Súťažné úlohy Chemickej olympiády v kategórii B

Transkript

1 Súťažné úlohy Chemickej olympiády v kategórii B Pre druhé ročníky stredných škôl Študijné kolo Riešenie a hodnotenie teoretických a praktických úloh 2007/08 Vydala Iuventa v spolupráci so Slovenskou komisiou Chemickej olympiády v roku 2007

2 RIEŠENIE A HODNOTENIE ÚLOH Z ANORGANICKEJ CHÉMIE Chemická olympiáda kategória B 44. ročník šk. rok 2007/08 Študijné kolo Juraj Bujdák Ústav anorganickej chémie SAV, atislava Maximálne 40 bodov Riešenie úlohy 1 (max. 8 b) 1 b a) Burel, MnO 2. 2 b b) Tavením vznikal zelený roztok mangananu draselného, ktorý sa menil oxidáciou na fialový roztok manganistanu. 1 b c) Vznikali manganistan sodný a manganistan draselný. 1 b d) Vznikajúce manganistany sú veľmi silné oxidačné činidlá. Oxidujú prakticky akúkoľvek bioorganickú hmotu. e) 1 b KMnO 4 O O O Mn 1 b O 1 b Tvar tetraédra. Riešenie úlohy 2 (max. 18 b) a) O P 1 b 1 b Tvar nepravidelného tetraédra. 2 b Rozmiestnenie elektrónových párov je do vrcholov tetraédra. Chlorid fosforitý má tvar pyramídy a jeden voľný neväzbový elektrńový pár. Molekula PO 3 má tvar tetraédra, na rozdiel oproti P 3 má namiesto voľného elektrónového páru väzbu P=O. 1

3 3 b b) Na rozdiel od pravidelného tetraédra sú uhly -P- o niečo menšie. Je to spôsobené tým, že väzba P=O zaberá viac priestoru ako väzba P-, čo je typické pre dvojité väzby. 3 b c) Väzba P=O je dvojitá a preto silnejšia a kratšia. (Navyše polomer atómu chlóru je o niečo väčší ako polomer atómu kyslíka.) 3 b d) PO 3 (l) + 3 H 2 O(l) H 3 PO 4 (aq) + 3 H(g) 2 b e) Al O P 2 b f) Väčšia veľkosť molekúl PO 3 prispieva k väčším medzimolekulovým silám, čo prispieva k menšej prchavosti tejto látky a nižším teplotám topenia a varu. 1 b g) V uvedenom rade budú stúpať teploty topenia aj varu. Riešenie úlohy 3 (max. 14 b) 1 b a)nepravdivé tvrdenie. Môže vystupovať ako kyselina, pričom vzniká uhličitanový anión, alebo ako zásada, pričom vzniká kyselina uhličitá, respektíve oxid uhličitý a voda. 2 b b) Pravdivé tvrdenie. Konštantný súčin koncentrácií súvisí s rozsahom autoprotolýzy vody. 1 b c) Nepravdivé tvrdenie. Roztok s ph 6 má 10 krát vyššiu koncentráciu H 3 O + (10-6 mol dm -3 ) ako roztok s ph 7 (10-7 mol dm -3 ). 2 b d) Nepravdivé tvrdenie. Silná kyselina ľahko uvoľňuje protón, vytvára stabilnú formu konjugovanej zásady, ktorá protón viaže len ťažko. 2 b e) Nepravdivé tvrdenie. Vznikajúci anión F - má relatívne malé rozmery a vysokú hustotu náboja a preto ľahšie viaže protón. 2 b f) Nepravdivé tvrdenie. Kyselina dusičná je silnejšou kyselinou. V prípade oxokyselín prvkov rastie sila kyselín s oxidačným číslom prvku. Vyšší počet atómov kyslíka odčerpáva elektróny z atómu dusíka, čo viac polarizuje O-H väzbu. Vyššia polarizácia O-H väzby vedie k ľahšej disociácii väzby, pričom sa uvoľní protón. 1 b g) HIO, HO, HO 2

4 1 b h) Molekulová štruktúra je podobná pre tieto kyseliny a možno ju schematicky vyjadriť: H-O-X 2 b i) Podobne ako je vysvetlené v príklade f, rastúca elektronegativita prvku v rade I,, prispieva k rastúcej polarizácii väzby H-O a tým aj k rastúcej disociácii a sily kyseliny v uvedenom rade. 3

