UKUPAN BROJ OSVOJENIH BODOVA

Transcript

1 ŠIFRA DRŽAVNO TAKMIČENJE III razred UKUPAN BROJ OSVOJENIH BODOVA Test pregledala/pregledao Podgorica, godine

2 1. Jedinjenje sadrži ugljenik, vodonik, brom i možda kiseonik.potpunim sagorijevanjem 0,1682g nepoznatog jedinjenja nastalo je 0,1936g ugljenik(iv)-oksida i 0,0891g vode. Zagrijavanjem 0,1836g istog jedinjenja sa kalcijum-oksidom sav prisutan brom prešao je u kalcijum-bromid. Zakiseljavanjem rastvora sa nitratnom kiselinom i taloženjem sa srebronitratom nastalo je 0,2268g srebro-bromida. Naći empirijsku formulu nepoznatog jedinjenja. A r (C)=12, A r (H)=1, A r (O)=16, A r (Br)=80, A r (Ca)=40, A r (Ag)=108 Sagorijevanjem jedinjenja sav prisutan ugljenik prešao je u ugljenik(iv)- oksid: C n nco 2 n A(C) : n M(CO 2 ) = m C : m CO2 m C = n A(C) m CO2 / n M r (CO 2 ) m C = 12 0,1936g / 44 m C = 0,0528g...1 bod Sagorijevanjem jedinjenja sav prisutan vodonik prešao je u vodu: H n n/2 H 2 O n A(H) : n/2 M(H 2 O) = m H : m H2O m H = n A(H) m H2O / n/2 M r (H 2 O) m H = 1 0,0891g / 9 m H = 0,0099g...1 bod Sav brom prelazi u CaBr 2 i taloži se u obliku AgBr Organska supstanca(c, H,Br..) + CaO CaBr 2 CaBr 2 + 2AgNO 3 2AgBr + Ca(NO 3 ) 2 Na osnovu proračuna iz jednačine: m(cabr 2 ) = 0,1200g m(br 2 ) = 0,0960g...2 boda Masa broma u prvoj odvagi nepoznatog jedinjenja je: m Br = 0,0879g...1 bod m C + m H + m Br = 0,1506g m O = 0,1682g - 0,1506g = 0,0176g...1 bod Procentni sadržaj jedinjenja je: %C = 0,0528g 100 / 0,1682g = 31,39 %H = 0,0099g 100 / 0,1682g = 5,89 %Br = 0,0879g 100 / 0,1682g = 52,26 %O = 0,0176g 100 / 0,1682g = 10, boda C : H : Br : O 31,39/12 5,89/1 52,26/80 10,46/16 2,616 5,89 0,653 0,653 / : 0, Empirijska formula je: C 4 H 9 BrO....2 boda 2

3 2. Za reakciju: A + B C pri 25 o C eksperimentalno su utvrđeni sljedeći kinetički podaci: Ekspetiment broj Početna kon. c 0 (A)/mol dm -3 Početna kon. c 0 (B)/mol dm -3 Početna brzina reakcije v / mol dm -3 min ,1 0,1 0,25 2 0,2 0,1 0,50 3 0,3 0,1 0,75 4 0,3 0,2 3,00 5 0,3 0,3 6,75 6 0,3 0,4 12,00 Odredite: a) izraz za brzinu reakcije, b) konstantu brzine reakcije, c) početnu brzinu reakcije ako je početna koncentracija c 0 (A) = 0,15 mol dm -3, a c 0 (B) = 0,35 mol dm -3. a) Pri konstantnoj c(b) koncentraciji (eksperimenti 1,2 i 3), brzina reakcije se povećava dva puta ako se koncentracija c(a) udvostruči (eksperimenti 1 i 2) odnosno brzina reakcije se povećava tri puta ukoliko se koncentracija c(a) utrostruči (eksperimenti 1i 3). To znači da je brzina reakcije proporcionalna koncentraciji c(a). Ako se razmotre eksperimenti u kojima je sada koncentracija c(a) konstantna, a mijenja se koncentracija c(b) ( eksperimenti 3 i 4, 3 i 5, 3 i 6) lako se može utvrditi da se brzina reakcije povećava četiri puta ako se udvostruči koncentracija c(b) (eksperimenti 3 i 4 ili 4 i 6). Isto tako, brzina reakcije se povećava devet puta ako se koncentracija c(b) utrostruči (eksperimenti 3 i 5) odnosno brzina reakcije se povećava 16 puta ako se koncentracija c(b) poveća četiri puta. To znači da je brzina proporcionalna koncentraciji c(b) na kvadrat. v = k c(a) (c(b)) bodova b) Za izračunavanje konstante brzine reakcije mogu se koristiti eksperimentalni podaci bilo koje serije eksperimenata. Na primjer, da iskoristimo podatke iz eksperimenta broj 1. v = k c(a) (c(b)) 2 v = 0,25 mol dm -3 min -1 c(a) = 0,1 mol dm -3 c(b) = 0,1 mol dm -3 k = v / c(a) (c(b)) 2 k = 250 mol -2 dm 6 min boda 3

