13) DRŽAVNA MATURA LJETO 2014.

Transcript

1 288 13) DRŽAVNA MATURA LJETO C Kamenac su karbonati kao što je CaCO 3, otapaju se u kiselinama prema jednadžbi CaCO 3(s) + 2H + (aq) Ca 2+ (aq) + CO 2(g) + H 2O(l). Otopina amonijaka je lužnata (NH 3(aq) + H 2O(l) NH 4+ (aq) + OH (aq)), kao i otopina natrijeva hidrogenkarbonata (sode bikarbone), otopina NaCl približno je neutralna (sol jake baze i jake kiseline), a jedino je otopina limunske kiseline kisela. A Formalin je otopina formaldehida u vodi. Fenol je kemijski spoj (C 6H 5OH), grafit je kemijski element (ugljik), a granit je vrsta stijene koja se sastoji od zrna različitog sastava i izgleda, dakle heterogena smjesa. A Plošno-centrirana kubična jedinična ćelija sadrži po 1/8 svakog od 8 atoma na njenim vrhovima (jer svaki vrh pripada 8 susjednih kocki) te po 1/2 svakog od 6 atoma na njenim plohama, što ukupno daje 1/ /2 6 = = 4 atoma. Prostorno-centrirana sadrži 2 atoma (1/8 8 vrhova + 1 u sredini), a primitivna 1 (1/8 8 vrhova). C Osmotski tlak (otopine neelektrolita) π = crt, pri čemu je T temperatura u kelvinima. π 2/ π 1 = crt 2 / crt 1 = T 2/ T 1 = ( )K / ( )K.

2 289 D Koligativna svojstva ona su koja ovise o koncentraciji otopljenih čestica. B Prema periodnom sustavu elemenata, As ima atomski (redni) broj 33, što znači da ima 33 protona u jezgri. 75 je maseni (jezgreni, nukleonski) broj, što znači da taj atom ima ukupno 75 čestica u jezgri (nukleona), dakle ukupno 75 protona i neutrona. Dakle, ima = 42 neutrona. A Pobuđeno stanje ima višu energiju nego osnovno, pa pri prelasku iz pobuđenog stanja u osnovno dolazi do emisije (otpuštanja) energije, u obliku svjetlosti čija valna duljina odgovara razlici energije pobuđenog i osnovnog stanja (ΔE = hc/λ tj. λ = hc/ ΔE). E pobuđeno stanje apsorpcija energije ΔE = hc/λ emisija energije ΔE = hc/λ osnovno stanje

3 290 D Da bi se molekula mogla povezivati jakim vodikovim vezama s molekulama iste vrste, mora imati vodik vezan na jako elektronegativni atom (F, O ili N) taj dio zove se donor vodikove veze i jako elektronegativni atom (opet F, O ili N, može i ne mora biti taj isti) koji ima nepodijeljeni elektronski par taj dio zove se akceptor vodikove veze. CH 3OCH 3 ima samo akceptor vodikove veze (O). Npr. NH 4 + ima samo donor. HCOOH ima i akceptore (oba O) i donor (OH). Molekule mravlje kiseline HCOOH, kao i drugih karboksilnih kiselina, vodikovim vezama najčešće se povezuju u dimere: C Valentni elektroni oni su koji mogu ulaziti u (kovalentne) veze. To su elektroni vanjske ljuske, s najvećim glavnim kvantnim brojem n (veliki brojevi u elektronskoj konfiguraciji). Dakle, atom s elektronskom konfiguracijom 2s 2 2p 5 ima 2 valentna s elektrona i 5 valentnih p elektrona, što ukupno čini 7 valentnih elektrona. Ostali navedeni atomi redom imaju 5, 5 (riječ je o istom atomu, samo drukčijem zapisu) i 2 valentna elektrona. C Kovalentni polumjer atoma definiran je kao polovica duljine kovalentne veze između istovrsnih atoma, odnosno duljina kovalentne veze između raznovrsnih atoma minus kovalentni polumjer tog drugog atoma. Dakle, kovalentni polumjer atoma vodika je 74 pm/2 = 37 pm, a kovalentni polumjer joda je 170 pm 37 pm = 133 pm.

