Palīgmateriāli gatavojoties centralizētajam eksāmenam ėīmijā

Transcript

1 Palīgmateriāli gatavojoties centralizētajam eksāmenam ėīmijā CE ietverto tēmu loks ir Ĝoti plašs: ėīmijas pamatjautājumi (pamatskolas kurss), vispārīgā ėīmija, neorganiskā ėīmija, organiskā ėīmija, ėīmija sadzīvē, vides aizsardzība, tehnoloăiskie procesi, ėīmijas uzħēmumi Latvijā. Eksāmenā ir vairāki uzdevumu veidi: Noteikt, vai apgalvojums ir pareizs vai nepareizs Izvēlēties pareizo atbildes variantu Uzrakstīt reakciju vienādojumus Aprēėina uzdevumi (šėīdumu koncentrācija, aprēėini pēc reakciju vienādojumiem, u.c.) Strukturēti uzdevumi. Šeit jāparāda prasmes un iemaħas uzdevumu risināšanā, likumsakarību izskaidrošanā, prasme analizēt shēmas un grafikus, izmantot zināšanas dažādu problēmu risināšanā. Šajā palīgmateriālā ietverti uzdevumi no un 2009.g. CE ėīmijā, kā arī citi līdzīgi uzdevumi. Jautājumi un uzdevumi ir sakārtoti pa tēmām, kā tas nav eksāmenā. SaĦemot eksāmena uzdevumu lapu un sākot atbildēt uz jautājumiem un risināt uzdevumus, ir derīgi vispirms padomāt, uz kādu tēmu jautājums attiecas. Skolēna rīcībā eksāmenā ir Ėīmisko elementu periodiskā tabula, Skābju, bāzu un sāĝu šėīdības tabula un Metālu elektroėīmisko spriegumu rinda. Ja prot izmantot tabulas, no tām var iegūt Ĝoti daudz informācijas eksāmenu uzdevumu izpildei. Ėīmiskie elementi periodiskajā tabulā sakārtoti protonu skaita pieaugšanas kārtībā. Protonu skaits = elementa kārtas numurs. Elektronu skaits = protonu skaits. Neitronu skaitu iegūst no noapaĝotas atommasas atħemot protonu skaitu. Piemēram, sēra atoma kodolā ir 16 protoni un 32-16=16 neitroni, elektronu apvalkā ir 16 elektroni. Pievienojot 2 elektronus, sēra atoms pārvēršas par anjonu S 2- : S+2e - = S 2-. Elektronu skaits šajā jonā ir 16+2=18.Ja atoms zaudē elektronus, tas pārvēršas par katjonu: Cu-2e - = Cu 2+. Elektronu skaits šajā jonā ir 29-2 = 27.Izotopi ir viena un tā paša elementa atomi, kuru kodolā ir dažāds neitronu skaits. Tabulā dotās elementu relatīvās atommasas ir zemes garozā izplatīto izotopu vidējās atommasas. Uzrakstiet elektronu formulu a) nātrija, b) hlora atoma kodola elektronapvalkam! a) b) Uzrakstiet elektronu formulu joniem: a) Li +, b) Cl - a) b) Elektroni elektronapvalkā izkārtoti pa līmeħiem. Elektronu enerăijas līmeħu skaits atbilst perioda numuram. Piemēram, varš atrodas 4.periodā un tā elektonapvalkā ir 4 līmeħi. Sākot ar otro līmeni, elektroni izkārtoti pa apakšlīmeħiem. Otrajā līmenī ir divi apakšlīmeħi: s un p. Trešajā līmenī ir trīs apakšlīmeħi: s, p, d. Ceturtajā līmenī ir četri apakšlīmeħi: s, p, d, f.elektronu līmeħi aizpildās, sākot no zemākā. Pirmajā

