SLOVENSKÁ KOMISIA CHEMICKEJ OLYMPIÁDY CHEMICKÁ OLYMPIÁDA. 48. ročník, školský rok 2011/2012 Kategória D. Študijné kolo

Transcript

1 SLOVENSKÁ KOMISIA CHEMICKEJ OLYMPIÁDY CHEMICKÁ OLYMPIÁDA 48. ročník, školský rok 2011/2012 Kategória D Študijné kolo RIEŠENIE A HODNOTENIE TEORETICKÝCH A PRAKTICKÝCH ÚLOH

2 RIEŠENIE A HODNOTENIE TEORETICKÝCH ÚLOH Chemická olympiáda kategória D 48. ročník školský rok 2011/12 Študijné kolo Helena Vicenová Maximálne 60 bodov Doba riešenia: časovo neobmedzená Riešenie úlohy 1 (9 b) 2 b Štefan Šáró a Rudolf Janík 1 b Nemecko 2 b 110 Ds darmstadtium 2 b 111 Rg roentgenium 2 b 112 Cn copernicium Riešenie úlohy 1 (7 b) Na výrobu chemických výrobkov sa využívajú mnohé prírodné suroviny, napr. ropa na výrobu benzínu, železná ruda na výrobu železa, drevo na výrobu papiera a ďalšie. Najlacnejšie prírodné suroviny sú voda a vzduch. V prírode sa obnovujú prirodzeným spôsobom. Viaceré prírodné suroviny sú vyčerpateľné, preto ich musíme využívať hospodárne. Okrem prírodných surovín možno však využívať ako suroviny aj niektoré odpadové látky, tzv. druhotné suroviny. Odpadové látky sa znova spracúvajú, tento proces sa nazýva recyklácia. Pridelíme po 1 b za každý doplnený pojem. Riešenie úlohy 3 (23 b) 2 b a) Jodid draselný, KI. 2 b b) Peroxid vodíka, H 2 O 2. 2 b c) Do vody pridával za stáleho miešania jodid draselný. Pridávanie skončil, keď mu na dne zostalo malé množstvo nerozpustenej látky.

3 2 b d) Tabuľková hodnota rozpustnosti jodidu draselného je 144 g/100 ml vody (pri 20 ºC). Nasýtený roztok pripravíme rozpustením 21,6 g KI v 15 ml vody. 2 b e) Rozpúšťanie jodidu draselného vo vode je endotermický dej. Kadička s roztokom jodidu draselného sa ochladila, lebo pri rozpúšťaní sa spotrebovalo teplo z okolia. 1 b f) Erlenmeyerova banka. 2 b g) Na pokožke by mu vznikli biele škvrny, pri dlhodobejšom pôsobení by sa pokožka spálila. 1 b h) Postihnuté miesto opláchneme prúdom studenej vody. 2 b i) Žieravina, oxidujúca látka. 1 b j) Katalyzátory. 2 b k) 2 H 2 O 2 2 H 2 O + O 2 2 b l) Reakcia je exotermická, uvoľňuje sa pri nej teplo. 2 b m) Pri rozklade vznikajúci kyslík má dezinfekčné účinky. Riešenie úlohy 4 (11 b) 2 b a) hydrogenuhličitan sodný, NaHCO 3 3 b b) 2 NaHCO 3 Na 2 CO 3 + CO 2 + H 2 O 1 b uhličitan sodný 1 b oxid uhličitý, voda 2 b c) oxid uhličitý a vodná para 2 b d) NaHCO 3 + HCl NaCl + CO 2 + H 2 O Riešenie úlohy 5 (10 b) 2 b a) Vypočítame hmotnosť KCl. m(kcl) = n(kcl) M(KCl) m(kcl) = 0,15 mol 74,6 g/mol m(kcl) = 11,2 g 2 b Určíme celkovú hmotnosť roztoku. m(roztok) = m(kcl) + m(h 2 O) m(roztok KCl) = 11,2 g + 100,0 g

4 m(roztok KCl) = 111,2 g 2 b Vypočítame hmotnostný zlomok KCl v roztoku. w(kcl) = w(kcl) = m(kcl) m(roztok KCl) 11,2 g 111,2 g w(kcl) = 0,10 = 10 % 2 b b) Vo fyzikálno-chemických tabuľkách si nájdeme hustotu 10 % roztoku KCl. Pomocou nej vypočítame objem roztoku. V(roztok KCl) = m(roztok KCl) ρ(roztok KCl) 2 b Vypočítame koncentráciu látkového množstva. c(kcl) = n(kcl) V (roztok KCl) Dosadenie konkrétnej hodnoty (nevyžaduje sa): ρ(10 % roztok KCl) = 1,063 g/cm , g V(roztok KCl) = , g/cm V(roztok KCl) = 104,6 cm 3 = 0,1046 dm 3 0, 15 mol c(kcl) = 3 0, 1046 dm c(kcl) = 1,4 mol/dm 3 Plný počet bodov pridelíme aj v prípade iného správneho spôsobu výpočtu.

