Ústřední koise Cheické olypiády 47. ročník 010/011 OKRESNÍ KOLO kategorie D ŘEŠENÍ SOUTĚŽNÍCH ÚLOH
Řešení okresního kola ChO kat. D 010/011 TEORETICKÁ ČÁST (70 BODŮ) Úloha 1 Palivo budoucnosti 5 bodů 1. Sěs oxidu uhelnatého a vodíku se označuje jako vodní nebo také syntézní plyn. za uvedení alespoň jednoho ze dvou ožných názvů. a) CH 4 + H O CO + H b) CO + H O CO + H c) H O H + O za každou správně napsanou rovnici, celke body. Nevýhodou parního reforingu je jeho závislost na neobnovitelných zdrojích a uvolňování oxidu uhličitého do atosféry. za každý důvod, celke body 4. Přídavek síranu sodného do vody zvyšuje její vodivost a elektrolýza tak probíhá efektivněji. 5. Hoření vodíku na vzduchu vzniká voda. H + O H O za uvedení vody jako produktu, za zápis reakce, celke body 6. Hotnost vodíku uvolněného elektrolýzou vody se vyjádří jako n H H H z látkové bilance plyne, že n n H H H HO H n n, proto H H O nakonec vyjádříe látkové nožství vody H O H n H H H po dosazení H O HO H nh H nh O H H HO 10 kg 1,0 g ol 1,1 kg 18,0 g ol Hotnost uvolněného vodíku při elektrolýze 10 kg vody je 1,1 kg. za správný postup body, za dosazení a výpočet, celke body 7. Hotnost uvolněného vodíku získáe jako součet hotností vodíku vzniklého z obou probíhajících reakcí + ( n + n H 1(H ) (H ) 1(H ) (H ) ) H Látkové nožství vodíku ůžee vyjádřit poocí látkového nožství ethanu n n, n n n n 1(H ) CH4 (H ) CH4 H 4 CH4 po dosazení CH4 4 nch H 4 4 H H CH 4 10 kg 4 16,05 g ol,0 g ol 5,0 kg Hotnost uvolněného vodíku při parní reforingu 10 kg ethanu je 5,0 kg.
Řešení okresního kola ChO kat. D 010/011 za správný postup 4 body, za dosazení a výpočty body, celke 6 bodů 8. Obje 5,0 kg vodíku za norálních podínek se vypočítá poocí olárního objeu, platného pro norální podínky H 500 g H nh,71d ol 56550 d 56,55,0 g ol H Hustota vodíku se vypočítá poocí obvyklého vztahu ρ Tento vztah upravíe tak, abycho ohli dosadit olární hotnost a olární obje n ρ a dosadíe,0 g ol ρ 0,08895 g d 0,08895 kg,71d ol 5,0 kg vodíku zaujíá za norálních podínek 56,55 a jeho hustota činí 0,08895 kg. za správný postup 4 body, za dosazení a výpočty body, celke 6 bodů 9. Kolikrát je vodík lehčí než vzduch zjistíe, pokud hustotu vzduchu vydělíe hustotou vodíku. ρ vzd. 1,754 kg x 14, ρ 0,08895 kg H odík je více než 14krát lehčí než vzduch. Úloha Oxid dusný ů 1. špatně správně a) rajčatový rajský b) hotnostní látkové/olární c) červený bezbarvý d) není vůbec rozpustný je rozpustný (je částečně rozpustný) e) je explozivní není explozivní f) redukční oxidační g) sycení perlivých inerálek nepoužívá se h) bezpečné nebezpečné za každou opravenou chybu 0,5 bodu, celke 4 body. Hustota oxidu dusného se vypočítá poocí obvyklého vztahu ρ Tento vztah upravíe tak, abycho ohli dosadit olární hotnost a olární obje n ρ a dosadíe