2 līmenī maksimāli var būt 2 elektroni: 1s 2 (atbilst He).Otrajā līmenī maksimāli var būt 8 elektroni: divi s un seši p elektroni: 1s 2 2s 2 2p 6 (atbilst Ne). Ārējā līmeħa elektronu formula neonam ir 2s 2 2p 6.Trešajā līmenī maksimāli var būt 18 elektroni: divi s, seši p un desmit d elektroni.tomēr 3. periodā ir tikai 8 elementi. Kāpēc?Izrādās, ka 4. līmeħa s elektroniem ir zemāka enerăija nekā 3. līmeħa d elektroniem, tāpēc 4s orbitāles aizpildās pirms 3d orbitālēm.piemēram, kālijam elektronu formula ir 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 0 4s 1. 3d līmenis paliek tukšs. Tas sāk aizpildīties tikai sākot ar skandiju.pilnā elektronu formula mangānam ir: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 5 4s 2.Ārējā (ceturtajā) līmenī mangānam ir divi elektroni. Ārējā līmeħa elektronu formula mangānam ir 4s 2. Pabeidziet kodolreakciju vienādojumus! Masas skaitis kodola lādiħš Ra 86 Rn + Ja kodolreakcijā notiek neitronu skaita izmaiħa, rodas tā paša elementa cits izotops. Ja kodolreakcijā notiek protonu skaita izmaiħa, rodas cits ėīmiskais elements.tāpat kā jebkurā vienādojumā, arī kodolreakcijas vienādojumā jāievēro masas un lādiħu nezūdamības likums. Tātad daĝiħai, kas rodas sabrūkot rādijam, jābūt ar masu 4 un kodola lādiħu 2, kas ir hēlija atoma kodols jeb α-daĝiħa. Uzrakstiet piemēru vielai ar molekulu kristālrežăi Vara stieplītē ir metāliskā saite Elektronegativitāte raksturo elementa elektrontieksmi. Elementu elektronegativitāte pieaug no perioda sākuma līdz beigām (neskaitot cēlgāzes). Elektronegatīvākie elementi ar visspilgtāk izteiktajām nemetāliskajām īpašībām atrodas tabulas augšējā labējā stūrī. Negatīvākais elements ir fluors, tad seko skābeklis, hlors, utt. Vismazākā elektronegativitāte un visspilgtāk izteiktās metāliskās īpašības ir elementiem tabulas kreisajā apakšējā stūrī. Jonu saite izveidojas starp atomiem ar krasi atšėirīgu elektronegativitāti (starp pirmās un otrās grupas metāliem un sestās un septītās grupas nemetāliem).kovalentā saite izveidojas starp atomiem, kuru elektronegativitātes ir vienādas vai atšėiras nedaudz. Kovalento saiti starp atomiem veido kopīgi elektronu pāri, pārklājoties to orbitālēm. Nepolārā kovalentā saite veidojas starp vienādiem atomiem (F 2, Cl 2, O 2, N 2 utt.). Ja elektronegativitātes atšėiras, veidojas polārā kovalentā saite (CH 4, CO 2, CHCl 3 utt.). Metāliskā saite veidojas relatīvi brīvo elektronu un metāla jonu mijiedarbības rezultātā.ūdeħraža saite veidojas, ja H atoms saistīts ar stipri elektronegatīvāku elementu (O, N, F). Tā veidojas starp vienas molekulas H atomu un otras molekulas elektronegatīvo atomu. Tipiskākie piemēri ir ūdens, spirti, organiskās skābes.

3 Uzrakstiet piemērus slāpekĝa savienojumiem, kuros slāpekĝa oksidēšanas pakāpe ir -3 ; 0; +2; +4; +5! Aprēėiniet hroma oksidēšanas pakāpi savienojumos: Cr 2 (SO 4 ) 3 Na 2 CrO 4 CrO 3 K 2 Cr 2 O 7 Cr(NO 3 ) 3 Katras vielas nosaukumam atrodiet atbilstošo ėīmisko formulu! Tabulā ierakstiet burtu, kas apzīmē šo formulu! No dotajiem piemēriem atrodiet katram jēdzienam atbilstošo! Tabulā ierakstiet burtu, kas apzīmē šo piemēru!

