Županijsko natjecanje iz kemije u šk. god /2013. Zadaci za 2. razred srednje škole Zaporka BODOVI ) V (O 2

Transcript

1 ostv max 1. Spaljivanjem fosfoa s viškom kisika pi 50 C nastaje čvsti fosfoov oksid. U tablici su navedene mase fosfoa upotebljene u pokusu i mase dobivenog fosfoova oksida. m(fosfo) / g m(fosfoov oksid) / g 0,251 0,577 0,256 0,589 0,248 a) Kolika je masa fosfoova oksida dobivena u tećem mjeenju? i. 1,400 g ii. 0,285 g iii. 0,855 g iv. 0,570 g Računom pokažite zašto ta količina fosfoova oksida i odabani odgovo upišite u tablicu. b) Na kojim zakonima kemijskog spajanja temeljite svoj odgovo? c) Odedite empiijsku fomulu fosfoova oksida na osnovi podataka u tablici. d) Koji ctež ispavno pikazuje ovisnost množine nastalog fosfoova oksida o volumenu kisika upotebljenog u pokusu? Obazložite odgovo. A. B. C. D. n (oksid) n (oksid) n (oksid) n (oksid) V (O 2 ) V (O 2 ) V (O 2 ) V (O 2 ) a) m(o 2 ) = m(p a O b ) m(p) 1) m(o 2 ) = 0,577 g 0,251 g =0,326 g m(p) : m(o 2 ) = 0,251 g : 0,326 g = 1 : 1,3 2) m(o 2 ) = 0,589 g 0,256 g =0,333 g m(p) : m(o 2 ) = 0,256 g : 0,333 g = 1 : 1,3 iv. 0,570 g m(o 2 ) = m(p) 1,3 m(o 2 ) = 0,248 g 1,3 = 0,322 g m(p a O b ) = 0,248 g + 0,322 g = 0,570 g (Piznati potpuno točan ezultat uz vidljiv postupak). b) m(p) : m(o 2 ) = 1 : 1,3 (Zakon o stalnim omjeima masa (Poust)) m(p a O b ) = m(p) + m(o 2 ) (Zakon o očuvanju mase (Lavoisie)) c) w(x) M 0, 251 g N(X) = w(p) = = 0,435 w(o 2) = 0,565 A (X) 0,577 g 0,435 M 0,565 M N(P) = = 0,014 M N(O) = = 0,0353 M N (P) : N (O) = 0,014 : 0,0353 = 1: 2,5 = 2 :5 Empiijska fomula fosfoova oksida: P 2 O 5 d) B. Množina fosfoova oksida povećava se azmjeno volumenu kisika dok se ne potoši sav limitiajući (mjeodavni) eaktant: fosfo. Daljnjim dodavanjem kisika množina fosfoova oksida ostaje nepomijenjena. (Piznati samo odgovo s obazloženjem u obliku kojim se ispavno tumači gafički pikaz).,5,5 6 UKUPNO BODOVA NA STRANICI 1: 6

2 2. U tablici su navedene vijednosti koje se odnose na molekule O 2, N 2, NO i CO. A. Odedite kojoj molekuli (O 2, N 2, NO i CO) odgovaaju podatci u stupcima I IV. Odgovo upišite u tablicu. I II III IV Enegija veze / kj mol 1 944,8 1076,4 631,6 498,4 Duljina veze / nm 0,1098 0,1128 0,1151 0,1207 Dipolni moment / C m 0 0, , Velište / C 195,8 191,5 151,7 183,0 Talište / C 210,0 205,0 163,6 218,8 Molekula N 2 CO NO O 2 B. Nactajte Lewisove stuktune fomule molekula koje u navedenom nizu imaju slične kaakteistike kemijske veze. Što im je isto i kako se zovu takve kemijske vste? B. N 2 i CO imaju jednaki boj valentnih elektona i istu stuktuu; izoelektonske molekule /4x 0, Dodavanjem čvstog kalcijevog oksida u zasićenu vodenu otopinu amonijevog sulfata, azvija se plinoviti amonijak, koji se uvodi u vodu da nastaje otopina amonijaka. Koliko se litaa otopine amonijaka masenog udjela amonijaka 15 %, gustoće otopine 0,9420 g cm 3 može pipaviti iz otopine amonijevog sulfata u kojoj je otopljeno 5 kmol amonijeve soli uz iskoištenje od 85 %. Napišite jednadžbe opisanih kemijskih eakcija s oznakama agegacijskih stanja eaktanata i podukata. CaO(s) + (NH 4 ) 2 SO 4 (aq) H2O( l ) NH (g) NH (aq) NH 3 (g) + CaSO 4 (s) + H 2 O(l) (Bez oznaka agegacijskih stanja 0,5 b) Poizvedeni amonijak: n(nh 3 ) = 2 n{(nh 4 ) 2 SO 4 } m(nh 3 ) = n(nh 3 ) M(NH 3 ) = 2 n{(nh 4 ) 2 SO 4 ) M(NH 3 )} = mol 17 g mol = 1, g = 170 kg Uz iskoištenje od 85 % u vodi će se otopiti: m(nh 3 ) = 0, kg = 144,5 kg m(nh 3) 144,5 kg Masa 15 %-tne otopine: m(otopina) = = = 963 kg w(nh 3, aq) 0,15 m(nh 3,aq) ρ (NH 3,aq) = V (NH 3,aq) m(otopina) 963 kg V (otopina) = = = 1022 L 3 ρ(otopina) 0,9420 kg dm 5 UKUPNO BODOVA NA STRANICI 2: 9

3 4. Na slici su pikazane pomjene entalpije u kemijskoj eakciji između kemijskih elemenata 2. i 17. skupine Peiodnog sustava elemenata. Na ctama napišite što pedstavljaju enegije označene slovima A, B i C. A. E i1 + E i2 (zboj pve i duge molane enegije ionizacije) B. E a1 + E a2 (zboj dvaju molanih elektonskih afiniteta) C. E k.st. (negativna entalpija kistalne ešetke ili stuktue) /3x Kako se u nizu navedenih halogenida: CF 4, CCl 4, CB 4, CI 4 mijenja jakost kovalentnih veza i molekulskih inteakcija? Zaokužite točnu tvdnju i obazložite. a) jakost kovalentnih veza i međumolekulskih pivlačnih sila se povećava; b) jakost kovalentnih veza opada, a međumolekulskih pivlačnih sila aste; c) nema značajnih azlika; d) jakost kovalentnih veza aste, a međumolekulske pivlačne sile slabe; e) jakost kovalentnih veza i i međumolekulskih pivlačnih sila se smanjuje. Obazloženje: povećanjem polumjea atoma halogena povećava se duljina kemijske veze, a smanjuje jakost kovalentne veze. Poastom boja elektona u molekuli (veličine molekule, veći povšinski kontakt) astu pivlačne van de Waalsove sile. 6. Ravnotežna kemijska eakcija N 2 O 4 (g) 2 NO 2 (g) odvija u zatvoenom sustavu pi stalnoj tempeatui. Zaokužite točnu tvdnju. a) Kemijska eakcija je: 1. egzotemna 2. endotemna 3. nema dovoljno podataka za odgovo b) Pacijalni tlak N 2 O 4 u avnoteži je veći pi: C C 3. nema dovoljno podataka za odgovo c) Povećanjem volumena plinske smjese avnotežna koncentacija NO 2 u smjesi: 1. poveća se 2. smanji se 3. ne mijenja se /3x1 1,5 3 UKUPNO BODOVA NA STRANICI 3: 7,5

