2. ATVIJAS UNIVERSITĀTES ĶĪMIJAS FAKULTĀTES “JAUNO … · Ģenerālsponsors: Atbalstītāji: . 2 2. LATVIJAS UNIVERSITĀTES ĶĪMIJAS FAKULTĀTES “JAUNO ĶĪMIĶU KONKURSA”

Ģenerālsponsors: Atbalstītāji:

www.biosan.lv

www.parexplay.lv .

1

2. LATVIJAS UNIVERSITĀTES ĶĪMIJAS FAKULTĀTES “JAUNO ĶĪMIĶU KONKURSA” 3.KĀRTAS UZDEVUMI

NORĀDĪJUMI UZDEVUMU RISINĀŠANAI

Atrisināt tālāk dotos septiņus uzdevumus un atbildes ierakstīt MS Excel atbilžu datnē, ko kā

pievienoto dokumentu līdz 25.03.2008. plkst. 24:00, nosūtīt uz e-pasta adresi [email protected], vēlāk saņemtās atbildes netiks vērtētas. Datnes nosaukums jāizveido no vārda, uzvārda un klases un skolas, piemēram, Jaanis_Beerzinsh_Rīgas_61.vsk._9.klase.

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

1.kurss Izmantoti arī uzdevumi no ārvalstīs notikušām ķīmijas olimpiādēm un ķīmijas konkursiem.


www.biosan.lv

www.parexplay.lv .

2


8.-9.klase

1.uzdevums 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!

2.uzdevums 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?

3.uzdevums Ķīmisko pārvērtību džungļi

Uzrakstīt reakciju vienādojumus, kas parādītu kā realizēt šīs sanumurētās ķīmiskās pārvērtības! Kādas ķīmisko reakciju pazīmes ir novērojamas katrā no apskatītajām pārvērtībām?

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 O 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 O O Ā N I O L K E J J O 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 O U I C N G D S K O D O 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 O R T K E L E


www.biosan.lv

www.parexplay.lv .

3

kālija hlorāts

ūdeņražaperoksīds

zilie graudiņi(kālija permanganāts)

skābeklis ūdens nātrijahidroksīds

nātrijahidrogēnkarbonāts

(dzeramā soda)

nātrijaacetāts

1.

2. 4. 5.

6.

7.

3.

4.uzdevums Sālsraktuvju noslēpums

Sāls raktuvēs paņēma sāls paraugu. Bija zināms, ka tas sastāv tikai no MgCl2, 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.

5.uzdevums Atkal spēlējamies ar šķīdumiem

Mazajam Pēterītim bija jāpagatavo 25% KNO3 šķīdums. Viņš to uzskatīja par visai koncentrētu, tālab bija sasildījis 100 mL ūdens līdz 70 oC temperatūrai. Berot vajadzīgo kālija nitrāta daudzumu viņam samisējās un traukā iebira visi 500 g kālija nitrāta, kas bija iepakojumā. Izveidojās piesātināts šķīdums 70 oC temperatūrā, taču viss kālija nitrāts neizšķīda. Lai labotu savu kļūdu Pēterītis šķīdumu nofiltrēja. Lai iegūtu nepieciešamo šķīdumu, viņš to atdzesēja līdz 10 oC temperatūrai un nogulsnēs izkritušo kālija nitrātu nofiltrēja.

1. Kāda ir kālija nitrāta masas daļa šķīdumam, kas tika iegūts 70 oC temperatūrā?

2. Kāda bija kālija nitrāta masas daļa šķīdumā, kas tika iegūts pēc atdzesēšanas līdz 10 oC temperatūrai? Cik liela bija kālija nitrāta masa, kas izgulsnējās dzesēšanas procesā?

3. Līdz kādai temperatūrai Pēterītim būtu bijis jāatdzesē šķīdums, lai iegūtu 25% šķīdumu?


www.biosan.lv

www.parexplay.lv .

4

4. Vai, lai pagatavotu 25% šķīdumu sākumā, to bija nepieciešams sildīt, ja eksperiments tika veikts siltā telpā, kurā temperatūra bija 25 oC.

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.

6.uzdevums 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 % O

7.uzdevums 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!


www.biosan.lv

www.parexplay.lv .

5


10.-11.klase

1.uzdevums 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


www.biosan.lv

www.parexplay.lv .

6

HORIZONTĀLI 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 3d2 4s2. 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. 21.Organisma 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. 5.grupas elementa simbols. 37. Organiskas 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.


www.biosan.lv

www.parexplay.lv .

