V Podkarpacki Konkurs Chemiczny 2012/2013

HTML
DOWNLOAD

Wielkość: px

Rozpocząć pokaz od strony:

Download "V Podkarpacki Konkurs Chemiczny 2012/2013"

Alina Romanowska
7 lat temu
Przeglądów:

1 V Podkarpacki Konkurs Chemiczny 0/0 ETAP I..0 r. Godz KPKCh Uwaa! asy owe pierwiastków podano na końcu zestawu. Zadanie. Atomy teo sameo pierwiastka moą różnić się: a) konfiuracją elektronową b) liczbą elektronów walencyjnych c) ładunkiem jądra d) x liczbą neutronów w jądrze. Cyna ( 50 Sn) jest pierwiastkiem należącym do rupy pierwiastków o strukturze walencyjnej: a) ns b) x ns p c) ns p 4 d) ns p 6. asa owa cyny wynosi Sn = 8,69 /. Jeden atom cyny ma masę: a) 7,88x0 - b) x,97x 0 - c) 8,69 d),8x0-5 k 4. asa linu zawierająca tyle samo atomów co 5,00 żelaza wynosi: a), b) 7, c) 5, d) x,4 ( Al = 6,98 /, Fe = 55,85 / ) 5,00 n Fe = 0,0895 = n Al, więc m Al = 0,0895 6,98 / =,4 55,85 / 5. Jaki jest wzór tlenku żelaza, jeżeli po spaleniu, żelaza w tlenie otrzymano,9 tlenku? a) Fe b) Fe c) x Fe 4 d) Fe Zawartość tlenu w tlenku żelaza wynosi: m 0 =,9 -, = 0,8, co stanowi n o = 0,05 a ilość i żelaza n Fe = (, / 55,85 /) = 0,076 n Fe : n = 0,076 : 0,05 = :, = :4 wzór tlenku Fe 4.

2 6. Dla substancji azowej zmiana warunków normalnych na warunki o parametrach T = 89 K i p = 09 hpa spowoduje, że objętość azu: a) zwiększy się trzykrotnie b) zmaleje trzykrotnie c) x nie ulenie zmianie d) zwiększy się dwukrotnie. Korzystamy z zależności p0 V T0 0 p V, stąd T a więc objętość azu nie ulenie zmianie. p V T 0 0 V T p 0 0,4 89,4 dm Który/które z wymienionych kationów: +, Al +, Ba +, Cr +, Fe + tworzą się wyłącznie w wyniku utraty elektronów z podpowłok s i p? a) wszystkie jony trójdodatnie b) x tylko kation linu c) kation manezu i baru d) wszystkie wymienione kationy 8. Po dodaniu fenoloftaleiny do roztworu NaH roztwór zabarwił się na malinowo, a po przepuszczeniu przez nieo różnych azów, roztwór odbarwiał się. dbarwienie roztworu powodowało wprowadzenie azu: a) x S lub C b) C lub NH c) N lub d) wszystkich wymienionych azów 9. Po dodaniu wody do 0, oweo roztworu kwasu octoweo: a) stała i stopień dysocjacji nie uleną zmianie b) znacznie wzrośnie stała i stopień dysocjacji c) x stała dysocjacji nie zmieni się, natomiast wzrośnie stopień dysocjacji d) znacznie wzrośnie stała dysocjacji, natomiast stopień dysocjacji nie zmieni się 0. Rozpuszczalność NH 4 Cl w temperaturze 50 0 C wynosi 50/00 H, a w temperaturze 0 0 C 0/00 H. Jaka ilość soli wydzieli się z 00 nasyconeo roztworu NH 4 Cl po ochłodzeniu o od 50 0 C do temperatury 0 0 C? a) 0 NH 4 Cl b) 5 NH 4 Cl c) x 6 NH 4 Cl d) 40 NH 4 Cl Stężenie procentowe roztworu w temperaturze 50 0 C wynosi 50/50 = 0, tj % a po schłodzeniu i wydzieleniu osadu stężenie roztworu zmniejszy się do 0/0 = 0, tj %. W 00 roztworu jest 00x0, = 66 soli i 4 wody.ta sama ilość wody będzie w roztworze o stężeniu %. bliczamy masę soli w roztworze %: NH 4 Cl H x H, x = 40 NH 4 Cl asa wydzielonej soli = 6 Łącznie zadanie : 0 pkt

