VIII Podkarpacki Konkurs Chemiczny 2015/2016

Wielkość: px

Rozpocząć pokaz od strony:

Download "VIII Podkarpacki Konkurs Chemiczny 2015/2016"

Gabriela Nowicka
7 lat temu
Przeglądów:

III Podkarpacki Konkurs Chemiczny 015/016 ETAP I 1.11.015 r. Godz. 10.00-1.00 Uwaga! Masy molowe pierwiastków podano na końcu zestawu. Zadanie 1 (10 pkt) 1.

ph roztworu będzie spełniało zależność ph < 7 po zmieszaniu ze sobą: I) 150 g 15% roztworu KOH i 150 g 15% roztworu II) 100 g 15% roztworu KOH i 150 g 10% roztworu III) 00 g 10% roztworu KOH i 150 g

1 III Podkarpacki Konkurs Chemiczny 015/016 ETAP I r. Godz Uwaga! Masy molowe pierwiastków podano na końcu zestawu. Zadanie 1 (10 pkt) 1. Kierunek której reakcji nie zmieni się pod wpływem wzrostu ciśnienia? a) A (g) + B (g) AB (g) b) A (g) + B (g) AB 4 (g) c) x AB (g) A (g) + B (g) d) A (s) + B (g) A B (g). ph roztworu będzie spełniało zależność ph < 7 po zmieszaniu ze sobą: I) 150 g 15% roztworu KOH i 150 g 15% roztworu II) 100 g 15% roztworu KOH i 150 g 10% roztworu III) 00 g 10% roztworu KOH i 150 g 5% roztworu a) I, b) x I, II c) I, II,III d) I, III. Do 00 cm kwasu solnego o stężeniu 0, mol/dm wrzucono 0,5 g magnezu. Zaszła wówczas reakcja: Mg + H O + Mg + + H + H O. Ile wynosi stężenie kwasu solnego w momencie gdy przereagowało 50% masy magnezu? (w obliczeniach przyjąć że objętość roztworu jest stała). a) 0,0 mol/dm Przykładowe rozwiązanie b) x 0,1 mol/dm c) 0,07 mol/dm m Mg = 50% m Mg =0,5 0,5 g =0,5 g d) 0,0 mol/dm ΔmMg 0,5 g ΔnMg = = = 0,01 mol M 4 g/mol Δn n n' c' 0 = n 0 n' = Mg = Δ n = c Mg 0 - Δn = 0,01 mol = 0,0 mol = 0, dm 0, mol/dm = 0,06-0,0 = 0,04 mol 0,04 mol = = 0,1 mol/dm 0, dm = 0,06 mol 4. Teoria kwasów i zasad Brӧnsteda-Lowry'ego zakłada, że: a) Kwas jest akceptorem protonu, zasada jest donorem protonu b) Kwas tak jak i zasada jest donorem protonu c) Kwas tak jak i zasada jest akceptorem protonu d) x Kwas jest donorem protonu, zasada jest akceptorem protonu 1

2 5. Ile wynosi ph 0,1 molowego roztworu kwasu o wzorze ogólnym HR, jeżeli stopień dysocjacji tego kwasu wynosi 1%? a) 0,1 Przykładowe rozwiązanie: b) 0, c + H = c 0 α c) x ph = -logc + H = -log c 0 α d) 1 α = 1% = 0,01, ph = -log 0,1 0,01 = -log 0,001 = -log 10 - = 6. Do 100 g wody wrzucono kawałek sodu. W wyniku reakcji wydzieliło się,6 dm gazu (warunki normalne). Stężenie procentowe uzyskanego roztworu wodorotlenku sodu wynosi: a) b) c) d) x 5,74% 10,71% 8,85% 11,6% Przykładowe rozwiązanie: Na + H O H + NaOH,6 dm H to 0,15 mola (0, g) Zgodnie z równaniem reakcji masa powstającego NaOH wynosi 1 g oraz masa przereagowanej wody 5,4 g. Stężenie procentowe NaOH: 1 g C % 100% 11,6% 1 g 100 5,4 g 7. Tlenek krzemu(i) ma charakter kwasowy ponieważ: a) reaguje z kwasami b) nie reaguje z wodą c) x reaguje z wodorotlenkami d) jest ciałem stałym 8. Do roztworu azotanu() cynku dodano nadmiar roztworu wodorotlenku potasu. Produktami reakcji są: a) Zn(OH), K O i H O b) x K [Zn(OH) 4 ] i KNO c) Zn(OH) i KNO d) K [Zn(OH) 4 ], K O i H O 9. Zmieszano roztwory zawierające 5 moli wodorotlenku sodu i 5 moli siarczanu(i) miedzi(ii). Po reakcji w roztworze znajdują się: a) CuSO 4, Na +, OH - b) tylko Cu(OH) c) Cu(OH), Na +, Cu +, OH - d) x Cu(OH), Na +, Cu +, SO Które z poniższych równań reakcji chemicznych to reakcje utlenienia i redukcji: I. Zn + + e Zn II. CH =CH + H CH -CH III. Br - + Cl Br + Cl - I. SO + H O H SO. Pb + S PbS a) x II, III, b) I, III,

