SLOVENSKÁ KOMISIA CHEMICKEJ OLYMPIÁDY

Transcript

1 SLOVENSKÁ KOMISIA CHEMICKEJ OLYMPIÁDY CHEMICKÁ OLYMPIÁDA 54. ročník, školský rok 2017/2018 Kategória D Krajské kolo TEORETICKÉ A PRAKTICKÉ ÚLOHY

2 TEORETICKÉ ÚLOHY Chemická olympiáda kategória D 54. ročník šk. rok 2017/18 Krajské kolo Helena Vicenová Maximálne 60 bodov Doba riešenia: 60 minút Pri riešení úloh môžu žiaci používať kalkulačky, nie však periodickú sústavu prvkov ani tabuľky. ŠTARTOVNÉ ČÍSLO: Úloha 1 (20 b) Napíšte. a) Názov a vzorec trojprvkovej zlúčeniny sodíka, kyslíka a vodíka, v ktorej vodnom roztoku sa univerzálny indikátorový papierik sfarbuje namodro: b) Názvy iónov H 3 O + a OH - : c) Priezvisko a národnosť tvorcu periodickej sústavy prvkov. d) Znenie zákona zachovania hmotnosti: e) Znenie periodického zákona. f) Názvy a vzorce kyslíkatých kyselín dusíka a síry, v ktorých majú tieto prvky maximálne oxidačné číslo. g) Ktoré plyny sú príčinou kyslých dažďov a čo spôsobujú kyslé dažde: h) Názvy trojprvkových zlúčenín z nasledujúceho súboru zlúčenín: Ca(OH) 2, NO 2, H 2 O, Cl 2 O, LiOH, HClO 4, KHCO 3, NH 3, CaO, O 3, ZnCl 2, CaCO 3

3 Úloha 2 (9 b) Doplňte chýbajúce údaje. a) Kyslík má... číslo 8. Atóm kyslíka má v jadre 8..., v obale má... elektrónov. b) Elektróny sú v atóme kyslíka umiestnené na. (koľkých) vrstvách. c) Atóm kyslíka má na valenčnej vrstve... elektrónov. d) Kyslík je umiestnený v.. skupine a perióde. e) Oxidový anión má na valenčnej vrstve... elektrónov f) Dvojprvkové zlúčeniny kyslíka sa nazývajú... g) Čím je teplota vody vyššia, tým... kyslíka sa v nej rozpúšťa. h) Kyslík sa vyrába destiláciou skvapalneného... Úloha 3 (19 b) Kyslík možno pripraviť viacerými spôsobmi. Napíšte: a) Rovnicu chemickej reakcie, pri ktorej kyslík vznikne rozkladom oxidu ortuťnatého na jednotlivé prvky:... b) Rovnicu chemickej reakcie, pri ktorej vznikne rozkladom chlorečnanu draselného kyslík a halogenid:... c) V školskom chemickom laboratóriu sa kyslík ľahko pripraví chemickým rozkladom dvojprvkovej zlúčeniny kyslíka a vodíka, ak do jej vodného roztoku pridáme napríklad trochu burelu. Napíšte: c 1) rovnicu chemickej reakcie, pomenujte reaktanty a produkty (okrem burelu)... c 2) vzorec a chemický názov burelu, načo pri reakcii slúži... c 3) ako by ste zistili, že jedným z produktov reakcie je kyslík... c 4) čo umožňuje, že 3 % roztok tejto dvojprvkovej zlúčeniny má dezinfekčné účinky... c 5) ako sa nazýva chemická reakcia, ktorá je opakom chemického rozkladu...

4 Úloha 4 (12 b) Adam chce pripraviť 200 cm 3 roztoku NaHCO 3 s koncentráciou 0,50 mol/dm 3. Zistil si nasledujúce údaje: M(Na) = 22,99 g/mol, M(H) = 1,01 g/mol, M(C) = 12,01 g/mol, M(O) = 16,00 g/mol, ρ(roztok NaHCO 3 ) = 1,08 g/cm 3. a) Napíšte chemický a bežne používaný (triviálny) názov NaHCO 3. b) Vypočítajte hmotnosť NaHCO 3, ktorú musí navážiť na prípravu roztoku. c) Vypočítajte, aký je hmotnostný zlomok NaHCO 3 v roztoku (vyjadrite ho aj v percentách) Koniec teoretickej časti

5 PRAKTICKÁ ČASŤ Chemická olympiáda kategória D 54. ročník šk. rok 2017/18 Krajské kolo Jana Chrappová Maximálne 40 bodov Doba riešenia: 75 minút Príprava Cu 2 O Kuprit je červený minerál tvorený zlúčeninou medi a kyslíka, ktorého chemický vzorec je Cu 2 O. Používa sa ako pigment pri farbení skla na červeno, býva tiež súčasťou protiplesňových náterov napr. lodí. Látku s rovnakým zložením môžeme pripraviť redoxnou reakciou z modrej skalice. Pri reakcii vzniká v závislosti od veľkosti vzniknutých častíc ako žltý, príp. červený vo vode nerozpustný prášok. Reakciou Cu 2 O so zriedenou kyselinou chlorovodíkovou vznikne CuCl, ktorý je rovnako vo vode nerozpustný. Poznámka. Na úspešné uskutočnenie praktickej časti nemusíte poznať chemické vzorce používaných látok, ako je vínan draselno-sodný a glukóza. V ďalšom texte budeme používať namiesto chemického názvu vínan draselno-sodný skratku VDS. Úloha 1 (25 b) 1. Do 250 cm 3 kadičky nalejte pomocou odmerného valca 28 cm 3 pripraveného roztoku VDS. K roztoku v kadičke pridajte 60 cm 3 pripraveného roztoku NaOH. Reakčnú zmes v kadičke premiešajte tyčinkou. Odmerný valec po každom použití dobre opláchnite vodou. 2. Vypočítajte hmotnosť vody (v gramoch), ktorú treba použiť na rozpustenie 5,0 g modrej skalice tak, aby vznikol roztok s hodnotou w(modrá skalica) = 10 %. Vypočítanú hmotnosť vody prepočítajte na objem vody (v cm 3 ) ak viete, že hustota vody pri laboratórnej teplote má hodnotu 1,00 g/cm 3. Výpočet uveďte v odpoveďovom hárku. V prípade, že neviete výpočet uskutočniť, požiadajte učiteľa, aby vám povedal s akým objemom vody máte pracovať. (Potom za tento výpočet nebudete mať body udelené).

6 3. Na pracovnom stole máte pripravený návažok 5,0 g modrej skalice. Na základe výsledkov výpočtov v bode 2 pripravte z návažku v malej kadičke vodný roztok. 4. Pripravený roztok modrej skalice pomaly prilievajte do kadičky s roztokom obsahujúcim VDS a NaOH. Zmes opatrne premiešajte sklenou tyčinkou: počas reakcie prechodne vznikne tmavomodrá zrazenina, ktorá sa po chvíli miešania rozpustí na tmavomodrý roztok. 5. Na pracovnom stole máte pripravený návažok 2,5 g glukózy. Do čistej malej kadičky nalejte pomocou odmerného valca 15 cm 3 vody a návažok glukózy v nej rozpustite. 6. Kadičku s tmavomodrým roztokom dajte zahrievať na elektrický varič, príp. na sieťku nad kahanom. Teplomerom kontrolujte teplotu roztoku a zahrievanie ukončite, keď teplota roztoku dosiahne hodnotu približne C. Kadičku s horúcim roztokom položte na laboratórny stôl (dávajte pozor, aby ste sa nepopálili, použite rukavicu prípadne sa riaďte pokynmi učiteľa). 7. Do zohriateho tmavomodrého roztoku za stáleho miešania pridajte roztok glukózy. Počas miešania reakčnej zmesi dochádza postupne k farebným zmenám, pričom vzniká červenohnedá zrazenina. Reakcia sa skončí vtedy, keď v reakčnej zmesi zanikne modré sfarbenie. 8. Reakčnú zmes nechajte chvíľu stáť, pričom sa zrazenina usadí na dne kadičky. Po usadení opatrne po tyčinke zlejte roztok nad zrazeninou do umývadla. (Nemusíte čakať na úplne vyčírenie kvapaliny nad zrazeninou.) 9. Počas státia reakčnej zmesi si v čistej kadičke zohrejte 70 cm 3 destilovanej vody (asi na teplotu 70 C). Horúcu vodu (opatrne použite rukavicu) prilejte do kadičky so zrazeninou, premiešajte a zrazeninu nechajte opäť usadiť. Roztok nad zrazeninou potom zlejte do umývadla. 10. Na dno čistej skúmavky odlejte z kadičky malé množstvo usadenej červenej zrazeniny (do výšky asi 0,5 cm). Pomocou pipety do skúmavky pridajte 5,0 cm 3 roztoku HCl, skúmavku uzavrite zátkou a premiešajte. Pozorované zmeny poznačte do odpoveďového hárku. 11. Všetky použité laboratórne pomôcky umyte a odložte na určené miesto.

7 Úloha 2 (20 b) Do odpoveďového hárka doplňte požadované údaje.

8 PRAKTICKÁ ČASŤ Štartovné číslo:... Odpoveďový hárok Spolu bodov: Vypočítajte hmotnosť vody (v gramoch), ktorú potrebujete na rozpustenie 5,0 g modrej skalice pri príprave roztoku modrej skalice s hodnotou w(modrá skalica) = 10 %. Vypočítanú hmotnosť vody prepočítajte na objem (v cm 3 ) ak viete, že hustota vody pri laboratórnej teplote má hodnotu 1,00 g/cm Doplňte chemický vzorec a chemický názov zlúčeniny: Chemický vzorec Chemický názov modrá skalica kuprit 3. V chemických vzorcoch uvedených zlúčenín určite pri všetkých značkách prvkov oxidačné čísla: modrá skalica:... kuprit...

9 4. Cu 2 O vzniká redoxnou reakciou z modrej skalice. Uveďte: - značku atómu prvku z modrej skalice, ktorého oxidačné číslo sa mení počas reakcie:... - či pri reakcii ide o jeho oxidáciu, alebo redukciu - napíšte čiastkovú redoxnú rovnicu ( polreakciu ), ktorá vyjadruje zmenu oxidačného čísla tohto atómu počas redoxnej reakcie.. 5. Priebeh skúmavkovej reakcie Cu 2 O s roztokom HCl možno zapísať reakčnou schémou: Cu 2 O + HCl CuCl + H 2 O - doplňte do schémy stechiometrické koeficienty - opíšte zmeny, ktoré ste počas tejto skúmavkovej reakcie pozorovali: uveďte, či reakcia v skúmavke bola redoxná, svoju odpoveď zdôvodnite: Autori: RNDr. Helena Vicenová (vedúca autorského kolektívu) RNDr. Jana Chrappová, PhD. Recenzenti: PaedDr. Pavol Bernáth, Ing. Mária Filová Redakčná úprava: RNDr. Helena Vicenová Slovenská komisia chemickej olympiády Vydal: IUVENTA Slovenský inštitút mládeže, Bratislava 2018