53i.pdf

E TAP I

18.11.2006

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

Z ADANIE 1

le wapnia

Wapń należy do pierwiastków najbardziej rozpowszechnionych w litosferze. Jako jeden z

makroelementów, wchodzi też w skład wi

stępuje więc wiele soli tego metalu.

Szczawian wapnia, sól słabego kwasu H 2 C 2 O 4 (lub (COOH) 2 )), jest białą krystaliczną

substancją, stanowiącą główny składnik kamieni nerkowych. Kamicy nerkowej może sprzyjać

m. in. dieta bogata w szczawiany lub kwas

że w pewnym stopniu herbata i kakao .

Siarczan(VI) wapnia tworzy dihydrat (CaSO 4 ·2H 2 O) i w tej

s, 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 k

o gazy.

Podane w schemacie I wielkości procentowe oznaczają masę kolejno powstających

związków stałych (w coraz wyższych temperaturach

ększości żywych organizmów. W przyrodzie

szczawiowy: szczaw, rabarbar, szpinak, buraki, a

tak

postaci znany jest jako minerał

gip

ółka – substancje, które w warunkach prowadzenia tych przemian, wydzielają się

jak

), wyrażoną jako procent masy

yjściowego hydratu szczawianu wapnia (CaC 2 O 4 ⋅H 2 O).

chemat I

CaC O ·H 2 O

230 o C

420 o C

840 o C

2 4

87,7 %

68,5 % 38,4 %

Schemat II

150 o C

400 o C

CaSO 4 ·2H 2 O

Polecenia:

Masz do dyspozycji roztwory następujących substancji: NaOH, KCl, HCl, K SO oraz stałe

sole wapnia: CaSO lub CaC O Wybierz spośród nich jeden roztwór oraz jedną sól

2 4.

możliwie największe stężenie jonów Ca 2+ . Napisz odpowiednie równanie reak

entyfikuj substancje A , B , C , D , E , F , G , H .

pisz jonowo równania reakcji ilustrujące zachow

1. stosowanych łącznie substancji D i F oraz

2. stosowanych łącznie substancji D i NH 4 Cl.

b. Zid

c. Na

anie związku B wobec:

. Uzupełnij poniższy schem c w pust mkę odpowiedni symbol literowy A – H ,

odnoszący się do substancji rozpatrywany

at wpisują

ą ra

ch w

zada

niu.

H 2 O

CaSO 4 ·2H 2 O

obliczeniach przyjmij następujące wartości mas molowych:

Ca – 40,08 g/mol; C – 12,01 g/mol; O – 16,00 g/mol; H – 1,01 g/mol.

Z ADANIE 2

tosowanie 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 w

laretowatej 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

temperaturz

stwierdzono

ody, co spowodowało wytrącanie się białej,

stałej masy w

e 800°C. Na podstawie badań rentgenostrukturalnych powstałego produktu

, że ma on budowę jonową o strukturze krystalicznej typu NaCl.

Polecenia:

a. Podaj wzór i nazwę związku A .

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.

Wiedząc, że w temperaturze 21 o C iloczyn rozpusz

oblicz jego rozpuszczalność, wyrażoną w g/100 g wody. Przyjmij,

czalności związku B wynosi K so = 2,0·10 -11 ,

że gęstość nasyconego

roztworu związku B jest równa gęstości wody.

e. Napisz równanie reakcji zachodzącej podczas prażenia związ

ku B .

obliczeniach przyjmij następujące wartości mas molowych:

Mg – 24,30 g/mol; N – 14,01 g/mol; H – 1,01 g/mol; O – 16,00 g/mol.

wapnia, tak, aby po zmieszaniu tych odczynników, w otrzymanym roztworze było

cji.

Synteza i hydroliza soli

Próbkę metalicznego, sproszkowanego magnezu umieszczono w piecu, przez który

przepuszczano czysty, gazowy amoniak i ogrzewano przez dłuższy czas w temperaturze

około 600°C. W wyniku reakcji otrzymano żółty produkt (związek A ), który znajduje

zas

Z ADANIE 3

Rozkład tlenku azotu(V)

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

Z ADANIE 4

Różne drogi do celu w syntezie organicznej

W syntezie organicznej istnieje wiele dróg, które prowadzą do pożądanego produktu.

Chemicy 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. LiAlH 4 ),

3. reakcję związków magnezoorganicznych (związków Grignarda) ze związkami

karbonylowymi.

Poniżej przedstawiono strukturę pewnego alkoholu:

CH 3

H 3

C CH 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

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 Ciebie 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:

NaOH K 2 Cr 2 O 7

A ⎯⎯⎯⎯→ B ⎯⎯⎯⎯→ X

(C 10 H 13 Cl) H 2 O

H +

Podaj wzory strukturalne związków A i B .

Z ADANIE 5

Analiza sacharydów

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: C (z monosacharydu A ) i D (z monosacharydu B ). Związek C 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 HNO 3 dają ten sam związek G , wykazujący

czynność optyczną.

Polecenia :

a. Podaj wzory Fischera związków A , B , C , 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 C nie wykazuje czynności optycznej.

c. Wyjaśnij, jaka cecha budowy wyjściowego disacharydu powoduje, że ma on właściwości

redukujące.

P UNKTACJA : wszystkie zadania po 20 pkt ., łącznie 100 pkt .

C 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:

log =

log

10=

log

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: