wwwparexplaylv 2 LATVIJAS UNIVERSITĀTES ĶĪMIJAS FAKULTĀTES JAUN ĶĪMIĶU KNKURSA 3KĀRTAS UZDEVUMI NRĀDĪJUMI UZDEVUMU RISINĀŠANAI Atrisināt tālāk dotos septiņus uzdevumus un atbildes ierakstīt MS Excel atbilžu datnē, ko kā pievienoto dokumentu līdz 25032008 plkst 24:00, nosūtīt uz e-pasta adresi kimijas_olimpiades@inboxlv, vēlāk saņemtās atbildes netiks vērtētas Datnes nosaukums jāizveido no vārda, uzvārda un klases un skolas, piemēram, Jaanis_Beerzinsh_Rīgas_61vsk_9klase Par katru pareizi izrēķinātu uzdevumu ir iespējams nopelnīt 10 punktus Veiksmi risināšanā un gaidīti arī vēl jauni dalībnieki, jo uzdevumi šajā kārtā šķiet ir vieglāki nekā divās iepriekšējās! Uzdevumu autori un tulkotāji: Agris Bērziņš, Kristīne Krūkle Mihails Arhangeļskis Kaspars Veldre LU ĶF 3 kurss LU ĶF 3 kurss Kembridžas Universitāte, LU ĶF maģistrantūra 1kurss Izmantoti arī uzdevumi no ārvalstīs notikušām ķīmijas olimpiādēm un ķīmijas konkursiem 1
wwwparexplaylv 2 LATVIJAS UNIVERSITĀTES ĶĪMIJAS FAKULTĀTES JAUN ĶĪMIĶU KNKURSA 3KĀRTAS UZDEVUMI 8-9klase 1uzdevums Ķīmijas burtu jūklis Atrast vārdus, kas saistīti ar ķīmiju Vārdi var būt paslēpti visos iespējamajos virzienos Pāri jāpaliek 7 burtiem, no kuriem ir jāizveido vārds, kas ir jāieraksta atbilžu lapā! Pavisam kopā ir 48 vārdi, no kuriem 11 ir elementu simboli: Al, Cr, Ta, Ba, Ni, Cl, Hg, Ag, Na, Co, Ti Katrs vārds un elementu simboli atkārtojas tikai vienu reizi! Ū D E Ņ R A D I S D Z E L Z S D I M A N T S Ē K Ā L I J S J E S J I D Ā R I Ā S I T S I N S S Ē R S N A B T T R D M N S L R Ķ K A G R E L I I S I Ī M Ā N I L K E J J L M A M B K Š M C G L Z S S C T U B E E A S Ņ H P I P E T E I L L M R L I Ī I Ī S G Ā Z E S A U I C N G D S K D L S R K L L I T A B S I A D T A K U S S I J Ē I A L T M Ļ A R Ā D Ā I J S Z S A J I M Ī Ķ C B S L J S I E S M U D Ī Ķ Š I E Ķ S A L E I V S N R T K E L E 2uzdevums Sāls šķīduma pagatavošana Kādos divos veidos no 200 gramiem 13% nātrija hlorīda šķīduma būtu iespējams pagatavot 20% nātrija hlorīda šķīdumu? Kāda būs šķīduma masa katrā no gadījumiem? Kurš no abiem variantiem ir ekonomiski izdevīgāks un kurš ir ātrāk realizējams? 3uzdevums Ķīmisko pārvērtību džungļi Uzrakstīt reakciju vienādojumus, kas parādītu kā realizēt šīs sanumurētās ķīmiskās pārvērtības! Kādas ķīmisko reakciju pazīmes ir novērojamas katrā no apskatītajām pārvērtībām? 2
wwwparexplaylv kālija hlorāts ūdeņraža peroksīds zilie graudiņi (kālija permanganāts) 1 2 4 5 skābeklis ūdens nātrija hidroksīds 3 6 nātrija acetāts 7 nātrija hidrogēnkarbonāts (dzeramā soda) 4uzdevums Sālsraktuvju noslēpums Sāls raktuvēs paņēma sāls paraugu Bija zināms, ka tas sastāv tikai no MgCl 2, NaCl un KCl, tāpat bija zināms, ka masu attiecība NaCl : KCl vienmēr ir 10 Tika noskaidrots, ka hlora masas daļa paraugā ir 60% Aprēķināt maisījuma sastāvu, nosakot cik procentu maisījumā ir nātrija hlorīds (masas daļās), cik kālija hlorīds un cik magnija hlorīds 5uzdevums Atkal spēlējamies ar šķīdumiem Mazajam Pēterītim bija jāpagatavo 25% KN 3 šķīdums Viņš to uzskatīja par visai koncentrētu, tālab bija sasildījis 100 ml ūdens līdz 70 o C temperatūrai Berot vajadzīgo kālija nitrāta daudzumu viņam samisējās un traukā iebira visi 500 g kālija nitrāta, kas bija iepakojumā Izveidojās piesātināts šķīdums 70 o C temperatūrā, taču viss kālija nitrāts neizšķīda Lai labotu savu kļūdu Pēterītis šķīdumu nofiltrēja Lai iegūtu nepieciešamo šķīdumu, viņš to atdzesēja līdz 10 o C temperatūrai un nogulsnēs izkritušo kālija nitrātu nofiltrēja 1 Kāda ir kālija nitrāta masas daļa šķīdumam, kas tika iegūts 70 o C temperatūrā? 2 Kāda bija kālija nitrāta masas daļa šķīdumā, kas tika iegūts pēc atdzesēšanas līdz 10 o C temperatūrai? Cik liela bija kālija nitrāta masa, kas izgulsnējās dzesēšanas procesā? 3 Līdz kādai temperatūrai Pēterītim būtu bijis jāatdzesē šķīdums, lai iegūtu 25% šķīdumu? 3
wwwparexplaylv 4 Vai, lai pagatavotu 25% šķīdumu sākumā, to bija nepieciešams sildīt, ja eksperiments tika veikts siltā telpā, kurā temperatūra bija 25 o C 5 Vai līdzīgi varētu samazināt koncentrāciju pārāk koncentrētam nātrija hlorīda šķīdumam? 6 Kā būtu jārīkojas, lai samazinātu cērija sulfāta šķīduma koncentrāciju? Šķīdības līknes, kas varētu būt nepieciešamas uzdevuma atrisināšanā parādītas attēlā Šajās līknēs atainota sāļu šķīdība (gramos) uz 100 gramiem ūdens dažādās temperatūrās 6uzdevums Rīta kafijas un tējas analīze Kofeīns, kas kā tonizējoša viela ietilpst kafijas un vēl lielākos daudzumos tējā, pēc savām ķīmiskajām īpašībām ir vāja bāze, kas tādā pat veidā kā amonjaks reaģē ar skābēm, piemēram, ar sālsskābi Pēc analoģijas ar amonjaku, kur no amonjaka rodas amonija hlorīds, no kofeīna rodas kofeīnija hlorīds Aprēķināt kofeīna molekulformulu, ja zināms, ka kofeīna molmasa ir 194,19 g/mol un uzrakstīt reakcijas vienādojumu kofeīna un sālsskābes savstarpējai reakcijai attiecībā 1 : 1, ja vēl zināms, ka kofeīns satur 49,48 % C; 5,19 % H; 28,85 % N un 16,48 % 7uzdevums Kādā zinātniskajā darbā, kas iespiests 1754 gadā, aprakstīti šādi mēģinājumi: 1) ja stipri karsē balto magnēziju, tas pārvēršas par dedzināto magnēziju, pie tam dedzinātā magnēzija masa ir gandrīz divas reizes mazāka nekā ņemtā baltā magnēzija masa 2) ja uz balto magnēziju iedarbojas ar sērskābi, notiek stipra vārīšanās un rodas rūgtais