Ústřední komise Chemické olympiády 52. ročník 2015/2016 ŠKOLNÍ KOLO kategorie D časová náročnost 60 min ŘEŠENÍ ŠKOLNÍHO TESTU
KONTROLNÍ TEST ŠKOLNÍHO KOLA (70 BODŮ) Vaše odpovědi a výsledky zapisujte do předtištěných rámečků jen tyto výsledky budou hodnoceny! Soutěžní číslo: celkem 70 Úloha 1 Křížovka 18 bodů Vyplňte křížovku. V tajence naleznete název sloučeniny, která je druhým nejvýznamnějším zdrojem mědi. Napište reakce popisující proces získávání mědi z této látky a uveďte, jak se nazývá minerál, tvořený touto sloučeninou. 1. Nekovový prvek, jehož sloučeniny s mědí představují hlavní zdroj tohoto kovu. 2. Látka obsahující jeden nebo více kovových prvků, kterou lze využít k jejich průmyslovému získávání. 3. Zařízení, v němž se pražením získává měď. 4. Halogen s velmi vysokou elektronegativitou, který netvoří halogenid měďný. 5. Minerál tvořený oxidem měďným. 6. Elektroda, na níž se při elektrolytickém čištění mědi vylučuje čistá měď. 7. Slitina mědi a zinku. 8. Zelená vrstva pokrývající měď vystavenou působení vlhkého vzduchu (triviálně). 9. Sraženina vznikající při reakci hydroxidu sodného s modrou skalicí 10. Souhrnné označení prvků, které jsou nezbytné pro stavbu a funkci živých organizmů (patří k nim i měď) 11. Živočišný kmen, jehož zástupci využívají sloučeninu mědi k přenosu kyslíku po těle. V tajence jste nalezli název sloučeniny, která je druhým nejvýznamnějším zdrojem mědi. Napište reakce popisující proces získávání mědi z této látky /úkol 2. a 3./ 2
S Í R A R U D A P L A M E N N Á P E C F L U O R K U P R I T K A T O D A M O S A Z M Ě D Ě N K A H Y D R O I D M Ě Ď N A T Ý B I O G E N N Í M Ě K K Ý Š I Za každý správně vyplněný řádek 1 bod. 11 1. Uveďte, jak se nazývá minerál tvořený touto sloučeninou. Minerál tvořený sulfidem měďným se nazývá chalkosin. 1 2. Zapište rovnici pražení sloučeniny z tajenky, víte-li, že oba produkty jsou oxidy (jeden z nich je plyn). 2 Cu 2 S + 3 O 2 2 Cu 2 O + 2 SO 2 3 3
3. Zapište rovnici reakce sloučeniny z tajenky s oxidem mědi získaným při předchozím pražení. 2 Cu 2 O + Cu 2 S 6 Cu + SO 2 3 4
Úloha 2 Neznámé látky 19 bodů Zředěná anorganická kyselina A reaguje za normálních podmínek s kovem B. Při reakci vzniká sůl C, bezbarvý plyn D a kapalina E (REAKCE 1). Pokud s kovem B reaguje koncentrovaná kyselina A, vznikne opět sůl C, kapalina E a červenohnědý plyn F (REAKCE 2). Při zavádění plynu G, výrazně zapáchajícího po zkažených vejcích, do roztoku soli C získáme již zmiňovanou kyselinu A a dvouprvkovou sloučeninu H obsahující kov B (REAKCE 3). Určete látky A H a napište vyčíslené rovnice reakcí 1 3. A kyselina dusičná B měď C dusičnan měďnatý D oxid dusnatý E voda F oxid dusičitý G sulfan H sulfid měďnatý REAKCE 1: 3 Cu + 8 HNO 3 (zředěná) 3 Cu(NO 3 ) 2 + 2 NO + 4 H 2 O REAKCE 2: Cu + 4 HNO 3 (koncentrovaná) Cu(NO 3 ) 2 + 2 NO 2 + 2 H 2 O REAKCE 3: Cu(NO 3 ) 2 + H 2 S CuS + 2 HNO 3 Za každou správně určenou látku A H 1 bod. Za reakce 1 a 2 po 4 bodech, za reakci 3 3. Celkem 19 bodů. 19 5