4 Uzrakstiet divas izomēru struktūrformulas vielām, kuru molekulformulas ir a) C 2 H 6 O b) C 3 H 6 O 2 c) C 5 H 12 Uzrakstiet dotajām struktūrformulām atbilstošo vielu nosaukumus! CH 3 CH 3 -C-CH 2 OH CH 3 CH 3 -CH-CH 2 -COOH NH 2 Uzrakstiet vielu struktūrformulas atbilstoši dotajiem vielu nosaukumiem! 2,5-Dimetilheksēns-2 3-Aminoheksānskābe 2-Metilpropanols-2 Aizpildiet tabulu! Savienojuma formula Kompleksa veidotājs Ligands Koordinācijas skaitlis Kompleksā savienojuma nosaukums [Cu(NH 3 ) 4 ]SO 4 Kas ir viela, ja 0,1 M vielas šėīduma disociācijas pakāpe 20 o C temperatūrā ir 80%? A. Stiprs elektrolīts B. Vājš elektrolīts C. Vidēji stiprs elektrolīts D. Neelektrolīts Stiprie elektrolīti atšėaidītā šėīdumā pilnīgi sadalās jonos (100%). Vājie elektrolīti tikai nedaudz disociē jonos. Dotā viela visdrīzāk pieskaitāma pie vidēji stipriem elektrolītiem. Kurš grafiks attēlo šėīduma ph skaitliskās vērtības izmaiħas, nātrija hidroksīda šėīdumam pakāpeniski pievienojot noteiktu sālsskābes tilpumu V (ml)?

5 Notiek reakcija: NaOH + HCl NaCl +H 2 O Sākumā vide ir bāziska, ph>7. Pievienojot sālsskābi, ph praktiski nemainās kamēr šėīdumā saglabājas NaOH. Kad viss NaOH izreaăējis, pat viens piliens HCl krasi maina vides ph uz skābu, līknē novērojams krass lēciens. Turpinot pievienot sālsskābi, ph atkal mainās Ĝoti maz. Iegūto līkni sauc par titrēšanas līkni. Pabeidziet molekulāro reakcijas vienādojumu un uzrakstiet jonu un saīsināto jonu vienādojumu. Ba(NO 3 ) 2 + Na 2 SO 4 Tā ir apmaiħas reakcija. ApmaiĦas reakcijas notiek, ja: o Rodas nešėīstošs vai mazšėīstošs savienojums o Rodas mazdisociēts savienojums (ūdens) o Rodas gāzveida viela, kura aiziet no reakcijas vides. Uzraksta molekulāro vienādojumu. Bārija sulfāts ir nešėīstošs un izkrīt nogulsnēs, tāpēc droši var teikt, ka reakcija notiek Ba(NO 3 ) 2 + Na 2 SO 4 BaSO NaNO 3 Uzraksta pilno jonu vienādojumu: Ba NO Na + + SO 4 2- BaSO 4 + 2Na + + 2NO 3 - Uzraksta saīsināto jonu vienādojumu. Savstarpēji reaăē tikai Ba un SO 4 Pārējie joni paliek šėīdumā neizmainītā veidā: joni. Ba 2+ + SO 4 2- BaSO 4 Dotajam saīsinātajam jonu vienādojumam uzrakstiet vienu atbilstošu molekulāro reakcijas vienādojumu un pilno jonu vienādojumu! Mn 2+ + S 2- MnS Pēc šėīdības tabulas izvēlas divus šėīstošus savienojumus, vienam kā katjons jādod Mn 2+, otram kā anjons jādod S 2-.Piemēram, var izvēlēties mangāna hlorīdu un nātrija sulfīdu:

6 MnCl 2 + Na 2 S MnS + 2NaCl Pilnais jonu vienādojums: Mn Cl - +2Na + + S 2- MnS +2Na + + 2Cl - Pabeidziet notiekošo reakciju vienādojumus: NaCl + KNO 3 Pb(NO 3 ) 2 + NaI Ca(OH) 2 + HCl Na 2 CO 3 + H 2 SO 4 Kuru vielu šėīdumus salejot kopā, veidojas baltas nogulsnes? A. CaCl 2 un Na 2 CO 3 B. CH 3 COOH un NH 3 C. Pb(NO 3 ) 2 un KI D. C 6 H 6 un Br 2 Elektrolīze ir oksidēšanās-reducēšanās process, kas norisinās pie elektrodiem, ja caur elektrolīta kausējumu vai šėīdumu plūst līdzstrāva. Joni, kuri elektronus atdod, oksidējas. Joni, kuri elektronus pievieno, reducējas. Kāliju rūpnieciski iegūst, elektrolizējot kālija hlorīda kausējumu. Uzrakstiet kālija hlorīda elektrolītiskās disociācijas vienādojumu! KCl K + + Cl - Uzrakstiet elektrodprocesu vienādojumus! Pie katoda: K + + 1e - K Pie anoda: 2Cl - - 2e - Cl 2 Kurš jons oksidējas, kurš reducējas? K + reducējas, Cl - oksidējas. Uzrakstiet elektrolīzes procesa summāro vienādojumu! 2KCl 2K + Cl 2 Līdzīgi aprakstiet kalcija hlorīda kausējuma elektrolīzes procesu!

7 Ja elektrolīze notiek ūdens šėīdumā, jāħem vērā arī ūdens jonu klātbūtne. Elektrolītiskās disociācijas vienādojumi: AgNO 3 Ag + + NO 3 - H 2 O H + + OH - Pie katoda nonāk divi katjoni Ag + un H +. Kurš reducējas? Izmantojiet metālu aktivitātes rindu. Ja metāls atrodas pa labi no ūdeħraža (neaktīvie metāli), reducējas metāls. Ag + + 1e - Ag Aktīvo metālu (Li, Na, K, Ca, Mg) joni ūdens šėīdumā nekad nereducējas.vidēji aktīvo metālu jonu gadījumā var reducēties gan ūdeħraža, gan metāla joni. Neitrālā vidē (maza H + koncentrācija) reducējas metāla joni. To izmanto, piemēram, niėelēšanā, alvošanā, hromēšanā. Pie anoda nonāk divi anjoni: OH - un NO 3-. Kurš oksidēsies? Anjonus pēc spējas oksidēties var sakārtot šādā rindā: I -, Br -, S 2-, Cl -, OH -, skābekli saturošie skābju anjoni. Skābekli saturošie skābju anjoni ūdens šėīdumos neoksidējas nekad. Tā vietā oksidējas OH -. 4OH - - 4e - 2H 2 O + O 2 Ja ūdens šėīdumā ir I -, Br -, S 2-, Cl -, pie anoda oksidējas šie anjoni: 2I - -2e - I 2 S 2- -2e - S Elektrolizēja kalcija hlorīda ūdens šėīdumu. Uzrakstiet elektrodprocesu vienādojumus. Kāda viela izdalās pie katoda, kāda pie anoda? Kādi joni paliek šėīdumā? Kāda ir ūdens šėīduma vide (skāba, bāziska) pēc elektrolīzes? Korozija mitruma, citu metālu piemaisījumu vai elektrolītu klātbūtnē ir elektroėīmisks process. To izmanto metālu aizsardzībai pret koroziju. Piemēram, ja dzelzs ir kontaktā ar aktīvāku metālu, vispirms korodēs aktīvākais metāls. Dzelzs korozija palēnināsies.jāizmanto metālu aktivitātes rinda! Paskaidrojiet un analizējiet korozijas procesu! Tērauda jumta segums sastiprināts ar vara sakausējuma kniedēm. Kurš metāls korodēs? Kā sauc korozijas veidu, kas norisinās šajā gadījumā? Prognozējiet, kurai mājai jumta korozijas process norisināsies ātrāk: a) ja māja atrodas lielas automaăistrāles tuvumā; b) ja māja atrodas laukos, meža vidū. Atbildi pamatojiet! Paskaidrojiet un analizējiet korozijas procesu! Tērauda jumta segums sastiprināts ar cinka kniedēm. Kurš metāls korodēs? Kā sauc korozijas veidu, kas norisinās šajā gadījumā?

