www.grindeks.lv 1 www.biosan.lv 6. LATVIJAS UNIVERSITĀTES ĶĪMIJAS FAKULTĀTES “JAUNO ĶĪMIĶU KONKURSA” 2.KĀRTAS UZDEVUMU ATBILDES 8.-9.klases uzdevumi 1. uzdevums Vai tu to vari? Gāzes Ūdeņradis, oglekļa dioksīds, sērūdeņradis, acetilēns un hlors. Ķīmisko reakciju vienādojumi Zn + 2HCl ZnCl2 +H2 CaCO 3 + 2HCl CaCl 2 + CO 2 +H 2 O FeS + H 2 SO 4 H 2 S + FeSO 4 CaC2 +2H2O C2H2 + Ca(OH)2 MnO2+ 4HCl MnCl2 + Cl2 + 2H2O 2. uzdevums Burvja pirksts Novērotā izskaidrojums Apskatīsim gadījumu, kad pakāpeniski tiek pievienota sālsskābe pie sodas šķīduma. Tā kā šajā gadījumā sālsskābi pievieno pakāpeniski, tad līdz beigām vairākumā ir sodas šķīdums. Ja vairākumā ir sodas šķīdums, tad notiek šāda reakcija: HCl + Na 2 CO 3 → NaHCO 3 + NaCl Kā redzam, šajā reakcijā gāzes nerodas un produkta masa ir 200 grami. Apskatīsim gadījumu, kad pakāpeniski tiek pievienots sodas šķīdums pie sālsskābes. Šajā gadījumā līdz beigām vairākumā ir sālsskābe. Ja vairākumā ir sālsskābe, tad notiek šāda reakcija: 2HCl + Na2CO3 → 2NaCl + CO2↑+H2O ‐ kā redzam, šī reakcija notiek ar gāzes izdalīšanos. Tā kā teikts, ka šajā gadījumā iegūtā šķīduma masa ir 197 grami, tad varam spriest, ka šie 3 grami arī bija CO2, kas kā gāze izdalījās. HCl masas daļa % 4,96%
23
Embed
6. LATVIJAS UNIVERSITĀTES … · 2012-02-20 · Ķīmisko reakciju vienādojumi Zn + 2HCl ZnCl2 + H2 CaCO3 + 2HCl CaCl2 + CO2 + H2O FeS + H2SO4 H2S + FeSO4 CaC2 + 2 H2O C2H2 + Ca(OH)2
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
www.grindeks.lv
1
www.biosan.lv
6. LATVIJAS UNIVERSITĀTES ĶĪMIJAS FAKULTĀTES “JAUNO ĶĪMIĶU KONKURSA” 2.KĀRTAS UZDEVUMU
ATBILDES 8.-9.klases uzdevumi
1.uzdevums Vaitutovari?
Gāzes Ūdeņradis,oglekļadioksīds,sērūdeņradis,acetilēnsunhlors.
Ķīmisko
reakciju
vienādojumi
Zn+2HClZnCl2+H2
CaCO3+2HClCaCl2+CO2+H2O
FeS+H2SO4H2S+FeSO4
CaC2+2H2OC2H2+Ca(OH)2
MnO2+4HClMnCl2+Cl2+2H2O
2.uzdevums Burvjapirksts
Novērotā
izskaidrojums
Apskatīsim gadījumu, kad pakāpeniski tiek pievienota sālsskābe pie sodas
šķīduma. Tā kā šajā gadījumā sālsskābi pievieno pakāpeniski, tad līdz
beigām vairākumā ir sodas šķīdums. Ja vairākumā ir sodas šķīdums, tad
2. jautājumam Par pārvēršanās pilnīgumu var pārliecināties reakcijā ar bromu. Ja maisījums vēl satur ciklopentadiēnu, broma šķīdums zaudēs raksturīgo brūno krāsu:
2Br2
Br
Br
Br
Br
Kā dēvē 3. punktā nosauktās
reakcijas un to produktus: Tieši divu vienas vielas molekulu savienošanos sauc par
dimerizēšanos, reakcijas produktu – par dimēru. Reakcijas vienādojums
4. jautājumam Ciklopentadiēnu atkal var iegūt, hidrolizējot ciklopentadienilnātriju:
NaH2O NaOH
Reakcijas vienādojums
5. jautājumam Tā kā ciklopentadiēna dimerizēšanās notiek ļoti viegli un ātri pat istabas temperatūrā, tas praktiski vienmēr pieejams dimēra formā (cieta, eļļaina, bezkrāsaina viela). Ciklopentadiēnu iespējams iegūt, dimēru izkausējot un karsējot ( ~150°C). Šajā temperatūrā tas atkal pārvēršas monomērā (v.t. 42°C), ko no kausējuma iespējams viegli atdestilēt. Pēc iegūšanas tas tūliņ jāizmanto.
