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



Podobne dokumenty
VIII Podkarpacki Konkurs Chemiczny 2015/2016

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

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

MODEL ODPOWIEDZI I SCHEMAT OCENIANIA ARKUSZA II

SZYBKOŚĆ REAKCJI CHEMICZNYCH. RÓWNOWAGA CHEMICZNA

X Konkurs Chemii Nieorganicznej i Ogólnej rok szkolny 2011/12

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

TEST PRZYROSTU KOMPETENCJI Z CHEMII DLA KLAS II

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

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

Chemia nieorganiczna Zadanie Poziom: podstawowy

Zadanie 2. (2 pkt) Roztwór kwasu solnego o ph = 5 rozcieńczono 1000 krotnie wodą. Oblicz ph roztworu po rozcieńczeniu.

1. Stechiometria 1.1. Obliczenia składu substancji na podstawie wzoru

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

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

X / \ Y Y Y Z / \ W W ... imię i nazwisko,nazwa szkoły, miasto

VI Podkarpacki Konkurs Chemiczny 2013/2014

Konkurs przedmiotowy z chemii dla uczniów gimnazjów 6 marca 2015 r. zawody III stopnia (wojewódzkie)

WOJEWÓDZKI KONKURS CHEMICZNY

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

Za poprawną metodę Za poprawne obliczenia wraz z podaniem zmiany ph

XXV KONKURS CHEMICZNY DLA GIMNAZJALISTÓW

V Małopolski Konkurs Chemiczny dla Gimnazjalistów

Przybliżamy skład powietrza: 20% O2 i 80% N2 T = 285 K, p = 1029 hpa

KONKURS CHEMICZNY DLA UCZNIÓW GIMNAZJÓW. Eliminacje rejonowe II stopień

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

XIV Konkurs Chemiczny dla uczniów gimnazjum województwa świętokrzyskiego. II Etap - 18 stycznia 2016

MODEL ODPOWIEDZI I SCHEMAT PUNKTOWANIA

Odwracalność przemiany chemicznej

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

Roztwory elekreolitów

XX KONKURS CHEMICZNY KLAS TRZECICH GIMNAZJALNYCH ROK SZKOLNY 2012/2013

Zagadnienia do pracy klasowej: Kinetyka, równowaga, termochemia, chemia roztworów wodnych

Repetytorium z wybranych zagadnień z chemii

Konkurs chemiczny - gimnazjum. 2018/2019. Etap rejonowy MODEL ODPOWIEDZI I SCHEMAT PUNKTOWANIA ZADAŃ ETAPU REJONOWEGO KONKURSU CHEMICZNEGO

Zadanie: 2 (4 pkt) Napisz, uzgodnij i opisz równania reakcji, które zaszły w probówkach:

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

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

Kuratorium Oświaty w Lublinie

Plan dydaktyczny z chemii klasa: 2TRA 1 godzina tygodniowo- zakres podstawowy. Dział Zakres treści

VII Podkarpacki Konkurs Chemiczny 2014/2015

TEST PRZYROSTU KOMPETENCJI Z CHEMII DLA KLAS II

ODPOWIEDZI I SCHEMAT PUNKTOWANIA POZIOM ROZSZERZONY

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

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

Chemia klasa VII Wymagania edukacyjne na poszczególne oceny Semestr II

Wskaż grupy reakcji, do których można zaliczyć proces opisany w informacji wstępnej. A. I i III B. I i IV C. II i III D. II i IV

Kryteria oceniania z chemii kl VII

Model odpowiedzi i schemat oceniania arkusza II

KONKURS CHEMICZNY DLA UCZNIÓW SZKOŁY PODSTAWOWEJ ROK SZKOLNY 2018/2019 ETAP REJONOWY

WOJEWÓDZKI KONKURS PRZEDMIOTOWY Z CHEMII

Zidentyfikuj związki A i B. w tym celu podaj ich wzory półstrukturalne Podaj nazwy grup związków organicznych, do których one należą.

KONKURS CHEMICZNY DLA GIMNAZJUM ETAP WOJEWÓDZKI

... imię i nazwisko,nazwa szkoły, miasto

Konkurs Chemiczny dla uczniów szkół ponadgimnazjalnych rok szkolny 2013/2014

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?

KONKURS CHEMICZNY DLA UCZNIÓW GIMNAZJÓW. Eliminacje rejonowe II stopień

EGZAMIN MATURALNY Z CHEMII

Egzamin maturalny z chemii - poziom rozszerzony Kryteria oceniania - model odpowiedzi. Kryteria oceniania

a) 1 mol b) 0,5 mola c) 1,7 mola d) potrzebna jest znajomość objętości zbiornika, aby można było przeprowadzić obliczenia

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

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

KRYTERIA OCENIANIA ODPOWIEDZI Próbna Matura z OPERONEM. Chemia Poziom rozszerzony

MAŁOPOLSKI KONKURS CHEMICZNY

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

WOJEWÓDZKI KONKURS PRZEDMIOTOWY DLA UCZNIÓW DOTYCHCZASOWYCH GIMNAZJÓW WOJEWÓDZTWA ŚLĄSKIEGO W ROKU SZKOLNYM 2017/2018 CHEMIA

Małopolski Konkurs Chemiczny dla Gimnazjalistów

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

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

Węglowodory poziom podstawowy

XXIII KONKURS CHEMICZNY DLA GIMNAZJALISTÓW ROK SZKOLNY 2015/2016

Wymagania edukacyjne na poszczególne roczne oceny klasyfikacyjne z przedmiotu chemia dla klasy 7 w r. szk. 2019/2020

ZADANIE 164. Na podstawie opisanych powyżej doświadczeń określ charakter chemiczny tlenków: magnezu i glinu. Uzasadnij słownie odpowiedź.

WOJEWÓDZKI KONKURS PRZEDMIOTOWY Z CHEMII

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

Chemia nieorganiczna Zadanie Poziom: rozszerzony Punkty

Nazwy pierwiastków: A +Fe 2(SO 4) 3. Wzory związków: A B D. Równania reakcji:

1. Określ, w którą stronę przesunie się równowaga reakcji syntezy pary wodnej z pierwiastków przy zwiększeniu objętości zbiornika reakcyjnego:

KONKURS CHEMICZNY DLA UCZNIÓW GIMNAZJÓW

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

XXII KONKURS CHEMICZNY DLA GIMNAZJALISTÓW ROK SZKOLNY 2014/2015

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

KONKURS CHEMICZNY DLA UCZNIÓW GIMNAZJUM W ROKU SZKOLNYM 2010/2011

TEST SPRAWDZAJĄCY Z CHEMII

XV Wojewódzki Konkurs z Chemii

I KSZTAŁCENIA PRAKTYCZNEGO. Imię i nazwisko Szkoła Klasa Nauczyciel Uzyskane punkty

Opracował: dr inż. Tadeusz Lemek

Konkurs przedmiotowy z chemii dla uczniów dotychczasowych gimnazjów. 07 marca 2019 r. zawody III stopnia (wojewódzkie)

Beata Mendak fakultety z chemii II tura PYTANIA Z KLASY PIERWSZEJ

XXI KONKURS CHEMICZNY DLA GIMNAZJALISTÓW ROK SZKOLNY 2013/2014

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

MAŁOPOLSKI KONKURS CHEMICZNY. dla uczniów szkół podstawowych. 25 października 2019 r. Etap I (szkolny)

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

a) jeżeli przedstawiona reakcja jest reakcją egzotermiczną, to jej prawidłowy przebieg jest przedstawiony na wykresie za pomocą linii...

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 )

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

KONKURS CHEMICZNY DLA UCZNIÓW GIMNAZJÓW

EGZAMIN MATURALNY Z CHEMII

IV Podkarpacki Konkurs Chemiczny 2011/12. ETAP II r. Godz Zadanie 1 (14 pkt.)

KONKURS CHEMICZNY DLA UCZNIÓW GIMNAZJÓW. Eliminacje rejonowe II stopień

Transkrypt:

ETAP I 18.11.2006 Z a d a n i a t e o r e t y c z n e Sole wapnia ZADANIE 1 Wapń należy do pierwiastków najbardziej rozpowszechnionych w litosferze. Jako jeden z makroelementów, wchodzi też w skład większości żywych organizmów. W przyrodzie występuje więc wiele soli tego metalu. Szczawian wapnia, sól słabego kwasu 2 2 O 4 (lub (OO) 2 )), jest białą krystaliczną substancją, stanowiącą główny składnik kamieni nerkowych. Kamicy nerkowej może sprzyjać m. in. dieta bogata w szczawiany lub kwas szczawiowy: szczaw, rabarbar, szpinak, buraki, a także w pewnym stopniu herbata i kakao. Siarczan(VI) wapnia tworzy dihydrat (aso 4 2 2 O) i w tej postaci znany jest jako minerał gips, stosowany m.in. do produkcji materiałów budowlanych. Na poniższych schematach przedstawione są przemiany, jakim sole te ulegają podczas coraz silniejszego ogrzewania. Prostokątne ramki w schematach symbolizują stałe produkty reakcji, a kółka substancje, które w warunkach prowadzenia tych przemian, wydzielają się jako gazy. Podane w schemacie I wielkości procentowe oznaczają masę kolejno powstających związków stałych (w coraz wyższych temperaturach), wyrażoną jako procent masy wyjściowego hydratu szczawianu wapnia (a 2 O 4 2 O). Schemat I a O 2 O 2 4 D E F 230 o 420 o 840 o A B 87,7 % 68,5 % 38,4 % Schemat II aso 4 2 2 O D 150 o 400 o G D Polecenia: Masz do dyspozycji roztwory następujących substancji: NaO, Kl, l, K SO oraz stałe sole wapnia: aso lub a O Wybierz spośród nich jeden roztwór oraz jedną sól a. 2 4 4 2 4. 1

wapnia, tak, aby po zmieszaniu tych odczynników, w otrzymanym roztworze było możliwie największe stężenie jonów a 2+. Napisz odpowiednie równanie reakcji. b. Zidentyfikuj substancje A, B,, D, E, F, G,. c. Napisz jonowo równania reakcji ilustrujące zachowanie związku B wobec: 1. stosowanych łącznie substancji D i F oraz 2. stosowanych łącznie substancji D i N 4 l. d. Uzupełnij poniższy schemat wpisując w pustą ramkę odpowiedni symbol literowy A, odnoszący się do substancji rozpatrywanych w zadaniu. 2 O aso 4 2 2 O W obliczeniach przyjmij następujące wartości mas molowych: a 40,08 g/mol; 12,01 g/mol; O 16,00 g/mol; 1,01 g/mol. Synteza i hydroliza soli ZADANIE 2 Próbkę metalicznego, sproszkowanego magnezu umieszczono w piecu, przez który przepuszczano czysty, gazowy amoniak i ogrzewano przez dłuższy czas w temperaturze około 600. W wyniku reakcji otrzymano żółty produkt (związek A), który znajduje zastosowanie m.in. jako katalizator w syntezie regularnej odmiany azotku boru (borazonu). Reakcji syntezy związku A towarzyszył przyrost masy próbki o 38,44 %. Następnie związek A poddano działaniu wody, co spowodowało wytrącanie się białej, galaretowatej zawiesiny związku B i wydzielanie gazu X. Gaz ten ma charakterystyczny zapach i jest dobrze rozpuszczalny w wodzie. Otrzymaną zawiesinę odparowano do sucha, po czym wyprażono do stałej masy w temperaturze 800. Na podstawie badań rentgenostrukturalnych powstałego produktu stwierdzono, że ma on budowę jonową o strukturze krystalicznej typu Nal. Polecenia: a. Podaj wzór i nazwę związku A. b. Napisz równania reakcji otrzymywania oraz hydrolizy związku A. c. Zidentyfikuj gaz X i określ jego charakter chemiczny według teorii Brönsteda. Podaj równanie reakcji ilustrujące równowagę, jaka ustala się w roztworze wodnym tego gazu. d. Wiedząc, że w temperaturze 21 o iloczyn rozpuszczalności związku B wynosi K so = 2,0 10-11, oblicz jego rozpuszczalność, wyrażoną w g/100 g wody. Przyjmij, że gęstość nasyconego roztworu związku B jest równa gęstości wody. e. Napisz równanie reakcji zachodzącej podczas prażenia związku B. W obliczeniach przyjmij następujące wartości mas molowych: Mg 24,30 g/mol; N 14,01 g/mol; 1,01 g/mol; O 16,00 g/mol. 2

Rozkład tlenku azotu(v) ZADANIE 3 W temperaturze 298 K tlenek azotu(v) ulega całkowitemu, nieodwracalnemu rozkładowi do tlenku azotu(iv) i tlenu. Z dobrym przybliżeniem proces ten można opisać za pomocą równania kinetycznego reakcji pierwszego rzędu. W celu wyznaczenia wartości stałej szybkości k tej reakcji przeprowadzono następujący eksperyment: Do odpompowanego reaktora (praktycznie nie zawierającego wewnątrz żadnego gazu), który był termostatowany w temperaturze 298 K, szybko wprowadzono pewną ilość czystego tlenku azotu(v). Po upływie 1,00 10 4 s od momentu wprowadzenia tlenku azotu(v) zmierzono ciśnienie gazów w reaktorze i otrzymano wartość 68,9 Pa. Pomiar ciśnienia przeprowadzony po upływie 3,00 10 4 s od momentu wprowadzenia tlenku azotu(v) dał wynik 94,2 Pa, a po upływie jednego tygodnia ciśnienie wynosiło 120,3 Pa. Dalsza obserwacja układu pokazała, że ciśnienie w reaktorze praktycznie już nie rośnie. Polecenia: a. Napisz równanie reakcji rozkładu tlenku azotu(v); b. Oblicz ciśnienie cząstkowe tlenku azotu(v) po upływie 1,00 10 4 s oraz 3,00 10 4 s od momentu wprowadzenia tego gazu do reaktora; c. Oblicz stałą szybkości k reakcji rozkładu tlenku azotu(v) w temperaturze 298 K oraz ciśnienie cząstkowe tlenku azotu(v) po upływie 1,00 10 3 s od rozpoczęcia tej reakcji. Przyjmij, że w warunkach prowadzenia procesu można pominąć dimeryzację tlenku azotu(iv). Uwaga: W celu obliczenia wartości logarytmu o podstawie e (lnx), można skorzystać z zależności: lnx 2,303 logx Różne drogi do celu w syntezie organicznej ZADANIE 4 W syntezie organicznej istnieje wiele dróg, które prowadzą do pożądanego produktu. hemicy zajmujący się syntezą organiczną muszą więc dokonywać wyboru odpowiedniej metody, kierując się względami, takimi jak: wydajność procesu, dostępność substratów, łatwość wydzielenia produktu, bezpieczeństwo, względy ekologiczne oraz ekonomiczne itd. Na przykład alkohole można m.in. otrzymywać przez: 1. addycję wody do węglowodorów nienasyconych, 2. redukcję odpowiednich związków karbonylowych (za pomocą np. LiAl 4 ), 3. reakcję związków magnezoorganicznych (związków Grignarda) ze związkami karbonylowymi. Poniżej przedstawiono strukturę pewnego alkoholu: 3 3 O 3 Polecenia: a. Podaj nazwę systematyczną alkoholu o powyższym wzorze. b. Przedstaw wzory strukturalne węglowodorów, które mogą być substratami w reakcji otrzymywania tego alkoholu (metoda 1). Zaznacz węglowodór, który zapewni najwyższą 3

