KONKURS CHEMICZNY DLA UCZNIÓW GIMNAZJUM

(1)

Strona 1 z 12

KONKURS CHEMICZNY DLA UCZNIÓW GIMNAZJUM

ETAP WOJEWÓDZKI Drogi Uczniu,

Witaj w trzecim etapie konkursu chemicznego. Przeczytaj uważnie instrukcję i postaraj się prawidłowo odpowiedzieć na wszystkie pytania zawarte w arkuszu konkursowym.

1. Arkusz liczy 12 stron i zawiera 30 zadań.

2. Przed rozpoczęciem pracy sprawdź, czy Twój test jest kompletny. Jeśli zauważysz usterki, zgłoś je Komisji konkursowej.

3. W czasie rozwiązywania zadań możesz korzystać z tablicy układu okresowego pierwiastków, tablicy rozpuszczalności wybranych wodorotlenków i soli oraz kalkulatora prostego.

4. Zadania czytaj uważnie i ze zrozumieniem.

5. Rozwiązania i odpowiedzi zapisz w miejscu na to przeznaczonym przy każdym zadaniu. Staraj się, aby Twoje odpowiedzi były precyzyjne i jed- noznaczne.

6. W rozwiązaniach zadań rachunkowych przedstaw tok rozumowania pro- wadzący do ostatecznego wyniku oraz pamiętaj o jednostkach.

7. Pisz czytelnie. Używaj długopisu/pióra z czarnym lub granatowym tu- szem/atramentem.

8. Nie używaj korektora, a błędne zapisy wyraźnie przekreśl.

9. Pamiętaj, że zapisy w brudnopisie nie podlegają ocenie.

10. W przypadku testu wyboru podane są odpowiedzi, z których jedna może być prawdziwa, jedna fałszywa lub może być zmienna liczba odpowiedzi poprawnych.

11. Jeśli zmienisz swoją decyzję, otocz błędną odpowiedź kółkiem i zaznacz poprawną.

Pracuj samodzielnie.

Życzymy powodzenia!

Czas pracy:

90 minut

Za bezbłędne rozwiązanie wszystkich zadań możesz otrzymać maksymalnie

60 punktów.

………..…………

Kod ucznia

- -

Dzień Miesiąc Rok

pieczątka WKK

DATA URODZENIA UCZNIA

(2)

Strona 2 z 12 Informacja do zadań 1, 2, 3

Poniższa tabela zawiera dane dotyczące rozpuszczalności dwóch gazów w wodzie, w zależności od temperatury.

Wzór chemiczny Nazwa gazu rozpuszczalność, g/100 g H2O

0⁰C 20⁰C 40⁰C 60⁰C 80⁰C CO2 tlenek węgla(IV) 0,335 0,167 0,097 0.058 0,027

H2S siarkowodór 0,71 0,39 0,25 0,15 0,07

Źródło: W. Mizerski, Tablice chemiczne, Warszawa 1997

Zadanie 1 (2 pkt)

Uzupełnij poniższe zdania. Wybierz i podkreśl jedno wyrażenie spośród podanych w nawiasach.

A. Rozpuszczalność CO2 i H2S (maleje, rośnie, nie zmienia się) wraz z obniżeniem temperatury.

B. Tlenek węgla(IV) i siarkowodór są (dobrze, słabo, nie są) rozpuszczalne w wodzie.

C. Odczyn wodnych roztworów tych gazów jest (zasadowy, obojętny, kwasowy).

D. Gazem, który lepiej rozpuszcza się w wodzie jest (tlenek węgla(IV), siarkowodór).

Czy możliwe jest rozpuszczenie 0,25 mola siarkowodoru w 2 dm³ wody o temperaturze 20⁰C? Odpo- wiedź uzasadnij wykonując odpowiednie obliczenia. Gęstość wody przyjmij za równą 1 g/cm³.

Odpowiedź: ……….

W celu zbadania właściwości chemicznych tlenku węgla(IV) wykonano doświadczenia, które ilustruje poniższy rysunek. W obu probówkach zaobserwowano po dwie zmiany, które były spowodowane za- chodzącymi reakcjami chemicznymi.

Ba(OH)_2(aq) + fenoloftaleina CO₂

probówka 1.

(CH₃COO)₂Ca_(aq) CO₂

probówka 2.

a) Napisz, co zaobserwowano w obu probówkach, uwzględnij wszystkie objawy reakcji.

probówka 1. ………..

probówka 2. ………..

b) Napisz w formie cząsteczkowej, równania reakcji zachodzących w obu doświadczeniach.

probówka 1 ………..

probówka 2 ………

(3)

Strona 3 z 12 Zadanie 4 (2 pkt)

Przeprowadzono doświadczenie, które przedstawia poniższy schemat:

białko jaja kurzego ...

probówka 1.

kwas oleinowy ...

probówka 2.

kleik skrobiowy ...

probówka 3.

woda wapienna ...

probówka 4.

Po wykonaniu doświadczenia zaobserwowano następujące zmiany:

Probówka 1: powstało charakterystyczne żółte zabarwienie Probówka 2: dodany odczynnik odbarwił się.

Probówka 3: kleik skrobiowy zabarwił się na kolor granatowy.

Probówka 4: zawartość probówki przyjęła zabarwienie malinowe.

Uzupełnij schemat doświadczenia, wpisując w miejscu kropek właściwy odczynnik chemiczny wybrany spośród podanych:

roztwór jodu, fenoloftaleina, woda bromowa, roztwór wodorotlenku sodu, kwas azotowy(V), etanol.

Poniżej przedstawiono równanie reakcji utleniania i redukcji

4Zn + 10HNO

₃

→ 4Zn(NO

₃

)

₂

+ NH

₄

NO

₃

+ 3H

₂

O

a) Oceń prawdziwość poniższych zdań. Zakreśl literę P, jeśli podane zdanie jest prawdziwe, lub literę F, jeśli jest nieprawdziwe (fałszywe).

Azot z V stopnia utlenienia redukuje się do –III stopnia utlenienia. P F

Kwas azotowy(V) wykazuje właściwości redukujące. P F

Kation cynku pełni funkcję reduktora. P F

b) Podaj w jakim stosunku molowym reagują utleniacz i reduktor w podanej reakcji chemicznej.

c) Do roztworu zawierającego 9 moli kwasu azotowego(V) wprowadzono 3 mole cynku.

Ile moli wody powstało?

(4)

Poniżej przedstawiono wzory chemiczne wybranych związków chemicznych i jonów:

Podkreśl wszystkie związki chemiczne i jony, w których jeden z pierwiastków ma taki sam stopień utlenienia jak siarka w CuSO4.

Chlor w warunkach laboratoryjnych otrzymuje się w reakcji tlenku manganu(IV) z kwasem solnym. Reak- cja przebiega zgodnie z równaniem: MnO2 + 4HCl → MnCl2 + Cl2 + 2H2O. Tlenek manganu(IV) pozy- skuje się z minerału o nazwie piroluzyt, w którym jest ok. 56% MnO2. Oblicz, ile decymetrów sześcien- nych chloru (odmierzonego w warunkach normalnych) można uzyskać podczas reakcji 38,84 g piroluzy- tu z kwasem solnym.

Odpowiedź: ……….……..

Kationy Mn²⁺ można wykryć w tzw. Reakcji Crumma. W reakcji tej tlenek ołowiu(IV) w obecności kwasu azotowego(V) utlenia jony Mn²⁺do jonów manganianowych(VII). Napisz równanie reakcji utleniania azotanu(V) manganu(II) tlenkiem ołowiu(IV) w obecności kwasu azotowego(V). Produktami reakcji są:

kwas manganowy(VII) – HMnO4, azotan(V) ołowiu(II) oraz woda. Współczynniki stechiometryczne do- bierz stosując metodę bilansu elektronowego.

Równanie reakcji:

………..……….

Bilans elektronowy:

Pewien węglowodór ma wzór sumaryczny C8H18. W jego cząsteczce są tylko wiązania pojedyncze. Liczba atomów węgla I-rzędowych wynosi – 5, II-rzędowych – 1, III-rzędowych – 1. W cząsteczce węglowodoru jest również jeden IV-rzędowy atom węgla. Na podstawie podanej informacji, napisz wzór półstruktu- ralny i podaj nazwę systematyczną tego węglowodoru.

Wzór półstrukturalny: ………

Nazwa systematyczna: ………..

(5)

Teanina jest ciekawym aminokwasem, który nie występuje w białku pokarmowym, lecz niemal wyłącznie w zielonej herbacie, jako wolny aminokwas (tzn. nie wchodzi w skład struktury białkowej). Zielona her- bata jest drugim, po wodzie, najczęściej spożywanym napojem w świecie i uważa się, że wiele korzyści wynikających z jej spożywania wynika z obecności teaniny.

CH₃ - CH₂ - N - C - CH₂ - CH₂ - CH - C H O NH₂

O OH

A. B.

C.

Podaj nazwy chemiczne zakreślonych grup, oznaczonych literami A, B i C.

A. ………

B. ………

C. ………

Ustal masę molową teaniny oraz procentową zawartość azotu w tym związku chemicznym.

Odpowiedź: ………..

Zaprojektuj doświadczenie, w którym wykażesz obecność grupy C w cząsteczce teaniny. W tym celu:

a) Uzupełnij schemat doświadczenia wpisując nazwę lub wzór chemiczny zastosowanego odczynnika wybranego spośród podanych:

Br_2(aq), NaOH_(aq), Cu(OH)₂, fenoloftaleina, HNO_3(aq)

d) Jaki jest odczyn wodnego roztworu teaniny? Odpowiedź uzasadnij.

………

………..

b) Napisz, jakie obserwacje potwierdzą obecność grupy oznaczonej literą C w teaninie.

………..

c) Posługując się uproszczonym zapisem teaniny R-COOH napisz równanie zachodzącej reakcji chemicznej w formie cząsteczkowej.

……….

teanina _(aq)

...

(6)

Przygotowano próbkę o masie 12 g zawierającą węglan potasu i węglan wapnia, zmieszane w stosunku molowym 2 : 3. Próbkę roztworzono w kwasie chlorowodorowym.

Zadanie 13 (2pkt)

Oblicz masę węglanu potasu i masę węglanu wapnia w badanej próbce.

Odpowiedź: Masa węglanu potasu wynosi ……….., a masa węglanu wapnia jest równa ………

Napisz równania reakcji chemicznych zachodzących podczas doświadczenia.

……….

Oblicz objętość gazu, który wydzielił się podczas roztwarzania próbki. Objętość gazu zmierzono w wa- runkach normalnych. Wynik podaj z dokładnością do jednego miejsca po przecinku.

Odpowiedź: ……….

Informacja do zadań 16, 17

Tytan (Ti) występuje w minerałach rutylu – TiO2 oraz ilmenicie – FeTiO3. Czysty metal otrzymuje się z rutylu podczas ogrzewania z węglem i chlorem w wyniku czego, powstaje chlorek tytanu(IV) i tlenek węgla(II). W drugim etapie chlorek tytanu(IV) ogrzewa się w odpowiednich warunkach z magnezem.

Czysty tytan lub jego stop o składzie masowym 85% Ti, 8% Al, 7% V stosowny jest np. do wytwarzania implantów. Chlorek tytanu(IV) w warunkach normalnych jest cieczą. Rozpylony w powietrzu łatwo hy- drolizuje, tworząc chlorowodór i subtelne cząstki tlenku tytanu(IV). Z tego powodu używa się go niekiedy do wytwarzania zasłon dymnych.

Źródło: L. Pauling, P. Pauling, Chemia, PWN, 1989 Zadanie 16 (2 pkt)

Na podstawie tekstu napisz równania reakcji przebiegających podczas otrzymywania czystego tytanu.

……….

………

(7)

a) Napisz równanie hydrolizy chlorku tytanu(IV).

……….

b) Oblicz, ile gramów wody wzięło udział w reakcji hydrolizy chlorku tytanu(IV), jeśli powstało 0,56 m³ chlorowodoru (w przeliczeniu na warunki normalne), a reakcja przebiegała z wydajnością 90%.

A. 0,225 g B. 0,900 g C. 225 g D. 250 g

Obliczenia (nie podlegają ocenie)

c) Wyjaśnij, dlaczego chlorek tytanu(IV) lepiej nadaje się do wytwarzania zasłon dymnych nad oceanem, niż nad pustynią.

………

W wyniku spalania 0,25 mola pewnego węglowodoru otrzymano 33,6 dm³ tlenku węgla(IV) (odmierzonego w warunkach normalnych). Wybierz nazwę węglowodoru, który uległ spaleniu.

A. etan B. propyn C. buten D. heksan

Do reakcji całkowitego spalania użyto 3 dm³ etenu oraz 10 dm³ O2. Po reakcji chemicznej para wodna skropliła się. Zaznacz objętość gazów, odmierzonych w tych samych warunkach ciśnienia i temperatu- ry, które powstały po reakcji.

A. 6 dm³ B. 7 dm³ C. 8 dm³ D. 10 dm³

Monochloropochodna pewnego alkanu zawiera 33,33% (w procentach masowych) chloru. W wyniku monochlorowania tego alkanu powstaje tylko jeden produkt organiczny. Napisz wzór półstrukturalny oraz nazwę systematyczną alkanu. Masa atomowa chloru jest równa 35,5 u.

Obliczenia (nie podlegają ocenie)

Wzór półstrukturalny alkanu: ………

Nazwa systematyczna: ………..

(8)

W roztworze o objętości 500 cm³znajduje się 0,005 mola kwasu azotowego(III), którego stopień dyso- cjacji wynosi 10%. Wskaż, ile moli kationów wodorowych znajduje się w tym roztworze.

A. 0,005 mola B. 0,01 mola C. 0,001 mola D. 0,0005 mola Obliczenia (nie podlegają ocenie)

Sole podwójne są to sole zawierające więcej niż jeden kation bądź anion. Powstają wskutek rozpuszcze- nia więcej niż jednej soli w cieczy, a następnie wspólnej ich krystalizacji. Przykładem soli podwójnych są ałuny. Ałuny to podwójne siarczany(VI) zawierające metal (Me) lub jon w postaci kationów o ładunku 1+ i 3+. Ich wzór ogólny to Me^IMe^III(SO4)2 12H2O. Kationami o ładunku 1+ mogą być:

, kationami o ładunku 3+ mogą być: . Jeden z ałunów ma dzia- łanie powodujące zwiększenie krzepliwości krwi, dlatego stosowany jest m. in. w płynach po goleniu.

W celu zbadania składu chemicznego tego ałunu wykonano doświadczenie: na próbkę roztworu ałunu podziałano roztworem wodorotlenku sodu i ogrzano. Umieszczony u wylotu probówki, zwilżony wodą papierek uniwersalny, zmienił zabarwienie z żółtego na niebieskozielone. Jednocześnie wytrącił się biały osad.

Na podstawie powyższych informacji napisz wzór opisanego ałunu.

……….………

Skorupa jaja kurzego jest zbudowana z delikatnej siatki białkowej i wypełniających ją substancji nieorga- nicznych, głównie węglanu wapnia. Zaprojektuj doświadczenie, którego przebieg potwierdzi obecność węglanu wapnia i białka w skorupie jaja.

a) Podkreśl wzór jednego odczynnika, którego użycie pozwoli zrealizować to zadanie.

NaOH(aq), CuSO4(aq), HNO3(aq), FeCl3(aq),

b) Napisz, jakie zmiany można zaobserwować w czasie reakcji wybranego odczynnika ze skorupą jaja, świadczące o obecności w niej:

węglanu wapnia: ……….……….……….

białka: ………..

W celu otrzymania wolnych aminokwasów należy przeprowadzić:

A. denaturację białka B. wysalanie białka C. koagulację białka D. hydrolizę białka

(9)

Strona 9 z 12 Informacja do zadań 25 - 28

Poniżej przedstawiono wzory półstrukturalne czterech jednofunkcyjnych pochodnych węglowodorów.

I. CH3 – CH2 – CH2 – CHO II. CH3 – CH2 – COOCH3

III. CH3 – CO – CH2 – CH3 IV. CH3 – CH2 – COOH Zadanie 25 (1 pkt)

Spośród związków chemicznych, których wzory podano w informacji wprowadzającej wybierz izomery.

Podaj numery, którymi je oznaczono.

Izomerami są związki, których wzory oznaczono numerami: ………..

Podaj nazwy systematyczne związków oznaczonych numerami I i III.

I: ………; III: ………

Zbadano właściwości substancji, których wzory oznaczono numerami I – IV. Uzupełnij poniższą tabelę, wpisując numery substancji o podanych właściwościach.

Opis właściwości substancji Numer wzoru substancji 1. Wodny roztwór tej substancji barwi papierek uniwersalny na kolor

czerwony i dobrze przewodzi prąd elektryczny. ………..

2. Wskutek ogrzewania tej substancji z odczynnikiem Tollensa na ściankach

naczynia powstaje metaliczne srebro. ………..

3. Produktem redukcji tej substancji wodorem jest butan-2-ol. ………..

Stosując wzory półstrukturalne związków organicznych, napisz równanie reakcji hydrolizy zasadowej związku oznaczonego numerem II.

………

Przeróbka chemiczna tłuszczów polega między innymi na reakcji chemicznej:

CH₂ - O - CO - C₁₇H₃₃ CH - O - CO - C₁₇H₃₃ CH₂ - O - CO - C₁₇H₃₃

CH₂ - O - CO - C₁₇H₃₅ CH - O - CO - C₁₇H₃₅ CH₂ - O - CO - C₁₇H₃₅ + 3H₂

Celem tego procesu jest:

A. polepszenie walorów smakowych tłuszczów

B. otrzymanie pokostu, który ma zastosowanie do produkcji farb olejnych C. otrzymanie tłuszczów stałych np. masła roślinnego

D. otrzymanie substancji obniżającej napięcie powierzchniowe wody.

(10)

Poniżej przedstawiono schemat ciągu reakcji chemicznych przebiegających w roztworach wodnych i zastosowaniem właściwych katalizatorów, prowadzących do otrzymania siarczanu(VI) baru ze skrobi.

skrobia → glukoza → alkohol → aldehyd → kwas etanowy → etanian etylu → etanian baru → BaSO4

Stosując wzory półstrukturalne związków organicznych (z wyjątkiem skrobi i produktu jej hydrolizy) napisz równania kolejnych reakcji chemicznych przedstawionych schematem.

1. ………..

2. ………..

3. ………..

4. ………..

5. ………..

6. ………..

7. ………..

(11)

Strona 11 z 12 B R U D N O P I S

(12)

Strona 12 z 12 FRAGMENT UKŁADU OKRESOWEGO PIERWIASTKÓW

1 18

1H 1,01 wodór

2He 4,00

2 13 14 15 16 17 Hel

3Li 6,94

Lit

4Be 9,01 Beryl

5B 10,81

Bor

6C 12,01 Węgiel

7N 14,01

Azot

8O 16,00

Tlen

9F 19,00 Fluor

10Ne 20,18 Neon

11Na 23,00

Sód

12Mg 24,31 Magnez

13Al 26,98

Glin

14Si 28,08 Krzem

15P 30,97 Fosfor

16S 32,07 Siarka

17Cl 35,45 Chlor

18Ar 39,95 Argon

3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

19K 39,01 Potas

20Ca 40,08 Wapń

21Sc 44,96 Skand

22Ti 47,88 Tytan

23V 50,94 Wanad

24Cr 52,00 Chrom

25Mn 54,94 Mangan

26Fe 55,85 Żelazo

27Co 58,93 Kobalt

28Ni 58,69 Nikiel

29Cu 63,55 Miedź

30Zn 63,39 Cynk

31Ga 69,72

Gal

32Ge 72,61 German

33As 74,92 Arsen

34Se 78,96 Selen

35Br 79,90 Brom

36Kr 83,80 Krypton

37Rb 85,47 Rubid

38Sr 87,62 Stront

39Y 88,91

Itr

40Zr 91,22 Cyrkon

41Nb 92,91 Niob

42Mo 95,94 Molibden

43Tc 97,91 Technet

44Ru 101,1 Ruten

45Rh 102,9

Rod

46Pd 106,42

Pallad

47Ag 107,87 Srebro

48Cd 112,41

Kadm

49In 114,82

Ind

50Sn 118,71

Cyna

51Sb 121,76 Antymon

52Te 127,60

Tellur

53I 126,90

Jod

54Xe 131,29 Ksenon

55Cs 132,9

Cez

56Ba 137,3

Bar

57La*

139,9 Lantan

72Hf 148,5

Hafn

73Ta 180,9 Tantal

74W 183,8 Wolfram

75Re 186,2

Ren

76Os 190,2

Osm

77Ir 192,2

Iryd

78Pt 195,08 Platyna

79Au 196,97

Złoto

80Hg 200,59

Rtęć

81Tl 204,38

Tal

82Pb 207,20

Ołów

83Bi 208,98 Bizmut

84Po 208,98

Polon

85At 209,99

Astat

86Rn 222,02 Radon

87Fr 223,02

Frans

88Ra 226,03

Rad

89Ac**

227,03 Aktyn

104Rf 261,11 Rutherf.

105Db 263,11

Dubn

106Sg 265,12 Seaborg

107Bh 264,10

Bohr

108Hs 269,10

Has

109Mt 268,10 Meitner

110Ds 281,10 Darms.

111Rg Roent.

Tabela rozpuszczalności wybranych wodorotlenków i soli.

Na⁺ K⁺ NH4+

Mg²⁺ Ca²⁺ Ba²⁺ Ag⁺ Cu²⁺ Zn²⁺ Al³⁺ Mn²⁺ Fe²⁺ Fe³⁺ Pb²⁺ Sn²⁺

OH^- r r r s s r n n n n n n n n n

Cl^- r r r r r r n r r r r r r s r

Br^- r r r r r r n r r r r r r s r

S^2- r r r r s r n n n o n n n n n

SO32-

r r r r n n n n s o n n o n o

SO42-

r r r r s n s r r r r r r n r

NO3-

r r r r r r r r r r r r r r r

PO43-

r r r n n n n n n n n n n n n

CO32-

r r r n n n n n n o n n o n o

SiO32- r r o n n n n n n n n n n n n

r - substancja dobrze rozpuszczalna

s - substancja słabo rozpuszczalna (osad wytrąca się ze stężonego roztworu) n - substancja praktycznie nierozpuszczalna

o - substancja w roztworze wodnym nie istnieje