Ministerstvo školství, mládeže a tělovýchovy Ústřední komise Chemické olympiády 46. ročník 2009/2010 OKRESNÍ KOLO kategorie D SOUTĚŽNÍ ÚLOHY STUDIJNÍ ČÁSTI časová náročnost: 75 minut
1 18 I. A VIII. A 1 2 3 4 5 6 7 1,00794 4,003 1H 2 13 14 15 16 17 2He 2,20 II. A III. A IV. A V. A VI. A VII. A Vodík relativní atomová hmotnost Helium 6,941 9,012 18,998 10,811 12,011 14,007 15,999 18,998 20,179 značka 3Li 4Be 9F 5B 6C 7N 8O 9F 10Ne 0,97 1,50 protonové 4,10 elektronegativita 2,00 2,50 3,10 3,50 4,10 Lithium Berylium Fluor Bor Uhlík Dusík Kyslík Fluor Neon číslo název 22,990 24,305 26,982 28,086 30,974 32,060 35,453 39,948 11Na 12Mg 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13Al 14Si 15P 16S 17Cl 18Ar 1,00 1,20 III. B IV.B V.B VI.B VII.B VIII.B VIII.B VIII.B I.B II.B 1,50 1,70 2,10 2,40 2,80 Sodík Hořčík Hliník Křemík Fosfor Síra Chlor Argon 39,10 40,08 44,96 47,88 50,94 52,00 54,94 55,85 58,93 58,69 63,55 65,38 69,72 72,61 74,92 78,96 79,90 83,80 19K 20Ca 21Sc 22Ti 23V 24Cr 25Mn 26Fe 27Co 28Ni 29Cu 30Zn 31Ga 32Ge 33As 34Se 35Br 36Kr 0,91 1,00 1,20 1,30 1,50 1,60 1,60 1,60 1,70 1,70 1,70 1,70 1,80 2,00 2,20 2,50 2,70 Draslík Vápník Skandium Titan Vanad Chrom Mangan Železo Kobalt Nikl Měď Zinek Gallium Germanium Arsen Selen Brom Krypton 85,47 87,62 88,91 91,22 92,91 95,94 ~98 101,07 102,91 106,42 107,87 112,41 114,82 118,71 121,75 127,60 126,90 131,29 37Rb 38Sr 39Y 40Zr 41Nb 42Mo 43Tc 44Ru 45Rh 46Pd 47Ag 48Cd 49In 50Sn 51Sb 52Te 53I 54Xe 0,89 0,99 1,10 1,20 1,20 1,30 1,40 1,40 1,40 1,30 1,40 1,50 1,50 1,70 1,80 2,00 2,20 Rubidium Stroncium Yttrium Zirconium Niobium Molybden Technecium Ruthenium Rhodium Palladium Stříbro Kadmium Indium Cín Antimon Tellur Jod Xenon 132,91 137,33 178,49 180,95 183,85 186,21 190,20 192,22 195,08 196,97 200,59 204,38 207,20 208,98 ~209 ~210 ~222 55Cs 56Ba 72Hf 73Ta 74W 75Re 76Os 77Ir 78Pt 79Au 80Hg 81Tl 82Pb 83Bi 84Po 85At 86Rn 0,86 0,97 1,20 1,30 1,30 1,50 1,50 1,50 1,40 1,40 1,40 1,40 1,50 1,70 1,80 1,90 Cesium Barium Hafnium Tantal Wolfram Rhenium Osmium Iridium Platina Zlato Rtuť Thallium Olovo Bismut Polonium Astat Radon ~223 226,03 261,11 262,11 263,12 262,12 270 268 281 280 277 ~287 289 ~288 ~289 ~291 293 87Fr 88Ra 104Rf 105Db 106Sg 107Bh 108Hs 109Mt 110Ds 111Rg 112Uub 113Uut 114Uuq 115Uup 116Uuh 117Uus 118Uuo 0,86 0,97 Francium Radium Rutherfordium Dubnium Seaborgium Bohrium Hassium Meitnerium Darmstadtium Roentgenium Ununbium Ununtrium Ununquadium Ununpentium Ununhexium Ununseptium Ununoctium 6 Lanthanoidy 7 Aktinoidy 138,91 140,12 140,91 144,24 ~145 150,36 151,96 157,25 158,93 162,50 164,93 167,26 168,93 173,04 174,04 57La 58Ce 59Pr 60Nd 61Pm 62Sm 63Eu 64Gd 65Tb 66Dy 67Ho 68Er 69Tm 70Yb 71Lu 1,10 1,10 1,10 1,10 1,10 1,10 1,00 1,10 1,10 1,10 1,10 1,10 1,10 1,10 1,10 Lanthan Cer Praseodym Neodymium Promethium Samarium Europium Gadolinium Terbium Dysprosium Holmium Erbium Thulium Ytterbium Lutetium 227,03 232,04 231,04 238,03 237,05 {244} ~243 ~247 ~247 ~251 ~252 ~257 ~258 ~259 ~260 89Ac 90Th 91Pa 92U 93Np 94Pu 95Am 96Cm 97Bk 98Cf 99Es 100Fm101Md 102No 103Lr 1,00 1,10 1,10 1,20 1,20 1,20 1,20 1,20 1,20 1,20 1,20 1,20 1,20 1,20 1,20 Aktinium Thorium Protaktinium Uran Neptunium Plutonium Americium Curium Berkelium Kalifornium Einsteinium Fermium Mendelevium Nobelium Lawrecium
