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.
    obraz.png

    Wybierz numery wszystkich probówek, w których uniwersalny papierek wskaźnikowy zanurzony w mieszaninie poreakcyjnej wskaże odczyn obojętny.
    Numery probówek……………………………………………………………………

    Poprawna odpowiedź:
    I i II

  • Polialkohol winylowy i polietylenoimina są polimerami, których wzory przedstawiono poniżej.

    obraz.png

    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

    obraz.png

    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
    obraz.png

  • 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 zabarwienie

  • BaSO4 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:

    obraz.png

    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.
     

    obraz.png


    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:
    obraz.png

    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 benzenokarboksylowy

  • Zadanie 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:

    obraz.png

    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:
    obraz.png

    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.
     

    obraz.png

    Do typu kwasów, których przedstawicielem jest przedstawiony kwas dikarboksylowy zalicza się te kwasy, w których cząsteczkach hybrydyzację typu sp2 można przypisać co najmniej dwom atomom tlenu.

    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

    Zadanie 3
    W wyniku wewnątrzcząsteczkowej reakcji otrzymano cząsteczki A i B, których wzory przedstawiono na rysunku:
     

    obraz.png

    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:

    obraz.png

    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: IV

    Zadanie 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: II

    Zadanie 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 II

    Uzasadnienie: Związek bicykliczny ma ugrupowanie hemiacetalowe oraz estrowe, co oznacza, że cząsteczka substratu musiała mieć grupy CHO i COOH.

  • link do facebook
  • link do instagram
  • link do tiktok
  • link do youtube
DM 2023