3 Zadanie Kwas siarkowy(vi), jeden z najmocniejszych kwasów mineralnych, otrzymuje się obecnie tzw. metodą kontaktową. Polea ona na utlenieniu S do S na katalizatorach platynowych lub V 5, z następczą absorpcją S w wodzie. S potrzebny do teo procesu można otrzymywać np. z pirytu FeS, poprzez tzw. prażenie (jednym z produktów procesu jest az prażalniczy). Po wyjściu z pieca az prażalniczy o temperaturze 00 o C i pod ciśnieniem 0, kpa zawiera 9% S. a) Ile m azu prażalniczeo należy użyć teoretycznie do wyprodukowania 000 k 98% roztworu H S 4, jeżeli w dalszych procesach (utlenianie S do S i absorpcja S w wodzie) wykorzystuje się 99,6% wprowadzaneo S. b) bliczyć masę (k) siarczanu(vi) wapnia, który powstanie w wyniku reakcji,8 tony wyprodukowaneo 98% roztworu H S 4 z tonami 95% wapienia. Wynik obliczeń należy zaokrąlić do wartości całkowitych. Przykładowe rozwiązanie: ad. a) Produkcja H S 4 S + S 0,5 pkt S + H H S 4 0,5 pkt S = 64 / HS4 = 98 / masa H S 4 w 000 k 98% roztworu: 000 k 0,98 = 980 k Teoretyczna objętość S niezbędna do wyprodukowania 980 k H S 4 (warunki normalne): k S - 64 k S -,4 m - 98 k H S 4 x k x = (,4 980)/98 = 4 m Uwzlędniając 99,6% wykorzystanie S : x = 4/0,996 = 5 m,5 pkt bjętość azu prażalniczeo z uwzlędnieniem 9% zawartości S : 00 m - 9 m x - 5 m x = (5 00)/9 = 500 m azu prażalniczeo = V 0,5 pkt Uwzlędniając warunki procesu (T i p): p 0 V 0 /T 0 = p V /T p 0 = p warunki normalne T 0 = 7K T = 57K

4 V = (V 0 T )/T 0 V = (500 57)/7 = 548 m pkt ad. b) CaC = 00 / Zawartość CaC w wapieniu 95%, stąd do reakcji tworzenia CaS 4 wykorzystano 000 0,95 = 850 k CaC Liczba i CaC : n CaC = 850/00 = 8,5 0 Liczba i H S 4 w 98% roztworze: 800 k 0,98 = 744 k n HS4 = 744/98 = 8 0 CaC + H S 4 CaS 4 + H + C 8,5 i 8 i 8 i CaS4 = 6 / asa wyprodukowaneo siarczanu(vi) wapnia: m = / = 808 k Łącznie zadanie : 4 pkt Zadanie Siarka ( 6 S) występuje w przyrodzie zarówno w stanie wolnym, jak i postaci związków nieoranicznych i oranicznych. Ważniejsze związki siarki to kwas siarkowy(vi), kwas siarkowy(iv), siarkowodór oraz ich sole (odpowiednio siarczany(vi), siarczany(iv), siarczki), tlenek siarki(vi), tlenek siarki(iv). Znane są również: tlenek siarki(i) S, tlenek siarki(ii) S i nadtlenek siarki S 4. Jest także niezbędna do życia będąc składnikiem aminokwasów białkowych cysteiny, cystyny i metioniny, peptydów, białek, i niektórych witamin. Jako pierwiastek posiada kilka odmian alotropowych. a cztery izotopy trwałe: S 95%, S 0,75%, 4 S 4,%, 6 S 0,07%. a) Podaj nazwy dwóch odmian alotropowych siarki. b) Zapisz konfiurację elektronową atomu siarki w stanie podstawowym w formie pełnej i w formie skróconej. c) Wykorzystując diaram klatkowy zapisz konfiurację atomu siarki w pierwszym i druim stanie wzbudzonym. d) blicz masę atomową siarki z dokładnością do trzech miejsc po przecinku, przyjmując że siarka pierwiastkowa składa się wyłącznie z izotopów trwałych. e) Narysuj wzory elektronowe tlenków siarki S i S oraz kwasu nadtlenodisiarkoweo(vi) /H S 8 /. f) Wykorzystując metodę VSEPR określ rodzaj hybrydyzacji atomu centralneo oraz symetrię drobiny w przypadku jonu S - 4 oraz cząsteczki SF 4. ) Stopień dysocjacji to stosunek liczby i cząsteczek daneo związku chemiczneo, które uleły rozpadowi do łącznej liczby i cząsteczek teo związku, znajdująceo się w roztworze, fazie azowej lub stopie, w którym zaszedł proces. W wysokiej temperaturze tlenek siarki(vi) ulea dysocjacji termicznej wedłu równania: S () S () + (). Próbkę tlenku siarki(vi) o masie orzano w zamkniętym 4

