53i.pdf
(
388 KB
)
Pobierz
ETAP I
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
w
ększości żywych organizmów. W przyrodzie
wy
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).
S
chemat I
D
E
F
CaC O ·H
2
O
230
o
C
A
420
o
C
B
840
o
C
C
2 4
87,7 %
68,5 %
38,4 %
Schemat II
D
D
150
o
C
400
o
C
CaSO
4
·2H
2
O
G
H
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
4
2 4.
1
So
a.
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:
d
.
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
W
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,
ga
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
.
W
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.
2
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
b.
d.
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
OH
H
3
C
CH
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
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 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:
x
=
n
a
=
a
1
/
n
log =
1
log
a
x
1
10=
log
a
n
4
x
n
5
Plik z chomika:
teacher20
Inne pliki z tego folderu:
fu56.pdf
(390 KB)
55wst.pdf
(546 KB)
55i(1).pdf
(330 KB)
54i.pdf
(432 KB)
53i.pdf
(388 KB)
Inne foldery tego chomika:
etap 2
etap 3
Zgłoś jeśli
naruszono regulamin