ZADANIE 1 ZADANIE 2. Iloczyn rozpuszczalności Mg(OH) 2, K s0 = Stała dysocjacji kwasowej NH 4 +, K a = 6,

Podobne dokumenty
48. Olimpiada Chemiczna. Zadania teoretyczne

AKADEMIA GÓRNICZO-HUTNICZA im. Stanisława Staszica w Krakowie OLIMPIADA O DIAMENTOWY INDEKS AGH 2017/18 CHEMIA - ETAP I

VIII Podkarpacki Konkurs Chemiczny 2015/2016

X Konkurs Chemii Nieorganicznej i Ogólnej rok szkolny 2011/12

Zadanie 1. [ 3 pkt.] Uzupełnij zdania, wpisując brakującą informację z odpowiednimi jednostkami.

analogicznie: P g, K g, N g i Mg g.

VI Podkarpacki Konkurs Chemiczny 2013/2014

b) Podaj liczbę moli chloru cząsteczkowego, która całkowicie przereaguje z jednym molem glinu.

1. Stechiometria 1.1. Obliczenia składu substancji na podstawie wzoru

Chemia nieorganiczna Zadanie Poziom: podstawowy

Zadanie 2. (1 pkt) Uzupełnij tabelę, wpisując wzory sumaryczne tlenków w odpowiednie kolumny. CrO CO 2 Fe 2 O 3 BaO SO 3 NO Cu 2 O

Opracowała: mgr inż. Ewelina Nowak

Związki nieorganiczne

SZYBKOŚĆ REAKCJI CHEMICZNYCH. RÓWNOWAGA CHEMICZNA

MODEL ODPOWIEDZI I SCHEMAT OCENIANIA ARKUSZA EGZAMINACYJNEGO II

Małopolski Konkurs Chemiczny dla Gimnazjalistów

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

Zadanie 2. [2 pkt.] Podaj symbole dwóch kationów i dwóch anionów, dobierając wszystkie jony tak, aby zawierały taką samą liczbę elektronów.

WNIOSEK REKRUTACYJNY NA ZAJĘCIA KÓŁKO OLIMPIJSKIE Z CHEMII - poziom PG

Zagadnienia z chemii na egzamin wstępny kierunek Technik Farmaceutyczny Szkoła Policealna im. J. Romanowskiej

Konkurs przedmiotowy z chemii dla uczniów gimnazjów 13 stycznia 2017 r. zawody II stopnia (rejonowe)

WOJEWÓDZKI KONKURS PRZEDMIOTOWY Z CHEMII DLA UCZNIÓW GIMNAZJÓW - rok szkolny 2016/2017 eliminacje rejonowe

WOJEWÓDZKI KONKURS PRZEDMIOTOWY Z CHEMII... DLA UCZNIÓW GIMNAZJÓW - rok szkolny 2011/2012 eliminacje wojewódzkie

Kuratorium Oświaty w Lublinie

Z a d a n i a t e o r e t y c z n e

Test diagnostyczny. Dorota Lewandowska, Lidia Wasyłyszyn, Anna Warchoł. Część A (0 5) Standard I

WOJEWÓDZKI KONKURS CHEMICZNY DLA UCZNIÓW GIMNAZJUM W ROKU SZKOLNYM 2017/2018 STOPIEŃ WOJEWÓDZKI 9 MARCA 2018 R.

TEST PRZYROSTU KOMPETENCJI Z CHEMII DLA KLAS II

Główne zagadnienia: - mol, stechiometria reakcji, pisanie równań reakcji w sposób jonowy - stężenia, przygotowywanie roztworów - ph - reakcje redoks

Cz. I Stechiometria - Zadania do samodzielnego wykonania

IX Podkarpacki Konkurs Chemiczny 2016/2017. ETAP I r. Godz Zadanie 1 (11 pkt)

XXIII KONKURS CHEMICZNY DLA GIMNAZJALISTÓW ROK SZKOLNY 2015/2016

Za poprawną metodę Za poprawne obliczenia wraz z podaniem zmiany ph

MATERIAŁY POMOCNICZE 1 GDYBY MATURA 2002 BYŁA DZISIAJ CHEMIA ZESTAW EGZAMINACYJNY PIERWSZY ARKUSZ EGZAMINACYJNY I

2. Podczas spalania 2 objętości pewnego gazu z 4 objętościami H 2 otrzymano 1 objętość N 2 i 4 objętości H 2O. Jaki gaz uległ spalaniu?

O L I M P I A D A C H EM I C Z N A ZADANIE 1 ZADANIE 2

1. Podstawowe prawa i pojęcia chemiczne

MODEL ODPOWIEDZI I SCHEMAT OCENIANIA ARKUSZA II

WOJEWÓDZKI KONKURS PRZEDMIOTOWY Z CHEMII

VII Podkarpacki Konkurs Chemiczny 2014/2015

Kod ucznia Liczba punktów A X B C X

Zadanie 4. Mrówczan metylu ma taki sam wzór sumaryczny jak: A. octan etylu. C. kwas mrówkowy. B. octan metylu. D. kwas octowy.

