5. LATVIJAS UNIVERSITĀTES ĶĪMIJAS FAKULTĀTES JAUNO ĶĪMIĶU KONKURSA 2.KĀRTAS UZDEVUMI

Transcript

1 5. LATVIJAS UNIVERSITĀTES ĶĪMIJAS FAKULTĀTES JAUNO ĶĪMIĶU KONKURSA 2.KĀRTAS UZDEVUMI Atrisināt tālāk dotos uzdevumus un atbildes ierakstīt MS Word atbilžu datnē, ko kā pievienoto dokumentu līdz plkst. 24:00 nosūtīt uz e pasta adresi kimijas_olimpiades@inbox.lv. Vēlāk saņemtās atbildes netiks vērtētas. Datnes nosaukums jāizveido no vārda, uzvārda un klases, un skolas, piemēram, Jaanis_Beerzinsh_Rigas_61.vsk._9.klase (datnes nosaukumā neizmantot garumzīmes un mīkstinājuma zīmes; par datnes nenosaukšanu atbilstoši prasībām tiks piemērots 3 punktu sods). Aktīvākie skolēni gada aprīlī tiks aicināti uz 4. kārtu, kas norisināsies LU Ķīmijas fakultātē un kuras noslēgumā skolēnus gaida balvas. Par katru pareizi izrēķinātu uzdevumu ir iespējams nopelnīt 10 punktus. Punktus skaita par katru pareizu starprezultātu. Katrai klašu grupai pēdējā uzdevuma otrā puse ir apzīmēta kā cietais rieksts papildus grūtības jautājumi, kuru atbildēšanai pašiem nepieciešams studēt literatūru. Par šo daļu papildus var saņemt 10 punktus. Tātad kārtā kopā iespējams saņemt = 70 punktus. Reakciju vienādojumu rakstīšanai var lietot parastos augšējos un apakšējos indeksus, kā arī Word Objektu Microsoft Equation 3.0. Organisko reakciju rakstīšanai ar struktūrformulām var lietot programmas ChemSketch vai MDL ISIS Draw 2.5. Tās iespējams atrast internetā un pēc lūguma nosūtīsim tās Jums uz Jūsu e pastu. Struktūrformulas var rakstīt arī ar roku un tās ieskenēt. Viesiem attēliem un uzdevumu nosaukumiem ir tikai ilustratīvs raksturs, ja nav norādīts savādāk! Uzdevumus 2. kārtai sastādījuši un panākumus uzdevumu risināšanā vēl LU Ķīmijas fakultātes studenti: Agris Bērziņš 1 Kristīne Krūkle Toms Rēķis 2 Eduards Baķis 2 Bērziņa 1 1LU Ķīmijas fakultāte, 2. kursa maģistranti 2 LU Ķīmijas fakultāte, 2. kursa studenti 1

2 8.-9.klases uzdevumi 1. uzdevums Krustvārdu mīkla Atrisināt doto krustvārdu mīklu! Jautājumi: 1. Polimērmateriāls, plaši izmantots karstumizturīgu virsmu pārklāšanai. 2. Viena no dabā sastopamajām skābekļa alotropiskajām formām. 3. Dzeltens nemetāls. 4. Indīga, ļoti reaģētspējīga dzeltena gāze vienkārša viela. 5. Ķīmiskā elementa stāvokļa modifikācijas viena un tā paša elementa pastāvēšana dažādās formās. 6. Rotaslietu izgatavošanā plaši lietots dārgmetāls. 7. Skābe, ko iegūst, ūdenī šķīdinot hlorūdeņradi. 8. Laboratorijas trauks, ko var izmantot šķīdumu uzglabāšanai. 9. Gaisa galvenā sastāvdaļa. 10. Laboratorijas trauks, ko lieto titrēšanā. 11. Laboratorijas trauks precīza šķīduma tilpuma paņemšanai. No vertikāli izveidotā vārda šī savienojuma sāļus sauc par uzdevums Sārmu medības Laborants 3 mēģenēs bija ielējis sālsskābes šķīdumu. Tad katrā mēģenē viņš iebēra pa 1 g kāda sārma. Sārma apzīmējums un patērētā sālsskābes masa dota attēlā. 2

3 X+HCl 0,913 g Y+HCl 0,652 g Z+HCl 1,521 g 1. Atšifrēt sārmus X Y! 2. Uzrakstīt reakcijas vienādojumus ar katru sārmu! 3. Piedāvājiet metodi, kā varētu noteikt patērēto skābes masu? 4. Piedāvāt kādu citu metodi šo sārmu atšķiršanai! 5. Kādas īpašas pazīmes varēs novērot reakcijas laikā? 3. uzdevums Trauku labirints A ml 2 NaCl S E ml ml 4 8 ml 1 ml ml AgNO 3 0,05 M g T on Ethanol 96 % ml Skolotāja lika Anniņai un Pēterītim pagatavot 1L 1 mol/l nātrija hlorīda un 250 ml 0,002 mol/l sudraba (I) nitrāta šķīdumus. Palīdziet Anniņai un Pēterītim izvēlēties pareizos laboratorijas traukus un aprīkojumu šķīdumu pagatavošanai! 1) Veikt nepieciešamos aprēķinus katra šķīduma pagatavošanai! 2) Uzrakstīt, kādus laboratorijas traukus, aprīkojumu un vielas Jūs izvēlēsieties katra šķīduma pagatavošanai (norādiet nosaukumu un numuru)! 3

4 4. uzdevums Nātrija bipiramīda 1. Uzrakstīt visu iespējamo ķīmisko reakciju vienādojumus pa figūru savienojošajām līnijām (abos virzienos)! 2. Uzrakstīt reakciju vienādojumus, kā no visām apakšējās plaknes vielām var iegūt vienu brīvi izvēlētu vielu augšējās plaknes vielu! Na 2 SO 4 NaNO 3 NaCl 5. uzdevums Baltais metāls Kādu baltu ļoti plaši lietojamu metālu A apstrādājot ar atāķaidītu sālsskābi, iegūst šī elementa hlorīdu B. Tas 200 o C temperatūrā eksistē gāzveida agregātstāvoklī un pārvēršas par dimēru C, kas sadalās atpakāļ par B Na 2 O temperatūrās virs 500 o C. Metāls A gaisā veido oksīdu D. Na Gan A, gan B, gan D, apstrādājot ar siltu koncentrētu 2 O 2 Na nātrija hidroksīdu, veido vienu savienojumu E A komplekso savienojumu. Ja cietu A vai D sakausē ar nātrija hidroksīdu temperatūrās ap 800 o C, iegust savienojumu F. 1. Atšifrēt savienojumus A F! 2. Uzrakstīt visu notikušo ķīmisko reakciju vienādojumus! 3. Kādēļ B jau 200 o C temperatūrā ir gāzveida agregātstāvoklī, bet A un D nav? 4. Par kādām savienojuma A īpašībām liecina tā aprakstītās reakcijas? 6. uzdevums Superlabi šķīstošās gāzes Bērni kādā ķīmijas grāmatā atrada gāzu šķīdību ūdenī dažādās temperatūrās: Gāze Gāzes šķīdība g/kg ūdens 0 o C 20 o C 50 o C SO O 2 0,07 0,045 0,027 H 2 S 7,1 3,9 1,9 Cl 2 7,1 4 CO 2 3,3 1,65 0,75 Ar 0,1 0,06 0,03 B A Na 2 CO 3 NaOH

5 Ir zināms, ka gan gāze A, gan gāze B katra sastāv no diviem ķīmiskajiem elementiem un elementu masas attiecība A ir 4,65:1, bet B tā ir 35,5:1. 1. Kas ir gāzes A un B? 2. Dažu gāzu paaugstināta šķīdība ūdenī varētu būt dēļ šo gāzu ķīmiskas mijiedarbības ar ūdeni. Uzrakstīt visus iespējamos ķīmisko reakciju vienādojumus, kas varētu notikt, visām tabulā minētajām gāzēm šķīstot ūdenī. 3. Aprēķināt skābekļa, gāzes A un gāzes B tilpumu (n.a.), kas 0 o C temperatūrā izšķīdīs 1 L ūdens (blīvums ir 0,996 g/ml)! 4. Aprēķināt šķīduma sastāvu masas daļās piesātinātam skābekļa un gāzes A šķīduma 0 o C temperatūrā! 5. Aprēķināt šo šķīdumu molaritāti (mol/l), ja piesātināta skābekļa šķīduma blīvums ir 0,996 g/ml, bet piesātināta gāzes A šķīduma blīvums ir 0,880 g/ml. 6. Kā krāsosies universālindikatora papīrītis (krāsa un intensitāte), ja tos iemērks tabulā minēto gāzu piesātinātos šķīdumos? Cietais rieksts Skolēni veica šādu eksperimentu pagatavoja piesātinātu gāzes A (skatīt iepriekš) šķīdumu ūdenī 20 o C temperatūrā, un ielēja 100 ml šķīduma 250 ml vārglāzē. Virs vārglāzes uzlika filtrpapīru un novietoja to uz svariem. Ik pa stundai skolēni pierakstīja vārglāzes masu un tabulā atlika to masu, par cik bija samazinājies sistēmas svars (m tab = m sākotn m laikā t ). Skolēni ieguva šādus rezultātus: t, h m tab, g t, h m tab, g t, h m tab, g 0 0, , , , , , , , , , , , , Atlieciet grafikā masas izmaiņas atkarībā no laika! 8. No grafika atrodiet masu, kas atbilst līdzsvaram (masa, kas tālāk vairs nemainīsies)! 9. Kāds būs no šķīduma izdalītais gāzes A tilpums (t = 20 o C, p = 1 atm)? 10. Aprēķiniet šķīduma sastāvu masas daļās pēc līdzsvara iestāšanās! Kad bērni parādīja rezultātus skolotājai, viņa teica, ka šāds punktu sadalījums ir dabā izplatītā eksponenciālā vienādojuma, kuru var aprakstīt ar šādu formulu: m tab = m tab,max e (k t) 5

6 Šeit m tab,max ir 8. punktā atrastā vērtība, bet k procesa ātruma konstante, h 1. Vienādojumu var pārveidot lineārā formā, izpildot šādu darbību: ln(m tab m tab,max ) = k t ln ir matemātiska darbība naturālais logaritms, ko programmā Excel var aprēķināt kā =LN(SKAITLIS). Atliekot aprēķināto ln(m tab m tab,max ) vērtību atkarībā no t, iegūst taisni, kuras virziena koeficients (to var atrast, grafikam izpildot funkciju Add trendline, izvēloties Linear un atzīmējot Display Equation on chart ) ir k. 11. Uzzīmējiet punktus šajā linearizētajā formā! 12. Atrodiet procesa ātruma konstanti k! 6

7 klases uzdevumi 1. uzdevums Krustvārdu mīkla Atrisināt doto krustvārdu mīklu! Jautājumi: 1. Ķīmiķis, kas izveidoja ķīmiskās reakcijas līdzsvara nobīdīšanās principus. 2. No kalcija karbonāta veidojies iezis. 3. Ķīmisks process, kura laikā caur šķīdumu starp elektrodiem laiž strāvu. 4. Krāsviela, kas veidojas, reducējoties molibdātam. 5. Oglekļa alotropiskā forma. 6. Elementārdaļiņas vai atoma kodola iekšējās kustības daudzuma moments. 7. Sudrabpelēks metāls, kas savu nosaukumu ieguvis no Skandināvu skaistuma un auglības dievietes un kurš tika atklāts divas reizes 1801 un gadā. 8. Analītiskās ķīmijas metode gaismas absorbcijas mērīšana. 9. Elektrona mājvieta atomā. 10. Ķīmiskais elements, ko pirotehnikā lieto sarkanās krāsas iegūšanai. 11. Nemetāls, kurš dabā pastāv melnās, pelēkās un sarkanās modifikācijas veidā. No vertikāli izveidotā vārda kas ir plašāk lietotais (vertikālais vārds)? 2. uzdevums Buferšķīdumu aprēķini Buferšķīdumu ph aprēķināšanai tiek lietota šāda formula: ph pk a lg c c sk bā 7

8 Šeit c sk ir skābes koncentrācija, bet c ba ir bāzes koncentrācija. Tā kā šīs koncentrācijas ir vienā un tai pat šķīdumā, tās varam aizstāt ar skābes un bāzes daudzumiem attiecīgi. Formulā lieto to skābes konstanti, kuras vienādojums ietver attiecīgo skābi un bāzi. Dotas šādas konstantes: pk a (H 2 CO 3 ) = 6,35, pk a (HCO 3 ) = 10,33, pk a (H 3 PO 4 ) = 2,15, pk a (H 2 PO 4 ) = 7,20, pk a (HPO 2 4 ) = 12, Aprēķināt ph, ko iegūs, izšķīdinot destilētā ūdenī: a. 10 g NaHCO 3 un 5 g Na 2 CO 3, b. 5 g NaH 2 PO 4 un 5 g Na 2 HPO Aprēķināt, kāds būs no iebērtā sāļa protolītisko pārvērtību rezultātā galā iegūtais maisījuma sastāvs masas daļās, ja buferētā šķīdumā iebērs nelielu daudzmu noteiktā sāls, kas neietekmēs vides ph vērtību (aprēķināt masas daļu skābei un bāzei, pieņemot to summu par 100%, neņemt vērā atdalītos H + vai Na + jonus. Pieņemt, ka bufersistēma veidota no Na sāls, tālab tas var tikt pievienots no vides): a. ph = 6,8, pievieno NaHCO 3, b. ph = 3,00, pievieno Na 2 HPO 4. Piemērs. Vides ph = 10,50, ieberam NaHCO 3. Redzams, ka šāda ph vērtība aptuveni sakrīt ar 2. ogļskābes disociācijas konstanti, kur līdzsvarā ir karbonātjoni un hidrogēnkarbonātjoni, tālab ar vielu daļēji notiks tālāk dotā reakcija. Skābe mums ir nātrija hidrogēnkarbonāts, bet bāze nātrija karbonāts. NaHCO 3 + Na + + OH Na 2 CO 3 + H 2 O nsk pka ph 10,3310, ,676 n bā nsk msk M bā m M sk NaHCO3 84 0,676 0,676 0,676 0,534 nbā mbā M sk mbā M Na 106 2CO3 m m m sk NaHCO3 NaHCO3 0,676 0,534 w( NaHCO3 ) 40,3% w( Na2CO3) 59,7% mbā mna CO mna CO mnahco 1 0, uzdevums Radniecīgās ķīmiskās saites Kvarca trauku ar pelēku, cietu, elementu A saturošu vielu stipri karsēja, līdz viela pārgāja gāzveida stāvoklī. Trauku ienesa aptumšotā telpā un strauji atdzesēja, izmantojot zilganu, par ūdeni blīvāku šķidrumu B, kura temperatūra ievērojami zemāka par 0C un kuram ir tendence tuvināties pie magnēta. A saturošā viela atkal kļuva cieta, tomēr tagad tās krāsa bija dzeltena. To izšķīdināja kādā organiskā šķīdinātājā, kas pēc sastāva ir binārs savienojums C. Iegūtajā 8

9 šķīdumā izmērcēja filtrpapīru un ļāva šķīdinātājam iztvaikot, iegūstot sīkus kristāliņus. Visbeidzot, atgriežoties labi apgaismotā telpā, bija vērojama dīvaina aina dzeltenie kristāli acu priekšā atkal kļuva pelēki. 1. Iespējami precīzāk izskaidrojiet notikušo! Ar kādu( ām) vielu( ām) šeit saskatāma ļoti tuva līdzība? 1,00 g vielas D, kas ir vispopulārākais no laboratorijā lietotajiem A savienojumiem, apstrādāja ar nātrija borhidrīda un sērskābes šķīdumu. Izdalījās 226 ml gāzes ar nepatīkamu smaku (n.a.). Ja šādu reakciju veic mēģenē ar gāzu novadcaurulīti un izdalīto gāzi laiž sakarsētā mēģenē, uz tās sieniņām veidojas tumšs, spīdīgs slānis. 2. Kādam mērķim un kur praksē izmanto līdzīgu procedūru ar A savienojumiem un kā to dēvē? Kura elementa, atskaitot A, savienojumi vēl dod identiskus rezultātus šādā eksperimentā? Iesakiet, kā identificēt, kurš no abiem elementiem piedalījies pārvērtībā! Uzrakstiet visu minēto reakciju vienādojumus! Pēc atklāšanas pagājušā gadsimta sākumā daudziem cilvēkiem ļoti noderīgs kļuva elementa A savienojums ar apzīmējumu Kas ir savienojums 606 un kādam nolūkam to izmantoja? Kāda ir savienojuma 606 struktūra? 4. Uzrakstiet A, B, C, D ķīmiskās formulas un nosaukumus! 4. uzdevums Zaļais anjons Apskatāmā anjona kālija sāls reakcijā ar ūdeņraža peroksīdu rodas skābeklis. Zināms, ka vienīgie gāzveida produkti rodas tikai no ūdeņraža peroksīda. 1. Par kādām anjona īpašībām tas liecina? Ļoti mazās koncentrācijas zaļais anjons ūdenī rada rozā krāsojumu, lielās violetu. Anjons satur vienu viena elementa atomu un skābekļa atomus. 2. Cik skābekļa atomus satur anjons, ja tā ģeometriskā forma ir tetraedriska? 3. Uzzīmēt anjona Luisa struktūru, apzīmējot nezināmo atomu ar X. Nezināmais elements neatrodas ne 1., ne 2., ne 3., ne 6., ne 7. periodā. Elementa veidotā vienkāršā viela standartapstākļos nav gāzes vai šķidrā fāzē, tā nesublimējas. Elements nepieder pie metaloīdiem, tā elektronu konfigurācija nav [Ar]4s 2 3d 10 4p Vai elements X ir metāls? Kāpēc? Šķīstošajam zaļā anjona kālija sālim ūdens šķīdumā stehiometriskā attiecībā pievienoja kāda metāla nitrātu. Šis metāls ir alva savā augstākajā oksidēšanās pakāpē. Ieguva mazšķīstošu savienojumu. Neņemot vērā šķīdību, reakciju var attēlot ar šādu grafiku: 9

10 c, mol/l 0,050 0,040 0,030 0,020 0,010 anjons katjons 0,000 reakcijas koordināta 5. Kāda oksidēšanās pakāpe ir elementam X anjonā? 6. Nosaukt meklēto anjonu, uzrakstīt tā formulu! 7. Kāpēc anjonu var saukt par zaļu? 8. Vai var minēt vēl kādus anjonus, kuriem ir līdzīgas elektroķīmiskās īpašības, kuru forma ir tetraedriska, un kuri satur tikai skābekli un vēl kādu elementu, kura oksidēšanās pakāpe anjonā ir tāda kā meklētajam elementam vai augstāka? Kādās krāsās būtu šo savienojumu ūdens šķīdumi? 5. uzdevums Trīs hlorīdu pārvērtības Savienojums B ir kāda metāla A augstākās oksidēšanās pakāpes hlorīds. Tas ir bezkrāsains šķidrums. Ja savienojumu B reducē ar metālu A 500 o C temperatūrā, iegūst A hlorīdu C, kas ir tumši violeta cieta viela. Turpretī ja B reducē ar metālu A o C temperatūrā, iegūst A zemākās oksidēšanās pakāpes hlorīdu D, kas ir melna cieta viela. D ir ļoti nestabils, tas sadalās paaugstinātā temperatūrā, oksidējas pat gaisa skābekļa klātienē. Ūdeņraža atmosfērā ar koncentrētu nātrija sārmu izdodas izgulsnēt metāla atbilstošās oksidēšanās pakāpes hidroksīdu, taču tas gaisa skābekļa ietekmē ātri oksidējas par oksihidroksīdu E. D var oksidēt pat ar atšķaidītu sālsskābi, iegūstot C. Savienojums C nav tik nestabils, taču arī tas paaugstinātā temperatūrā sadalās. Ja to slāpekļa atmosfērā apstrādā ar nātrija hidroksīdu, rodas atbilstošās oksidēšanās pakāpes hidroksīds, kuru paaugstinātā temperatūrā ar skābekli var oksidēt par A oksihidroksīdu E. Savienojums B aukstā ūdenī hidrolizējas par oksihidroksīdu E, kuru izkarsējot o C temperatūrā izdodas iegūt A oksīdu F, kuru ļoti plaši izmanto dažādās sfērās. Ir zināms, ka pārejā B C D oksidēšanās pakāpe katrā solī mainās par 1. 10

11 1. Atšifrēt savienojumus A F. 2. Uzrakstīt visu notikušo ķīmisko reakciju vienādojumus. 3. Kādas ir plašākās F izmantošanas sfēras. 6. uzdevums Osmoze marinētos gurķos Osmotiskais spiediens ir spiediens, kas pielikts puscaurlaidīgai membrānai, kas atdala divus dažādas koncentrācijas šķīdumus, un vērsts virzienā no atšķaidītākā šķīduma (robežgadījumā tīra šķīdinātāja) uz koncentrētāku. To var definēt arī kā papildspiedienu, kas jāpieliek koncentrētākajam šķīdumam, piemēram, ar virzuļa palīdzību, lai apturētu osmozi jeb izlīdzinātu šķīdumu līmeņus. Osmotisko spiedienu var aprēķināt pēc šādas formulas: i C R T Šai vienādojumā C ir molārā koncentrācija, R gāzu universālā konstante, T temperatūra (K), bet i izotoniskais koeficients, kas neelektrolītiem ir 1, bet savienojumiem, kas disociē jonos to var aprēķināt pēc šādas formulas: i 1 ( m 1) Šeit α ir savienojuma disociācijas pakāpe, bet m daļiņu skaits, kas rodas pēc savienojuma disociācijas. Stipriem elektrolītiem disociācijas pakāpi pieņem par 1. Visiem tālākiem aprēķiniem temperatūru pieņemt par 25 o C. 1. Kompota pagatavošanai vajadzīgam uzlējumam ir šāda recepte: ņem 150 g cukura un pievieno ūdeni līdz ir pilna 1 L krūze (beigās viss šķīdums ir izšķīdis un kopējais šķīduma tilpums ir 1,00 L). Aprēķināt šī uzlējuma osmotisko spiedienu. 2. Kādam citam uzlējumam bija jāņem 120 g cukura un 20 g vārāmās sāls un pagatavojamais šķīduma tilpums arī ir 1,00 L. Aprēķināt šī uzlējuma osmotisko spiedienu. 3. Cik liela masa vārāmās sāls būtu jāņem, lai iegūtu šķīdumu ar tādu pat osmotisko spiedienu kā punktā 1. aprēķinātais lielums. 11

12 Ļoti atšķaidītam etiķskābes šķīdumam varam pieņemt, ka etiķskābe ir disociējusi pilnībā, taču koncentrētākā etiķskābes šķīdumā ir jāņem vērā fakts, ka etiķskābe ir vājš elektrolīts un tās pk a vērtība ir 4,76 (pk a = lg(k a )). K a [ H ] C [ H n n kop 2 ] disoc ] [ H C Pagatavo etiķskābes šķīdumu, ņemot 1 tējkaroti galda etiķa (4 ml, w = 9,0%, ρ = 1,011 g/ml) un tam pievienojot ūdeni, līdz tilpums sasniedz 1,00 m 3 (ρ = 1,00 g/ml). 4. Aprēķināt pagatavotā šķīduma molāro koncentrāciju un osmotisko spiedienu! 5. Aprēķināt galda etiķa osmotisko spiedienu! Cietais rieksts 6. Izmantojot visas līdz šim dotās formulas, atrodiet izteiksmi, kas apraksta osmotiskā spiediena atkarību no ph un C. 7. Izmantojot visas līdz šim dotās formulas, atrodiet izteiksmi, kas apraksta osmotiskā spiediena atkarību tikai no C (šeit varat pieņemt, ka C >> [H + ]). 8. Uzrādiet vienādojumu, kurā Jūs izdarījāt pieņēmumu! Izmantojot šo vienādojumu ar veikto pieņēmumu, atrodiet etiķskābes koncentrāciju, līdz kurai pieņēmums ir spēkā, t.i. kur attiecība C : [H + ] 10! 9. Grafikā attēlojiet osmotiskā spiediena atkarību no etiķskābes koncentrāciju, izmantojot 7. punktā atrasto vienādojumu koncentrāciju intervālā no 8. punktā atrastās koncentrācijas līdz 5 M! (punktus varat atlikt parastās vai bilogaritmiskās koordinātēs (pie abām asīm izvēloties opciju Logharithmic Scale ); ja 8. punkts nav izpildīts, tad sākot ar koncentrāciju 10 5 M) 12

13 12. klases uzdevumi 1. uzdevums Krustvārdu mīkla Atrisināt doto krustvārdu mīklu! Jautājumi: 1. Organisko vielu identificēšanas rīks attēls, kura parādīts, kādi joni un cik lielā daudzumā rodas pēc vielas bombardēšanas ar elektroniem. 2. Nātrija sulfāta dekahidrāts. 3. Analītiskās ķīmijas metode, ar kuru var atdalīt dažādu vielu maisījumus. 4. Elements, kas veido ļoti daudz kompleksos savienojumus un jau gadsimtiem ilgi ticis izmantots keramikas un stikla apgleznošanā izmantojamajā zilajā krāsvielā. 5. SO 3 H grupas ievadīšana organiskā molekulā. 6. Frīdlera Kraftsa acilēšanā tiek izmantotas... skābes. 7. Metālu elektroķīmiska degradēšanās agresīvā vidē. 8. Plaši pārtikas rūpniecībā lietota vienkārša organiska viela. 9. Metināšanā lietota vienkārša organiska viela. 10. Videi bīstams naftas pārstrādes rezultātā radies blakusprodukts. Kādreiz šo produktu izgāza speciālos dīķos Inčukalna apkārtnē un tikai tagad ir sākta šo dīķu likvidēšana. 11. Pievienošanās reakcijas alkēniem notiek pēc... likuma. 12. Bīstama gaistošu organisku savienojumu grupa, kas izraisa ozona slāņa noārdīšanos (vsk.). No vertikāli izveidotā vārda pārstāvis, ko plaši lieto polimerizēšanās reakcijās. 13

14 2. uzdevums Organiskais maisījums Studentam bija jāanalizē 10,0 g maisījums, kas saturēja šādus organiskos savienojumus: naftalīnu, anilīnu, fenolu, benzoskābi un N fenilbenzamīdu. Lai noteiktu maisījuma sastāvu, students veica šādas darbības: a) suspendēšana sālsskābes šķīdumā, b) suspendēšana nātrija hidrogēnkarbonāta šķīdumā, c) suspendēšana nātrija hidroksīda šķīdumā. d) vārīšana nātrija hidroksīda šķīdumā 5 h, tad ph iestāda uz 7,00, e) suspendēšana 10% sālsskābes šķīdumā, f) suspendēšana 10% nātrija hidroksīda šķīdumā. Pēc suspendēšanām nogulsnēs palikušās masas dotas shēmā. Tāpat zināms, ka punktā e) izreaģēja tāds sālsskābes daudzums, kas atbilst 3,706 g 10% sālsskābes, bet punktā f) izreaģēja tāds nātrija hidroksīda daudzums, kas atbilst 4,061 g 10% nātrija hidroksīda šķīduma. 1. Uzrakstīt visu notikušo ķīmisko reakciju vienādojumus! 2. Aprēķināt maisījuma sastāvu masas daļās! 3. uzdevums Oksidēšanās reducēšanās seriāls A. Fotogrāfija: Oksidēšanās reducēšanās reakciju sērija. Fotogrāfija ir mums pierasta lieta, tādēļ lielākā daļa cilvēku pat neaizdomājas, kāds ir tās veidošanās process. Parasta melnbaltā fotofilma sastāv no celulozes lentas, kas pārklāta ar želatīnā emulģētiem sudraba (I) bromīda kristāliem. Kad fotofilmu pakļauj gaismai, sudraba (I) kristālu virma kļūst melna oksidēšanās reducēšanās reakcijas rezultātā. Katras sudraba halogenīda fotogrāfijas veidošanās atslēga ir attīstīšanas process, kurā pēc vēllīdz galam īsti neizprasta mehānisma pievieno organisku reducējošo reaģentu hinhidronu, kas reducē sudrabu (I), pietam, jo uz kristālu virsmas ir vairāk sudraba, jo šie kristāli reducējas straujāk un ir melnāki, nekā tie, uz kuriem sākotnējais sudraba daudzums bija mazāks. Kad attēls ir šādi izveidojies, neizreaģējušo sudraba (I) bromīdu mazgā ar nātrija tiosulfāta šķīdumu. 14

15 1. Uzrakstīt visu notikušo ķīmisko reakciju pilnus vienādojumus un oksidēšanās reducēšanās vienādojumiem pusreakcijas! 2. Kādēļ ir tik ļoti svarīgi fiksēt attēlu, skalojot filmu ar nātrija tiosulfātu? 3. Pēc aprakstītās procedūras tiek iegūts attēla negatīvs, kur tumši objekti ir gaiši, bet gaiši objekti tumši. Paskaidrojiet, kā šādu negatīvu pārvērš pozitīvā attēlā, iegūstot fotogrāfiju. B. Mājsaimniecības balinātāja analīzes. Nātrija hipohlorīts ir mājsaimniecības balinātāja aktīvā sastāvdaļa. Tā ūdens šķīduma koncentrāciju var noteikt ar oksidētāja reducētāja titrēšanu ar jodīdjoniem skābā šķīdumā. Ja titrē 10,0 ml ūdens nātrija hipohlorīta šķīdumu ar 0,120 M jodīdjonu šķīdumu, patērē vidēji 11,25 ml titranta. 4. Uzrakstīt titrēšanas reakcijas vienādojumu! 5. Aprēķināt nātrija hipohlorīta šķīduma molāro koncentrāciju un masas daļu. 6. Uzrakstīt ķīmiskās reakcijas vienādojumus aktīvās sastāvdaļas iegūšanai no nātrija hipohlorīta, nātrija hipohlorīta iegūšanai un nātrija hipohlorīta disproporcionēšanās reakciju. C. Konduktometra atriebība. Pieņemiet, ka šķīduma elektrovadītspēja ir tieši proporcionāla kopējai jonu koncentrācijai šķīdumā un ka jūs mērāt šķīduma elektrovadītspēju titrēšanas reakcijas gaita šādām trim reakcijām: i. Sāk ar 10 ml 0,1 M Na 2 SO 3 šķīdumu, tam pievieno 0,2 M NaNO 3 un 0,1 M H 2 SO 4 maisījumu. ii. Sāk ar 10 ml 0,3 M MnSO 4 un 0,4 M KOH, tam pievieno 0,2 M KMnO 4 šķīdumu. iii. Sāk ar 10 ml 0,6 M KI un 0,7 M H 2 SO 4 maisījumu un titrē to ar 0,1 M K 2 Cr 2 O 7 šķīdumu. 7. Uzrakstīt titrēšanas reakciju vienādojumus! 8. Kura no titrēšanas līknēm atbilst katram no eksperimentiem? (Uz x ass atliktais lielums ir V piev /V izejas ; kad šis lielums ir 1, tas atbilst reakcijas stehiometriskajam punktam) 15

16 Elektrovadītspēja 0,45 0,4 0,35 0,3 0,25 0,2 0,15 0,1 0, ,5 1 1,5 2 2,5 3 V(piev)/V(izejas) A B C 4. uzdevums Oksidēties vai neoksidēties? Dota šāda ķīmisko pārvērtību virkne, kur A H ir dažādas organiskas vielas. 1. Uzrakstīt savienojumu A H struktūrformulas un nosaukumus! 2. Pēc kāda mehānisma notiek reakcijas 1., 3. un 7.? 3. Ko shēmā varētu izmantot par oksidētāju 6. un 11. reakcijā? 4. Paskaidrojiet, kādēļ 11. reakcija notiek, bet 12. reakcija nenotiek, lai gan izejvielas ir izomēri? 16

17 5. uzdevums Šķīdināšanas karuselis Jānītim bija uzdevums atdalīt trīs sāļu maisījumu. Šim nolūkam viņš vielas nedrīkstēja ķīmiski pārveidot, bet tikai iedarboties uz tām fizikāli. Maisījumā ietilpst šādi sāļi ar šādiem daudzumiem: Sāls Masa Šķīdība 0 o C temperatūrā 100 g ūdens, g Šķīdība 100 o C temperatūrā 100 g ūdens, g KI 10 g KClO 3 5 g 7,0 57 Ce 2 (SO 4 ) 3 10 g 17,5 3,0 1. Zemāk dota shēma sāļu atdalīšanai. Atrast punktos A J iegūto sāļu masas! 2. Kāds būs galā iegūtā katra sāļa masa un piemaisījumu sastāvs (par masu dot visu masu, tai skaitā piemaisījumus, to dodot pie tā sāļa, kurš maisījumā ir pārākumā; punktā J iegūtās nogulsnes neizmanto, jo tās nav pietiekami labi atdalījušās!). 3. Kādas citas fizikālās atdalīšanas metodes varētu izmantot sāļu atdalīšanai? 4. Piedāvājiet metodi šo sāļu anjonu un katjonu atsevišķai ķīmiskai atdalīšanai (izveidojot citus savienojumus)! P.S. Ar jēdzienu lai izšķīstu viss sāls domāts minimālais ūdens daudzums, kurā pilnībā izšķist viss konkrētais sāls dotajā temperatūrā. 17

