Zadania z działu: Zadania konkursowe
Wszystkie umieszczone tutaj zadania są autorskie i nie mogą być udostępniane w innych opracowaniach/materiałach, umieszczane na innych witrynach internetowych bez wcześniejszej wiedzy i zgody autora.Sekcja laboratoryjna miała za zadanie otrzymać układy o odczynie obojętnym. W tym celu wykonano serię doświadczeń, których schematy przedstawiona na rysunku.
Wybierz numery wszystkich probówek, w których uniwersalny papierek wskaźnikowy zanurzony w mieszaninie poreakcyjnej wskaże odczyn obojętny.
Numery probówek……………………………………………………………………Poprawna odpowiedź:
I i IIPolialkohol winylowy i polietylenoimina są polimerami, których wzory przedstawiono poniżej.
Cechą charakterystyczną obu polimerów jest dobra rozpuszczalność w wodzie. W probówkach oznaczonych numerami I i II znajdują się (w losowej kolejności) roztwory wodne obu polimerów. Roztwór każdego polimeru w osobnej probówce.
Zadanie 1
Zaprojektuj doświadczenie, które pozwoli odróżnić od siebie zawartość probówek. Wpisz nazwę jednego odczynnika wybranego z listy, który wprowadzony do obu probówek pozwoli zidentyfikować roztwory i napisz jaka obserwacja pozwoli odróżnić od siebie roztwory.
a) woda siarkowodorowa, b) alkoholowy roztwór fenoloftaleiny, c) wodny roztwór NaOH, d) woda wapienna
Obserwacja:…………………………………………….
Zadanie 2
Napisz równanie równowagi ustalającej się w wodnym roztworze polimeru, która umożliwia odróżnienie roztworu tego polimeru od roztworu drugiego polimeru wybranym odczynnikiem. W równaniu reakcji użyj fragmentu wzoru łańcucha polimerowego odpowiadający jednemu merowi.
Równanie reakcji:……………………………
Poprawna odpowiedź:
Zadanie 1
a) woda siarkowodorowa, b) alkoholowy roztwór fenoloftaleiny, c) wodny roztwór NaOH, d) woda wapienna
Obserwacja: W probówce, w której obecny jest roztwór polietylenoiminy roztwór przyjmuje różowe/malinowe zabarwienie. W drugiej probówce zawartość pozostaje bezbarwna.Zadanie 2
Na2SO3 jest solą słabego kwasu z mocną zasadą. W wodnych roztworach dochodzi do hydrolizy anionowej. W probówce przygotowano roztwór Na2SO3 przez zadanie 1 g Na2SO3 wodą destylowaną w ilości 5 cm3 i wstrząśniecie do całkowitego rozpuszczenia się związku.
Z podanego zestawu wybierz i zaznacz wszystkie obserwowane doświadczalnie zjawiska świadczące o równowadze ustalającej się w roztworze tej soli.
a) z roztworu uwalnia się gaz o drażniącym i duszącym zapachu,
b) po dodaniu kropli alkoholowego roztworu fenoloftaleiny do zawartość probówki przyjmuje różowe zabarwienie
c) w probówce wytrąca się galaretowaty biały osad
d) uniwersalny papierek wskaźnikowy umieszczony w roztworze przyjmuje czerwone zabarwienie
Poprawna odpowiedź:
a) z roztworu uwalnia się gaz o drażniącym i duszącym zapachu,
b) po dodaniu kropli alkoholowego roztworu fenoloftaleiny do zawartość probówki przyjmuje różowe zabarwienie
c) w probówce wytrąca się galaretowaty biały osad
d) uniwersalny papierek wskaźnikowy umieszczony w roztworze przyjmuje czerwone zabarwienieBaSO4 jest związkiem praktycznie nierozpuszczalnym w wodzie (0,0003 g/100 g wody w 25 °C). Strącono osad BaSO4 przez zmieszanie równych objętości roztworów BaCl2 i Na2SO4 o stężeniu 0,5 mol/dm3 w obu przypadkach. Objętość użytego roztworu BaCl2 wynosiła 0,25 dm3. Po opadnięciu osadu na dno ciecz zdekantowano, a osad zadano porcją 200 cm3 chemicznie czystej wody, zamieszano i ponownie zdekantowano. Płukanie osadu chemicznie czystą wodą wykonywano tak długo, aż w zdekantowanej cieczy nie obserwowano zmętnienia po zmieszaniu z wodnym roztworem AgNO3. Wtedy osad wysuszono. Stwierdzono, że jego masa wynosi 28,80 g.
Zadanie 1
Oblicz wydajność, z jaką otrzymano BaSO4 oraz masę NaCl w mieszaninie poreakcyjnej.
Zadanie 2
Podaj nazwę substancji odpowiedzialnej za zmętnienie powstające po zmieszaniu dekantowanej cieczy z roztworem AgNO3.Poprawna odpowiedź:
Zadanie 1
W=98,8% (wynik uzależniony od przyjętych zaokrągleń). Masa NaCl w mieszaninie poreakcyjnej: 14,61 g (jw.).
Zadanie 2
Chlorek srebra
Wyjaśnienie:
Podobnie jak w zadaniu 1 większość osób błędnie potraktowała informację o wydajności otrzymaną w pierwszej części zadania. Ze względu na praktycznie brak rozpuszczalności BaSO4 w wodzie α~100%, stąd masa powstałego osadu BaSO4 i NaCl jest równa teoretycznie możliwej – mieszanina poreakcyjna zawiera 29,17 g osadu BaSO4 i 14,61 g NaCl rozpuszczonego w wodzie. Ale dekantując ciecz znad osadu otrzymujemy mokry osad – czyli osad wraz z resztą roztworu poreakcyjnego (czyli roztworu NaCl), którego zlać nie możemy. W tym celu osad trzeba wiele razy wypłukać nowymi porcjami wody – rozcieńczamy w ten sposób wodą roztwór NaCl, który „siedzi” pomiędzy ziarnami osadu i zlewamy. Otrzymany mokry osad po każdym płukaniu zawiera coraz bardziej rozcieńczony roztwór NaCl – płukanie wykonujemy tak długo, aż ciecz uwięziona pomiędzy ziarnami osadu jest praktycznie czystą wodą. Aby mieć pewność, że po wysuszeniu osadu otrzymamy czysty BaSO4, a nie mieszaninę BaSO4 z NaCl, trzeba sprawdzić, czy zlewana ciecz zawiera jeszcze aniony chlorkowe w wykrywalnych ilościach. W tym celu badamy reakcję dekantowanej cieczy z roztworem AgNO3 – brak zmętnienia świadczy o tym, że dekantowana ciecz jest praktycznie czystą wodą, a po wysuszeniu osadu otrzymamy praktycznie czysty BaSO4. Na wydajność wpływa tutaj fakt, że podczas dekantacji bardzo łatwo stracić część osadu podczas wylewania cieczy znad niego – łatwo część osadu sobie wylać razem z cieczą, co można samemu sobie sprawdzić w domu. Spróbujmy zdekantować osoloną wodę znad piasku – czy otrzymamy suchy piasek? Nie. A czy po wyschnięciu nie będzie słony? Będzie, bo po wyschnięciu otrzymamy mieszaninę SiO2+NaCl. Strat można by uniknąć, gdyby zamiast dekantacji zastosować sączenie.
Do odpowiednio przystosowanego naczynia zawierającego 100 g wody wrzucono 20 g potasu. Nastąpiła reakcja, podczas której uwalnia się ciepło, a faza stała uległa roztworzeniu. Podczas doświadczenia zbierano wodór, a na podstawie jego objętości stwierdzono, że otrzymano go z wydajnością 70%. Doświadczenie przeprowadzono tak, by woda ogrzana ciepłem reakcji nie opuszczała układu w postaci pary wodnej.
