CONCURSUL DE CHIMIE “IChemist”
16 aprilie 2016
Clasa a VIII-a
Problema I. Apa oxigenată (32p)
Apa oxigenată,
numită și „peroxid de hidrogen" este un lichid incolor, cu punctul de fierbere de 108°C. Se
amestecă cu apa în orice
proporție, iar soluția cu partea de masă de 30% poartă denumirea
de „perhidrol”. Soluțiile utilizate în domeniul medical au partea de
masa a H2O2 de 3%.
1.
Determinați volumul de
perhidrol (ρ= 1,11 g/mL) necesar pentru prepararea a 200 g soluție de apă
oxigenată de 3%. (3p)
|
||
Răspuns: V(perhidrol)
= …………….
|
||
Pentru determinarea vitezei reacției de descompunere
a apei oxigenate se măsoară volumul de oxigen degajat dintr-un volum
determinat de perhidrol într-un anumit interval de timp, valoarea vitezei de
reacției fiind determinată prin
raportul dintre cantitatea de oxigen degajată și produsul dintre volumul
sistemului reactant și timpul de reacție:
2. Scrieți ecuația reacției de descompunere a apei oxigenate. (2p)
|
||
Determinați viteza reacției de descompunere, dacă în
timp de 5,0 minute masa unui vas ce conține 500 ml de perhidrol scade cu 4,0
g. (se neglijează variația de volum a sistemului reactant).
3.
Care este partea de masă a
apei oxigenate din soluție după trecerea celor 5,0 minute de reacție? (4p)
|
||
Rezolvare:
Răspuns: υ =
…………….
|
||
Pentru determinarea concentrației perhidrolului,
analiza manganometrică utilizează reacția cu soluția de permanganat de
potasiu acidulată cu acid sulfuric. În urma reacției se degajă oxigen, iar
soluția finală conține un amestec de sulfați.
4. Scrieți ecuația moleculară, ionică și ionică redusă pentru reacția ce stă
la baza dozării apei oxigenate, știind că în mediu acid ionii MnO4–
formează ionii Mn2+
și apă. (11p)
|
||
EM:
EIC:
EIR:
|
||
Binecunoscuta „ceruză” conține carbonatul bazic de plumb (PbOH)2CO3, o substanță
foarte otrăvitoare, folosită la prepararea vopselelor albe. În pictură se
cunoaște sub numele de „alb de plumb”. În timp, picturile cu alb de plumb se
înnegresc datorită formării sulfurii de plumb PbS. Pentru regenerarea culorii
se propune spălarea cu apă oxigenată care transformă sulfura în sulfat de
plumb de culoare albă.
5.
Scrieți ecuația reacției ce
are loc la înnegrirea picturilor, știind că degradarea are loc sub acțiunea
hidrogenului sulfurat prezent în aer ca urmare a descompunerii substanțelor
organice. (3p)
|
||
6. Scrieți ecuația reacției ce are loc la regenerarea culorii albe. (3p)
|
||
7. Determinați ce masă de sulfură de plumb (II) poate fi oxidată folosind 50
ml de soluție de perhidrol. (6p)
|
||
Rezolvare:
Răspuns: m(PbS) =……....
|
||
Problema II.
„Gaze de ardere” (38p)
În condiții
obișnuite, concentrația normală de CO2 în atmosferă este de 0,03% (procente
de volum). Concentrația limită admisibilă este de 100 de ori mai mare decât
cea normală. Pentru încălzirea unei camere cu dimensiunile 5x4x3m se
folosește o centrală termică pe bază de metan CH4.
1.
Ce volum de CO2 se află, în condiții
obișnuite, în cameră? (2p)
|
||
Rezolvare:
Răspuns: V(CO2) = ……..
|
||
2.
Scrieţi
ecuaţia de ardere a metanului. (3p)
|
||
3.
Ce volum de oxigen se consumă pentru arderea unei
cantități maxime de metan care prin ardere să nu depășească concentrația
limită admisă de CO2 în camera cu dimensiunile date? Se neglijează
volumul de CO2 existent în mod obișnuit în cameră. (ρ(CO2)
= 1, 9768 kg/m3, ρ(O2) = 1,429 kg/m3). (5p)
|
||
Rezolvare:
Răspuns: V(O2) = ……..
|
||
Pentru purificarea aerului în navele cosmice și în
submarine se utilizează peroxidul de litiu care reacționează cu bioxidul de
carbon expirat, eliberând oxigen.