sāls epsomīts 3) dedzinātais magnēzijs reakcijā ar sērskābi veido to pašu sāli, bet vārīšanās nenotiek 4) ja uz epsomītu iedarbojas ar potašu, tad izgulsnējas baltais magnēzijs, bet, šķīdumu ietvaicējot var iegūt vitriola akmeni 5) ja iedarbojas uz potašu ar sērskābi, notiek vārīšanās un rodas vitriola akmens 6) reakcijā starp kālija sārmu un sērskābi arī rodas vitriola akmens, taču reakcija norisinās bez vārīšanās Pamatojoties uz šiem mēģinājumiem, tolaik secināja, ka baltā magnēzija sastāvā ietilpst kāda viela (to nosauca par fiksēto gaisu), kura izdalās no baltā magnēzija, ja to karsē vai uz to iedarbojas ar sērskābi Izmantojot doto aprakstu noskaidrot: 1) Kas ir baltais magnēzijs, fiksētais gaiss, dedzinātais magnēzijs, epsomīts un vitriola akmens? Uzrakstīt šo vielu formulas un visu aprakstīto ķīmisko reakciju vienādojumus! 2) Izskaidrot, kā saprast to, ka dedzinātais magnēzijs šķīst sērskābē bez vārīšanās, bet baltais magnēzijs ar vārīšanos 3) No uzdevumā dotās masu attiecības, aprēķināt kādai ir jābūt dedzinātā magnēzija un baltā magnēzija daudzumu attiecībai! 4
wwwparexplaylv 1uzdevums 2 LATVIJAS UNIVERSITĀTES ĶĪMIJAS FAKULTĀTES JAUN ĶĪMIĶU KNKURSA 3KĀRTAS UZDEVUMI 10-11klase Atrisināt krustvārdu mīklu! Lielā mīkla 1 2 3 4 5 6 7 47 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 5
wwwparexplaylv 6 HRIZNTĀLI 1 Ķīmiskais elements, kurš dabā sastopams minerāla kasiterīta veidā 2 Smagākā metāla ķīmiskais simbols 4 Viena no titāna(iv) oksīda kristāliskajām formām 5 Ķīmiskais elements, kura viens no minerāliem ir rutils 6 Simbols metāliskajam elementam, kura elektronu konfigurācija ir 3d 2 4s 2 8 Nobēlija ķīmiskais simbols 9 Degot nātrijam, veidojas nātrija 10 Viela, kas veidojas acilējot morfīnu 11 Viens, no minerāliem, kas satur bāriju (pēc ķīmiskā sastāva bārija karbonāts) 12 Ķīmiskais elements, kura raksturīgākā oksidēšanās pakāpe ir +3 13 Ķīmiskais simbols, elementam, kura savienojumi krāso liesmu karmīnsarkanā krāsā 17 Elektrolīzes iekārtas pozitīvais elektrods 18 Pārtikas produkts, kuram bojājoties, veidojas butānskābe 21rganisma uzņemtās vielas daudzums, kas attiecināts pret ķermeņa masu 23 Simbols ķīmiskajam elementam, ko plaši izmanto lodēšanā un konservu kārbu pagatavošanā 24 Simbols ķīmiskajam elementam, kura relatīvā atommasa ir 226 25 Viens no skābekļa alotropiskajiem veidiem 26 Violeta kristāliska viela, kuras šķīdumu spirtā lieto medicīnā 27 Piena cukurs 29 II A grupas elements, kura savienojumi krāso liesmu ķieģeļsarkanā krāsā 30 Simbols metālam, ko izmanto augstvērtīgu spoguļu izgatavošanai, jo šā metāla pārklājums vienmērīgi atstaro visu viļņu garumu gaismu 32 Augstāko karbonskābju nātrija sāļi 35 Galvenā dabasgāzes sastāvdaļa 36 5grupas elementa simbols 37 rganiskas vielas, kas maina krāsu atkarībā no vides skābuma vai bāziskuma 40 Pirmā sintētiski iegūtā organiskā viela ir urīnviela jeb karb 41 Neorganisko vielu klase, pie kuras pieder vara vitriols, amonija salpetris, pirīts un citas vielas 42 Ķīmiskais simbols elementam, kura joni šķīdumā ir zaļā krāsā 43 Dispersā sistēma, kas iegūta ūdenī izkliedējot šķidras nešķīstošas vielas pilieniņus 45 Agregātstāvoklis, kādā normālos apstākļos atrodas sēra(vi) oksīds 46 Samārija ķīmiskais simbols VERTIKĀLI 1 Ķīmiskais elements, kura savienojumi ir ļoti indīgi 2 Viela, kas ķīmiskajās reakcijās pievieno elektronus 3 Kālija nitrāts jeb Indijas 6 Urāna alfa sabrukšanas produkts 7 Viens no diviem ķīmiskajiem elementiem, kuram mūsdienās nav iegūts neviens ķīmiskais savienojums
wwwparexplaylv 11 Nepolārs ķīmiskais savienojums, ko iegūst no izdalījumiem uz Brazīlijā augošo palmu lapām 14 Dažu ķīmisko elementu spēja izstarot augstas enerģijas starojumu 15 Negatīvi lādētie joni 16 Ķīmiskais elements, kura viena no alotropiskajām modifikācijām tumsā spīd 19 Toksiska viela 20 Nātrija hidrogēnkarbonāts jeb dzeramā 22 Vienas gaisā sastopamas vienkāršas vielas ķīmiskais simbols 27 Vienglākā metāla ķīmiskais simbols 28 Ķīmiskais elements, kura atomi veidojas, ja ar alfa daļiņām bombardē berklija atoma kodolus 31 Piesātinātais ogļūdeņradis ar astoņiem oglekļa atomiem molekulā 33 Viela, kas pārnes iedzimtības informāciju 34 5elements 35 Vara un cinka sakausējums 38 Disprozija ķīmiskais simbols 39 Simbols otram zemes garozā izplatītākajam ķīmiskajam elementam 44 Simbols ķīmiskajam elementam, kura kodolā ir 85 protoni 47 Zinātne, kas pēta vielas un to pārvērtības 2uzdevums Kriminālizmeklēšana Ziemassvētku gaumē Ko tu mums vakar pieliki pie svētku pīrāga? trīs dzīvi palikušie rūķīši Ziemassvētku vakarā jautāja Sniegbaltītei To iedeva Ragana, lai jums stipri zobi, atbildēja Sniegbaltīte, parādot bezkrāsaini sāli Pirmais rūķītis no rengenstruktūranalīzes secināja, ka It kā ir NaCl, bet nav NaCl: kristālrežģis tāds pats, bet starp pretējiem joniem 235 pm! Tas tomēr ir nātrija sāls, teica otrs rūķītis, redz kā liesmu krāso dzeltenu! Hmm, un tā blīvums ir 2,69 mg/mm 3, piebilda trešais 1 Kas bija indīgais sāls? 2 Vai var viennozīmīgi apgalvot, ka rūķīšu nāvē vainojama ragana? 3uzdevums 1774 gada noslēpums 1774 gadā iedarbojoties ar skābi uz piroluzītu zviedru ķīmiķis Karls Šēle ieguva gāzi, kas izrādījās sastāvam tikai no viena ķīmiskā elementa A Šo pašu ķīmisko elementu tai pašā gadā, tikai lietojot citu iegūšanas metodi, ieguva Džozefs Prīstlijs 1 Kādu savienojumu ieguva Karls Šēle? 2 Zināms, ka elementa A masas daļa savienojumā ar cēziju ir 19,39% Masas daļa tā savienojumā ar ūdeņradi ir 94,12% Noteikt šo savienojumu ķīmiskās formulas! 3 Uzrakstīt ķīmiskās reakcijas vienādojumu, kas iespējama starp abiem iepriekšējā jautājumā minētajiem ķīmiskajiem savienojumiem! 7