3 c) III, I, d) I, II, I Łącznie zadanie 1: 10 pkt Zadanie (9 pkt) Przygotowano roztwór (A) składający się z 4,75 mola wody i 0,5 mola kwasu siarkowego(i). Gęstość tego roztworu wynosi 1,15 g/cm. Obliczyć: a) stężenie % roztworu kwasu b) stężenie molowe roztworu kwasu c) ile cm roztworu A potrzeba do przygotowania 1500 cm 0,1 molowego roztworu kwasu siarkowego(i) d) ile gramów 11% roztworu wodorotlenku potasu potrzeba do zobojętnienia 00 cm roztworu A. Przykładowe rozwiązanie a). Masa molowa H SO 4 = 98 g/mol Masa molowa H O = 18 g/mol m m HSO4 HO 0,5 mol 98 g/mol 4,5 g 4,75 mol 18 g/mol 85,5 g Stężenie % kwasu H SO 4 wynosi: c % 4,5g 100%,7% 4,5g 85,5g b). Stężenie molowe kwasu H SO 4 wynosi: c m c% d 1000,7% 1,15 g / cm 1000 cm M g/mol 100% HSO4 / dm,61 mol/dm pkt c). W 1,5 dm (1500 cm ) 0,1 molowego roztworu liczba moli H SO 4 wynosi: n HSO4 0,15 mol Objętość roztworu A: 0,15 mola HSO4 =,61 mol/dm = 0,0575 dm = 57,5 cm pkt d). Masa molowa KOH = 56 g/mol H SO 4 + KOH K SO 4 + H O W 00 cm roztworu A liczba moli H SO 4 wynosi: = 0,5 mol n HSO4

4 Zgodnie z równaniem reakcji (H SO 4 + KOH K SO 4 + H O) do zobojętnienia tej ilości moli kwasu potrzeba 1,044 mola KOH. Masa KOH wynosi: m KOH 1,044 mol 56 g/mol 58,46 g Masa roztworu KOH wynosi: 58,46 g 100% 51,5 g 11% m r rukoh Łącznie zadanie : 9 pkt Zadanie ( pkt) Cyjanowodór jest prostym, nieorganicznym, silnie toksycznym związkiem węgla. W temperaturze pokojowej jest to bezbarwna, łatwo lotna dość dobrze rozpuszczalna w wodzie ciecz o zapachu gorzkich migdałów. Po rozpuszczeniu w wodzie tworzy słaby kwas cyjanowodorowy (stała dysocjacji HCN, K a = 7, ). Na skalę przemysłową HCN otrzymuje się głównie w reakcji Andrussowa, w której w temperaturze około 1500 K w obecności katalizatora platynowego reagują ze sobą: metan, amoniak i tlen atmosferyczny. Najbardziej znaną solą kwasu cyjanowodorowego jest cyjanek potasu, który w wilgotnym powietrzu w obecności dwutlenku węgla rozkłada się z wydzieleniem cyjanowodoru. a. Narysuj wzór elektronowy (kropkowo kreskowy) cząsteczki cyjanowodoru. b. Określ rodzaj hybrydyzacji atomu węgla w cząsteczce HCN. c. Zapisz równanie reakcji otrzymywania HCN metodą Andrussowa. d. Zapisz równanie rozkładu cyjanku potasu w wilgotnym powietrzu. e. W reaktorze z ruchomym tłokiem o objętości początkowej 1 dm, zaopatrzonym w kontakt platynowy umieszczono stechiometryczne ilości metanu, amoniaku i powierza, a następnie przeprowadzono reakcję otrzymywania cyjanowodoru (temperaturę C w reaktorze utrzymywano aż do ustalenia się równowagi). Zakładając, że substraty i produkty reakcji są gazami doskonałymi: (i) Zapisz wyrażenie na stałą równowagi reakcji otrzymywania cyjanowodoru w tych warunkach. (ii) Oblicz stężenie HCN (% objętościowy) w mieszaninie w stanie równowagi, jeżeli wiadomo, że przereagowało 45,16% użytego tlenu (przed udzieleniem odpowiedzi końcowej uzupełnij Tabelę 1 podając objętości wszystkich składników mieszaniny gazów w reaktorze: przed reakcją, ulegających reakcji i w stanie równowagi. (iii) Zakładając, że szczelny reaktor o objętości 1 dm (unieruchomiony tłok) napełniono gazami w warunkach normalnych, oblicz ciśnienie (w hpa w zaokrągleniu do liczb całkowitych) panujące w reaktorze w momencie ustalenia się równowagi (100 0 C). Przykładowe rozwiązanie a). Wzór elektronowy (kropkowo kreskowy) cząsteczki cyjanowodoru: H C N lub H C N b). Rodzaj hybrydyzacji atomu węgla w cząsteczce HCN: hybrydyzacja sp c). Równanie reakcji otrzymywania HCN metodą Andrussowa: 4

5 CH 4 + NH + O HCN + 6H O pkt d). Równanie reakcji rozkładu cyjanku potasu w wilgotnym powietrzu KCN + CO + H O KHCO + HCN lub KCN + CO + H O K CO + HCN e). (i). Reakcja otrzymywania cyjanowodoru i wyrażenie na stałą równowagi: CH 4(g) + NH (g) + O (g) HCN (g) + 6H O (g) K c 6 [ HCN] [ H O] (lub [ CH ] [ NH ] [ O ] 4 (ii). Stężenie HCN w mieszaninie gazów w stanie równowagi: Objętość reagentów przed reakcją Reagenty zostały zmieszane w stosunkach stechiometrycznych, co dla reagentów gazowych odpowisada stosunkom objętościowym. Zatem zgodnie z równaniem reakcji otrzymywania cyjanowodoru: : : : CH : 4 NH O Uwzględniając, że do reaktora wprowadzono powietrze oraz procentową zawartość tlenu w powietrzu 1% obj., objętości stechiometryczne poszczególnych gazów ulegających reakcji wynoszą: x objętość powietrza 0,1x objętość tlenu / 0,1x objętość amoniaku / 0,1x objętość metanu Ponieważ reaktor ma objętość 1 dm, uzyskuje się zależność: 1 dm = x + / 0,1x stąd x = 0,781 dm (objętość początkowa powietrza w reaktorze). O CH 0,1641 dm 4 NH 0,1094 dm Objętość składników powietrza (głównie N ), niebiorących udziału w reakcji: pkt i pow. O 0,781 dm 0,1641 dm 0,617 dm Liczba moli reagentów (składników) w układzie reakcyjnym (oznaczenia: M objętość molowa gazu doskonałego w warunkach stanu równowagi w reaktorze [dm /mol]) tlen przed reakcją: n O =0,1641 M -1 5 mol

6 ulegający reakcji: n O =0,1641 0,4516 M -1 = mol nieprzereagowany: n O = (0,1641 0,0741) M -1 = 0,0 00 M -1 metan i amoniak przed reakcją: n CH4 = n NH = 0,10 4 mol ulegający reakcji: n CH4 = n NH = nieprzereagowany: n CH4 = n NH = (0,10 4-0,04 4) -1 M = 0, M mol Składniki powietrza (głównie N ) nie biorące udziału w reakcji: mol n = 0, mol Tabela 1. Objętości składników w układzie reakcyjnym ( reaktora = 1 dm, T = C). Objętość składników [dm ] przed reakcją ulegających reakcji w stanie równowagi CH 4 0,1094 0,0494 0,0600 NH 0,1094 0,0494 0,0600 O 0,1641 0,0741 0,0900 HCN - - 0,0494 H O - - 0,148 N 0,617-0,617 1,000 1,048 6 pkt Stężenie HCN w układzie: 0,0494 mol M dm /mol %HCN 100% 4,8% obj. 1,048 mol dm /mol M (iii). Ciśnienie gazów w reaktorze Liczba moli gazów przed reakcją w reaktorze w warunkach normalnych ( = 1 dm ). Z równania Clapeyrona: p n R T wynika, że: p 101 hpa 1 dm 0,0446 mol R T hpa dm 8,14 7 K K mol n Liczba moli gazów w reaktorze w stanie równowagi (100 0 C): 6

7 1,0000 dm M -1 (przed reakcją) - 1,048 dm M -1 (stan równowagi) 0,0446 mol - x pkt x 0,0446 mol 1,048 0,0457 mol Ciśnienie gazów w reaktorze w stanie równowagi hpa dm 0,0457 mol 8,14 (7 100)K n RT K mol 5597 hpa 1 dm p Łącznie zadanie : pkt Masy molowe (g/mol): H - 1; O - 16; Na ; Mg - 4; S - ; Cl - 5,5; K 9. 7

Podobne dokumenty

VI Podkarpacki Konkurs Chemiczny 2013/2014

VI Podkarpacki Konkurs Chemiczny 01/01 ETAP I 1.11.01 r. Godz. 10.00-1.00 KOPKCh Uwaga! Masy molowe pierwiastków podano na końcu zestawu. Zadanie 1 1. Znając liczbę masową pierwiastka można określić liczbę: