zdolny Ślązak Gimnazjalista

Transkrypt

1 Instrukcja dla ucznia 1. Podczas rozwiązywania zadań moŝesz korzystać z dostępnych źródeł informacji układu okresowego pierwiastków oraz tabeli rozpuszczalności soli i wodorotlenków.. Rozwiązania zadań wpisuj w wyznaczonych miejscach arkusza. Nie uŝywaj korektora. Gdy popełnisz błąd przekreśl błędny zapis i napisz poprawną odpowiedź. 3. Dobrze gospodaruj swoim czasem pracy. śyczymy Ci powodzenia Wypełnia WKK Podpis sprawdzającego. ZADANIE I. Informacja do zadania. Azotan (V) miedzi (II) moŝna otrzymać w wyniku przemian chemicznych jednolub wieloetapowych zapisanych schematami I, II i III: I.Cu II.Cu III.Cu A(aq) Cu(NO 1. 3) + xno + B A(aq) Z Cu(NO. 3. 3) D E(aq) A CuCl Q yh (aq) Cu(NO Związki miedzi (II), które są produktami pośrednimi przemian to chlorek miedzi (II) oraz związki oznaczone literami Z i Q. Związki Z i Q naleŝą do innych grup związków nieorganicznych niŝ chlorek miedzi (II). Rozkład termiczny związku Q prowadzi do otrzymania związku Z. W kaŝdej z przemian I, II, III wykorzystano wodny roztwór substancji A. W przemianie jednoetapowej oznaczonej numerem I. uŝyto stęŝonego roztworu substancji A. W przemianach wykorzystano równieŝ substancje B i D oraz wodny roztwór substancji E. A. Zapisz wzory i nazwy sześciu substancji chemicznych, które kryją się pod literami: Substancja Wzory Nazwy Z Q A B D E zdolny Ślązak Gimnazjalista XI DOLNOŚLĄSKI KONKURS CHEMICZNY DLA UCZNIÓW SZKÓŁ GIMNAZJALNYCH III ETAP WOJEWÓDZKI część teoretyczna O r. Czas trwania 70 minut Zadanie I II III VI V T L Razem max. pkt Punkty uzyskane 3 ) A. B. C. D Konkurs zdolny Ślązak Gimnazjalista 011/01, finał XI DKCh 1

2 B. Zapisz w formie cząsteczkowej równania sześciu reakcji oznaczonych numerami C. Zapisz w formie jonowej skróconej równania trzech reakcji przebiegających pod wpływem wodnego roztworu związku A. D. Określ odczyn wodnego roztworu azotanu (V) miedzi (II) zapisując w formie jonowej skróconej równanie reakcji chemicznej, która uzasadnia ten odczyn. Odczyn roztworu azotanu (V) miedzi (II): ZADANIE II Katalityczny rozkład ditlenku diwodoru Uzupełnij poniŝsze zdania. Szybkość reakcji chemicznej określana jest zmianą. substancji reagujących w jednostce czasu. Szybkość reakcji zaleŝy od charakteru cząsteczek, stęŝeń.., stopnia.. reagentów, ciśnienia i. Znaczący wpływ ma obecność katalizatora, który obniŝa energię. i zwiększa szybkość reakcji chemicznej. Konkurs zdolny Ślązak Gimnazjalista 011/01, finał XI DKCh

