozpouštědel s jodem. Upozornit žáky, aby je nevylévali do výlevky. 2. Ruce znečištěné od jodu si mohou žáci umýt ethanolem nebo v nasyceném roztoku thiosíranu sodného a poté umýt teplou vodou a mýdlem. 8