14) DRŽAVNA MATURA JESEN 2014.

Transcript

1 311 14) DRŽAVNA MATURA JESEN A B Dehidratacijsko sredstvo, sredstvo koje veže vodu je npr. bezvodni bakrov(ii) sulfat ili natrijev sulfat. Filtrirati je moguće samo ako je jedan sastojak krutina. Sedimentirati i dekantirati moguće je samo ako je jedan sastojak krutina ili tekućina koja se ne miješa s ostalima. Ovu smjesu, za razliku od većine smjesa tekućina, također nije moguće razdvojiti destilacijom (postići veći udio etanola) jer je to azeotropna smjesa. B Ionski spojevi vode električnu struju u taljevini i vodenoj otopini gibanjem iona. Većinom imaju viša tališta i vrelišta nego većina molekulskih spojeva jer su ionske interakcije jače od van der Waalsovih. A Tlak para je koligativno svojstvo: prisutnost otopljenih tvari snizuje ga (možemo to objasniti time što otapalo okružuje čestice otopljenih tvari pa je manje otapala slobodno za "bijeg" iz otopine

2 312 isparavanjem). tlak para otopine = tlak para čistog otapala množinski udio otapala (Raoultov zakon, vrijedi za razrijeđene otopine tj. one u kojima je množinski udio otapala velik). A Endotermnoj promjeni pogoduje povećanje temperature: dakle, ako je otapanje endotermno, topljivost raste povećanjem temperature. C Tyndallov fenomen pokazuju sustavi koji sadrže čestice koloidnih dimenzija (otprilike od nekoliko desetaka do 1000 nm). Škrob je polimer (glukoze), njegove su molekule (makromolekule) dovoljno velike za to, a male molekule šećera (saharoze), metanola i amonijaka nisu. A Osmotski tlak π = icrt, i = faktor disocijacije, za potpuno disocirane tvari kao što su soli i broj iona u formulskoj jedinki: NaCl Na + + Cl -, i(nacl) = 2 CaCl 2 Ca Cl -, i(cacl 2) = 3 Ba(NO 3) 2 Ba NO 3-, i(ba(no 3) 2) = 3 K 3PO 4 3K + + PO 4 3-, i(k 3PO 4) = 4

3 313 B NaCl(aq) + AgNO 3(aq) AgCl(s) + NaNO 3(aq) (AgCl je vrlo slabo topljiva sol) A Svaka sljedeća energija ionizacije sve je veća, svaki sljedeći elektron sve je teže izbaciti iz čestice. A Pobuđeno stanje ima višu energiju nego osnovno, pa je za prelazak iz osnovnog u pobuđeno stanje potrebna apsorpcija (primanje) energije, u obliku svjetlosti čija valna duljina odgovara razlici energije pobuđenog i osnovnog stanja (ΔE = hc/λ tj. λ = hc/ ΔE). Usporedi sa 7. zadatkom u ljeto E pobuđeno stanje apsorpcija energije ΔE = hc/λ emisija energije ΔE = hc/λ osnovno stanje

4 314 D Pripadnost istom kemijskom elementu određena je brojem protona u jezgri, a naboj jezgre ovisi jedino o broju protona (jezgra se sastoji od protona i neutrona, a neutroni nemaju naboj). B Razlika elektronegativnosti je 0,8, a veze se obično smatraju ionskima kad je razlika elektronegativnosti veća od oko 1,8-2. Elektronegativniji atom ima negativan parcijalni naboj (δ-) jer on više privlači k sebi dijeljene elektrone iz veze, a manje elektronegativan atom ima pozitivan parcijalni naboj (δ+). Uistinu nepolarna kovalentna veza jedino je između dva atoma istog elementa u simetričnoj molekuli. D Strukturni izomeri imaju različite strukturne formule, a istu molekulsku formulu.

5 315 2-metilbutan C 5 H 12 O butanal H C 4 H 8 O butan C 4 H 10 2,2-dimetilbutan C 6 H 14 dimetilpropan C 5 H 12 A Vodikova veza u pravilu je najjača međumolekulska interakcija (među nenabijenim česticama). Njome se povezuju molekule koje sadrže vodik vezan na jako elektronegativni atom (F, O ili N). D broj stereoizomera = 2^broj stereogenih centara. Stereogeni centri ovdje su asimetrično supstituirani ugljikovi atomi (ugljikovi atomi na koje su vezane 4 različite skupine ili atoma) ovaj spoj ih ima 2 (onaj na koji je vezan Br i na koji je vezan Cl) pa postoji 2^2 = 4 stereoizomera.