7

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. 5.elements 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.

2.uzdevums 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/mm3,” piebilda trešais.

1. Kas bija indīgais sāls? 2. Vai var viennozīmīgi apgalvot, ka rūķīšu nāvē vainojama ragana?

3.uzdevums 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!

Ģenerālsp

.

4.

5.

4.uzdevum

Lai nmaisījustandarhidroks(krāsas

Otru produktIegūto šķīdum

1. 2.

5. uzdevum

Karsē1,822 gogļskāb

1. 2.

6. uzdevum

Mūsvielas eksperi0,32 grneadsooksīdu.no ogtemper

ponsors:

Kādu skābreakcijas vBieži vien ušīs nosauknosaukumustehiometri

ms

noteiktu kvanumam (tā irtizēta sālssksīda šķīdummaiņas pun

parauga iesvtu izšķīdinājšķīdumu tit

mu. Šoreiz izl

Uzrakstīt vAprēķināt m

ms

ējot kādu negrami ūdens bās gāzes un

Noteikt nezUzrakstīt v

ms

sdienās visasaistīšanās

imentu – uzramus aktīvārbējas uz o. Attēlā parāglekļa(II) oratūra 25oC.

www.p

i izmantoja Švienādojumuuz traukiem,kums ir parus) diviem miskais sastāv

ntitatīvo sasesvara maskābes šķīdumu. Lai sasn

nkts pH = 9)

varu, kura mja ūdenī un trēja ar 0,10lietoja 14,72

visu notikušomaisījuma sa

eorganisku saun 4,285 gr

n tāds pats da

zināmā savivisu notikušo

ai pētīta paruz citas v

z svaru kauās ogles un

ogles). Tad ādīts svaru koksīda spi

parexplay.lv

Šēle savā ek! kur atrodasreizs? Uzrametālu oksīdvs kā piroluz

stāvu nātrija sa 0,7371 gma (0,2000 iegtu titrēšabija nepiecie

masa bija 0,6pievienoja 5

016 M NaO2 mL nātrija h

o ķīmisko reaastāvu masa

avienojumu,rami metālaaudzums met

enojuma foro ķīmisko rea

rādība ir adsvielas virsmusiņiem slēgkameru pieplēnām kam

kausiņa masaediena kam

Atb

v

8

ksperimentā

s piroluzīts vaksti piemērdiem un divzītam!

karbonāta, ng), to izšķī

M) un ieganas beigu pešami 8,24 m

6418 g karsēj50,00 mL st

OH šķīdumuhidroksīda š

akciju vienādas daļās (%)!

, kas plaši sa. Ja karsēšantāla.

rmulu un uzrakciju vienād

Sorbcijas sorbcija. Tā

mas. Veica gtā kamerāpildīja ar slā

merā laida oas pieaugummerā. Eksp

alstītāji:

www.bi

ar piroluzītu

var redzēt uzrus (norādoviem peroksī

nātrija oksalīdināja ūdeūto šķīdumupunktu par mL NaOH šķ

ēja 800oC temtandartizēta , arī kā ind

šķīduma.

dojumus! !

astopams dabnu veic CO

rakstīt tā nosdojumus!

īpatnības ā ir kādas

sekojošu novietoja āpekli (tas oglekļa(II)

ms atkarībā perimenta

iosan.lv

u? Uzrakstīt

zrakstus manot gan ķīmiīdiem, kurie

lāta (Na2C2Oenī. Tad piu uzvārīja, indikatoru lķīduma (0,10

mperatūrā. Psālsskābes š

dikatoru izm

Savbā, ūdeņražaatmosfērā, t

saukumu!

t atbilstošās

ngāna perokiskās formuem ir tieši t

MaisījumaO4) un nātrijevienoja 20tad titrēja alietojot feno016 M).

Pēc karsēšanšķīduma (0,2

mantojot feno

vienojuma kaa atmosfērā,tad veidojas

ķīmiskās

ksīds. Vai ulas, gan tāds pats

a analīze a hlorīda 0,00 mL ar nātrija olftaleīnu

nas iegūto 2000 M). olftaleīna

arsēšana veidojas

s 2,265 L

Ģenerālsp

.

1.

2.

3.

4.