selektywność reakcji addycji cząsteczki wody przy użyciu kwasu jako katalizatora i uzasadnij swój wybór. c. Oceń możliwość syntezy przedstawionego alkoholu metodą redukcji związków karbonylowych (metoda 2). d. Podaj trzy zestawy substratów, z których można otrzymać powyższy alkohol z zastosowaniem związków magnezoorganicznych (metoda 3). e. Spośród zaproponowanych przez iebie trzech związków karbonylowych (w punkcie d) wybierz ten (związek X), który daje negatywny wynik w próbie jodoformowej. f. Jedną z możliwych dróg syntezy związku X przedstawia poniższy schemat: NaO K 2 r 2 O 7 A ( 10 13 l) 2 O B + X Podaj wzory strukturalne związków A i B. Analiza sacharydów ZADANIE 5 Pewien redukujący disacharyd poddano całkowitej hydrolizie. Stwierdzono, że otrzymane monosacharydy A i B są aldoheksozami, należą do szeregu D, oraz różnią się konfiguracją na jednym atomie węgla, czyli są epimerami. W celu ustalenia konfiguracji na poszczególnych atomach węgla przeprowadza się szereg reakcji. Jedną z nich jest utlenianie kwasem azotowym(v), inną degradacja Ruffa. Degradacja Ruffa jest to metoda polegająca na przekształceniu określonej aldozy w inną aldozę, zawierającą w cząsteczce o jeden atom węgla mniej. Podczas tego przekształcenia usunięciu ulega pierwszy atom węgla (o najniższej numeracji). Monosacharydy A i B poddano reakcji z kwasem azotowym(v), w wyniku czego otrzymano dwa związki: (z monosacharydu A) i D (z monosacharydu B). Związek nie wykazywał czynności optycznej. Następnie przeprowadzono degradację Ruffa wyjściowych monosacharydów A i B. Otrzymano dwie różne pentozy: E (z monosacharydu A) i F (z monosacharydu B), które w wyniku reakcji z NO 3 dają ten sam związek G, wykazujący czynność optyczną. Polecenia: a. Podaj wzory Fischera związków A, B,, D, E, F, G. b. Wyjaśnij, dlaczego w reakcji z kwasem azotowym(v) z dwóch różnych pentoz (E i F) powstaje ten sam związek G i dlaczego związek nie wykazuje czynności optycznej. c. Wyjaśnij, jaka cecha budowy wyjściowego disacharydu powoduje, że ma on właściwości redukujące. PUNKTAJA: wszystkie zadania po 20 pkt., łącznie 100 pkt. ZAS TRWANIA ZAWODÓW: 240 minut Uwaga: Jeżeli chcesz obliczyć pierwiastek n-tego stopnia z jakiejś liczby, a Twój kalkulator nie ma takiej funkcji, możesz skorzystać z właściwości logarytmów: x n 1/ n = a = a log x = log a 1 n x = 10 1 log n a 4

5

ETAP I 18.11.2006 Rozwiązania zadań teoretycznych ROZWIĄZANIE ZADANIA 1 a. Największe stężenie jonów a 2+ można uzyskać rozpuszczając szczawian wapnia w roztworze l: a 2 O 4 + 2 + a 2+ + 2 2 O 4. b. Schemat I: Zakładając, że początkowa masa a 2 O 4 2 O wynosi 146,12 g (1 mol), masa produktu A wyniesie 0,877 146,12 g = 128,14 g. Odpowiada to masie 1 mola a 2 O 4 (128,10 g). Masa produktu B to 0,685 146,12 g = 100,09 g, co jest równe masie 1 mola ao 3 (100,09 g). Masa produktu to 0,384 146,12 g = 56,11 g, jest to wartość bliska masie 1 mola ao (56,08 g). Równania zachodzących reakcji: a 2 O 4 2 O a 2 O 4 + 2 O a 2 O 4 ao 3 + O ao 3 ao + O 2 Schemat II: Znając produkt D, można stwierdzić, że produkty G i to w różnym stopniu odwodniony siarczan wapnia. W rezultacie: A = a 2 O 4, B = ao 3, = ao, D = 2 O, E = O, F = O 2, G = aso 4. 0,5 2 O, = aso 4. c1. W obecności wody i O 2 stały ao 3 ulega częściowemu rozpuszczeniu: ao 3 + 2 O + O 2 a 2+ + 2O 3 -. c2. W obecności wody i N 4 l stały ao 3 również ulega rozpuszczeniu: ao 3 + N 4 + a 2+ + N 3 + O 3 - lub ao 3 + 2N 4 + a 2+ + O 2 + 2 O + 2N 3 Powyższe równania reakcji mogą być również zapisane dwuetapowo: najpierw dysocjacja kwasowa jonu N 4 +, a następnie działanie jonów + na węglan wapnia. d. W ramce należy wpisać związek G. Bezwodny aso 4 otrzymany po wyprażeniu w temperaturze 400 o (związek ) nie pochłania wody z wytworzeniem aso 4. 2 2 O. Punktacja: a. Za wybranie soli (a 2 O 4 ) i roztworu (l) 1 pkt. Za napisanie równania reakcji rozpuszczania 1 pkt. b. Za identyfikację produktów stałych: A, B,, G, 5 2 pkt. = 10 pkt. Za identyfikację produktów lotnych: D, E, F 3 1 pkt.= 3 pkt. c. Za napisanie równania reakcji ao 3 z 2 O i O 2 2 pkt. Za napisanie równania reakcji ao 3 z 2 O i N 4 l 2 pkt. d. Za wpisanie właściwego symbolu (G) w ramce: 1 pkt. RAZEM: 20 pkt. 1

