JAUNO ĶĪMIĶU KONKURSA 2.KĀRTAS UZDEVUMI

Transcript

1 C4. LATVIJAS UNIVERSITĀTES ĶĪMIJAS FAKULTĀTES JAUNO ĶĪMIĶU KONKURSA 2.KĀRTAS UZDEVUMI Atrisināt tālāk dotos sešus uzdevumus un atbildes ierakstīt MS Word atbilžu datnē, ko kā pievienoto dokumentu līdz plkst. 24:00 nosūtīt uz e-pasta adresi 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. Vērtēšanas kritēriji tiek atklāti ar atbilžu publicēšanu. Katrai klašu grupai pēdējā uzdevuma otrā puse ir apzīmēts 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. Viesiem attēliem un nosaukumiem ir tikai ilustratīvs raksturs! Uzdevumus 2. kārtai sastādījuši un panākumus uzdevumu risināšanā vēl LU Ķīmijas fakultātes studenti: Agris Bērziņš 1 Kaspars Veldre 2 Kristīne Krūkle-Bērziņa 1 1 LU Ķīmijas fakultāte, 1. kursa maģistranti 2 LU Ķīmijas fakultāte, doktorants 1

2 8.-9.klases uzdevumi 1. uzdevums Krustvārdu mīkla Atrisināt doto krustvārdu mīklu. Jautājumi: 1. Process, kad notiek ķīmiska pārvērtība. 2. Viena no salikto vielu klasēm, tā ūdens šķīdumi parasti ir neitrāli vai gandrīz neitrāli. 3. Neviendabīgs vielu maisījums. 4. Vienkāršas vielas bez metāliska spīduma. 5. Sajaucot divas vai vairākas vielas rodas Izšķīdinātās vielas daudzumu citā vielā raksturo Elementu parasti raksturo kārtas skaitlis un tā Nemetāls, kas gaisā pats no sevis var aizdegties. 9. Cieta viela, kas ieņēmusi sev raksturīgu simetrisku ārējo formu. 10. Stipra skābe, koncentrēta kūp ar baltiem tvaikiem. 11. Amorfs, caurspīdīgs, celtniecībā plaši izmantots vielu maisījums. 12. Ļoti indīgs (sinonīms). 13. Elements, kas nodrošina dzīvību uz zemes. 14. Vienkāršs vielas, kas vada strāvu un siltumu. 15. Ļoti indīgs smagais metāls, plaši izplatīts indēšanai. 16. Minerālu klase, viena no mālu galvenajām sastāvdaļām (vsk.). 2

3 2. uzdevums Rotaļas šķīdumā Neorganiskās vielas (sāļi, skābes, bāzes) šķīstot ūdenī sadalās jonos. Šajā procesā veidojas metālu joni un ūdeņraža joni, kas visi ir pozitīvi (tiek saukti par katjoniem) un lielākajai daļai (praktiski visiem) lādiņš sakrīt ar metāla vai ūdeņraža vērtību ķīmiskajā savienojumā, no kura šie joni rodas. Bez minētajiem pozitīvajiem joniem rodas arī negatīvie joni. Kā negatīvie joni (anjoni) ir skābju atlikumu joni un hidroksīdjoni. Tiek uzskatīts, ka jonos nesadalās ūdens, gāzveida vielas un nešķīstošie (precīzāk sakot, mazšķīstošie) sāļi. Kādu reaģentu šķīdumi ir jāizmanto, lai atdalītu katjonus šādos maisījumos (vienam katjonam ir jāpaliek šķīdumā, bet otram nogulsnēs)? Uzrakstīt atbilstošo ķīmisko reakciju vienādojumus! Maisījumi: a. bārija hlorīds un nātrija hlorīds; b. magnija karbonāts un nātrija karbonāts; c. sudraba(i) nitrāts un kālija nitrāts d. svina(ii) nitrāts un vara(ii) nitrāts e. magnija hlorīds un amonija hlorīds 3. uzdevums Interneta iespējas Kādā skolēniem domātā portālā ( ) bija atrodama šāda informācija. Palīdziet izpildīt doto mājas darbu un izlabojiet kļūdas šajā mājas darbā! 3

4 4. uzdevums Mazais mājsaimnieks Kādā receptē mazais Jānītis redzēja, ka jāņem viena ēdamkarote sāls un viena ēdamkarote cukura. Jānītis bija ziņkārīgs un jautāja mātei, vai tas ir vienāds daudzums katras vielas. Māte bija aizņemta ar darbiem un atbildēja, ka jā. Nākošajā dienā skolā Jānītis šo jautājumu pavaicāja savai ķīmijas skolotājai, kas atbildēja, ka daudzumi nebūs vienādi. Zināms, ka nātrija hlorīdam blīvums ir 2,165 g/ml, granulētam cukuram 0,70 g/ml un dzeramajai sodai 2,159 g/ml. 1. Aprēķināt, cik liela masa ir vienai ēdamkarotei sāls, cukura un dzeramās sodas. Pieņemt, ka viena ēdamkarote ir 15 ml cietās vielas. 2. Aprēķināt, kāds būs šķīduma sastāvs masas daļās, ja 1 ēdamkaroti a)sāls, b) cukura, c) sodas pievienos 1 litram tīra ūdens. Kāds būs šķīduma sastāvs, ja 1 litram ūdens pievienos pa 1 ēdamkarotei katras vielas. 3. Aprēķināt 2. punktā iegūto šķīdumu sastāvu moldaļās. 5. uzdevums Nozagtais spirts Skolotāja mazajam Indriķītim bija uzticējusi svarīgu uzdevumu pagatavot laboratorijas darbam nepieciešamo spirta šķīdumu. Viņam nekas nebija jārēķina, tikai jāsajauc 8,5 L 95 % (masas daļas) spirta ar 1,5 L ūdens. Šo uzdevumu viņš veica precīzā, graduētā 10 litrīgajā kannā. Sākumā viņš kannā ielēja spirtu un konstatēja, ka tas kannā iepildīts precīzi līdz atzīmei 8,5 L. Tad Indriķītis devās pēc ūdens un pievienoja precīzi 1,5 L ūdens, taču pēc šīs operācijas kannā bija tikai 9,83 L šķīduma. Temperatūra skolas laboratorijā bija 25 o C. Taču tad Indriķītis atcerējās, ka, kamēr viņš bija pēc ūdens, garām bija gājis Pēterītis.! 1. Aprēķināt masas daļu šķīdumam, ko iegūst, sajaucot 1,5 L ūdens ar 8,5 L 95% etanola šķīduma šajā skolas laboratorijā. 2. Ar diviem cipariem aiz komata uzdodiet šķīduma tilpumu, cik bija jābūt Indriķīša kannā. 3. Cik daudz spirta bija aizņēmies Pēterītis? Atbildi pamatot! 4. Kāda ir iegūstamā šķīduma molārā koncentrācija? Aprēķinos izmantojiet datus no Indriķīša skolas laboratorijā esošās rokasgrāmatas (lietojiet blīvumu ) Ūdens blīvums 25 o C temperatūrā ir 0,9970g/mL. 4

5 c 6. uzdevums Ziņkārīgais Jānītis II Atcerēsimies, ka iepriekšējā kārtā mazais Jānītis Vecāķu pludmalē bija atradis kalcija karbonāta gabaliņu. Kad vakarā tēvs bija aizgājis gulēt, Jānītis nodomāja noteikt, vai paraugs satur tīru kalcija karbonātu, tālab viņš nolēma noteikt šī savienojuma daudzumu paraugā. Šim nolūkam viņš paņēma daļu no atlikušā parauga 0,5632 g. Tos viņš iemeta 50 ml 1 mol/l sālsskābes šķīdumā. Kad reakcija bija beigusies, iegūtajam šķīdumam viņš pievienoja metiloranža šķīdumu un tad ar bireti pamazām pievienoja 1 mol/l nātrija sārma šķīdumu. Visa sālsskābe bija izreaģējusi, kad bija izlietoti 39,5 ml nātrija sārma šķīduma. 1. Kādu noteikšanas metodi Jānītis lietoja kalcija karbonāta daudzuma noteikšanai? 2. Kā varēja redzēt, kad visa sālsskābe ir izreaģējusi? 3. Cik liela masa kalcija karbonāta bija paraugā? 5

6 4. Kāds ir kalcija karbonāta saturs paraugā masas daļās? Kas varētu būt pārējais (atbildēt Jums varētu palīdzēt parauga izcelsmes noteikšana, ko veiksit šī uzdevuma 7. punktā). 5. Uzrakstīt visu notikušo ķīmisko reakciju vienādojumus. Cietais rieksts Nākamajā rītā pēc brokastīm Jānītis jautāja tēvam: Ko vēl tu gribēji zināt par to Vecāķu akmens gabaliņu? Zini, iedot man to līdzi uz darbu, jo es labprāt noskaidrotu kāds minerāls to veido. Ir tāda metode kā rentgendifraktometrija kristāliskas vielas paraugu apstaro ar rentgenstariem un iegūst katras vielas difrakcijas ainu. To izmanto vielu identificēšanai tāpat kā pirkstu nospiedumi dod iespēju identificēt cilvēkus. Ja noziedzniekus identificē pēc pirkstu nospiedumu kataloga, tad vielu identificēšanai izmanto difraktometrijas datu bāzi. Attēls ir trim kalcija karbonāta kristāliskajām formām parādīts zemāk, norādītas difrakcijas signālu pozīcijas, paskaidroja tēvs. Vai tā ir iespējams noteikt, kura no kalcija karbonāta modifikācijām tika analizēta? jautāja dēls. Jā vakarā atnesīšu Tev Tava parauga difrakcijas ainu un pats varēsi atšifrēt, atbildēja tēvs. 6. Palīdziet Jānītim noteikt, kura kalcija karbonāta kristāliskā modifikācija ir viņa atrastajā akmens paraugā (difrakcijas aina dota zemāk)! 6

7 7. Izmantojot pieejamos informācijas avotus, noskaidrot kāda varētu būt izcelsme šim kalcija karbonāta paraugam! Vai Latvijā sastopamas arī pārējās divas kalcija karbonāta modifikācijas? Ja jā, tad kur? 8. Miniet citus savienojumus/elementus, kuriem ir zināmas dažādas modifikācijas. 7

8 klases uzdevumi 1. uzdevums Krustvārdu mīkla Atrisināt doto krustvārdu mīklu. Jautājumi:! 1. Elements, ko pirms atklāšanas dēvēja par eka-mangānu. 2. Fizikāls lielums, kas ietekmē gāzveida reakciju ātrumu. 3. Savienojumi, kas disociējot veido hidroksīdjonus. 4. Skābekļa savienojums ar oksidēšanās pakāpi Elektrods, uz kura notiek oksidēšanās. 6. Kompleksā savienojuma sastāvdaļa. 7. Lai pareizi sastādītu elektroķīmisko virkni, jāaplūko elektriskā Mācība par ķīmisko reakciju ātrumu. 9. Vielu izkliedēšanās cietā vielā gāzes fāzē vai šķīdumā. 10. Viena no atoma sastāvdaļām. 11. Vielas sadalīšanās jonos. 12. Polimērs, ko izmanto termiski izturīgu virsmu pārklājumos. 13. Gaisa galvenā sastāvdaļa. 14. Viela, kas paātrina vai palēnina ķīmisko reakciju 15. Šķidru vielu atdalīšanas metode. 16. Sāls, viens no fosforskābes atvasinājumiem. 8

9 2. uzdevums Zagļu vakara treniņš Hloroforms (CHCl 3 ) ir šķidrums, ko var izmantot, lai samērcētu kabatlakatiņu, ko piebāzt pie deguna kādam nejaušam upurim, kā to bieži var vērot TV demonstrētajās spiegu filmās. Hloroforma piesātināts tvaiku spiediens 25 o C temperatūrā ir 199 mm Hg. Šajā gadījumā ļaundari bija nolēmuši aizmidzināt suni pie mājas, ko viņi grasījās apstrādāt. Šim nolūkam viņi suņu būdā izlēja vienu pinti hloroforma (blīvums ρ = 1,489 g/ml). Suņu būdas izmērs ir 3,0 pēdas 2,8 pēdas 1,8 pēdas. Cik liela daļa hloroforma iztvaikos? Zināms, ka 1 pinte atbilst 0,57 L un 1 pēda atbilst 30,48 cm. Aprēķinos pieņemiet, ka būda nav hermētiska, taču hloroforms no tās neiztvaiko! 3. uzdevums Mistiskā virkne +C -A, F D Cl 2 H 2 O E A B C I t - H 2 O - HCl I 2 O 2 NaI -NaI J - I F 2, H 2 O G t -H Atšifrēt virknē esošos savienojumus un uzrakstīt notiekošo reakciju vienādojumus! Savienojums A satur 49,9% skābekļa, bet savienojums B satur trīs nemetāliskus elementus, un tajā skābeklis ir 23,7%. Savienojumā C skābeklis ir 65,3% un reakcijā ar NaI rodas gan produktu A, kas ir oksīds, gan produktu F, kas ir sāls. Šajā reakcijā NaI ņemts mazākumā. Savienojums D ir spēcīgāks reducētājs par savienojumu A. Savienojumi G un H ir sāļi, kur G ir skābekli saturošs sāls, bet H nav. E ir nemetāls, kas ietilps visos iepriekšējos savienojumos. 4. uzdevums Alvas mīkla 1. Izmantojot valences saišu metodi vai kādu no šīs metodes modifikācijām, uzzīmēt alvas(ii) hlorīda un alvas(iv) hlorīda molekulu iespējamo telpisko uzbūvi gāzveida fāzē. Izmantojot papildus datus par šo vielu kušanas un viršanas temperatūrām (alvas(ii) hlorīdam +247 o C un +605 o C attiecīgi un alvas(iv) hlorīdam -36 o C un +114 o C attiecīgi), noteikt: 2. Kāpēc šīm vielām ir tik atšķirīgas kušanas temperatūras? 9

10 3. Kāda tipa kristāliskais režģis ir katrai no vielām cietā agregātstāvoklī? 4. Kādas ķīmiskās saites ir šajās vielās cietā agregātstāvoklī? 5. Kādi elementārobjekti (joni, atomi, molekulas u.c.) atrodas kristāliskā režģa mezglu punktos? 6. Uzrakstīt ķīmisko reakciju vienādojumus, kas norisinās, ja alvas(ii) hlorīdu un alvas(iv) hlorīdu ieber ūdenī! 7. Aprēķināt šķīduma sastāvu masas daļās, ja: a. 100 ml ūdens (4 o C temperatūrā) pievieno 0,120 gramus alvas(ii) hlorīda un 1,00 ml 10,0% NaOH šķīduma (blīvums 1,109 g/cm 3 ), b. 100 ml ūdens (4 o C temperatūrā) pievieno 0,240 gramus alvas(iv) hlorīda. c. abus iepriekšējos šķīdumus (nogulsnes neatdalot) salej kopā! 5. uzdevums Vecmāmiņas mantojums Tīrs zelts ir dzeltenā krāsā, taču šāda krāsa nav raksturīga zeltam, kas parasti nopērkams veikalā. Kā zināms, zelta prove parasti nav 1000 jeb 100%, bet ir zemāka. Tipiskākie piejaukumi, ko pievieno zeltam ir varš un sudrabs, tādejādi veikalā nopērkamais zelts ir no šiem elementiem sastāvošs sakausējums. Zelta krāsa atkarībā no sakausējuma sastāva parādīta attēlā. Zelta sakausējuma tīrību raksturo prove (zelta masas daļa paraugā reizināta ar 1000) vai karāti (zelta masas daļa paraugā reizināta ar 24).! 10