II Podkarpacki Konkurs Chemiczny 2009/10. ETAP II r. Godz Zadanie 1 (10 pkt.)

TEST PRZYROSTU KOMPETENCJI Z CHEMII DLA KLAS II

imię i nazwisko, nazwa szkoły, miejscowość Zadania I etapu Konkursu Chemicznego Trzech Wydziałów PŁ V edycja

Repetytorium z wybranych zagadnień z chemii

Konkurs Chemiczny dla uczniów szkół ponadgimnazjalnych rok szkolny 2013/2014

MAŁOPOLSKI KONKURS CHEMICZNY

Opracował: dr inż. Tadeusz Lemek

Powstawanie żelazianu(vi) sodu przebiega zgodnie z równaniem: Ponieważ termiczny rozkład kwasu borowego(iii) zachodzi zgodnie z równaniem:

WOJEWÓDZKI KONKURS PRZEDMIOTOWY Z CHEMII DLA UCZNIÓW GIMNAZJÓW - rok szkolny 2012/2013 eliminacje rejonowe

Wojewódzki Konkurs Przedmiotowy z Chemii dla uczniów dotychczasowych gimnazjów województwa śląskiego w roku szkolnym 2017/2018

Wojewódzki Konkurs Przedmiotowy z Chemii dla uczniów gimnazjów województwa śląskiego w roku szkolnym 2015/2016

MAŁOPOLSKI KONKURS CHEMICZNY

c. Oblicz wydajność reakcji rozkładu 200 g nitrogliceryny, jeśli otrzymano w niej 6,55 g tlenu.

Nazwy pierwiastków: ...

MARATON WIEDZY CHEMIA CZ. II

Konkurs przedmiotowy z chemii dla uczniów dotychczasowych gimnazjów 24 stycznia 2018 r. zawody II stopnia (rejonowe)

V KONKURS CHEMICZNY 23.X. 2007r. DLA UCZNIÓW GIMNAZJÓW WOJEWÓDZTWA ŚWIĘTOKRZYSKIEGO Etap I czas trwania: 90 min Nazwa szkoły

KONKURS CHEMICZNY DLA UCZNIÓW GIMNAZJÓW


relacje ilościowe ( masowe,objętościowe i molowe ) dotyczące połączeń 1. pierwiastków w związkach chemicznych 2. związków chemicznych w reakcjach

Wojewódzki Konkurs Przedmiotowy z Chemii dla uczniów szkół podstawowych województwa śląskiego w roku szkolnym 2018/2019

Chemia Grudzień Styczeń

ZADANIA Z KONKURSU POLITECHNIKI WARSZAWSKIEJ (RÓWNOWAGI W ROZTWORZE) Opracował: Kuba Skrzeczkowski (Liceum Akademickie w ZS UMK w Toruniu)

WOJEWÓDZKI KONKURS CHEMICZNY

Wojewódzki Konkurs Przedmiotowy z Chemii dla uczniów gimnazjów województwa śląskiego w roku szkolnym 2010/2011

Reakcje chemiczne. Typ reakcji Schemat Przykłady Reakcja syntezy

Przykładowe zadania z rozdziałów 1 5 (Mol, Stechiometria wzorów i równań chemicznych, Wydajność reakcji i inne)

KONKURS CHEMICZNY ETAP WOJEWÓDZKI 2010/2011

Przemiany substancji

Kryteria oceniania z chemii kl VII

Wojewódzki Konkurs Przedmiotowy z Chemii dla uczniów gimnazjów województwa śląskiego w roku szkolnym 2015/2016

KRYTERIA OCENIANIA ODPOWIEDZI Próbna Matura z OPERONEM. Chemia Poziom rozszerzony

Wojewódzki Konkurs Przedmiotowy z Chemii dla uczniów gimnazjów województwa śląskiego w roku szkolnym 2012/2013

Obliczenia stechiometryczne, bilansowanie równań reakcji redoks

CHEMIA. Wymagania szczegółowe. Wymagania ogólne

MAŁOPOLSKI KONKURS CHEMICZNY DLA GIMNAZJALISTÓW

WOJEWÓDZKI KONKURS PRZEDMIOTOWY Z CHEMII DLA UCZNIÓW GIMNAZJÓW - rok szkolny 2011/2012 eliminacje rejonowe

KONKURS CHEMICZNY DLA UCZNIÓW GIMNAZJÓW

Wojewódzki Konkurs Przedmiotowy z Chemii dla uczniów dotychczasowych gimnazjów województwa śląskiego w roku szkolnym 2017/2018