Δm, g

ponsors:

Kamerā, ku4 Pa. Cik Ogles tilpu

AdsorbcijuJa zināms,

Kur praktis

Zināms, ka

Matemātisklielām spie

www.p

uras izmērs procentu n

umu kamerā

u parasti uzdka tās virsm

ski izmanto a

a adsorbcija

ki izskaidrotediena vērtīb

parexplay.lv

izmērs ir 0,1no kamerā ivar neievēro

dod mērvienīma ir 250 m2/

aktīvo ogli k

atkarībā no

t grafika linebām.

Atb

v

9

1 m3, iepildījiepildītā oglot.

ībās mol/m2

/cm3, tad kād

kā sorbentu?

o spiediena m

earitāti pie m

alstītāji:

www.bi

īja oglekļa(IIlekļa(II) oks

. Ja zināms,da būs maks

?

mainās pēc L

mazām spied

iosan.lv

I) oksīdu, tā sīda atradīs

ka ogles blsimālā adsor

Lengmīra lik

diena vērtībā

lai tā spiediies sorbētā

līvums ir 2,2rbcija?

kuma Γ=Γ

ām un nema

iens būtu sāvoklī?

27 g/cm3.

kpkp+∞ 1

.

ainību pie

p, Paa


www.biosan.lv

www.parexplay.lv .

10

7.uzdevums Gāzes iegūšana

Ar mērķi iegūt un uzkrāt kādu gāzi veica sekojošu eksperimentu: Sagatavoja attēlā redzamo iekārtu:

15% NaOH

1

2

3

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% NaOH 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?

Otru 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


www.biosan.lv

www.parexplay.lv .

11


12.klase

1.uzdevums 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:


www.biosan.lv

www.parexplay.lv .

12

Ievietojamie lauciņi:

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?


www.biosan.lv

www.parexplay.lv .

13

2. uzdevums Organisko vielu šifrēšana

Sadedzinot 4,00 g organiskas vielas radās 5,27 L gāzes (n.a.). Iegūto gāzi izvadīja caur Ba(OH)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 en.wikipedia.org.

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 en.wikipedia.org.

5. Kādu ķīmisko reakciju rezultātā viela B veidā nokļūst vīnā? Uzrakstīt šo ķīmisko reakciju vienādojumus!

4.uzdevums Reakciju virkne Šajā uzdevumā vari izvēlēties, kuru no variantiem pildīt ... 1.variants

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).


www.biosan.lv

www.parexplay.lv .

14

O

O

O

CH3

A B C D

E

1) 2) 3) 4) 5)

5) 6)

Zināms, ka savienojuma B molekulformula ir C6H10, bet savienojuma D – C8H14O3. 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.

2.variants 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).

A B C D

E

1) 2) 3) 4) 5)

5) 6)

CH3

NH CH3Br Zināms, ka savienojuma B molekulformula ir C8H7O3N, bet savienojuma D – C8H10BrN. 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. 5.uzdevums Organisko 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 CO2 (n.a.) un 0,885 g ūdens. Sadedzinot 2,00 g B rodas 2,86 L CO2 (n.a.) un 1,149 g ūdens.

1. Atrast abu savienojumu molekulformulas, ja zināms, ka to molmasa nav lielāka par 150 g/mol.


www.biosan.lv

www.parexplay.lv .

15

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% NaHCO3 šķīduma (ρ = 1,034 g⋅cm-3), bet neizreaģējusī daļa izreaģē ar 17,26 mL 10% NaOH 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.

6.uzdevums Neorganiskās ķīmijas burvība

Savienojumiem, kas satur skābekli, tika izmērīti O-O saites garumi, iegūstot sekojošu datus:

Savienojums Saites O-O garums, Å BaO2 1,49 KO2 1,28 O2 1,2107 [O2

+][PtF6-] 1,1227

1. Kāda ir skābekļa oksidēšanās pakāpe katrā no savienojumiem? 2. Kāda ir saites kārta katrā no savienojumiem?

P.S. 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. σs – saistošās σ orbitāles, σ* - irdinošās σ orbitāles, пs – saistošās п orbitāles, п* - irdinošās п orbitāles. Kopskaitā molekulārajās orbitālēs (centrā) jāizvieto kopējais valences līmeņa elektronu skaits (katram O 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:

2orbitālēssirdinošajāelektroniorbitālēsssaistošajāelektroni −

3. Grafiski attēlojiet saites garuma atkarību no a. skābekļa atoma oksidēšanās pakāpes b. saites kārtas


www.biosan.lv

www.parexplay.lv .

16

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 BaO2, KO2, O3 un [O2+][PtF6

-] iegūšanai no diskābekļa (O2). Norādiet šo reakciju apstākļus.

7.uzdevums 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. Otru 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?

Ģenerālsponsors: Atbalstītāji: www.biosan.lv

www.parexplay.lv

.

2. LATVIJAS UNIVERSITĀTES ĶĪMIJAS FAKULTĀTES “JAUNO ĶĪMIĶU KONKURSA”

3.KĀRTAS UZDEVUMU ATRISINĀJUMI

8.-9.klase 1.uzdevums No pāri palikušajiem burtiem var izveidot vārdu ĶĪMIĶIS. 2.uzdevums 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: ggmwm šķv 2620013,0 =⋅=⋅= Aprēķina ūdens masu šķīdumā: gggmmm všķOH 17426200

2| =−=−= Aprēķina, cik daudz NaCl ir nepieciešams, lai šķīdums būtu 20%:

gmmg

mmg

mmwmwmm

mw

v

v

vv

vvOH

vOH

v

5,438,08,34

2,017420,02

2

=⋅=

⋅−=⋅

=⋅+⋅

+=

Aprēķina šķīduma masu: ggw

mm v

šk 5,21720,05,43

===

Kad šķīdumu ietvaicē, 20% NaCl šķīduma masa ggw

mm všķ 130

20,026

===

3.uzdevums

1. 2KClO3 → 2KCl +3O2 2. 2H2O2 → O2 +2H2O 3. 2KMnO4 → K2MnO4 +MnO2 +O2 4. O2 + 2H2 → 2H2O 5. 2H2O + 2Na→ 2NaOH +H2 6. NaOH +CO2 → NaHCO3 7. NaHCO3 + CH3COOH → NaCOOCH3 +CO2 + H2O

4.uzdevums Pieņem, ka paņemtā sāls parauga masa ir 100 g. Sāls paraugā ietilpst MgCl2, NaCl un KCl, bet NaCl masu attiecība pret KCl ir 10. Līdz ar to pieņem, ka parauga masu sastāda x g MgCl2, 10y g NaCl un y g KCl. No šiem nezināmajiem var sastādīt vienādojumu:

10010 =++ yyx , 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 MgCl2, 1 no NaCl un 1 no KCl), līdz ar to var sastādīt otru vienādojumu ar nezināmajiem, zinot to cik % no vielas masas satāda Cl:

6011012

2

=⋅⋅

+⋅⋅

+⋅⋅ y

MMy

MMx

MM

KCl

Cl

NaCl

Cl

MgCl

Cl

Tagad ir iegūta vienādojuma sistēma ar diviem vienādojumiem un diviem nezināmajiem:

yyyx 1110010100 −=−−=

gyxgy

gyy

yyy

yyy

yyx

12811100111008081010

81475,1

6047,00,622,874

605,745,3510

5,585,35)11100(

9571

605,35139

5,351105,35123

5,3515,35224

5,352

=⋅−=−==⋅=

=−=−

=++−

=⋅+⋅+−⋅

=⋅⋅+

⋅+⋅

⋅+⋅

+⋅⋅+

⋅

Procentuālais sastāvs:

%8%100100

8%100100g

8g100%100

%80%10010080%100

100g8g10100%

10010

%12%10010012%100

1002

=⋅=⋅=⋅=

=⋅=⋅⋅

=⋅=

=⋅=⋅=

gg

gygW

gg

gygW

gg

gxgW

KCl

NaCl

MgCl

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 MgCl2 pāri palikušie procenti.

⎪⎩

⎪⎨

⎧

=⋅⋅

+⋅⋅

+⋅⋅

=++

601101210010

2

yM

MyM

MxM

Myyx

KCl

Cl

NaCl

Cl

MgCl

Cl

5.uzdevums 1. No grafika atrod, ka 700C 100g ūdens šķīst 130g kālija nitrāta, tātad masas daļa šim šķīdumam

ir: 57,0130100

130

20

=+

=+

=gg

gmm

mw

vH

v =57%

2. No grafika nolasa, ka 100C 100g ūdens izšķīst 20g kālija nitrāta. Aprēķina masas daļu kālija

nitrātam: 17,020100

20=

+=

gggw =17%

Kālija nitrāta masa, kas izgulsnējas, ir starpība starp 700C izšķīdušo masu un 100C izšķīdušo kālija masu: gggmizg 11020130 =−= 3. Lai zinātu līdz kādai temperatūrai šķīdums bija jāatdzesē šķīdums, ir jāaprēķina cik daudz kālija nitrāta ir 25% šķīdumā. To aprēķina analogi kā 2.uzdevumā. iegūst, ka kālija nitrāta masa 25% šķīdumam ir 33, 3g. No grafika nolasa, ka 100g ūdens 33,3g kālija nitrāta izšķīst aptuveni 230C. Tātad šķīdumu vajadzēja atdzesēt līdz 230C temperatūrai. 4. šķīdumu nebija nepieciešams sildīt, jo 25 0C 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. 6.uzdevums