4 5 wwwparexplaylv Kādu skābi izmantoja Šēle savā eksperimentā ar piroluzītu? Uzrakstītt atbilstošās ķīmiskās reakcijas vienādojumu! Bieži vien uz traukiem, kur atrodas piroluzīts var redzēt uzrakstus mangāna peroksīds Vai šīs nosaukums ir pareizs? Uzraksti piemērus (norādot gan ķīmiskās formulas, gan nosaukumus) diviem metālu oksīdiem un diviem peroksīdiem, kuriem ir tieši tāds pats stehiometriskais sastāvs kā piroluzītam! 4uzdevums Lai noteiktu kvantitatīvo sastāvu nātrija karbonāta, nātrija oksalāta (Na 2 C 2 4 ) un nātrija hlorīda maisījumam (tā iesvara masa 0,7371 g), to izšķīdināja ūdenī Tad pievienoja 20,00 ml standartizēta sālsskābes šķīduma (0,2000 M) un iegūto šķīdumuu uzvārīja, tad titrēja ar nātrija hidroksīda šķīdumu Lai sasniegtu titrēšanas beigu punktu par indikatoru lietojot fenolftaleīnu (krāsas maiņas punkts ph = 9) bija nepieciešami 8,24 ml NaH šķīduma (0,1016 M) tru parauga iesvaru, kura masa bija 0,6418 g karsēja 800 o C temperatūrā Pēc karsēšanas iegūto produktu izšķīdināja ūdenī un pievienoja 50,00 ml standartizēta sālsskābes šķīduma (0,2000 M) Iegūto šķīdumu titrēja ar 0,1016 M NaH šķīdumu, arī kā indikatoru izmantojot fenolftaleīna šķīdumu Šoreiz izlietoja 14,72 ml nātrija hidroksīda šķīduma 1 2 5 uzdevums Uzrakstīt visu notikušoo ķīmisko reakciju vienādojumus! Aprēķināt maisījuma sastāvu masas daļās (%)! Karsējot kādu neorganisku savienojumu, kas plaši sastopams dabā, ūdeņražaa atmosfērā, veidojas 1,822 grami ūdens un 4,285 grami metāla Ja karsēšanu veic C atmosfērā, tad veidojas 2,265 L ogļskābās gāzes un tāds pats daudzums metāla 1 Noteikt nezināmā savienojuma formulu un uzrakstīt tā nosaukumu! 2 Uzrakstīt visu notikušoo ķīmisko reakciju vienādojumus! 6 uzdevums Sorbcijas īpatnības Mūsdienās visai pētīta parādība ir adsorbcija Tāā ir kādas vielas saistīšanās uz citas vielas virsmas Veica sekojošu eksperimentu uz svaru kausiņiem slēgtā kamerā novietoja 0,32 gramus aktīvās ogles un kameru piepildīja ar slāpekli (tas neadsorbējas uz ogles) Tad lēnām kamerā laida oglekļa(ii) oksīdu Attēlā parādīts svaru kausiņa masas pieaugums atkarībā no oglekļa(ii) oksīda spiediena kamerā Eksperimenta temperatūra 25 o C Maisījumaa analīze Savienojuma karsēšana 8
wwwparexplaylv Δm, g 1 2 3 4 p, Pa Kamerā, kuras izmērs izmērs ir 0,1 m 3, iepildīja oglekļa(ii) oksīdu, tā lai tā spiediens būtu 4 Pa Cik procentu no kamerā iepildītā oglekļa(ii) oksīda atradīsies sorbētā sāvoklī? gles tilpumu kamerā var neievērot Adsorbciju parasti uzdod mērvienībās mol/m 2 Ja zināms, ka ogles blīvums ir 2,27 g/cm 3 Ja zināms, ka tās virsma ir 250 m 2 /cm 3, tad kāda būs maksimālā adsorbcija? Kur praktiski izmanto aktīvo ogli kā sorbentu? Zināms, ka adsorbcija atkarībā no spiediena mainās pēc Lengmīra likuma kp Γ = Γ 1 + kp Matemātiski izskaidrot grafika linearitāti pie mazām spiediena vērtībām un nemainību pie lielām spiediena vērtībām 9
7uzdevums wwwparexplaylv Gāzes iegūšana Ar mērķi iegūt un uzkrāt kādu gāzi veica sekojošu eksperimentu: Sagatavoja attēlā redzamo iekārtu: 2 1 3 15% NaH Tajā reaģē varš ar kādu plaši laboratorijās lietotu skābi, kuras visi sāļi ir šķīstoši ūdenī Reakcijā iegūto gāzi uzkrāj 1 Kas ir šī skābe? Kā sauc tās sāļus? 2 Uzrakstīt notikušās reakcijas vienādojumu, ja zināms, ka uzkrājamajā gāzē abiem to veidojošajiem elementiem oksidēšanās pakāpes ir pretēji skaitļi 3 Uzrakstiet, kādas vielas atradīsies katrā no punktiem 1, 2 un 3, ja reakcija ir notikusi līdz pusei 4 Aprēķināt, cik gramu 30% skābes šķīduma jāpievieno, lai pilnībā izreaģētu 2,0 g vara Izdarīt secinājumus par uzkrājamā trauka lielumu, ja reakcija notiek ar 85% iznākumu 5 Kādam nolūkam lieto skalotni ar 15% NaH šķīdumu? Tālāk iegūto gāzi sadala divās daļās Vienu no tām atstāj traukā, kurā tā tika uzkrāta, mēģinājuma karotītē gaisā aizdedzina sēru, ļauj tam aizdegties un ievieto karoti cilindrā Sērs turpina degt arī šīs gāzes atmosfērā 6 Uzrakstiet sēra degšanas vienādojumu gaisā un iegūtajā gāzē 7 Par kādām iegūtās gāzes redoksīpāšībām tas liecina? tru gāzes daļu laiž caur paskābinātu kālija dihromāta šķīdumu 8 Uzrakstiet reakcijas vienādojumu un vizuāli novērojamās izmaiņas reakcijas gaitā 9 Par kādām iegūtās gāzes redoksīpāšībām tas liecina 10
wwwparexplaylv 1uzdevums 2 LATVIJAS UNIVERSITĀTES ĶĪMIJAS FAKULTĀTES JAUN ĶĪMIĶU KNKURSA 3KĀRTAS UZDEVUMI 12klase Ir dota šāda neaizpildīta reakciju virkne, kurā katrā numurētajā lauciņā jāievieto viens no ar burtiem apzīmētajiem savienojumiem, lai izveidotos reāla un loģiska reakciju secība Ar mazajiem skaitļiem ir atzīmēts reakcijas numurs, ar lielajiem lauciņa numurs Reakciju virkne: 11
Ievietojamie lauciņi: wwwparexplaylv 1 Uzdodiet katram skaitlim atbilstošā savienojuma numuru 2 Kāds būs galvenais piemaisījums, kas radīsies 3 reakcijā? 3 Pie kādas klases pieder produkts, kas rodas 6 reakcijā un atrodas 6 lauciņā? 12