WNIOSEK REKRUTACYJNY NA ZAJĘCIA KÓŁKO OLIMPIJSKIE Z CHEMII - poziom PG

KONKURS CHEMICZNY DLA UCZNIÓW GIMNAZJUM ROK SZKOLNY 2018/2019 ETAP REJONOWY

WOJEWÓDZKI KONKURS PRZEDMIOTOWY Z CHEMII DLA UCZNIÓW DOTYCHCZASOWYCH GIMNAZJÓW 2017/2018. Eliminacje szkolne

Sole. 2. Zaznacz reszty kwasowe w poniższych solach oraz wartościowości reszt kwasowych: CaBr 2 Na 2 SO 4

Konkurs przedmiotowy z chemii dla uczniów gimnazjów 4 lutego 2016 r. zawody II stopnia (rejonowe)

TERMOCHEMIA. TERMOCHEMIA: dział chemii, który bada efekty cieplne towarzyszące reakcjom chemicznym w oparciu o zasady termodynamiki.

WOJEWÓDZKI KONKURS CHEMICZNY DLA UCZNIÓW GIMNAZJUM W ROKU SZKOLNYM 2016/2017 STOPIEŃ WOJEWÓDZKI 10 MARCA 2017R.

Procentowa zawartość sodu (w molu tej soli są dwa mole sodu) wynosi:

XI Ogólnopolski Podkarpacki Konkurs Chemiczny 2018/2019. ETAP I r. Godz Zadanie 1 (10 pkt)

Zad. 1. Proces przebiega zgodnie z równaniem: CaO + 3 C = CaC 2 + CO. M(CaC 2 ) = 64 g/mol

V Małopolski Konkurs Chemiczny dla Gimnazjalistów

Model odpowiedzi i schemat oceniania arkusza II

Wojewódzki Konkurs Wiedzy Chemicznej dla uczniów klas maturalnych organizowany przez ZDCh UJ Etap I, zadania

Opracowała: mgr inż. Ewelina Nowak

Odpowiedź:. Oblicz stężenie procentowe tlenu w wodzie deszczowej, wiedząc, że 1 dm 3 tej wody zawiera 0,055g tlenu. (d wody = 1 g/cm 3 )

Test kompetencji z chemii do liceum. Grupa A.

MAŁOPOLSKI KONKURS CHEMICZNY DLA GIMNAZJALISTÓW

a. Dobierz współczynniki w powyższym schemacie tak, aby stał się równaniem reakcji chemicznej.

KONKURS CHEMICZNY DLA UCZNIÓW GIMNAZJÓW. Eliminacje rejonowe II stopień

Transkrypt:

M P I A O L I D A 48 1954 2001 EM Z I A N Z a d a n i a t e o r e t y c z n e ZADANIE 1 Roztwory buforowe w analizie Systematyczny tok analizy jakościowej kationów polega na wydzielaniu określonych grup tych jonów w postaci trudno rozpuszczalnych osadów, a następnie identyfikacji poszczególnych kationów w ramach grupy. Przy takim sposobie postępowania pierwszy etap analizy mieszaniny kationów: Ba 2+, Sr 2+, Mg 2+ i K + polegałby na wydzieleniu trudno rozpuszczalnych węglanów BaO 3 i SrO 3. Wartość p roztworu powinna być wysoka, jednak możliwość jej zwiększania jest ograniczona. Dlatego takie rozdzielanie przeprowadza się w obecności roztworów buforowych zapewniających optymalną wartość p roztworu. 1. Dlaczego wartość p przy wytrącaniu BaO 3 i SrO 3 powinna być możliwie wysoka? Jakie zjawisko powoduje, że wartość ta nie może być zbyt duża? 2. Jaki procent początkowej zawartości jonów Mg 2+ (przy początkowym stężeniu tych jonów w mieszaninie równym 0,1 mol/dm 3 ) pozostanie w roztworze przy p wynoszącym (a) 8; (b) 9 i (c) 9,5? 3. Spośród trzech wymienionych wyżej wartości p wybierz tę, która będzie najlepsza dla wydzielenia BaO 3 i SrO 3 z mieszaniny kationów wymienionych w treści zadania. Jakich ilości (w gramach) stałego N 4 l i stałego NaO należy użyć, aby przygotować 200 cm 3 roztworu buforowego o takiej wartości p, przy założeniu, że stężenie formy kwasowej buforu wyniesie 1 mol/dm 3? Iloczyn rozpuszczalności Mg(O) 2, K s0 = 2 10 11. Stała dysocjacji kwasowej N 4 +, K a = 6,3 10 10 Masy molowe: : 1, N: 14, O: 16, Na: 23; l: 35,5 g/mol ZADANIE 2 Optycznie nieczynny disacharyd W wyniku reakcji hydrolizy nieredukującego, nieczynnego optycznie disacharydu I otrzymuje się dwie aldoheksozy II i III, które wykazują takie same właściwości fizykochemiczne z wyjątkiem dokładnie przeciwnych wartości skręcalności właściwej. Po hydrolizie całkowicie zmetylowanego