3 . Podczas zajęć koła chemicznego uczniowie wykonali doświadczenia przedstawione schematycznymi rysunkami A i B. Obserwacje i wnioski: Obserwujemy gwałtowne wydzielanie się gazu tlenu związane z rozkładem H O Obserwacje i wnioski: Po dodaniu katalizatora FeCl 3 (aq) następuje gwałtowny rozkład H O wydzielanie się gazu, który jednak zostaje zahamowany po dodaniu stęŝonego H 3 PO 4 Uzupełnij zdania wnioski podsumowujące przeprowadzone doświadczenia. A. Ze względu na stan skupienia reagentów wyróŝnia się katalizę homogeniczną, gdy substraty i katalizator znajdują się w tym samym stanie skupienia, np. rozkład H O pod wpływem... (zapisz nazwę substancji). Gdy substraty i katalizator stanowią odrębne fazy, np. rozkład H O pod wpływem.. (zapisz nazwę substancji), to mówimy o katalizie B. Kwas... (zapisz nazwę substancji), pełni funkcję reakcji rozkładu ditlenku diwodoru. 3. Napisz równanie reakcji rozkładu ditlenku diwodoru. ZADANIE III. metoda obliczenia wzór, Do wody utlenionej, 3 % roztworu ditlenku diwodoru odpowiedź wprowadzono 50 mg tlenku manganu (IV) i zaobserwowano burzliwe wydzielanie się tlenu. Po ustaniu reakcji odsączono pozostałość i wysuszono; jej masa wynosiła 50 mg. Ustalono jej skład : 63, % masowych manganu i 36,78 % tlenu Ustal wzór substancji, która pozostała po reakcji wykonując stosowne obliczenia. Jaką funkcję pełnił tlenek manganu (IV) w tej reakcji. Konkurs zdolny Ślązak Gimnazjalista 011/01, finał XI DKCh 3

4 Wzór substancji która pozostała po reakcji:... Funkcja tlenku manganu (IV) w tej reakcji:. Informacja do zadania IV. W zlewce znajduje się równomolowa mieszanina trzech soli. Wiadomo, Ŝe w jej skład wchodzą na pewno siarczan (VI) sodu i chlorek sodu. Trzecią solą moŝe być węglan sodu lub octan (etanian) sodu. MoŜliwy jest zatem zestaw X: Na SO4, NaCl, NaCO3 zestaw Y: Na SO4, NaCl, CH 3COONa Mieszaninę tę wprowadzono do wody i po rozpuszczeniu uzyskano klarowny roztwór. ZADANIE IV. A. Masz do dyspozycji trzy odczynniki: roztwory wodne chlorku magnezu, chlorku baru i azotanu (V) potasu. 1. W tabeli poniŝej zapisz obserwacje, jakie poczyniłbyś wprowadzając A.1. A.. A.3. B kaŝdy z wymienionych odczynników do roztworu otrzymanego przez rozpuszczenie soli z zestawu X i z zestawu Y. Zestaw X roztwór chlorku magnezu Odczynniki roztwór chlorku baru roztwór azotanu (V) potasu Zestaw Y. Zapisz wzór i nazwę odczynnika, którego zastosowanie pozwoli jednoznacznie określić zestaw soli wprowadzony do wody (zestaw X czy zestaw Y). Konkurs zdolny Ślązak Gimnazjalista 011/01, finał XI DKCh 4

5 3. Zapisz w formie cząsteczkowej i jonowej skróconej równanie reakcji, która zaszłaby po wprowadzeniu odczynnika wskazanego w punkcie. do roztworu otrzymanego przez rozpuszczenie soli z zestawu X. B. Po wprowadzeniu do wody równomolowej mieszaniny soli z zestawu X. uzyskano 50 cm 3 roztworu. Masa wchodzącego w skład mieszaniny siarczanu (VI) sodu wynosiła 7,1 g. Oblicz stęŝenie molowe kationów sodu w otrzymanym roztworze. ZałóŜ całkowitą dysocjację wszystkich soli. Konkurs zdolny Ślązak Gimnazjalista 011/01, finał XI DKCh 5

6 ZADANIE V. Przeprowadzając analizę ilościową pewnej substancji stwierdzono, Ŝe zawiera ona 18,55 % sodu i 5,80 % siarki. Zawartość wody określono przeprowadzając reakcję próbki badanej substancji o masie równej 1,680 g z nadmiarem węglika wapnia CaC. Objętość % wody, metoda % tlenu, metoda Ustalanie wzoru, metoda Obliczenia, wzór soli wydzielonego etynu mierzona w warunkach normalnych wynosiła 0,378 dm 3. Resztę badanej substancji stanowił tlen. Ustal wzór sumaryczny badanej substancji wiedząc, Ŝe jest ona uwodnioną solą o masie molowej M = 48 g/mol. Konkurs zdolny Ślązak Gimnazjalista 011/01, finał XI DKCh 6