18 6. uzdevums Retzemju elementu ķīmija Kādu retzemju elementu A karsējot 300 o C temperatūrā, tas oksidējas par tā oksīdu B. Šo oksīdu apstrādājot ar sērskābi, izdodas iegūt šī elementa sulfāta hidrātu C, kas karsējot 375 o C temperatūrā pārvēršas par šī elementa bezūdens sulfātu D, un svara zudums šajā procesā ir 19,58%. Savienojumu C var reducēt par zemākas oksidēšanās pakāpes sulfātu E ar ūdeņradi status nascendi. Apstrādājot savienojumu C ar nātrija hidroksīdu, iegūst metāla A hidroksīdu F. Vēl F var iegūt, apstrādājot tīru A ar karstu ūdeni. Savukārt otru šī metāla hidroksīdu G var iegūt, apstrādājot A ar ūdeni laboratorijas temperatūrā. Ja C izkarsē 1600 o C temperatūrā, tas pārvēršas atpakaļ par B. 1. Atšifrēt savienojumus A G! 2. Uzrakstīt visu notikušo ķīmisko reakciju vienādojumus! 3. Kas ir ūdeņradi status nascendi? Uzrakstīt ķīmiskās reakcijas vienādojumu, kā to iegūst! Kur to parasti izmanto? Cietais rieksts Jau no seniem laikiem liela problēma ir bijusi lantanoīdu atdalīšana, jo tie dabā atrodas kopā un to ķīmsikās īpašības ir ļoti līdzīgas. Tā, piemēram, viens no atdalīšanas veidiem ir lantanoīdu atdalīšana hidroksīdu veidā. Par piemēru aplūkosim neodīma un prazeodīma hidroksīdu atdalīšanu. pk s (Pr(OH) 3 ) = 23,45, pk s (Nd(OH) 3 ) = 21, Aprēķināt katra šī hidroksīda šķīdību mol/l un g/l. 5. Aprēķināt katra šī hidroksīda šķīdību mol/l, ja vides ph ārēji tiek nodrošināts kā Kāda būs elementu daudzumu attiecība šķīdumā, šķīdinot a) destilētā ūdenī, b) šķīdinot ph = Kāda būs elementu attiecība nogulsnēs, ja sākotnējajā maisījumā elementu molārā attiecība ir 0,35 mol : 0,35 mol. Šķīdināšanu veic 1 L destilēta ūdenī. 8. Cik reižu jāveic 7. punktā minētā šķīdināšana, saglabājot nogulsnes, lai iegūtu 90% nogulsnēs esošā elementa tīrību? Kāds būs mazāk šķīstošā elementa zudums atdalīšanas procesā? Paskaidrojums Šķīdība (S) šiem savienojumiem molos/litrā ir vienāda ar metāla jonu koncentrāciju šķīdumāmolos/litrā. K s = [Pr 3+ ][OH ] 3 Ja šķīdina destilētā ūdenī: Pr(OH) 3 Pr OH 3[Pr 3+ ] = [OH ] K s = [Pr 3+ ](3[Pr 3+ ]) 3 3 K S [ Pm ] 4 s 27 Ja ūdenī ir noteikts ph, tad OH jonu koncentrāciju aprēķina no tā. Līdzīgu risināšanas tipu var redzēt gada JĶK (2JĶK) 2. kārtas klašu 4. uzdevumā un 12. klases 7. uzdevumā. 18

19 5. LATVIJAS UNIVERSITĀTES ĶĪMIJAS FAKULTĀTES JAUNO ĶĪMIĶU KONKURSA 2.KĀRTAS ATBILDES 8.-9.klases uzdevumi 1. uzdevums Krustvārdu mīkla 1 T E F L O N S 2 O Z O N S 3 S Ē R S 4 F L U O R S 5 A L A T R O P I J A 6 S U D R A B S 7 S Ā L S S K Ā B E 8 S T Ā V K O L B A 9 S L Ā P E K L I S 10 B I R E T E 11 P I P E T E Šī savienojuma sāļus sauc par: Fosfātiem 2. uzdevums Sārmu medības Apz. Sārma formula Reakcijas vienādojums X NaOH NaOH + HCl NaCl +H 2 O Y KOH KOH + HCl KCl +H 2 O Z LiOH LiOH + HCl LiCl +H 2 O Metode skābes masas noteikšanai: Titrēšana (attitrēšana), gravimetriska izgulsnēšana ar sudraba (I) nitrātu Cita metode sārmu atšķiršanai Sārmu šķīdumu pilienu ievieto gāzes degļa liesmā. Nātrijs liesmu krāsos dzeltenā, kālijs violetā, bet litijs karmīnsarkanā krāsā. Reakciju īpašas pazīmes: Vizuālas pazīmes nenovēro. Mēģenes sasils. (Iebērtā cietviela izšķīdīs) 3. uzdevums Trauku labirints 1 mol/l nātrija hlorīda šķīdums 0,002 mol/l sudraba (I) nitrāta 1

20 Vielas un to masas vai tilpumi, ko lietosiet Izvēlētie laboratorijas trauki un aprīkojums (tai skaitā numurs bildē) NaCl 58,5 g H 2 O līdz 1 litram NaCl iepakojums (22) Svari (15) Pulksteņstikliņš (2) Karotīte (nav dota att.) Piltuve (10) 1 L mērkolba (6) Mērkolbas korķis (7) Destilētais ūdens (3) šķīdums 0,05 M AgNO 3 šķīdums 10 ml H 2 O līdz 250 mililitriem 0,05 M AgNO 3 šķīdums (4) 10 ml Mora pipete (18) 250 ml mērkolba ar korķi (24) Destilētais ūdens (2) m(nacl) = n(nacl) M(NaCl) = C(NaCl) V(NaCl) M(NaCl) = ,5 = 58,5 g C2V2 0, C1V1 C2V2 V1 10 ml C 0, uzdevums Nātrija bipiramīda Visi iespējamie ķīmisko reakciju vienādojumi pa figūru savienojošajām līnijām 1. 2Na + 2H 2 O 2NaOH + H Na + O 2 Na 2 O Na + 2NaOH (600 o C) 2Na 2 O + H 2 4. Na 2 O + H 2 O 2NaOH 5. 2Na 2 O (600 o C) Na 2 O 2 + 2Na 6. Na 2 O + CO 2 (450 o C) Na 2 CO 3 7. Na 2 O 2 + 2Na 2Na 2 O 8. Na 2 O 2 + 2H 2 O 2NaOH + H 2 O Na 2 O 2 + C Na 2 CO 3 + Na 2 O 10. 2NaOH + CO 2 Na 2 CO 3 + H 2 O 11. 2NaOH + H 2 O 2 Na 2 O 2 + 2H 2 O 12. 2NaOH + 2Na 2Na 2 O + H NaOH (elektr.) 4Na + O 2 + 2H 2 O 14. Na 2 CO 3 + 2HCl 2NaCl + H 2 O + CO Na 2 CO 3 + 2HNO 3 2NaNO 3 + H 2 O + CO Na 2 CO 3 + H 2 SO 4 Na 2 SO 4 + H 2 O + CO 2 2

21 17. Na 2 CO 3 (1000 o C) Na 2 O + CO Na 2 CO 3 + Ca(OH) 2 2NaOH + CaCO Na 2 CO 3 + 2C 2Na + 3CO 20. Na 2 SO 4 + 2C + CaCO 3 (1000 o C) Na 2 CO 3 + CaS + CO Na 2 SO 4 + Ba(NO 3 ) 2 BaSO 4 + 2NaNO Na 2 SO 4 + BaCl 2 BaSO 4 + 2NaCl 23. NaCl + AgNO 3 AgCl + NaNO NaCl + H 2 SO 4 (vār) Na 2 SO 4 + 2HCl 25. NaCl + PbSO 4 (atšķ.) PbCl 2 + Na 2 SO NaCl + 2H 2 O + 2NH 3 + 2CO 2 (2NaHCO 3 + 2NH 4 Cl) Na 2 CO 3 + H 2 O + CO 2 + 2NH 4 Cl 27. 2NaNO 3 + (NH 3 ) 4 SO 4 (200 o C) Na 2 SO 4 + 2N 2 O + 4H 2 O Vienādojumus, kā no visām apakšējās plaknes vielām var iegūt vienu brīvi izvēlētu vielu augšējās plaknes vielu: 1. 2Na + 2HCl 2NaCl + H 2 2. Na 2 O + 2HCl 2NaCl + H 2 O 3. Na 2 O 2 + 2HCl 2NaCl + H 2 O 2 4. NaOH + HCl NaCl + H 2 O 5. uzdevums Baltais metāls Savienojumi A: Al B: AlCl 3 C: Al 2 Cl 6 D: Al 2 O 3 E: Na[Al(OH) 4 ] Ķīmisko reakciju vienādojumi: F: NaAlO Al + 6HCl 2AlCl 3 + 3H AlCl 3 Al 2 Cl 6 3. Al 2 Cl 6 2AlCl 3 4. Al + O 2 Al 2 O Al + 2NaOH + 6H 2 O 2Na[Al(OH) 4 ] + 3H 2 6. Al 2 O 3 + 2NaOH +3H 2 O 2Na[Al(OH) 4 ] 7. AlCl 3 + 4NaOH Na[Al(OH) 4 ] + 3NaCl 3

22 8. 2Al + 2NaOH + 2H 2 O (sak.) 2NaAlO 2 + 3H 2 9. Al 2 O 3 + 2NaOH (sak.) 2NaAlO 2 + H 2 O Kādēļ B jau 200 o C temperatūrā ir gāzveida agregātstāvoklī, bet A un D nav? Par kādām savienojuma A īpašībām liecina tā aprakstītās reakcijas? Tas skaidrojams ar vielas uzbūvi AlCl 3 ir kovalents savienojums, Al eksistē metāliskāsaite, bet Al 2 O 3 ir jonu tipa saite. Tā kā alumīnijs reaģē gan ar skābēm, gan bāzēm, reakcijas uzrāda amfotēru dabu. 6. uzdevums Superlabi šķīstošās gāzes Gāzes A: NH 3 B: HCl Ķīmisko reakciju SO 2 + H 2 O H 2 SO 3 vienādojumi, šķīstot ūdenī: SO 2 + H 2 O HSO 3 + H + HSO 3 + H 2 O SO H 3 O + (vai H + un reakcija bez ūdens) H 2 S + H 2 O HS + H 3 O + HS + H 2 O S 2 + H 3 O + Cl 2 + nh 2 O Cl 2 nh 2 O Cl 2 + H 2 O HCl + HClO CO 2 + H 2 O H 2 CO 3 CO 2 + H 2 O HCO 3 + H + HCO 3 + H 2 O CO H 3 O + NH 3 + H 2 O NH OH HCl + H 2 O Cl + H 3 O + Tilpumi (n.a.), kas izšķīdīs Skābeklis: 0,049 L 1 L ūdens. A: 1179 L B: 504 L Šķīduma sastāvs masas Skābeklis: 0,007% daļās piesātinātam A: 47,4% šķīduma 0 o C temperatūrā Šķīduma molaritāte Skābeklis: 0,