wwwparexplaylv 2 uzdevums rganisko vielu šifrēšana Sadedzinot 4,00 g organiskas vielas radās 5,27 L gāzes (na) Iegūto gāzi izvadīja caur Ba(H) 2 šķīduma Pēc izvadīšanas palika 16,7% no sākotnējā gāzes tilpuma Aprēķināt organiskā savienojuma molekulformulu Norādiet iespējamo izomēru formulas Piedāvājiet vairākas iespējamās gāzes, kas ietilpa pēc sadegšanas esošajā gāzu maisījumā Risinājumā uzrādiet iespējamos izomērus ar katru no gāzēm 3 uzdevums Kleopatras kokteilis Plīnijs vecākais reiz ir rakstījis, ka Ēģiptes valdniece Kleopatra, viesojoties pie Romas imperatora Marka Antonija esot pagatavojusi kokteili, izšķīdinot vīna biķerī divas lielas pērles un iegūto dzidro dzērienu pēc tam esot izdzērusi 1 Izmantojot jūsu rīcībā esošos informācijas avotus, norādīt, kurš ķīmiskais savienojums (turpmāk apzīmēsim to ar A) ir galvenā pērļu sastāvdaļa Kāds ir šā savienojuma ķīmiskais nosaukums? Sniedzot atbildi norādot arī precīzi informācijas avotu! 2 Izrādās, ka Kleopatra ir realizējusi kādu apmaiņas reakciju Uzrakstīt šīs ķīmiskās reakcijas vienādojumu un norādīt, kas nosaka to, ka šī reakcija ir neapgriezeniska? 3 Aprēķināt vīna ph un savienojuma A šķīdību vīnā (g/l), ja zināms, ka viela, kas reaģēja ar pērlēm (turpmāk apzīmēsim to ar B) vīnā veido 7% šķīdumu Vīna blīvums ir 0,987 g/ml Citas aprēķiniem nepieciešamās konstantes atrast literatūrā, piem, brīvpieejas enciklopēdijā enwikipediaorg 4 Kāds ir pērļu maksimālais lielums, ja pieņemam, ka vīna tilpums biķerī bija 250 ml un Kleopatra ieguva piesātinātu šķīdumu? Aprēķiniem nepieciešamās konstantes atrast literatūrā, piem, brīvpieejas enciklopēdijā enwikipediaorg 5 Kādu ķīmisko reakciju rezultātā viela B veidā nokļūst vīnā? Uzrakstīt šo ķīmisko reakciju vienādojumus! 4uzdevums Šajā uzdevumā vari izvēlēties, kuru no variantiem pildīt 1variants Reakciju virkne Pēc sekojošās shēmas no ciklopentanona iespējams iegūt 2-etilcikloheksa-1,3-dionu A un B ir starpprodukti, bet 1) utt ir reaģenti (viens vai vairāki) 13
wwwparexplaylv 1) 2) 3) 4) 5) A B C D 5) 6) E Zināms, ka savienojuma B molekulformula ir C 6 H 10, bet savienojuma D C 8 H 14 3 Katrai stadijai norādiet gan reakcijai nepieciešamos reaģentus, gan apstākļus Zināms, ka shēmā ciklopentanons B, kāds no reaģentiem ir Grinjāra reaģents Tāpat zināms, ka savienojums C un D nav cikliski un D ir etilesteris, turklāt gan 5, gan 6 reakcijā reaģents ir stipra bāze Atšifrējiet visus starpproduktus un reaģentus 2variants Pēc sekojošas shēmas no benzola var iegūt N-etil-3-brom-5-etilanilīnu A un B ir starpprodukti, bet 1) utt ir reaģenti (viens vai vairāki) 1) 2) 3) 4) 5) A B C D 5) 6) E Br NH Zināms, ka savienojuma B molekulformula ir C 8 H 7 3 N, bet savienojuma D C 8 H 10 BrN Katrai stadijai norādiet gan reakcijai nepieciešamos reaģentus, gan apstākļus Zināms, ka shēmā benzols B, ar kādu no reaģentiem jālieto katalizators Luisa skābe, kā arī pārvērtībā D galaprodukts neviena no stadijām nav alkilēšana, jo tā dotu nevajadzīgus tālākas alkilēšanas produktus Atšifrējiet visus starpproduktus un reaģentus 5uzdevums 14 rganisko skābju mīkla Ir dotas divas organiskas skābes A un B Abas tās ir baltas cietas vielas Sadedzinot 2,00 g A rodas 2,57 L C 2 (na) un 0,885 g ūdens Sadedzinot 2,00 g B rodas 2,86 L C 2 (na) un 1,149 g ūdens 1 Atrast abu savienojumu molekulformulas, ja zināms, ka to molmasa nav lielāka par 150 g/mol
wwwparexplaylv Abas šīs skābes izšķīdinātas spēj atkrāsot bromūdeni, bet nereaģē ar ūdeni nedz skābes, nedz dzīvsudraba (II) jonu klātienē 2 Par kādas funkcionālās grupas klātieni tas liecina? Uzrakstiet skābju A un B molekulformulas Paņemot 4,00 g šo abu skābju maisījuma, tas izreaģē ar 21,36 ml 5% NaHC 3 šķīduma (ρ = 1,034 g cm -3 ), bet neizreaģējusī daļa izreaģē ar 17,26 ml 10% NaH šķīduma (ρ = 1,109 g cm -3 ) 3 Aprēķināt maisījuma sastāvu masas daļās un uzrakstīt notikušo reakciju vienādojumus 4 Paskaidrot, kura no skābēm ir stiprāka un kāpēc 5 Vai vielas A un B šķīdīs ūdenī? Atbildi pamatot 6uzdevums Neorganiskās ķīmijas burvība Savienojumiem, kas satur skābekli, tika izmērīti - saites garumi, iegūstot sekojošu datus: Savienojums Saites - garums, Å Ba 2 1,49 K 2 1,28 2 1,2107 [ + 2 ][PtF - 6 ] 1,1227 1 Kāda ir skābekļa oksidēšanās pakāpe katrā no savienojumiem? 2 Kāda ir saites kārta katrā no savienojumiem? PS Saites kārta ir skaitlis, kas formāli raksturo, vai saite ir vienkāršā, divkāršā vai tamlīdzīgi Katrā no šiem piemēriem abi skābekļa atomi ir saistīti, šo saistību var aprakstīt ar molekulāro orbitāļu teoriju, tādejādi, līdzīgi kā atomu orbitālēm, veidojas dažādu enerģijas līmeņu orbitāles Skābekļa gadījumā valences līmenī tās izskatās šādi σ s saistošās σ orbitāles, σ * - irdinošās σ orbitāles, п s saistošās п orbitāles, п * - irdinošās п orbitāles Kopskaitā molekulārajās orbitālēs (centrā) jāizvieto kopējais valences līmeņa elektronu skaits (katram ir 6 šādi elektroni) Aizpildot orbitāles jāatceras, ka sākumā aizpildās orbitāles ar zemāku enerģiju, bet ja ir orbitāles ar vienādu enerģiju, tad tās sākumā aizpildās visas ar vienu elektronu Saites kārta ir: elektroni saistošajās orbitālēs elektroni irdinošajās orbitālēs 2 3 Grafiski attēlojiet saites garuma atkarību no a skābekļa atoma oksidēšanās pakāpes b saites kārtas 15
wwwparexplaylv 4 Skābekļa-skābekļa saites garums ozona molekulā ir 1,278 Å Nosakiet saites kārtu šajā savienojumā Uzzīmējiet ozona Luisa struktūrformulu Kāda ir molekulas ģeometrija? Nosakiet attālumu starp tālākajiem skābekļa-skābekļa atomiem 5 Uzrakstiet reakcijas Ba 2, K 2, 3 un [ + 2 ][PtF - 6 ] iegūšanai no diskābekļa ( 2 ) Norādiet šo reakciju apstākļus 7uzdevums Jaunais ķīmiķis analītikas maldos Ūdens parauga analīzēs nosaka gan nitrātu, gan nitrītu jonu koncentrāciju Tos pierāda un nosaka ar tā saukto Grīsa reakciju Tās pamatā ir organiskās krāsvielas veidošanās, kas rodas nitrītjonu klātienē Tiešā veidā nitrātjoni šajā reakcijā netiek pierādīti Nitrītjonu testā ir iekļautas divas organiskas vielas sulfanilamīds(1) un naftiletilēndiamīns(2) (1) (2) 1 Uzrakstiet reakciju vienādojumus, kas notiek šīm vielām ar nitrītjoniem līdz organiskajai krāsvielai Pie kādas krāsvielu grupas pieder šī krāsviela? Miniet šī savienojuma hromoforo grupu 2 Nitrātjonu pierādīšanai bez šiem diviem savienojumiem sistēmai pievienots arī trešais reaģents Pie kādas klases pieder šis reaģents, ja beigās ar šo metodi tiek noteikta kopējā nitrātu un nitrītu koncentrācija? Lai precīzi noteiktu nitrātu un nitrītu koncentrāciju, rīkojās sekojoši: paņēma 10,0 ml ūdens parauga, iepildīja to 100 ml mērkolbā, pievienoja 0,1 ml Grīsa reaģentu nitrītjonu noteikšanai un atšķaidīja līdz atzīmei Šī šķīduma absorbcija pie 545 nm bija 0,125 Ja šķīdumu pagatavo identiski kā iepriekšējo, vēl pievienojot 5,00 ml nitrītu standartšķīduma ar koncentrāciju 0,0016 mg/ml Šā šķīduma absorbcija bija 208 tru sēriju pagatavoja, 10,0 ml ūdens parauga pievienojot Grīsa reaģentu nitrātu un nitrītu jonu noteikšanai un atšķaidot 100 ml mērkolbā līdz atzīmei Šajā gadījumā absorbcija bija 0,938 Ja šķīdumu pagatavo identiski kā iepriekš, pievienojot 5,00 ml nitrātu un nitrītu standartšķīduma ar šo abu jonu kopējo koncentrāciju 0,004 mg/ml, tad beigās gaismas absorbcija ir 1,146 3 Kāda ir nitrītjonu, kopējā nitrātu un nitrītu kā arī nitrātjonu koncentrācija? Vai šie parametri iekļaujas pieļaujamajās normās, ja nitrātjonu pieļaujamā koncentrācija ir 10,0 mg/l, bet nitrītjonu 1,0 mg/l 4 Kādēļ ir svarīgi kontrolēt nitrātu un nitrītu koncentrāciju ūdenī? 16
wwwparexplaylv 2 LATVIJAS UNIVERSITĀTES ĶĪMIJAS FAKULTĀTES JAUN ĶĪMIĶU KNKURSA 1uzdevums 3KĀRTAS UZDEVUMU ATRISINĀJUMI 8-9klase No pāri palikušajiem burtiem var izveidot vārdu ĶĪMIĶIS 2uzdevums 1) Lai no 13% šķiduma iegūtu 20% NaCl šķīdumu, var pievienot tam vēl NaCl 2) Var šo 13% NaCl šķīdumu tvaicēt, līdz iegūst 20% NaCl šķīdumu Aprēķina NaCl masu 200g 13% NaCl šķīdumā: mv = w mšķ = 0,13 200g = 26g Aprēķina ūdens masu šķīdumā: m H = mšķ mv = 200g 26g = 174g 2 Aprēķina, cik daudz NaCl ir nepieciešams, lai šķīdums būtu 20%: mv w = m + m w m 0,20 174g = m 34,8g = 0,8 m m v H 2 H 2 = 43,5g v + w m = m v v v v 0,2 m v mv 43,5g Aprēķina šķīduma masu: mšk = = = 217, 5g w 0,20 mv 26g Kad šķīdumu ietvaicē, 20% NaCl šķīduma masa mšķ = = = 130g w 0,20 3uzdevums 1 2KCl 3 2KCl +3 2 2 2H 2 2 2 +2H 2 3 2KMn 4 K 2 Mn 4 +Mn 2 + 2 4 2 + 2H 2 2H 2 5 2H 2 + 2Na 2NaH +H 2 6 NaH +C 2 NaHC 3 7 NaHC 3 + CH NaC +C 2 + H 2
4uzdevums Pieņem, ka paņemtā sāls parauga masa ir 100 g Sāls paraugā ietilpst MgCl 2, NaCl un KCl, bet NaCl masu attiecība pret KCl ir 10 Līdz ar to pieņem, ka parauga masu sastāda x g MgCl 2, 10y g NaCl un y g KCl No šiem nezināmajiem var sastādīt vienādojumu: x + 10 y + y = 100, jo kopējais masa ir 100 g Tā kā ir zināms, ka Cl masas daļa paraugā ir 60 %, tad no kopēja masas (100g) 60 g ir Cl masa 60 g Cl masa sastāv no 4 Cl (2 no MgCl 2, 1 no NaCl un 1 no KCl), līdz ar to var sastādīt otru vienādojumu ar nezināmajiem, zinot to cik % no vielas masas satāda Cl: 2 M M Cl MgCl 2 1 M x + M Cl NaCl 1 M 10y + M Cl KCl y = 60 Tagad ir iegūta vienādojuma sistēma ar diviem vienādojumiem un diviem nezināmajiem: x + 10 y + y = 100 2 M Cl 1 M x + M MgCl M 2 Cl NaCl 1 M 10 y + M Cl KCl y = 60 x = 100 10y y = 100 11y 2 35,5 1 35,5 1 35,5 x + 10y + y = 60 24 + 2 35,5 23 + 1 35,5 39 + 1 35,5 71 35,5 35,5 (100 11y) + 10y + y = 60 95 58,5 74,5 74 8,22y + 6,0y + 0,47 y = 60 1,75y = 14 y = 8g 10y = 10 8 = 80g x = 100 11y = 100 11 8 = 12g Procentuālais sastāvs: xg 12g WMgCl = 100% = 100% = 12% 2 100g 100g W NaCl 10yg 10 8g 80g = 100% = 100% = 100% = 80% 100g 100g 100g yg 8g 8g WKCl = 100% = 100% = 100% = 8% 100g 100g 100g Atbildes varēja ietekmēt noapaļošana aprēķina laikā, tāpēc par pareizā atbildēm tiek uzskatītas visas, kurās NaCl masas daļa ir intervālā no 80% -90%, KCl attiecīgi 10 reizes mazāk un MgCl 2 pāri palikušie procenti