Řešení okresního kola ChO kat. D 010/011 44,0 g ol ρ 1,98 g d 1,98 kg,71d ol Porovnání zjistíe, že oxid dusný á větší hustotu než vzduch. za správný postup body, za dosazení a výpočty, za odpověď, celke 4 body. Při reakci vzniká plynný oxid dusný a vodní pára, zajíají nás tedy oba dva produkty + ( n + n uvažování obou produktů g N O H O N O H O ) Nyní vyjádříe látková nožství plynů poocí látkového nožství dusičnanu aonného n + n n NO HO NH4NO (z 1 olu výchozí látky vzniká 1 ol oxidu dusného a oly vodní páry, tedy dohroady oly plynných produktů) dosadíe do předchozího vztahu a vyjádříe látkové nožství dusičnanu g n NH4NO NH4NO NH4NO ýpočet tedy vypadá NH NO 65 g 4,49 d ol g 80,06 g ol 4 NH4NO 105,9 d, tj.105,9 l Při rozkladu 65 g dusičnanu aonného vzniká 106 litrů plynných produktů. za správný postup body, za dosazení a výpočty (výsledek v litrech), celke 5 bodů Úloha Neilosrdný prevít 9 bodů 1. této scéně se objevuje Adolf Hitler se svou ženou Evou Braunovou. eli pravděpodobný důvode jejich sebevraždy byl fakt, že Něecko prohrálo. světovou válku. za uvedení osobnosti Adolfa Hitlera 0,5 bodu, za uvedení důvodu sebevraždy 0,5 bodu, celke. Rovnice reakce KCN + HCl HCN + KCl znikající plyn je kyanovodík. za uvedení správně zapsané reakce 1,5 bodu, za pojenování plynu 0,5 bodu, celke body. Srtná dávka pro člověka o hotnosti 80 kg činí 160 g. Obje uvolněného kyanovodíku KCN 0,160 g HCN nhcn nkcn,71 d 65,1 g ol KCN 0,0558 d 55,8 c Hydrolýzou 160 g cyankáli se uvolní 55,8 c kyanovodíku. za správný postup body, za dosazení a výpočet, celke body 4. Nejdříve spočítáe hotnost 1 vzduchu vzd. ρ 1,754 kg 1 1,754 kg Nyní spočítáe hotnost HCN při koncentraci 5 pp 6 6 5 5 10 1,754 kg 5 10,1 10 kg g HCN vzd. ol
Řešení okresního kola ChO kat. D 010/011 1 obsahuje při uvedené koncentraci g kyanovodíku. za každý výpočet 1,5 bodu, celke tedy body Úloha 4 Babiččina křížovka ů svisle vodorovně 1. hekto 4. nukleony. ol 6. HBr. uhlík 7. olekula 5. eise 9. kyselina 8. podtlak 14. anoda 10. kahan 15. kation 11. destilace 17. pascal 1. redukce 19. neon 1. krypton 0. oxidace 16. fluor 1. elektron 18. ový Tajenka je EKOLOGICKÝ za každý správný poje 0,5 bodu, za tajenku 1,5 bodu, celke ů Úloha 5 inobraní u Kolibů 1ů 1. Tato reakce se nazývá fotosyntéza. K jejíu uskutečnění je třeba oxidu uhličitého, vody, chlorofylu a slunečního záření (lze zínit i vhodnou teplotu). za název reakce, za uvedení reaktantů a podínek, celke body. Pro oxidaci cukrů je nezbytný kyslík, reakcí se uvolňuje plynný oxid uhličitý. C 6 H 1 O 6 + 6 O 6 CO + 6 H O za správně zapsanou reakci body, za uvedení kyslíku a oxidu uhličitého po 0,5 bodu, celke body. Rovnice alkoholového kvašení C 6 H 1 O 6 C H 5 OH + CO ; kvasinku zabíjí C H 5 OH (ethanol) za správně zapsanou reakci body, za správné označení látky, která zabíjí kvasinku,, celke body 4. Ano, kvašení je exoterní reakce. 5. nožství uvolněné energie (Q) získáe tak, že vypočtee látkové nožství glukosy v 10 graech a vynásobíe jí olární energetickou bilanci reakce (tzv. entalpii ΔH) glukosa 10,0 g 1 Q nglukosa H H 816 kj ol 156 kj glukosa 180,16 g ol za správný postup, za dosazení a výpočet, celke body