Oblicz stężenie procentowe otrzymanego roztworu oraz objętość zebranego wodoru (w warunkach normalnych).poprawna odpowiedź:
Stężenie procentowe roztworu KOH: 24%, objętość zebranego wodoru: 4,02 dm3 (wynik zależny od przyjętych zaokrągleń).Wyjaśnienie:
W zadaniu należało zwrócić uwagę, że potas przereagował całkowicie, co oznacza, że otrzymano 100% możliwej ilości KOH, ale zebrano 70% wodoru. Może to wynikać z różnych przyczyn, np. wodór zbierano dopiero, gdy reaktor opuszczał czysty wodór, a nie mieszanina wodoru z innym gazem (jak powietrze, gdy doświadczenie wykonywano na powietrzu, albo gaz szlachetny, którym można najpierw wypełnić naczynie reakcyjne, aby uniknąć zapłonu wodoru w kontakcie z powietrzem). Jedna z prac zawiera także możliwe wyjaśnienie tego faktu: 30% wodoru uległo spaleniu, co jest możliwe podczas przeprowadzania reakcji w obecności powietrza i na tym oparte jest rozwiązanie w tej pracy. Zdecydowana większość nadesłanych odpowiedzi zawierała błędnie użytą informację o wydajności, pomimo że dla nakierowania w treści podano informację, że potas uległ roztworzeniu (co oznacza, że wydajność otrzymywania KOH wynosi 100%). Zadanie to, razem z zadaniem kolejnym, ma zwrócić uwagę na błędnym operowaniu pojęciem wydajności w szkolnej edukacji chemicznej, na traktowaniu jej w znaczeniu stopnia przemiany, a nie w odniesieniu do fizycznie wydzielonego produktu reakcji. Wydajność reakcji może być różna dla poszczególnych produktów tej samej reakcji, bo możemy je wydzielić w różnym stopniu z mieszaniny poreakcyjnej, podczas gdy stopień przereagowania jest jeden. Wydajność może, ale nie musi być równa stopniowi przemiany i na ogół jest niższa od stopnia przemiany (np. nie da się wydzielić całego produktu z mieszaniny poreakcyjnej, lub niemożliwe jest zebranie całego produktu, gdy zależy nam na jego czystości). Wydajność nie może być od większa od stopnia przemiany.Zadanie konkursowe
Wodorotlenek wapnia należy do związków o nieznacznej rozpuszczalności w wodzie, a można go otrzymać w reakcji różnych substancji chemicznych z wodą. Do 4 zlewek wprowadzono po 50 cm3 wody dejonizowanej. Następnie wykonano doświadczenie wg schematu:
Następnie zawartość zlewek doprowadzono do temperatury 25 °C i porównano pH cieczy. Końcowa objętość fazy ciekłej była identyczna we wszystkich zlewkach.
Zadanie 1
Uszereguj zlewki w kolejności od najmniejszej do największej masy Ca(OH)2 po zakończeniu zmian.Zadanie 2
Uszereguj zlewki w kolejności od najmniejszej do największej wartości pH lub jeśli zwartość zlewek nie różni się pH, to uzasadnij przyczynę tego.We wszystkich zlewkach osiągnięto identyczne pH. Wodorotlenek wapnia w 25 °C rozpuszcza się w ilości ok. 0,16 g/100 g wody. Oznacza to, że w każdej zlewce postał roztwór nasycony i pewna ilość osadu Ca(OH)2 na dnie. We wszystkich zlewkach pH jest więc identyczne.
Zadanie 2
poprawna odpowiedź:III, IV, II, I
Zadanie 2
poprawna odpowiedź:
We wszystkich zlewkach osiągnięto identyczne pH. Wodorotlenek wapnia w 25 °C rozpuszcza się w ilości ok. 0,16 g/100 g wody. Oznacza to, że w każdej zlewce postał roztwór nasycony i pewna ilość osadu Ca(OH)2 na dnie. We wszystkich zlewkach pH jest więc identyczne.Zadanie konkursowe
Laboratoryjna metoda otrzymywania wody amoniakalnej polega na wyparciu amoniaku z soli amonowych, a następnie, wykorzystując jego dobre i szybkie rozpuszczanie się w wodzie – na skierowaniu strumienia gazu nad wodę. Przygotowano wodny roztwór NH4NO3, zawiesinę Ca(OH)2 (mleko wapienne) i wodę destylowaną. Następnie zestawiono aparaturę jak na obrazku. Wydzielający się w reakcji amoniak rozpuszczano w wodzie destylowanej.
Zadanie 1
Dokończ zdanie. Wpisz wzory lub nazwy substancji w puste miejsca.
Aby otrzymać wodę amoniakalną w kolbie kulistej należy umieścić ..................................... i ...................................., a w kolbie stożkowej należy umieścić ........................................................ .
