X Jubileuszowy Konkurs Chemiczny Bajeczne kolory - chemiczne wytwory

Transkrypt

1 Lucyna Haraszkiewicz, Edward Haraszkiewicz X Jubileuszowy Konkurs Chemiczny Bajeczne kolory - chemiczne wytwory Etap I - szkolny Zadanie 1. Jasiek Szukalski, Drogi Kolego, znany był jako Mister Dlaczego. Gdy rano wstawał, od pierwszej chwili, krewni Dlaczego dręczeni byli. Ulżyj ich doli, Drogi Kolego, i sam odpowiedz na pięć dlaczego. 1. Dlaczego zimą woda w morzu nie zamarza do dna? 2. Dlaczego symbol na przykład sodu piszemy Na? 3. Dlaczego z wrzątku nie robimy sodowej wody? 4. Dlaczego powstaje oraz czym jest mgła? 5. Dlaczego zamiast proszku do pieczenia można użyć oczyszczonej sody? Zadanie 2. Jasiek miewa koszmarne sny chemiczne. W jednym z nich gasił płonący magnez. Jasiek chwycił szybko gaśnicę śniegową (zawierającą dwutlenek węgla), skierował jej wylot na płomień i... obudził się zlany potem. 1. Jakie właściwości dwutlenku węgla wykorzystywane są do gaszenia pożarów? 2. Uzasadnij, czy słuszne było postępowanie Jaśka we śnie, zapisując odpowiednie równanie reakcji chemicznej. 3. Czy użyłbyś gaśnicy śniegowej gasząc pożar z zewnętrznej strony budynku na 10 piętrze? Odpowiedź uzasadnij. Zadanie 3. Wodne roztwory soli miedzi o wzorach CuSO 4, CuCl 2 mają barwę niebieską. 1. Napisz po jednym przykładzie równania reakcji otrzymywania każdej z tych soli. Wykorzystaj przy każdej soli inną metodę otrzymywania. 2. Podaj ich systematyczne nazwy. 3. Napisz równania dysocjacji jonowej każdej z nich. 4. Odpowiedz, który z jonów jest odpowiedzialny za barwę wodnych roztworów soli. Uzasadnij swój wybór. Zadanie 4. Przeczytaj uważnie zdania I - III, a następnie pytania 1-3.

2 I W kolbie znajdował się gaz (produkt reakcji syntezy wodoru z żółtozielonym, trującym gazem). II Kolbę odwrócono i zanurzono do wanienki zawierającej wodę z oranżem metylowym. III Po dostaniu się do kolby pierwszych kropli wody z wanienki tworzy się w jej wnętrzu barwna fontanna, a po chwili cała kolba wypełnia się barwną cieczą.

3 1. Napisz równania reakcji powstawania gazu z punktu I. Podaj nazwę systematyczną produktu. 2. Jaka substancja powstaje w punkcie III? 3. Określ, jaka zmiana barwy następuje w kolbie w stosunku do wanienki. 4. O czym świadczy początkowe tworzenie się fontanny w kolbie. Zadanie 5. Cena 1 kg metalu o nazwie iryd (grec. iris znaczy tęcza) wynosi $ (dolarów USA). Gęstość irydu równa jest 22 g/cm 3. Oblicz wartość (w dolarach) sztabki w kształcie prostopadłościanu o wymiarach: 4cm x 5cm x 10cm wykonanej z irydu. Etap II - międzyszkolny Zadanie 1. Skarżył się chemik Henio Jaśkowi: Nie mogę rady dać problemowi. Jasiek nie wiedział. Nic w tym zdrożnego. Pomóż im obu, Drogi Kolego. część I Na kawałku blachy usypano stożek z wiórów magnezu. Wióry rozpalono i przykryto odwróconym słoikiem. Po wygaśnięciu żaru zdjęto słoik i przecięto stożek nożem. Zewnętrzna jego warstwa była biała a wewnętrzna żółtozielona. 1. Podaj nazwy systematyczne powstałych substancji (załóż, że powietrze jest mieszaniną tylko dwóch głównych składników). 2. Napisz ich wzory sumaryczne (jeden z pierwiastków jest trójwartościowy).

