Upload
dokiet
View
230
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
pag 1 din 3
OLIMPIADA DE CHIMIE etapa județeanăa municipiului Bucureşti
17 martie 2018
Clasa a VIII-a Varianta 1
Subiectul I helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 20 puncte
1 Alegeţi reactanţii potriviţi pentru realizarea transformărilor 1 rarr 6 şi scrieţi ecuaţiile reacţiilor
corespunzătoare
rarr
rarr
rarr
rarr
rarr
rarr
2 Un oxid A al unui element pentavalent conţine 43956 oxigen (procente masice) Un compus B al
aceluiaşi element conţine 375 sodiu şi 34782 oxigen (procente masice)
Determinați formulele chimice ale substanțelor A și B Indicați un reactant potrivit pentru transformarea
oxidului A icircn compusul B și scrieți ecuaţia reacţiei chimice
3 Avacircnd la dispoziție doar apă și aer scrieți ecuațiile reacțiilor chimice prin care s-ar putea obține o sare
icircn a cărei compoziție intră doar trei elemente toate cu caracter chimic de nemetal utilizată ca icircngrășămacircnt
chimic
Subiectul II helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25 puncte
Bacteriile sulfuroase (sulfobacteriile) sunt bacterii chemotrofe adică utilizează icircn procesele vitale
energia rezultată din oxidarea sulfului și a compușilor săi Pentru a-şi procura energia unele bacterii chemotrofe
pot folosi icircn loc de oxigen ionul nitrat ( )
O sursă de energie a bacteriilor sulfuroase o constituie acidul sulfhidric pe care icircl transformă icircn sulf
acid sulfuros și acid sulfuric Astfel este icircnlăturat efectul toxic al acidului sulfhidric și se redă icircn circuitul
biologic sulful care este absorbit și asimilat de plante
Pentru schema de transformări
(1) A + a rarr B + b + energie
(2) A + a rarr c + b + energie
(3) c + a rarr d
(4) d + b rarr e
(5) f + B + b rarr g + h + i + energie
(6) A + c rarr B + b
(7) c + j rarr k + e
(8) B + e rarr c + b
(9) l + j rarr m + k + b
(10) n + b rarr o + p
(11) l + o + b rarr n + r
(12) o + e rarr s + b
se cunosc următoarele informații
- A este un compus binar al sulfului a cărei soluție apoasă se păstrează icircn sticle brune complet pline și bine
astupate deoarece poate reacționa cu substanța a precipitacircnd substanța simplă B de culoare galbenă
- reacția (2) explică formarea zăcămintelor de substanță B icircn zonele vulcanice
- a este un gaz indispensabil vieții ce intră icircn compoziția aerului
- b este cel mai comun solvent polar
- c este un compus binar cu raportul masic al elementelor 1 1
- g este sarea neutră și h este sarea acidă a acidului e
- f se numește salpetru de India
- j este un oxoacid a cărui moleculă este izoelectronică cu molecula substanței c
- k este un compus binar de culoare brună al azotului
- i este substanța majoritară din compoziția aerului
- atomii substanțelor simple i și l au aceeași configurație electronică pe ultimul strat l se aprinde spontan icircn aer
de aceea se păstrează sub apă icircn care este insolubilă și cu care nu reacționează
- m este un oxoacid al fosforului care are molecula formată din 8 atomi și a cărui formulă poate fi scrisă și sub
forma H3-xPO(OH)x
