Lietuvos chemijos olimpiada

LIETUVOS CHEMIJOS OLIMPIADA II ratas 11-12 klasė
2007 m. sausio 13 d.
Olimpiadai skiriamos 4 valandos. Užduotys gali būti atliekamos tik 2007 m. sausio 13 d.
11 ir 12 klasės mokiniams pateikiamos vienodos užduotys, tačiau konkursas kiekvienai klasei vyksta atskirai. Užduotis parengė Inga Čikotienė, Raimondas Galvelis, Petras Kruopys ir Rimantas Raudonis. Pasibaigus olimpiadai, 16 val., užduočių sprendimai bus skelbiami: www.chemija.mums.lt ir www.olimpiados.lt Bendras taškų skaičius – 140. Vertinimo komisijoms rekomenduojame siųsti atrankai visus darbus, įvertintus 50 ir daugiau taškų.

1 užduotis. Parašykite bendrąsias ir sutrumpintas jonines lygtis.
CoCl2(aq) Co(OH)2(k) ? ? Co(NO3)2(aq)
(10 taškų)
2 užduotis. Parašykite bendrąsias lygtis. Nurodykite sąlygas, kuriomis šios reakcijos gali vykti.

C6H6  C6H5NO2  C6H5NH2  C6H5NH3Cl
(10 taškų)
3 užduotis. Išlyginkite oksidacijos-redukcijos reakcijos lygtį. Nurodykite, kuri medžiaga yra oksidatorius, o kuri – reduktorius.
H3AsO4(aq) + Zn(k) + HCl(aq)  AsH3(d) + ZnCl2(aq) + H2O(s)
(10 taškų)
4 užduotis. Bandymui naudota 25,00 mL matavimo kolba. Sveriant tuščią kolbą, o paskui pripiltą etanolio iki žymės nustatyta, kad į ją telpa 19,7325 g etanolio. Antru bandymu į tą pačią kolbą pirmiausiai subėrė 25,0920 g nežinomo metalo rutuliukų, o po to pripylė etanolio (vėl iki žymės). Pasvėrus paaiškėjo, kad metalinių rutuliukų ir etanolio bendra masė yra 43,0725 g. Apskaičiuokite metalo, iš kurio padaryti rutuliukai, tankį.
(10 taškų)
5 užduotis. Butelio su sieros rūgštimi etiketėje buvo nurodyta, kad rūgštis yra koncentruota, tačiau tiksli koncentracija nebuvo nurodyta. Dar buvo nurodyta, kad butelyje yra vienas litras arba 1,84 kg rūgšties. Norėdamas nustatyti koncentraciją laborantas paėmė 5,00 mL koncentruotos rūgšties, ištirpino ją nedideliame vandens tūryje ir skiedė vandeniu, kol tirpalo tūris tapo 500,0 mL. Laborantas paėmė 10,00 mL praskiesto tirpalo ir nustatė, kad šiam mėginiui neutralizuoti reikia 20,37 mL 0,1760 mol/L NaOH tirpalo. Apskaičiuokite:
5.1. Praskiesto sieros rūgšties tirpalo molinę koncentraciją.
5.2. Pradinio sieros rūgšties tirpalo procentinę koncentraciją (H2SO4 masės dalį).
(20 taškų)
6 užduotis. Chemikas iš indo su nežinoma medžiaga paėmė žalsvų netirpių vandenyje miltelių. Juos keraminiame tiglyje kaitino tol, kol milteliai visiškai pajuodo. Tada ištirpino šiuos miltelius druskos rūgštyje ir gavo melsvos spalvos tirpalą. Šį tirpalą padalijo į dvi dalis. Į pirmąją dalį pylė amoniako tirpalo ir pastebėjo, kad iš pradžių susidarė nuosėdos, o pilant toliau jos išnyko ir susidarė tamsiai mėlynos spalvos tirpalas. Antrąją gauto tirpalo dalį užvirino. Virinant tirpalas iš mėlyno tapo žalsvu. Ilgiau virinant žalsva spalva darėsi ryškesnė. Chemikas šį tirpalą atvėsino ir elektrolizavo. Išsiskyrė 0,20 L dujų (n.s.), o katodas pasidengė raudonomis apnašomis.
6.1. Parašykite visų vykusių reakcijų lygtis.
6.2. Kiek gramų apnašų išsiskyrė elektrolizuojant?
6.3. Kodėl virinamas tirpalas tapo žalsvu? Kokių kompleksinių jonų buvo žalsvajame tirpale?
(20 taškų)
7 užduotis. Junginys A (C6H10O) blukina bromo vandenį, bet nekeičia šalto vandeninio kalio permanganato tirpalo spalvos. Reaguojant su 2,4-dinitrofenilhidrazinu, junginys A sudaro ryškiai geltonos spalvos kristalinę medžiagą B, o veikiamas jodu natrio hidroksido vandeniname tirpale, junginys A sudaro du produktus – nemalonaus kvapo gelsvas nuosėdas C ir druską D. Nustatykite junginių A-D struktūrines formules, jei yra žinoma, kad pradinis junginys A neturi chiralinių centrų, o ištirpinus jį NaOD/D2O tirpale, po kuriuo laiko susidaro žymėtas produktas E, kurio molinė masė yra 102 g/mol. Parašykite visų vykusių reakcijų lygtis.
(20 taškų)
8 užduotis. Azoto kiekiui organiniuose junginiuose nustatyti naudojamas Kjeldalio (Kjeldahl) metodas. Laboratorijoje buvo tiriamas 0,500 g mėginys, sudarytas iš serino H2N-CH(CH2OH)-COOH ir azoto neturinčių priemaišų. Tiriamasis mėginys buvo įdėtas į 5 mL karštos koncentruotos sieros rūgšties ir virinamas. Organinei medžiagai reaguojant su sieros rūgštimi susidarė NH4HSO4, SO2, CO2 ir H2O. Suskaidžius organinę medžiagą reakcijos mišinys buvo ataušintas ir į jį įpilta 10 mL 10 mol/L koncentracijos KOH. Po to gautasis mišinys vėl buvo įkaitintas ir distiliuotas, o distiliacijos produktai leidžiami į 50,0 mL 0,100 mol/L koncentracijos druskos rūgšties tirpalą. Baigus distiliuoti naujasis tirpalas (tas, į kurį buvo renkami distiliacijos produktai) buvo praskiestas vandeniu. Po skiedimo jo tūris buvo 100,0 mL. Pusei šio tirpalo (50,0 mL) neutralizuoti sunaudota 12,0 mL 0,400% NaOH tirpalo (=1,00 g/cm3).
8.1. Kokių junginių klasei priklauso serinas? Kuo svarbūs šios klasės junginiai?
8.2. Parašykite ir išlyginkite bendrąją reakcijos lygtį, rodančią, kaip serinas reaguoja su karšta koncentruota sieros rūgštimi.
8.3. Parašykite bendrąsias lygtis reakcijų, kurios vyksta:
a) į reakcijos mišinį įpylus KOH;
b) lakius distiliacijos produktus (arba produktą) leidžiant į druskos rūgšties tirpalą.
8.4. Apskaičiuokite galutinio (po distiliacijos praskiesto) druskos rūgšties tirpalo molinę koncentraciją.
8.5. Apskaičiuokite serino masės dalį procentais tirtame pradiniame mėginyje.
(20 taškų)
9 užduotis. Elektrono būsenai apibūdinti reikalingi keturi kvantiniai skaičiai n, l, ml ir ms. Galimos tokios kvantinių skaičių vertės:
pagrindinio n=1,2,3…∞; šalutinio l=0,1,…n-1; magnetinio ml=-l,-l+1,…,l-1,l; sukinio ms = -½ arba +½.
Pirmąjį kvantinį atomo modelį sukūrė Nilsas Boras (N. Bohr). Jis iškėlė idėją, kad suteikiant energijos elektronas pereina iš žemesnių į aukštesnius sluoksnius. Jeigu elektronas iš aukštesnio sluoksnio grįžta į žemesnį – energija išspinduliuojama. Suteikus pakankamai energijos, nesužadintosios būsenos elektronas gali visiškai nutolti nuo branduolio. Atomas taps jonu. Šiam procesui reikalinga energija vadinama jonizacijos energija. Laikoma, kad jonizuojant atomą jo elektronas pereina į sluoksnį, kurio n=∞. Šio sluoksnio energija E∞ = 0. N. Boras išvedė formulę, pagal kurią galima apskaičiuoti bet kuriame sluoksnyje esančio elektrono energiją . Šioje formulėje me – elektrono masė, e – elementarusis krūvis, Z – atominis skaičius, ε0 – vakuumo elektrinė konstanta, h – Planko konstanta. Deja, Boro formulė galioja tik tokioms atominėms dalelėms, kurios turi viso labo vieną elektroną (vandenilio atomui ir kai kuriems jonams).
Tobulėjant kvantinei teorijai paaiškėjo, kad vandeniliui ir kitoms vienelektroninėms atominėms dalelėms galimi tik tokie šuoliai, dėl kurių šalutinis ir magnetinis kvantiniai skaičiai pakinta taip: Δl=±1, Δml=0 arba ±1. Šis dėsningumas vadinamos atrankos taisyklėmis.
9.1. Penktajame sluoksnyje (n=5) yra s, p, d, f ir g orbitalių. Nustatykite, kiek g orbitalių (jų l=4) turi penktasis elektronų sluoksnis. Kiek elektronų tilptų į 5g orbitales, jeigu ši orbitalių grupė galėtų būti visiškai užpildyta?
9.2. Parašykite 3 pavyzdžius jonų, kuriems tinka N. Boro elektrono energijos apskaičiavimo formulė.
9.3. Apskaičiuokite, kiek reikia sunaudoti energijos jonizuojant nesužadintosios būsenos deuterio (21H) atomą. Atsakymą parašykite džauliais J ir elektronvoltais eV.
9.4. Sužadintojo vandenilio atomo konfigūracija buvo 3s1. Pagal atrankos taisykles tokios būsenos vandenilio atomas negali vienu ypu pereiti į nesužadintąją būseną. Nustatykite, kokia seka turi keistis šio atomo konfigūracija, kol jis pereis į nesužadintąją 1s1 būseną. Apskaičiuokite, kokios energijos elektromagnetines bangas išspinduliuos vandenilio atomas kiekvieno šuolio atveju. Nustatykite, koks bus išspinduliuotų elektromagnetinių bangų ilgis kiekvieno šuolio atveju.
Konstantos: me=9.109•10-31 kg, e=1.602•10-19 C, ε0=8.854•10-12 F/m, h=6.626•10-34 J•s, c=2.998•108 m/s, 1 eV=1.602•10-19 J. Papildomos formulės: , .
(20 taškų)

Parašykite komentarą

El. pašto adresas nebus skelbiamas. Būtini laukeliai pažymėti *