4.
Scrieți ecuația reacției ce are
loc la purificarea aerului în submarine. (2p)
|
||
5.
Calculați ce masă de peroxid de
litiu este necesară pentru a absorbi dioxidul de carbon aflat în cameră, la
concentrație normală. (3p)
|
||
Rezolvare:
Răspuns: m(Li2O2) = ……..
|
||
6.
Reprezentați formula de structură
a peroxidului de litiu: (1p)
|
||
Pentru a depista
mirosul combustibililor inodori ca metanul CH4 sau propanul C3H8,
aceștia se amestecă cu mercaptani, compuși organici pe bază de sulf cu
mirosuri caracteristice. Nasul uman poate detecta prezența mercaptanilor în
aer și în concentrații de ppb „părți pe bilion”. O serie de mercaptani se
găsesc în substanțele eliberate când tăiem ceapa sau cele care determină mirosul de sconcs.
Pentru odorizarea gazului furnizat consumatorilor casnici, în țara
noastră, se adaugă 16 g etil-mercaptan (C2H6S)
la 1000 m3 gaz natural.
7.
Scrieți ecuația reacției de ardere a
etilmercaptanului. (3p)
|
||
La temperatura de 25̊C, solubilitatea dioxidului de sulf în apă este de 94,1 g/L iar a
dioxidului de carbon de 1,449 g/L apă.
8.
Faptul că SO2 se dizolvă mai mult în apă
decât CO2 se explică prin (încercuiți litera corespunzătoare răspunsului
corect) (1p):
a.
Acidul sulfuros este un acid mediu, iar acidul
carbonic este un acid slab.
b.
Molecula de SO2 este polară, pe când cea
de CO2 este nepolară.
c.
Acidul sulfuros este mai stabil decât acidul
carbonic.
|
||
9.
Reprezentați formulele de structură ale SO2 și
CO2. (2p)
|
||
SO2:
|
CO2:
|
|
10.
Tipul legăturilor din aceste molecule este (încercuiți
litera corespunzătoare răspunsului corect) (1p):
a.
ionică c. covalentă polară dublă
b.
covalentă polară simplă d. covalentă nepolară dublă
|
||
11. Aceste gaze stau
la baza formarii ploilor acide, care accelerează procesul de degradare a
statuilor de marmură. Explicați acest fenomen scriind ecuațiile reacțiilor ce
se produc în procesul degradării.
(2p)
|
||
a)
b)
|
||
Pentru prevenirea poluării atmosferei, gazele rezultate prin arderea
gazului natural ar putea fi trecute printr-o soluție de apă de var.
12. Scrieţi
ecuaţiile reaţiilor dintre amestecul de gaze şi apa de var. (2p)
|
||
13.
Ce masă de precipitat se va obține la
neutralizarea amestecului gazos obținut din arderea 1,6 g etilmercaptan? (7p)
|
||
Rezolvare:
Răspuns: m(precipitat) = ……………..
|
||
14. Determinați
părțile de masă ale substanțelor din precipitat. (4p)
|
||
Rezolvare:
Răspuns: ……………………………………………………………….
|
||
Problema III. Alaunul (38p)
Deodorant sau
antiperspirant? Este o întrebare frecventă pe perioada verii, mai ales dacă
te numeri printre persoanele care transpiră abundent. Antiperspirantele
conțin substanţe care inhibă activitatea glandelor sudoripare, în timp ce
deodorantele, fără să influenţeze cantitatea de transpiraţie, neutralizează
mirosul neplăcut, distrugând bacteriile care îl cauzează.
Conform normelor Ministerului Sănătății,
antiperspirantele nu trebuie să depășească în conținut circa 20% de
hidroxoaluminoclorură AlxCly(OH)z,
componentul responsabil de procesul de inhibare a transpirației.
La neutralizarea a 21,8125 g din acest compus s-au
consumat 0,625 mol de acid clorhidric, iar la dozarea clorului cu azotat de
argint, dintr-o cantitate identică de compus s-au obținut 17,9375 g
precipitat AgCl.
1. Determinați formula moleculară a hidroxoaluminoclorurii cu cea mai mică
masă moleculară posibilă. (9p)
|
Rezolvare:
Răspuns: formula
compusului AlxCly(OH)z
este: ………..
|
2. Scrieți ecuațiile reacțiilor
menționate. (4p)
|
ec.1:
ec.2:
|
„Piatra de alaun”
este din ce în ce mai căutată ca alternativă naturală la antiperspirantele
convenţionale. Este un mineral vulcanic, recunoscut pentru proprietățile sale
antibacteriene, ce conține cristalohidratul KAl(SO4)2·12H2O
(sulfat de potasiu și aluminiu dodecahidratat).
3.
Determinați partea de masă a apei în
cristalohidrat. (2p)
|
Rezolvare:
Răspuns: ω(H2O)=
………
|
Pentru obținerea cristalelor de „piatră de alaun” în laborator se poate
porni de la folie de aluminiu care se dizolvă inițial în soluție de hidroxid
de potasiu cu degajare de hidrogen și formarea unui compus solubil A (ce conține 29,10% K, 20,15% Al,
2,99% H și restul oxigen). Compusul A se tratează apoi cu soluție de acid
sulfuric. La răcirea soluției obținute se separă cristalele de alaun.
4.
Determinați formula compusului A. (4p)
|
Rezolvare:
Compusul A este:
…………………….
|
5.
Caracterul
acidobazic al compusului A este: (încercuiți litera corespunzătoare răspunsului
corect) (1p)
a.
acid b. neutru c. bazic
|
6.
Scrieți ecuațiile reacțiilor
menționate în procesul de obținere a alaunului știind că în ambele reacții
apa din soluții participă ca reactant. (5p)
|
ec. 1:
ec. 2:
|
7.Pentru colectarea
hidrogenului, eprubeta se ține: (1p)
a.
cu gura în jos b. în poziție orizontală c. cu gura în sus.
|
8.
Determinați masa minimă de folie de aluminiu (cu puritatea de
99,5 %) din care se poate produce 100 g de „piatră de alaun”. (3p)
|
Rezolvare:
Răspuns: mfolie(Al)
= ……………
|
Un alt domeniu de utilizare a pietrei de alaun este
epurarea apei. La dizolvare în apă, alaunul hidrolizează formând hidroxid de
aluminiu, un precipitat alb gelatinos ce ajută la decantarea particulelor
aflate în suspensie în apă.
La adăugarea alaunului în apă,
prezența ionilor hidrogenocarbonat favorizează hidroliza. Astfel, datorită
reacției alaunului cu hidrogenocarbonatul de calciu din apa dură se
micșorează duritatea temporară a apei și se mărește duritatea ei permanentă.
În țara noastră, pentru măsurarea
durității apei se folosește gradul
de duritate german (od). Un
grad german reprezintă cantitatea de
ioni de Ca2+ și Mg2+ egală
cu cea de ioni de calciu din 10mg CaO/litru de apă. Pentru apa potabilă,
duritatea nu trebuie să depășească 20 od.
9.
Determinați
cantitatea maximă de ioni de Ca2+ și Mg2+ care se
pot găsi într-un litru de apă potabilă. (2p)
|
Rezolvare:
Răspuns: υ(Ca2+, Mg2+) =…………..
|
10. Scrieți ecuația reacției ce are loc între alaun și hidrogenocarbonatul de
calciu, știind că reacția decurge cu degajare de gaz. (4p)
|
Încercuiți literele corespunzătoare răspunsului corect:
11.Gazul degajat în urma reacției este: (1p)
a. mai ușor
decât aerul; b.
mai greu decât aerul; c. la fel de greu ca aerul.
|
12.
Mărirea durității permanente a apei după adăugarea alaunului se
datorează: (1p)
a.
micșorării concentrației de hidrogenocarbonați de calciu și magneziu;
b. formării
precipitatului de Al(OH)3;
c. creșterii
concentrației de sulfatului de calciu în apă.
|
13.
În tabelul solubilității sulfatul de calciu este indicat ca puțin
solubil. În urma reacției alaunului cu apa potabilă nu se depune sub formă de
precipitat deoarece: (1p)
a.
cantitatea de ioni Ca2+ și SO42- este foarte
redusă;
b. sulfatul
de calciu este un electrolit tare;
c. sulfatul
de calciu se descompune la interacțiunea cu apa.
|
Niciun comentariu:
Trimiteți un comentariu