5 naczyniu do temperatury 000 K pod normalnym ciśnieniem. Po ustaleniu się stanu równowai ęstość mieszaniny poreakcyjnej wynosiła 0,85 /dm. Zakładając, że wszystkie azy można traktować jako azy doskonałe, oblicz stopień dysocjacji termicznej S w podanych warunkach. (bliczenia wykonaj z dokładnością do trzecieo miejsca po przecinku). Przykładowe rozwiązanie: a) Za podanie dwóch poprawnych nazw odmian alotropowych siarki: np. siarka rombowa, siarka jednoskośna lub siarka żółta, polisiarka, siarka plastyczna, siarka bezpostaciowa x0,5 pkt. = Za poprawne należy uznać inne zapisy np. siarka α S α czy kwiat siarczany. W przypadku podania więcej niż dwóch nazw, w tym nazwy błędnej należy odjąć liczbę punktów proporcjonalnie do liczby błędnych zapisów. b) Za poprawny zapis konfiuracji elektronowej w formie pełnej i skróconej: s s p 6 s p 4 [Ne] s p 4 c) Za poprawne przedstawienie diaramu klatkoweo obrazująceo pierwszy i drui stan wzbudzony atomu siarki: d d 4s 4s p p s s p p s s s s pierwszy stan wzbudzony drui stan wzbudzony x. = pkt Za poprawny uznaje się również zapis z odwróconymi rotami strzałek o ile jest on zodny z reułą Hunda i zakazem Paulieo oraz zapis klatkowy w wersji liniowej. d) Za poprawne obliczenie masy atomowej siarki: 95% 0,75% 4 4,% 60,07% s, 08u pkt 00% Podanie masy atomowej siarki bez obliczeń nie skutkuje przyznaniem punktu. Błędna jednostka lub jej brak powoduje utratę punktu. 5

6 e) Za poprawne narysowanie wzorów elektronowych: S S x = pkt H S S H pkt Pary elektronowe moą być przedstawiane w postaci dwóch kropek. Narysowanie wzoru S,w którym atomy budujące drobinę tworzą linię prostą jest błędem powodującym utratę punktu. f) Za poprawne określenie rodzaju hybrydyzacji oraz symetrii drobiny z wykorzystaniem metody VSEPR: S 4 - L ewal Lwpe Lh Rodzaj hybrydyzacji atomu centralneo; sp Kształt drobiny: (idealny) tetraedr SF 4 L ewal Lwpe Lh Rodzaj hybrydyzacji atomu centralneo; sp d Kształt drobiny: (zdeformowany) tetraedr Zapis w nawiasie nie jest wymaany. ) Za poprawne rozwiązanie zadania: Zakładając doskonałość azów możemy skorzystać z równania Clapeyrona: pv = nrt m pv RT stąd: mrt czyli: pv RT ρ p J 8,4 000K K śred 0,85 68, m,00 Pa jest to średnia masa owa mieszaniny pkt Przebie reakcji w stanie równowai opisuje równanie: S () S () + / () pkt Ponieważ masa wyjściowa wynosi stanowi to =0,4 S 80 / 6

7 znaczając przez α stopień dysocjacji możemy uzupełnić tabelkę bilansu: I liczby i reaentów w stanie wyjściowym II liczby i reaentów, które przereaowały III liczby i reaentów w stanie równowai I II III S 0,4 0,4 α 0,4 0,4 α S - - 0,4 α - - / 0,4 α Suma liczby i w stanie równowai wyniesie: 0,4 0,4 0,4 / 0,4 0,4 0, ni asy owe poszczeólnych składników mieszaniny równowaowej: S 80, 06 S 64, 06, 00 pkt Średnia masa owa mieszaniny to: 0,4 0,4 0,4 0, śred S S 0,4 0, 0,4 0,4 0,4 0, Przekształcając mamy: ( 0,4 0,4 ) S 0,4 0, S śred 0,4 0, (0,4 0,4 ) 80,06 0,4 64,06 0,,00 68,5 0,4 0, Stąd: α = 0,7 pkt pkt W przypadku błędneo zaokrąlenia odejmujemy jeden punkt. Zaokrąlenie nas owych do liczb całkowitych skutkuje utratą jedneo punktu. Za każdy inny loiczny i spójny sposób rozwiązania zadania prowadzący do poprawneo wyniku należy przyznać komplet punktów. Łącznie zadanie : 6 pkt asa owa (/): H -, C -, - 6, S -, Ca - 40, Al - 6,98, Fe - 55,85. 7

Podobne dokumenty

III Podkarpacki Konkurs Chemiczny 2010/2011. ETAP I r. Godz Zadanie 1

III Podkarpacki Konkurs Chemiczny 2010/2011 KOPKCh ETAP I 22.10.2010 r. Godz. 10.00-12.00 Zadanie 1 1. Jon Al 3+ zbudowany jest z 14 neutronów oraz z: a) 16 protonów i 13 elektronów b) 10 protonów i 13