11 1. Izmantojot attēlā doto sastāva diagrammu, noteikt sakausējumu A, B un C sastāvu masas daļās un izgatavotās zeltlietas provi. (Informāciju par darbu ar šāda veida diagrammām var atrast internetā, piem., Vecmāmiņas skapī mazā Lauriņa bija atradusi kādu zelta rotaslietu, kas pēc viņas domām sastāvēja no zelta, vara un sudraba. Vecmāmiņa zināja, ka šai rotaslietai ir 18 karātu zelta. Lauriņa ar to vis neapmierinājās un nolēma noteikt rotaslietas pārējo metālu sastāvu. Šim nolūkam viņa noteica, ka rotaslietas masa ir 5,245 g, bet tās tilpums ir 0,3107 cm 3. [Nepieciešamo papildinformāciju atrast pašiem] 2. Kāds ir vecmāmiņas rotaslietas sastāvs masas daļās? 3. Kāda ir šīs rotaslietas krāsa?!! Bez šī klasiskā sakausējuma zināmi arī citi zelta sakausējumi dažādās krāsās. Kā piemēru var minēt tā saucamo purpura zeltu, kura izstrādājums parādīts attēlā. Tas sastāv no diviem metāliem. Ja ņem 1,000 g šāda purpura zelta un to iemet koncentrētas sālsskābes pārākumā, daļa no tā izšķīst. Izšķīdušo daļu pārlej mērkolbā, atšķaida līdz 100 ml un sadala precīzi divās vienādās daļās. Vienai daļai pievieno nātrija sārma šķīdumu. Sākumā nekas nenotiek, tad sāk veidoties baltas nogulsnes, kas, sārma pievienošanu turpinot, izšķīst. Otrai daļai pievieno nātrija fosfāta šķīdumu pārākumā, iegūst nogulsnes, kuru masa pēc žāvēšanas ir 0,5 g. 4. Kādi metāli ietilpst purpura zelta sastāvā? 5. Kāds ir purpura zelta sastāvs masas daļās? 6. Uzrakstīt visu notikušo ķīmisko reakciju vienādojumus. 6. uzdevums Kompleksu dažādība Ļoti interesanta ķīmijas apakšnozare ir komplekso savienojumu ķīmija. Kompleksie savienojumi sastāv no kompleksveidotāja (metāls, parasti katjons, savienojuma centrālais elements) un ar to saistītiem ligandiem (parasti neitrālas molekulas vai anjoni, kas ir ap centrālo elementu). Plašāk izplatītie kompleksu koordinācijas skaitļi ir 4 un 6. Šajā gadījumā aplūkosim koordinācijas skaitli 4, 11

12 kam ir zināmi divi ligandu izvietojuma veidi tetraedrisks un planārs, kā tas redzams attēlā. Aplūkosim divus savienojumus A (tetraedrisks) un B (planārs), abi no kuriem ir kompleksie savienojumi ar koordinācijas skaitli 4 un diviem atšķirīgiem ligandiem ar vispārīgo formulu MX 2 Y 2 (kur M metāls, X un Y dažādi ligandi). Savienojumu A var iegūt no savienojuma C, to karsējot vakuumā. Šādā karsēšanā tas zaudē 29,35% masas. Savienojumu C iespējams iegūt, izšķīdinot ūdeni zaļu kristālhidrātu D, iegūstot zaļu šķīdumu. Tam pievienojot bāzisku gāzes E šķīdumu, šķīduma krāsa mainās uz zilu un beigās uz violetu un to ietvaicējot rodas violets savienojums C. Pārejā D C novērojama masas samazināšanās par 2,52%. Otrs savienojums B sastāv no metāla F, ko izmanto dārglietu ražošanā, bet ķīmijā to lieto inertu elektrodu pagatavošanā (piem., ūdeņraža elektroda pagatavošanā). Tā ligandi ir tas pats anjons, kas savienojumā A, un molekula gāze G, kas ir spēcīgs reducētājs un kas kompleksajos savienojumos var veidot ne tikai tiešo, bet arī atgriezenisko saiti. 1. Atšifrēt savienojumus A E, uzrakstīt visu minēto reakciju vienādojumus! 2. Nosaukt kompleksos savienojumus A un B. Uzzīmēt to struktūrformulas un visus izomērus, ja tādi iespējami! 3. Kādēļ savienojumiem C un D ir atšķirīgas krāsas? Kas to nosaka? Cietais rieksts Ir zināmi ne tikai tādi kompleksie savienojumi, kuros ir viens metāla atoms, bet arī vairāki. Viens no piemēriem ir savienojums H, kuru var uzskatīt par savienojuma B daudzkārtni. Karsējot savienojumu B 220 o C temperatūrā notiek reakcija starp divām B molekulām, izdalās gāzveida viela un rodas dzeltena kristāliska viela. Rezultātā izejvielas masa ir samazinājusies par 8,69%. 4. Kāda ir savienojuma H formula? 5. Attēlot savienojuma H struktūru. Paskaidrot, kāda ir molekulas forma. Zinot, ka elementu vērtības ir pretrunā ar klasisko ķīmiju, paskaidrot, kāpēc pastāv savienojums H? 12

13 12. klases uzdevumi 1. uzdevums Krustvārdu mīkla Atrisināt doto krustvārdu mīklu. Jautājumi: Fizikāls parametrs, kas raksturo molekulu siltumkustību. 2. Siltuma daudzuma mērvienība 3. Acetilgrupas ievadīšana molekulā. 4. Aparatūras (piem., ph-metra) precīza noregulēšana ar zināmiem standartiem. 5. Savienojuma apstrādāšana ar kādu no halogēniem. 6. Organisko savienojumu klase, kas gan viegli oksidējas, gan reducējas. 7. Benzola atvasinājums, kāda plaši zināma polimēra monomērs. 8. Savienojums, kas samazina reakcijas ātrumu. 9. Metāliskais elements, atrodams niecīgā daudzumā monacītsmiltīs. 10. Reakcijas sīks apraksts un attēlojums, kas pilnībā norāda tās norises gaitu. 11. Gāzes daudzumu maisījumā raksturo tās... spiediens. 12. Sārmu metāls. 13. Ogles, salpetra un sēra maisījums noteiktās attiecībās. 14. Termodinamisks lielums, kas raksturo procesa siltumefektu. 15. Polimēra veidošanās reakcija. 13