Řešení okresního kola ChO kat. D 010/011 PRAKTICKÁ ČÁST (0 BODŮ) Úloha 1 Honzík provádí elektrolýzu 0 bodů Úkoly: 1. a) Plyn uvolňovaný na elektrodě KATODA: vodík ANODA: chlor b) Barva indikátoru na elektrodě KATODA: zásadité prostředí (zelný roztok odrý až červený, fenolftalein fialový) ANODA: neutrální až slabě kyselé prostředí (zelný roztok červenofialový, fenolftalein bezbarvý) za každý údaj body, celke 8 bodů. NaCl + H O NaOH + H + Cl (popř. NaCl Na + Cl ; Na + H O NaOH + H ) e skutečnosti probíhá první z uvedených reakcí, další dvě představují pouze zjednodušený zápis, kovový sodík nevzniká!) za správně uvedenou reakci body, za vyčíslení body, celke 4 body. U katody je zásadité prostředí způsobené vznike NaOH. U anody je ph slabě kyselé díky částečně vznikající HCl. za NaOH body, HCl se nehodnotí 4. odík a chlor by teoreticky ěly vznikat v poěru 1:1. praxi se ovše plynného chloru vylučuje éně, neboť se částečně rozpouští v roztoku (chlorid se také ůže přío oxidovat na chlornan). za poěr body a vysvětlení body, celke 4 body 5. odík při zkoušce výbušnosti vykazuje charakteristické štěknutí, zatíco chlor žádné znáky reakce nevykazuje. Otázka: Elektrolýzou taveniny NaCl vzniká eleentární sodík a chlor. Úloha Terický rozklad KnO 4 10 bodů Úkoly: 1. Reakcí vzniká kyslík. Žhnoucí špejle v kyslíkové atosféře vzplane. za popis body a za vysvětlení body, celke 4 body. KnO 4 1 K no 4 + 1 no + 1 O za určení plynu body, vyčíslení rovnice, celke body Otázka: zniká oxid uhličitý. NaHCO Na CO + CO + H O za uvedení oxidu uhličitého, za zápis rovnice a za vyčíslení rovnice po u, celke body
Řešení okresního kola ChO kat. D 010/011 POKYNY PRO PŘÍPRAU PRAKTICKÉ ČÁSTI Úloha 1 Honzík provádí elektrolýzu Poůcky a cheikálie pro jednoho soutěžícího: širší kádinka, alespoň 50l 9 baterie nebo tři baterie v sériové zapojení dva dráty s obnaženýi konci pro připojení k baterií a elektrodá elektrody (nejlépe uhlíkové), lze použít i tuhy do verzatilek zkuavky lihový fix Poůcky a cheikálie pro skupinu soutěžících (4 soutěžící): 1,5 nebo PET láhev s 10% roztoke NaCl indikátor: fenolftalein (nebo výluh z červeného zelí) zapalovač (nelze nahradit sirkai) Pokud nebudou dostupné uhlíkové elektrody ani tuhy do verzatilek, lze použít i kovové. Příprava 1,5 litru 10% roztoku NaCl Rozpusťte 150 g NaCl v 150 l vody. Úloha Terický rozklad KnO 4 Poůcky: zkuavka stojan se svorkou držák na zkuavky kahan, sirky špejle ochranné brýle Cheikálie: anganistan draselný KnO 4 Pro tento pokus je vhodnější použit lihový kahan, ale je ožné použít i plynový (při žíhání plynový kahane probíhá reakce příliš bouřlivě).