2t o
Kas kopīgs C ar benzolu? Ciklopentadienilnātrijā jeb precīzāk ciklopentadienilanjonā no -
CH2- grupas ir atrauts viens ūdeņraža jons, tādējādi atstājot C-H saites elektronu pāri un radot negatīvu lādiņu. Šādā gadījumā molekula ir planāra, tajā ir 3 savstarpēji saistīti (konjugēti) elektronu pāri un atlikušajām C-H saitēm ir līdzīgas īpašības. Citiem vārdiem šī sistēma ir aromātiska un minēto īpašību ziņā līdzinās benzolam.
Ar ko šādā sakarā atšķiras C no A?
Ciklopentadiēnā abu dubultsaišu π elektroni savā starpā mijiedarbojas jeb ir konjugēti, tāpat šī molekula nav planāra
www.biosan.lv (visi oglekļa atomi neatrodas vienā plaknē). Arī -CH2- grupas ūdeņraža atomi ķīmisko īpašību ziņā atšķiras no pārējiem molekulas ūdeņraža atomiem, piemēram, tos iespējams atraut ar ļoti stiprām bāzēm (ūdeņraža jonus saistošām vielām, piemēram, nātrija amīdu NaNH2 vai metālisku nātriju).
Ciklopentadiēns nav aromātika sistēma.
HH
NaNH2
H
H+
Absorbcijas
maksimums ir aptuveni pie 408 nm, šāds viļņa garums atbilst violetajai
gaismai.
Patērētā skābekļa daudzumu aprēķina:
𝑛𝑂2 =𝑉𝑉0
=13,22 𝐿
22,41 𝐿⋅ 𝑚𝑜𝑙−1= 0,5899 𝑚𝑜𝑙
Tā kā viena skābekļa molekula satur divus skābekļa atomus, tad to daudzumu aprēķina: 𝑛𝑂 = 2⋅ 𝑛𝑂2 = 2⋅ 0,5899 𝑚𝑜𝑙 = 1,180 𝑚𝑜𝑙
Reakcijā izdalītā ūdens daudzumu aprēķina:
𝑛𝐻2𝑂 =𝑚𝑀
=4,902 𝑔
18,02 𝑔⋅ 𝑚𝑜𝑙−1= 0,2720 𝑚𝑜𝑙
Tā kā ūdens molekula satur vienu skābekļa atomu, tad arī ūdenī ietilpstošo skābekļa atomu daudzums tāds pat:
𝑛𝑂′ = 𝑛𝐻2𝑂 = 0,2720 𝑚𝑜𝑙 Reakcijā izdalītā oglekļa dioksīda daudzumu aprēķina:
𝑛𝐶𝑂2 =𝑉𝑉0
=10,17 𝐿
22,41 𝐿⋅ 𝑚𝑜𝑙−1= 0,4538 𝑚𝑜𝑙
Tā kā oglekļa dioksīda molekula satur divus skābekļa atomus, tad to daudzums divreiz lielāks kā oglekļa dioksīda daudzums:
𝑛𝑂′′ = 2⋅ 𝑛𝐶𝑂2 = 2⋅ 0,4583 𝑚𝑜𝑙 = 0,9166 𝑚𝑜𝑙 Nav šaubu, ka skābekļa atomu daudzumam reakcijas izejvielās jābūt vienādam ar skābekļa atomu daudzumu reakcijas produktos. Ja A saturētu skābekli, aprēķinātais produktos ietilpstošo skābekļa atomu daudzums būtu lielāks nekā izejvielās ietilpstošais, tomēr no iepriekš aprēķinātā:
𝑛𝑂 = 𝑛𝑂′ + 𝑛𝑂′′ 1,180 = 0,2720 + 0,9166
1,180 ≈ 1,189 skābekļa atomu daudzumi praktiski vienādi. Tātad A satur tikai oglekli un ūdeņradi.
www.biosan.lv iegūtaBdaļā?Ķīmiskās reakcijas vienādojumsnogulšņuveidošanaiBdaļā
Kāpēc B daļā, sākot pievienotsālsskābi, varēja novērot gāzesizdalīšanos?