4 291 A Prisutnost većih i jače elektronegativnih atoma (kao što je Cl u odnosu na H) stabilizira anion jer omogućava bolju delokalizaciju negativnog naboja ("elektrona viška") u njemu, a što joj je anion stabilniji, to je kiselina jača ("stabilniji" znači da je u ravnoteži prisutno više aniona, a to znači da je K a veća (pk a manja) tj. kiselina jača. A Izoelektronske čestice imaju jedank broj elektrona. Cl ima 17 elektrona (redni broj u periodnom sustavu) pa Cl - (anion s nabojem -1, dakle s jednim dodatnim elektronom) ima 18. Isto tako, Ca ima 20 elektrona pa Ca 2+ (kation s nabojem +2, dakle s dva elektrona manjka) ima 18. A Jer je simetrična (gornji dio može se preklopiti s donjim). Takvi spojevi nazivaju se meso (mezo).

5 292 B A označava 3 molekule ozona, C tri molekule kisika, a D tri peroksidna iona. D Udio ionske veze najveći je kad je najveća razlika elektronegativnosti, a to znači kad su elementi međusobno što udaljeniji u periodnom sustavu. Obično je udio ionske velik (prevladava ionski karakter veze) kad je jedan element metal, a drugi nemetal. A 6, molekula HF = 0,1 mol HF = 0,1 mol HF 20 g/mol = 2 g HF D Termičkom razgradnjom većine soli (čiji anioni sadrže kisik) u konačnici nastaju odgovarajući oksidi metala i nemetala (s istim oksidacijskim brojevima kao u soli), osobito termičkom razgradnjom karbonata i hidrogenkarbonata nastaje metalni oksid i CO 2. C Elektrofil je čestica siromašna elektronima (često pozitivno nabijena) koja se spaja s nukleofilom (česticom bogatom elektronima, često negativno nabijenom ili s višestrukim vezama). Može se napisati da ovaj elektrofil nastaje: FeBr 3 + Br 2 FeBr Br +. (FeBr 3 tu baš i nije pravi katalizator po

6 293 užoj definiciji jer se ne regenerira u kasnijem dijelu reakcije, nego ga je potrebna stehiometrijska količina, ali je katalizator po temeljnom svojstvu da ubrzava reakciju.) D Dehidrogeniranje znači oduzimanje vodika (H 2). Dehidratacija znači oduzimanje vode (H 2O). Dehidratacijom alkohola (uklanjanjem OH i H sa susjednog C), dakle, nastaju alkeni, dehidrogeniranjem (uklanjanjem H s OH i H s C na koji je taj OH vezan) primarnih alkohola aldehidi, a dehidrogeniranjem sekundarnih alkohola ketoni. C 2CH 3CH 2OH + 2Na 2CH 3CH 2ONa + H 2. Reakcijom alkohola i alkalijskog metala nastaje odgovarajući alkoksid i vodik. C Litij i rubidij boje plamen u crveno, natrij u žuto. A Pri endotermnoj promjeni troši se (veže) toplina: potrebno je zagrijavanje da bi se odvila ili se njenim odvijanjem snizi temperatura sustava. Dakle, endotermne su u pravilu one promjene kojima pogoduje viša temperatura, a to su npr. promjene u "više" agregacijsko stanje (iz krutog u tekuće, iz tekućeg u plinovito...).

7 294 B Zadanu jednadžbu može se dobiti zbrajanjem 1. jednadžbe pomnožene s -3 te 2. i 3. jednadžbe bez preinaka. Kad isto tako zbrojimo entalpije: -3 90,4 + 82,1 + 33,8 = -155,3 kj/mol. C Povećanje temperature u pravilu ubrzava sve kemijske reakcije jer pri većoj temperaturi više čestica ima dovoljnu energiju da pri njihovom sudaru dođe do reakcije. Smanjenje koncentracije reaktanta (plina ili otopljene tvari) usporava reakciju jer smanjuje vjerojatnost sudara čestica. Povećanje koncetracije produkta analogno tome ubrzava reakciju u suprotnom smjeru pa može izgledati da je reakcija usporena ako su brzine reakcija u oba smjera slične. B masena koncentracija = masa (otopljene tvari) / volumen (otopine)

8 295 B Konstanta ravoteže reakcije u suprotnom smjeru = 1/konstanta ravnoteže. To se vidi i ako raspišemo izraze za njih: K K 1 2 c (AB) = c(a ) c(b ) 2 2 c(a ) c(b ) = c (AB) D Ionski produkt vode K w = c(oh - ) c(h 3O + ), a u čistoj vodi uvijek je c(oh - ) = c(h 3O + ), pa je K w = c 2 (H 3O + ) tj. c(h 3O + ) je korijen iz K w. D Disocijacija je Na 2SO 4 2Na + + SO 4 2-, dakle iz svake formulske jedinke Na 2SO 4 nastaju 3 iona, pa je množina iona = 3 n(na 2SO 4) = 3 c(na 2SO 4) V(otopina) = 3 0,3 mol/l 0,05 L = 0,045 mol.