Zadání okresního kola ChO kat. D 2009/2010 TEORETICKÁ ČÁST (55 bodů) Úloha 1 Závislost rozpustnosti na teplotě 9 bodů Rozpustnost chlorečnanu draselného je vyjádřena v kilogramech bezvodé látky na 100 kg čisté vody, v závislosti na teplotě roztoku je dobře patrná z následujícího grafu 1. Závislost rozpustnosti na chlorečnanu draselného na teplotě Úkoly: 1. Urči, kolik chlorečnanu draselného je třeba přidat do 250 ml vody o teplotě 70 C tak, aby vznikl nasycený roztok (neuvažuj změnu teploty roztoku). 2. Kolik procent chlorečnanu draselného obsahuje nasycený roztok chlorečnanu draselného při teplotě 30 C a při teplotě 70 C? Úloha 2 Poznej prvek 17 bodů Jsou k dispozici následující indicie: 1. Tento prvek je na Zemi poměrně hojný, často se vyskytuje v oblastech s bohatou vulkanickou činností. 2. Hledaný prvek můžeme poměrně snadno roztavit už při 114 C, při zvýšení teploty nad 160 C kapalina hnědne, stává se viskóznější a při teplotě 444,5 C vře. 3. Při zahřívání na spalovací lžičce někdy dojde k zapálení. Prvek pak ochotně hoří modrým plamenem. 4. Po chemické stránce se jedná o velmi reaktivní prvek, protože se slučuje se všemi prvky kromě vzácných plynů, dusíku, jodu, iridia, platiny a zlata. 5. S vodíkem tvoří prudce jedovatou sloučeninu, která zapáchá po zkažených vejcích. 6. V atmosféře je tento prvek přítomen především ve formě svých oxidů, které se podílejí na vzniku kyselých dešťů. 7. V průmyslu se používá především k vulkanizaci kaučuku a k výrobě jedné z nepostradatelných anorganických kyselin. 1
Zadání okresního kola ChO kat. D 2009/2010 Úkoly: 1. Urči prvek, který odpovídá uvedeným indiciím. 2. Vysvětli, co se děje při zahřívání tohoto prvku. 3. Popiš rovnicí hoření uvedeného prvku. 4. Jak se nazývá sloučenina hledaného prvku s vodíkem? 5. Jaké oxidy tohoto prvku můžeme najít v atmosféře? Chemickými rovnicemi popiš vznik kyselých dešťů. Co způsobují kyselé deště? 6. Jak se jmenuje nejdůležitější anorganická kyselina, která se vyrábí z tohoto prvku? Poznámka: Úlohy 1 a 2 řešte na zvláštní papír. Úloha 3 Vlastnosti látek teplota tání a teplota varu 15 bodů Voda má za různých teplot různá skupenství. V zimě při bruslení na rybníce využíváš její pevné skupenství, doma při vaření čaje se setkáváš s plynným skupenstvím a v květnu tě venku na ulici nejednou překvapí kapalné skupenství vody, tzv. májový deštíček. I ostatní látky kolem tebe mohou mít různá skupenství. Tvým úkolem je zapsat do připravené tabulky skupenství látek při teplotách 25 C, 245 C, 45 C. Nápovědou ti budou dvě základní fyzikální vlastnosti vybraných chemických látek. Použij tato označení pro jednotlivá skupenství: kapalné kapalina, pevné pevná látka, plynné plyn. Chemické látky Teplota tání ( C) Teplota varu ( C) Skupenství při teplotě 45 C Skupenství při teplotě 25 C Skupenství při teplotě 245 C ethanol 117 78 voda 0 100 síra 113 445 brom 6 59 rtuť 39 357 cín 232 2 360 kyslík 219 183 oxid siřičitý 72,7 10,1 kys. octová 16,6 118 butan 135 0,6 2
Zadání okresního kola ChO kat. D 2009/2010 Úloha 4 Úprava chemických rovnic 14 bodů Úkoly: 1. Uprav neúplná schémata a chemické rovnice; napiš chybějící názvy, jejich vzorce a doplň stechiometrické koeficienty: a) pyrit + kyslík + oxid siřičitý, FeS 2 + + ; b) kyselina sírová + +, + NH 4 OH + ; c) kyselina sírová + hydroxid železitý +, + + ; d) konc. kyselina sírová + měď + +, + + + ; e) kyselina sírová + + oxid siřičitý +, + Na 2 SO 3 + + ; f) kyselina sírová + +, + BaCl 2 +. 2. Která z uvedených chemických reakcí je neutralizace (označ je). a) b) c) d) e) f) 3
Ministerstvo školství, mládeže a tělovýchovy Ústřední komise Chemické olympiády 46. ročník 2009/2010 OKRESNÍ KOLO kategorie D SOUTĚŽNÍ ÚLOHY PRAKTICKÉ ČÁSTI časová náročnost: 60 minut
Praktická část okresního kola ChO kat. D 2009/2010 PRAKTICKÁ ČÁST (45 bodů) Úloha 1 Teplota varu směsi ethanolu a vody 19 bodů Teplota varu je důležitá fyzikálně-chemická vlastnost kapalin. Je to teplota, při které tlak nasycených par nad kapalinou se vyrovná tlaku plynu v okolí. Tvým úkolem je zjistit teplotu varu směsi ethanolu a vody. Pomůcky: 1 kádinka o objemu 400 cm 3 (široké dno min. 7,5 cm), úzká zkumavka (cca 15 cm dlouhá), odměrná zkumavka, 1 teploměr (min. do 100 C), varné porcelánové kamínky, stojan, držáky, el. vařič, (příp. plynový kahan, železný kruh se síťkou), vzorek pro určení teploty varu (směs ethanol voda). Postup práce: 1. Do kádinky se 2 3 varnými kamínky nalij asi 200 cm 3 vody (z vodovodu) a postav ji na vařič (resp. nad kahan na železný kruh se síťkou). 2. Do úzké zkumavky s 1 2 malými varnými kamínky nalij asi 3 cm 3 vzorku (odměř pomocí odměrné zkumavky) a umísti zkumavku se vzorkem do vodní lázně tak, aby se nedotýkala dna a byla uprostřed kádinky. 3. Do zkumavky vlož teploměr (rtuťová banička musí být ponořená celá pod hladinou vzorku). Hladina vzorku musí být pod hladinou vody v kádince (pokud ne, můžeš přilít vodu do vodní lázně, viz obrázek). 4. Vodní lázeň začni intenzivně zahřívat a sleduj, jak se mění teplota vzorku. V okamžiku, kdy se teplota vroucí směsi ustálí (tj. nemění, nestoupá), odečti a zapiš teplotu varu vzorku. Poté vypni vařič (kahan). 5. Zjištěnou hodnotu teploty zapiš do pracovního listu. Upozornění! Pokud by se páry ethanolu při zahřívání nad kahanem během experimentu ve zkumavce vzňaly, ihned vypni kahan a plamínek hořícího ethanolu sfoukni. V případě opakování experimentu, nechej vychladnout vodní lázeň na 50 C a méně. Při nalévání vzorku do zkumavky musí být kahan vypnutý! Řešení a odpovědi k následujícím úkolům doplň do pracovního listu! Úkoly: 1. Do pracovního listu zapiš: a) teplotu varu čisté vody t 1, b) zjištěnou teplotu varu směsi (ethanol a voda) t 2. 2. Jak se změní teplota varu vody ve vyšší nadmořské výšce? a) nemění se, b) roste, c) klesá. 1