- n este o sare a oxoacidului p cu următoarea compoziţie masică 2353 Ca 3647 P 235 H
- soluția limpede a substanței o se numește apă de var
- p este un alt oxoacid al fosforului a cărui formulă poate fi scrisă tot sub forma H3-xPO(OH)x
- r este elementul cel mai abundent din Univers
a Scrieți formulele chimice ale substanțelor notate cu litere icircn schema de transformări
b Scrieți ecuațiile reacțiilor chimice corespunzătoare transformărilor din schemă
c X este un alt oxoacid care nu se găsește icircn schema de transformări cu aceeași formulă H3-xPO(OH)x Notați
formula chimică a oxoacidului X și formulele chimice ale sărurilor sale de sodiu
pag 2 din 3
Subiectul III helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25 puncte
1 Peste o substanță X sub formă de pulbere neagră se adaugă soluție de acid sulfuric Nu are loc
degajare de gaz și se formează o soluție de culoare albastră Soluția obținută se icircmparte icircn două probe identice
A și B
Proba A este supusă evaporării și se formează cristale albastre Prin icircncălzirea acestor cristale se obține
o sare anhidră și 18 g de apă
Icircn proba B se adaugă 25 g de cadmiu Soluția devine incoloră și se separă un amestec solid care după
filtrare și uscare cacircntărește 154 g
a Identificați substanța X și scrieți ecuația reacției acesteia cu acidul sulfuric
b Calculați compoziţia procentuală de masă a amestecului solid rezultat după adăugarea cadmiului icircn
proba B
c Determinați prin calcul formula chimică a cristalohidratului albastru
2 Un aliaj al aluminiului cu zincul se introduce icircntr-o soluție de hidroxid de sodiu cu concentrația
procentuală masică 329 rezultacircnd 3584 L de gaz măsurat icircn condiții normale de presiune și temperatură Se
obține o soluție care are masa mai mare cu 20 decacirct masa soluției inițiale Icircn această soluție concentrația
hidroxidului de sodiu este 101 Determinați masa aliajului
Subiectul IV helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 30 puncte
Robotul american CURIOSITY ajuns cu bine pe planeta Marte a avut misiunea de a afla dacă planeta
roşie a oferit icircn trecutul ei condiţii propice pentru viaţă Pentru aceasta un braţ al robotului a prelevat eşantioane
din solul marţian care au fost transferate icircn interiorul robotului şi analizate cu ajutorul instrumentelor de la
bordul său
Un eşantion din solul marţian cu masa de 20 g conţine doi compuşi binari X şi Y icircn procente masice de
60 respectiv 40 Compusul X conţine 30 oxigen procente masice și se foloseşte icircn industria metalurgică
sau la fabricarea unor pigmenţi icircn vopsitorie Compusul Y conține 2222 oxigen procente masice
1 Calculați procentul masic de oxigen din eşantionul analizat
2 Determinaţi formulele chimice ale compuşilor X și Y
3 Prin icircncălzirea la 14000C a 288 g de compus X masa acestuia a scăzut cu 333 obţinacircndu-se
substanţa solidă Z
a Determinaţi formula chimică a substanţei Z
b Scrieţi ecuaţia reacţiei care are loc la icircncălzirea compusului X la 14000C
4 Prin icircncălzirea compusului X cu sodă calcinată se formează un compus ternar A şi o substanţă
gazoasă B Icircn această reacție raportul molar X sodă calcinată A = 1 1 2
Compusul A formează icircn reacţia cu apa doi hidroxizi D şi E iar icircn reacția cu acidul clorhidric două
săruri F și G
Hidroxidul D care se transformă prin calcinare icircntr-unul dintre compușii identificați pe planeta Marte
se tratează cu soluţie de acid azotic iar peste soluţia obţinută se adaugă soluţie de iodură de potasiu
a Identificaţi substanţele notate cu litere A B D E F și G
b Scrieţi ecuaţiile reacţiilor chimice descrise icircn problemă la punctul 4
ANEXĂ TABELUL PERIODIC AL ELEMENTELOR - pentru rezolvarea subiectelor se folosesc mase
atomice rotunjite
Volumul molar 0
mV = 224 dm
3∙mol
-1
NOTĂ Timp de lucru 3 ore
Subiecte elaborate și prelucrate de
prof Gheorghe Carmen-Luiza - Liceul Tehnologic Costin Nenițescurdquo Buzău
prof Luncan Anița - Colegiul Național bdquoEmanuil Gojdurdquo Oradea
prof Morcovescu Mihaela Veronica - Colegiul Național bdquoMihai Viteazulrdquo Ploiești
pag 3 din 3
ANEXĂ TABELUL PERIODIC AL ELEMENTELOR
pag 1 din 2
OLIMPIADA DE CHIMIE
etapa județeanăa municipiului Bucureşti
17 martie 2018
Clasa a VIII-a
Barem de evaluare și notare
Varianta 1
Se punctează corespunzător orice modalitate corectă de rezolvare a cerințelor
Subiectul I helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 20 puncte
1 9 puncte
6 reactanți x 05 puncte 3 puncte
6 ecuații ale reacțiilor chimice x 1 punct 6 puncte
2 4 puncte
V2O5 Na3VO4 2 x 1 punct 2 puncte
V2O5 + 6 NaOH rarr2 Na3VO4 + 3H2O 2 puncte
3 7 puncte
identificarea sării NH4NO3 1 punct
ecuațiile reacțiilor chimice 6 puncte
Subiectul II helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25 puncte
a 1075 puncte defalcate astfel
20 substanțe x 05 puncte 10 puncte
A H2S B S a O2 b H2O c SO2 d SO3 e H2SO4 f KNO3 g K2SO4 h KHSO4 i N2 j HNO3 k NO2
l P4 m H3PO4 n Ca(H2PO2)2 o Ca(OH)2 p H3PO2 r H2 s CaSO4
pentru substanțele j m și n se mai adaugă cacircte 025 puncte pentru justificare 075 puncte
b 12 ecuații chimice x 1 punct 12 puncte
(1) 2H2S + O2 rarr 2S + 2H2O + energie
(2) 2H2S + 3O2 rarr 2SO2 + 2H2O + energie
(3) 2SO2 + O2 rarr 2SO3
(4) SO3 + H2O rarr H2SO4
(5) 6KNO3 + 5S + 2H2O rarr K2SO4 + 4KHSO4 + 3N2 + energie
(6) 2H2S + SO2 rarr 3S + 2H2O
(7) SO2 + 2HNO3 rarr 2NO2 + H2SO4
(8) S + 2H2SO4 rarr 3SO2 + 2H2O
(9) P4 + 20HNO3 rarr 4H3PO4 + 20NO2 + 4H2O
(10) Ca(H2PO2)2 + 2H2O rarr Ca(OH)2 + 2H3PO2
(11) P4 + 2Ca(OH)2 + 4H2O rarr 2Ca(H2PO2)2 + 2H2
(12) Ca(OH)2 + H2SO4 rarr CaSO4 + 2H2O
c 3 formule chimice x 075 puncte 225 puncte
H3PO3 NaH2PO3 Na2HPO3
pentru scrierea formulei chimice Na3PO4 se scade 1 punct din punctajul total acordat
pag 2 din 2
Subiectul III helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25 puncte
1 15 puncte
a 3 puncte
X CuO 1 punct
ecuația reacției CuO + H2SO4 rarr CuSO4 + H2O 2 puncte
b 8 puncte
ecuația reacției Cd + CuSO4 rarr CdSO4 + Cu 2 puncte
mCu= 128 g mCd reacționat = 224 g 4 puncte
mCd nereacționat = 26 g 1 punct
83116 Cu 16883 Cd 1 punct
c 4 puncte
determinarea formulei chimice a cristalohidratului CuSO4∙5H2O 4 puncte
2 10 puncte
2 ecuații chimice x 2 puncte 4 puncte
