SLVENSKÁ KMISIA CEMICKEJ LYMPIÁDY CEMICKÁ LYMPIÁDA 50. ročník, školský rok 013/014 Kategória B Krajské kolo RIEŠENIE A DNTENIE TERETICKÝC A PRAKTICKÝC ÚL
RIEŠENIE A DNTENIE ÚL Z VŠEBECNEJ A ANRGANICKEJ CÉMIE Chemická olympiáda kategória B 50. ročník školský rok 013/014 Krajské kolo Juraj Bujdák Maximálne 40 bodov (b) Riešenie úlohy 1 (13 b) b a) má nepárny počet elektrónov. Je paramagnetický, tvorený radikál a má jeden nespárený elektrón. Radikály sú relatívne nestabilné a snahou nespárených elektrónov spárovať sa vzniká dimér. b Iným spôsobom stabilizácie reaktívnej molekuly je strata nespáreného elektrónu, pričom vzniká katión +. 1 b b) Molekula A b c) 1 b d) [ ] + tvorí útvar podobne ako oxid chloričitý s väzbami: --. Tvar iónu je nelineárny, čo spôsobuje voľný elektrónový pár na atóme chlóru. 1 b [ 4 ] má tvar tetraédra. 4 b e) Ako je uvedené v predchádzajúcej úlohe, tuhá fáza 6 je tvorená iónmi [ ] + [ 4 ]. Medzi iónmi sú pomerne silné iónové väzby, čo sa odzrkadlí aj v sile kryštálovej mriežky. Pevné skupenstvo 7 je tvorené molekulami, medzi ktorými sú relatívne slabšie van der Waalsove väzby. Slabšie väzby sa prejavia v nižšej energii kryštálovej mriežky, čo sa odzrkadlí v podstatne nižšej teplote topenia. 1
Riešenie úlohy (15 b) + [ Ag ] 3 b a) K + [ Ag ] 1 b c) b b) AgF + F AgF F Ag F b Ag + F AgF F F b d) n(ag ) m(ag) M(Ag ),3 g 31,74 g mol -1 10 - mol 0,01 mol oxidu strieborného reaguje s F, pričom vzniká 0,0 mol hydrátu fluoridu strieborného m(agf.x ) b M(AgF.x ) n(agf.x ) Počet molekúl vody v hydráte vypočítame: x Mr (AgF.x) - Mr (AgF) 16,50 16,87 M ( ) 18,0 3 b x 1,98 Vzorec hydrátu je: AgF. r 3,5 g 16,5 g mol -1-10 mol Riešenie úlohy 3 (1 b) 3 b a) smotický tlak má hodnotu: Π ρ g h 1000 kg m -3 9,807 m s - 5,746 10 - m 563,5 Pa 3 b b) Koncentrácia roztoku enzýmu má hodnotu: c Π RT Platí vzťah: c m MV 563,5 Pa 8,314 J K mol 93,15 K c' M c 3,1 mg cm -3 3,1 g dm -3-4 -3,31 10 mol dm -1-1 -3 c' 3,11g dm M 1,393 10 4 g mol -1 c -4-3,31 10 mol dm 6 b Molová hmotnosť enzýmu je 1,393 10 4 g mol -1.
RIEŠENIE A DNTENIE ÚL Z TERETICKEJ ČASTI RGANICKÁ CÉMIA Chemická olympiáda kategória B 50. ročník školský rok 013/014 Krajské kolo Martin Walko Maximálne 0 bodov Doba riešenia: 60 minút Úloha 1 (10b) odnotenie: 0,5 b za každý správne uvedený vzorec. Max 7x0,53,5 b 0,5 b za každé správne uvedené činidlo. Max 13x0,56,5 b a) Vzorec Činidlo 1 Činidlo móly b) 1 mól 1 mól 1 mól 1 mól c) d) 1 mól 1 mól /R e) 1 mól 1 mól /R f) 1 mól 1 mól /Pd g) 1 mól 1 mól /Pd 3
Úloha (10 b) a) odnotenie: 0,5 b za každý správne priradený vzorec. Max 5x0,5,5 b 0,5 b za každý správny názov. Max 5x0,5,5 b uhľovodík vzorec názov A pent-1-én B a D -metylbut-1-én -metylbut--én C E pent--én 3-metylbut-1-én b) odnotenie: 0,5 b za každý správny vzorec. Max 4x0,5 b 0,5 b za každý správny názov. Max 4x0,5 b Vzorec brómderivátu -brómpentán Názov brómderivátu 3-brómpentán -bróm--metylbután -bróm-3-metylbután c) odnotenie: 0,5 b za zistenie že pri radikálovej reakcii vzniknú z B a D rôzne produkty 0,5 b za vysvetlenie ako jednoznačne určiť ktorý je B a ktorý D Vysvetlenie: Pri radikálovej adícii by B a D poskytli rôzne produkty, -metylbut-1-én by poskytol 1-bróm--metylbután a -metylbut--én by poskytol -bróm-3-metylbután. Keďže -bróm-3-metylbután vzniká aj pri elektrofilnej adícii na E, porovaním produktov radikálovej adície na B a D s produktom elektrofilnej adície na E by sme jednoznačne určili, ktorý z nich je -metylbut--én a ktorý -metylbut-1-én. 4