7 BRUDNOPIS (zapisy w brudnopisie nie będą sprawdzane i punktowane) Konkurs zdolny Ślązak Gimnazjalista 011/01, finał XI DKCh 7

8 Instrukcja dla ucznia 1. Zadania laboratoryjne wykonuj uwaŝnie, zgodnie z zasadami bezpieczeństwa obowiązującymi w pracowni chemicznej, przestrzegaj uwag i wskazówek przekazanych przez Komisję. Do doświadczeń uŝywaj niewielkich ilości odczynników. Po wykonaniu doświadczeń umyj ręce.. Z zestawu odczynników korzystają równieŝ Twoi koledzy. Pamiętaj więc o odstawianiu ich na półkę zaraz po wykorzystaniu. 3. Podczas rozwiązywania zadań moŝesz korzystać z dostępnych źródeł informacji układu okresowego pierwiastków oraz tabeli rozpuszczalności soli i wodorotlenków. 4. Rozwiązania zadań wpisuj w wyznaczonych miejscach arkusza. Nie uŝywaj korektora. Gdy popełnisz błąd przekreśl błędny zapis i napisz poprawnie. 5. Dobrze gospodaruj swoim czasem pracy. Po zakończeniu pracy oddaj arkusz z rozwiązaniami członkowi Komisji. 6. Przed opuszczeniem pracowni posprzątaj swoje stanowisko pracy zgodnie z uwagami Komisji. śyczymy Ci Zad. VI VII powodzenia Wypełnia WKK max. pkt Podpis sprawdzającego. zdolny Ślązak Gimnazjalista XI DOLNOŚLĄSKI KONKURS CHEMICZNY DLA UCZNIÓW SZKÓŁ GIMNAZJALNYCH III ETAP WOJEWÓDZKI część laboratoryjna (A) r. Czas trwania 70 minut Punkty uzyskane Informacja do zadań Stopień utlenienia pierwiastka w danym związku chemicznym jest to liczba elektronów uzyskanych lub oddanych przez atom tego pierwiastka podczas tworzenia związku, przy załoŝeniu, Ŝe wszystkie wiązania są jonowe. Stopień utlenienia składa się z dwóch elementów: 1) znaku jeśli znak jest dodatni + (w zapisach go pomijamy) to atom utracił elektrony; jeśli znak jest ujemny, to atom zyskał elektrony; ) liczby rzymskiej określa ona liczbę elektronów utraconych lub uzyskanych przez atom w porównaniu z atomem wolnego pierwiastka. Reguły obliczania stopni utlenienia stopnie utlenienia wolnych pierwiastków wynoszą 0; stopień utlenienia pierwiastka tworzącego jon prosty jest równy ładunkowi tego jonu; stopień utlenienia tlenu w związkach chemicznych wynosi II (z wyjątkiem fluorku tlenu F O, w którym ma wartość II i nadtlenków np. H O Na O, w których jest równy I); stopień utlenienia wodoru jest równy I (z wyjątkiem wodorków metali np. NaH, w których jest równy I); suma stopni utlenienia wszystkich pierwiastków wchodzących w skład związku chemicznego wynosi 0. Na czym polegają reakcje utleniania redukcji, czyli reakcje redoks? Utlenianie to proces polegający na oddawaniu elektronów przez atomy pierwiastka, co wiąŝe się z podwyŝszeniem jego stopnia utlenienia. Substancja zawierająca ten atom ulega utlenieniu. Redukcja to proces polegający na przyjmowaniu elektronów przez atomy pierwiastka, co wiąŝe się z obniŝeniem jego stopnia utlenienia. Substancja zawierająca ten atom ulega redukcji. Elektrony tracone przez jeden atom są zyskane przez inny. Z tego powodu utlenianie i redukcja zawsze zachodzą w tym samym czasie i dlatego określa się je jednym terminem reakcji redoks. Wersja A Konkurs zdolny Ślązak Gimnazjalista 011/01, finał XI DKCh 1