6 R 4 S S 4 4 S A Vidi konfiguracije određene na slikama. C gustoća = masa/volumen = 200 kg/250 L = 200 kg / 250 dm 3 = 0,8 kg/dm 3 = 800 g/dm 3 B molalnost = množina otopljene tvari / masa otapala = (n(nacl)/m(nacl)) / (m(otopina) m(otopljena tvar) = (15 g / 58,44 g/mol) / (200 g 15 g) = 0,00139 mol/g = 1,39 mol/kg C gustoća = masa jedinične ćelije / volumen jedinične ćelije = broj atoma u jediničnoj ćeliji masa atoma/volumen jedinične ćelije, dakle broj atoma u jediničnoj ćeliji = gustoća volumen jedinične ćelije / masa atoma = ρ a 3 / (A r(cu) u) = 8,92 g cm -3 ( cm) 3 / (63,5 1, g) = 4

7 317 C Promjena entalpije ima negativnu vrijednost za promjene pri kojima se oslobađa energija, kojima pogoduje niža temperatura, a to su promjene u "niže" agregatno stanje, koje se nalazi pri nižoj temperaturi, dakle npr. iz plinovitog u tekuće. A 2Fe + 3Cl 2 2FeCl 3, množine sudionika reakcije uvijek se odnose isto kao stehiometrijski koeficijenti, iz čega slijedi da reagira n(fe)/n(cl 2) = 2/3, dakle n(fe) = 2/3 n(cl 2) = 2/3 0,3 mol = 0,2 mol, a preostaje 0,3 mol 0,2 mol = 0,1 mol Fe. C Δ solh > 0 znači da otapanje "uzima" toplinu iz okoline (endotermno), pa se temperatura snizi. A U reakciji nezasićenih ugljikovodika (alkena i alkina) s bromnom vodom dolazi do adicije broma na dvostruku vezu, pa se zbog gubitka smeđe obojenog broma bromna voda obezboji.

8 318 B n(hcl) = cv = 0,2 dm 3 0,01 mol/dm 3 = 0,002 mol. n(koh) = cv = 0,02 dm 3 0,01 mol/dm 3 = 0,0002 mol. Mjerodavni reaktant je KOH i odvije se 0,0002 mol reakcija neutralizacije. Reakcijska entalpija = toplina/množina reakcija = 11,1 J / 0,0002 mol = J/mol = 55,5 kj/mol. Reakcijska entalpija je negativna jer se toplina oslobodi. A Reakcijom karboksilne kiseline i alkohola nastaje ester, koji dobiva ime alkil- (iz alkohola) -oat (iz kiseline). D Adicijom kisika iz OH skupine na karbonilni (C=O) atom ugljika (nakon toga još dolazi do deprotonacije OH + i protonacije O - ). D-glukoza D-glukopiranoza

9 319 B Elektrofilna supstitucija znači da je anorganski/"manji" reagens elektrofil, čestica siromašna elektronima, često pozitivno nabijena (ovdje produkt reakcije Br 2 s katalizatorom, koji se može promatrati kao Br + ). Bromiranje butana je radikalska supstitucija. Dobivanje etanola iz etena je nukleofilna adicija. Dobivanje brometana iz etanola je nukleofilna supstitucija. C C 4H /2 O 2 4CO 2 + 5H 2O, dakle n(c 4H 10)/n(H 2O) = 1/5, dakle n(c 4H 10) = 1/5 n(h 2O). B Pri većim temperaturama reakcije su brže, a takve relativno male razlike u temperaturi obično nemaju tako velik utjecaj na položaj ravnoteže. (Ali ne vidim razloga da bi bilo nemoguće dobiti i graf nalik na A, ovisno o reakciji i vremenskom rasponu.)

10 320 D Povećanje tlaka pomiče ravnotežu prema strani na kojoj je manji broj plinovitih čestica. U reakciji pod A iz 0 plinovitih čestica nastaje 1, pod B iz 2 nastaju 3 (pa u te dvije reakcije povišenje tlaka povećava količinu reaktanata), pod C iz jedne jedna (pa na ravnotežu te reakcije promjena tlaka ne utječe), a pod D iz 4 nastaju 2. C Dodatkom kiseline povećava se koncentracija H 3O + i odgovarajuće smanjuje koncentracija OH - jer uvijek ostaje ionski produkt vode K w = c(h 3O + ) c(oh - ). C K p = p 2 (NOBr)/[p 2 (NO) p(br 2)] = (112 kpa) 2 / [(10 kpa) 2 1 kpa] = 125,4 kpa -1 C ph = log(c(h 3O + )/mol dm -3 ) c(h 3O + ) = 10 -ph mol dm -3 = 10-4 mol dm -3 ; treba razrijediti 10-4 / 10-6 = 10 2 = 100 puta.

11 321 D Octena kiselina je slaba kiselina pa je ph njenih soli s jakim bazama veći od 7 zbog hidrolize njenog aniona: CH 3COO - + H 2O CH 3COOH + OH -. D Brønsted-Lowryjeve kiseline su proton-donori, dakle čestice koje u odnosu na svoje konjugirane baze s druge strane jednadžbe imaju jedan H + više (dakle jedan H više i za 1 pozitivniji odnosno manje negativan naboj). B Najpoznatiji amfoterni metali (a time su im amfoterni i hidroksidi i oksidi) su Al, Zn, Cr. Amfoteran znači da reagira i s kiselinama i s bazama da se otapa i u jako kiselim i u jako lužnatim otopinama.