8 Kā var palielināt ėīmiskās reakcijas Zn + 2 HCl ZnCl 2 + H 2 ātrumu? A. Cinka pulveri aizstājot ar lielām cinka granulām B. Palielinot hlorūdeħraža masas daĝu sālsskābē C. Izmantojot inhibitoru D. Pazeminot temperatūru Reakcijas ātrums palielinās: Palielinot reaăējošo vielu koncentrāciju; Palielinot reaăējošo vielu saskares virsmu; Paaugstinot temperatūru; Katalizatora klātbūtnē. Inhibitoru klātbūtnē reakcija palēninās vai vispār nenotiek. Kādas izmaiħas jāveic sistēmā 2CO (gāze) + O 2 2CO 2 (gāze) + Q, lai ėīmiskais līdzsvars pārvietotos oglekĝa (IV) oksīda rašanās virzienā? A. Jāsamazina spiediens B. Jāsamazina temperatūra C. Jāsamazina skābekĝa koncentrācija D. Jāpievieno katalizators Līdzsvara reakcijās līdzsvars pārvietojas tajā virzienā, kas neitralizē ārējo iedarbību. Ja paaugstina spiedienu, reakcija notiek tajā virzienā, lai spiedienu samazinātu. Ja paaugstina kādas vielas koncentrāciju, līdzsvars pārvietojas tajā virzienā, lai šo vielu iztērētu. Ja paaugstina temperatūru, līdzsvars pārvietojas tajā virzienā, lai pievadīto siltuma enerăiju iztērētu (endotermiskās reakcijas virzienā). Katalizators vienādi paātrina tiešās un pretreakcijas ātrumu un līdzsvaru neietekmē. Dotajā reakcijā visas ir gāzveida vielas. Vienādojuma kreisajā pusē ir 3 moli gāzu, labajā 2 moli, tātad spiediens mazāks. Ja spiedienu palielina, reakcijas līdzsvars pārvietosies pa labi, CO 2 rašanās virzienā, ja samazina pretējā virzienā. Tiešā reakcija ir eksotermiska. Ja paaugstinās temperatūru, līdzsvars nobīdīsies siltuma patērēšanas virzienā, tas ir, pa kreisi. Ja temperatūru samazinās, līdzsvars pārvietosies tiešās reakcijas, CO 2 rašanās virzienā. SkābekĜa koncentrācijas samazināšana novirzīs līdzsvaru tajā virzienā, lai O 2 koncentrāciju atkal palielinātu, tātad pretējās reakcijas virzienā. Pabeidziet dotos ėīmisko reakciju vienādojumus!

9 Skolēns saħēma laboratorijas darba uzdevumu: realizēt šādu pārvērtību virkni Na NaOH Cu(OH) 2 CuO Cu(NO 3 ) 2 CuS Laboratorijā ir visi vajadzīgie reaăenti. Izplānojiet darba gaitu! Uzrakstiet pazīmes, pēc kurām varēs spriest par notikušo pārvērtību! Uzrakstiet reakciju vienādojumus! Virs katra ėīmiskā elementa simbola uzrakstiet šī elementa oksidēšanas pakāpi, sastādiet elektronu bilances vienādojumus un izlieciet koeficientus dotajā oksidēšanās-reducēšanās reakcijas vienādojumā! Zn + H 2 SO 4 ZnSO 4 + S + H 2 O Nosaka katra elementa oksidēšanas pakāpi: Zn + H 2 SO 4 ZnSO 4 + S + H 2 O Redzams, ka oksidēšanas pakāpes mainās cinkam un sēram. Sastāda elektronu bilances vienādojumus: Zn - 2e - Zn S e - S 2 1 Saliek atrastos koeficientus pirms formulām, kas satur oksidēšanas pakāpi mainījušos elementus: Zn + H 2 SO 4 3 ZnSO 4 + S + H 2 O Saliek pārējos koeficientus: 3 Zn + 4 H 2 SO 4 3 ZnSO 4 + S + 4 H 2 O Sastādiet elektronu bilances vienādojumus un izlieciet koeficientus dotajā oksidēšanās-reducēšanās reakcijas vienādojumā! KMnO 4 + HCl KCl + MnCl 2 + Cl 2 + H 2 O

10 Uzrakstiet piecu iespējamo reakciju vienādojumus starp dotajām vielām! Vielas BaCl 2 KOH HCl Zn CuSO C 2 H 5 OH C 2 H Salīdziniet datus par jonu saturu minerālūdens paraugos un nosakiet, kuram minerālūdenim ir vislielākā cietība Karbonātu ūdens cietību (pārejošo cietību) veido kalcija, magnija, kā arī dzelzs hidrogēnkarbonāti. Nekarbonātu ūdens cietību (nepārejošo cietību) veido šo metālu sulfāti, hlorīdi, nitrāti. Kopējā ūdens cietība ir karbonātu un nekarbonātu cietības summa. Ūdens cietību C izsaka ar Ca 2+ un Mg 2+ jonu koncentrāciju mmol/l vai mol/m 3. Tātad cietākais ūdens ir tas, kurā ir vislielākā Ca 2+ un Mg 2+ jonu koncentrācija. Aprēėiniet etānskābes (etiėskābes) molāro koncentrāciju 400 ml šėīduma, kas satur 6,0 g etānskābes! c = n/v (mol/l) n= m/m = 6,0/60 = 0,1 mol c = 0,1mol/0,4 l = 0,25 mol/l jeb 0,25 M