maliaj = 335 g (mAl = 27 g mZn = 65 g) 6 puncte
(din care 4 puncte pentru raționament corect și 2 puncte pentru rezultat corect)
Subiectul IV helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 30 puncte
1 3 puncte
procentul masic de oxigen din eșantion 2688 3 puncte
2 4 puncte
determinarea formulelor chimice X Fe2O3 şi Y FeO 2 x 2 puncte 4 puncte
3 7 puncte
a formula chimică a lui Z Fe3O4 5 puncte
b ecuația reacției chimice
6Fe2O3 rarr 4Fe3O4 + O2 2 puncte
4 16 puncte
a 6 substanțe x 05 puncte 3 puncte
A NaFeO2 B CO2 D Fe(OH)3 E NaOH FG FeCl2FeCl3
b 6 ecuații chimice
Fe2O3 + Na2CO3 rarr 2NaFeO2 + CO2 3 puncte
NaFeO2 + 2H2O rarr Fe(OH)3 + NaOH 2 puncte
NaFeO2 + 4HCl rarr NaCl + FeCl3 + 2H2O 2 puncte
2Fe(OH)3 rarr Fe2O3 + 3H2O 2 puncte
Fe(OH)3 + 3HNO3 rarr Fe(NO3)3 + 3H2O 2 puncte
2Fe(NO3)3 + 6KI rarr 2FeI2 + I2 + 6KNO3 2 puncte
Barem elaborat de
prof Gheorghe Carmen-Luiza - Liceul Tehnologic Costin Nenițescurdquo Buzău
prof Luncan Anița - Colegiul Național bdquoEmanuil Gojdurdquo Oradea
prof Morcovescu Mihaela Veronica - Colegiul Național bdquoMihai Viteazulrdquo Ploiești
pag 1 din 3
OLIMPIADA DE CHIMIE
etapa județeană a municipiului Bucureşti
17 martie 2018
Clasa a IX-a
Varianta 1
Subiectul I helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 20 puncte
A 10 puncte
Identificați substanțele notate cu litere icircn schema de transformări Se cunoaşte că E este un hidracid
(1) CuS + O2 rarr A + X
(2) X + H2 rarr Z + Y
(3) A + Cl2 + Y rarr D + E
(4) X + E rarr G + Y
(5) A + CO rarr B + T
(6) Q temperatură X + T
B 10 puncte
1 Descrieți pe scurt o metodă de determinare a masei molare a unui gaz necunoscut sintetizat icircn laborator Se
consideră că laboratorul de chimie dispune de orice mijloc de determinare a parametrilor ce caracterizează
starea gazoasă
2 La adăugarea treptată a unei soluţii de iodură de potasiu icircn soluţie de azotat de mercur(II) se formează un
precipitat portocaliu Continuacircnd adăugarea de soluţie de iodură de potasiu se observă că precipitatul se
dizolvă Scrieţi ecuatiile reacţiilor chimice pe baza cărora s-au făcut observațiile experimentale
Subiectul II helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25 puncte
A 10 puncte
La fabricarea unui circuit integrat pentru industria electronică se utilizează cupru Acesta se depune
icircntr-un strat cu grosimea de 060 mm pe o placă de plastic laminată avacircnd forma dreptunghiulară cu
dimensiunile de 8 cm și 16 cm Apoi pe placa de plastic laminată peste cuprul depus este bdquoimprimatrdquo un
tipar de circuit integrat confecționat dintr-un polimer protector
Cuprul icircn exces este icircnlăturat printr-un proces reprezentat prin ecuația reacției
Cu(s) + [Cu(NH3)4]Cl2(aq) + 4NH3(aq) 2[Cu(NH3)4]Cl(aq)
Polimerul protector este icircndepărtat cu solvenți specifici
O uzină produce 10000 de plăci cu circuite integrate Știind că 80 din masa de cupru utilizată se
icircnlătură de pe fiecare placă calculați masele de [Cu(NH3)4]Cl2 și de amoniac necesare pentru producția celor
10000 de plăci cu circuite integrate (densitatea cuprului 896 g∙cm-3
se consideră randamentul procesului
100)
B 15 puncte