2 disacharydu uzyskuje się dwie 2,3,4,6tetraO metylowe pochodne IV i V, które znów różnią się od siebie tylko wartością skręcalności optycznej (wartości równe co do liczby, przeciwne co do znaku). Redukcja II oraz III prowadzi do uzyskania takiego samego alditolu VI (heksano 1,2,3,4,5,6heksaolu), nieczynnego optycznie (forma mezo). Związek II poddany reakcji skrócenia łańcucha węglowego tworzy aldopentozę szeregu D, z której w wyniku redukcji powstaje czynny optycznie alditol VII (pentano1,2,3,4,5pentaol). Wiedząc, ze w disacharydzie konfiguracje przy obu anomerycznych atomach węgla są typu α, podaj: a) wzory łańcuchowe Fischera aldoheksoz II i III; b) wzór łańcuchowy Fischera alditolu VI; c) wzór łańcuchowy Fischera alditolu VII; d) wzory perspektywiczne awortha produktów hydrolizy zmetylowanego disacharydu IV i V (w postaci anomerów α); e) wzór perspektywiczny awortha disacharydu I. ZADANIE 3 Obliczenia termochemiczne i energia wiązań Specyficzne właściwości aromatycznych związków organicznych wynikają z delokalizacji elektronów wiązań π w obrębie ich cząsteczek. Różnica między energią elektronów dla teoretycznej struktury ze zlokalizowanymi wiązaniami podwójnymi i dla rzeczywistej struktury elektronowej związku aromatycznego nosi nazwę energii rezonansu. Bez wykonywania złożonych obliczeń kwantowochemicznych energię tę można wyznaczyć z danych termochemicznych, aby przekonać się, jak istotny jest efekt rezonansu dla trwałości cząsteczki. Entalpia spalania ciekłego oksylenu (odimetylobenzenu) do gazowego O 2 i ciekłej wody wynosi 4569 kj/mol. Entalpia parowania oksylenu jest równa 37 kj/mol. Entalpie innych procesów podane są w Tabeli 1. Tabela 1 Proces [kj/mol] Spalanie (grafit) do O 2(g) 394 Spalanie 2(g) do 2 O (c) 286 Dysocjacja 2(g) do gazowego atomowego wodoru 436 Sublimacja grafitu do gazowego atomowego węgla 715 Z kolei na podstawie innych danych termochemicznych można wyznaczyć energie (entalpie) wiązań, = oraz, zestawione w Tabeli 2. Są to bezwzględne wartości entalpii uwolnionej przy tworzeniu danego wiązania ze swobodnych, izolowanych atomów w stanie gazowym. Tabela 2

3 Wiązanie Entalpia [kj/mol] 346 = 610 413 1. Napisz równanie reakcji przejścia hipotetycznej przykładowej struktury Kekulégo oksylenu w rzeczywistą strukturę aromatyczną. 2. Oblicz molową entalpię powstawania gazowego oksylenu o rzeczywistej strukturze cząsteczki z gazowego atomowego węgla i gazowego atomowego wodoru (z dokładnością do 1 kj/mol). 3. Oblicz molową entalpię powstawania hipotetycznego gazowego oksylenu o strukturze Kekulégo z tych samych substancji, które podane są w p. 2 (z dokładnością do 1 kj/mol) 4. Oblicz entalpię rezonansu dla oksylenu i porównaj ją z danymi z Tabeli 1. Oceń, czy stabilizacja cząsteczki aromatycznej przez efekt rezonansowy jest znacząca. ZADANIE 4 8 reakcji nieorganicznych Uzupełnić równania reakcji a) f) oraz nazwać w nich substraty oraz produkty (wszystkie nie będące substancjami prostymi lub wodą). Reakcje a), b), e), f) zapisać dodatkowo w postaci jonowej. Zbilansować reakcje g) i h). Podać odpowiednie równania cząstkowe. a) Zn (s) + NO 3(aq. stęż.) b) Ga (s) + 2 O + NaO (aq) c) Si 4(g) + 2 O d) NO 2(g) + 2 O e) All 3(aq) + N 3(g) + 2 O f) As 2 O 5(s) + NaO (aq) g) Fe 2 O 3(s) + KNO 3(aq) + NaO (aq) K 2 FeO 4(aq) + NO (g) + 2 O T h) MnSO 4(s) + NaNO 3(s) + Na 2 O 3(s) Na 2 MnO 4(s) + NaNO 2(s) + Na 2 SO 4(s) + O 2(g) ZADANIE 5 Malonian dietylu substrat do syntezy kwasów karboksylowych Alkilowanie estrów kwasu malonowego za pomocą halogenków organicznych...