Úloha 3 Reakce s účastí mědi 12 bodů Doplňte produkty těchto reakcí a vyčíslete rovnice. 1. CuCO 3 + 2 HF CuF 2 + H 2 O + CO 2 2. CuSO 4 + 2 NaOH Na 2 SO 4 + Cu(OH) 2 3. 2 Cu + CO 2 + O 2 + H 2 O CuCO 3 Cu(OH) 2 lze uznat i 6 Cu + 4 CO 2 + 3 O 2 + 2 H 2 O 2 (CuCO 3 ) 2 Cu(OH) 2 4. Cu + H 2 SO 4 + H 2 O 2 CuSO 4 + 2 H 2 O Za každou správně doplněnou rovnici 1,5 bodu, za správné vyčíslení rovnice po 1,5 bodu. 12 6
Úloha 4 Tvrzení 8 bodů U každého tvrzení vyznačte, zda je pravdivé, nebo nepravdivé. Tvrzení Pravda Nepravda Měď se snadno rozpouští ve většině kyselin. Hustota mědi je nižší než hustota stříbra. Měďnaté soli barví plamen modrozeleně. Měď není možné recyklovat. Sloučeniny mědi a síry jsou oproti jiným sloučeninám obsahujícím měď velmi vzácné. V elektrotechnice se někdy místo mědi používá zlato, které lépe vede elektrický proud. Měď, stejně jako například platina, patří mezi ušlechtilé kovy. Měď nedokáže vytěsnit zlato z vodného roztoku chloridu zlatitého. Za každé správné určení pravdivosti tvrzení 1 bod. 8 7
Úloha 5 Azuritové počítání 5 bodů Ve školním kole jste zjistili, že mineralogickému názvu azurit odpovídá chemický název hydroxiddiuhličitan měďnatý. 1. Zapište vzorec této sloučeniny. (CuCO 3 ) 2 Cu(OH) 2 1 2. Vypočtěte hmotnostní zlomek mědi v této sloučenině. Pro urychlení výpočtu uvádíme (pomocí názvů, nikoliv vzorců) následující molární hmotnosti: M(uhličitan měďnatý) = 123,56 g mol 1 M(hydroxid měďnatý) = 97,56 g mol 1 M(měď) = 63,55 g mol 1 Výpočet molární hmotnosti azuritu: =2 + ( ) =2 123,56 +97,56 =344,68 g mol Výpočet hmotnostního zlomku mědi v azuritu: w = 3 M M = 3 63,55 344,68 =0,553 Za výpočet molární hmotnost azuritu 1 bod, za výpočet hmotnostního zlomku mědi v azuritu 3. 4 8
Úloha 6 Byla preparace úspěšná? 8 bodů Eva s Damiánem připravili oxid měďnatý stejným postupem jako vy ve školním kole (sraženina, která se vytvořila při reakci roztoku modré skalice s roztokem hydroxidu sodného, byla tepelným rozkladem převedena na požadovaný produkt). Podmínkou úspěšnosti byl alespoň 60% výtěžek preparace. 1. V jakém poměru jsou při této reakci látková množství modré skalice a oxidu měďnatého? Poměr látkových množství modré skalice a oxidu měďnatého je 1 : 1. 1 2. Rozhodněte na základě výpočtu, zda byli Eva s Damiánem úspěšní, když z roztoku obsahujícího 5,00 g modré skalice připravili 1,20 g oxidu měďnatého. Nezapomeňte na odpověď. M(CuSO 4 5H 2 O) = 249,68 g mol 1 M(CuO) = 79,55 g mol 1 Výpočet teoretického výtěžku CuO: CuO teor = ms CuO ms = 5,00 79,55 249,68 1,59 g Hmotnost připraveného CuO, m p = 1,20 g Výtěžek = = 1,20 100 =75,5 % 1,59 Eva s Damiánem byli úspěšní, výtěžek preparace byl vyšší než požadovaných 60 %. Za výpočet teoretického výtěžku CuO 3. Za správný výpočet výtěžku preparace 2, za slovní odpověď 1 bod. Celkem 6 bodů. 6 9
3. Uveďte 2 důvody, proč je v praxi výtěžek oxidu měďnatého nižší než teoretický výtěžek preparace. Neúplné vysrážení hydroxidu měďnatého; neúplné přenesení sraženiny hydroxidu měďnatého z kádinky na filtr; pevné zachycení části preparátu na filtračním papíru; chyby při vážení. Za každé správné odůvodnění 0,5 b, nejvýše 1 bod. 1 10