14 2. uzdevums Organikas virtene 1. Uzrakstīt ķīmisko reakciju vienādojumus, kas parādītu kādā veidā ir iespējams realizēt minētās pārvērtības. Nosaukt reakciju produktus un norādīt ķīmisko reakciju veidus! 2. Kādi reaģenti un katalizatori ir jāpievieno? zīmes vietā? Kādi ir šīs reakcijas norises apstākļi? Kristāliskas organiskas skābes Q ar masu 0,2000 grami neitralizēšanai patērēja 38,46 ml kālija hidroksīda šķīduma, C(KOH) = 0,1000 mol/l. 3. Kas tā ir par skābi, ja zināms, ka tā ir divvērtīga taisnas virknes skābe? 4. Uzrakstīt reakciju vienādojumus skābes Q iegūšanai no kādas no vielām A-F, ar nosacījumu, ka šajā iegūšanā netiek izmantotas vairāk kā 6 reakcijas! Zināms, ka kā starpprodukti rodasketoskābe un halogēnketoskābe. 3. uzdevums Cilpojošie elektroni Elektroķīmiskās šūnas sastādīšanai nepieciešamas divas sistēmas, katrā no tām ietilpst oksidētājs un reducētājs. Oksidētāja reducētāja pārisauc par redokspāri un šīs sistēmas elektoķīmsiko potenciālu var aprēķināt pēc Nernsta vienādojuma: Šajā vienādojumā E ir redokssistēmas potenciāls, E o redoksistēmas standartpotenciāls, R gāzu universālkonstante, T temperatūra (Kelvinos), z elektronu skaits kas piedalās pārejā no oksidētāja uz reducētāju, F Faradeja konstante un c oksidētās un reducētās formas koncentrācijas. Visas elektroķīmiskās šūnas EDS aprēķina pēc šāda vienādojuma: Atcerieties, ka katods elektroķīmiskajā šūnā ir pozitīvais elektrods, bet anods negatīvais (pretēji elektrolīzes šūnai). Ir sastādīts galvaniskais elements no šādiem redokspāriem (Pt)MnO 4 - / Mn 2+ (C ox,1 = 0,03 M, C red,1 = 0,01 mol/l, E o,1 = + 1,510 V, ph = 0), (Pt)Cu 2+ / Cu + (C ox,2 = 0,02 M, C red,2 = 0,03 M, E o,2 = + 0,153V). Temperatūra eksperimenta laikā ir 25 o C. 14

15 1. Uzrakstīt uz platīna elektrodiem notiekošās reakcijas (jonu formā) un kopējo galvaniskā elementa redoksreakcijas vienādojumu! Kura no reakcijām norisinās uz katoda un kura uz anoda? 2. Izmantojot Nernsta vienādojumu, aprēķināt elektrodu potenciālus! 3. Aprēķināt galvaniskā elementa EDS! Ja elektroķīmiskajā reakcijā piedalās ūdeņraža joni, arī tie ietekmē elektroķīmisko potenciālu. Iepriekš aplūkotajā piemērā ir pieņemts, ka šķīduma ph ir 0 (standarta ūdeņraža jonu koncentrācija). Ja ņem vērā ūdeņraža jonu koncentrāciju, pusreakcijas potenciāla aprēķināšanas formulu var modificēt šādi: Šī formula ir pareiza, ja ūdeņraža joni piedalās reakcijā oksidētāja reakcijas pusē. Ja tie reducēšanās reakcijā rodas kā produkti, pie locekļa liekama plus zīme. 4. Kuras pusreakcijas norise visvairāk ir atkarīga no ph? (Neievērot nevienu blakusreakciju!). Aprēķināt, kāds būs galvaniskā elementa EDS, ja ph paaugstināsies līdz 8,0. 5. Kā ph paaugstināšana vēl var ietekmēt abu pusreakciju norisi? Atbildi pamatot ar attiecīgo ķīmisko reakciju vienādojumiem! 4. uzdevums Skābju un bāzu sacensība Elementi A un B veido trīs savienojumus I, II un III, kur A:B masas attiecības ir attiecīgi 1:4,67 (sav. I), 1:7 (sav. II) un 1:42 (sav. III). Visi savienojumi ir gāzveida vielas, taču savienojumu I un II ūdens šķīdumi ir bāziski, bet savienojuma III skābs. 1. Atšifrēt savienojumus I III. 2. Attēlot savienojumu I III struktūrformulas, uzskatāmi parādīt vai paskaidrot molekulu telpisko uzbūvi. 3. Aprēķināt savienojumu I III 0,001 M šķīdumu ph vērtības, izmantojot vājas skābes/bāzes ph aprēķināšanas formulas. Nepieciešamās konstantes atrodiet literatūrā/internetā un uzrādiet. 4. Savienojums III veido anjonu. Kā sauc sāļus, ko veido šis anjons? Kāda ir šo sāļu specifiska īpašība? Savienojuma III sāļus izmanto, lai ātri iegūtu gāzveida vielu A. Sadaloties 10 gramiem kāda skābes III vienvērtīga sāļa B, radās 5,17 L gāzes A (n.a.). 5. Kas ir savienojumi A un B? Uzrakstīt B sadalīšanās reakcijas vienādojumu! Kur izmanto šo sāli praksē? 6. Uzrakstīt B iegūšanas reakcijas no plaši zināmām izejvielām! 15

16 5. uzdevums Termodinamiskā pasaka Termodinamiskajā sistēmā, kas satur hēliju (šajā gadījumā uzskatīsim, ka tā ir ideāla gāze), tiek realizēts process, kas sastāv no četriem etapiem (pamatprocesiem): - izobāra (p 1 = 1000 kpa) saspiešana no triju līdz viena litra tilpumam, - izohora sildīšana līdz p 2 = 5000 kpa, - izobāra izplešanās no viena līdz triju litru tilpumam, - izohora dzesēšana līdz p 1 = 1000 kpa. 1. Attēlot procesu grafiski p-v koordinātēs! 2. Piedāvāt paņēmienu sistēmai pievadītā kopīgā siltuma aprēķināšanai! Zināms, ka ūdens kušanas siltums ir 18,51 kj/mol, iztvaikošanas siltums ir 40,65 kj/mol, ledus siltumkapacitāte ir 2,108 J/(g K), šķidra ūdens siltumkapacitāte ir 4,187 J/(g K), bet ūdens tvaiku siltumkapacitāte ir 1,996 J/(g K). 3. Aprēķināt siltuma daudzumu, kas jāpievada, lai sasildītu 0,500 kg ledus no temperatūras -20 o C līdz 130 o C pieņemot, ka visas fāžu pārejas notiek to līdzsvara temperatūrā! 4. Cik liels dabasgāzes tilpums jāsadedzina, lai veiktu ūdens sildīšanu, ja dabasgāzes īpatnējais sadegšanas siltums ir 54,0 MJ/kg, bet lietderības koeficients 75% (d = 0,75 kg/m 3 ). 5. Vai 3. punktā sniegtā atbilde ir pilnībā precīza? Kādus pieņēmumus izdara, veicot aprēķinus. 6. uzdevums Benzola ķīmija Ievads Benzola gredzenā pašas izplatītākās reakcijas ir elektrofīlās aizvietošanās reakcijas. Tās ir reakcijas, kas notiek starp ar elektroniem bagāto benzola gredzenu un kādu elektrofīlu daļiņu (tādu, kas ir elektronu nabadzīga ). Šīs reakcijas notiek pēc zemāk redzamās shēmas: Šajā attēlā parādīts savienojums A +, kas ir elektrofīlā daļiņa un B:, kas ir viela, kas piesaista protonu (protons pats neatšķeļas un reakcijas vidē pastāv tikai saistīts ar kādu vielu). Kā B: var kalpot reakcijas laikā radusies viela ar elektronu pāriem (piem., ūdens u.c.). Ja benzola gredzenā jau ir aizvietotāji, var veidoties pavisam divi gadījumi: ja A + saistās orto vai para vietā (zemāk pa kreisi) vai meta vietā (zemāk pa labi). To, kurš no šiem produktiem veidosies vairāk nosaka rezonanses struktūru veidošanās iespējas. Ja sākotnējais aizvietotājs ir elektronu 16

