background image

51 Ogólnopolski Konkurs Chemiczny im. prof. A. Swinarskiego 

I Etap 17.01.2015 r. 

 

ZADANIE A (20 pkt) 

1.  W którym zestawie cząsteczki są ułożone w kolejności ze wzrastającym kątem między wiązaniami: 

a)  H

2

O, CH

4

, NH

3

  b) CH

4

, NH

3

, H

2

O  c) H

2

O, NH

3

, CH

4

  d) NH

3

, CH

4

, H

2

2. Próbka białego ciała stałego jest jednym z następujących związków: NaHCO

3

, AgNO

3

, Na

2

S lub CaBr

2

0,1 M roztwór jakiego związku można użyć do zidentyfikowania badanej próbki? 

a) NH

3

 (aq)          b) HCl (aq) 

c) NaOH (aq)       d) KCl (aq) 

3.  CaF

2

  ma  iloczyn  rozpuszczalności  K

sp

  =  3,9·10

–11

  w  25°C.  Jakie  jest  stężenie  [F

]  w  nasyconym 

roztworze tej soli w temperaturze 25°C? 

a) 2,1·10

-4

             b) 3,4·10

-4

 

c) 4,3·10

-4

 

d) 6,8·10

-4

 

4. Etanol reaguje z jonami Cr

2

O

7

2–

 w środowisku kwaśnym zgodnie z równaniem: 

C

2

H

5

OH

(c)

 + Cr

2

O

7

2–

(aq) 

+ H

+

(aq) 

CO

2(g)

 + Cr

3+

(aq) 

+ H

2

O

(c)

 

Ile  będzie  wynosił  współczynnik  stechiometryczny  przy  H

+

(aq)

  po  zbilansowaniu  tego  równania  tak, 

aby uzyskać jak najmniejsze liczby całkowite? 

a)  10  

 

b) 12    

c) 14    

d) 16 

5. W którym z podanych związków grupa –OH ma najbardziej kwasowy charakter? 

a)

      b) 

     c)  CH

3

CH

2

CH

2

OH   d) (CH

3

)

3

COH 

6.  W  przemyśle  chemicznym  metanol,  CH

3

OH,  syntetyzuje  się  za  pomocą  reakcji  tlenku  węgla  (II) 

z  wodorem w obecności miedzi, tlenku cynku i glinu jako katalizatorów. Reakcja ta jest odwracalna: 

CO

(g)

 + 2H

2(g)

 

CH

3

OH

(g)

    

Δ= –91 kJ mol

–1

 

W celu uzyskania jak największej wydajności reakcję należy prowadzić 

a)  przy zmniejszonym ciśnieniu i w niskiej temperaturze 
b)  przy zwiększonym ciśnieniu i w niskiej temperaturze 
c)  przy zmniejszonym ciśnieniu i w wysokiej temperaturze 
d)  przy zwiększonym ciśnieniu i w wysokiej temperaturze 

 

background image

7. Który z polimerów otrzymuj się przez reakcję polikondensacji? 

a) polipropylen      b) poli(tereftalan etylenu)   c) poli(chlorek winylu)       d) polistyren 

8. Magnetyt, Fe

3

O

4

, można zredukować do żelaza ogrzewając Fe

3

O

4

 z tlenkiem węgla (II):  

Fe

3

O

4

 + 4CO   3Fe + 4CO

2

 

Jaka masa Fe

3

O

4

 jest potrzebna do otrzymania 5,0 kg żelaza, jeśli proces zachodzi z wydajnością 88%?  

a)  6.1 kg      b) 6.9 kg       c) 7.9 kg      d) 18 kg 

9.  W  reakcji  opisanej  równaniem  2A  +  B 

 C  przebiegającej  zgodnie  z  równaniem  kinetycznym 

v  =  k·c

A

2

·c

B

 stężenia substratów zwiększyły się dwukrotnie. Szybkość tej reakcji 

a) zwiększy się 3-krotnie,       b) zwiększy się  6-krotnie 

c) zwiększy się 8-krotnie,       d) zmniejszy się 6-krotnie 

10.  Trzy  metale,  A,  B  i  C,  zanurzone  w  roztworach  soli  tych  metali  zostały  przetestowane  w  ogniwach 

galwanicznych. Zaobserwowano, że dla A i B: A jest katodą, dla B i C: C jest katodą, dla A i C: A jest 
anodą. Jaka jest kolejność potencjałów elektrochemicznych kationów tych metali od najwyższego do 
najniższego? 

a) A > B > C    b) B > C > A    c) C> A > B      d) B > A > C 

 

ZADANIE B (20 pkt) 

Analizowany związek chemiczny X jest białą substancją zwęglająca się podczas ogrzewania. 
Dane dotyczące tego związku uzyskane na drodze analizy klasycznej i instrumentalnej zestawiono 

poniżej.  

 

Brak węgla asymetrycznego. Grupy funkcyjne położone obok siebie (grupy wicynalne). 

Analiza elementarna - 61,31% C; 5,11% H; 10,22% N.  

 

  Nierozpuszczalny w wodzie. 
  Rozpuszczalny w etanolu. 
 

Roztwarza się w roztworach wodorotlenku sodu i potasu, roztworze amoniaku oraz roztworach 
węglanów sodu i potasu. 

 

W  trakcie  ogrzewania  z  30%  roztworem  NaOH  wydziela  gaz  o  ostrym  przenikliwym  zapachu, 
który zabarwia na zielono-niebiesko zwilżony uniwersalny papierek wskaźnikowy. 

W  wyniku  reakcji z  wodą bromową  otrzymuje  się białą  substancję  A zawierającą      28,47% C; 
1,69% H; 4,75% N i 54,24% Br. 

Roztwór alkoholowy substancji X z 10% roztworem FeCl

3

 daje fioletowe zabarwienie. 

Po  ogrzaniu  z  rozcieńczonym  kwasem  solnym  i  ochłodzeniu  wydziela  się  biała  krystaliczna 
substancja  B  odbarwiająca  rozcieńczony  roztwór  wodorotlenku  sodu                              z  dodatkiem 
fenoloftaleiny. 

Na  zmiareczkowanie  0,276  g  substancji  B  roztworem  NaOH  o  stężeniu  0,100  mol/dm

3

  wobec 

fenoloftaleiny zużywa się 20,00 cm

3

 roztworu wodorotlenku. 

 

background image

Na podstawie podanych wyżej informacji i po przeprowadzeniu stosownych obliczeń: 

1. Podać wzór sumaryczny, wzór strukturalny i nazwę substancji X. 
2. Określić przynależność tego związku do jednej z grup związków organicznych. 
3.  Wyjaśnić  roztwarzanie  się  substancji  X  w  podanych  roztworach  (tabela  punkt  3)  pisząc 
odpowiednie jonowe skrócone równania reakcji.  
4. Zapisać równanie reakcji substancji X ze stężonym roztworem wodorotlenku sodu (tabela punkt 
4). 
5. Obliczyć  wzór  sumaryczny  oraz podać  wzór  strukturalny  i nazwę  systematyczną  substancji  A 
oraz zapisać równanie reakcji tworzenia tej substancji ze związku X. 
6. Podać jonowe skrócone równanie reakcji substancji X z chlorkiem żelaza(III). 
7. Zapisać równanie reakcji otrzymywania substancji B oraz podać jej wzór strukturalny i nazwę. 
8.  Zapisać  równanie  reakcji  substancji  B  z  bezwodnikiem  kwasu  octowego,  nazwać  produkt  i 
podać jego zastosowanie.  

 

ZADANIE C (15 pkt) 

Żyletki są produkowane ze stopu żelaza z chromem. Kawałek żyletki o masie 0,1331 g poddano reakcji 
z   nadmiarem  rozcieńczonego  kwasu  siarkowego  (VI).  Powstały  roztwór  o  zielonkawym  zabarwieniu, 
zawierający  jony  Fe

2+

,  miareczkowano  zakwaszonym  roztworem  nadmanganianu  potasu  o  nieznanym 

stężeniu.    W  miareczkowaniu  zużyto  20,08  cm

3

  roztworu  KMnO

4

.  Jony  Cr

3+

,  powstałe  w  reakcji  z 

kwasem siarkowym nie reagują z KMnO

4

 w tych warunkach.  