9 -1e - =-e - -e - +4e - WPISZ SWÓJ KOD Etapy zapisywania równań reakcji na przykładzie spalania wodoru. a) zapisujemy stopnie utlenienia pierwiastków: 0 0 I II H + O H O b) zaznaczamy liczbę oddawanych i przyjmowanych elektronów: 0 H 0 I II + O H O c) uwzględniamy liczbę elektronów oddawanych w procesie utleniania i przyjmowanych w procesie redukcji proces utleniania 0 I II H + O H O proces redukcji 1 0 d) uzupełniamy równanie reakcji o współczynniki stechiometryczne: H + O H O W powyŝszej reakcji wodór ulega procesowi utleniania, jest więc reduktorem. Natomiast tlen ulega procesowi redukcji, jest więc utleniaczem. Reakcję spalania wodoru łatwo zbilansować, nie zastanawiając się jaka liczba elektronów została przekazana od reduktora do utleniacza. Bardziej złoŝone reakcje redoks są trudne do zbilansowania w inny sposób niŝ przedstawiony powyŝej na przykładzie syntezy wody. Utleniaczami są substancje, które powodują utlenianie innej substancji, a same ulegają przy tym redukcji. Pospolitymi utleniaczami są reaktywne niemetale tj. tlen, fluorowce oraz związki zawierające tlen, szczególnie w roztworach kwasowych np. dichromian (VI) potasu K Cr O 7, manganian (VII) potasu KMnO 4. Roztwór zawierający jony MnO 4 ma barwę róŝowofioletową. Produkty redukcji manganianu (VII) moŝna zidentyfikować na podstawie ich zabarwienia w roztworze wodnym, wiedząc, Ŝe barwa związku zaleŝy od stopnia utlenienia manganu: MnO 4 barwa zielona MnO brunatny osad + +e - =+4e - Mn bezbarwny lub bladoróŝowy ZADANIE VI. Badanie wpływu odczynu środowiska na utleniające właściwości manganianu (VII) potasu. Przeprowadź doświadczenia zgodnie z instrukcją zapisaną poniŝej. Obserwuj A B C zmianę zabarwienia roztworu manganianu (VII) potasu zachodzącą we wszystkich trzech probówkach. Instrukcja Przygotuj trzy probówki. Do kaŝdej wprowadź 5 kropli roztworu manganianu (VII) potasu. Przeprowadź kolejno trzy doświadczenia. I. Do pierwszej probówki wprowadź 5 kropli M roztworu kwasu siarkowego (VI), a następnie kilka kryształków siarczanu (IV) sodu. II. Do drugiej probówki wprowadź 5 kropli wody, a następnie kilka kryształków siarczanu (IV) sodu. III. Do trzeciej probówki wprowadź 5 kropli M roztworu wodorotlenku sodu, a następnie kilka kryształków siarczanu (IV) sodu. Wersja A Konkurs zdolny Ślązak Gimnazjalista 011/01, finał XI DKCh

10 A. Zapisz obserwowane zmiany i wyjaśnij czym jest spowodowana zmiana barwy manganianu (VII) potasu w poszczególnych probówkach? Probówka I.. Probówka II.. Probówka III.. Wnioski W probówce I. zaszła reakcja, którą moŝemy opisać następującym równaniem zaznaczając proces redukcji i utleniania: +5e - VII IV K MnO4 + Na S O3 + H SO4 = Mn SO4 + Na S O4 + K SO4 + H -e - II a więc, po uzgodnieniu współczynników stechiometrycznych: KMnO4 + 5NaSO3 + 3H SO4 = MnSO4 + 5NaSO4 + K SO4 + 3H O VI O 5 W zapisie jonowym skróconym równanie ma postać: + + MnO4 + 5SO3 + 6H = Mn + 5SO4 + 3H O B. Uzupełnij zapisy reakcji zachodzących w probówkach II i III. W probówce II. zaszła reakcja, którą moŝemy opisać następującym równaniem zaznaczając proces redukcji i utleniania: KMnO Na SO + H O = MnO + Na SO + KOH a więc: W zapisie jonowym skróconym równanie ma postać: W probówce III. zaszła reakcja, którą moŝemy opisać następującym równaniem zaznaczając proces redukcji i utleniania: KMnO4 + NaSO3 + KOH = K MnO4 + NaSO4 + H O a więc: W zapisie jonowym skróconym równanie ma postać: Wersja A Konkurs zdolny Ślązak Gimnazjalista 011/01, finał XI DKCh 3

11 C. Uzupełnij zdania. W reakcji I. następuje zmiana stopnia utlenienia manganu z do., a tym samym zmiana zabarwienia roztworu z róŝowofioletowego do W reakcji II. następuje zmiana stopnia utlenienia manganu z do., a tym samym zmiana zabarwienia roztworu z róŝowofioletowego do W reakcji III. następuje zmiana stopnia utlenienia manganu z do., a tym samym zmiana zabarwienia roztworu z róŝowofioletowego do Analizując równania reakcji moŝna stwierdzić, Ŝe najsilniejsze właściwości utleniające przejawia manganian (VII) potasu w środowisku., słabsze w środowisku.., a najsłabsze w środowisku. W kaŝdej z tych reakcji jony siarczanowe (IV) były do.., zatem jony siarczanowe (IV) pełniły rolę. ZADANIE VII. Ditlenek diwodoru (woda utleniona) jako utleniacz / reduktor A B C. D A. Wykonaj dwa doświadczenia tzw. ślepe próby, zgodnie z instrukcją podaną poniŝej w formie schematycznego rysunku. Zapisz obserwacje, równania reakcji w formie cząsteczkowej i jonowej skróconej oraz wnioski. Wykonane próby ułatwią Ci identyfikację produktów reakcji, które przeprowadzisz w punktach B. i C. Obserwacje: Równania reakcji chemicznej w formie cząsteczkowej i jonowej skróconej Wnioski:. Wersja A Konkurs zdolny Ślązak Gimnazjalista 011/01, finał XI DKCh 4

12 Instrukcja B. Do probówki wprowadź 1 kroplę soli ołowiu (II) i dodaj 1 kroplę roztworu siarczku sodu. Następnie do otrzymanego osadu dodawaj kroplami 10% roztwór wody utlenionej. Obserwuj zmiany przez kilka minut. Obserwacje:.... Równania reakcji chemicznej w formie cząsteczkowej: Wnioski:. Instrukcja C. Do probówki wprowadź 5 kropli 3 % wody utlenionej i 5 kropli 1 M roztworu kwasu azotowego (V). Następnie wsyp do niej szczyptę tlenku ołowiu (IV). Zanotuj obserwacje. Zwróć uwagę na wydzielający się gaz. W celu identyfikacji jednego z produktów, dodaj do roztworu w probówce kilka kropli roztworu jodku potasu. Obserwacje: Równania przebiegających reakcji w formie cząsteczkowej: 1... Wnioski:. D. Zapisz ogólny wniosek dotyczący utleniająco-redukujących właściwości ditlenku diwodoru wynikający z doświadczeń przeprowadzonych w punktach B i C. Wersja A Konkurs zdolny Ślązak Gimnazjalista 011/01, finał XI DKCh 5

13 BRUDNOPIS (zapisy w brudnopisie nie będą sprawdzane i punktowane) Wersja A Konkurs zdolny Ślązak Gimnazjalista 011/01, finał XI DKCh 6