4 7. U 34 cm 3 benzena otopljeno je 0,2 g sumpoa pi tempeatui 20 C. Gustoća benzena pi 20 C iznosi 0,879 g cm 3. Dobivenoj otopini izmjeen je osmotski tlak pi 20 C i on je iznosio 57 kpa. Velište benzena pi atmosfeskom tlaku iznosi 80,15 C, a talište 5,50 C. Ebulioskopska konstanta K eb (benzen) iznosi 2,64 K kg mol, a kioskopska konstanta K k (benzen) iznosi 5,12 K kg mol. a) Izačunajte od koliko se atoma sastoje molekule sumpoa? b) Za koliko C se pomijeni velište i talište otopine u odnosu na otapalo i koliko je velište i talište otopine? mrt mrt Π = M = MV Π V a) n ms RT msrt Π = crt = RT = M (S x) = V M ( S ) V Π V x b) 0,2 g 8,31 J K mol 293 K M (S x) = = 251 g mol 57 kpa 0,034 L Boj atoma S u molekuli S x x M (S ) A (S ) 32 x = = = Keb n(s 8) Keb ms Tv = i Keb bb = = m(benzen) M (S ) m(benzen) m = ρv = = 3 3 (benzen) 0,879 g cm 34 cm 29,9 g Keb n(s 8) 2,64 K kg mol 0, 2 g Tv = = = 0,07 K m(benzen) 0, 251 kg mol 29,9 g 8 x i = 1 t v = 80,15 C + 0,07 C = 80,22 C (1 b za T, 0,5 b za t v ) Kk n(s 8) Kk ms Tv = i Kk bb = = m(benzen) M (S ) m(benzen) 5,12 K kg mol 0,2 g 0, 251 kg mol 29,9 g = = 0,14 K T t t t = 5,50 C 0,14 C = 5,36 C (1 b za T, 0,5 b za t t ) 8 + 0,5 + 0,5 5 UKUPNO BODOVA NA STRANICI 4: 5

5 8. U tablici su navedene vijednosti konstante avnoteže pi azličitim tempeatuama za kemijske eakcije X i Y. Na osnovi navedenih podataka odedite pedznak standadne eakcijske entalpije za obje kemijske eakcije. (Odgovo upišite u tablicu). Obazložite odgovo. T / K Konstanta avnoteže, K X Y 200 5, , ,46 4, , , Pedznak H > 0 < 0 Obazloženje: Kemijska eakcija X: poastom tempeatue konstanta avnoteže se povećava, kemijska avnoteža pomiče se udesno (u smjeu stvaanja podukata) ENDOTERMNA eakcija Kemijska eakcija Y: poastom tempeatue smanjuje se konstanta avnoteže, kemijska avnoteža pomiče se ulijevo (u smjeu stvaanja eaktanata) eakcija je EGZOTERMNA 9. A. Ako se pomiješaju led i NaCl dolazi do sniženja tempeatue. Enegija se toši na: a) disocijaciju vode b) otapanje soli c) oksidaciju kloidnih iona d) stvaanje kloovodične kiseline e) azaanje kistalne stuktue leda Zaokužite boj isped točne tvdnje. 1. a) i d) 2. b) i d) 3. b) i e) 4. samo e) 5. samo c) 6. samo b) B. U zatvoenom spemniku se nalazi smjesa leda i vode. Blagim zagijavanjem dalje ostaje smjesa vode i leda. U tom slučaju: a) tempeatua sustava se poveća b) tlak pae se smanji c) tlak pae se poveća d) tlak pae ostaje stalan Zaokužite boj isped točne tvdnje. 1. a) i c) 2. a) i d) 3. samo d) 4. samo c) 5. a) i b) C. Koliki moa biti vanjski tlak da bi ledište vode bilo niže od 0 C? Zaokužite slovo isped točne tvdnje. a) p = 101 kpa b) p < 101 kpa c) p > 101 kpa /2x1 /2 /3x1 4 3 UKUPNO BODOVA NA STRANICI 5: 7