4 3. Narysuj ich wzory strukturalne. 4. Napisz równania reakcji powstawania obu substancji. część II Po zalaniu wodą żółtozielonej substancji wytwarza się gaz o ostrej woni. Gaz ten powoduje zmianę barwy zwilżonego wodą czerwonego papierka lakmusowego na niebieską. 5. O czym świadczy zmiana barwy papierka lakmusowego? 6. Podaj nazwę tego gazu. 7. Podaj wzór sumaryczny powstałego gazu. 8. Napisz równanie reakcji żółtozielonej substancji z wodą, wiedząc że drugim produktem jest związek, który można otrzymać w reakcji białej substancji z I części doświadczenia z wodą. Zadanie 2. Jasiek i Henio uwielbiają barwne sztuczki. Podczas pokazu jednej z nich na stole stawiają szklaną miskę wypełnioną bezbarwną cieczą. Jasiek podnosi dłonie pokazując widowni, że ich wnętrze jest całkiem zwyczajne. Następnie wkłada dłonie do miski i teraz staje się cud. Dłonie Jaśka stają się malinowoczerwone, taka też po chwili staje ciecz w misce. 1. Jaka substancja znajduje się na dłoniach Jaśka? 2. Jaka substancja może znajdować się w misce, aby pojawiła się barwa malinowoczerwona? 3. Napisz równanie reakcji, które wyjaśnia, w jakiej postaci znajduje się substancja w misce. 4. Co powinien zrobić Henio, aby zawartość miski stała się znowu bezbarwna? 5. Podaj odpowiednie równanie reakcji w zapisie cząsteczkowym i jonowym, ilustrujące działanie Henia. Zadanie 3. W krainie barw - Chemilandii panuje Jego Powszechność Król Węgiel. Król Węgiel jest bardzo zmienny. To jest miękki, to znów twardszy od stali. 1. O jakim zjawisku jest mowa w zadaniu? Jedną z właściwości różniących obie odmiany węgla jest przewodnictwo prądu elektrycznego. Pamiętaj o różnicach w sposobie rozmieszczenia atomów w sieci krystalicznej każdej z tych odmian węgla oraz o położeniu węgla w układzie okresowym. 2. Wyjaśnij, dlaczego jedna z odmian węgla przewodzi prąd elektryczny a druga nie przewodzi. Trzecia odmiana węgla zwana fullerenem odkryta została w 1985 r. Masa cząsteczkowa wynosi 936 u a masa atomowa węgla wynosi 12 u.

5 3. Oblicz, z ilu atomów węgla zbudowana jest cząsteczka fullerenu. Zadanie 4 Pewną ilość węglanu wapnia prażono, zbierając powstający gaz. Objętość gazu zmierzona w warunkach normalnych wynosiła 33,6 dm 3. Masy atomowe wynoszą: Ca _ 40 u C _ 12 u O _ 16 u 1. Napisz równanie opisanej reakcji. 2. Oblicz, ile gramów węglanu wapnia użyto w tej reakcji. 3. Jakie jest praktyczne znaczenie omawianego procesu? Ogrzewając mocno węglan wapnia z pyłem cynkowym otrzymujemy trzy tlenki, z których jeden jest palny. 4. Napisz równanie zachodzącej reakcji. 5. Oblicz, ile moli palnego tlenku z informacji po punkcie 4 spali się w tlenie, jeżeli w reakcji tej powstaje tyle moli produktu, ile moli gazu powstaje w reakcji rozkładu 1,5 mola węglanu wapnia. Zadanie 5. Mając do dyspozycji magnez, tlen, wodór i chlor napisz wszystkie równania reakcji, które doprowadzą do otrzymania soli w reakcjach wymiany. etap II - test Wartości liczbowe mas atomowych: M c = 12 u, M H = 1 u, M N = 14 u, M O = 16 u, M S = 32 u 1. Rozdrobniony węgiel (sadza) ma zdolności adsorbcyjne. Oznacza to: a) zdolność do pochłaniania substancji w całej objętości, b) zdolność gromadzenia różnych substancji na powierzchni ziaren, c) zdolność do rozpuszczania się w rozpuszczalnikach organicznych, d) zdolność do przechodzenia ciała stałego w gaz z pominięciem stanu ciekłego. 2. Wkładając kawałek lodu do wody o temp C obserwujesz proces: a) topnienia, b) rozpuszczania, c) sedymentacji, d) dekantacji. 3. Węglowodór mający w 4 molach cząsteczek 16 moli atomów wodoru to: a) butan, b) okten, c) acetylen, d) etylen.