5uzdevums 1 No grafika atrod, ka 70 0 C 100g ūdens šķīst 130g kālija nitrāta, tātad masas daļa šim šķīdumam mv 130g ir: w = = = 0, 57 =57% mh 20 + mv 100g + 130g 2 No grafika nolasa, ka 10 0 C 100g ūdens izšķīst 20g kālija nitrāta Aprēķina masas daļu kālija 20g nitrātam: w = = 0, 17 =17% 100g + 20g Kālija nitrāta masa, kas izgulsnējas, ir starpība starp 70 0 C izšķīdušo masu un 10 0 C izšķīdušo kālija masu: m izg = 130 g 20g = 110g 3 Lai zinātu līdz kādai temperatūrai šķīdums bija jāatdzesē šķīdums, ir jāaprēķina cik daudz kālija nitrāta ir 25% šķīdumā To aprēķina analogi kā 2uzdevumā iegūst, ka kālija nitrāta masa 25% šķīdumam ir 33, 3g No grafika nolasa, ka 100g ūdens 33,3g kālija nitrāta izšķīst aptuveni 23 0 C Tātad šķīdumu vajadzēja atdzesēt līdz 23 0 C temperatūrai 4 šķīdumu nebija nepieciešams sildīt, jo 25 0 C kālija nitrāta šķīdība ir pietiekami liela, lai izšķīstu viss nepieciešamais sāls daudzums 5 Nē nevarētu, jo nātrija hlorīda šķīdībai nav tik liela atkarība no temperatūras 6 Lai samazinātu cērija sulfāta koncentrāciju, šķīdums būtu jāsilda, jo augstākā temperatūrā cērija sulfāts šķīst sliktāk 6uzdevums N N H 3 C N N Molekulformula: C 8 H 10 N 4 2 Reakcija: C 8 H 10 N 4 2 + HCl C 8 H 11 N 4 2 Cl 7 uzdevums Baltais magnēzijs MgC 3 magnija karbonāts Dedzinātais magnēzijs Mg magnija oksīds Rūgtais sāls MgS 4 7 H 2 magnija sulfāta heptahidrāts Vitrola akmens K 2 S 4 kālija sulfāts Potašs K 2 C 3 kālija karbonāts Fiksētais gaiss C 2 ogļskābā gāze, oglekļa dioksīds, oglekļa(iv) oksīds t MgC 3 Mg + C 2 MgC 3 + H 2 S 4 MgS 4 + H 2 + C 2 Mg + H 2 S 4 MgS 4 + H 2 MgS 4 + K 2 C 3 MgC 3 + K 2 S 4 2KH + H 2 S 4 K 2 S 4 + 2H 2 Baltajam magnēzijam (magnija karbonātam) reaģējot ar sērskābi veidojas ogļskābe, kas ir nestabila un sadalās, izdalot gāzi oglekļa dioksīdu Dedzinātajm magnēzijam (magnija oksīdam) reaģējot ar sērskābi gāzes veidošanās nenotiek, rodas tikai ūdens x 2x n ( Mg) : n( MgC3) = : = 0,025 : 0,0238 1:1 40 84 o
wwwparexplaylv 2 LATVIJAS UNIVERSITĀTES ĶĪMIJAS FAKULTĀTES JAUN ĶĪMIĶU KNKURSA 3KĀRTAS UZDEVUMU ATRISINĀJUMI 1uzdevums 10-11klase A L V A N S S T K A N A T Ā Z S T I T Ā N S L T I N M I P Ķ N P E R K S Ī D S H E R Ī N S R N Ē T* M I N S V I T E R Ī T S I N D I J S S R A Ā R J S A A S J I A F A N D S K S V I E S T S D Z A J I S N N S R A Z N S J D S D F N A E L A K T Z E I K A L C I J S I R I N T S N Z I E P E S K D Š V B M E T Ā N S T A I N D I K A T R I Ā S E T Y R S N S I Ā A M Ī D S i S Ā Ļ I N I T Ņ I E M U L S I J A Š Ķ I D R S J T S M * jebkuras kļūdainās vietas uzdevumos tiek ieskaitītas par labu skolēniem kā pareizas atbildes 1
2uzdevums Nātrija hlorīda kristāliskā režģa fragmentu var attēlot ar šādu kubu, kur virsotnēs pārmaiņus ir nātrija joni un anjoni No katra jona šajā fragmentā atrodas 1/8 daļa Savukārt parādītā kubiņa malu garums ir vienāds ar starpatomu attālumu a a = 235 pm = 235 10-12 m = 235 10-10 cm ρ = 2,69 mg/mm 3 = 0,00269 g/mm 3 = 2,69 g/cm 3 Attēlotā fragmenta tilpumu var aprēķināt V = a 3 = (235 10-10 ) 3 = 1,30 10-23 cm 3 m ρ = V m = ρ V = 1,30 10-23 2,69 = 3,49 10-23 g Attēlā redzamā kristāla fragmentiņa masu sastāda: a) 1/8 * 4 = ½ nātrija jona b) 1/8 * 4 = ½ pretjona Viena jona masu var aprēķināt, šā jona molmasu dalot ar Avogadro skaitli: 23 23 M 3,49 10 = 0,5 + 0,5 23 23 6,02 10 6,02 10 M 23 0,5 = (3,49 1,91) 10 = 1,58 10 23 6,02 10 1,58 6,02 M = = 19,0 g / mol 0,5 šāda molmasa atbilst fluorīdjojiem Tātad sāls ir nātrija fluorīds Par raganas vainu viennozīmīgi nevar spriest, jo nātrija fluorīds tik tiešām ir vajadzīgs zobiem, taču krietni mazākos daudzumos tas ir pievienots zobu pastām ne jau zupai 23 3uzdevums 1 Prīstlijs 1774 gada 1 augustā ieguva skābekli, kā izrādās Karls Šēle arī ( 2 ) 2 Savienojums skābeklim ar cēziju Cs 2 (cēzija superoksīds), bet savienojums ar ūdeņradi ir H 2 2 (ūdeņraža peroksīds) Vēl varētu pastāvēt variants, ka savienojums ar ūdeņradi varētu būt H 2 S un savienojums ar cēziju Cs 2 S 2, taču šādu variantu izslēdz uzdevumā apgalvotais, ka 2
iegūtais produkts ir vienkārša viela gāzveida agregātstāvoklī Vēl no uzdevuma nosacījumiem izrietētu, ka gāze varētu būt hlors un izmantotā skābe sālsskābe, bet šādu variantu izslēdz tas, ka CsCl un HCl ir cits kvantitatīvais sastāvs 3 Cēzija superoksīdam reaģējot ar ūdeņraža peroksīdu notiek šādas ķīmiskās reakcijas: (abas tika uzskatītas par pareizām) 2Cs 2 + H 2 2 2CsH + 2 2 2Cs 2 + 2H 2 2 2Cs 2 2 + 2H 2 + 2 4 Savā eksperimentā Karls Šēle izmantoja sērskābi Atbilstošais reakcijas vienādojums ir šāds: Mn 2 + 2H 2 S 4 2MnS 4 + 2 + 2H 2 5 Piroluzītu (Mn 2 ; mangāna(iv) oksīdu) nevar saukt par mangāna peroksīdu, jo šajā savienojumā skābekļa oksidēšanās pakāpe ir -2 (kā visos oksīdos), nevis -1 (kā peroksīdos) Atbilstošie oksīdi: Ni 2 (niķeļa(iv) oksīds), Tc 2 (tehnēcija(iv) oksīds), Re 2 (rēnija(iv) oksīds) uc Atbilstošie peroksīdi: Ca 2 (kalcija peroksīds), Ba 2 (bārija peroksīds) 4uzdevums 1 Ķīmisko reakciju vienādojumi: Pirmā titrēšana: a) vārīšana ar sālsskābes šķīdumu C 2-3 + 2H + H 2 + C 2 C 2 2-4 + 2H + H 2 C 2 4 b) titrēšana H + + H- H 2 (skābes pārākuma notitrēšanai) H 2 C 2 4 + 2H- C 2 2-4 + 2H 2 trā titrēšana: a) paraugu maisījuma karsēšana: Na 2 C 2 4 Na 2 C 3 + C b) vārīšana ar sālsskābes šķīdumu: C 2-3 + 2H + H 2 + C 2 c) titrēšana: H + + H- H 2 2 Pirmā titrēšana: Sākotnējais sālsskābes daudzums: n 0 = 20,00 0,2000 = 4,0000 mmol Sālsskābes un sērskābes un 0,5 skābeņskābes daudzums, kas paliek pēc vārīšanas: n 1 = 8,24 0,1016 = 0,8376 mmol 0,5 nātrija karbonāta daudzums analizējamajā paraugā: n 2 = 4,0000 0,8376 = 3,1628 mmol masas daļa: w(na 2 C 3 ) = n 2 0,5M(Na 2 C 3 ) / m kop = 3,1628 10-3 0,5 106 / 0,7371 = 0,2274 = 22,74 % trā titrēšana: Sākotnējais sālsskābes daudzums: n 0 = 50,00 0,2000 = 10,0000 mmol Sālsskābes pārākums, kas paliek pēc vārīšanas: n 1 = 14,72 0,1016 = 1,4956 mmol Kopējais nātrija karbonāta daudzums 0,5 n(na 2 C 3 ) + 0,5 n(na 2 C 2 4 ), paraugā, kura masa ir m = 0,6418 grami: 3
n 2 = 10,0000 1,4956 = 8,5044 mmol Nātrija karbonāta daudzums: (0,5 n(na 2 C 3 ) m w( Na2C3 ) 0,6418 0,2274 3 n 3 = = = 2,7539 10 mol = 2,7539 mmol 0,5 M r ( Na2C3) 0,5 106 Līdz ar to nātrija oksalāta daudzums (0,5 n(na 2 C 2 4 )): n4 = 8,5044 2,7539 = 5,7505 mmol un nātrija oksalāta masas daļa: 3 n4 0,5 M r ( Na2C24 ) 5,7505 10 0,5 134 w( Na2 C24 ) = = = 0,6003 = 60,03 % m( kop) 0,6418 Nātrija hlorīda masas daļa: w(nacl) = 100 60,03 22,74 = 17,23 % 5uzdevums 1 Savienojuma formula ir Cu 2 (H) 2 C 3 un nosaukums ir malahīts Tā kā ogļskābās gāzes un ūdens daudzumi ir vienādi: V 2,265 n( C2 ) = = = 0,101mol V 22,4 0 m 1,822 n( H 2) = = = 0,101 mol M 18 tad pirmā ideja, ka karsētais savienojums varētu būt kāda metāla oksīds Vispārīgais reakcijas vienādojums: Me 2 n + nh 2 (vai nc) 2Me + nh 2 (vai nc 2 ) M(Me) = 4,285 / (2 0,0101/n) = 21,2 n kur n ir metāla vērtība Taču šādā gadījumā nav iespējams atrast nevienu n vērtību (robežās no 1 līdz 8), kas dotu reālu metāla molmasas vērtību Līdz ar to ir jāapskata citi varianti Ūdens vai ogļskābā gāze var veidoties karsējot hidroksīdus vai karbonātus Tā kā šajā gadījumā rodas gan ūdens, gan ogļskābā gāze, tad atliek secināt, ka karsētais savienojums ir bāziskais karbonāts Iespējamās reakcijas vispārīgā veidā: Me a (H) 2b (C 3 ) b + 2bH 2 ame + 3bH 2 + bc 2 Me a (H) 2b (C 3 ) b + 2bC ame + 3bC 2 + bh 2 Līdz ar to M(Me) = 4,285 / (0,1011a / 3b) = 127 (b / a) Ja b = 1 un a = 2, tad iegūstam, ka M(Me) = 63,5, kas atbilst varam un līdz ar to savienojuma ķīmiskā formula ir: Cu 2 (H) 2 C 3 un tas ir minerāls malahīts 2 Atbilstošie ķīmisko reakciju vienādojumi: Cu 2 (H) 2 C 3 + 2H 2 2Cu + 3H 2 + C 2 Cu 2 (H) 2 C 3 + 2C 2Cu + H 2 + C 2 6 uzdevums 1 Kopējo kamerā ievadīto C daudzumu apraksta ar vienādojumu: n(c, kop) = n(c,sorb) + n(c,gāzv) 4
Δm 0,082 n(c, sorb) = = = 0, 002929 mol 28 28 p V = n R T V = 100 L, p = 0,004 kpa 0,004 100 n(c, gāzv) = = 0, 000161 mol 8,314 (273 + 25) n(kop) = 0,000161 + 0,002929 = 0,00309 mol 0,002929 x(sorb) = = 0,9477 = 95% 0,00309 2 Maksimālā oglekļa(ii) oksīda masa, ko šādos apstākļos piesaista ogle ir aptuveni 0, 9 grami (nolasa no grafika) Tas atbilst oglekļa(ii) oksīda daudzumam: m 0,9 n(c) = = = 0, 032143 mol M 28 m 0,32 V(C) = = = 0, 141 cm 3 ρ 2,27 S = V 250 = 0,141 250 = 35,2 m 2 n 0,032143 4 Γ = = = 9,1 10 mol/m 2 S 35,2 3 Praktiski ogli kā sorbentu izmanto gāzmaskās, medicīnā (ogles tablestes gremošanas traucējumu gadījumā) un rūpniecībā, dažādu blakusproduktu saistīšanai 4 Pie ļoti mazām spiediena vērtībām k p <<1 un Lengmīra vienādojumu var pārveidot: kp Γ = Γ = Γ kp kas ir parasts taisnes vienādojums, pie tam taisne iet caur 1 koordinātu sākumpunktu Ja spiediena vērtības ir lielas tiek sasniegta maksimālā adsorbcijas vērtība, jo k p >> 1 un vienādojums pārveidojas: kp Γ = Γ = Γ adsorbcija ir vienāda ar maksimālo kp 7uzdevums 1 Izmantotā skābe ir slāpekļskābe, tās sāļus sauc par nitrātiem Pazīstams arī sāļu vēsturiskais nosaukums salpetri 2 Gāze, kas veidojas šajā reakcijā ir slāpekļa(ii) oksīds, jo slāpeklim oksidēšanās pakāpe ir +2, bet skābeklim oksidēšanās pakāpe ir -2 Reakcijas vienādojums: 3Cu + 8HN 3 3Cu(N 3 ) 2 + 4H 2 + 2N 3 1 varš; 2 slāpekļskābe; 3 slāpekļa(ii) oksīds m 2 4 n(cu) = = = 0, 03125 mol M 64 n(hn 3 ) = 8 0, 03125 =0,0833 mol 3 m(tīrai HN 3 ) = n M = 0,0833 63 = 5,25 g 5
m(30% šķīdumam) = 5,25 / 0,30 = 17,5 g n( HN n(n) = ) 3 = 0,0208 mol 4 Ja reakcija notiek ar 85% iznākumu: n(n) = 0,85 n(n) = 0,0177 mol V(N) = n V 0 = 0,0177 22,4 = 0,397 L 400 ml tātad traukam vajadzētu būt vismaz 500 ml lielam, bet drošāk, visu varētu uzkrāt litra mērcilindrā (ja nu tomēr iznākums ir lielāks; par pareizām tiek uzskatītas abas atbildes) 5 15% NaH šķīdumu lieto gāzes attīrīšanai no N 2 un slāpekļskābes tvaiku piemaisījumiem 6 S + 2 S 2 vienādojums sēra degšanai gaisā S + 2N S 2 + N 2 vienādojums sēra degšanai slāpekļa(ii) oksīda atmosfērā 7 Tas liecina, ka slāpekļa(ii) oksīds šajā eksperimentā ir oksidētājs 8 Novēro dihromāta krāsas maiņu no oranžas un zaļganpelēku, kāda raksturīga Cr(III) savienojumu ūdens šķīdumiem 3H 2 S 4 + K 2 Cr 2 7 + 2N Cr 2 (S 4 ) 3 + 2KN 3 + 3H 2 9 Tas liecina, ka slāpekļa(ii) oksīds šajā reakcijā ir reducētājs 6
12 klase 1 uzdevums 1) Pareizā secība: 1 C 3 G 5 A 7 B 2 H 4 F 6 D 8 E 2) Galvenais blakusprodukts būs 1,4-dinitrobenzols, jo slāpekļskābe ir sapēcīgs oksidētākjs un oksidēs aminogrupu līdz nitrogrupai 3) Reaģenta klase diazonija sālis (iespējams arī variants amīds, taču šī funkcionālā grupa nav tik raksturīga kā diazonija sāļa grupa 2 uzdevums 1) Pirmais variants ir ka gāzes ir C 2 un N 2 Tādā gadījumā C 2 tilpums ir 4,39L, bet N 2 0,88L Gāzu tilpuma attiecība ir 5:1, taču slāpekļa molekulā ietilps 2 N atomi, tātad atomu attiecība ir 5:2 V 4,39 C 2 daudzums ir n = = = 0, 1960 mol Par cik molekula varētu saturēt V0 22,4 fragmentu C 5 N 2, tad molekulas daudzums būs 5 reizes mazāks jeb 0,0392 mol m 4,0 Šādā gadījumā molmasa būs: M = = = 102, 0 g C un N atomi sastāda n 0,0392 mol 88 g/mol, tātad pāri paliek 102 88 = 14 g/mol, ko var sastādīt tikai ūdeņradis, tālab molekulas formula būs C 5 H 14 N 2, kas atbilst divvērtīgam amīnam Tālāk dotās formulas apskata tikai amīnus, kam aizvietots viens ūdeņraža atoms Teorētiski varam aplūkot arī divvērtīgos amīnus, kam vienam slāpeklim ir divi aizvietotāji, taču šādi savienojumi ir mazāk ticami Tāpat iespējami arī daži citi izomēri ar diviem slāpekļa atomiem pie viena oglekļa
N H 2 C H 3 CH3 C H 3 CH3 H 2 N H 2 N H 2 N C H 3 C H 3 C H 3 C H 3 H 2 N H 2 N 2) trs variants ir, ka netiek absorbēta C Tātad iegūstam, ka gāzu attiecība C 2 : C = 5:1 Tātad kopā uz molekulu ir 6 C atomi, tāpat arī vielas daudzums paliek 0,0392 mol, līdz ar to arī molmasa ir 102 g/mol, taču pēc iztērētajiem 6 C atomiem pāri paliek 102-6 12 = 30 Šajā gadījumā droši vien molekula saturēs vienu skābekli un 14 ūdeņraža atomus, tā ka formula būs C 6 H 14 Iespējamie izomēri: H H H H H H H C H 3 H H H CH3 H C 3 H H H C H 3 C H 3 H H H 3 uzdevums 1) Galvenā pērļu sastāvdaļa ir kalcija karbonāts CaC 3 2) CaC 3 + 2 CH ( C) 2 Ca + C 2 + H 2 Reakcijas neapgriezeniskumu nodrošina gāzces izdalīšanās un ūdens rašanās 3) 100 ml vīna masa ir m = ρ V = 0,987 100 = 98, 7g
mšķ w% 98,7 7 Etiķskābes masa ir m = = = 6,91g, bet daudzums: 100 100 m 6,91 n 0,115 n = = = 0, 115mol un koncentrācija: C = = = 1, 15M M 60 V 0,1 ph var aprēķināt: K a + [ H ] = c [ H 2 + Vāju skābju koncentrētiem šķīdumiem var lietot šādu ] + 2 [ H ] pk formulu: K a =, jeb H + a lgc 4,75 0,06 [ ] = K a c ph = = = 2, 35 c 2 2 Par cik notiek ķīmiskā reakcija, tad šķīdība notiek tikai tās dēļ un paša kalcija karbonāta šķīdību neitrālā šķīdumā var neievērot Ja šķīdumā ir 0,115 mol, tad CaC 3 izreaģēs 2 reizes mazāk (skatīt reakcijas vienādojumu), tātad 0,0575 mol, jeb m = n M = 0,0575 100 = 5, 75g (100 ml) Šķīdība līdz ar to būs 10 reizes lielāka 57,5 g/l 4) Pieņemsim, ka pērle sastāv tikai no kalcija karbonāta, kura blīvums ir 2,83 g/cm 3 Ja vīna tilpums biķerī bija 250 ml, tad maksimālā pērļu masa ir 14,38g Pērļu maksimālais tilpums (uzdevuma noteikumos ir teikts, ka bija divas pērles) tātad ir izsakāms, kā: m 3 m V = 4πR = 2ρ 2ρ m 14,38 R = 3 = 3 = 0, 587cm 8ρπ 8 2,83 3,14 5) Etiķis vīnā nokļūst, metanola rūgšanas rezultātā, ko var attēlot šādi: H H 4 uzdevums 1 variants 1) MgI / Et 2 2) H 2 H H + t 3 peroks 1) [] 2) EtH, H + 1) LDA 2) H 2 1) LDA 2) EtBr 2 variants
N + - N + - N + - HN 3 CCl Br Br H 2 S 4 AlCl 3 Br [H] CCl NH [H] NH AlCl 3 Br Br PS LDA litija diizopropilamīds spēcīga bāze, tā vietā var izmantot arī nātrija amīdu vai nātrija hidrīdu, taču vislabākais iznākums novērojams ar LDA, jo 5 reakcijā tieši ar to visselektīvāk tiek atrauts ūdeņradis no galējās grupas, ko nosaka bāzes stēriskie traucējumi (tā ir liela bāze) Br 5 uzdevums 1) Savienojumam A: Savienojums n(sav) n(elem) sākotn att masa (elem) attiec C 2 0,115 0,115 1 1,38 7 H 2 0,0492 0,0983 1,17 0,10 6-0,0325-0,52 2 Formula: C 7 H 6 2 Savienojumam B: Savienojums n(sav) n(elem) sākotn att masa (elem) attiec C 2 0,128 0,128 1 1,536 6 H 2 0,0638 0,128 1 0,128 6-0,021-0,336 1 Formula: C 6 H 6 2) Tas liecina par benzola gredzenu savienojumā, tātad savienojums A ir benzoskābe, bet B fenols H H A B 3) Ar tik vāju bāzi kā NaHC 3 reaģēs tikai benzoskābe, bet ar NaH izreaģēs neizreaģējušais fenols Reaģents Viela, kas M (vielai, m(reaģ m (reaģ) n (reaģ) = m (viela) reaģē kas reaģē) šķ) n(viela) NaHC 3 Benzoskābe 122 g/mol 22,09 g 1,104 mol 0,0131 mol 1,60 g NaH Fenols 94 g/mol 19,14 g 1,914 mol 0,0478 mol 4,49 g Kopā iegūst 6,09 g (uzdevuma tekstā ieviesusies kļūda 4,00 g) Tātad benzoskābes masas daļa ir 26,3 %, bet fenola 73,7%
4) Stiprāka ir benzoskābe, jo tajā skābekļa ūdeņraža saite ir vājāka, jo karboksilgrupas skābekļa atoms iesaistās konjugācijā, daļēji atdodot savus elektronus, tādejādi spēcīgāk atvel elektronus no -H saites Arī fenola atoms iesaistās konjugācijā ar benzola gredzenu, taču tā ir vājāka 5) A un B ūdenī šķīst slikti, jo tiem ir nepolārais benzola gredzens, taču pateicoties polārajām grupām, daļēja (neliela) šķīdība ir novērojama 6 uzdevums Savienojums Saites garums ksidēšanās pakāpe Saites kārta Ba 2 1,49-1 1 K 2 1,28-0,5 1,5 2 1,2107 0 2 [ + 2 ][PtF - 6 ] 1,1227 +0,5 2,5 Saites garuma atkarība no oksidēšanās pakāpes: Saites garuma atkarība no saites kārtas: Saites kārta ozona molekulā 1,5 Molekula ir leņķiska Leņķis -- ir 116,8 o
Attālums starp galējiem skābekļa atomiem var aprēķināt: 180 α 180 116,8 l = 2 a cos = 2 1,278 cos = 2,177 Å 2 2 Savienojumu iegūšanas reakcijas: 600 o C 2Ba+ 2 2Ba2 K+ 2 K 2 3 2 2 3 2 + PtF 6 [ 2+ ][PtF 6- ] 7 uzdevums 1) Reakciju vienādojumi parādīti zemāk Produkts pieder pie azokrāsvielām un hromoforā grupa ir azogrupa H 2 N S HN 2 S NH N H 2 NH N N S N + N 2) Šis reaģents pieder pie reducētājiem, lai nitrātus reducētu par nitrītiem 3) Nitrītjonu noteikšanā pievienotā standarta nitrītjonu masa ir: m = γ V = 0,0016 5,00 = 0, 008mg Tālāk apzīmējam nitrītjonu sākotnējo masu ar x un sastādam attiecību: x = x + 0,008 0,125 0,208 0,208x = 0,125x + 0,001 x = 0, 012mg Identiski atrodam, ka nitrātu un nitrītu kopējā noteikšanā pievienoti 0,02 mg standarta un kopējā masa paraugam ir x 0,938 = x + 0,02 1,146, x = 0,0902mg Tā ka šī masa ir 10 ml parauga, koncentrācija nitrītiem ir 1,2 mg/l, kopējiem nitrātiem un nitrītiem 9,02 mg/l un nitrātjonu koncentrācija 7,8 mg/l Nitrātjonu koncentrācija iekļaujas normā, bet ir visai tuvu robežai, taču nitrītjonu koncentrācija nedaudz pārsniedz normu 4) Šo parametru ir svarīgi kontrolēt, jo šie joni veicina ūdenstilpņu aizaugšanu, jo ūdensaugiem tie ir augšanu veicinoši savienojumi