4 2 2 5 ONa R Br Na. R Malonian dietylu Sól sodowa malonianu dietylu ALKILOMALONIAN DIETYLU... znajduje ważne zastosowanie w syntezie kwasów karboksylowych, z którą zapoznasz się rozwiązując następujące zadanie: W wyniku alkilowania malonianu dietylu bromkiem allilu ( 2 = 2 Br) otrzymano związek A, który ogrzewano następnie z wodnym roztworem NaO, otrzymując po zakwaszeniu mieszaniny reakcyjnej związek B. Związek B pod wpływem ogrzewania ulega rozkładowi na dwa związki: i gazowy związek D. Związek reaguje z wodorowęglanem sodu z wydzieleniem O 2, zaś jego analiza elementarna wykazuje 60,00% węgla i 8,00% wodoru. Gęstość par związku jest 3,125 razy większa od gęstości tlenu. W wyniku utlenienia związku nadmanganianem potasu na gorąco (jest to reakcja, która przebiega z całkowitym rozerwaniem podwójnego wiązania) otrzymuje się (po zakwaszeniu) kwas butanodiowy. 1. Podaæ wzory substancji A, B, i D. Odpowiedź uzasadnić 2. Podać nazwę systematyczną substancji 3. Wykorzystując podaną wyżej metodę, zaproponuj syntezę kwasu heptanodiowego z wykorzystaniem malonianu dietylu. UWAGA! W obliczeniach masy molowe węgla, wodoru i tlenu należy zaokrąglić do liczb całkowitych. PUNKTAJA: Wszystkie zadania po 12 pkt, ZAS TRWANIA ZAWODÓW: 240 minut ŁĄZNIE: 60 pkt M P I A O L I D A 48 1954 2001 EM Z I A N ROZWIĄZANIA ZADAŃ TEORETYZNY ROZWIĄZANIE ZADANIA 1 1. Węglany są anionami słabego kwasu, dlatego ze wzrostem p stężenie nieprotonowanych jonów węglanowych (O 3 2 ) będzie wzrastało. W rezultacie efektywność wytrącania węglanów będzie się zwiększać. Podwyższanie wartości p roztworu jest ograniczone możliwością wytrącenia

osadu Mg(O) 2. 5 2. Przy określonym p stężenie jonów O wyniesie: [O ] = 10 p14, a najwyższe dopuszczalne stężenie wolnych jonów Mg 2+ obliczymy z równania: [Mg 2+ ] = K s0 /[O ] 2. Dla punktów (a) (c) obliczone [Mg 2+ ] wynoszą odpowiednio: 20; 0,20 i 0,02 mol/dm 3. Oznacza to, że przy p=8 oraz 9 nie następuje wytrącanie osadu, a przy p = 9,5 w roztworze pozostanie (0,02/0,1) 100% = 20% początkowej zawartości Mg 2+. 3. Wybieramy p=9 jako najwyższą wartość, przy której jeszcze nie wytrąca się osad Mg(O) 2. Należy więc przygotować bufor amonowy (N 3 + N 4 + ) o p = 9. Wartość p buforu opisuje równanie: p = pk a + log([n 3 ]/[N 4 + ]). Przyjmując, że pk a = 9,2 i [N 4 + ] = 1 mol/dm 3, można obliczyć [N 3 ] = 0,63 mol/dm 3. Bufor można utworzyć przez zmieszanie NaO z nadmiarem N 4 l. Przebiegnie wówczas reakcja: N 4 + + O N 3, ilość moli powstałego N 3 jest równa ilości moli wprowadzonego NaO. Dlatego potrzebne ilości moli wynoszą dla NaO: 0,63 mol/dm 3 0,20 dm 3 = 0,126 mola; dla N 4 l: (0,63 + 1) mol/dm 3 0,2 dm 3 = 0,326 mola. Ponieważ masy molowe wynoszą 40 i 53,5 g/mol, odpowiednio dla NaO i N 4 l, należy rozpuścić 5,04 g NaO oraz 17,4 g N 4 l w wodzie i dopełnić objętość do 200 cm 3. Punktacja 1. Stwierdzenie, że efektywność wytrącania węglanów wzrasta 1,0 pkt Stwierdzenie, że ograniczenie stanowi wytrącanie Mg(O) 2 1,0 pkt 2. Obliczenie stężeń jonów Mg 2+ 3 1 pkt 3,0 pkt Wyznaczenie procentowej zawartości Mg 2+ w roztworze 1,0 pkt. 3. Wybranie optymalnej wartości p 0,5 pkt Przedstawienie sposobu otrzymania buforu 1,0 pkt Obliczenie stężeń składników buforu 2,5 pkt Obliczenie mas N 4 l i NaO 2,0 pkt RAZEM ZA ZADANIE 12,0 punktów ROZWIĄZANIE ZADANIA 2 a c) wzory łańcuchowe Fischera związków: II, III, VI i VII: O O O O O 2 O O O O O O 2 O O O 2 O O O 2 O LUB O O 2 O O O 2 O O O 2 O O 2 O LUB O 2 O O O 2 O Monosacharyd II ( Dgalaktoza ) Monosacharyd III ( Lgalaktoza ) Alditol VI Alditol VII d) wzory perspektywiczne awortha związków: IV i V (w postaci anomerów α):

6 e) wzór perspektywiczny awortha disacharydu I : Punktacja: a) wzory łańcuchowe Fischera aldoheksoz II i III 2 pkt. b) wzór łańcuchowy Fischera alditolu VI 1 pkt. c) wzór łańcuchowy Fischera alditolu VII 1 pkt. d) wzory perspektywiczne awortha związków IV i V (w postaci anomerów α) 4 pkt. e) wzór perspektywiczny awortha disacharydu I 4 pkt. RAZEM ZA ZADANIE 12 punktów ROZWIĄZANIE ZADANIA 3 1. Równanie reakcji: 3 3 3 3 R

7 2. Entalpię powstawania ksylenu o rzeczywistej, aromatycznej strukturze cząsteczki, z gazowych atomów węgla i wodoru można obliczyć z następującego cyklu 3 8(g), 10 (g) x 3 8 sub 5 dys (gaz) 8(grafit), 5 (g) 2 par 8, spal () 5 spal, ( 2) 3 termodynamicznego: 8O (g), 5 O(c) 2 2 spal (ksylen,c) 3 (ciecz) x = par (ksylen) spal (ksylen)+8 ( spal (grafit) subl (grafit)) + 5 ( spal ( 2 ) dys ( 2 )) = 37 (4569) + 8 (394715) + 5 (286436) = = 7876 kj/mol. 3. ipotetyczna cząsteczka oksylenu o strukturze Kekulégo zawiera trzy wiązania =, pięć wiązań oraz dziesięć wiązań. Entalpie wiązań podane w Tabeli 2 odnoszą się do tych samych substratów, dla których należy obliczyć entalpię powstawania struktury Kekulégo. Stąd szukana molowa entalpia powstawania hipotetycznego toluenu: 3 8 (g) + 10 (g) 3 jest sumą entalpii wiązań: (Kekulé) = 3 (=) + 5 () + 10 () = 3 (610)+5 (346)+10 (413) = = 7690 kj/mol Należy przy tym pamiętać, że w tych obliczeniach wartości entalpii wiązań są ujemne, ponieważ w procesie tworzenia wiązań entalpia (energia) jest uwalniana, co podkreślono w treści zadania. 4. Entalpia rezonansu dana jest różnicą: R = x (Kekulé) = 7876 (7690) = 186 kj Otrzymana wartość molowej energii rezonansu jest niewiele niższa (co do wartości bezwzględnej) od molowej entalpii spalania wodoru w tlenie, znanego jako istotne źródło energii. Zatem stabilizacja cząsteczek aromatycznych przez efekt rezonansowy (delokalizacji elektronów) jest związana z istotnym efektem energetycznym.

8 Punktacja: 1. za równanie reakcji 0,5 pkt. 2. za ułożenie cyklu termodynamicznego max. 3,0 pkt. za wzór na entalpię powstawania oksylenu 1,5 pkt za prawidłową wartość entalpii 1,0 pkt. 3. za powiązanie entalpii wiązań ze strukturą Kekulégo (równanie reakcji nie jest konieczne) 1,5 pkt za wynikający z tego wzór na entalpię powstawania ksylenu o teoretycznej strukturze 1,0 pkt. za prawidłową wartość entalpii 1,0 pkt. 4. za prawidłową wartość entalpii rezonansu 1,5 pkt. za wniosek o istotnej stabilizacji cząsteczki aromatycznej przez efekt rezonansu 1,0 pkt. RAZEM ZA ZADANIE : 12,0 punktów ROZWIĄZANIE ZADANIA 4 a) 4Zn (s) + 10NO 3(stęż.) 4Zn(NO 3 ) 2(aq) + N 4 NO 3 (aq) + 3 2 O 4Zn + 10 3 O 1+ + NO 3 1 4 Zn 2+ + N 4 1+ + 13 2 O NO 3 kwas azotowy(v) ; Zn(NO 3 ) 2 azotan(v) cynku ; N 4 NO 3 azotan(v) amonu b) Ga (s) + 3 2 O + NaO (aq) Na[Ga(O) 4 ] (aq) + 1,5 2(g) Ga + 3 3 O 1+ + 4O 1 [Ga(O) 4 ] 1 + 1,5 2 Dopuszcza się również: NaGaO 2 lub Na 3 GaO 3 NaO wodorotlenek sodu ; Na[Ga(O) 4 ] tetrahydroksogalan(iii) sodu, NaGaO 2 dioksygalan(iii) sodu, metagalan sodu, Na 3 GaO 3 trioksygalan(iii) trisodu, ortogalan sodu a) Si 4(g) + 4 2 O 4 2(g) + 4 SiO 4(s) Si 4 silan, (krzemowodór, wodorek krzemu) ; 4 SiO 4 kwas krzemowy(iv), kwas ortokrzemowy b) 2NO 2(g) + 2 O NO 3(aq) + NO 2(aq) NO 2 ditlenek azotu, dwutlenek azotu, tlenek azotu(iv); NO 3 kwas azotowy(v); NO 2 kwas azotowy(iii) c) All 3(aq) + 3N 3(g) + 3 2 O Al(O) 3(s) + 3N 4 l (aq) Al 3+ + 3N 3 + 3 3 O 1+ + 3O 1 Al(O) 3 + 3N 4 1+ All 3 chlorek glinu(iii), trójchlorek glinu, trichlorek glinu ; N 3 azan, amoniak ; Al(O) 3 triwodorotlenek glinu, wodorotlenek glinu(iii) ; N 4 l chlorek amonu d) As 2 O 5(s) + 6NaO (aq) 2Na 3 AsO 4(aq) + 3 2 O As 2 O 5 + 6O 1 2AsO 4 3 + 3 2 O As 2 O 5 pentatlenek diarsenu, tlenek arsenu(v), pięciotlenek arsenu; NaO wodorotlenek sodu; Na 3 AsO 4 arsenian(v) trisodu, arsenian(v) sodu