12 322 A Redukcija je primanje elektrona, a oksidacija otpuštanje elektrona. Na katodi se uvijek odvija redukcija, a na anodi oksidacija. D U redoks procesu dolazi do promjene oksidacijskog broja (najmanje dva elementa jednom povećanja, drugom smanjenja). Ovdje se oksidacijski broj Na mijenja iz 0 u 1, a H iz 1 u 0. A i C su taložne reakcije (iz otopina nastaje tvar u čvrstom stanju, talog), a B kiselo-bazna (CH 3COOH je kiselina, daje proton, a H 2O je baza, prima proton). D Ako je Br 2 oksidacijsko sredstvo, Br 2 se reducira, dakle smanjuje se oksidacijski broj Br, iz 0 u -1. U BrO -, BrO 3 - i BrO 4 - oksidacijski broj Br je veći nego u Br 2 (redom 1, 5 i 7), pa bi se za nastajanje tih jedinki Br 2 morao oksidirati, pri čemu bi reducirao nešto drugo i stoga bio redukcijsko sredstvo. C Taj C vezan je na 2 H, koji su manje elektronegativni od njega, i dvostrukom vezom na O koji je elektronegativniji (dvostruka veza "vrijedi" kao da je vezan na dva O).

13 2. dio 323

14 324 Kromatografija je metoda razdjeljivanja smjesa (budući da je R f vrijednost karakteristično svojstvo molekule, može se koristiti i za identifikaciju poznatih tvari, osobito u kombinaciji s drugim metodama). Gravimetrija je određivanje (prvenstveno količine neke tvari) mjerenjem mase (obično taloga nastalog u taložnoj reakciji). Polarimetrija je mjerenje kuta zakretanja smjera polarizacije svjetlosti pri prolasku kroz uzorak, a taj kut je mjera optičke aktivnosti. Slična kemijska svojstva imaju elementi koji se nalaze u istoj skupini (stupcu).

15 Ion naboja 3+ ima tri elektrona manje nego element (u pravilu se uklanjaju zadnji elektroni iz elektronske konfiguracije). 325

16 Nezasićena otopina sadrži manje otopljene tvari nego što je topljivost pri toj temperaturi (20 g < 40 g), zasićena jednako, a prezasićena više (60 g > 48 g, 10 g > 5 g). 326

17 327 (to su aldehidi, pri redukciji [Ag(NH 3) 2] + oksidiraju se u karboksilne kiseline) Ili

18 328 (može se riješiti i bez aproksimacije c 0 x c 0, kao kvadratna jednadžba čije se uzima smisleno rješenje, ali aproksimacija je prikladna jer ispadne da je x doista puno manji od c 0, pa se dobije isti α to se može naslutiti iz toga što je K a jako mala u odnosu na c 0) Fenol (OH skupina na benzenskom prstenu) je C 6H 5OH, konjugirana baza dobije se uklanjanjem H + iz formule, dakle uklanjanjem jednog H i smanjenjem naboja za 1. Jedinka C 6H 5O - zove se fenoksid (fenoksidni ion).

19 329 Otopina je lužnata jer reakcijom s vodom nastaju OH -. Reakcija s vodom zove se hidroliza, anioni slabih kiselina hidroliziraju pri čemu nastaje ta kiselina i hidroksidni ioni OH -. B (jer u zadnjoj reakciji ponovo nastaje; E bi također trebao biti katalizator ali je ujedno i međuprodukt, pa je autokatalizator) (sve jedandžbe treba zbrojiti) (brzinu ukupne reakcije određuje najsporiji korak odnosno zadnji spori korak ako postoji više koraka čije su brzine usporedive)

20 (Jednadžba reakcije može biti i u obliku H + + OH - H 2O ili 2NaOH + H 2SO 4 Na 2SO 4 + 2H 2O, a može i bez nje.) 330

21 331 Eliminacija, dehidratiranje ili dehidratacija. Supstitucijama ili nukleofilnim supstitucijama.

22 (Lakmus je obojen crveno u kiseloj otopini i plavo u lužnatoj; metiloranž crveno i narančasto u kiseloj i žuto u lužnatoj; fenolftalein bezbojan u kiseloj i neutralnoj te ljubičast u lužnatoj i opet bezbojan u ekstremno jako lužnatoj. Bromtimol plavo je žuto u kiseloj otopini, zeleno u neutralnoj i plavo u lužnatoj.) 332

23 333 (U elektrolizi, ioni se privlače sa suprotno nabijenom elektrodom, "anioni putuju prema anodi, kationi prema katodi", dakle anoda je pozitivno nabijena, a katoda negativno. U galvanskom članku je obrnuto, anoda je negativno nabijena, a katoda pozitivna. U oba slučaja na anodi se uvijek odvija oksidacija, na katodi redukcija. Masa se smanjuje onoj elektrodi koja se "otapa", čiji metal prelazi u ione otpuštanjem elektrona, dakle na cinkovoj elektrodi odvija se oksidacija otpuštanje elektrona; pa se redukcija odvija na bakrovoj elektrodi i to je katoda, pozitivna elektroda. Njoj se masa tijekom reakcije povećava taloženjem elementarnog bakra.) (piše se "kako idu elektroni": ono što se oksidira ono u što se oksidira ono što se reducira ono u što se reducira)

24 334