N

NN

N

O

OCH3

CH3

CH3 Molekulformula: C8H10N4O2

Reakcija: C8H10N4O2 + HCl → C8H11N4O2Cl 7. uzdevums

Baltais magnēzijs MgCO3 magnija karbonāts Dedzinātais magnēzijs MgO magnija oksīds Rūgtais sāls MgSO4 ⋅ 7 H2O magnija sulfāta heptahidrāts Vitrola akmens K2SO4 kālija sulfāts Potašs K2CO3 kālija karbonāts Fiksētais gaiss CO2 ogļskābā gāze, oglekļa dioksīds, oglekļa(IV) oksīds MgCO3 ⎯→⎯

ot MgO + CO2↑ MgCO3 + H2SO4 → MgSO4 + H2O + CO2↑ MgO + H2SO4 → MgSO4 + H2O MgSO4 + K2CO3 → MgCO3↓ + K2SO4

2KOH + H2SO4 → K2SO4 + 2H2O

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.

1:10238,0:025,0842:

40)(:)( 3 ≈==

xxMgCOnMgOn

1

Ģenerālsponsors: Atbalstītāji: www.biosan.lv

www.parexplay.lv

.

2. LATVIJAS UNIVERSITĀTES ĶĪMIJAS FAKULTĀTES “JAUNO ĶĪMIĶU KONKURSA”

3.KĀRTAS UZDEVUMU ATRISINĀJUMI

10.-11.klase 1.uzdevums

A L V A N O 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 O P E R O K S Ī D S H E R O Ī N S R O 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 O D S K S V I E S T S D O Z A J I S N N O S R A O Z O N S J O D S D F N A E L A K T O Z E I K A L C I J S I R I N T O 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 O 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

2

2.uzdevums 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/mm3 = 0,00269 g/mm3 = 2,69 g/cm3

Attēlotā fragmenta tilpumu var aprēķināt V = a3 = (235 ⋅ 10-10)3 = 1,30 ⋅ 10-23 cm3

Vm

=ρ

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:

molgM

M

M

/0,195,0

02,658,1

1058,110)91,149,3(1002,6

5,0

1002,65,0

1002,6235,01049,3

232323

232323

=⋅

=

⋅=⋅−=⋅

⋅

⋅⋅+

⋅⋅=⋅

−−

−

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.

3.uzdevums 1. Prīstlijs 1774. gada 1. augustā ieguva skābekli, kā izrādās Karls Šēle arī. (O2)

2. Savienojums skābeklim ar cēziju CsO2 (cēzija superoksīds), bet savienojums ar ūdeņradi ir H2O2 (ūdeņraža peroksīds). Vēl varētu pastāvēt variants, ka savienojums ar ūdeņradi varētu būt H2S un savienojums ar cēziju Cs2S2, taču šādu variantu izslēdz uzdevumā apgalvotais, ka

3

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)

2CsO2 + H2O2 → 2CsOH + 2O2↑

2CsO2 + 2H2O2 → 2Cs2O2 + 2H2O + O2↑

4. Savā eksperimentā Karls Šēle izmantoja sērskābi. Atbilstošais reakcijas vienādojums ir šāds:

MnO2 + 2H2SO4 → 2MnSO4 + O2↑ + 2H2O

5. Piroluzītu (MnO2; 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: NiO2 (niķeļa(IV) oksīds), TcO2 (tehnēcija(IV) oksīds), ReO2 (rēnija(IV) oksīds) u.c. Atbilstošie peroksīdi: CaO2 (kalcija peroksīds), BaO2 (bārija peroksīds).