Praktická část okresního kola ChO kat. D 2009/2010 3. Vyber správnou odpověď. Ethanol s vodou se: a) nemísí, b) mísí omezeně, c) mísí neomezeně. Úloha 2 Identifikace bílé látky zjisti, o které látky se jedná 26 bodů Ve školním kole sis vyzkoušel práci vědce, který zkoumá a srovnává vlastnosti několika bílých krystalických látek KCl, NaCl, NH 4 Cl, Na 2 CO 3, Na 2 SO 3, CaO, CaCO 3, cukr, kyselina citronová. Na pracovním stole máš 1 neznámý vzorek a tvým úkolem je určit, o kterou látku se jedná. Vzorek byl vybrán z 9 výše uvedených sloučenin, které jsi zkoumal ve školním kole. Pomůcky: 4 zkumavky ve stojanu na zkumavky, 1 skleněná tyčinka, malá lžička, univerzální ph papírky, vyšší kádinka (cca 250 400 cm 3 ), malá kádinka (cca 50 100 cm 3 ), 1 kancelářská sponka, držák na zkumavky, plynový kahan, chemické kleště, ochranný obličejový štít nebo brýle, lihový fix na popis zkumavek, střička s destilovanou vodou, 1 vzorek neznámé látky. Pro 3 4 žáky 10% roztok HCl. Postup práce: S předloženým vzorkem proveď 5 pokusů, které jsi dělal ve školním kole. 1. pokus reakce s HCl 2. pokus plamenová zkouška (ke zkoušce použij reakční směs z pokusu 1) 3. pokus rozpustnost ve vodě půl lžičky vzorku rozpouštěj v 5 cm 3 vody (urči pouze kvalitativně rozpustný, částečně rozpustný, nerozpustný) 4. pokus určení kyselosti či zásaditosti vodného roztoku resp. směsi (podle zbarvení ph papírku) 5. pokus termický rozklad pevného vzorku zahřívej asi 1 2 min ve zkumavce půl lžičky vzorku (zkumavka musí být suchá) Použij ochranný obličejový štít nebo brýle, horkou zkumavku odlož do prázdné kádinky nebo do kovového stojanu. Výsledky zapiš do tabulky v pracovním listě, abys mohl odpovědět na všechny následující otázky. Řešení a odpovědi k následujícím úkolům doplň do pracovního listu! Úkoly: 1. Do tabulky zapiš výsledky experimentů a pozorování. 2. Urči přibližné ph směsi vzorku s vodou. 3. Na základě provedených experimentů, urči neznámý vzorek napiš jeho vzorec i chemický název. 2
Praktická část okresního kola ChO kat. D 2009/2010 4. Zapiš chemickou rovnicí reakci vzorku s kyselinou chlorovodíkovou. 5. Uveď výskyt vzorku v přírodě: a) neživá příroda 2 příklady (např. minerály, horniny), b) živá příroda 2 příklady (např. ochranná část živočišných těl). 6. Doplň chemickou rovnici: Ca(OH) 2 + CO 2... +.... 3
Praktická část okresního kola ChO kat. D 2009/2010 Praktická část okresního kola 46. ročníku ChO kategorie D PRACOVNÍ LIST soutěžní číslo: body celkem: Úloha 1 Teplota varu směsi ethanol a voda 1. Do tabulky zapiš výsledky experimentů a pozorování. teplota varu vody t 1..., teplota varu směsi t 2... 2. Jak se změní teplota varu vody ve vyšší nadmořské výšce (označ odpověď). a) nemění se, b) roste, c) klesá. 3. Vyber správnou odpověď. Ethanol s vodou se: a) nemísí, b) mísí omezeně, c) mísí neomezeně. Úloha 2 Identifikace bílé látky zjisti, o které látky se jedná 1. Výsledky experimentů. Látka 1. pokus 2. pokus 3. pokus 4. pokus 5. pokus barva rozpustnost zbarvení zahřívání reakce s HCl plamene v H 2 O ph-papírku popis děje Vzorek 4
Praktická část okresního kola ChO kat. D 2009/2010 2. Urči přibližné ph směsi vzorku a vody. ph je přibližně... 3. Na základě provedených experimentů, urči neznámý vzorek napiš jeho vzorec i chemický název. Vzorec..., název sloučeniny.... 4. Na základě provedených experimentů zapiš chemickou rovnicí reakci vzorku s kyselinou chlorovodíkovou.... 5. Uveď výskyt vzorku v přírodě: a) neživá příroda 2 příklady (např. minerály, horniny),... b) živá příroda 2 příklady (např. ochranná část živočišných těl).... 6. Doplň chemickou rovnici: Ca(OH) 2 + CO 2 +. 5