SLOVENSKÁ KOMISIA CHEMICKEJ OLYMPIÁDY CHEMICKÁ OLYMPIÁDA 49. ročník, školský rok 2012/201 Kategória C Študijné kolo RIEŠENIE A HODNOTENIE TEORETICKÝCH ÚLOH
RIEŠENIE A HODNOTENIE ÚLOH Z ANORGANICKEJ A VŠEOBECNEJ CHÉMIE Chemická olympiáda kategória C 49. ročník šk. rok 2012/201 Študijné (domáce) kolo Milan Melicherčík, Jarmila Kmeťová, Mária Lichvárová Maximálne 60 bodov Riešenie úlohy 1 (25,5 b) 0,5 b 1.1. halogény; halové 0,5 b 1.2. 17 alebo VII. A 1,25 b 1.. a) fluór, F b) chlór, Cl c) bróm, Br d) jód, I e) astát. At 0,25 b 1.4. sedem 1 b 1.5. a) I b) I, I, III, V, VII c) I, I, III, V, VII d) I, I, III, V, VII 0,75 b 1.6. Zastúpenie chlóru v zemskej kôre je w(cl 2 ) 0,188 % b 1.7. ClF fluorid chlórny, BrF fluorid brómny, IF fluorid jódny, BrCl chlorid brómny, ICl chlorid jódny, IBr bromid jódny 0,75 b 1.8. halogenovodíky; halogenovodíkové kyseliny; soľná 2 b a) Kyselina chlorovodíková sa nachádza v ľudskom tele v žalúdku a má významnú úlohu pri trávení ako zložka žalúdočných štiav. Kyselina chlorovodíková mení neaktívny pepsinogén na pepsín. b b) Kyselina chlorovodíková je silná (t.j. v roztoku dobre disociovaná) kyselina: HCl + H 2 O H O + + Cl - Potom platí: 2
c(h O + ) c(hcl) ph -log [H O + ] ph -log (5 10-2 ) ph 1, ph kyseliny je 1,. 1 b c) NaCl + H 2 SO 4 NaHSO 4 + HCl 0,5 b Reakčné produkty sú hydrogensíran sodný a kyselina chlorovodíková. b d) CaCO + 2 HCl CaCl 2 + CO 2 + H 2 O n(caco ) m CaCO M CaCO n(cacl 2 ) 1,0 mmol 0,10 g -1 100,09 g mol 1,0 mmol Rozkladom 10 mg uhličitanu vápenatého vznikne 1,0 mmol chloridu vápenatého. 2 b 1.9. Vyhláška č. 151/2004 Z. z. odporúča obsah chlóru v pitnej vode najmenej 0,05 mg dm - a najviac 0, mg dm - b 1.10. a) n(nacl) c 1 (NaCl)V 1 (NaCl) 0,15 mol dm -,15 dm n(nacl) 0,47 mol V(NaCl) V 1 (NaCl) + V 2 (H 2 O),15 dm + 0,80 dm,95 dm c(nacl) n(nacl) 0,47 mol V(NaCl),95 dm 0,12 mol dm - Koncentrácia látkového množstva by bola 0,12 mol dm - b b) n(nacl) c 1 (NaCl)V 1 (NaCl) + c 2 (NaCl)V 2 (NaCl) n(nacl) 0,15 mol dm -,15 dm + 0,20 mol dm - 0,80 dm n(nacl) 0,6 mol V(NaCl) V 1 (NaCl) + V 2 (NaCl),15 dm + 0,80 dm,95 dm c(nacl) n(nacl) V(NaCl) 0,6 mol,95 dm 0,16 mol dm - Koncentrácia látkového množstva by bola 0,16 mol dm - Riešenie úlohy 2 (20,5 b) 2 b 2.1. a) I 2 O 5, b) HIO,
c) NaIO, d) HI. 2,5 b 2.2. a) Cl 2 + 2 KI 2 KCl + I 2 b) I 2 + I - I c) I 2 + H 2 S 2 HI + S d) I 2 + 10 HNO 6 HIO + 10 NO + 2 H 2 O e) Pb(NO ) 2 + 2 KI PbI 2 + 2 KNO 1,5 b 2.. štítnej žľazy, tyroxín, morské ryby. 2 b 2.4. etanole, jódová tinktúra, Lugolov roztok, jodoform. 1 b 2.5. I 2 + 2 2 S 2O 2 I - + 2 b 2.6. I 2 O 4, I 2 O 5, I 4 O 9, I 2 O 7 1,5 b 2.7. HIO, HIO 4, H 5 IO 6. H 2 I2 1 b 2.8. a) K c HI 2 2 S 4O 6 1,81.10,1292.10 17,671.10 2 0,0185 1 b b) Pretože rozklad jodovodíka je endotermický dej, zväčšením teploty zmesi sa zväčší koncentrácia produktov, plynného vodíka a plynného jódu. 1 b c) Zväčšením tlaku sa rovnováha nemení, počet mólov (objem) plynných zložiek pred reakciou a po nej je rovnaký. 