Ar sālsskābivispirms reaģēja iepriekšējādaļāpievienotaisun neizreaģējušais nātrija hidrogēnkarbonāts. Reakcijāveidojāsoglekļa(IV)oksīds,koarīvarējanovērotkāgāzesizdalīšanos.
Kura no aktīvajām vielām tikaiegūtaCdaļā?
Kofeīns
Kāpēc šīs aktīvās vielasatdalīšanai varēja izmantotekstrakciju tieši ardihlormetānu?
Jokofeīnašķīdībadihlormetānāirlielākanekāūdenī.
Kura no aktīvajām vielām tikaiegūtaDdaļā?
Paracetamols
Kāda(s) vielas palika kānogulsnes D daļas pirmajāfiltrēšanā?
Kā nogulsnes palika kalcija stearāts, talks un arī daļa nokartupeļu cietes, jo šīs vielas nešķīst ne ūdenī, ne arīetanolā. Par kartupeļu cieti gan ir jāpiemin, ka tās šķīdībaievērojami pieaug, ja to šķīdina siltā ūdenī, taču mēsuzskatīsim, ka eksperimentā izmantotie šķīdumi bijaistabastemperatūrā.
Kāpēc veiktās analīzes rezultātinesakrīt ar teorētiskajiem uziepakojuma norādītajiemdatiem?
Šī kvantitatīvā analīze pamatā balstās uz vielu atšķirīgošķīdību dažādos šķīdinātājos. Tomēr pilnīgi šķīstošu vaipilnīginešķīstošuvielunav.Tāpēcvisasaktīvāsvielas,kastika atdalītas kā nogulsnes, nedaudz palika izšķīdušas arīfiltrātā.Analīzespraktiskais iznākumsiratkarīgsarīnotā,cikrūpīgiveicvisudarbu,jobieživiendaļavielaspaliekuztraukusieniņām,uzfiltrpapīra,u.c.
Raksturojietskābes/bāzesīpašības Hidrogēnsulfātjons joprojām ir visai stipra skābe arskābes konsgtantes negatīvo decimāllogaritmu 1,92.Pārvēršanāsparsērskābiūdensšķīdumānenotiek, tasvarnotikttikaiļotistipruskābjušķīdumā.Hidrogēnsulfīdjonsirvājaskābeuntāpārvēršanāsparsērpaskābivarnotikttikaistipriskābosšķīdumos.Hidrogēnkarbonāts ir ļoti vāja skābe un drīzākjāuzskata par vāju bāzi. Pārvēršanās par ogļskābinotiekjauļotivājiskābāvaipatneitrālāvidē.
Atšķirībuiemesli Kā vienu no iemesliem šādai „tieksmei” pēc ūdeņražajonavarētumeklēt jonanegatīvā lādiņadelokalizācijā.Hidrogēnsulfātam tas delokalizēts uz 3 skābekļaatomiem, hidrogēnsulfītam vienā no tautomērajāmformām uz 3 skābekļa atomiem, bethidrogēkarbonātamuz2skābekļaatomiem.Tāpat aplūkojot elektronegativitātes, redzams, ka tā iraugstākasēram,tālabskābesarsērubūsstiprākasparskābēm ar oglekli. Ja salīdzina abas sēru saturošāsskābes nedalītais elektronu pāris uz sēra atomahidrogēnsulfītupadaravājākuparhidrogēnsulfātu.
pH a) 10,53b)8,95Šeit jāizmantootrāskābeskonstanteunkoncentrācija.Vispārīgsreakcijasvienādojumsir:A2‐+H2OHA‐+OH‐
www.grindeks.lv
21
www.biosan.lv Varam pieņemt, ka [HA‐]=[OH‐] (jo OH‐ jonu ūdenī irdaudz mazāk nekā tie, kas rodas no bāzes) un šādāgadījumā[A2‐]=ckop‐[HA‐]=ckop‐[OH]Tad izmantojot sakarību, ka pKb = 14‐pKa, iegūstamkvadrātvienādojumu:0,000342Mb)8,9610‐6MpHaprēķināmkā
Cietaisrieksts Termodinamikasvilinājums
Uzrādītāmasaspēceksperimenta
5,238mg
Izskaidrotaprēķinugaitu Ņemot vērā masas nezūdamības likumu, mainoties vielasagregātstāvoklim, tāsmasapaliekkonstanta.Uzdevumāteikts,kanovērocietasvielasBfāzupāreju,kasnozīmē,kavielavainukūst,vaiarīsublimējas.Javiela,kūst,tadsvarukausiņāmasanemainās,turklāt,janotieksublimācija,tadvielapārvēršasgāzveidastāvoklīun svaru kausiņš rāda masu 0. Lai noskaidrotu, vai minētajātemperatūrā tiekšķērsotacietas‐šķidrasvaicietas‐gāzveida fāzeskoeksitences līnija, jānoskaidro vielas B trīskāršā punktatemperatūra. Uzdevumā teikts, ka vielas B trīskāršā punktatemperatūra ir 3 reizes lielāka kā vielas A trīskāršā punktatemperatūru.AttēlāredzamailustratīvafāžupārejudiagrammavielaiA.
Kušanas temperatūra (TK) noteikti ir augstāka par trīskāršāpunktatemperatūru(TT),jouzdevumāteikts,kavielaAkūst,nevis
www.grindeks.lv
22
www.biosan.lv sublimējas. Ievērojot, ka atmosfēras spiediens (pA) normālosapstākļosir101325Pa,irzināmasvienapunktakoordinātesattēlāredzamajai līnijai 1. Ievietojot šos lielumus dotajā taisnesvienādojumā,kasaprakstalīniju1,iegūst,ka:
.Zinotkonstantik,iegūstsakarību,kāsaistītspTunTT:
60000 14035275.Attēlā redzams, ka punkts (TT; pT) atrodas arī uz līnijas 2, koaprkasta Klauziusa‐Klapeirona vienādojums. No sākuma jāiegūstvienādojums p=f(T), kas apraksta līniju 2. Izmanto dotostermodinamiskos lielums, lai aprēķinātu vielas A viršanastemperatūru.Reakcija:
⇄ .Pēc tabulas datiem aprēķina, ka ΔHr=49110J∙mol‐1;ΔSr=184,97J∙mol‐1∙K‐1. Līdzsvara apstākļos ΔGr=0. Pēc zemākredzamāvienādojumavaraprēķinātviršanastemperatūru(TV):
∆ ∆ ∆ ,kassanāk265,50K.Šaitemperatūraiuzlīnijas2atbilstatmosfērasspiediens. Ievietojot pA un TV Klauziusa‐Klapeirona vienādojumāunizdalotvienuvienādojumu,kurāpunTkānezināmie,artikkoiegūto,iegūst,kalīniju2apraksta:
101325 , .
TālākšajāvienādojumāaizstājpunTarattiecīgipTunTT(joarīšispunkts atrodas uz līnijas) un visbeidzot iegūst vienādojumusistēmuar2nezināmajiem–pTunTT:
60000 14035275
101325, .
Diemžēl, pielīdzinot abas pT izteiksmes, iegūst transcendentuvienādojumu, ko analītiski nevar atrisināt, taču to var atrisināt,piemēram, grafiski. Šim nolūkam var lietot kaut vaidatorprogrammuMSExcel,kurkonstruēabulīnijugrafikus,līnijaskurstojaspunktā(TT;pT).Attēlā redzams iegūtais grafiks, pietuvinot krustpunktu, laivajadzīgolielumuTTvarētunolasītartāduprecizitāti,arkādudotivienādojumiuzdoti.
www.grindeks.lv
23
www.biosan.lv
Nografikavarnolasīt,kaTT=234,00K.Līdzar topēcuzdevumādotajiem nosacījumiem vielasB trīskāršajam punktam atbilstošātemperatūrair702,00K.Ja atkal atgriežamies pie fāžu pāreju diagrammas, un aplūkojamvielu B, kuras TT tagad zināma, tad var redzēt, ka fāžu pārejaizobāriskā procesā (atmosfēras spiedienā), ja notiek augstākātemperatūrā kā TT, var būt tikai kušana, nevis sublimācija. Noiepriekš teiktā secina, ka masa nemainījās, svaru kausiņš rādīja5,238mg.