4 c) v = k c(a) (c(b)) 2 v = (250 mol -2 dm 6 min -1 ) (0,15 mol dm -3 ) (0,35 mol dm -3 ) 2 v = 4,59 mol dm -3 min boda 3. Standardna entalpija sagorijevanja etina, C 2 H 2 (g), iznosi kjmol -1, a etana, C 2 H 6 (g), iznosi kjmol -1. Ako je standardna entalpija stvaranja vode, f H 0 (H 2 O,g) = -241,8 kjmol -1, odrediti standardnu entalpiju hidrogenizacije etina u etan. (1) C 2 H 2 (g) + 5/2O 2 (g) 2CO 2 (g) + H 2 O(g) H 0 1 = kjmol -1 (2) C 2 H 6 (g) + 7/2O 2 (g) 2CO 2 (g) + 3H 2 O(g) H 0 2 = kjmol -1 (3) H 2 (g) + 1/2O 2 (g) H 2 O(g) f H 0 (H 2 O,g) = -241,8 kjmol -1 Tražena reakcija je: C 2 H 2 (g) + 2H 2 C 2 H 6 (g) H 0 x... 1 bod Ako se od reakcije (1) oduzme reakcija (2) dobija se: C 2 H 2 (g) + 2H 2 O(g) C 2 H 6 (g) + O 2 (g) Sada dobijenoj reakciji možemo dodati reakciju (3) pomnoženu sa dva C 2 H 2 (g) + 2H 2 O(g) C 2 H 6 (g) + O 2 (g) 2H 2 (g) + O 2 (g) 2H 2 O(g) C 2 H 2 (g) + 2H 2 C 2 H 6 (g)...6 bodova H 0 x = H H f H 0 (H 2 O,g) H 0 x = - 310,6 kjmol boda 4. Konstanta ravnoteže reakcije: H 2 (g) + I 2 (g) = 2HI(g) na nekoj temperaturi iznosi 60. Na toj temperaturi 75% joda prelazi u HI. Koliko je potrebno uzeti molova vodonika na 1,0 mol joda? K c = [HI] 2 / [H 2 ][I 2 ] = bod Po uslovu zadatka 0,75 mola joda izreaguje u HI, a 0,25 mola joda ostaje neizreagovano. 1,0 mol I 2 : 2,0 mol HI = 0,75 mola I 2 : x mola HI x = 1,5 mola HI...2 boda 60 = 1,5 2 / [H 2 ] 0,25 [H 2 ] = 0, boda 4

5 Pošto se u reakciji sa jodom (reaguju u odnosu 1:1) utroši 0,75 mola, znači da polazna količina vodonika na 1 mol joda mora biti 0,90 mola boda 5. Koliko puta će se smanjiti stepen disocijacije sirćetne kiseline u rastvoru koncentracije 5, moldm -3, ako se u 350 cm 3 doda 0,287g bezvodnog Na-acetata? K CH3COOH =1, ; A r (Na)=23 CH 3 COOH = CH 3 COO - + H + K c = c CH3COO- c H+ / c CH3COOH α 1 = ( K c / c CH3COOH ) 1/2 = 0,0181 α 1 = 1,81% c CH3COO- = c H+ = α c CH3COOH... 3 boda Nakon dodavanja CH 3 COONa, c CH3COO- = c CH3COONa CH 3 COONa CH 3 COO - + Na bod K c = c CH3COONa c H+ / c CH3COOH c H+ = K c c CH3COOH / c CH3COONa c CH3COONa = m CH3COONa / Mr CH3COONa V c CH3COONa = 0,01 moldm -3 c H+ = 9, moldm boda α 2 = c H+ / c CH3COOH α 2 = 0,0018 α 2 =0,18% α 1/ α 2 = 1,81 / 0,18 α 1/ α 2 = boda... 1 bod 6. Napisati formule i imena jedinjenja koja nastaju adicijom jednog mola bromovodonika na 4-metil-1,3-heksadien. Koji proizvod se dobija u najvećem prinosu? 5

6 CH 3 CH 3 H 2 C=CH CH=C CH 2 CH 3 + HBr H 3 C CH CH=C CH 2 CH 3 Br 2-Brom-4-metil-3-heksen (1,2-adicija)... 1 bod CH 3 CH 3 H 2 C=CH CH 2 C CH 2 CH 3 H 3 C CH=CH C CH 2 CH 3 Br Br 4-Brom-4-metil-1-heksen 4-Brom-4-metil-2-heksen (1,2-adicija)... 1 bod (1,4-adicija)... 2 boda U najvećem prinosu nastaje proizvod 1,4-adicije: 4-Brom-4-metil-2-heksen...1 bod 7. Izračunati prolaznu tvrdoću vode u njemačkim stepenima ako 50 cm 3 te vode prilikom titracije utroši 0,60 cm 3 0,1M rastvora HCl. A r (Ca)=40 Ca(HCO 3 ) 2 + 2HCl CaCl 2 + 2H 2 CO 3 n HCl = c HCl V HCl n HCl = mol Ca(HCO 3 ) 2 : HCl = 1 : 2 Ca(HCO 3 ) 2 CaO...1 bod... 2 boda n CaO = mol m CaO = n CaO / M CaO m CaO = 1, g 1, g CaO : 50 cm 3 = o D : 10 5 cm 3 ili 1,68 mg CaO : 50 cm 3 = m CaO : 10 3 cm 3 m CaO =33,6mg/1dm 3 tvrdoća vode = 3,36 o D bod... 4 boda 6