17 donors (kā šeit), tad orto un para pozīcijai ir iespējamas 4 rezonanses struktūras, bet meta pozīcijai trīs. Turklāt stabilākā šajā gadījumā ir rezonanses forma, kur uz slāpekļa ir pozitīvais lādiņš. Tas nosaka to, kālab elektrondonoru aizvietotāju gadījuma aizvietošanās reakcijas notiek ātrāk un galvenokārt orto vai para vietā. Ja savukārt pirmais aizvietotājs ir elektronu akceptors, abos gadījumos (para + orto un meta) var veidoties trīs rezonanses struktūras, taču para un orto gadījumā tās ir neizdevīgas, jo no tām jau tā elektronu akceptors ir atvilcis elektronus. Arī meta stāvoklis nav izdevīgs, taču tas nav tik ļoti traucēts kā abi iepriekšējie., tālab apgrūtināti, taču galvenokārt veidosies meta izomērs. Nedaudz sarežģītāka situācija ir ar halogēniem, kas ir elektronu akceptori, taču tajā pašā laikā starpprodukts orto un para vietās var veidot 4 rezonanses struktūras, tālab šādā gadījumā reakcija notiks lēnāk kā benzolā bez aizvietotājiem, bet orto un para vietās. Ja benzola gredzenā ir jau divi aizvietotāji, tad jāņem vērā to abu orientācija, ievērojot to, ka spēcīgāki elektronu donori/akceptori ietekmēs reakcijas virzienu vairāk nekā vājāki elektronu donori/akceptori. Uzdevums Kāda savienojuma C sintēzes shēma redzama zemāk. Izejas savienojumam I bāziskā vidē reaģējot ar savienojumu CHCl 3 rodas starpsavienojums A`(C 7 H 6 OCl 2 ), kas ātri pilnīgi hidrolizējas, veidojot starpsavienojumu A``(C 7 H 8 O 3 ), kas tūlīt pārvēršas par savienojumu A divaizvietotu benzolu. Pirmajā reakcijā no I var rasties trīs izomēri A, D un E, turklāt A un D rodas lielā pārākumā pār E, taču tikai A bromējot var dot tikai divus monobromizomērus B un B` (no kuriem galvenokārt veidojas B), kamēr D bromējot var rasties kopā 4 dažādi monobromizomēri. B pārvērtībā par C lietotais reaģents nātrija metoksīds katalizatora vara (I) bromīda klātienē ir selektīvs kāda no B aizvietotāju aizstājējs ar metoksigrupu. 17

18 1. Uzrakstīt savienojuma I un CHCl 3 triviālos nosaukumus. 2. Uzrakstīt savienojumu A,B,C,D un E struktūrformulas un nosaukumus pēc IUPAC. 3. Paskaidrojt, kādēļ A un D veidosies daudz vairāk par E. 4. Uzrakstīt abus A monobromēšanas produktus: B un B`. 5. Uzrakstīt iespējamos D monobromēšanas produktus D1,D2,D3 un D4. Kurš/kuri no tiem veidosies pārākumā. Kādēļ? Cietais rieksts 1. Attēlot savienojumus A` un A``. Kādēļ tos nav iespējams izolēt no reakcijas maisījuma? Savienojumu C iespējams iegūt arī pēc citas shēmas, kas attēlota zemāk. Šeit jāpiezīmē, ka pārejā F G lietotais reaģents nav spējīgs veikt metilēšanu benzola gredzenā, bet reakcijā H J lietotais reaģents ir elektrofīls, kas reaģē ar benzola gredzenu ar savu elektrofīlāko (elektroniem nabadzīgāko ) vietu. Pāreju no J uz C notiek kā oksidatīvā dekarboksilēšana. 2. Nosaukt F un K triviālos nosaukumus? 3. Attēlot savienojumu G,H un J struktūrformulas. 18

19 4. LATVIJAS UNIVERSITĀTES ĶĪMIJAS FAKULTĀTES JAUNO ĶĪMIĶU KONKURSA 2.KĀRTAS ATBILDES 8.-9.klases uzdevumi 1. uzdevums Krustvārdu mīkla R E A K C I J A S Ā L I S E M U L S I J A N E M E T Ā L S M A I S Ī J U M S K O N C E N T R Ā C I J A A T O M M A S A F O S F O R S K R I S T Ā L S S Ā L S S K Ā B E S T I K L S T O K S I S K S S K Ā B E K L I S M E T Ā L S A R S Ē N S 2. uzdevums Rotaļas šķīdumā a) Šķīdumā ir Ba 2+ un Na + katjoni. Var izmantot H 2 SO 4 šķīdumu. H 2 SO 4 2H SO 4 Ba 2+ + SO 2 4 BaSO 4 2Na + + SO 2 4 Na 2 SO 4 paliek šķīdumā, jo tiklīdz izveidojas izšķīst. b) MgCO 3 ir nešķīstoša sāls, bet Na 2 CO 3 ir šķīstoša, tāpēc reaģenti nav nepieciešami. c) Šķīdumā ir Ag + un K + katjoni. Var izmantot HCl šķīdumu. HCl H + + Cl Ag + + Cl AgCl K + + Cl KCl paliek šķīdumā, jo tiklīdz izveidojas izšķīst. d) Šķīdumā ir Pb 2+ un Cu 2+ katjoni. Var izmantot H 2 SO 4 šķīdumu. H 2 SO 4 2H SO 4

20 Pb 2+ + SO 2 4 PbSO 4 Cu 2+ + SO 2 4 CuSO 4 paliek šķīdumā, jo tiklīdz izveidojas izšķīst. e) Šķīdumā ir Mg 2+ un NH + 4 katjoni. Var izmantot H 3 PO 4 šķīdumu. H 3 PO 4 3H PO 4 3Mg PO 3 4 Mg 3 (PO 4 ) 2 3NH PO 3 4 (NH 4 ) 3 PO 4 paliek šķīdumā, jo tiklīdz izveidojas izšķīst. 3. uzdevums Interneta iespējas SO 3 + HCl ā HSO 3 Cl SO 3 + Ca(OH) 2 CaSO 4 + H 2 O SO 3 + P 2 O 5 nenotiek Na 2 O +H 2 O 2NaOH Na 2 O +2HCl 2NaCl + H 2 O Na 2 O +Ca(OH) 2 nenotiek 8Na + 3P 2 O 5 5NaPO 3 + Na 3 P Na 2 O + CaO nenotiek 4. uzdevums Mazais mājsaimnieks 1. m = ρ V m(cukurs)= 0, ,5 m(nacl) = 2, ,5 m(nahco 3 ) = 2, ,4 2. m(h 2 O) = ρ V = vielai1 vielai1... cukurs, 0,0104 cukurs, 1 =1 0,0104= 0,9896 NaCl, 0,0315 NaCl, 1 =1 0,0104= 0,9685, ) 0,0314, 1 = 0,0104= 0,9896 Ja ūdenim pievienos visas vielas, tad šķīduma sastāvu aprēķina: m šķ = m(h 2 O) + m(nacl) + m(nahco 3 ) + m(cukurs) = 1000g+32,5g+32,4g+10,5g=1075g

21 cukurs 10,5 0,0098 šķ 1075 NaCl šķ 32,5 0, ,4 0,0301 šķ , ,0302 0,0301 0, vielai1 vielai1, kur n ir vielas daudzums (mol), bet x moldaļa ,6 18/ a) Cukurs sastāv no saharozes C 12 H 22 O cukurs 10,5 0,0307 cukurs 342/ ē 0, ,63 cukurs 0,0307 0,0006 ē 55, , ,9994 b) NaCl, NaCl,/ 0, ē 0, ,16 NaCl 0,556 ē 56,16 0, ,01 0,99 c), 0,386,/ ē 0, ,99 0,386 0,007 ē 55, ,007 0,993 Ja ūdenim pievienos visas vielas, tad šķīduma sastāvu aprēķina: ē 0,0307 0,556 0,386 55,6 56,57 cukurs 0,0307 0,0005 ē 56,57