Gazele naturale folosite drept combustibil pentru centralele termoelectrice conţin metan şi hidrogen
sulfurat Pentru a putea fi utilizate acestea trebuie să respecte standardele de mediu de aceea trebuie
determinat conținutul lor icircn sulf
Conținutul de sulf dintr-o probă de gaze naturale a fost determinat prin arderea a 4476 g probă cu
oxigen icircn exces Gazele rezultate s-au barbotat icircntr-o soluție de apă oxigenată de concentrație procentuală
masică 3 care a oxidat dioxidul de sulf la acid sulfuric Pentru neutralizarea acidului sulfuric s-au adăugat
25 mL soluție de hidroxid de sodiu de concentrație 923middot10-3
molL Excesul de hidroxid de sodiu este
neutralizat de 1333 mL soluție acid clorhidric cu concentrația 1007middot10-3
molL
Determinaţi procentul masic de sulf din proba de gaze naturale
pag 2 din 3
Subiectul III helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25 puncte
A 10 puncte
Scrieți ecuațiile reacțiilor dintre următorii compuși și apă la temperatură standard
a CaCN2
b Mg3N2
c KO2
d BrF
e K3P
B 15 puncte
Icircntr-un vas de reacție (1) se introduc 1335 g clorură de aluminiu și 100 g soluție hidroxid de sodiu de
concentrație procentuală masică 10
Icircntr-un alt vas de reacție (2) se introduc 1335 g clorură de aluminiu și 100 mL soluție hidroxid de sodiu de
concentrație 35 M și densitatea 1135 g∙cm-3
Determinați compoziția procentuală masică a amestecului omogen rezultat icircn urma proceselor chimice atacirct
icircn vasul de reacție de reacție (1) cacirct și icircn vasul de reacție (2) (Precipitatul format se consideră practic
insolubil icircn apă)
Subiectul IV helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 30 puncte
Despre două substanțe gazoase A și B se cunosc informațiile
- un vas de sticlă gol cacircntărește 658572 g iar cacircnd este umplut cu azot gazos la presiunea de 790 torr și
temperatura de 15 0C are masa 659452 g Dacă vasul este golit și se umple din nou cu substanța gazoasă
elementară A la presiunea de 745 torr și 26 0C cacircntărește 66059 g
- compusul organic B un gaz ce conține 856 C și 144 H este introdus icircntr-un reactor de combustie din
oțel inoxidabil cu volumul 1068 L icircmpreună cu oxigen gazos icircn exces la temperatură constantă de 22 0C
presiunea icircn reactor este 1198 atm Icircn interiorul reactorului se găsește un container icircnchis prevăzut cu perete
poros impregnat cu perclorat de magneziu anhidru și Ascarit un material constituit din azbest icircmbibat cu
hidroxid de sodiu Ascarit-ul absoarbe cantitativ gazul rezultat la combustie iar percloratul de magneziu
absoarbe cantitativ apa formată Ascarit-ul și percloratul de magneziu nu reacționează cu gazul B sau cu
oxigenul Masa totală a containerului este 7653 g Reacția de ardere a compusului B este inițiată de o
scacircnteie presiunea crește imediat apoi icircncepe să scadă și la final se stabilizează la valoarea de 602 atm La
final reactorul este deschis containerul se cacircntărește și se constată că are masa 8467 g Arderea are loc icircn
reactor şi nu icircn container
a Determinați formulele chimice ale celor două gaze A și B