9 296 A ph = log(c(h 3O + )/mol dm -3 ). D Reakcijom oksida i vode nastaje ona kiselina u kojoj središnji element (ovdje P) ima isti oksidacijski broj kao i u oksidu, jer to nije redoks-reakcija (voda ne može oksidirati ili reducirati uobičajene okside nemetala). B Sr je zemnoalkalijski metal (2. skupina u periodnom sustavu). Oksidi alkalijskih i zemnoalkalijskih metala bazični su, s vodom daju hidrokside. Općenito, što je metal manje elektronegativnosti i oksidacijskog broja, oksid je bazičniji. C Povećanje ph znači povećanje lužnatosti (koncentracije OH - ). Natrijev acetat (CH 3COONa) je lužnata sol jer je sol jake baze (NaOH) i slabe kiseline (CH 3COOH) tj. zbog hidrolize CH 3COO - + H 2O CH 3COOH + OH - (dakle nastaju OH - ). Ostale su soli jakih baza i jakih kiselina, dakle ne utječu na ph vrijednost sustava jer ne sadrže ni kation ni anion koji hidrolizira.

10 297 D Konjugirana baza dobije se tako da se iz jedinke ukloni H +, dakle ukloni jedan vodik i smanji naboj (poveća negativan naboj) za 1. B Reakcija između karboksilne kiseline (metanska kiselina) i alkohola (metanol) je esterifikacija (nastaje ester, metil-metanoat). A U jako kiseloj otopini prevladava protonirani oblik (na koji su se vezali H + iz kiseline), oblik najviše pozitivnog (najmanje negativnog) naboja.

11 298 D Oksidacijski broj sumpora u HSO 3 - i SO 2 je 4. Oksidacijski broj sumpora u HS - je -2, u S 2O 3 2- je prosječni oksidacijski broj sumpora 2 zapravo jedan atom ima oksidacijski broj -1 i drugi 5 jer je struktura (vidi određivanje oksidacijskih brojeva iz strukturne formule u skripti): B Anoda: 2Cl - 2e - + Cl 2. Na katodi se ne izlučuje magnezij jer je prerekativan (prenegativnog standardnog redukcijskog potencijala, zemnoalkalijski metal) nego dolazi do elektrolize vode: 2H 2O + 2e - H 2 + 2OH -. C Reducens se oksidira (povećava mu se oksidacijski broj, ovdje iz -1 u 0) kako bi nešto drugo reducirao. B Povećao se iz 4 u 6. (za SO 2: x + 2 (-2) = 0; za SO 4 2- : x + 4 (-2) = -2).

12 299 B Reakcija je (prvotna, prije oksidacije Fe 2+ u Fe 3+ ): CuSO 4(aq) + Fe(s) FeSO 4(aq) + Cu(s). Ioni bakra (koji otopini daju plavu boju) reduciraju se u elementarni bakar (oksidacijski broj smanjuje se s +2 na 0). 2. dio

13 Sapuni su natrijeve i kalijeve soli viših masnih kiselina kao što su palmitinska, stearinska, oleinska. Salicilna kiselina služi za proizvodnju aspirina (acetilsalicilne kiseline) i već ima njemu slična svojstva. Mnogi esteri imaju ugodan miris pa se koriste kao umjetne arome - metil-butanoat je ester mirisa nalik na ananas. Fruktoza je voćni šećer. 300