11 Aprēėiniet, cik liels tilpums nātrija hidroksīda šėīduma, kura molārā koncentrācija ir 0,01 mol/l, jāpatērē, lai neitralizētu 200 ml etānskābes šėīduma, kura molārā koncentrācija ir 0,02 mol/l! Sastāda reakcijas vienādojumu: CH 3 COOH + NaOH CH 3 COONa + H 2 O 200 ml 0,02 M etānskābes šėīduma satur 0,02/5 = 0,004 mol etānskābes. No vienādojuma redzams, ka reaăējošo vielu attiecība ir 1:1. Tātad, lai neitralizētu etiėskābi, nepieciešami 0,004 mol NaOH. c = n/v (mol/l) ; V= n/c = 0,004 mol/0,01mol/l = 0,4 l =400 ml Atbilde: Jāpatērē 400 ml NaOH šėīduma. Uzrakstiet vienu piemēru, kur izmanto etiėskābi. Mēăenē ielēja etiėskābi un uzkarsēja. Izdalītos tvaikus aizdedzināja. Uzrakstiet ėīmiskās reakcijas vienādojumu, kas apraksta etiėskābes pilnīgu sadegšanu. Degot jebkurai organiskai vielai, veidojas šo vielu veidojošo elementu oksīdi: CH 3 COOH +3O 2 2 CO H 2 O Aprēėiniet, cik liels tilpums (n.a.) gaisa nepieciešams, lai pilnīgi sadedzinātu 24 gramus etiėskābes. No vienādojuma redzams, ka 1 mola etiėskābes sadedzināšanai jāizlieto 3 moli skābekĝa. Gaisā skābekĝa ir 21% (pēc tilpuma), apmēram 1/5 daĝa. Tātad gaisa vajadzēs 5 reizes vairāk, t.i. 15 moli uz 1molu etiėskābes. n etiėsk. = m/m = 24g/60g/mol = 0,4 mol Nepieciešamais gaisa daudzums ir 0,4 x 15 = 6 mol Tilpums; V= nv 0 = 6 mol x 22,4 l/mol = 144 l Atbilde: Jāpatērē 144 litri gaisa. Hromu iegūst no hroma rūdas, realizējot šādu ėīmisku pārvērtību: Cr 2 O C 2 Cr + 3 CO Aprēėiniet hroma daudzumu un masu, ko var iegūt no 600 kg hroma rūdas, kas satur 8% piemaisījumu! Aprēėiniet tilpumu tvana gāzei (n.a.), kas rodas šajā procesā!

12 Vispirms jāaprēėina, cik daudz tīra hroma (III) oksīda satur hroma rūda. Piemaisījumu ir 8%, tātad hroma oksīda ir 92% jeb 552 kg.tālāk seko aprēėini pēc reakcijas vienādojuma. Var ieteikt šādu aprēėina metodi: Cr 2 O C 2 Cr + 3 CO Molu attiecība: 1 : 3 : 2 : 3 M (kg/kmol) m, kg n, kmol 3,63 7,26 10,89 V, m ) Nosaka molu attiecību 2) Izrēėina molmasu vajadzīgajiem savienojumiem, paraksta zem formulām 3) Zem formulas uzraksta dotās vielas masu (552 kg Cr 2 O 3 ) 4) Izrēėina dotās vielas daudzumu (3,63 mol Cr 2 O 3 ) 5) Pēc molu attiecības nosaka vielas daudzumu interesējošām vielām (Cr un CO) 6) Aprēėina masu hromam un tilpumu tvana gāzei: m = nm; V = nv 0 Atbilde: Iegūst 377 kg hroma, izdalās 244 m 3 tvana gāzes.