22 NaCl 0,556 ē 56,57 0,01 0,386 0,007 ē 56, ,0005 0,01 0,007 0, uzdevums Nozagtais spirts 1. šķ95% šķ95% šķ95% , šķ95% 0, , ēā šķ95% ,7787 ēā ē ēā šķ, ,83L,/ 3. ē š Pēterītis spirtu nebija aizņēmies. Salejot kopā abus šķīdumus to tilpums bija samazinājies. 4. Etilspirta ķīmiskā formula ir C 2 H 5 OH. Molāro koncentrāciju aprēķina pēc vienādojuma: šķ, kur c ir molārā koncentrācija (mol/l jeb M), n ir izšķīdinātās vielas daudzums (mol), bet V(šķ) ir šķīduma tilpums (L), tā kā daudzumu aprēķina masu dalot ar molmasu, tad iegūst vienādojumu: šķ ,3 14,3 46/ 9, uzdevums Ziņkārīgais Jānītis II 1. Titrēšana. 2. Kad visa sālsskābe bija izreaģējusi ar kalija karbonātu, vairs nebija novērojama gāzveida vielu izdalīšanās. Savukārt, kad reakcija ar nātrija hidroksīdu vairs nenotika, bija novērojamu krāsu maiņa no sarkanas uz dzeltenu. 3. CaCO 3 + 2HCl CaCl 2 + H 2 O + CO 2 HCl + NaOH NaCl + H 2 O 4. n(naoh) = n(neizreaģ. HCl) = c(naohšķ) V(NaOHšķ) n(caco 3 ) = ā ģ. šķ šķnohšķ VNOHšķ n(caco 3 ) =,, 0,00525

23 m(caco 3 ) = 5. w(caco 3 ) = Tā kā paraugs satur aragonītu un tas atrasts pludmalē, tad visticamāk tas ir gliemežvāks. Atlikušo masas daļu varētu veidot dažādas organiskās un neorganiskās vielas, kas izgulsnējušās uz gliemežvāka, piemēram, sāļi un/vai dažādu organismu mirstīgās atliekas. Cietais rieksts 6. Aragonīts. 7. Tā kā paraugs satur aragonītu un tas atrasts pludmalē, tad visticamāk tas ir gliemežvāks. Latvijā iespējams atrast daudzveidīgus un dzidrus kalcīta kristālus, kuru izmērs var sasniegt vairākus centimetrus. Nereti kalcīts veido drūzas iežu dolomīta un kaļķakmens tukšumos. Kalcīts diezgan bieži atrodams dabiskajos dolomītu klinšu atsegumos, taču šādu atradņu vietas netiek popularizētas lai novērstu vandālismu un šo klinšu dabiskā skaistuma noplicināšanu. Vaterīts sastopams putnu olu čaumalās. 8. Ogleklis grafīts, dimants, fullerēns; sērs α un β jeb rombiskais un monoklīnais sērs; titāna (IV) oksīds sastopams anataza, brukīta un rutila veidā; cinka sulfīds sastopams sfalerīta un vurcīta veidā, kalcija sulfāts sastopams α un β modifikāciju veidā utt.

24 klases uzdevumi 1. uzdevums Krustvārdu mīkla T E H N Ē C I J S S P I E D I E N S H I D R O K S Ī D S P E R O K S Ī D S A N O D S L I G A N D S S H Ē M A K I N Ē T I K A D I F Ū Z I J A P R O T O N S D I S O C I Ā C I J A T E F L O N S S L Ā P E K L I S K A T A L I Z A T O R S D E S T I L Ā C I J A 2. uzdevums Zagļu vakara treniņš Aprēķina to hloroforma daudzumu, kas nepieciešams piesātināta spiediena radīšanai telpā. ū 3,0 2,8 1,8 0,3048 0, ,428 4,58 8, Tad aprēķina telpā ielieto hloroforma daudzumu: 1,489/ 1 570/ 848,73 848,73 7,11 119,35 ī ēā 4,58 0,644 64,4% 7,11

25 3. uzdevums Mistiskā virkne Virknē esošie savienojumi: A SO 2 ; B SO 2 Cl 2 ; C H 2 SO 4 ; D H 2 S; E S; F Na 2 SO 4 ; G Na 2 SO 3 ; H Na 2 S; I Na 2 S 2 O 3 ; J Na 2 S 4 O 6 Ķīmisko reakciju vienādojumi: SO 2 + Cl 2 SO 2 Cl 2 SO 2 Cl 2 +2 H 2 O H 2 SO 4 + 2HCl SO 2 + 2H 2 S 3S + 2H 2 O 2H 2 SO 4 + 2NaI SO 2 + Na 2 SO 4 + I 2 +2H 2 O 2Na 2 SO 3 + O 2 2Na 2 SO 4 4Na 2 SO 3 3Na 2 SO 4 + Na 2 S Na 2 SO 3 + S Na 2 S 2 O 3 Na 2 S 2 O 3 + H 2 SO 4 S + SO 2 + H 2 O + Na 2 SO 4 2Na 2 S 2 O 3 + I 2 Na 2 S 4 O 6 + 2NaI 4. uzdevums Alvas mīkla Jo alvas (II) hlorīds kristāliskā stāvoklī veido polimēru ķēdes ar šādu struktūru: Taču alvas (IV) hlorīds kristāliskā stāvoklkī eksistē tā monomēra veidā, kas redzams uzdevumu atbilžu augšā. 3. Alvas (IV) hlorīdam ir molekulu tipa kristālrežģis, bet alvas (II) hlorīdam ir polimēru molekulu kristāliskais režģis. 4. Abām vielām cietā agregātstāvoklī ir polāras kovalentās saites. 5. Kristāliskā režģa mezglu punktos alvas (IV) hlorīdam atrodas molekulas, bet alvas (II) hlorīdam polimēro molekulu atomi. 6. SnCl 2 + H 2 O Sn(OH)Cl + HCl Sn(OH)Cl + H 2 O Sn(OH) 2 + HCl

26 SnCl 4 + 3H 2 O H 2 SnO 3 + 4HCl 7. Šķīdumu sastāvi: a. SnCl 2 + NaOH Sn(OH) 2 + 2NaCl n(sncl 2 ) = 0,120/193 = 0, mol n(naoh) = 1 0,1 1,109/40 = 0, mol n(naoh, palik) = 0, , = 0, mol Sn(OH) 2 + 2NaOH Na 2 [Sn(OH) 4 ] n(na 2 [Sn(OH) 4 ]) = 0, mol m(na 2 [Sn(OH) 4 ]) = 0, = 0,147 g n(naoh, atlik) = 0, , = 0, mol m(naoh, šķīdumā) = 0, = 0,010614g m(nacl) = 0, ,5 = 0, g w(nacl) = 0,073895/101,23 = 0,073 % w(naoh) = 0,0106/101,23 = 0,011 % w(na 2 [Sn(OH) 4 ) = 0,147 /101,23 = 0,145 % b. SnCl 4 + 3H 2 O H 2 SnO 3 + 4HCl n(sncl 4 ) = 0,241/261 = 0,00092 mol n(h 2 SnO 3 ) = 0,00092 mol n(hcl) =4 0,00092 = 0, mol m(h 2 SnO 3 ) = 0, = 0,1554 g m(hcl) = 0, ,5 = 0,1343 g m(šķ) = ,24 = 100,24g w(h 2 SnO 3 ) = 0,155% w(hcl) = 0,134% c. HCl + NaOH NaCl + H 2 O n(hcl) = 0, mol n(naoh) = 0, mol n(nacl, kop) = 0, , = 0, mol n(hcl) = 0, , = 0, mol 4HCl + Na 2 [Sn(OH) 4 SnCl 2 + 4H 2 O + 2NaCl n(na 2 [Sn(OH) 4 ]) = 0, mol n(hcl, patēr) = 4 0, = 0, mol pietiek n(hcl, atlik) = 0, , = 0, mol n(nacl, radies klāt) = 2 0, = 0, mol n(nacl, pavisam kopā) = 0, , = 0, mol n(sncl 2 ) = 0, mol n(na 2 SnO 3 ) = 0,00092 mol m(šķ) = 100, ,23 = 201,47 g w(hcl) = 0, ,5/201,47 100% = 0,0160% w(nacl) = 0, ,5/201,47 100% = 0,0734% w(sncl 2 ) = 0, /201,47 100% = 0,0596% w(na 2 SnO 3 ) = 0, /201,47 100% = 0,0771%

27 5. uzdevums Vecmāmiņas mantojums 1. Prasītā informācija dota tabulā Punkts Masas daļa Zelts Sudrabs Varš Prove A 0,34 0, B 0,67 0, C 0,60 0,24 0, Jau ir zināms, ka zelta masas daļa rotaslietā ir: 18 W ( Au) kar 0, Tāpat atrod, ka elementu blīvumi ir šādi: Au = 19,30 g/ml; Ag = 10,49 g/ml un Cu = 8,92 g/ml. No zināmās informācijas var sastādīt vienādojumu sistēmu: m( Au) m( Ag) m( Cu) 5,245g 3 V ( Au) V ( Ag) V ( Cu) 0,3107cm m( Au) m( Ag) m( Cu) 5,245g m( Au) m( Ag) m( Cu) 3 0,3107cm ( Au) ( Ag) ( Cu) m( Ag) m( Cu) 5,245 (1 0,75) m( Ag) m( Cu) 3,934 0, ,49 8,92 19,30 m( Ag) 1,311 m( Cu) m( Ag) m( Cu) 0, ,49 8,92 1,311 m( Cu) m( Cu) 0, ,49 8,92 11,69 8,92m( Cu) 10,49m( Cu) 10,00 1,57m( Cu) 1,69 m( Cu) 1,07g Redzams, ka pēc uzdevuma nosacījumiem to izpildīt nav iespējams. Vai nu vecmāmiņa nezināja patieso zelta karātu skaitu, vai nu mērījumi tika veikti nepareizi. 3. Var aprēķināt, ka atlikušā sakausējuma blīvumam jābūt 12,26 g/ml, kas liecina, ka rotaslieta satur vairāk zelta. Ja tā saturētu vēl zeltu un atlikusī daļa būtu sudrabam (jo tam ir vislielākais blīvums) krāsa būtu vai nu dzeltena vai sarkani dzeltena. 4. Purpura zeltā, protams, ietilpst zelts, kā arī otrs metāls. Gan balstoties uz internetā pieejamo informāciju, gan to, ka otrs metāls ir amfotērs un veido nešķīstošu fosfātu var secināt, ka tas ir alumīnijs Al.

28 5. Ja rodas 0,5 g alumīnija fosfāta, tā daudzumu sakusējumā var aprēķināt kā m( fosf ) 0,5 n( sak) 2 0, 0082mol M ( fosf ) 122 m( Al, sak) n M 0, , 22g Tātad sakausējuma sastāvs masas daļās ir w(au) = 0,78; w(al) = 0, Notikušo reakciju vienādojumi: 2Al + 6HCl 2AlCl 3 + 3H 2 AlCl 3 + Na 3 PO 4 3NaCl + AlPO 4 HCl + NaOH NaCl + H 2 O AlCl 3 + 3NaOH Al(OH) 3 + 3NaCl Al(OH) 3 + NaOH Na[Al(OH) 4 ] 6. uzdevums Kompleksu dažādība 1. Tipisks zaļs kristālhidrāts ir niķeļa hlorīda heksahidrāts NiCl2 6H2O (M = 237,7) Ja tam pievieno bāzisko gāzi, kas ir amonjaks, veidojas kompleksais savienojums. Patiesībā niķeļa hlorīda heksahidrātu var pierakstīt kā [Ni(H2O)6]Cl2 un krāsu izmaiņas skaidrojamas ar ūdens molekulu aizvietošanu ar amonjaka molekulām, līdz galā iegūst savienojumu C M ( hidr) M ( kompl) [Ni(NH3)6]Cl2 ((M = 231,7; 100% 2,52% ) M ( hidr) Ja savienojums C zaudē 29,35% no masas, tas atbilst 68 g/mol jeb precīzi 4 amonjaka molekulām, tālab tā formula ir Ni(NH3)2Cl2. Metāls, ko izmanto dārglietu ražošanā un neitrālu elektrodu pagatavošanā ir platīns. Ligands anjons ir hlorīds, bet otrs ligands CO molekula, tālab tā formula ir Pt(CO)2Cl2. Tālab visi savienojumi ir: A: Ni(NH 3 ) 2 Cl 2 B: Pt(CO) 2 Cl 2 C: [Ni(NH 3 ) 6 ]Cl 2 D: NiCl 2 6H 2 O jeb [Ni(H 2 O) 6 ]Cl 2 E: NH 3 F = Pt G = CO Reakciju vienādojumi: [Ni(H 2 O) 6 ]Cl 2 + 3NH 3 [Ni(H 2 O) 3 (NH 3 ) 3 ]Cl 2 + 3H 2 O [Ni(H 2 O) 3 (NH 3 ) 3 ]Cl 2 + 3NH 3 [Ni(NH 3 ) 6 ]Cl 2 + 3H 2 O [Ni(NH 3 ) 6 ]Cl 2 vakuums Ni(NH 3 ) 2 Cl 2 + 4NH 3

29 2. Komplekso savienojumu nosaukumi: A = diamīndihloroniķelis (II); B = dikarboksildihloroplatīns (II) A nav iespējami izomēri, taču B iespējami divi telpiskie izomēri cis un trans. 3. C un D krāsas atšķiras ligandu dēļ. Komplekso savienojumu krāsu nosaka ligandu laukā sašķelto d orbitāļu enerģijas starpība un katrs ligands šo sašķelšanu veic dažādi (atšķiras enerģijas starpības), tālab arī atšķiras šo savienojumu krāsas. Cietais rieksts 4. Vienas Pt(CO) 2 Cl 2 molmasa ir 322,1 g/mol. Ja ņem divas šādas molekulas, tad to molmasa būs 644,2 g/mol, tātad dimerizējoties zaudēti tiek 56 g/mol, kas ekvivalents divām CO molekulām, tālab F formula būs Pt 2 (CO) 2 Cl 4. Korektāk to varētu rakstīt kā Pt 2 (CO) 2 Cl 2 (μ Cl) 2, kas norāda, ka platīna atomus saista divi hlora atomi. 5. Molekulas forma ir planāra. Tai iespējami divi izomēri. No struktūras redzams, ka hlors šajā struktūrā ir divvērtīgs. Tas skaidrojams ar to, ka hlora atoma nedalītais elektronu pāris veido saiti ar otru platīna atomu. Divas šādas saites ir pietiekami spēcīgas, lai izveidotos šāda pietiekami stabila molekula.

30 12. klases uzdevumi 1. uzdevums Krustvārdu mīkla 15 1 T E M P E R A T Ū R A 2 K A L O R I J A 3 A C I L Ē Š A N A 4 K A L I B R Ē Š A N A 5 B R O M Ē Š A N A 6 A L D E H Ī D S 7 S T I R O L S 8 I N H I B I T O R S 9 P R A Z E O D Ī M S 10 M E H Ā N I S M S 11 P A R C I Ā L A I S 12 L I T I J S 13 Š A U J A M P U L V E R I S 14 E N T A L P I J A 2. uzdevums Organikas virtene 1. Reakciju vienādojumi, produktu nosaukumi un reakciju veid Br Pt/Pd Br -H 2 propēns eliminēšanas Br 2 HBr Br 2-brompropāns pievienošanās H 2 SO 4 t o >140 o C NaOH (ûd) OH propanols-2 aizvietošanā s H 2 SO 4 t o <140 o C 1,2-dibrompropāns pievienošanās propēns eliminēšanas O diizopropilēteris aizvietošanās 2. Kā redzams virknē, šo reakciju var veikt koncentrētas sērskābes klātienē lielākā temperatūrā kā 140 o C. 3. Tā ka Z = 2, tad ķīmiskā reakcija ir šāda:

31 H 2 A + 2KOH K 2 A + 2H 2 O n(naoh) = C V = 0,1000 0,03846 = 3, mol n(q) = n(naoh)/2 = 3, /2 = 1, mol M(Q) = m/n = 0,2000/1, = 104,0 g/mol Tātad kristāliskā skābe ir malonskābe HOOC CH 2 COOH. 4. To var iegūt šādās reakcijās: 3. uzdevums Cilpojošie elektroni 1. Reakcijas jonu formā: MnO 4 + 8H + + 5e Mn H 2 O Cu + Cu 2+ + e MnO 4 + 8H + + 5Cu 2+ Mn H 2 O + 5Cu + Pie katoda notiek reducēšanās (MnO 4 + 8H + + 5e Mn H 2 O), bet pie anoda oksidēšanās reakcija (Cu + Cu 2+ + e ) 2. Elektrodu potenciāli: 8, ,01 1,510 1,510 0,006 1, ,03 8, ,03 0,153 0,153 0,010 0, , ,516 0,143 1, ph ietekmēs potenciālu reakcijai pie katoda, jo tajā iesaistīti ūdeņraža joni. 0,510 0,041 0,006 1,475 1,475 0,143 1, ph paaugstināšana noved pie metālu hidroksīdu izgulsnēšanās, tādejādi samazinās to koncentrācija, kas būtiski ietekmē galvaniskā elementa EDS.

32 Cu 2+ + OH Cu(OH) + Cu(OH) + + OH Cu(OH) 2 Cu + + OH CuOH Mn OH Mn(OH) 2 4. uzdevums Skābju un bāzu sacensība 1. Meklētie savienojumi ir I = NH 3 (amonjaks), II = H 2 NNH 2 (hidrazīns), 3 = HN 3 (slāpekjūdeņražskābe). 2. H H.. N H amonjaks, trigonāla piramīda. H H.. N N.. H H hidrazīns N N N H.. slāpekļūdeņražskābe 3. Nepieciešamās konstantes ir: Handbook of Physics and chemistry, 87th edition Internets pka (NH + 4 ) 9,25 9,25 pka (N 2 H + 5 ) 8,1 7,9 pka (HN 3 ) 4,6 4,7 Tālāk izmanto datus no Interneta. Vājām atšķaidītām skābēm HA ph aprēķina pēc šādas formulas: log 10, 0,001 3,85 Vājai bāzei B ph aprēķina pēc šādas shēmas: ,25 4,75 log 10, 0,001 3, ,88 10,12 9,55 4. Savienojuma III anjons ir azīdjons un tā veidotie sāļi ir azīdi. Smago metālu azīdi ir sprāgstoši.

33 5. Sadaloties azīdiem rodas slāpeklis, kas arī ir gāze A. Tālab savienojuma B sadalīšanās reakcija ir šāda: 2MN 3 2M + 3N 2 Izdalītā slāpekļa daudzumu aprēķina kā:, 0,231 Azīda daudzums ir 0,154 Azīda molmasa ir, 64,9, Tātad metāla M atommasa ir 23 g/mol un tas ir nātrijs. Savienojums B ir NaN 3, bet sadalīšanās reakcija attiecīgi: 2NaN 3 2Na + 3N 2 Šo sāli lieto automašīnu drošības spilvenos, to var lietot slāpekļa iegūšanai laboratorijā, kā arī izmantot tā sprāgstošās īpašības. 6. Iegūšanas reakciju vienādojumi: 2Na + 2NH 3 2NaNH 2 + H 2 2NaNH 2 + N 2 O NaN 3 + NaOH + NH 3, 5. uzdevums Termodinamiskā pasaka 1. Procesu grafiski p V koordinātēs attēlo šādi: 2. Šādam ciklam laukums ir vienāds ar darbu, kas savukārt ir vienāds ar pievadītā siltuma daudzumu, par cik vielas sākuma stāvoklis sakrīt ar beigu stāvokli, kas norāda, ka vielas iekšējā enerģija nav mainījusies ,003 0, Šajā gadījumā dildīšanu var uzskatīt par procesu, kas sastāv no piecām stadijām: ledus sildīšanas no 20 o 0 o C, ledus izkausēšanas, ūdens sildīšanas no 0 o C līdz 100 o C, ūdens iztvaicēšanas un ūdens tvaiku sildīšanas no 100 o C līdz 130 o C. Kušanas un iztvaikošanas siltumus uz gramiem var pārrēķināt, dalot tos ar molmasu:

34 š š šķ ā 500 2, , , , Sildīšanai nepieciešamais teorētiskais siltuma daudzums ir 1,903MJ, bet faktiskais ir: Q(fak) = Q(teor)/η = 1,903/0,75=2,54 MJ. Līdz ar to dabasgāzes masu aprēķina kā:, 0,047, bet tilpumu aprēķina, kā:, 0,063, 5. Nē, šī atbilde nav pilnībā precīza, jo ir izdarīts pieņēmums, ka vielas siltumkapacitāte nav atkarīga no temperatūras, kas nav patiesība. Ja ledus un ūdens tvaiku gadījumā temperatūras intervāls ir šaurs (līdz 30 grādiem), kur šis apgalvojums varētu izpildīties, tad šķidra ūdens gadījumā temperatūras intervāls ir visai plašs un šāds pieņēmums var ienest kļūdu. 6. uzdevums Benzola ķīmija 1. Triviālie nosaukumi: I fenols, CHCl 3 hloroforms. 2. Savienojumu struktūrformulas redzamas zemāk reakcijas shēmā. To nosaukumi: A 4 hidroksibenzkarbaldehids, B 3 brom 4 hidroksibenzkarbaldehids, C 4 hidroksi 3 metoksibenzkarbaldehids, D 2 hidroksibenzkarbaldehids, E 3 hidroksibenzkarbaldehids 3. Jo veidojoties savienojumiem A un D reakcija notiek aktivētajā para un orto vietā, kamēr veidojoties E dezaktivētajā meta vietā. 4. Abus A monobromēšanas produkti redzami shēmā. 5. D monobromēšanas produkti redzami shēmā. Pārākumā veidosies D2 un D3, jo tie ir orto un para vietā pret OH grupu, bet meta vietā pret aldehīdgrupu.

35

36 Cietais rieksts OH OH OH OH OH - ;CHCl 3 Cl OH HO H Cl A` H OH H O A`` A 1. Savienojumu A` un A`` struktūras attēlotas shēmā Tos nevar izolēt, jo tie reakcijas vidē tie ļoti ātri pārvēršas tālāk. OH OCH O 3 OCH 3 O 2(CH 3 O) 2 SO 2 H 3 CO C 2 H 5 SNa HO K H OH F G C 8 H 10 O 2 H C 7 H 8 O 2 OCH 3 O H O K OH HO O HO OCH 3 J OH H C 9 H 10 O 5 2. F pirokatehīns, K glioksilskābe. 3. Savienojumu G,H un J struktūrformulas parādītas shēmā. OH C O