ROZWIĄZANIE ZADANIA 2 a. Przyjmując, że w reakcji bierze udział 1 mol magnezu, czyli 24,30 g, możemy obliczyć przyrost masy takiej próbki: 24,30 g 0,3844 = 9,34 g. Zakładamy, że produktem reakcji jest związek azotu z magnezem i przeliczamy przyrost masy na liczbę moli azotu: 9,34 g /14,01 g/mol = 0,667 mola. (Gdyby produktem reakcji był amidek magnezu Mg(N 2 ) 2, przyrost masy wynosiłby ponad 100%.) Zatem stosunek molowy Mg : N w związku A wynosi 1,000 : 0,667 = 3 : 2, czyli związkiem A jest azotek magnezu, o wzorze Mg 3 N 2. b. Równanie reakcji syntezy azotku magnezu: 3Mg + 2N 3 Mg 3 N 2 + 3 2 Równanie reakcji hydrolizy azotku magnezu: Mg 3 N 2 + 6 2 O 3Mg(O) 2 + 2N 3 c. Gazem powstającym w wyniku hydrolizy azotku magnezu jest amoniak ( N 3 ), który według teorii Brönsteda jest zasadą (akceptorem protonu). W roztworze wodnym amoniaku ustala się równowaga: N 3 + 2 O N 4 + + O - d. Oznaczając rozpuszczalność molową symbolem s, dla wodorotlenku magnezu możemy podać zależności: [Mg 2+ ] = s, [O - ] = 2s (ponieważ udział jonów pochodzących z dysocjacji wody, w całkowitym stężeniu jonów O -, jest do pominięcia). K so = [Mg 2+ ] [O - ] 2, czyli K so = 4s 3, a zatem s = 3 K so / 4 = 1,7 10-4 mol/dm 3. Skoro M Mg(O)2 = 58,32 g/mol, to 1 kg nasyconego roztworu zawiera 9,97 mg wodorotlenku magnezu, czyli rozpuszczalność tego związku wynosi ok. 10-3 g /100g wody (1 mg / 100 g wody). e. Podczas prażenia wodorotlenku magnezu(związek B) zachodzi rekcja opisana równaniem: Mg(O) 2 800 MgO + 2O Punktacja: a. Za poprawną metodę i obliczenia potwierdzające stechiometrię związku A, 4 pkt. Za podanie wzoru związku A 1 pkt. Za podanie nazwy związku A 1 pkt. b. Za napisanie równania reakcji otrzymywania Mg 3 N 2 2 pkt. Za napisanie równania reakcji hydrolizy Mg 3 N 2 2 pkt. c. Za podanie wzoru lub nazwy gazu X 1 pkt. Za stwierdzenie, że amoniak jest zasadą Brönsteda 1 pkt. Za opisanie równaniem reakcji, równowagi ustalającej się w wodnym roztworze amoniaku. 2 pkt. d. Za poprawną metodę i obliczenie rozpuszczalności wodorotlenku magnezu. 4 pkt. e. Za napisanie równania reakcji zachodzącej podczas prażenia wodorotlenku magnezu. 2 pkt. RAZEM: 20 pkt. ROZWIĄZANIE ZADANIA 3 a. Równanie reakcji rozkładu tlenku azotu(v): 2N 2 O 5 4NO 2 + O 2 b. Z treści zadania można wywnioskować, że po upływie jednego tygodnia praktycznie cały N 2 O 5 uległ rozkładowi. Po upływie 1,00 10 4 s od momentu wprowadzenia N 2 O 5 w 2

