CHEM I CKÁ OLYM P I ÁDA

Transkript

1 CHEM I CKÁ OLYM P I ÁDA 47. ročník, školský rok 2010/2011 Kategória B Krajské kolo RI EŠENI E A HODNOTENI E ÚLOH 47. ročník Chemickej olympiády, riešenie a hodnotenie úloh krajského kola kategórie B Zodpovedný autor: Prof. RNDr. Miroslav Prokša, PhD. Recenzenti: Prof. RNDr. Peter Schwendt, DrSc., Doc. RNDr. Martin Putala, PhD. Doc. RNDr. Milan Hutta, PhD. Vydal: IUVENTA - Slovenský inštitút mládeţe, 2011 Slovenská komisia Chemickej olympiády

2 RI EŠENI E A HODNOTENI E ÚLOH ZO VŠEOB ECNEJ A ANORGANI CKEJ CHÉM I E Chemická olympiáda kategória B 47. ročník školský rok 2010/2011 Krajské kolo Juraj Bujdák Ústav anorganickej chémie SAV, Bratislava Maximálne 40 bodov (b) Riešenie úlohy 1 (15 b) 2 b 1.1 Pre ideálny plyn platí: V = konst T S rastúcou teplotou rastie molárny objem a klesá hustota. Teplý vzduch s menšou hustotou stúpa v prostredí studeného vzduchu. 2 b 1.2 Mólová hmotnosť oxidu uhličitého je vyššia ako priemerná mólová hmotnosť vzduchu. To isté platí aj pre hustotu. Vzhľadom na vyššiu hustotu, oxid uhličitý sa hromadí dole. 1 b 1.3 Neprítomnosť kyslíka spôsobí zhasenie sviečky. 2 b 1.4. Tento jav sa volá difúzia. Molekuly a atómy plynu sú v neustálom pohybe. (Podľa kinetickej teórie plynov) rýchlosť molekúl rastie s teplotou. 4 b 1.5 V sústavách oxidu dusičitého dochádza v závislosti od reakčných podmienok (T, p) k zmenám v chemickej rovnováhe medzi dimérom a monomérom: 2 NO 2 (g) N 2 O 4 (g) 4 b 1.6 Tlak aj teplota klesá. a) Redší vzduch kladie menší odpor. b) Menší tlak a redší vzduch spôsobujú aj menší parciálny tlak kyslíka. c) Nesúvisí to s menšou teplotou, ale s menším tlakom v dôsledku čoho voda vrie pri niţšej teplote. Riešenie úlohy 2 (18 b) 2 b CH O 2 CO H 2 O 3 3 pv 2 10 m Pa 4 8 b n CO n 2 CH 8, mol RT 8,314 J K mol 293,15 K 4 b m n M CO CO CO 8, mol 44,01g mol 3, g = 3,66 t

3 4 b VCO CH 2000 m 3 V [T, p, n(g)] 2 4 Riešenie úlohy 3 (7 b) 2 b Zn(s) + Cl 2 (aq) Zn 2+ (aq) + 2 Cl - (aq) 4 b 3.2 Vyplýva to z hodnôt štandardných redukčných potenciálov a postavenia medi a zinku v elektrochemickom rade napätia kovov. Skutočnosť ţe zinok je neušľachtilý kov (záporná hodnota štandardného redukčného potenciálu Zn 2+ /Zn) a meď je ušľachtilý kov (kladná hodnota redukčného potenciálu Cu 2+ /Cu) znamenajú prednostnú oxidáciu zinku. 1 b 3.3 Nevhodnosť odstraňovania chlóru týmto spôsobom z pitnej vody vyplýva zo skutočnosti, ţe sa ako dôsledok chemickej oxidácie zinku do vody uvoľňujú zinočnaté katióny. 2

4 RI EŠENI E A HODNOTENI E ÚLOH Z ORGANI CKEJ CHÉM I E Chemická olympiáda kategória B 47. ročník školský rok 2010/2011 Krajské kolo Martin Walko Katedra organickej chémie, Ústav chemických vied, Prírodovedecká fakulta UPJŠ, Košice Maximálne 20 bodov Doba riešenia: 60 minút Riešenie úlohy 1 (14,4 b) 1.1 Sumárny vzorec uhľovodíka A je C H 1b za správny vzorec Štruktúrne vzorce a názvy všetkých konštitučných izomérov v Tab. 1: 0,6 b za správny vzorec, 0,4 b za správny názov (-0,3 b za nesprávny alebo identický vzorec, celkovo však neudeliť záporné body) 1.3 Vyznačenie E/Z izomérov a konjugovaného systému násobných väzieb v Tab. 1: 0,2 b za krížik v správnom políčku (-0,1 b za krížik v nesprávnom políčku, celkovo neísť do záporných hodnôt). Akceptovať aj iné jednoznačné označenie ako krížik. 1.4 Zakrúţkovanie uhľovodíka A v Tab. 1: 1 b za správne určený vzorec Tabuľka 1 Štruktúrny vzorec Názov obsahuje E/Z izoméry obsahuje konjugovaný systém hex-1-én-5-ín hex-4-én-1-ín 3

5 hex-3-én-1-ín 2-metylpent-1-én-4-ín 4-metylpent-3-én-1-ín 3-metylpent-1-én-4-ín 3-metylpent-3-én-1-ín 2-etylbut-1-én-3-ín 1.5 Reakčné schémy všetkých v texte spomenutých reakcií s poţitím štruktúrnych vzorcov. 1 b za správnu reakciu. Ak suťažiaci nesprávne identifikoval uhľovodík A, uznať aj reakcie kde je reaktantom iný uhľovodík 3 H 2, Pt Ag +, OH - Ag + alebo Ag 4

6 3 HCl Cl Cl Cl Cl Cl + Cl Riešenie úlohy 2 (5,6 b) Existujú štyri uhľovodíky sumárneho vzorca C 6 H 6, ktoré po adícii vody za prítomnosti solí Hg 2+ poskytnú diketóny. Napíšte vzorce a názvy týchto uhľovodíkov a vzorce a názvy všetkých diketónov, ktoré z nich môţu vzniknúť. Uhľovodíky: 0,5 b za správny vzorec, 0,3 b za správny názov (-0,25 b za nesprávny alebo identický vzorec, celkovo neísť do záporných hodnôt) Diketóny: 0,4 b za správny vzorec, 0,2 b za správny názov (-0,2 b za nesprávny alebo identický vzorec, celkovo neísť do záporných hodnôt) Štruktúrny vzorec uhľovodíka Názov uhľovodíka hexa-1,5-diín hexa-1,4-diín hexa-1,3-diín 3-metylpenta-1,4-diín 5

7 Štruktúrny vzorec diketónu Názov diketónu O hexa-2,5-dión O O O hexa-2,4-dión O hexa-2,3-dión O O O 3-metylpenta-2,4-dión 6

8 RI EŠENI E A HODNOTENI E ÚLOH Z P RAKTI CKEJ ČASTI Chemická olympiáda kategória B 47. ročník školský rok 2010/2011 Krajské kolo Miroslav Prokša Katedra didaktiky prírodných vied, psychológie a pedagogiky PriF UK, Bratislava Maximálne: Doba riešenia: 40 bodov 120 minút Riešenie úlohy 1 (max. 6 b) Vzhľadom na študijné kolo, by mohli ţiaci navrhnúť pribliţne takýto postup. Odporúčame prijať aj inak formulovaný postup, ktorý bude spĺňať podstatu alkalimetrickej titrácie. Do odmernej banky odpipetujte 10,0 cm 3 vzorky octu. Destilovanou vodou doplňte na objem 100,0 cm 3. Do titračnej banky napipetujte 10,0 cm 3 pripraveného zriedeného roztoku a pridajte cm 3 destilovanej vody a 2-3 kvapky indikátorového roztoku fenolftaleínu. Zmes titrujte odmerným roztokom hydroxidu sodného do vzniku stálej slaboruţovej farby. Zaznačte si spotrebu. Po prvom orientačnom stanovení meranie zopakujte trikrát. Z týchto troch hodnôt vypočítajte priemer spotreby odmerného roztoku hydroxidu sodného. Riešenie úlohy 2 (max. 2 b) CH 3 COOH + NaOH CH 3 COONa + H 2 O Riešenie úlohy 3 (max. 12 b) Ak je uvedená spotreba roztoku hydroxidu sodného v tolerancii do 15 % zo správnej hodnoty, pridelíme 12 bodov. Ak je uvedená spotreba roztoku hydroxidu sodného v tolerancii 15 aţ 25 %, pridelíme 6 bodov. Pri väčších chybách pridelíme iba 2 body. Riešenie úlohy 4 (max. 6 b) Ţiaci môţu pouţiť napríklad tento vzťah c(naoh) V(NaOH) c (CH 3 COOH) = 10 V(CH3COOH) 7

9 c(ch 3 COOH) látková koncentrácia kyseliny octovej v skúmanom octe V(CH 3 COOH) objem zriedeného roztoku octu c(naoh) látková koncentrácia titračného roztoku hydroxidu sodného V(NaOH) priemerná spotreba titračného roztoku hydroxidu sodného 10 prepočítavací koeficient zriedenia Riešenie úlohy 5 (max. 6 b) Ţiaci môţu pouţiť napríklad tieto vzťahy n(ch 3 COOH) = c (CH 3 COOH) 0,1 n(ch 3 COOH) látkové mnoţstvo kyseliny octovej v 0,1 dm 3 skúmaného octu c(ch 3 COOH) látková koncentrácia kyseliny octovej v skúmanom octe 0,1 objem 0,1 dm 3 skúmaného octu m(ch 3 COOH) = n(ch 3 COOH) M(CH 3 COOH) m(ch 3 COOH) hmotnosť kyseliny octovej v 0,1 dm 3 skúmaného octu n(ch 3 COOH) látkové mnoţstvo kyseliny octovej v 0,1 dm 3 skúmaného octu M(CH 3 COOH) mólová hmotnosť kyseliny octovej Riešenie úlohy 6 (max. 4 b) Z vypočítanej hmotnosti kyseliny octovej vo vzorke a podľa údajov v tabuľke 1 ţiaci určia druh pouţitého octu. Riešenie úlohy 7 (max. 2 b) Body (maximálne 2 b) treba prideliť podľa úplnosti a precíznosti popisu pozorovania a vysvetlenia. Riešenie úlohy 8 (max. 2 b) Za precíznosť manuálnych zručností, čistotu a poriadok na pracovisku a za úplnosť a správnosť pozorovania a záverov. Poznámka pre krajských predsedov Za vzorku octu odporúčame pouţiť kvasný ocot liehový. 8

10 9