SLOVENSKÁ KOMISIA CHEMICKEJ OLYMPIÁDY CHEMICKÁ OLYMPIÁDA. 49. ročník, školský rok 2012/2013 Kategória C. Krajské kolo

Transcript

1 SLOVENSKÁ KOMISIA CHEMICKEJ OLYMPIÁDY CHEMICKÁ OLYMPIÁDA 49. ročník, školský rok 1/1 Kategória C Krajské kolo RIEŠENIE A HODNOTENIE TEORETICKÝCH ÚLOH

2 RIEŠENIE A HODNOTENIE ÚLOH Z ANORGANICKEJ A VŠEOBECNEJ CHÉMIE Chemická olympiáda kategória C 49. ročník šk. rok 1/1 Krajské kolo Milan Melicherčík, Jarmila Kmeťová, Mária Lichvárová Maximálne 6 bodov Doba riešenia 1 minút Riešenie úlohy 1 (8 b) 1 b 1.1. Michael Faraday,5 b 1.. Michael Faraday zaviedol odborné termíny: elektrolyt, katóda, anóda, katión, anión b 1.. Na Na katóda (-): Na + + e - Na anóda (+): - - e - - redukcia b 1.4. Na + H O Na H + + OH - katóda (-): H + + e - H H H redukcia Na katóde sa vylučuje vodík (lebo jeho nadpätie na platinovej elektróde je veľmi malé). Sodíkové katióny sa prakticky na katóde neredukujú, ale s ostávajúcimi hydroxidovými aniónmi v roztoku v okolí katódy zvyšujú koncentráciu NaOH. anóda (+): - - e a) Schéma redoxnej reakcie je: IV I II,5 b Mn O H Mn HO 1 b Čiastkové rovnice redukcie a oxidácie sú: Mn IV + e - Mn II -I - e - redukcia

3 Po sčítaní upravených rovníc získame čiastkovú rovnicu redoxnej reakcie:,5 b Mn IV + -I Mn II + Na určenie ostatných koeficientov využijeme podmienku zachovania druhu a počtu atómov. Výsledná rovnica redoxnej reakcie má potom tvar: 1 b MnO + 4 H + Mn + H O,5 b oxidovadlo: MnO,5 b redukovadlo: H b) Schéma redoxnej reakcie je: VII I II,5 b KMn O4 H Mn K HO 1 b Čiastkové rovnice redukcie a oxidácie sú: Mn VII + 5 e - Mn II / -I - e - / 5 Aby počet prijatých a odovzdaných elektrónov bol rovnaký, musíme upraviť čiastkové rovnice nasledovne:,5 b Mn VII + 1 e - Mn II redukcia,5 b 1 -I - 1 e - 5 Po sčítaní upravených rovníc získame čiastkovú rovnicu redoxnej reakcie:,5 b Mn VII + 1 -I Mn II + 5 Vypočítané koeficienty zapíšeme do reakčnej schémy pred zodpovedajúce zlúčeniny. Na určenie ostatných koeficientov využijeme podmienku zachovania druhu a počtu atómov. Výsledná rovnica redoxnej reakcie má potom tvar: 1 b KMnO H 5 + Mn + K + 8 H O,5 b oxidovadlo: KMnO 4,5 b redukovadlo: H 1 b 1.6. Rovnice dezinfekcie vody chlórovaním: + H O HO + H Kyselina chlórna sa na svetle rozkladá za vzniku kyslíka. HO H + O 1 b 1.7. Ca(O) Ca + O

4 b 1.8. NH + HO NH + H O NH + HO NH + H O NH + HO N + H O,5 b 1.9. chloroform alebo tichlórmetán b 1.1. Lúčavka kráľovská (aqua regia); zmes koncentrovaných kyselín H/HNO v pomere /1; väčšia účinnosť lúčavky kráľovskej oproti kyseline dusičnej je spôsobená komplexotvorným pôsobením chloridových iónov; vzniká kyselina tetrachlorozlatitá; H[Au 4 ] b H O HO + H O HO + H O H O + + O - H (g) + H O H O b 1.1. Najprv vypočítame látkové množstvo chlóru: n( ) = N N A,1.1 4 = 1 6,.1 mol =,5 mol Objem chlóru vypočítame: V( ) = V mn n( ) =, m mol -1,5 mol = 7, m Objem chlóru je 7, m. Riešenie úlohy (14 b) 1 b.1. Štandardizácia odmerného roztoku jódu sa uskutočňuje v neutrálnej (slabo alkalickej) oblasti. 1 b Arzenitan sa roztokom jódu oxiduje v neutrálnom alebo slabo alkalickom prostredí na arzeničnan. b AsO + I + H O AsO + 4 I- + H + Možno uznať aj: As O + 6 OH - AsO + H O AsO + I + OH AsO + 4 I- + H O b.. a) Štandardizácia odmerného roztoku jódu na tiosíran sodný: I + S O I - + S 4O 6 b) Štandardizácia odmerného roztoku tiosíranu sodného: - dichrómanom draselným v kyslom prostredí: Cr O I H + Cr + + I + 7 H O 4

5 - manganistanom draselným v kyslom prostredí: MnO I H + Mn I + 8 H O. b.. Oxid uhličitý spôsobuje v destilovanej vode kyslú reakciu a tým čiastočný rozklad tiosíranu. S O + H + HSO 4 + S Pridaním uhličitanu sodného k odmernému roztoku tiosíranu sodného sa zabráni jeho rozkladu, spôsobeného oxidom uhličitým rozpusteným vo vode (teda ho stabilizuje). Malé množstvo Na CO potláča kyslú reakciu roztoku. 5 b.4. Rovnice prebiehajúcich chemických reakcií. Cu I - CuI + I I + S O I - + S 4O 6 Z rovníc chemických reakcií je pomer látkových množstiev: n Cu n I 1 n n I 1 S O Výpočet koncentrácie látkového množstva Cu + c Cu c Cu = c S O V S O V Cu n(cu + ) = n( S ),5 moldm, dm,4moldm,5 dm Faktor zriedenia je 1, z toho vyplýva: ccu vz =,4 mol dm - 1 =,4 mol dm - Výpočet hmotnostnej koncentrácie Cu + m Cu ncu MCu Cu ccu MCu V vz V ρ(cu + ) =,4 mol dm - 6,546 g mol -1 = 5,418 g dm - Koncentrácia látkového množstva Cu + vz vz O iónov vo vzorke je,4 mol dm - a hmotnostná koncentrácia Cu + iónov vo vzorke je 5,418 g dm -. Riešenie úlohy (18 b) b.1. Br - + Br + - alebo Br - + F Br + F - 5

6 .b.. X + H O HX + HXO Fluór má najväčšiu elektronegativitu a v zlúčeninách vystupuje ako anión. 1 b.. a) CaF + H SO 4 CaSO 4 + HF 1 b b) PBr + H O H PO + HBr,5 b fluorid vápenatý, kyselina sírová, síran vápenatý, fluorovodík,5 b bromid fosforitý, voda, kyselina trihydrogenfosforitá, bromovodík 1,5 b.4. HBrO kyselina brómná, HBrO kyselina bromičná, HBrO 4 kyselina bromistá b.5. Polarita kovalentnej väzby v daných zlúčeninách stúpa v poradí: OF, NF, CF 4, BF, BeF, LiF. Stupeň polarity kovalentnej väzby v zlúčeninách posudzujeme na základe rozdielu hodnôt elektronegativít viazaných atómov. Sú to atómy prvkov. periódy PSP s najelektronegatívnejším atómom fluóru. V periódach PSP hodnota elektronegativity atómov stúpa zľava doprava. 1,5 b.6 a) fluoridy kyslíka; halogén s nižším atómovým číslom ako X; nepárne celé číslo od 1 do 7. 1,5 b b) F, BrF, IF, Br, I, IBr. 1,5 b fluorid chlórny, fluorid brómny, fluorid jódny, chlorid brómny, chlorid jódny, bromid jódny.7. Schéma redoxnej reakcie je:,5 b BrO + Br- + H O + Br + H O Čiastkové rovnice redukcie a oxidácie sú:,5 b Br V + 5 e - Br,5 b Br -I - 1 e - Br Aby počet prijatých a odovzdaných elektrónov bol rovnaký, musíme upraviť čiastkové rovnice nasledovne: Br V + 5 e - Br Br -I - 1 e - Br /5 Po sčítaní upravených rovníc získame čiastkovú rovnicu redoxnej reakcie:,5 b Br V + 5 Br -I Br 6

7 Vypočítané koeficienty zapíšeme do reakčnej schémy pred zodpovedajúce zlúčeniny. Na určenie ostatných koeficientov využijeme podmienku zachovania druhu a počtu atómov. Výsledná rovnica redoxnej reakcie má potom tvar: 1 b BrO + 5 Br- + 6 H O + Br + 9 H O Autori: Doc. RNDr. Jarmila Kmeťová, PhD., Doc. RNDr. Mária Lichvárová, PhD., Prof. RNDr. Milan Melicherčík, PhD. (vedúci autorského kolektívu) Recenzenti: RNDr. Antón Sirota, PhD., Pavol Ondrisek, Mgr. Nadežda Kvetňanská Redakčná úprava: Prof. RNDr. Milan Melicherčík, PhD. Slovenská komisia Chemickej olympiády Vydal: IUVENTA Slovenský inštitút mládeže, Bratislava 1 7