e) Fe 2 O 3(s) + KNO 3(s) + NaO K 2 FeO 4(aq) + NO (g) + 2 O Sposób I 2Fe 3+ 2Fe 6+ + 6e (1) N 5+ + 3e N 2+ (2) Po wymnożeniu (2) przez 2 i zsumowaniu otrzymujemy 9 Fe 2 O 3 + 2NO 3 2FeO 4 2 + 2NO Dobierając współczynniki z uwzględnieniem występowania w równaniu NaO i wody otrzymujemy: Fe 2 O 3(s) + 2KNO 3(aq) + 2KO (aq) 2K 2 FeO 4(aq) + 2NO (g) + 2 O Sposób II Fe 2 O 3 + 10O 2FeO 4 2 NO 3 + 5 2 O + 6e (1) + 4 + + 3e NO + 2 2 O (2) Po wymnożeniu (2) przez 2 i zsumowaniu otrzymujemy Fe 2 O 3 + 10O + 2NO 3 po uproszczeniu + 8 + 2FeO 4 2 + 2NO + 9 2 O Fe 2 O 3 + 2O + 2NO 3 2FeO 4 2 + 2NO + 2 O Widać, że reakcja powinna przebiegać w środowisku zasadowym. Ostatecznie więc: Fe 2 O 3(s) + 2KNO 3(aq) + 2KO (aq) 2K 2 FeO 4(aq) + 2NO (g) + 2 O Sposób III Fe 2 O 3 + 5O 2 2FeO 4 2 NO 3 + 6e (1) + 3e NO + 2 O 2 (2) Po wymnożeniu (2) przez 2 i zsumowaniu otrzymujemy Fe 2 O 3 + 5O 2 + 2NO 3 2FeO 4 2 + 2NO + 4O 2 Po uproszczeniu widać, że reakcja powinna przebiegać w środowisku donora O 2 : 2O O 2 + 2 O ostatecznie: Fe 2 O 3(s) + 2KNO 3(aq) + 2KO (aq) 2K 2 FeO 4(aq) + 2NO (g) + 2 O MnSO 4 + NaNO 3 + Na 2 O 3 Na 2 MnO 4 + NaNO 2 + Na 2 SO 4 + O 2 Sposób I Mn 2+ Mn +6 + 4e (1)