6 10. Standadna eakcijska entalpija eakcije popena (C 3 H 6 ) s vodikom (entalpija hidogenacije) iznosi 24 kj mol, a oslobođena toplina pi sagoijevanju 2 mola popana (C 3 H 8 ) iznosi 4440 kj. Reakcijska entalpija sagoijevanja popena iznosi 2058 kj mol. Svi su podaci dani za tempeatuu od 298 K. Izačunajte pomjenu entalpije pi stvaanju 1 L tekuće vode pi zadanim uvjetima iz elementanih tvai. ρ(h 2 O) = 0,997 kg L. H 4440 kj ch (C3H 8) = = = 2220 kj mol n(c H ) 2 mol 3 8 i) C 3 H 6 (g) + H 2 (g) C 3 H 8 (g) H(i). = 24 kj mol ii) C 3 H 8 (g) + 5 O 2 (g) iii) 3 CO 2 (g) + 3 H 2 O(l) 3 CO 2 (g) + 4 H 2 O(l) Δ H(iii) = c H(C 3 H 8, g) = 2220 kj mol C 3 H 6 (g) + 9/2 O 2 (g) Δ H(iii) = c H(C 3 H 6, g) = 2058 kj mol H 2 (g) + ½ O 2 (g) H 2 O(l) f H(H 2 O, l) =? f H (H 2 O, l) = H(i) + H(ii) + H(iii) = H(i) + c H(C 3 H 8, g) c H(C 3 H 6, g) = 24 kj mol + ( 2220 kj mol ) ( 2058 kj mol ) = 286 kj mol 1 ρ(h2o) V (H2O) 997 g L 1 L n(h2o) = = = 55,4 mol M (H O) 18 g mol 2 H = f H(H 2 O, l) n(h 2 O, l) = 286 kj mol 55,4 mol = 5,84 kj / Na slici je pikazan fazni dijagam ugljikova(iv) oksida. a) Navedite po jedan uvjet tlaka i tempeatue pi kojima CO 2 može postojati kao: 1. tekućina 2. plin 3. avnotežna smjesa čvste i tekuće faze b) Što teba učiniti da CO 2 iz stanja A pijeđe u stanje B? c) Što će se dogoditi sa čvstim CO 2 pi tempeatui od 68 C i tlaku 2,5 baa? a) (1): 40 C, 10 ba; (2): 20 C, 5 ba; (3): 55 C, 15 ba (Bilo koje vijednosti tempeatue i tlaka koje zadovoljavaju tažene uvjete) b) Povisiti tempeatuu i sniziti tlak c) Sublimia. /3x 0,5 3,5 UKUPNO BODOVA NA STRANICI 6: 7,5

7 12. A. Upišite u pavokutnike kemijske fomule eaktanata i podukata jedne od kemijskih eakcija pikazanih jednadžbama, koje se odvijaju pi stalnom volumenu, a u kojoj su pomjene koncentacije eaktanata i podukata s vemenom pikazane gafički. 2 NO 2 (g) 2 NO(g) + O 2 (g) 2 H 2 (g)+ O 2 (g) 2 H 2 O(l) 2 N 2 O 5 (g) 4 NO 2 (g) + O 2 (g) 2 NH 3 (g) 3 H 2 (g) + N 2 (g) (Piznati ako su upisane sve tvai). B. Uspoedite bzine kemijske eakcije u točkama A, B i C koisteći znakove > ili <. v A > v C > v B /4 C. Izačunajte posječnu bzinu odabane kemijske eakcije peko bzine piasta koncentacije eaktanta u vemenskom asponu od 0 do 240 s. 1 c(n2o 5) v(n2o 5) = 2 t ,04 mol dm 0,16 mol dm 4 3 v(n2o 5) s = = 2,5 10 mol dm s s 0 s,5 8 UKUPNO BODOVA NA STRANICI 7: 4

8 D. Ako se ova kemijska eakcija odvija u zatvoenoj posudi pi početnom tlaku od 6 kpa pisutan je u početku samo eaktant. Tijekom kemijske eakcije tlak se povećao na 10,5 kpa, a tempeatua je ostala nepomijenjena. a) Upišite u tablicu tažene podatke i izačunajte konačni tlak svakog sastojka u plinskoj smjesi. Plin Početni tlak / kpa Pomjena tlaka / kpa Konačni tlak / kpa N 2 O 5 NO 2 O 2 Ukupno tlak / kpa 6, ,0 2 δp + 4 δp + δp 4,5 3,0 6,0 1,5 10,5 Pomjena tlaka: Δp = ( ) δp = 3 δp Δp = (10,5 6,0) kpa = 4,5 kpa δp = 1,5 kpa p(n 2 O 5 ) = (6,0 2 1,5) kpa = 3 kpa p(no 2 ) = 4 1,5 kpa = 6 kpa p(o 2 ) = 1,5 kpa (Piznati potpuno ispunjenu tablicu uz vidljiv postupak). b) Koliko % od početne količine eaktanta je disocialo? Disocialo je 50 % N 2 O 5 je je tlak N 2 O 5 pao na polovicu početne vijednosti. / stanica 2. stanica 3. stanica 4. stanica stanica 6. stanica 7. stanica 8. stanica = 50 UKUPNO BODOVA NA STRANICI 8: 4