Zadanie 2
Napisz w postaci cząsteczkowej równanie reakcji zachodzącej podczas otrzymywania gazowego amoniaku opisaną metodą.Zadanie 3
Wyjaśnij, dlaczego poziom cieczy w kolbie stożkowej powinien być tak dobrany, aby rurka wylotowa nie była w niej zanurzona.Zadanie 4
Napisz, jakie dwa objawy możliwe do zaobserwowania świadczą o tym, że w kolbie kulistej ma miejsce reakcja chemiczna.Zadanie 1
Poprawna odpowiedź:
Aby otrzymać wodę amoniakalną w kolbie kulistej należy umieścić NH4NO3 i Ca(OH)2, a w kolbie stożkowej należy umieścić wodę destylowaną.Zadanie 2
Poprawna odpowiedź:
Zadanie 3
Poprawna odpowiedź:
Amoniak bardzo szybko rozpuszcza się w wodzie. Jeśli amoniak będzie się rozpuszczał szybciej niż wydzielał w reakcji, to grozi to obniżeniem ciśnienia w kolbie poniżej ciśnienia otoczenia i zassania wody do kolby kulistej.Zadanie 4
Poprawna odpowiedź:
1. wydzielanie (bezbarwnego) gazu (o ostrym zaoachu)
2. roztwarzanie ciała stała stałego/zanik ciała stałego/ujednorodnienie układu
Zadanie konkursowe
W wyniku prażenia soli kwasów karboksylowych z wodorotlenkiem sodu lub potasu otrzymuje się węglowodory. W doświadczeniu nr I podczas prażenia octanu sodu z wodorotlenkiem sodu otrzymano metan i węglan sodu. Podczas doświadczenia nr II otrzymano benzen i węglan sodu.
Napisz nazwę (zwyczajową lub systematyczną) kwasu, którego soli użyto w doświadczeniu nr II.poprawna odpowiedź:
Kwas benzoesowy/kwas benzenokarboksylowyZadanie konkursowe
Informacja do zadania
Jedną z metod otrzymywania ketonów jest termiczny rozkład soli wapniowych kwasów karboksylowych. Równanie reakcji na przykładzie rozkładu propanianu wapnia przedstawiono poniżej:
Ogólnie, z soli wapniowej kwasu R-COOH w wyniku ogrzewania otrzymuje się związek o budowie R-CO-R i węglan wapnia. Jeśli prażeniu poddać mieszaninę dwóch soli wapniowych kwasów karboksylowych (o podstawnikach oznaczonych R1 i R2) to otrzymuje się mieszaninę ketonów: ketony symetryczne (R1COR1, R2COR2) i keton niesymetryczny R1COR2. Reakcje tego typu nazywamy reakcjami krzyżowymi.
Sole sodowe kwasów karboksylowych rozkładają się analogicznie do soli wapniowych. Rozkład soli litowców zachodzi jednak w znacznie wyższej temperaturze. Termiczny rozkład octanu sodu zaczyna się dopiero, gdy jego temperatura osiągnie 390 °C, podczas gdy rozkład soli wapniowych rozpoczyna się już w temperaturze powyżej 160 °C.
Zadanie 1
Napisz równanie reakcji rozkładu octanu sodu.Zadanie 2
Temperatura topnienia octanu sodu wynosi 324 °C. Temperatura topnienia octanu wapnia nie jest znana.
Napisz, w jakim stanie skupienia (stały, ciekły, gazowym) znajdują podane sole podczas reakcji.
Octan sodu:
Octan wapnia:
Zadanie 1
poprawna odpowiedź:
Zadanie 1
poprawna odpowiedź:
Octan sodu: ciekły
Octan wapnia: stały
Zadanie konkursowe
Informacja do zadania
Wśród produktów utleniania cukrów prostych możemy wyróżnić różne typy kwasów karboksylowych – w zależności od tego, która lub które krańcowe grupy cząsteczki cukru uległy utlenieniu do karboksylowych. Poniżej przedstawiono w projekcji Fischera różne typy kwasów cukrowych, na przykładzie produktów utleniania D-glukozy i D-fruktozy.
Zadanie 1
Z podanych wzorów kwasów wybierz te, które:
można otrzymać wyłącznie poprzez utlenienie aldozy:
można otrzymać wyłącznie poprzez utlenienie ketozy:Zadanie 2
Oceń, prawdziwość poniższych zdań. Zaznacz P, jeśli zdanie jest prawdziwe, albo F – jeśli jest fałszywe.1
Kwas II w roztworze wodnym dominuje w dwóch formach cyklicznych, w cząsteczkach których obecne jest ugrupowanie hemiacetalowe
P
F
2
Związek II wprowadzony do silnie zalkalizowanej zawiesiny Cu(OH)2 może spowodować wytrącenie ceglastoczerwonego osadu po ogrzaniu układu
P
F
3
W wyniku wewnątrzcząsteczkowej reakcji związku I może powstać sześcioczłonowa cząsteczka cykliczna z ugrupowaniem hemiacetalowym
P
F
W wyniku wewnątrzcząsteczkowej reakcji otrzymano cząsteczki A i B, których wzory przedstawiono na rysunku:
Podaj numery wzorów form łańcuchowych kwasów, z których powstały formy A i B:
Cząsteczka A powstaje z formy o numerze:
Cząsteczka B powstaje z formy o numerze:Zadanie 4
Dokończ zadania. Wybierze i podkreśl jedno określenie z podanych w każdym nawiasie.