1 b d) Zväčšením koncentrácie vodíka v zmesi sa bude zväčšovať koncentrácia jodovodíka. 1 b e) Odstraňovaním jodovodíka zo zmesi sa rovnováha ustaľuje v prospech syntézy jodovodíka z prvkov. 1 b f) Pridanie katalyzátora nemá vplyv na rovnovážny stav, ovplyvňuje iba rýchlosť jeho ustálenia. 2 b e) Podľa Hessovho zákona: H H 1 H 2 2 1 H4 H H 25,9 217,8 1,4 75,7 299,0 kj mol -1. Zmena entalpie pre chemickú reakciu H(g) + I(g) HI(g) je 299,0 kj mol -1. 4
Riešenie úlohy (16 b).1. V texte podčiarknutím vyberte správny výraz a požadované údaje dopňte: 2 b Fluór sa od ostatných halogénov líši mnohými vlastnosťami. Má najväčšiu / najmenšiu elektronegativitu. Väzba F F je silná / slabá, kým väzba fluóru s inými atómami je silná / slabá. Fluór reaguje aj s väčšinou chemických zlúčenín, pričom v nich oxiduje / redukuje ich elektronegatívnejšie zložky. Napr. (doplňte schému na chemickú rovnicu): 0,5 b a) 2 H 2 O + 2 F 2 4 HF + O 2 0,5 b b) 2 NH + F 2 6 HF + N 2 2 b Fluoridový anión je väčší / menší ako ostaté ióny X -. Väzba H F je silno polárna / nepolárna a molekuly fluorovodíka sú viazané vodíkovými / koordinačnými väzbami. Kyselina fluorovodíková je silnou / slabou kyselinou. Schému doplňte na chemickú rovnicu: 0,5 b HF + H 2 O H O + + F - 1,5 b Fluór tvorí / netvorí oxokyseliny. Fluór je najsilnejšie známe oxidačné / redukčné činidlo. Pri tomto deji molekula fluóru priberie / stratí elektróny. Tento dej zapíšte chemickou rovnicou: 0,5 b F 2 + 2 e - 2 F - 0,5 b Môže / nemôže vytesňovať ostatné halogény z ich soli. Schému doplňte na chemickú rovnicu: 0,5 b F 2 + 2 I - 2 F - + I 2 1,5 b Vo vzájomných zlúčeninách halogénov oxiduje / redukuje halogén s väčšou elektronegativitou / halogén s menšou elektronegativitou takže vznikajú zlúčeniny: ClF, BrCl, IF 7 / BrI 2, FCl, FI 5. 1 b.2. SiO 2 + 4 HF SiF 4 + 2 H 2 O, môže uviesť aj SiF 4 + 2 HF H 2 SiF 6 SiO 2 + 6 HF SiF 2 6 + H 2 O 0,5 b.. HF + HNO F - + H 2 NO b.4 Látkové množstvo 5,0 dm fluóru vypočítame: n(f 2 ) V 0 F 2 V m 5,0 dm 1 22,41dm mol 5,0 dm fluóru predstavuje 0,22 mol 0,22 mol 5
Počet molekúl fluóru vypočítame zo vzťahu: N(F 2 ) n(f 2 ) N A 0,22 mol 6,022. 10 2 mol -1 N(F 2 ) 1,. 10 2 molekúl V 5,0 dm fluóru za normálnych podmienok sa nachádza 1,. 10 2 molekúl fluóru. 1,5 b.5. Cl 2 + H 2 O HClO + HCl Fluór má najväčšiu hodnotu elektronegativity, preto v zlúčeninách nenadobúda kladné oxidačné číslo. Preto k podobnému deju pri zavádzaní fluóru do vody nemôže dôjsť. Autori: Doc. RNDr. Jarmila Kmeťová, PhD., Doc. RNDr. Mária Lichvárová, PhD., Prof. RNDr. Milan Melicherčík, PhD. (vedúci autorského kolektívu) Recenzenti: RNDr. Antón Sirota, PhD., Pavol Ondrisek, Mgr. Nadežda Kvetňanská Redakčná úprava: Prof. RNDr. Milan Melicherčík, PhD. Slovenská komisia Chemickej olympiády Vydal: IUVENTA Slovenský inštitút mládeže, Bratislava 2012 6