7 8. Izračunati količinu heksaamminkobalt(iii)-hlorida koja nastaje potpunom oksidacijom rastvora koji sadrži 10,0g kobalt(ii)-hlorida vazdušnim kiseonikom u prisustvu amonijaka i amonijum-hlorida. A r (Co)=58,9 ; A r (Cl)=35,5. CoCl 2 + O 2 + NH 3 Cl + NH 3 [Co(NH 3 ) 6 ]Cl 3 + H 2 O... 2 boda Co +2-1e Co +3 O e 2O -2 / x4 / x1 4CoCl 2 + O 2 + 4NH 3 Cl + 20 NH 3 4 [Co(NH 3 ) 6 ]Cl 3 + H 2 O... 3 boda 4 M r (CoCl 2 ) : 4 mola [Co(NH 3 ) 6 ]Cl 3 = 10,0g CoCl 2 : n mola [Co(NH 3 ) 6 ]Cl 3 n = 7, mola [Co(NH 3 ) 6 ]Cl boda 9. U vodenom rastvoru nalaze se fenol, sirćetna kiselina i etanol. Analizom je utvrđeno da smjesa sadrži 0,696g ugljenika. Po dodatku bromne vode smjesi, izdvojilo se 1,324g taloga. Talog je procijeđen, i filtrat istitrovan rastvorom natrijum-hidroksida koncentracije 0,500 mol/dm 3 uz indikator fenolftalein. Pri tome je utrošeno 42,00 cm 3. Naći mase fenola, sirćetne kiseline i etanola u rastvoru. A r (C)=12, A r (H)=1, A r (O)=16, A r (Br)=80. C 6 H 5 OH + 3Br 2 C 6 H 2 (OH)Br 3 + 3HBr 94g C 6 H 5 OH : 331g tribromfenola = xg C 6 H 5 OH : 1,324g taloga m (C 6 H 5 OH) = 0,376g... 2 boda n NaOH = c V = 0,021 mol... 1 bod NaOH se troši za neutralizaciju sirćetne kiseline i bromovodonične kiseline izdvojene pri bromovanju fenola. 94g C 6 H 5 OH : 3mola HBr = 0,376g C 6 H 5 OH : n HBr n HBr = 0,012 Za sirćetnu kiselinu se troši 0,021-0,012= 0,009 mol NaOH m(ch 3 COOH) = n M= 0,009mol 60g/mol m(ch 3 COOH) = 0,540g... 4 boda U 0,376g fenola ima 0,288g ugljenika a u 0,540g sirćetne kiseline ima 0,216g ugljenika 7

8 Ugljenik iz etanola: 0,696g - 0,288g - 0,216g = 0,192g M r (C 2 H 5 OH) : 2 A r (C) = m(c 2 H 5 OH) : 0,192g m(c 2 H 5 OH) = 0,368g... 1 bod... 2 boda 10. Jedinjenje A, formule C 6 H 12 O 2, pri zagrijavanju sa vodenim rastvorom NaOH daje, poslije zakiseljavanja, jedinjenja B i C. Jedinjenje B zagrijavanjem gubi vodu i prelazi u jedinjenje D, koje u reakciji sa amonijakom daje jedinjenje B i etan-amid. Jedinjenje C reaguje sa kalijum-dihromatom u kiseloj sredini dajući proizvod E, koji reaguje sa hidroksil-aminom ali ne reaguje sa Tolensovim reagensom. Identifikovati nepoznata jedinjenja i napisati odgovarajuće jednačine reakcija. O CH 3 O CH 3 C O CH CH 2 CH 3 + NaOH CH 3 C O Na + CH 3 CH CH 2 CH 3 OH A C O O CH 3 C O Na + H + CH 3 C OH + Na + B O O o t CH 3 COOH CH 3 C O C CH 3 D O O O CH 3 C O C CH 3 + NH 3 CH 3 COOH + CH 3 C NH 2 CH 3 CH CH 2 CH 3 [O] CH 3 C CH 2 CH 3 OH O E (5 x 2 boda=10 bodova) 11. Napisati strukturnu formulu aromatičnog ugljovodonika C 10 H 14, koji oksidacijom daje dikarbonsku kiselinu, a nitrovanjem mogu nastati tri mononitro-derivata. Napisati odgovarajuće hemijske jednačine reakcija. 8

9 [O] COOH COOH HNO 3 NO 2 NO 2 NO 2 Formula traženog jedinjenja=5 bodova Hemijske jednačine= 2 x 1 bod = 2 boda. 12. Kada se 1,8g nekog nerazgranatog kiseoničnog organskog jedinjenja oksiduje amonijačnim rastvorom srebro-nitrata izdvoji se 5,4g srebra. Koje jedinjenje je podvrgnuto oksidaciji? A r (Ag) = 108 R-CHO + 2Ag + + 2OH - R-COOH + 2Ag + H 2 O M r (R-CHO) : 2 A r (Ag) = 1,8g : 5,4g M r (R-CHO) = boda... 2 boda M r (R-) = 72 - M r (-CHO) = 43 R je CH 3 CH 2 CH 2 - Traženo jedinjenje je butanal, CH 3 CH 2 CH 2 -CHO bod 9