6 4. Nie można sporządzić roztworu zawierającego jednocześnie: a) NH 4 Cl i NH 4 NO 3, b) K 2 SiO 3 i Na 2 SiO 3, c) NaNO 3 i K 2 CO 3, d) FeCl 3 i Na 2 SiO Współczynniki stechiometryczne w równaniu chemicznym: x N 2 O 5 y NO 2 + z O 2 kolejno wynoszą: a) x = 1, y = 4, z = 2, b) x = 2, y = 4, z = 1, c) x = 4, y = 2, z = 1, d) x = 4, y = 1, z = 2, 6. Wartościowość chloru w kwasach HClO 2, HClO 4, HClO, HClO 3 wynosi kolejno: a) I, II, III, IV, b) I, III, V, VII, c) III, VII, I, V, d) III, V, I, VII. 7. Wzór tlenku niemetalu, który w reakcji z wodą tworzy kwas o wzorze H 3 XO 3 ma postać: a) XO 3, b) X 3 O 2, c) X 2 O 3, d) X 2 O. 8. Zmieszano 50 g roztworu 10 % i 25 g roztworu 4 % tej samej substancji. Otrzymany roztwór jest: a) 8 %, b) 7 %, c) 10 %, d) 5 %. 9. Produkty reakcji zobojętniania zasady sodowej kwasem azotowym(iii) przedstawia: a) NO 3, H +, NaOH, b) H 2 O, Na +, NO 3 c) H +, Na +, OH, NO 2, d) H 2 O, Na +, NO Pewien pierwiastek tworzy tlenek typu EO 3 i wodorek typu H 2 E. Na tej podstawie możesz powiedzieć, że pierwiastek E należy do: a) III okresu, b) VI okresu, c) 16 grupy (VI grupy głównej), d) 13 grupy (III grupy głównej). 11. Do roztworu dodano fenoloftaleiny stwierdzając pojawienie się barwy malinowej. Następnie dodano kwas siarkowy(vi) w nadmiarze. Możliwa jest sytuacja: a) zmiana wartości ph z 6 na 7, b) zmiana wartości ph z 3 na 5 c) zmiana wartości ph z 10 na 4, d) zmiana wartości ph z 7 na 8.

7 12. Aby oczyścić wodór z domieszki chlorowodoru najlepiej jest użyć: a) stężony H 2 SO 4, b) H 2 O, c) CuO, d) roztwór KOH. 13. Jaka masa związku odpowiada liczbie Avogadra cząsteczek: a) 4,4 g CO 2, b) 17 g NH 3, c) 36 g H 2 O, d) 49 g H 2 SO W skład zwykłego szkła wchodzą: a) Na 2 O, SiO 2, b) Na 2 O, CaO, SiO 2, c) K 2 O, CaO, SiO 2, d) Na 2 O, CaO, SiO 2, Al 2 O 3, B 2 O W stanie rodzimym można między innymi spotkać : a) Ca, b) Mg, c) K, d) Au. 16. Działając kwasem solnym na znajdujące się w probówkach Na 2 SO 3, Na 2 S, Na 2 SO 4 stwierdzono wydzielanie się dwutlenku siarki: a) we wszystkich probówkach, b) tylko w probówce z Na 2 SO 3, c) tylko w probówkach z Na 2 SO 3 i Na 2 S, d) w probówkach z Na 2 S i Na 2 SO O właściwościach pierwiastków decydują: a) elektrony zapełniające pierwszą powłokę elektronową, b) protony znajdujące się w jądrze, c) protony i neutrony znajdujące się w jądrze, d) elektrony zapełniające ostatnią powłokę elektronową (walencyjną). 18. Metale otrzymuje się z rud tlenkowych za pomocą: a) ogrzewania w wysokiej temperaturze, b) działania kwasem solnym, c) redukcji węglem, d) prądu elektrycznego. 19. Po zmieszaniu zasady potasowej z kwasem azotowym(v) w stosunku molowym 1 :1 w roztworze pozostały jony: a) K + i H +, b) K + i NO 3, c) K + i OH, d) OH i NO Przykładem reakcji wymiany podwójnej jest reakcja opisana równaniem: a) S + O 2 SO 2, b) Zn + 2 HCl ZnCl 2 + H 2,