14 301 (Nema smisla y-os započeti od 0 pa sve podatke nagurati u gornji desni kut, treba ovako dobro rasporediti.) (Vrijednost treba odčitati iz grafičkog prikaza tako da se na vodoravno, x-osi pronađe 25 C, ide okomito do pravca, pa zatim vodoravno od pravca do vrijednosti na okomitoj, y-osi.) w(kcl, 40 C) = m(kcl)/m(otopina) = m(kcl)/[m(kcl)+m(voda)] = 40 g/ (40 g g) = 0,286 m(kcl) = 600 g 0,286 = 171,6 g w max(kcl, 20 C) = 34 g / 134 g = 0,254 0,254 = [m(kcl) m(talog)]/[m(otopina) m(talog)] 0,254(600 g m(talog)) = 171,6 g m(talog) 152,4 g 0,254m(talog) = 171,6 g m(talog) 0,746m(talog) = 19,2 g m(talog) = 25,7 g

15 (Kao i uvijek pri 25 C.) 302

16 (šibicom bi bio lošiji odgovor jer dokazuje prisutnost puno većeg broja plinova koji ne gore, ne znam bi li priznali) 303

17 304 (Koncentracija C se povećava pa je to produkt, a A i B se smanjuju pa su to reaktanti. Do kraja reakcije tj. do dijela gdje krivulje postaju vodoravne, koncentracija C povećala se za 8 mmol/l, a koncentracije A i B smanjile su se za po 4 mmol/l, dakle duplo manje, pa je stehiometrijski koeficijent C duplo veći nego A i B, koji su jednaki.) (iz jednadžbe rekacije, K c = umnožak koncentracija produkata potenciranih na njihove stehiometrijske koeficijente/umnožak koncentracija reaktanata potenciranih na njihove stehiometrijske koeficijente) Nakon oko 45 s. (Kad krivulje postanu vodoravne.)

18 (U stanju ravnoteže po definiciji nema promjene brzine nastajanja produkata ni trošenja reaktanata.) 305

19 Alkil-halogenid s NaOH može reagirati eliminacijom (nastaje alken) ili supstitucijom (nastaje alkohol). Alken s H 2O uz jaku kiselinu H 2SO 4 kao katalizator reagira u adiciji vode koja "slijedi Markovnikovljevo pravilo" (H dolazi tamo gdje je već bilo više H) tj. odvija se preko karbokationa (OH se adira na stabilniji, sekundarni a ne primarni karbokation). Alkohol s HCl opet reagira supstitucijom. CrO 3 je jaki oksidans (jer Cr u njemu ima svoj najveći oksidacijski broj, 6) pa oksidira sekundarni alkohol u keton, odnosno primarni alkohol prvo u aldehid pa konačno u karboksilnu kiselinu. 306

20 307 C je kondenzacija (ukapljivanje), F je otapanje. w(h, C 10H 8) = 8A r(h)/m r(c 10H 8) = 8 1,01/(10 12, ,01) = 0,063 = 6,3 %

21 308 (Naftalen dobro sublimira pri zagrijavanju, NaCl ne. Miris znači da već pri sobnoj temperaturi krutina ima velik tlak para, s njom je u ravnoteži puno te tvari u plinovitom stanju jer njuhom možemo detektirati samo molekule u plinovitom stanju raspršene u zraku a to znači da lako, relativno blagim zagrijavanjem i posve sublimira.) (piše se "kako idu elektroni": ono što se oksidira ono u što se oksidira ono što se reducira ono u što se reducira)

22 309 (ΔE = E(katoda) E(anoda), odnosno potencijale jednostavno zbrojimo ali onom na anodi promijenimo predznak jer su standardni potencijali za redukciju, a na anodi se odvija oksidacija, reakcija u obrnutom smjeru.) (Izoelektrična točka je ph pri kojem molekula ima ukupni odnosno prosječni naboj 0. Ova molekula ima jedan pozitivan i jedan negativan naboj pa se međusobno poništavaju.) (Pri ph nižem od izoelektrične točke veća je koncentracija H + koji se vežu na jedinke, pa su jedinke pozitivno nabijene.)

23 310 (Pri ph većem od izoelektrične točke manja je koncentracija H + koji se vežu na jedinke, odnosno veća koncentracija OH - koji im oduzimaju H +, pa su jedinke negativno nabijene.) (ili bilo koja slična točna struktura u kojoj se vidi peptidna veza) ili (Reagens je lužnata otopina bakrovih(ii) iona. Spojevi s barem dvije peptidne (amidne) veze daju karakterističnu ljubičastu boju jer s bakrom(ii) tvore tako obojene komplekse.) (Primarna struktura je slijed aminokiselina povezanih peptidnim vezama. Denaturiranjem proteina ne dolazi do pucanja peptidnih veza.)