4.uzdevums 1. Ķīmisko reakciju vienādojumi: Pirmā titrēšana: a) vārīšana ar sālsskābes šķīdumu CO3

2- + 2H+ → H2O + CO2↑ C2O4

2- + 2H+ → H2C2O4 b) titrēšana H+ + OH- → H2O (skābes pārākuma notitrēšanai) H2C2O4 + 2OH- → C2O4

2- + 2H2O Otrā titrēšana:

a) paraugu maisījuma karsēšana: Na2C2O4 → Na2CO3 + CO↑ b) vārīšana ar sālsskābes šķīdumu: CO3

2- + 2H+ → H2O + CO2↑ c) titrēšana: H+ + OH- → H2O

2. Pirmā titrēšana: Sākotnējais sālsskābes daudzums: n0 = 20,00 ⋅ 0,2000 = 4,0000 mmol

Sālsskābes un sērskābes un 0,5 ⋅ skābeņskābes daudzums, kas paliek pēc vārīšanas: n1 = 8,24 ⋅ 0,1016 = 0,8376 mmol 0,5 ⋅ nātrija karbonāta daudzums analizējamajā paraugā: n2 = 4,0000 – 0,8376 = 3,1628 mmol masas daļa: w(Na2CO3) = n2 ⋅ 0,5M(Na2CO3) / mkop. = 3,1628 ⋅ 10-3 ⋅ 0,5 ⋅ 106 / 0,7371 = 0,2274 = 22,74 %

Otrā titrēšana: Sākotnējais sālsskābes daudzums:

n0 = 50,00 ⋅ 0,2000 = 10,0000 mmol

Sālsskābes pārākums, kas paliek pēc vārīšanas:

n1 = 14,72 ⋅ 0,1016 = 1,4956 mmol

Kopējais nātrija karbonāta daudzums 0,5 ⋅ n(Na2CO3) + 0,5 ⋅ n(Na2C2O4), paraugā, kura masa ir m = 0,6418 grami:

4

n2 = 10,0000 – 1,4956 = 8,5044 mmol

Nātrija karbonāta daudzums: (0,5 ⋅ n(Na2CO3)

n3 = mmolmolCONaM

CONawm

r

7539,2107539,21065,0

2274,06418,0)(5,0

)( 3

32

32 =⋅=⋅⋅

=⋅⋅ −

Līdz ar to nātrija oksalāta daudzums (0,5⋅n(Na2C2O4)): n4 = 8,5044 – 2,7539 = 5,7505 mmol un nātrija oksalāta masas daļa:

6003,06418,0

1345,0107505,5.)(

)(5,0)(

34224

422 =⋅⋅⋅

=⋅⋅

=−

kopmOCNaMnOCNaw r = 60,03 %

Nātrija hlorīda masas daļa: w(NaCl) = 100 – 60,03 – 22,74 = 17,23 %

5.uzdevums 1. Savienojuma formula ir Cu2(OH)2CO3 un nosaukums ir malahīts.

Tā kā ogļskābās gāzes un ūdens daudzumi ir vienādi:

mol

MmOHn

molVVCOn

101,018822,1)(

101,04,22

265,2)(

2

02

===

===

tad pirmā ideja, ka karsētais savienojums varētu būt kāda metāla oksīds. Vispārīgais reakcijas vienādojums:

Me2On + nH2 (vai nCO) → 2Me + nH2O (vai nCO2)

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:

Mea(OH)2b(CO3)b + 2bH2 → aMe + 3bH2O + bCO2

Mea(OH)2b(CO3)b + 2bCO → aMe + 3bCO2 + bH2O

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: Cu2(OH)2CO3 un tas ir minerāls malahīts.

2. Atbilstošie ķīmisko reakciju vienādojumi: Cu2(OH)2CO3 + 2H2 → 2Cu + 3H2O + CO2↑ Cu2(OH)2CO3 + 2CO → 2Cu + H2O + CO2↑ 6. uzdevums 1. Kopējo kamerā ievadīto CO daudzumu apraksta ar vienādojumu: n(CO, kop.) = n(CO,sorb.) + n(CO,gāzv.)

5

n(CO, sorb.) = 002929,028082,0

28==

Δm mol

p V = n R T

V = 100 L, p = 0,004 kPa

n(CO, gāzv.) = 000161,0)25273(314,8

100004,0=

+⋅⋅ mol

n(kop.) = 0,000161 + 0,002929 = 0,00309 mol

x(sorb.) = =00309,0002929,0 0,9477.. = 95%

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:

n(CO) = 032143,028

9,0==

Mm mol

V(C) = 141,027,232,0

==ρm cm3

S = V ⋅ 250 = 0,141 ⋅ 250 = 35,2 m2

Γ = 4101,92,35

032143,0 −⋅==Sn mol/m2

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:

kpkp⋅Γ=⋅Γ=Γ ∞∞ 1

... kas ir parasts taisnes vienādojums, pie tam taisne iet caur

koordinātu sākumpunktu. Ja spiediena vērtības ir lielas tiek sasniegta maksimālā adsorbcijas vērtība, jo k⋅p >> 1 un

vienādojums pārveidojas:

∞∞ Γ=⋅Γ=Γkpkp ... adsorbcija ir vienāda ar maksimālo

7.uzdevums

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 + 8HNO3 → 3Cu(NO3)2 + 4H2O + 2NO↑

3. 1 – varš; 2 – slāpekļskābe; 3 – slāpekļa(II) oksīds

4. n(Cu) = 03125,0642==

Mm mol

n(HNO3) = 03125,038⋅ =0,0833 mol

m(tīrai HNO3) = n ⋅ M = 0,0833 ⋅ 63 = 5,25 g

6

m(30% šķīdumam) = 5,25 / 0,30 = 17,5 g

n(NO) = molHNOn

0208,04

)( 3 =

Ja reakcija notiek ar 85% iznākumu:

n(NO)’ = 0,85 ⋅ n(NO) = 0,0177 mol

V(NO) = n ⋅ V0 = 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% NaOH šķīdumu lieto gāzes attīrīšanai no NO2 un slāpekļskābes tvaiku piemaisījumiem.

6. S + O2 → SO2 vienādojums sēra degšanai gaisā S + 2NO → SO2 + N2 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.

3H2SO4 + K2Cr2O7 + 2NO → Cr2(SO4)3 + 2KNO3 + 3H2O

9. Tas liecina, ka slāpekļa(II) oksīds šajā reakcijā ir reducētājs.

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 CO2 un N2. Tādā gadījumā CO2 tilpums ir 4,39L, bet

N2 – 0,88L. Gāzu tilpuma attiecība ir 5:1, taču slāpekļa molekulā ietilps 2 N atomi, tātad atomu attiecība ir 5:2.

CO2 daudzums ir molVVn 1960,0

4,2239,4

0

=== . Par cik molekula varētu saturēt

fragmentu C5N2, tad molekulas daudzums būs 5 reizes mazāks jeb 0,0392 mol.

Šādā gadījumā molmasa būs: molg

nmM 0,102

0392,00,4

=== . C un N atomi sastāda

88 g/mol, tātad pāri paliek 102 – 88 = 14 g/mol, ko var sastādīt tikai ūdeņradis, tālab molekulas formula būs C5H14N2, 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.

NH2NH2CH3

NH2

NH2

CH3NH2

NH2

CH3NH2

NH2

CH3 CH3

NH2

NH2

CH3 CH3

NH2NH2

CH3NH2

NH2

NH2NH2

CH3

CH3

CH3

NH2

NH2

CH3

CH3

NH2

NH2

CH3

CH3

NH2

NH2

CH3

CH3

NH2

NH2

CH3CH3

CH3

NH2NH2

CH3CH3

CH3

NH2

NH2

2) Otrs variants ir, ka netiek absorbēta CO. Tātad iegūstam, ka gāzu attiecība CO2 : CO = 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 C6 H14O. Iespējamie izomēri:

CH3 OH CH3CH3

OH

CH3 CH3

OH

CH3

CH3

OH CH3 CH3

CH3

OHCH3 CH3

CH3

OH

CH3 CH3

CH3OH

CH3

CH3

OH

CH3

CH3

OH

CH3 CH3

CH3

OH

CH3 CH3

CH3

OH

CH3

CH3

CH3

OH CH3 CH3

CH3

CH3

OH

CH3

CH3 CH3OH CH3 CH3

CH3CH3

OH

CH3

CH3 CH3

OH

3. uzdevums 1) Galvenā pērļu sastāvdaļa ir kalcija karbonāts CaCO3. 2) CaCO3 + 2CH3COOH → (CH3COO)2Ca + CO2 + H2O Reakcijas neapgriezeniskumu nodrošina gāzces izdalīšanās un ūdens rašanās. 3) 100 mL vīna masa ir gVm 7,98100987,0 =⋅=⋅= ρ

Etiķskābes masa ir gwm

m šķ 91,6100

77,98100

% =⋅

=⋅

= , bet daudzums:

molMmn 115,0

6091,6

=== un koncentrācija: MVnC 15,1

1,0115,0

=== .

pH var aprēķināt: ][

][ 2

+

+

−=

HcHK a . Vāju skābju koncentrētiem šķīdumiem var lietot šādu

formulu: c

HKa

2][ +

= , jeb cKH a ⋅=+ ][ 35,22

06,075,42

lg=

−=

−=

cpKpH a

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 CaCO3 izreaģēs 2 reizes mazāk (skatīt reakcijas vienādojumu), tātad 0,0575 mol, jeb

gMnm 75,51000575,0 =⋅=⋅= (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/cm3. 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:

ρ2mV =

ρπ

24 3 mR =

cmmR 587,014,383,28

38,148

33 =⋅⋅

==ρπ

5) Etiķis vīnā nokļūst, metanola rūgšanas rezultātā, ko var attēlot šādi: CH3 OH CH3 OH

O 4. uzdevums 1. variants

O1) CH3MgI / Et2O

2) H2O

OHCH3

H+

t

CH3

O3

peroks.CH3

O

O

1) [O]

2) EtOH, H+

CH3 O CH3

O O

1) LDA

2) H2O

O

O

1) LDA

2) EtBr

O

O

CH3

2. variants

N+ O

-O

HNO3

H2SO4

CH3COCl

AlCl3

N+ O

-O

O

CH3

Br Br

N+ O

-O

O

CH3

Br

[H]

CH3

Br

NH2

CH3COCl

AlCl3

CH3

Br

NH

O

CH3[H]

CH3

Br

NH CH3

P.S. 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 CH3 grupas, ko nosaka bāzes stēriskie traucējumi (tā ir liela bāze).

5. uzdevums 1) Savienojumam A:

Savienojums n(sav) n(elem) sākotn. att.

masa (elem)

attiec

CO2 0,115 0,115 1 1,38 7 H2O 0,0492 0,0983 1,17 0,10 6 O - 0,0325 - 0,52 2 Formula: C7H6O2 Savienojumam B: Savienojums n(sav) n(elem) sākotn.

att. masa (elem)

attiec

CO2 0,128 0,128 1 1,536 6 H2O 0,0638 0,128 1 0,128 6 O - 0,021 - 0,336 1 Formula: C6H6O.

2) Tas liecina par benzola gredzenu savienojumā, tātad savienojums A ir benzoskābe, bet B – fenols.

O

OH

OH

A B 3) Ar tik vāju bāzi kā NaHCO3 reaģēs tikai benzoskābe, bet ar NaOH izreaģēs

neizreaģējušais fenols. Reaģents Viela, kas

reaģē M (vielai, kas reaģē)

m(reaģ. šķ.)

m (reaģ.) n (reaģ) = n(viela)

m (viela)

NaHCO3 Benzoskābe 122 g/mol 22,09 g 1,104 mol 0,0131 mol 1,60 g NaOH 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 O-H saites. Arī fenola O 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 Oksidēšanās pakāpe Saites kārta BaO2 1,49 -1 1 KO2 1,28 -0,5 1,5 O2 1,2107 0 2 [O2

+][PtF6-] 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 O-O-O ir 116,8o

Attālums starp galējiem skābekļa atomiem var aprēķināt:

177,22

8,116180cos278,122

180cos2 =⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ −

⋅⋅=⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ −

⋅⋅=αal Å

Savienojumu iegūšanas reakcijas:

7. uzdevums 1) Reakciju vienādojumi parādīti zemāk. Produkts pieder pie azokrāsvielām un hromoforā

grupa ir azogrupa.

SO O

NH2

NH2

HNO2

SO O

NH2

N+ N

NH

NH2

S

O

O

NH2NNH

NH2N

2) Šis reaģents pieder pie reducētājiem, lai nitrātus reducētu par nitrītiem. 3) Nitrītjonu noteikšanā pievienotā standarta nitrītjonu masa ir:

mgVm 008,000,50016,0 =⋅=⋅= γ . Tālāk apzīmējam nitrītjonu sākotnējo masu ar x un

sastādam attiecību: 208,0125,0

008,0=

+xx 001,0125,0208,0 += xx

mgx 012,0= Identiski atrodam, ka nitrātu un nitrītu kopējā noteikšanā pievienoti 0,02 mg standarta un

kopējā masa paraugam ir 146,1938,0

02,0=

+xx , 0,0902mg=x

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.

2BaO+O2 2BaO2600 oC

K+O2 KO2

3O2 2O3

O2 + PtF6 [O2+][PtF6

-]

Documents

2. ATVIJAS UNIVERSITĀTES ĶĪMIJAS FAKULTĀTES “JAUNO … · Ģenerālsponsors: Atbalstītāji: . 2 2. LATVIJAS UNIVERSITĀTES ĶĪMIJAS FAKULTĀTES “JAUNO ĶĪMIĶU KONKURSA”