5 RIEŠENIE A HODNOTENIE ÚLOH Z ORGANICKEJ CHÉMIE Chemická olympiáda kategória B 44. ročník šk. rok 2007/08 Študijné kolo Martin Walko Katedra organickej chémie, Ústav chemických vied, Prírodovedecká fakulta UPJŠ, Košice Maximálne 20 bodov Riešenie úlohy 1 (max. 12 b) a) 0,6 b C 6 H 12 b),c) 10,8 b za každý vzorec 0,3 b, názov 0,3 b, počet monochlórderivátov 0,3 b; nesprávny produkt alebo produkt navyše 0,15 b (u takého nehodnotiť názov ani počet monochlórderivátov), celkove však neísť do záporných bodov. Zakrúžkovanie izomérov s tromi monochlórderivátmi je len vodítko pre študenta a nehodnotí sa. Vzorec Názov Počet monochlórderivátov cyklohexán 1 metylcyklopentán 4 1,1- dimetylcyklobután 1,2- dimetylcyklobután 1,3- dimetylcyklobután etylcyklobután 5 4

6 1,1,2- trimetylcyklopropán 1,2,3- trimetylcyklopropán 1-etyl-1- metylcyklopropán 1-etyl-2- metylcyklopropán izopropylcyklopropán 4 propylcyklopropán 5 d) 0,6 b Ak nie je napísaný vzorec, ale príslušný uhľovodík je ináč zvýraznený, priznať 0,3 b Riešenie úlohy 2 (max. 8 b) a) b) 4 b za každý správny vzorec alkénu 0,4 b, názov 0,4b ; nesprávny produkt alebo produkt navyše 0,2 b (u takého nehodnotiť názov ani produkt bromácie) 4b Za každý správny produkt bromácie 0,4 b, názov 0,4 b za nesprávne nie sú záporné body. 5

7 a) alkén 2-metylpent-2-én Produkt bromácie 2,3-dibróm-2-metylpentán 2-metylpent-1-én 1,2-dibróm-2-metylpentán b) alkén 2-etylbut-1-én Produkt bromácie 1,2-dibróm-2-etylbután (E)-3-metylpent-2-én 2,3-dibróm-3-metylpentán (Z)-3-metylpent-2-én 2,3-dibróm-3-metylpentán 6

8 RIEŠENIE A HODNOTENIE ÚLOH Z PRAKTICKEJ ČASTI Chemická olympiáda kategória B 44. ročník šk. rok 2007/08 Študijné kolo Miroslav Prokša Katedra didaktiky prírodných vied, psychológie a pedagogiky PRIF UK, atislava Maximálne: Doba riešenia: 40 bodov 120 minút Riešenie úlohy 1 (Max. 3 b) Na 2 B 4 O 7 10 H 2 O + 4 H 2 O NaOH + H 2 O 4 NaBO 2 H 2 O 2 3H 2 O Riešenie úlohy 2 (Max. 12 b) Ak je uvedená hmotnosť pripraveného peroxoboritanu sodného v tolerancii do 15 % zo správnej hodnoty, pridelíme 12 bodov. Ak je uvedená hmotnosť pripraveného peroxoboritanu sodného v tolerancii 15 až 30 %, pridelíme 6 bodov. Pri väčších chybách pridelíme iba 2 body. Riešenie úlohy 3 (Max. 6 b) 15, 5 g Riešenie úlohy 4 (Max. 3 b) Žiaci môžu použiť napríklad tento vzťah m v = m reálna teoretická 100 v - percentuálny výťažok mreálna - hmotnosť pripraveného peroxoboritanu sodného mteoretická - teoretická hmotnosť peroxoboritanu sodného Riešenie úlohy 5 (Max. 6 b) Nepresnosti môžu vzniknúť napríklad pri: kryštalizácii neúplná kryštalizácia, filtrácii chybný postup, 7

9 sušení nedokonalé vysušenie, a podobne. Riešenie úlohy 6 (Max. 6 b) Za uvedenie dvoch titračných priamych alebo spätných titrácii s uvedením aspoň rovnice chemickej reakcie pre danú titráciu prideliť šesť bodov. Pri neúplnej odpovedi príslušne znížiť bodový zisk. Riešenie úlohy 7 (Max. 2 b) Za úplnosť a správnosť protokolu prideliť max. dva body. Riešenie úlohy 8 (Max. 2 b) Za precíznosť manuálnych zručností, čistotu a poriadok na pracovisku prideliť max. dva body. 8