8 c) 2 KClO 3 2 KClO + 2 O 2, d) CuSO NaOH Cu(OH) 2 + Na 2 SO Siarczanu(VI) magnezu nie można otrzymać w reakcji: a) MgO z H 2 SO 4, b) Mg(OH) 2 z SO 3, c) MgCO 3 z H 2 SO 4, d) Mg(OH) 2 z SO W skład dwóch moli cząsteczek Al 2 O 3 wchodzą: a) 2 mole atomów tlenu i 3 mole atomów glinu, b) 3 mole atomów glinu i 4 mole atomów tlenu, c) 2 mole atomów glinu i 3 mole atomów tlenu, d) 4 mole atomów glinu i 6 moli atomów tlenu. 23. Atom chloru o liczbie atomowej 17 i liczbie masowej 35 zawiera w jądrze: a) 35 protonów, b) 18 neutronów, c) 35 neutronów, d) 17 neutronów. 24. W którym z wymienionych niżej roztworów znajduje się tyle samo jonów co w roztworze azotanu(v) miedzi(ii) o stężeniu 2 mol/dm 3? a) roztwór chlorku magnezu o stężeniu 3 mol/dm 3, b) roztwór chlorku sodu o stężeniu 3 mol/dm 3, c) roztwór azotanu(v) glinu o stężeniu 2 mol/dm 3, d) roztwór fosforanu(v) żelaza(ii) o stężeniu 2 mol/dm W którym przypadku przez działanie mocnym kwasem na sól nie wydzieli się gaz? a) Na 2 SO 3, b) (NH 4 ) 2 CO 3, c) K 2 SO 4, d) Na 2 S. 26. Do osuszania substancji chemicznych w eksykatorze można użyć : a) gipsu krystalicznego, b) CaCl 2, c) CaCl. 2 2 H2O, d) kalcytu. Finał Zadanie 1 W butelce nr 1 masz mieszaninę roztworów wodnych chlorku sodu i chromianu(vi) potasu o jednakowych stężeniach a w butelce nr 2 wodny roztwór azotanu(v) srebra(i). I. Odlej ok. 1 cm 3 mieszaniny roztworów z butelki nr 1 do przygotowanej probówki. II. Pobierz swoją pipetą roztwór azotanu(v) srebra(i) i dodawaj kroplami do probówki zawierającej mieszaninę roztworów chlorku sodu i chromianu(vi) potasu. 1. Zapisz obserwacje.

9 2. Napisz w formie cząsteczkowej i jonowej równania zachodzących reakcji chemicznych. 3. Stosując nazwy systematyczne soli podaj kolejność ich pojawiania się tych soli w postaci osadów. 4. O czym świadczy taka kolejność wytrącania się soli? Zadanie 2 I. Sprawdź zabarwienie oranżu metylowego w roztworze kwasu, zasady i w wodzie destylowanej. 1. Zapisz obserwacje i wniosek. II. W probówce nr 1 masz roztwór wodny chlorku żelaza(iii). Zbadaj odczyn tego roztworu za pomocą oranżu metylowego i papierka uniwersalnego. 2. Zapisz obserwacje i wniosek. III. W probówce nr 2 masz roztwór wodny chlorku sodu. Zbadaj odczyn tego roztworu za pomocą oranżu metylowego i papierka uniwersalnego. 3. Zapisz obserwacje i wniosek. 4. Napisz równania reakcji zobojętniania w formie cząsteczkowej i jonowej ilustrujące proces powstawania chlorku żelaza(iii) i chlorku sodu. Niektóre sole reagują z wodą. Taką solą jest chlorek żelaza(iii). 5. Zakładając, że praktycznie wszystkie cząsteczki kwasu solnego uległy dysocjacji jonowej: a) udokumentuj wniosek z punktu 2 odpowiednimi równaniami reakcji chemicznych w postaci cząsteczkowej i jonowej, b) wyjaśnij, dlaczego odczyn roztworu chlorku żelaza(iii) jest taki, jaki stwierdziłeś. Zadanie 3 W krainie barw Chemilandii panuje Król Węgiel - czytał Jasiek. Brat Króla, Jego Powszechność Książę Krzem uważa, że to jemu przysługuje królewski tytuł. Powszechność jego występowania da się wykazać na każdym kroku. 1. Napisz wzór sumaryczny oraz podaj nazwę zwyczajową tlenku krzemu powszechnie występującego w przyrodzie. Próżno jednak szukać czystego krzemu. Aby go otrzymać można użyć piasku i magnezu. 2. Napisz równanie reakcji otrzymywania krzemu z wyżej podanych substancji. 3. Zaznacz proces utlenienia i redukcji. Wskaż utleniacz i reduktor. Węgiel i krzem tworzą analogiczne połączenia z wodorem. Węglowodory i krzemowodory powstają w podobnych reakcjach. Metan powstaje w reakcji węgliku glinu z kwasem solnym a krzemometan (silan) w reakcji krzemku magnezu z kwasem solnym. 4. Napisz równania reakcji przedstawiające te procesy. Związki krzemu ulegają podobnym reakcjom jak analogiczne związki węgla.

10 5. Napisz równanie reakcji otrzymania krzemianu sodu (Na 2 SiO 3 ), wiedząc że dwutlenek krzemu ma właściwości kwasowe. 6. Napisz równanie reakcji powstawania kwasu krzemowego z soli Na 2 SiO 3, wiedząc, że kwas krzemowy jest substancją trudno rozpuszczalną. 7. Napisz równanie reakcji rozkładu kwasu krzemowego pod wpływem podwyższonej temperatury. Związki krzemu mają bardzo ciekawe właściwości, np. tlenek krzemu(iv) reaguje z fluorowodorem, a jednym z produktów reakcji jest lotny czterofluorek krzemu. 8. Napisz równanie tej reakcji. 9. Jakich naczyń laboratoryjnych nie można użyć do przeprowadzenia reakcji z punktu 8. Uzasadnij swoją odpowiedź. Zadanie 4 Nazwa kwasu szczawiowego wskazuje na jego występowanie. Cząsteczka kwasu jest zbudowana tylko z dwóch grup karboksylowych. 1. Napisz wzór sumaryczny i narysuj wzór strukturalny (kreskowy) tego kwasu. 2. Stosując wzór strukturalny, napisz równanie reakcji kwasu szczawiowego z zasadą sodową. Jak większość związków organicznych kwas szczawiowy rozkłada się pod wpływem ogrzewania a produktami są trzy tlenki niemetali, w tym dwa tego samego pierwiastka. 3. Napisz równanie reakcji rozkładu kwasu szczawiowego. Działając kwasem szczawiowym na azotan(v) srebra(i) otrzymujemy szczawian srebra. 4. Napisz równanie reakcji powstawania szczawianu srebra. Sól ta wysuszona wybucha podczas ogrzewania lub rozgniatania. Produktami jej rozkładu jest metal i związek chemiczny będący produktem całkowitego spalania wielu substancji organicznych. 5. Napisz równanie reakcji rozkładu tej soli. Zadanie 5 Masy molowe [g/mol]: Mg - 24 H 1 Cl - 35 Oblicz objętość wodoru w warunkach normalnych, jaka wydzieli się w reakcji 100 cm 3 kwasu solnego o stężeniu 25% i gęstości 1,125 g/cm 3 z odpowiednią ilością magnezu.