Subiectele Concursului ”ProChim”, ediția 2015, clasa a X-a

CONCURSUL DE CHIMIE ”PRO-CHIM”

 25 aprilie 2015

Clasa a X-a

I. Încercuiţi litera corespunzătoare răspunsului corect.     (20p)             

1.  Care din următoarele particule are mai mare rază?

    a.  Na⁺        b. Mg²⁺      c. F^-            d. O^2-             

2.  Piatra acră este un cristalohidrat cu formula KAl(SO₄)₂·xH₂O ce conţine 8,23% K. Valoarea lui x este:

    a. 6             b. 12           c. 5              d. 10

3.  Fluorura de sodiu este folosită pe larg în producerea pastei de dinţi. Un laborant doreşte să prepare 200 ml de soluţie apoasă 0,05 M.  Ce masă de fluorură de sodiu va fi necesară?

 a.  0,14 g      b. 0,26 g      c. 0,42 g      d. 1,57 g        

4.  La arderea a unui mol de fructoză C₆H₁₂O₆ se degajă 2812 kJ. O calorie are valoarea de 4,184 J.

  Dacă într-un măr proaspăt cu masa de 86 g se conțin 12 % fructoză, aportul caloric al fructozei din măr este:

  a.  38,5 kcal       b. 53,3 kcal        c. 161,2 kcal         d. 226,8 kcal  

5.  Pentru neutralizarea completă a unei probe de acid monobazic cu masa de 0,244 g se consumă 20 ml de soluție de hidroxid de sodiu  0,1 M. Masa moleculară relativă a acidului este:

   a.  61                b. 122                  c. 244                   d. 488.

6.  Ordinea descrescătoare a energiei de legătură în următoarele molecule este:

    a. CO₂ > CCl₄ > N₂ > CH₄                            b. N₂ > CO₂ > CCl₄ > CH₄   

    c. CO₂ > N₂ > CCl₄ > CH₄                            d. N₂ > CO₂ > CH₄ > CCl₄   

7.  Se propun perechile de ioni: (I) Na⁺ și Mg²⁺; (II) Fˉ and Clˉ; (III) Oˉ și O²ˉ; (IV) Ga³⁺și Fe³⁺.

  Care dintre aceste perechi de ioni conțin ioni izoelectronici (cu același număr total de electroni)?

    a.  I și II          b. doar I            c. I, II și III     d. Toate perechile.

8.  34,4 g  de CaSO₄· xH₂O dizolvă în apă, iar ionul sulfat se precipită sub formă de BaSO₄, obţinându-se 46,668 g sediment uscat. Valoarea lui x este:

    a. 0,5               b. 1                    c. 2                 d. 5     

9.  Concentraţia medie a ionilor de Na⁺ in sângele uman este 0,00345g/cm³. Concentraţia de NaCl din

sângele uman exprimată în moli/L este:

  a.     0,0589;     b. 0,0015;           c. 0,15           d. 0,000589

10.     Conţinutul în metal preţios al aliajelor aurului se exprimă in carate. Procentul masic al aurului în aliaj este proporţional cu numărul de carate; aurul pur are 24 de carate (24 K).

Considerăm o bijuterie cu masa de 20 de grame confecţionată din aur alb de 18 K, elementul de aliere fiind nichelul. Numărul de atomi de aur din acest obiect este:

  a. 0,0253 N_A;     b. 0,0761 N_A;      c. 0,254 N_A;        d. 0,085 N_A.

Problema II: Galiul este un element chimic puțin întâlnit în natură, fiind prezent în formă de săruri de galiu în minereurile de bauxită şi în cele de zinc.Existența galiului a fost prezisă în anul 1871 de chimistul rus Dmitri Mendeleev, care a prevăzut o parte din proprietățile fizice şi chimice ale acestuia. În anul 1875, existența galiului a fost confirmată pe cale experimentală de chimistul francez Paul Emile Lecoq de Boisbaudran, prin metode  spectroscopice.
 II.1     Pe baza cărui element chimic a prezis Dmitri Mendeleev existența și proprietățile galiului? (1p)

Elementul: ________

     II.2  Scrieți configurația electronică a galiului și preziceți două din valențele posibile ale acestuia. (3p)

Configurația electronică:__________________________________________________________ Valențele posibile: ____, ____

Majoritatea galiului este obținut în urma prelucrării bauxitei. Impuritățile de săruri de galiu, prezente în bauxită, sunt separate din minereu prin tratare cu soluție concentrată de hidroxid de sodiu, obținându-se compusul A. Soluția compusului A este evaporată, iar reziduu este calcinat la temperatura de 200⁰C, transformându-se complet în compusul B. Electroliza topiturii compusului B duce la obținerea galiului pur.

II.3     Aflați formula moleculară a compusului A dacă se ştie că acesta conţine: 48,79% oxigen, 4,10% hidrogen și 35,43% galiu (procente de masă).                                                             (4p)

Rezolvare: Răspuns: ______________________

II.4     Propuneți toate structurile geometrice posibile ale anionului compusului A.           (3p)

Anionul: ____________________________ Structurile geometrice posibile:

 II.5     Scrieți ecuația reacției de transformare a lui A în B și egalați-o.                                 (2p)

Ecuația reacției: __________________________________________________________________

Un cercetător dorește să obțină galiu pur din 1,00 kg de bauxită.
II.6     Știind ca partea de masă a impurităților de galiu în minereul de bauxită este de 1,43%, calculați cantitatea maximă de galiu pe care o poate obține cercetătorul.                                            (2p)

Rezolvare: Răspuns:  ν0(Ga)=______________________.

II.7 În urma prelucrării minereului, cercetătorul reușește să separe tot galiul din bauxită în soluția compusului A. Calculați partea de masă a compusului A din soluție dacă se știe că soluția are volumul de 0,5 L și densitatea de 1,428g/cm³. Aflați concentrația compusului A și scrieți ecuația procesului de disociere a acestuia.       (5p)

Rezolvare: Ecuația de disociere: ______________________________________________________________ Răspuns:  ω(compus  A)=____________________;  C(compus  A)=_____________________.

       II.8     Scrieți ecuațiile reacțiilor la electrozi în timpul electrolizei topiturii compusului B.            (2p)

La catod: _________________________________________________________________________ La anod: _________________________________________________________________________

Intensitatea curentului continuu în procesul de electroliză este de 2,43 A, timpul - 2 ore, iar randamentul -86,55%. (Constanta lui Faraday: F=96485 C/mol)
II.9     Calculați masa de galiu metalic depusa la anod.                                              (2p)

Rezolvare: Răspuns:  m(Ga)=______________________.

  II.10   Determinați volumul final al gazului colectat la anod, dacă se știe că presiunea acestuia este de 5,00·10⁵Pa, iar temperatura este menținută constant la 25⁰C. (Constanta gazelor ideale: R= 8,3145 J/molK)                                               (2p)

Rezolvare: Răspuns:  V(gaz)=______________________.

Problema III: Compusul A este un hidroxid al unui metal necunoscut X. La calcinarea lui A într-o atmosferă inertă, se formează un oxid metalic (compusul B) și un amestec de două gaze. Compusul B conține oxigen 27,6% de masă şi manifestă proprietăţi magnetice. Amestecul gazos, aflat la presiunea de 110 kPa şi temperatura de  127⁰C, are densitatea 4,20·10^-4 g/cm³.

    III.1     Aflați masa molară a amestecului de gaze. (Constanta gazelor ideale: R=8,3145 J/mol·K )      (3p)

Rezolvare: Răspuns:  M(amestec gazos)=______________________.

    III.2     Determinați compoziția calitativă a amestecului gazos și precizați procesul redox la care participă metalului X.                                                                                                                                        (3p)

Rezolvare: Răspuns:  Amestecul gazos este format din______________________; Metalul X sufera un proces de ___________________________.

    III.3     Calculați raportul molar şi fracția molară a fiecărui component.                         (3p)

Rezolvare: Răspuns: _____________________________________________________________________________.

    III.4     Identificați metalul X și substanțele A și B. Scrieți ecuația reacției de calcinare şi egalați-o. (12p)

Rezolvare: Răspuns: X=_________;  A=_____________________; B=___________________________. Ecuaţia reacţiei: __________________________________________________________

    III.5     Propuneți cea mai scurtă metodă de sinteză pentru hidroxidul A pornind  de la metalul corespunzător. Scrieţi ecuațiile reacţiilor                                                 (4p)

Metoda de sinteză: