XIIkonkIIIetaprozw.pdf
(
88 KB
)
Pobierz
Microsoft Word - rozwXIIkonkIIIetap.doc
ROZWIĄZANIA ZADAŃ III ETAPU XII KONKURSU CHEMICZNEGO
Zad. 1
a.
W reaktorze zachodzi proces utleniania NH
3
do N
2
, NO, NO
2
i innych tlenków azotu.
W płuczce A powstaje woda amoniakalna, w płuczce B – mieszanina kwasów azotowych(III)
i (V). W probówce A nie obserwuje się zmian (zachodzi tylko reakcja H
2
SO
4
z NH
3
·H
2
O). W
probówce B obserwujemy tzw. reakcje obrączkową, charakterystyczna zarówno dla jonów
NO
2
-
jak i NO
3
-
:
2 H
+
+ Fe
2+
+ NO
2
-
= Fe
3+
+ NO + H
2
O
4 H
+
+ 3 Fe
2+
+ NO
3
-
= 3 Fe
3+
+ NO + 2 H
2
O
Fe
2+
+ NO = [Fe(NO)]
2+
b.
Platyna jest w tym procesie katalizatorem.
c.
Reakcja egzoenergetyczna.
PUNKTACJA:
Za równanie reakcji zachodzącej w reaktorze – 1 pkt. (za poprawny uznawano zapis
prowadzący do powstania któregoś z kwasotwórczych tlenków azotu); za równania
zachodzące w płuczkach – po 0,5 pkt., za równania reakcji obrączkowej (z NO
2
-
lub NO
3
-
) po
0,25 pkt.
Za podanie znaczenia platyny w przedstawianym eksperymencie – 0,5 pkt.; za podanie
zastosowań platyny – po 0,5 pkt. (max. 1,5 pkt.)
Za wskazanie, iż obserwowany proces jest egzoenergetyczny – 0,5 pkt.
Zad. 2
a.
AsO
3
3-
+ I
2
+ H
2
O = AsO
4
3-
+ 2 I
-
+ 2 H
+
b. Oczekiwano powołania się na regułę przekory. Dodanie jonów OH
-
powoduje
„konsumpcję” jonów H
+
i, w efekcie, przesuniecie równowagi w prawo. Dodanie jonów H
+
powoduje efekt przeciwny.
c. Dodanie roztworu arsenianu(V) powoduje przesunięcie równowagi w lewo (wydzielenie
jodu, a co za tym idzie, pociemnienie roztworu).
PUNKTACJA:
Za równanie reakcji – 2 pkt. (dopuszczano zapis arsenianów jako AsO
2
-
i AsO
3
-
; za
nieuwzględnienie w równaniu, iż jest to reakcja równowagowa odejmowano 0,5 pkt.)
Za wytłumaczenie wpływu dodatku kwasu i zasady – po 1 pkt.
Za przewidzenie wpływu dodania jonów AsO
4
3-
– 1 pkt.
Zad. 3
Na podstawie informacji z punktu a. można ustalić, że związki A i B to alkohole (reagują z
sodem, posiadają zatem aktywny atom wodoru; nie może to być jednak ani fenol, ani kwas
karboksylowy, gdyż nie rozpuszczają się w roztworach NaOH). Ilość wydzielonego wodoru
świadczy o tym, iż na jeden mol związków A lub B przypada 1 mol grup hydroksylowych.
Proces opisany w punkcie b. to oczywiście reakcja dehydratacji (z alkoholu otrzymujemy
węglowodór). Możemy zatem ustalić masę molową tego węglowodoru, odejmując od masy
alkoholu, masę wody. Z danych z punktu b. obliczamy stosunek molowy atomów węgla i
wodoru, który wynosi 1:1. Związek C ma zatem wzór sumaryczny C
8
H
8
. Jedynym
węglowodorem arenowym o takim wzorze jest winylobenzen (styren).
Na podstawie danych z punktu c. wiemy, iż związek A to alkohol I rzędowy (w wyniku
utleniania daje produkt o właściwościach redukujących – aldehyd), związek B to alkohol
drugorzędowy (powstały w wyniku jego utleniania keton nie redukuje odczynnika Tollensa).
Wobec powyższego związek A to 2-fenyloetanol, związek B – 1-fenyloetanol.
Związki D i E to odpowiednio 2-fenyloetanal i acetofenon
Stereoizomery może tworzyć tylko związek B. Wykazuje on enancjomerię (izomerię
optyczną).
Związek C stosowany jest m.in. w przemyśle tworzyw sztucznych jako monomer.
Z CH
3
MgI reagują związki A, B (z wytworzeniem alkoholanu magnezu i metanu) oraz D i E
(z wytworzeniem odpowiednio 1-fenylo-2-propanolu i 2-fenylo-2-propanolu).
PUNKTACJA:
Za identyfikacje związków A i B po 1 pkt.
Za reakcje związków A i B z sodem, dichromianem(VI) potasu i kwasem siarkowym po 0,25
pkt.
Za reakcję Tollensa 0,5 pkt.
Za syntezę każdego ze związków po 1 pkt. (dopuszczalna była dowolna, poprawna droga
syntezy; za błędne uważano schematy nie zawierające uwag o katalizatorach, reakcje
przebiegające niezgodnie z regułami skierowującymi itd.)
Za wskazanie który ze związków tworzy stereoizomery, podanie typu izomerii i narysowanie
wzorów po 0,5 pkt.
Za podanie zastosowania związku C – 1 pkt.
Za każdą z reakcji z jodkiem metylomagnezowym (lub zaznaczenie że nie zachodzi) po 0,5
pkt.
Zad. 4
2MnO
4
-
+ 6H
+
+ 5H
2
O
2
= 2Mn
2+
+ 5O
2
+ 8H
2
O
125 cm
3
roztworu to 125 * 1,09 = 136,25 g
W takiej ilości zawartych jest 0,282 * 136,25 = 38,4225 g H
2
O
2
W wyniku reakcji powstanie teoretycznie: m(H
2
O
2
)*M(O
2
)/M(H
2
O
2
) = 36,2 g O
2
, zatem przy
wydajności 98% - 35,48 g O
2
.
PUNKTACJA:
Za równanie reakcji – 1 pkt.
Za obliczenie ilości O
2
– 1 pkt. (jeśli obliczenia prowadzono w oparciu o błędne równanie
reakcji, nawet jeśli wynik był prawidłowy, nie przyznawano punktów).
Za inną metodę otrzymywania O
2
– 1 pkt.
Zad. 5
a.
Pb
3
O
4
(uznawano także Pb
2
O
3
)
b.
ZnO
c.
SO
2
d.
HgO
e.
Al
2
O
3
PUNKTACJA: Po 1 pkt za każdą poprawna odpowiedź.
Zad. 6
K = (p(NO)/p
o
)/[(p(O
2
)/p
o
)
1/2
*(p(N
2
)/p
o
)
1/2
] = p(NO)/[p(O
2
)*p(N
2
)]
1/2
zatem:
p
2
(NO)/[p(O
2
)*p(N
2
)] = K
2
= 0,002
p(O
2
) = p
o
(O
2
)-1/2p(NO)
p(N
2
) = p
o
(N
2
)-1/2p(NO)
p
o
(O
2
) = 0,21 * 1013 = 21273 Pa
p
o
(N
2
) = 0,79 * 1013 = 80027 Pa
mamy więc
p
2
(NO)/{[p
o
(O
2
)-1/2p(NO)]* [p
o
(N
2
)-1/2p(NO)]} = K
2
= 0,002
p
2
(NO)/{[21273-1/2p(NO)]* [80027-1/2p(NO)]}= 0,002
p
2
(NO) = 0,002 * [1702414371 – 10636,5p(NO) – 40013,5p(NO) + 0,25p
2
(NO)] = 3404828,7
– 101,3p(NO) + 0,0005p
2
(NO)
0,9995p
2
(NO) + 101,3p(NO) – 3404828,7 = 0
p(NO) = 1796 Pa
Z tego obliczamy masę NO w 1m
3
powietrza.
n = pV/RT = 1796*1/8,314*2773 = 0,0779 mol
m = n * M = 0,0779 * 30 = 2,34 g
Dopuszczalne było także przyjęcie iż:
p(O
2
) = p
o
(O
2
)
p(N
2
) = p
o
(N
2
)
przy czym wymagane było uzasadnienie, dlaczego można przyjąć takie założenie.
PUNKTACJA: W wypadku błędów rachunkowych odejmowano 3 pkt.
Zad. 7
Ogrzanie 1 g powietrza o 3,2 K wymaga dostarczenia:
Q = 3,2 * 1,008 * 1 = 3,2256 J ciepła.
Utlenieniu 1 mol CO do CO
2
towarzyszy wydzielenie:
Q = 392,51 – 110,53 = 281,99 kJ energii.
Zatem w 1 g utlenionych zostało:
n = 3,2256/281990 = 0,0000114 mol CO
Licząc ilość moli gazów w 1 g powietrza tak znikome ilości CO można zaniedbać (tym
bardziej że masa molowa CO jest zbliżona do średniej ważonej masy molowej N
2
i O
2
).
1 dm
3
powietrza zawiera 0,79 dm
3
N
2
(0,035 mol; 0,987 g) i 0,21 dm
3
O
2
(0,009 mol; 0,300
g). Zatem w 0,987 + 0,300 = 1,287 g powietrza znajduje się 0,044 mol gazów. W 1 g
powietrza jest zatem: 0,044/1,287 = 0,0342 mol gazów.
Procent molowy CO wynosi:
100% * (0,0000114/0,0342) = 0,033 %
PUNKTACJA: W wypadku błędów rachunkowych odejmowano 3 pkt.
Zad. 8
Reakcje elektrodowe:
A(Zn): Zn – 2e = Zn
2+
K(Cu): 2H
+
+ 2e = H
2
Jak widać na anodzie w procesie elektrodowym nie wydziela się gaz. Jednakże w zadaniu
powiedziane jest, iż na obu elektrodach wydzieliła się taka sama ilość gazu. Można to
wytłumaczyć chemicznym roztwarzaniem cynku w kwasie stanowiącym elektrolit:
Zn + 2 H
+
= Zn
2+
+ H
2
Wydzieleniu się mola gazu na katodzie towarzyszy zatem w sumie rozpuszczenie się 2 moli
cynku. Masa elektrody miedzianej nie ulega zmianie.
Przez przewodnik przepływa ładunek wynoszący 2520 s * 1 A = 2520 C. Towarzyszy mu
wydzielenie (2520/96500)/2 = 0,013 mol H
2
na katodzie. Roztwarza się więc 0,026 mol Zn
(po 0,013 w wyniku procesu elektrochemicznego i chemicznego) co stanowi 1,7 g. Masa
elektrody cynkowej wyniesie zatem 7 g.
PUNKTACJA: Za stwierdzenie, iż masa blaszki miedzianej nie zmieni się – 1 pkt.
Zad. 9.
H
x
P
y
O
z
+ x KOH = K
x
P
y
O
z
+ x H
2
O
CaH
(x-2)
P
y
O
z
+ (x-2) NaOH = CaNa
(x-2)
P
y
O
z
+ (x-2) H
2
O
40 cm
3
0,025 M r-ru NaOH zawiera 0,001 mol NaOH; 10 cm
3
0,1 mol r-ru CaH
(x-2)
P
y
O
z
zawiera 0,001 mol tej soli. Zatem x = 3.
Z 1 g H
3
P
y
O
z
otrzymujemy 1,475 g K
3
P
y
O
z
. Możemy zatem obliczyć masę molową:
[n*(M(K
3
P
y
O
z
)]/ [n* M(H
3
P
y
O
z
)] = 1,475 zatem:
(M(H
3
P
y
O
z
) + 3*38/ M(H
3
P
y
O
z
) = 1,475
M(H
3
P
y
O
z
) + 114 = 1,475 M(H
3
P
y
O
z
)
M(H
3
P
y
O
z
) = 240 g/mol
Ponieważ podczas dehydratacji fosfor nie zmienia stopnia utlenienia to:
3*1 + y*31 + z*16 = 240
3*1 + y*5 + z*(-2) = 0
y = 3
z = 9
Wzór sumaryczny kwasu to H
3
P
3
O
9
, strukturalny:
O
OH
O
P
P
O
O
P
O
O
H
OH
PUNKTACJA: Za wzór sumaryczny – 2 pkt., za strukturalny – 2 pkt.
Zad. 10
a.
Czterochlorek węgla jest substancją szkodliwą, zarówno dla człowieka jak i dla całego
środowiska naturalnego. Najważniejszym jednak czynnikiem, który przesądził o
rezygnacji z użycia gaśnic tetrowych jest fakt, iż CCl
4
w kontakcie z rozgrzaną
Plik z chomika:
teacher20
Inne pliki z tego folderu:
XIVkonkIIIetaprozw.pdf
(106 KB)
XIVkonkIIIetap.pdf
(163 KB)
XIVkonkIIetaprozw.pdf
(90 KB)
XIVkonkIIetap.pdf
(73 KB)
XVkonkIIetap.pdf
(156 KB)
Inne foldery tego chomika:
agh i inne
politechnika gdańska
politechnika śląska i rzeszowska
umcs
umk
Zgłoś jeśli
naruszono regulamin