RIEŠENIE A DNTENIE PRAKTICKÝC ÚL Z ANALYTICKEJ CÉMIE Chemická olympiáda kategória B 50. ročník školský rok 013/14 Krajské kolo Pavel Májek Maximálne 40 bodov Stanovenie čistoty kyseliny vínnej potravinárskej (10 bodov) Praktická úloha - bodovanie: váženie vzorky b tri titrácie 3 b výsledok stanovenia chyba v %: (0,0; 3,0>: 5 b, (3,0; 5,0>: 4 b, (5,0; 7,0>: 3 b, (7,0; 9,0>: b, > 9,0: 1 b Riešenie úlohy 1 (4 b) Návažok vzorky:,5910 g Koncentrácia odmerného roztoku Na: c 0,1038 mol dm -3 Priemerná spotreba odmerného roztoku Na na 10,0 cm 3 vzorky: V(priemerný) 13,3 cm 3 C (C) + Na C (CNa) + 4 4 4 4 n(c4 (C) ) 1 n(na) motnosť TA v titrovanej vzorke: 1 m(ta) c (Na) V (Na) M (TA) m (0,1038 mol dm -3 13,3 10-3 cm 3 150,09 g mol -1 )/ 0,1036 g kyseliny vínnej Celková hmotnosť TA v potravinárskej vzorke: 3 50 cm m(ta) 0,1036 g,5907g 3 10 cm 5
w(ta),9907 g,5910 g 0,9998 bsah kyseliny vínnej v potravinárskej vzorke je 99,98 % Riešenie úlohy (3 b) Skutočný obsah kyseliny vínnej v stanovovanej vzorke TA bol 100 %. Absolútna chyba: d skutočná hodnota nameraná hodnota d,5910,5907 0,003 g Relatívna chyba: e Relatívna chyba v %: e 0,01 % d skutočná hodnota,5910,5907,5910 1,16 10-4 bsah kyseliny vínnej v stanovovanej potravinárskej vzorke je 99,98 % ± 0,01 %. Riešenie úlohy 3 (3 b) Na 1 kg múky je potrebné stanovovanej vzorky TA navážiť: 0,9950 1,0 kg m 4 g 4,4 g 0,9998 0,9 kg Riešenie úlohy 4 (3 b) Alkalimetrická titrácia patrí medzi acidobázické (neutralizačné) titrácie, ktoré sú založené na protolytických reakciách. dmerným roztokom je zásada a stanovujú sa látky kyslej povahy. Štandardný roztok je roztok s presnou koncentráciou, pripravený zo základnej látky (štandardu), ktorý sa používa na stanovenie presnej koncentrácie odmerného roztoku. dmerný roztok je roztok činidla s presne známou koncentráciou, ktorý sa obvykle pridáva z byrety do titračnej banky s roztokom stanovovanej vzorky. Riešenie úlohy 5 ( b),3-dihydroxybutándiová kyselina,3-dihydroxyjantárová kyselina 6
Riešenie úlohy 6 (4 b) zrkadlo zrkadlo C C C C R R S S S R R S C C C C kyselina L-(+)vínna kyselina D-(-)vínna kyselina mezo-vínna L-(R,R)-(+) enantiomér prírodný izomér kyseliny vínnej (TA); D-(S,S)-(-) enantiomér syntetický izomér; (R,3S) diastereomér kyselina mezo-vínna; DL-(S,S/R,R)-(±) racemát (1:1) kyselina hroznová Pozn.: Na zobrazenie stereoizomérov možno použiť ľubovoľnú projekciu. Riešenie úlohy 7 (4 b) Možno použiť ľubovoľný sumárny vzorec: C 4 (C) C 4 4 6 C 4 4 6 + - + - [3 ][C44 6] C44 6 + 3 +C446 K a 1 [ C ] 4 4 6 + - - + - [3 ][C44 6 ] C 4 4 6 + 3 + C 4 4 6 K a - [C ] 4 4 6 Riešenie úlohy 8 (3 b) Ak je podiel v disociačných konštantách (K a1 /K a ) väčší ako 10 3, možno dvojsýtnu kyselinu titrovať postupne do prvého a druhého stupňa. V prípade TA: K a1 1,1 10-3 a K a 5,6 10-5, teda K a1 /K a 19,93 - preto titrácia TA do prvého stupňa nie je indikovateľná ani vizuálnym indikátorom, ani potenciometricky. Pozn.: Možno uznať každú odpoveď, ktorá je založená na dostanočnej/nedostatočnej rozdielnosti disociačných konštánt. Riešenie úlohy 9 ( b) pakovaným stanovením možno odstrániť chyby stanovenia, ktoré sú spôsobené experimentátorom: odčítanie hodnoty, nesprávny pracovný postup. 7
Riešenie úlohy 10 ( b) Aritmetický priemer (ako odhad strednej hodnoty) oveľa lepšie vystihuje správnu hodnotu ako jednotlivé merania. Autori: RNDr. Juraj Bujdák, PhD., Ing. Pavel Májek, PhD., (vedúci autorského kolektívu), RNDr. Martin Walko, PhD. Recenzenti: prof. RNDr. Milan utta, CSc., doc. RNDr. Martin Putala, PhD., prof. RNDr. Peter Schwendt, DrSc. Vydal: IUVENTA, Slovenský inštitút mládeže, atislava 013 8