10  cm

3

  roztworu  kwasu  szczawiowego  o  stężeniu  0,0500  mol/dm

3

  zakwaszono  kwasem  siarkowym  i 

roztwór  ten  miareczkowano  tym  samym  roztworem  KMnO

4

.  Na  zmiareczkowanie  tej  ilości  kwasu 

szczawiowego zużyto 9,76 cm

3

 roztworu KMnO

4

.  

a)  Napisz zbilansowane równania reakcji: 

i)  pomiędzy żelazem z żyletki i kwasem siarkowym (VI) 

ii) miareczkowania roztworu Fe2+ nadmanganianem potasu 
iii) pomiędzy kwasem szczawiowym a nadmanganianem potasu.  

b)  Oblicz stężenie roztworu KMnO4, użytego w obu miareczkowaniach. 
c)  Oblicz zawartość procentową żelaza w żyletce. 

 

ZADANIE D (15 pkt) 

Podgrzany  powyżej  100  ºC  chlorek  nitrozylu  (NOCl)  ulega  częściowemu  rozkładowi  z  wytworzeniem 
tlenku azotu (II) i gazowego chloru. Reakcja ta jest odwracalna.  

a)  Napisz równanie reakcji rozkładu chlorku nitrozylu. 
b)  2,50  mola  NOCl  podgrzano  w  zamkniętym  reaktorze.  Po  osiągnięciu  równowagi  mieszanina 

zawierała 0,80 mola tlenku azotu (II). Oblicz (w molach) ilość chloru i pozostałego NOCl. 

c)  Inna  mieszanina  NOCl,  NO  i  Cl

2

  osiągnęła  stan  równowagi  w  zamkniętym  zbiorniku  o 

pojemności 15,00 dm

3

 w pewnej temperaturze T. Mieszanina równowagowa zawierała 1,90 mola 

NOCl i 0,86 mola NO. W tej temperaturze stężeniowa stała równowagi tej reakcji, K

 = 7,4 10

-3

 

mol/dm

3

.  Napisz  wyrażenie  na  stałą  równowagi  tej  reakcji,  K

c

.  Oblicz  liczbę  moli  Cl

2

  w 

mieszaninie w stanie równowagi. 

d)  Jak wpłynie na wydajność procesu dwukrotne podwyższenie ciśnienia w układzie? 

 

background image

 

ZADANIE E (15 pkt) 

Do grupy związków możliwych do otrzymania z kwasów karboksylowych (RCOOH) należą miedzy innymi: 

estry  -    RC(O)OR’,  halogenki  kwasowe  –  RC(O)X,  amidy  kwasowe  –  RC(O)NH

2

, RC(O)NHR’, RC(O)NR’R” oraz 

bezwodniki kwasowe RC(O)O(O)CR’, gdzie R, R’, R” to dowolna grupa węglowodorowa a X najczęściej Cl, Br lub 
I.  Wszystkie  z  tych  pochodnych  ulegają,  w  odpowiednich  warunkach,  hydrolizie  do  wyjściowych  kwasów 
karboksylowych. 

Pewien  1,2-podstawiony  związek  aromatyczny  A  wykorzystywany  w  farmacji,  jak  wykazała 

analiza  elementarna,  zawiera  61,31%  węgla,  5,11%  wodoru  oraz  10,22%  azotu.    W  odpowiednich 
warunkach  ulega  on  hydrolizie  do  słabo  rozpuszczalnej  w  wodzie  substancji  B,  która  w  postaci 
rozcieńczonego  roztworu  wodno-etanolowego  daje  w  reakcji  z  roztworem  soli  żelaza(III)  fioletowo-
różowy  roztwór.  Dodatkowo  substancja  B  reaguje  z  roztworem  wodorowęglanu  sodu  z  wydzieleniem 
bezbarwnego, bezwonnego gazu. 

1. Obliczyć wzór sumaryczny związku A
2. Podać wzór strukturalny związku A wraz z krótkim uzasadnieniem. 
3. Nazwać związek A
4. Podać równanie hydrolizy związku A stosując wzory strukturalne. 
5. Nazwać substancję B
6. Podać równanie reakcji substancji B z wodorowęglanem sodu. 
7. Podać przykład handlowego produktu zawierającego substancję B
8.  Na  podstawie  budowy  związku  B  zaproponować  dowolną  reakcję,  której  może  on  ulegać  i 
krótko to uzasadnić. 
9. Podać równanie reakcji związku B z bezwodnikiem kwasu octowego i nazwać produkty.