SLOVENSKÁ KOMISIA CHEMICKEJ OLYMPIÁDY CHEMICKÁ OLYMPIÁDA 51. ročník, školský rok 014/015 Kategória C Domáce kolo RIEŠENIE A HODNOTENIE PRAKTICKÝCH ÚLOH
RIEŠENIE A HODNOTENIE ÚLOH PRAKTICKEJ ČASTI Chemická olympiáda kategória C 51. ročník školský rok 014/015 Domáce kolo Mária Linkešová Maximálne 40 bodov (b, resp. 143 pomocných bodov (pb Pri prepočte pomocných bodov pb na konečné body b použijeme vzťah: body (b pomocné body (pb 0,80 Riešenie úlohy 1 (3 pb 1.1 Plameňové skúšky alkalických kovov a kovov alkalických zemín 0 pb 10 pb za realizovanie pokusu s rozprašovačom 10 pb za realizovanie pokusu s papierovými rúrkami Sfarbenie plameňa pri plameňových skúškach: Katión Li + Na + K + Ca + Sr + sfarbenie plameňa žltý svetlofialový karmínovočervený tehlovočervený karmínový 1. Príprava boritanov d-prvkov bóraxové perličky 6 pb Sfarbenie bóraxovej perličky: sfarbenie perličky d-prvok Mn Fe Cu za horúca fialová žltá zelená za studena fialová žltá modrá 1.3 Dôkazové reakcie vybraných katiónov d-prvkov v roztoku 6 pb Sfarbenie produktov dôkazových reakcií: katión d-prvku Fe + Fe 3+ Cu + činidlo K 3 [Fe(CN 6 ] K 4 [Fe(CN 6 ] NH 3 sfarbenie modrá zrazenina modrá zrazenina modrofialový roztok (len v nadbytku
Riešenie úlohy (111 pb.1 Elektrolýza vodného roztoku chloridu sodného 10 pb Za úspešnú realizáciu elektrolýzy. 4 pb Za realizáciu dôkazových reakcií..1.1 a pb anóda: Cl e 1 Cl (alebo: Cl e Cl katóda: v našom pokuse bola použitá železná katóda, na ktorej prebieha pri elektrolýze rozklad vody: pb H O + e H + OH 1 pb Na + + OH NaOH pb celkový priebeh elektrolýzy vodného roztoku chloridu sodného: NaCl + H O NaOH + H + Cl pb b ružové až ružovofialové sfarbenie, prítomnosť NaOH c 3 pb Pretože chlór má väčšiu elektronegativitu (príp. je silnejším oxidovadlom, alebo ľahšie sa redukuje ako jód, reaguje s jodidom draselným tak, že ho z tejto zlúčeniny vytláča: Cl + KI KCl + I pb Vylúčený jód dáva so škrobom typické tmavomodré sfarbenie..1. NaCl + H O NaOH + H + Cl m(roztoku NaCl 00 g m(nacl 8,6 g M(NaCl 58,443 g mol 1 M(Cl 70,906 g mol 1 M(H,016 g mol 1 M(NaOH 39,997 g mol 1 V m,41 dm 3 mol 1 a Výpočet hmotnosti vylúčeného plynného vodíka, chlóru a hydroxidu sodného m(h? m(cl? m(naoh? 3
pb n(nacl m(nacl M(NaCl 8,6 g 1 58,443 gmol n(nacl 0,4894 mol Z chemickej rovnice vyplýva: 1 pb n(h n(nacl 1 teda n(h 1 n(nacl 1 0,4894 mol 0,447 mol 1 pb n(cl n(nacl 1 teda n(cl 1 n(nacl 1 0,4894 mol 0,447 mol 1 pb n(naoh n(nacl 1 teda n(naoh n(nacl n(nacl 0,4894 mol Hmotnosť vznikajúcich produktov vypočítame: m(h n(h M(H 0, 447 mol,016 g mol 1 pb m(h 0,493 g m(cl n(cl M(Cl 0, 447 mol 70,906 g mol 1 pb m(cl 17,4 g m(naoh n(naoh M(NaOH 0,4894 mol 39,997 g mol 1 pb m(naoh 19,6 g b Výpočet objem vylúčeného plynného vodíka a chlóru V(H? V(Cl? V(H n(h V m 0, 447 mol,41 dm 3 mol 1 pb V(H 5,48 dm 3 V(Cl n(cl V m 0, 447 mol,41 dm 3 mol 1 pb V(Cl 5,48 dm 3 c Výpočet hmotnostného zlomku vylúčeného hydroxidu sodného w(naoh? m(naoh 19,6 g m(roztoku NaOH 00 g w(naoh m(naoh m(roztoku NaOH 19,6 g 00 g 4
3 pb w(naoh 0,0980, t. j. 9,80%.1.3 7 pb A: Cl, B: HClO, C: NaClO, D: NaClO 3, E: O, X: HCl, Y: NaCl Za každú správne identifikovanú zlúčeninu 1 pb. Za každú správne napísanú reakciu (1 (6 pb pb (1 Cl + H O HClO + HCl pb ( Cl + NaOH NaCl + H O + NaClO pb (3 NaClO + HCl Cl + NaCl + H O pb (4 3 NaClO t NaClO 3 + NaCl pb (5 NaClO O + NaCl pb (6 NaClO + H O O + NaCl + H O. Príprava a dôkaz kyslíka a Príprava kyslíka tepelným rozkladom chlorečnanu draselného KClO 3 4 pb Za úspešnú realizáciu pokusu s dôkazom. b Príprava kyslíka rozkladom peroxidu vodíka H O 4 pb Za úspešnú realizáciu pokusu s dôkazom. c Rozklad NaClO peroxidom vodíka H O Zo skúmavky bude unikať kyslík, ktorý sa dokáže pomocou tlejúcej špajdle. 4 pb Za úspešnú realizáciu pokusu s dôkazom...1 t, MnO pb KClO 3 KCl + 3 O.. MnO pb H O H O + O..3 pb Vzniká kyslík, reakcia (rovnica 6 z úlohy.1.3 vznik látky E: pb NaClO + H O O + NaCl + H O..4 Za studena prebieha rozkladná reakcia (rovnica 5 z úlohy.1.3: 5
pb NaClO O + NaCl V(O 3,5 dm 3 w(naclo 0,047 % V m,41 dm 3 mol 1 M(O 31,9988 g mol 1 M(NaClO 74,44 g mol 1 a Výpočet hmotnosti potrebného čistiaceho prostriedku V pb n(o (O V pb m Z rovnice vyplýva: n(naclo n(o 1 3 3,5 dm 3 1,41dm mol 0,156 mol Potom pre látkové množstvo n(naclo platí: pb n(naclo n(o 0,156 mol 0,31 mol m(naclo n(naclo M(NaClO 0,31 mol 74,44 g mol 1 pb m(naclo 3, g (čistého, 100 % m(4,7 % NaClO m(naclo w(naclo 3, g 0,047 pb m(4,7 % NaClO 490 g (t. j. čistiaceho prostriedku b Výpočet hmotnosti vylúčeného plynu m(o? n(o 0,156 mol 3 pb m(o n(o M(O..5 m(o 0,156 mol 31,9988 g mol 1 5,0 g Rovnica rozkladu NaClO peroxidom vodíka: NaClO + H O O + NaCl + H O w(naclo 0,47 m(4,7 % NaClO 100 g w(h O 0,030 ρ(3,0 % H O 1,0095 g cm 3 M(H O 34,015 g mol 1 M(NaClO 74,44 g mol 1 V(3,0 % H O? m(naclo w(naclo m(4,7 % NaClO 0,0470 100 g pb m(naclo 4,70 g n(naclo m(naclo M(NaClO 4,70 g 1 74,44 gmol 6
pb n(naclo 0,0631 mol Z reakcie vyplýva: 1 pb n(naclo n(h O 0,0631 mol m(h O n(h O M(H O 0,0631 mol 34,015 g mol 1 pb m(h O,15 g m(3,0 % H O m(ho w(h O pb m(3,0 % H O 71,7 g V(3,0 % H O m(3,0 %H (3,0 %H pb V(3,0 % H O 71 cm 3,15 g 0,030 O O 71,7 g -3 1,0095 g cm Poznámka k riešeniu úloh.1.3,..4 a..5: Akceptovateľný je akýkoľvek iný postup riešenia, ktorý vedie k správnemu výsledku. Autori: doc. Ing. Mária Linkešová, PhD. Recenzenti: RNDr. Helena Vicenová, Mgr. Csaba Igaz, PhD. Redakčná úprava: prof. RNDr. Milan Melicherčík, PhD. (vedúci autorského kolektívu Slovenská komisia Chemickej olympiády Vydal: IUVENTA Slovenský inštitút mládeže, Bratislava 014 7