b Gazul A şi gazul B reacţionează icircn raport molar de 11 rezultacircnd un singur compus lichid C
(reacţie de combinare) Icircntr-o incintă cu volumul de 12 L se introduc 10 L de gaz A și 86 L de gaz B
(volume măsurate icircn condiții normale) ce reacţionează icircn vederea obţinerii compusului C Calculați masa de
compus C
c Pe baza informațiilor de la punctul b calculați presiunea finală din incintă (exprimată icircn torri)
după obținerea substanței C la temperatura de 27 0C
Anexă tabelul periodic-pentru rezolvarea subiectelor se folosesc mase atomice rotunjite
Volumul molar 0
mV = 224 dm
3∙mol
-1
Constanta universală a gazelor 3 1 1R 0082 atm dm mol K
1 atm = 760 torr
NOTĂ Timp de lucru 3 ore
Subiecte elaborate şi prelucrate de
prof Rodica BĂRUŢĂ Colegiul Naţional Horea Cloşca şi Crişanldquo Alba Iulia
prof Lavinia MUREŞAN Colegiul Naţional Alexandru Papiu Ilarianldquo Tg Mureş
pag 3 din 3
ANEXA ndash TABELUL PERIODIC AL ELEMENTELOR
pag 1 din 2
OLIMPIADA DE CHIMIE
etapa județeană a municipiului Bucureşti
17 martie 2018
Clasa a IX-a
BAREM DE EVALUARE ȘI NOTARE
Varianta 1
Orice modalitate corectă de rezolvare a cerinţelor se punctează corespunzător
SUBIECTUL I 20 puncte
Ahelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 10 puncte
Litera
substanței A B T D E X G Y Z Q
Formula
chimică a
substanței
SO2 S CO2 H2SO4 HCl CuO CuCl2 H2O Cu CuCO3
punctaj 1 punct 1 punct 1 punct 1 punct 1 punct 1 punct 1 punct 1 punct 1 punct 1 punct
B 10 puncte
1 p∙M = ρ∙R∙T M = ρ∙R∙Tp descrierea metodei măsurarea ρ T p determinarea masei molare prin calcul
5p
2 ecuațiile reacțiilor 2 x 25p 5p
SUBIECTUL II 25 puncte
A 10 puncte
calcul pentru o plăcuță
086 mol cupru exces (icircnlăturat) 4p
086 mol [Cu(NH3)4]Cl2 17458 g [Cu(NH3)4]Cl2 2p
344 mol NH3 5848 g NH3 2p
pentru 10000 plăcuțe 17458 kg [Cu(NH3)4]Cl2 1p
5848 kg NH3 1p
B 15 puncte
nNaOH total= 023075∙10-3
mol 1p
nHCl = nNaOH exces neutalizat cu HCl = 013423∙10-3
mol 1p
nNaOH consumat= 009652∙10-3
mol 1p
nacid sulfuric = 004826∙10-3
mol 2p
mS =154432∙10-3
g 5p
00345 S 5p SUBIECTUL III 25 puncte
A 10 puncte
5 ecuații x 2p = 10 puncte
CaCN2 + 3H2O CaCO3 + 2NH3
Mg3N2 + 6H2O 3Mg(OH)2 + 2NH3
2KO2 + 2H2O 2KOH + O2 + H2O2
BrF + H2O HF + HOBr
2K3P + 6H2O 2PH3 + 6KOH
B 15 puncte
Vasul de reactie 1
AlCl3 + 3NaOH rarrAl(OH)3 + 3NaCl
AlCl3 icircn exces 2p
Vasul de reactie 2
AlCl3 + 3NaOH rarrAl(OH)3 + 3NaCl
NaOH icircn exces
Al(OH)3 + NaOH rarrNa[Al(OH)4] 2p
Vasul 1 amestec omogen format din H2O NaCl AlCl3 icircn exces H2O 84195 NaCl 1368 AlCl3 212 5p
Vasul 2 amestec omogen format din H2O NaCl Na[Al(OH)4] H2O 8092 NaCl 1427 Na[Al(OH)4] 479
6p
pag 2 din 2
SUBIECTUL IV 30 puncte mazot= 088 g 1p
V = 07143 L 1p
mA= 2018 g 1p
MA=71gmol 2p
A Cl2 2p
B CxH2x 4p
CxH2x +
O2rarr xCO2 + xH2O 4p
Notăm cu a = numărul de moli CxH2x (B) din reactorul de combustie nmoli initial (B + oxigen) = 5289 mol
Vfinal = 2657 mol oxigen exces
Δn = 5289 - 2657 = 2632 mol de B + oxigen consumat icircn reacția de ardere
a + 15 a∙x = 2632 (1)
Δmcontainer = 8467 ndash 7653 = 814 g
a∙44∙x + a∙18∙x = 814 masa de CO2 absorbit de Ascarit = a∙44∙x masa de apă absorbită de perclorat de