Cząsteczka A należy do klasy (acetali / hemiacetali / ketonów / estrów), podczas gdy cząsteczka B należy do klasy (hemiacetali / aldehydów). Powstanie cząsteczki B (z odpowiedniej formy łańcuchowej) jest przykładem wewnątrzcząsteczkowej reakcji (addycji / eliminacji / substytucji / kondensacji), a powstanie cząsteczki A jest przykładem wewnatrzcząsteczkowej reakcji (addycji / eliminacji / substytucji / kondensacji).
Zadanie 5
Wśród podanych wzorów cząsteczek form łańcuchowych jedna z nich może ulegać cyklizacji na dwa sposoby, a produkty każdej z tych reakcji mają różny wzór sumaryczny.
Napisz numer tego związku i uzasadnij wybór.…………………………………………………………
Zadanie 6
W wyniku wewnątrzcząsteczkowych reakcji można otrzymać cząsteczki cykliczne. Największą trwałością odznaczają się pierścienie pięcio- i sześcioczłonowe. Gdy w wyniku wewnątrzcząsteczkowej reakcji zostanie zamknięty pierścień pięcioczłonowy o budowie typowej dla cukrów, to pewne zdolne do reakcji pomiędzy sobą grupy funkcyjne mogą się znaleźć w takim ułożeniu, by w wyniku kolejnej wewnątrzączesteczkowej reakcji utworzyć drugi pierścień. Jedna z podanych form łańcuchowych może utworzyć związek o wzorze widocznym poniżej:
Ustal, z której cząsteczki łańcuchowej można otrzymać przedstawiony powyższym wzorem związek bicykliczny. Uzasadnij wybór. Uzasadnij wybór.
Numer wybranej cząsteczki: ………………………………………………………………….
Uzasadnienie:..........................................................
Zadanie 1
poprawna odpowiedź:
można otrzymać wyłącznie poprzez utlenienie aldozy: I, II
można otrzymać wyłącznie poprzez utlenienie ketozy: IVZadanie 2
poprawna odpowiedź:1
Kwas II w roztworze wodnym dominuje w dwóch formach cyklicznych, w cząsteczkach których obecne jest ugrupowanie hemiacetalowe
P
F
2
Związek II wprowadzony do silnie zalkalizowanej zawiesiny Cu(OH)2 może spowodować wytrącenie ceglastoczerwonego osadu po ogrzaniu układu
P
F
3
W wyniku wewnątrzcząsteczkowej reakcji związku I może powstać sześcioczłonowa cząsteczka cykliczna z ugrupowaniem hemiacetalowym
P
F
Zadanie 3
poprawna odpowiedź:
Cząsteczka A powstaje z formy o numerze: III
Cząsteczka B powstaje z formy o numerze: IIZadanie 4
poprawna odpowiedź:
Dokończ zadania. Wybierze i podkreśl jedno określenie z podanych w każdym nawiasie.
Cząsteczka A należy do klasy (acetali / hemiacetali / ketonów / estrów), podczas gdy cząsteczka B należy do klasy (hemiacetali / aldehydów). Powstanie cząsteczki B (z odpowiedniej formy łańcuchowej) jest przykładem wewnątrzcząsteczkowej reakcji (addycji / eliminacji / substytucji / kondensacji), a powstanie cząsteczki A jest przykładem wewnatrzcząsteczkowej reakcji (addycji / eliminacji / substytucji / kondensacji).Zadanie 5
poprawna odpowiedź:
Związek II
Uzasadnienie: Cząsteczka ma dwie grupy o różnych właściwościach chemicznych: COOH i CHO. Jedna może ulega cyklizacji z odszczepieniem cząsteczki wody tworząc ester wewnętrzny (lakton), a druga hemiacetal. Lakton ma inny wzór niż wyjściowa cząsteczka, a hemiacetal identyczny z pierwotna cząsteczką.Zadanie 6
poprawna odpowiedź:
Numer wybranej cząsteczki: Związek IIUzasadnienie: Związek bicykliczny ma ugrupowanie hemiacetalowe oraz estrowe, co oznacza, że cząsteczka substratu musiała mieć grupy CHO i COOH.