10 N 5+ + 2e N 3+ (2) Po wymnożeniu (2) przez 2 i zsumowaniu otrzymujemy Mn 2+ + 2NO 3 MnO 4 2 + 2NO 2 Dobierając współczynniki z uwzględnieniem występowania w równaniu Na 2 O 3 oraz O 2 otrzymujemy: MnSO 4(s) + 2NaNO 3(s) + 2Na 2 O 3(s) Na 2 MnO 4(s) + 2NaNO 2(s) + Na 2 SO 4(s) + 2O 2(g) Sposób II Mn 2+ + 8O MnO 4 2 + 4 2 O + 4e (1) NO 3 + 2 + + 2e NO 2 + 2 O (2) Po wymnożeniu (2) przez 2 i zsumowaniu otrzymujemy Mn 2+ + 8O + 2NO 3 + 4 + MnO 4 2 + 2NO 2 + 6 2 O Po uproszczeniu Mn 2+ + 4O + 2NO 3 MnO 4 2 + 2NO 2 + 2 2 O Widać, że reakcja powinna przebiegać w środowisku zasadowym. Wydzielanie się O 2 oraz 2 brak wody po prawej stronie reakcji sugeruje, że zasadą jest jon O 3 reagujący zgodnie z reakcją: O 3 2 O 2 + O 2 po usunięciu jonów O, dobierając współczynniki z uwzględnieniem występowania w równaniu Na 2 O 3 oraz O 2 otrzymujemy: MnSO 4(s) + 2NaNO 3(s) + 2Na 2 O 3(s) Na 2 MnO 4(s) + 2NaNO 2(s) + Na 2 SO 4(s) + 2O 2(g) Sposób III Mn 2+ + 4O 2 MnO 4 2 + 4e (1) NO 3 + 2e NO 2 + O 2 (2) Po wymnożeniu (2) przez 2 i zsumowaniu otrzymujemy Mn 2+ + 4O 2 + 2NO 3 MnO 4 2 + 2NO 2 + 2O 2 Po uproszczeniu widać, że reakcja powinna przebiegać w środowisku donora O 2. Wydzielanie się O 2 po prawej stronie reakcji sugeruje, że donorem tym jest jon O 3 2 zgodnie z reakcją: O 3 2 O 2 + O 2 po wymnożeniu tego równania przez 2 uzyskujemy końcowy rezultat MnSO 4(s) + 2NaNO 3(s) + 2Na 2 O 3(s) Na 2 MnO 4(s) + 2NaNO 2(s) + Na 2 SO 4(s) + 2O 2(g)

11 Punktacja: Za podanie prawidłowych równań reakcji: a), b), e) i f) po 0,5 pkt: Za podanie poprawnych nazw reagentów reakcji: a), b), e) i f) po 0,5 pkt: Za równań jonowych reakcji: a), b), e) i f) po 0,5 pkt: Za podanie równań reakcji c) i d) po 1,5 pkt Za podanie prawidłowych równań reakcji g) i h) po 1 pkt Za podanie równań cząstkowych reakcji g) i h) po 0,5 pkt RAZEM ZA ZADANIE 2 pkt 2 pkt 2 pkt 3 pkt 2 pkt 1 pkt 12 punktów ROZWIĄZANIE ZADANIA 5 a) Obliczamy masę molową związku : M.= 3,125. 32 g/mol = 100 g/mol b) Z danych analizy elementarnej otrzymujemy wzór elementarny: 5 8 O 2. Ponieważ odpowiada mu masa molowa = 100 g/mol zatem jest to jednocześnie wzór sumaryczny związku. c) Ponieważ związek reaguje z wodorowęglanem sodu, zatem musi być kwasem karboksylowym. Ze wzoru sumarycznego związku wynika, że kwas ten musi zawierać wiązanie podwójne lub pierścień, zaś z informacji o produkcie jego utlenienia wnioskujemy, że kwas ten zawiera wiązanie podwójne na końcu nierozgałęzionego łańcucha. Zatem związek ma następującą budowę: 2 2 2 OO Kwas 4pentenowy d) Ze schematu podanego we wstępie do zadania wynika, że związek A jest allilomalonianem dietylu. W wyniku jego ogrzewania z roztworem NaO przebiega hydroliza grup estrowych prowadząc do powstawania soli disodowej kwasu allilomalonowego. Po zakwaszeniu mieszaniny reakcyjnej otrzymuje się kwas allilomalonowy. Na. Sól sodowa malonianu dietylu 2 2 Br Allilomalonian dietylu 2 2 A 1) NaO / 2 O 2) OO OO Kwas allilomalonowy 2 2 B e) Z porównania budowy związku B i związku wynika, że gazowy związek D to ditlenek węgla, zaś reakcja rozkładu związku B to reakcja dekarboksylacji. OO T 2 2 O 2 + 2 2 2 OO OO B D Do syntezy kwasu heptanodiowego należy użyć 1,3dibromopropanu lub 5bromopentanianu etylu. Metoda I:

12 2 Na. Br 2 2 2 Br 2 2 2 1) NaO / 2 O 2) OO 2 2 2 OO OO OO T 2 O 2 + OO 2 2 2 2 2 OO Metoda II: Na. Br 2 2 2 2 2 2 2 2 1) NaO / 2 O 2) OO 2 2 2 2 OO T O 2 + OO 2 2 2 2 2 OO OO Punktacja: Za obliczenie masy molowej związku 0,5 pkt Za ustalenie wzoru związku 2,0 pkt Za identyfikację (wzór) strukturalny związku : 0,5 pkt Za wzory związków A, B i D po 1 pkt 3,0 pkt Za uzasadnienie identyfikacji 2,5 pkt Za nazwę związku 1,0 pkt Za podanie prawidłowej drogi syntezy kwasu heptanodiowego 2,5 pkt RAZEM ZA ZADANIE 12,0 punktów