23 piesātinātam šķīduma 0 o C temperatūrā universālindikatora papīrīša krāsa un intensitāte, ja to iemērks gāzu piesātinātos šķīdumos? Aprēķina 1 L ūdens masu: A: 24,5 SO 2 : sarkan O 2 : nemainās (zaļgani dzeltena) H 2 S: sarkan Cl 2 : sarkana CO 2 : sarkan Ar: nemainās (zaļgani dzeltena) B: sarkani violeta A: violeta m = ρ V = 0,996 1,00 = 0,996 kg Gāzes šķīdību vienā litrā atrod kā: m(gāzei) = šķīd m(ūd) = 0,07 0,996 = 0,0697 g V(n.a.) = n V o = m(gāzei) Vo/M(gāzei) = 0, ,4/32,00 = 0,049 L Šķīduma sastāvu masas daļās atrod: mg 0,0697 w % 100% 100% 0,007% m m 0, g ū Šķīduma molaritāti aprēķina šādi: C M V n 0, , , , , ,000 Cietais rieksts 5

24 Masas izmaiņas atkarībā no laika grafikā Līdzsvara masa: No šķīduma izdalītais gāzes A tilpums: Šķīduma sastāvs masas daļās pēc līdzsvara: Linearizētais grafiks 10,00 g 14,12 L 25,8% Ātruma konstante: 0,601 h 1 6

25 V nrt mrt 10 8, , L izdal p Mp 17,03101, Aprēķina piesātināta šķīduma sastāvu masas daļās, tas ir 34,2%. Pieņemot, ka šķīduma blīvums ir tāds pat kā iepriekš dots (0,880 g/ml), tad 100 ml šķīduma masa ir: m = ρ V = 0, = 88 g un līdz ar to tas satur 30,1 g amonjaka un 57,9 g ūdens. Pēc eksperimenta šķīduma sastāvs masas daļās ir: mg 20,1 w % 100% 100% 25,8% m m 20,1 57,9 g ū 7

26 klases uzdevumi 1. uzdevums Krustvārdu mīkla 3 1 L E Š A T E L J Ē 2 K A Ļ Ķ A K M E N S E L E K T R O L Ī Z E 4 M O L I B D Ē N Z I L A I S 5 D I M A N T S 6 S P I N S 7 V A N Ā D I J S 8 F O T O M E T R I J A 9 O R B I T Ā L E 10 S T R O N C I J S Plašāk lietotais (vertikālais vārds)? 11 S E L Ē N S ūdens 2. uzdevums Buferšķīdumu aprēķini ph a) 9,93 b) 7,13 Sāļu masas daļas: a) w(h 2 CO 3 ) = 20,8%, w(nahco 3 ) = 79,2% b) w(h 3 PO 4 ) = 10,3%, w(nah 2 PO 4 ) = 89,7% 3. uzdevums Radniecīgās ķīmiskās saites Vielas: A: As B: O 2 C: CS 2 Notikušā izskaidrojums: Ar kādu( ām) vielu( ām) šeit saskatāma ļoti tuva līdzība? D: As 2 O 3 Karsējot pelēkais arsēns sublimējās un strauji atdziestot tumsā kondensējās, mainoties struktūrai. Iegūtā dzeltenā viela ir dzeltenais arsēns (alotropā forma). Tiem ir stipri atšķirīgas struktūras, kas analoģiskas vienu periodu augstāk esošajām fosfora alotropo formu struktūrām: 8

27 Kādam mērķim un kur praksē izmanto līdzīgu procedūru ar A savienojumiem un kā to dēvē? Kura elementa, atskaitot A, savienojumi vēl dod identiskus rezultātus šādā eksperimentā? Iesakiet, kā identificēt, kurš no abiem elementiem piedalījies pārvērtībā! Visu minēto reakciju vienādojumi: Kas ir savienojums 606 un kādam nolūkam to izmantoja? Kāda ir savienojuma 606 struktūra? dzeltenais arsēns As 4 baltais fosfors P 4 pelēkais arsēns As n melnais fosfors P n (slāņaina, polimēra struktūra) Populārākais arsēna savienojums laboratorijā arsēna(iii) oksīds. Izdalījusies gāze ar ķiploku smaku ir arsīns jeb arsēnūdeņradis: Šo kvalitatīvajā analīzē sauc par Marša metodi arsēna pierādīšanai. Spīdīgais spogulis uz mēģenes ir arsēns, kas rodas, sadaloties arsēnūdeņradim >200C Šo metodi dažkārt lieto arī tiesu ķīmijā un izmeklēšanā. Tādus pašus rezultātus spožu spoguli dod antimons, kas rodas, sadaloties antimonūdeņradim jau istabas temperatūrā. Antimonu no arsēna var atšķirt, piemēram, pēc reakcijas ar nātrija hipohlorīta ūdens šķīdumu, ar kuru reaģēs tikai arsēns (izšķīdīs): 5NaOCl + 2As + 3H 2 O 2H 3 AsO 4 + 5NaCl 2AsH 3 2As + 3H 2 4As 2 O 3 + 6Na[BH 4 ] + 3H 2 SO 4 + 6H 2 O 8AsH 3 + 6H 3 BO 3 + 3Na 2 SO 4 Savienojums 606 jeb salvarsāns (arsfenamīns, neoarsfenamīns, neosalvarsāns) ir arsēnorganiskais savienojums, preparāts, kas ārstē tolaik izplatīto sifilisu, cilvēka organismam kaitējot minimāli un aizstājot lietotos toksiskos dzīvsudraba savienojumus. Šim preparātam vēlāk radītas vairākas līdzīgas formas, četrdesmitajos gados to pavisam aizstāja penicilīns. Patiesībā salvarsāna sastāvs sākotnēji bijis dažādu arsēnciklisko savienojumu maisījums: 9

28 Atsevišķos literatūras avotos tiek minēts, ka šis bijis Sahaširo Hatas 606. sintezētais arsēnorganiskais savienojums pēc kārtas, kas reizē izrādījies pirmais bez toksiskas iedarbības. 4. uzdevums Zaļais anjons Par kādām anjona īpašībām tas liecina? Anjons ir oksidētājs Cik skābekļa atomus satur anjons? 4 Uzzīmēt anjona Luisa struktūru: Vai elements X ir metāls? Kāpēc? Jā, elements X ir metāls. Tas atrodas 4. vai 5. periodā, visiem nemetāliem, kas arī atrodas šajos periodos, neizpildās pārējie uzdevumā dotie nosacījumi. Oksidēšanās pakāpe: +6 2 Nosaukt meklēto anjonu, uzrakstīt tā formulu: ferrāts(vi) FeO 4 Kāpēc anjonu var saukt par zaļu? Anjonu var saukt par zaļu, ne vizuālu īpašību dēļ, bet gan tāpēc, ka šāds oksidētājs ir videi draudzīgs, reducēšanās produkti ir dzelzs(iii) savienojumi, kas ir nekaitīgi cilvēkam un videi, ne kā permanganātu vai hromātu/dihromātu gadījumā, kur redzucēšanās produkti ir pat kancerogēni. Ferrātus varētu lieliski izmantot 10

29 dzeramā ūdens, notekūdeņu attīrīšanā. 8. punktā derīgie anjoni un to šķīdumu krāsa: Permanganāts violets Hromātjons dzeltens Manganātjons zaļš 1. Tā kā skābeklis izdalās no ūdeņraža peroksīda, kur tam oksidēšanās pakāpe ir 1, tad notikusi ūdeņraža peroksīda oksidācija, no kā var secināt, ka anjonam ir oksidējošas īpašības. 2. Pēc VSEPR tetraedriskas uzbūves savienojumā ietilpst 5 atomi, tātad anjons satur 4 skābekļa atomus. 5. Katjons ir Sn(IV), pēc grafika redzams, ka, veidojoties nogulsnēm, uz vienu daudzumu katjona ir divreiz lielāks daudzums anjona, kas norāda, ka anjona lādiņš ir 2. Zinot iepriekš noskaidroto anjona uzbūvi, var noteikt, ka elementa X oksidēšanās pakāpe savienojumā ir Plaši pazīstami hroma un mangāna skābekli saturoši savienojumi hromāti, dihromāti, permanganāti, manganāti. Hromātiem, permanganātiem un manganātiem ir tetraedriskas uzbūves anjoni ar oksidējošām īpašībām. Pēc uzdevumā minētās meklētā jona šķīduma krāsas der permanganāts, bet šajā savienojumā mangāna oksidēšanās pakāpe ir +7. Savukārt pēc oksidēšanās pakāpes uzdevumama atbilstu hromātjons, manganātjons, bet to šķīdumi nav violeti (dzelteni un zaļi attiecīgi). Tas liek meklēt vēl kādu, ne tik plaši izplatītu savienojumu. Pēc elektronformulas teorētiski iespējams, ka oksidēšanās pakāpe +6 var būt dzelzim. Tā arī ir. Meklētais anjons ir ferrāts(vi) FeO uzdevums Trīs hlorīdu pārvērtības Savienojumi: A: Ti B: TiCl 4 C: TiCl 3 D: TiCl 2 E: TiO(OH) 2 F: TiO 2 11

30 Ķīmisko reakciju vienādojumi: 1. 3TiCl 4 + Ti (500 o C) 4TiCl 3 2. TiCl 4 + Ti (900 o C) 2TiCl TiCl 2 + 2HCl 2TiCl 3 + H TiCl 2 (400 o C) TiCl 4 + Ti 5. TiCl 2 + O 2 TiO 2 + Cl 2 6. TiCl 2 + 2NaOH Ti(OH) 2 + 2NaCl 7. 2Ti(OH) 2 + O 2 2TiO(OH) TiCl 2 + 2HCl 2TiCl 3 + H TiCl 3 (600 o C) TiCl 4 + TiCl TiCl 3 + 3NaOH Ti(OH) 3 + 3NaCl plašākās F izmantošanas sfēras: 11. 2Ti(OH) 3 + O 2 2TiO(OH) 2 + H 2 O TiO(OH) 2 (700 o C) TiO 2 + H 2 O Titāna dioksīdu izmanto kā balto krāsvielu, lieto pretiedeguma krēmos, pārtikas krāsvielās, zobu pastās, lieto kā fotokatalizatoru, lieto nanotehnoloģiju un pusvadītāju izstrādē u.c. 6. uzdevums Osmoze marinētos gurķos Uzlējuma 1. osmotiskais spiediens: Uzlējuma 2. osmotiskais spiediens: Vārāmās sāls masa: 4. šķīduma molārā koncentrācija un osmotiskais spiediens Galda etiķa osmotiskais spiediens: 1086 kpa 2563 kpa 12,8 g 0,0301 kpa 3771 kpa Cukura šķīduma osmotiskais spiediens: m 150 icrt i RT 1 8, kPa M V Nātrija hlorīda izotoniskais koeficients: i 1 ( m 1) 11(2 1) 2 un šķīduma osmotiskais spiediens: ( icrt ) cuk ( icrt ) NaCl 1 8, , kPa ,5 1 Lai iegūtu punktā 1. Iegūto osmotisko spiedienu, jāņem šāda NaCl masa: MV ,5 1 m 12, 8 g irt 2 8, Etiķa šķīduma molārā koncentrācija, izotoniskais koeficients (pie nosacījuma, ka etiķskābe ir disociējusi pilnībā) un osmotiskais spiediens: 12

31 n m mšķ wšķ Všķ wšķ šķ C V MV MV MV i 1 ( m 1) 11(2 1) 2 v 4 0,09 1, , icrt 2 6, , , 0301kPa Galda etiķa molārā koncentrācija: n m mšķ wšķ 1000 wšķ v šķ ,09 1,011 C 1,517M V MV MV M 60 šķ šķ Aprēķina ūdeņraža jonu koncentrāciju galda etiķa šķīdumā: [ H ] 2 [ H ] K a CK a 0 [ H ] ,76 [ H M ] 10 [ H ] K a C [ H ] 4,76 2 1,517 0 Atrod, ka [H + ] = 0,00513 mol/l, tad atrod disociācijas pakāpi un izotonisko koeficientu: ndisoc [ H ] 0, ,3810 i 1 ( m 1) 1 3,3810 (2 1) 1,0034 n C 1,517 kop Galda etiķa osmotiskais spiediens: icrt 1,0034 1,517 8, kPa Cietais rieksts Osmotiskā spiediena atkarību no ph un C: Osmotiskā spiediena atkarību no C: Vienādojums, kurā Jūs izdarījāt pieņēmumu: Etiķskābes koncentrācija, līdz kurai pieņēmums ir spēkā: 10 (1 C ph ( m 1)) C R T lg K C 10 a (1 ( m 1)) C R T C [ H ] C [ H [ H ] ] C 2 2 K a 1, M 13

32 Garfiks: Vai ph [ H ] 10 icrt ( 1 ( m 1)) C R T (1 ( m 1)) C R T (1 ( m 1)) C R T C C Pieņemot, ka C >> [H + ], var iegūt: 2 2 [ H ] [ H ] K a H [ ] K C a ph lg[ H ] lg K ac C [ H ] C lg K C 10 a (1 ( m 1)) C R T C Pieņēmums ir spēkā koncentrācijām, kur C:[H + ] 10, ko var atrast: C C [ H ] K ac C 10 K a K C C 100K a ,76 a 1, M 14 K a

33 12. klases uzdevumi 1. uzdevums Krustvārdu mīkla 1 M A S S P E K T R S 2 G L A U B E R S Ā L S 3 H R O M A T O G R Ā F I J A 4 K O B A L T S 5 S U L F U R Ē Š A N A 6 L U I S A 7 K O R O Z I J A 8 E T A N O L S 9 A C E T I L Ē N S 10 G U D R O N S 11 M A R K O V Ņ I K O V A 12 F R E O N S pārstāvis, ko plaši lieto polimerizēšanās reakcijās: Cīglera Natas 2. uzdevums Organiskais maisījums 15

34 Ķīmisko reakciju vienādojumi: Maisījuma sastāvs masas daļās: Naftalīns: 20% Anilīns: 5% Fenols: 25% Benzoskābe: 30% N fenilbenzamīds: 20% Atrodot patērētās sālsskābes un nātrija hidroksīda masas, atrod vienādu daudzumu: mhclšķ w mhclšķ w 3,706 0,1 4,061 0,1 nn fenbenz 0, 0102mol M M 36,5 40 HCl mn fenbenz M nn fenbenz 197 0,0102 2, 00 g Pāri paliek naftalīns. HCl 16

35 3. uzdevums Oksidēšanās reducēšanās seriāls A. Ķīmisko reakciju vienādojumi ar 2AgBr (gaism.) 2Ag + Br 2 pusreakciju vienādojumiem: Ag + +e Ag o 2Br 2e Br 2 2AgBr + 2Ag + 2Br + Ag + +e Ag o 2H + 2e AgBr + 2 Na 2 S 2 O 3 Na 3 [Ag(S 2 O 3 ) 2 ] + NaBr Kādēļ ir tik ļoti svarīgi fiksēt attēlu? Lai atlikušais sudraba (I) bromīds tālākā procesā nereaģētu ar gaismu. Kā negatīvu pārvērš pozitīvā? Veic atkārtotu fotografēšanu fotogrāfē negatīvu, kā attēlu šoreiz iegūstot pozitīvu. B. Titrēšanas reakcijas vienādojums: ClO + 2I + 2H + I 2 + Cl + H 2 O Nātrija hipohlorīta šķīduma molārā CV 0,12 11,25 C 0, 0675M koncentrācija: 2V 2 10 Aktīvās sastāvdaļas iegūšanas NaClO NaCl + O vienādojums: nātrija hipohlorīta iegūšanas Cl NaOH NaCl + NaClO + H 2 O vienādojums nātrija hipohlorīta 3NaClO 2NaCl + NaClO 3 disproporcionēšanās reakcija C. Titrēšanas reakciju i) Na 2 SO 3 + 2NaNO 3 + H 2 SO 4 2Na 2 SO 4 + 2NO 2 + H 2 O vienādojumi: ii) 3MnSO 4 + 2KMnO 4 + 4KOH 5MnO 2 + 3K 2 SO 4 + 2H 2 O 17

36 Atbilstošie grafiki: iii) 6KI + 7H 2 SO 4 + K 2 Cr 2 O 7 3I 2 + Cr 2 (SO 4 ) 3 + 4K 2 SO 4 + 7H 2 O i) A ii) B iii) C 4. uzdevums Oksidēties vai neoksidēties? Apz. Struktūra Nosaukums A hlorcikloheksāns B Cikloheksēns C Cikloheksanols D E Epoksiheksāns Heksēna oksīds No šī savienojuma ar ūdeni iegūst 1,2 heksāndiolu nevis 1 heksanolu. Uzdevumā bija ieviesusies kļūda. Cikloheksanons F 1 metilcikloheksanols G 2 metilcikloheksanols 18

37 H 2 metilcikloheksanons Pēc kāda mehānisma notiek: Oksidētājs 6. un 11. reakcijā: Kādēļ 11. reakcija notiek, bet 12. nē? 1.: radikāļu mehānisma 3.: elektrofīlā pievienošanās (jonu) 7.: nukleofīlā pievienošanās (jonu) KMnO 4 H 2 O šķīdums, CrO 3 H 2 SO 4 šķīdumu Tādēļ, ka oksidēt otrējos spirtus var, bet trešējos nevar (ja neskaita oksidēšanu ar pamatstruktūras izjaukšanu). 5. uzdevums Šķīdināšanas karuselis Apz. Sāls( ļi) Tā( o) masa A KI KClO 3 Ce 2 (SO 4 ) 3 10 g 5 g 0,263 g B Ce 2 (SO 4 ) 3 9,737 g C KClO 3 4,386 g D KI KClO 3 Ce 2 (SO 4 ) 3 10 g 0,614 g 0,263 g E KI Ce 2 (SO 4 ) 3 7,775 g 0,231 g F KClO 3 KI Ce 2 (SO 4 ) 3 0,614 g 2,225 g 0,0324 g G Ce 2 (SO 4 ) 3 0,150 g H KI Ce 2 (SO 4 ) 3 7,775 g 0,113 g I KClO 3 KI Ce 2 (SO 4 ) 3 0,0756 g 1,382 g 0,0324 g J KClO 3 KI 0,538 g 0,843 g 19

38 Galā iegūst: Sāls Kopējā šī sāļa frakcijas masa Piemaisījumu masas daļa, % KI 9,378 2,4% KClO 3 4,386 0% Ce 2 (SO 4 ) 3 9,887 0% Citas fizikālās atdalīšanas metodes: Metode ķīmiskai anjonu un katjonu atdalīšanai: Varētu lietot jonu hromatogrāfiju. Anjonu atdalīšanai: Pievieno bārija nitrātu, nogulsnes dod tikai sulfāti: 3Ba(NO 3 ) 2 + Ce 2 (SO 4 ) 3 3BaSO 4 + 2Ce(NO 3 ) 3 Tad pievieno sudraba nitrātu, kas izgulsnē jodīdus: AgNO 3 + KI AgI + KNO 3 Katjonu atdalīšanai: Cēriju no nātrija atdala, pārvēršot to fosfātā: Ce 2 (SO 4 ) 3 + 2Na 3 PO 4 2CePO 4 + 3Na 2 SO 4 1. Viss KClO o C temperatūrā izšķīdīs: 100 m V m 100mL sā ,77 ml 57 V m100ml 8,77 3 Iešķīst viss KI un cērija sulfāts: msā 0, 263g Šķīdumu atdzesējot, šķīdumā palikusī KClO 3 un KI masa būs: m V m100ml 8, V m100ml 8, , g mkclo 0, 614g KI 23 Tāpat šķīdumā paliks viss KI un Ce 2 (SO 4 ) 3, jo tas labāk šķīst aukstā ūdenī. 3. Viss KClO o C temperatūrā izšķīdīs: 100 m V m 100mL sā 100 0,614 1,08mL 57 V m100ml 1,08 3 Aprēķina iešķīdušā KI un cērija sulfāta masu: mce 0, 0324g V m100ml 1, mki 2, 225g Viss KI 100 o C temperatūrā izšķīdīs: 20

39 100 m V m 100mL sā 100 7,775 3,77 ml 206 V m100ml 3,77 3 Aprēķina iešķīdušā cērija sulfāta masu: mce 0, 113g Šķīdumu atdzesējot, šķīdumā palikusī KClO 3 un KI masa būs: V m100ml 1, V m100ml 1,08 7 mki 1, 382g mkclo 0, 0756g Tāpat šķīdumā paliks viss Ce 2 (SO 4 ) 3, jo tas labāk šķīst aukstā ūdenī. KClO 3 iegūst no C frakcijas, iegūst 4,386 g bez piemaisījumiem. KI iegūst no I un H frakcijām, kopējā masa ir 9,378 g ar 0,221 g jeb 2,4% piemaisījumu. Ce 2 (SO 4 ) 3 iegūst no frakcijām B un G ar masu 9,887 g bez piemaisījumiem. 6. uzdevums Retzemju elementu ķīmija Savienojumi: A: Eu B: Eu 2 O 3 C: Eu 2 (SO 4 ) 3 8H 2 O D: Eu 2 (SO 4 ) 3 E: EuSO 4 F: Eu(OH) 3 Ķīmisko reakciju vienādojumi: G: Eu(OH) Eu + 3O 2 (300 o C) 2Eu 2 O 3 2. Eu 2 O 3 + 3H 2 SO 4 + 5H 2 O Eu 2 (SO 4 ) 3 8H 2 O 3. Eu 2 (SO 4 ) 3 8H 2 O (375 o C) Eu 2 (SO 4 ) 3 + 8H 2 O 4. Eu 2 (SO 4 ) 3 + 2H o 2EuSO 4 + H 2 SO 4 5. Eu 2 (SO 4 ) 3 8H 2 O + 6NaOH 2Eu(OH) 3 + 3Na 2 SO 4 + 8H 2 O 6. 2Eu + 6H 2 O (temp.) 2Eu(OH) 3 + 3H 2 7. Eu + 2H 2 O Eu(OH) 2 + H Eu 2 (SO 4 ) 3 8H 2 O (1600 o C) 2Eu 2 O 3 + 6SO 2 + 3O H 2 O Kas ir ūdeņradi status Tas ir atomārais ūdeņradis rašanās momentā, kas vēl nav paspējis nascendi? izveidot diūdeņradi. Kā to iegūst? (reakcija): Zn + HCl ZnCl 2 + 2H o (veic vidē, kur lieto H o ) Kur to izmanto? To izmanto, lai reducētu grūti reducējamus savienojumus, jo tas ir 21

40 ļoti reaģētspējīgs. Eiropiju var identificēt, sastādot šādu tabulu, kur atrod elementam, kas veido šādu sulfātu: n M ( H 2O) nwm ( H 2O) bwm ( SO4 ) E a (SO 4 ) b nh 2 O atommasu pēc formulas: A, iegūst aw tabulu: oks a b ,03 22,06 107,10 118,13 203,17 214, ,98 51,96 70,09 44,11 166,16 140, ,98 125,97 33,09 29,90 129,16 66, ,99 199,98 3,92 103,91 92,15 7, ,00 273,99 40,93 177,92 55,14 81, ,00 348,01 77,93 251,94 18,14 155, ,01 422,02 114,94 325,95 18,87 229, ,02 496,03 151,95 399,96 55,88 303, ,02 570,04 188,95 473,97 92,88 377, ,03 644,06 225,96 547,99 129,89 451,92 Redzams, ka neviena atommasa neatbilst ne skandijam, ne itrijam, un robežās no ir tikai četras vērtības, no kurām pilnīga atbilstība ir 151,95 eiropijam. Cietais rieksts Pr(OH) 3 Nd(OH) 3 Šķīdība, mol/l 6, , Šķīdība, g/l 1, , Šķīdība, mol/l (ph = 12) 3, , n(pr):n(nd) šķīdumā destilētā 0,324 ūdenī n(pr):n(nd) šķīdumā, ph = 12 0,011 Elementu attiecība nogulsnēs 1, Cik reižu jāveic 7. punkts, lai reizes iegūtu 90% viena elementa? Mazāk šķīstošā elementa 30% zudums: Pr(OH) 3 Pr OH 22

41 K s = [Pr 3+ ][OH ] 3 3[Pr 3+ ] = [OH ] K s = [Pr 3+ ](3[Pr 3+ ]) 3 = 27[Pr 3+ ] 4 S [ Pm 3 ] 4 K ,45 s 4 7 6,03 10 Aprēķina katra hidroksīda molmasu: M(Pr(OH) 3 ) = 191,94 g/mol S(g) = S M = 6, ,94 = 1, g/l Kad ph = 12, [H + ] = M, bet [OH ] = 10 2 M K s = [Pr 3+ ][OH ] 3 S [ Pm 3 K ] ( M 23,45 s 17, , ) M Daudzumu attiecību aprēķina, izdalot daudzumus vai koncentrācijas. Nogulšņu masu uz 1 L aprēķina, atņemot no 0,35 mol to daudzumu, kas izšķīst 1 L (aprēķināts 1. punktā). Attiecību iegūst, izdalot abus lielumus. Šādi operāciju atkārto, no nogulšņu masas atņemot daudzumu, kas iešķīst 1L, līdz iegūst attiecību lielāku par 9. Tas notiek pēc reizēm. Iegūtā prazeodīma daudzums ir 0,246 mol, tāpēc tā zudums ir 0,104 mol jeb 30%. 23