5 RIEŠENIE A HODNOTENIE PRAKTICKÝCH ÚLOH Chemická olympiáda kategória D 48. ročník školský rok 2011/2012 Študijné kolo Anton Sirota, Helena Vicenová Pri prepočte pomocných bodov pb na konečné body b použijeme vzťah: body b = pomocné body pb 0,8 Odpoveďový hárok Úloha 1 (20 pb) Dôkazové reakcie niektorých iónov 1.1 Napíšte chemické rovnice dôkazu chloridových aniónov. Reakcie: Vzorka 1: NaCl + AgNO 3 AgCl + NaNO 3 8 pb Iónový zápis reakcie: Cl + Ag + AgCl Vzorka 3: CuCl AgNO 3 2 AgCl + Cu(NO 3 ) 2 Iónový zápis reakcie: Cl + Ag + AgCl pb Sfarbenie zrazeniny získanej: zo vzorky 1: biele zo vzorky 3: biele 1.3 Tvar plameňa: oxidačný plameň 4 pb najvyššia teplota najnižšia teplota redukčný plameň

6 2 pb Sfarbenie plameňa: vzorka 1: žlté vzorka 2: svetlofialové 4 pb 1.4 Minerálna voda (doplňte jej názov)... obsahuje ióny: Úloha 2 (30 pb) Príprava a oddeľovanie zložiek zmesi 2.1 a) Postup pri príprave zmesi A: m(sklíčko) = 3 pb m(sklíčko s NaCl) = m(nacl) = b) Zmes A je (podčiarknite správne tvrdenie): 2 pb rovnorodá zmes, roztok, suspenzia, rôznorodá zmes. c) Urýchlenie rozpúšťania NaCl vo vode možno dosiahnuť miešaním 2 pb a zahriatím roztoku. d) Výpočet hmotnostného zlomku NaCl v zmesi A: 4 pb w(nacl) = m(nacl) = m(roztok NaCl) 5,0 g = 0, g e) Zmes B je (podčiarknite správne tvrdenie): 2 pb rovnorodá zmes, roztok, suspenzia, rôznorodá zmes 2.2 Ak je roztok nad ryžou číry, odoberieme z neho pipetou malé množstvo do skúmavky a chloridové anióny dokážeme ako v úlohe 1. Ak roztok nad 3 pb ryžou nie je číry, treba odobratú časť roztoku najprv prefiltrovať a len potom vo filtráte dokázať chloridové anióny.

7 2.3 Aké metódy ste použili pri oddeľovaní zložiek zmesi B? 1 pb a) Ryžu sme získali: filtráciou zmesi a vysušením odfiltrovanej ryže. 2 pb Opis postupu: Zmes B prefiltrujeme cez papierový filter a filtrát zachytávame do kadičky (1). Ryžu na filtri premyjeme destilovanou vodou. Premývací roztok zachytávame do inej kadičky (2). Ryžu z filtra prenesieme na hodinové sklíčko a vysušíme v sušiarni. 1 pb b) NaCl sme získali odparovaním filtrátu získaného po filtrácii a izolovaním 4 pb vykryštalizovaného NaCl: Postup I: Filtrát z kadičky (1) prelejeme do odparovacej misky a roztok odparujeme dosucha (odparíme z neho všetku vodu) tak, že odparovaciu misku s roztokom položíme na kadičku s vriacou vodou (pozor, do vody treba vopred pridať varné kamienky). Vykryštalizovaný NaCl dosušíme v sušiarni, preložíme ho z misky na hodinové sklo a odvážime. Postup II: Z filtrátu z kadičky (1) odparíme také množstvo vody, aby pri istej teplote vznikol nasýtený roztok NaCl (na povrchu roztoku sa začnú tvoriť kryštáliky NaCl), z ktorého po ochladení na laboratórnu teplotu vykryštalizuje kryštalický NaCl, ktorý sa izoluje filtráciou na hladkom filtri. Filter s produktom sa položí na hodinové sklo a vysuší v sušiarni. Suchý produkt sa presype z filtra na hodinové sklo a odváži. 1 pb c) Ryža sa vo vode nerozpúšťa. 1 pb d) Chlorid sodný sa vo vode rozpúšťa a tvorí roztok, z ktorého ho možno získať kryštalizáciou. e) Ak je hmotnosť získaného NaCl napr. 3,5 g, potom sú straty 5,0 g 3,5 g = 1,5 g 4 pb % strát = 1,5 g % 5,0 g = Autori: RNDr. Anton Sirota, PhD., RNDr. Helena Vicenová (vedúca autorského kolektívu) Recenzent: RNDr. Miroslav Tatarko, PhD. Vydal: IUVENTA Slovenský inštitút mládeže, Bratislava 2011