układzie było jeszcze tyle nierozłożonego N 2 O 5, że jego rozkład spowodował wzrost ciśnienia w układzie o 120,3-68,9 = 51,4 [Pa]. Z równania reakcji widać, że rozkład 1 mola N 2 O 5 powoduje powstanie 2,5 mola produktów gazowych (czyli rozkład N 2 O 5 o ciśnieniu cząstkowym 1 Pa powoduje wzrost całkowitego ciśnienia w układzie o 1,5 Pa). Tak więc, ciśnienie cząstkowe N 2 O 5 po upływie 10000 s od momentu rozpoczęcia reakcji wynosiło 51,4/1,5 = 34,3 [Pa]. W analogiczny sposób obliczamy ciśnienie cząstkowe N 2 O 5 po upływie 3,00 10 4 s od momentu rozpoczęcia reakcji: (120,3-94,2)/1,5 = 17,4 [Pa]. Inny sposób obliczenia ciśnień cząstkowych N 2 O 5 polega na wykonaniu bilansu materiałowego, oraz obliczeniu, że ciśnienie cząstkowe N 2 O 5 dla czasu t=0 s wynosiło (2/5) 120,3=48,12 [Pa]. Przyjmując, że x oznacza stopień przereagowania N 2 O 5, a p całk całkowite ciśnienie w układzie, można ułożyć równanie: p całk = (1-x) 48,12Pa+ x (5/2) 48,12Pa = (1+1,5x) 48,12Pa Stąd można obliczyć, że x = 0,288 dla t = 10000 s oraz x = 0,638 dla t = 30000 s. Odpowiada to ciśnieniom cząstkowym N 2 O 5 [obliczonym jako: (1-x) 48,12Pa] równym 34,3 Pa i 17,4 Pa, odpowiednio dla t =10000 s i 30000 s. c. iśnienia cząstkowe N 2 O 5 zmierzone w dwóch dowolnych momentach czasu t 1 i t 2 spełniają równanie (patrz zadanie 4A z folderu): p ( t ) N ln 2 O 2 5 = k ( t2 1) p ( t1) t N 2O5 Podstawiając wartości otrzymane dla czasów 10000 i 30000 s obliczamy W przypadku obliczenia k - ln(17,4/34,3) 30000s 10000s = 5 1 = 3,39 10 s p N2 O 5 pn 2 O 5 p N2 O5 pn 2 O 5 p N2 O5 dla t = 0 s, wartość k może zostać alternatywnie obliczona na podstawie pary wartości dla t = 0 s oraz 10000 s, lub pary wartości dla t = 0 s oraz 30000 s. Zawodnicy mogą również wykreślić zależność ln( / (t = 0)) w funkcji t i obliczyć wartość k ze współczynnika kierunkowego otrzymanej prostej. Korzystając z obliczonej wartości k można obliczyć ciśnienie cząstkowe N 2 O 5 po czasie 1000 s od rozpoczęcia reakcji: 5 1 3,39 10 s (30000 1000)s 17,4 = p (t = 1000) stąd p N2 O 5 e N2O5 (t = 1000) = 46,5 Pa. Oczywiście do obliczeń można przyjąć parametry dla t = 10000 s, lub też skorzystać z obliczonej wartości Punktacja: p p N2 O 5 5 1 3,39 10 s 1000s N2O (t = 1000) = p 5 N2O (t = 0) e 5 (t = 0) oraz ze wzoru: a. Za prawidłowe napisanie równania reakcji rozkładu N 2 O 5 2 pkt. b. Za obliczenie ciśnień cząstkowych N 2 O 5 po upływie 10000 s i 30000 s od momentu rozpoczęcia reakcji 2 3 pkt = 6 pkt. c. Za obliczenie wartości k 6 pkt. Za obliczenie ciśnienia cząstkowego N 2 O 5 po upływie 1000 s 6 pkt.. RAZEM 20 pkt. 3

Uwaga: Przy ocenie wyników liczbowych proszę przyznawać maksymalną liczbę punktów za wynik o błędzie względnym od 0 do 2%. Jeśli zawodnik przedstawi prawidłowy wzór na obliczenie danego parametru i do wzoru podstawi poprawne wartości liczbowe wszystkich czynników, a podczas obliczeń popełni błąd rachunkowy, proszę przyznać 2/3 maksymalnej liczby punktów przysługującej za tę część zadania. ROZWIĄZANIE ZADANIA 4 a. 2-fenylo-3-metylo-butan-2-ol (lub 2-fenylo-3-metylo-2-butanol) b. 3 3 3 3 3 2 I II W tych warunkach reakcja addycji biegnie zgodnie z regułą Markownikowa. W przypadku związku I addycja cząsteczki wody prowadzi do mieszaniny alkoholi, dlatego znacznie lepiej wybrać związek II, który będzie dawał niemal wyłącznie pożądany alkohol. c. Jest to alkohol trzeciorzędowy, a takich alkoholi nie można otrzymać przez redukcję związków karbonylowych. d. 1. 3 3 O 3 MgBr 2. O 3 3 3 MgBr 3.* 3 3 O 3 MgBr e. Keton z zestawu 3 jako jedyny da negatywny wynik w próbie jodoformowej. Pozostałe ketony to metyloketony dające wynik pozytywny. 4

f. 3 l 3 O 3 3 A B Punktacja: a. Za prawidłową nazwę alkoholu 2 pkt. b. Za poprawne wzory węglowodorów 2 2 pkt. = 4 pkt. Za wskazanie związku II, jako preferowanego substratu 1 pkt. Za uzasadnienie 1 pkt. c. Za prawidłową odpowiedź 2 pkt. d. Za prawidłowo połączone w pary wzory sześciu związków 6 1 pkt.= 6 pkt. e. Za poprawne wskazanie związku X 2 pkt. f. Za prawidłowe wzory związków A i B 2 1 pkt. = 2 pkt. RAZEM 20 pkt. Uwaga! Punktowane są tylko poprawne wzory (i oczywiście nazwa w podpunkcie a). Dopuszczalna jest punktacja cząstkowa, w liczbach całkowitych punktów. ROZWIĄZANIE ZADANIA 5 a. W wyniku reakcji z kwasem azotowym(v) powstają kwasy aldarowe (kwasy dikarboksylowe). Związki i D oraz związek G muszą więc być kwasami, których cząsteczki na obu końcach łańcucha mają grupy karboksylowe. Ponieważ z treści zadania wiadomo, że związki należą do szeregu D, znana jest więc konfiguracja podstawników na węglu numer 4 w pentozach. Możliwe pentozy szeregu D mają następujące struktury: O O O O O O O O O O O O O O O O 2 O 2 O 2 O 2 O 1 2 3 4 Tylko z pentoz 2 i 4 po utlenieniu NO 3 powstanie ten sam optycznie czynny kwas G. Kwas ten musi mieć następująca strukturę: 5

OO OO O O O O O O OO OO obydwie struktury przechodzą w siebie w wyniku obrotu o 180. b. eksozy A i B muszą więc mieć następujące konfiguracje na atomach węgla 3, 4, 5: O O O O O O 2 O i 2 O Nieznana jest konfiguracja na węglu 2. Jednak z treści zadania wiadomo, że monosacharydy są epimerami, a więc różnią się konfiguracją tylko na jednym centrum stereogenicznym. W podanych fragmentach heksoz, występują różnice na 4 atomie węgla, dlatego konfiguracja na 2 atomie węgla w obu związkach musi być taka sama. Skoro wiadomo, że związek nie wykazuje czynności optycznej, musi on posiadać płaszczyznę symetrii, a zatem związkowi odpowiada następujący wzór Fischera: OO O O O O OO Oznacza to, ze związek A ma następującą strukturę (galaktoza): O O O O O 2 O 6

a pentoza E ma wzór: O O O O 2 O Wobec tego wzór pentozy F to: O O O O 2 O i odpowiednio, związek D ma strukturę: OO O O O O OO natomiast wyjściowa heksoza B to glukoza o wzorze: O O O O O 2 O c. Właściwości redukujące disacharydu są uwarunkowane obecnością grupy aldehydowej (w postacie hemiacetalowej), która nie uczestniczy w tworzeniu wiązania glikozydowego. 7

Punktacja: a. Za poprawne wzory związków A, B,, D, E, F, G 7 2 pkt.= 14 pkt. b. Za wykazanie, że produkt utlenienia pentoz E i F to ten sam związek G 2 pkt Za wyjaśnienie dlaczego związek nie wykazuje czynności optycznej 2 pkt. c. Za wyjaśnienie przyczyny redukujących właściwości disacharydu 2 pkt. RAZEM 20 pkt. Uwaga: Jeżeli we wzorach są jakieś drobne błędy, ale jest poprawnie zaznaczona konfiguracja na atomach węgla 2-5 w heksozach i 2-4 w pentozach należy przyznać po 1 pkt. za wzór. 8