magneziu anhidru este a∙18x
a∙x=1313 (2)
din (1) si (2) rezultă a= 06625 mol B x = 2 4p
B C2H4 2p
CC2H4Cl2 2p
masă compus C = 38g 2p
p = 0128 atm = 9728 torr 5p
Barem elaborat de
prof Rodica BĂRUŢĂ Colegiul Naţional Horea Cloşca şi Crişan ldquoAlba Iulia
prof Lavinia MUREŞAN Colegiul Naţional Alexandru Papiu Ilarianldquo Tg Mureş
pag 1 din 7
OLIMPIADA DE CHIMIE
etapa județeanăa municipiului Bucureşti
17 martie 2018
Clasa a X-a
Varianta 1
Indicații
Pentru rezolvarea problemelor utilizați masele atomice rotunjite din TABELUL PERIODIC AL ELEMENTELOR - Anexă
Subiectul I 25 puncte
A 13 puncte
Olimpiada Internațională de Chimie este un concurs internațional pentru elevii de liceu Prima participare a
Romacircniei la Olimpiada Internațională de Chimie a fost icircn 1970 icircn Ungaria iar icircn anii 1974 și icircn 1983 Romacircnia a
fost gazda olimpiadei internaționale Prima ediţie a Olimpiadei Internaţionale de Chimie a avut loc la Praga icircn
1968 iar a 50ndasha ediție se va organiza icircn 2018 la Bratislava și Praga
Prima problemă de chimie organică din cadrul unei olimpiade internaționale este problema de mai jos (nr 1)
care a fost propusă icircn anul 1969 la Katowice Polonia
1 O probă cu volumul de 10 cm3 dintr-o hidrocarbură gazoasă necunoscută se arde icircn 70 cm
3 oxigen Prin
răcirea amestecului gazos rezultat volumul acestuia scade la 65 cm3 Acest amestec gazos este barbotat printr-o
soluție de hidroxid de potasiu volumul reducacircndu-se la 45 cm3 care sunt absorbiți de pirogalol Știind că toate
volumele sunt măsurate icircn condiții normale determinați fomula moleculară a hidrocarburii necunoscute
2 Tetra-terț-butilmetanul un izoheptadecan este un compus organic ipotetic cu formula C17H36 Acest compus
este de interes deoarece se crede că este cea mai mică hidrocarbură saturată aciclică care nu poate exista din
cauza icircmpiedicării sterice
a Scrieți formula de structură a acestui izoheptadecan și denumiți-l conform IUPAC
b Notați numărul de radicali divalenți care provin de la tetra-terț-butilmetan
3 Floarea-soarelui este o plantă frumoasă şi utilă Frumuseţea acestei flori a icircnaripat imaginaţia oamenilor
născacircnd multe legende Pictori celebri au imortalizat-o ajungacircnd celebră pictura lui V Van Gogh Se ştie că
floarea-soarelui are şi proprietăţi curative deorece conţine grăsimi sănătoase fibre proteine vitamine sau
minerale
Compușii notați cu X și Y au fost izolați din floarea soarelui
3 2 2( ) ( )X CH CH CH C C CH CH CH CH CH CH
3 5 2( ) ( )Y CH C C CH CH
a Denumiți compusul X conform IUPAC
b Scrieți formula de structură a unui izomer de poziție al compusului Y care reacționează cu reactivul
Tollens icircn raport molar 12
4 Terpenii cunoscuți și sub denumirea de izoprenoide reprezintă o grupă de substanțe chimice heterogene din
punct de vedere structural care sunt foarte răspacircndite icircn natură Structura lor de bază pornește de la cea
a izoprenului
a Prin oxidarea izoprenului cu dicromat de potasiu icircn mediu acid se formează CO2 H2O și un cetoacid
Scrieți formula de structură a cetoacidului și calculați raportul molar izopren K2Cr2O7 H2SO4
b Scrieți formulele de structură ale alcoolilor cu formula moleculară C5H10O izomeri de constituție care pot
forma la deshidratare izopren
pag 2 din 7
B 12 puncte
1 Se dă seria de compuși organici
a Notați literele corespunzătoare compușilor care conțin un număr egal de atomi de carbon terțiar respectiv
cuaternar icircn moleculă Precizați numărul atomilor de carbon terțiar respectiv de carbon cuaternar din molecula
fiecărui compus ales
b Denumiți compusul B Scrieți formula de structură a compusului obținut prin oxidarea lui B cu KMnO4 icircn
mediu acid
2 Scrieți formula de structură a produsului majoritar obținut la bromurarea compușilor de mai jos icircn raport
molar 11
a b
3 Scrieți formulele de structură ale substanțelor notate cu literele X Y Z și respectiv A B C din următoarele
ecuații chimice și indicați icircn fiecare caz produsul majoritar de reacție
a
CH2
CH CH CH CH CH2 Br
2
CCl4
X
Y+
Z Compușii X Y și Z sunt izomeri de constituție avacircnd raportul masic C Br = 9 20
b
CH2
CH3O
CH3O CH
C
ClO
CH2
AlCl3
A
B
C
Subiectul II 20 puncte
A 8 puncte
Doi alcooli izomeri de poziție A și B cu formula moleculară C9H10O dau aceeași hidrocarbură C icircn prezența
acidului sulfuric la icircncălzire (reacția 1) Hidrogenarea catalitică a lui C (reacția 2) conduce la hidrocarbura D cu
formula moleculară C9H10 care prin nitrare (reacția 3) conduce numai la doi mononitroderivați aromatici X și Y
a Determinați fomulele de structură ale compușilor notați cu literele A B C D X și Y
b Scrieți ecuațiile chimice ale celor trei reacții
c Scrieți formulele de structură ale compușilor care se obțin la oxidarea compușilor X și Y cu soluție acidă de
KMnO4 și denumiți-i conform IUPAC
pag 3 din 7
B 7 puncte
Hidrocarbura X cu formula brută C3H5 conţine icircn moleculă un atom de carbon primar trei atomi de carbon
secundar un atom de carbon terţiar şi unul cuaternar Sub acţiunea K2Cr2O7H2SO4 compusul X se transformă icircn
substanţa Y care prin icircncălzire se decarboxilează (eliminare de CO2) transformacircndu-se icircn cetona Z
a Determinați formula moleculară a hidrocarburii X
b Cunoscacircnd raportul molar al reactanților icircn reacția de oxidare energică X K2Cr2O7 H2SO4 = 1 1 4
determinați formulele de structură posibile ale hidrocarburii X care corespund cerințelor problemei
c Scrieți formulele de structură posibile ale compușilor notați cu literele Y și Z care corespund cerințelor
problemei și notați denumirile IUPAC ale acestora
C 5 puncte
Hidrocarbura A cu raportul masic C H = 16 1 participă la următoarele transformări
04 2 4 2 2
8 4 32 2KMnO H SO t C H O
A B C H O
2 42 CCl etanol 4HBrBr KOHA C D
2 hidratareD X Y
a Determinați formula moleculară a hidrocarburii A
b Scrieți formulele de structură ale substanțelor notate cu literele A B C D X și Y
Subiectul III 20 puncte
Informații I Hidrogenarea alchinelor
Adiția hidrogenului la alchine poate conduce la trans-alchene sau la cis-alchene icircn funcție de condițiile de
reacție
R C C RPdPb+2
C C
R
H
R
H
H2
R C C R C C
H
R
R
H
H2
Na
NH3 lichid
II Reacţiile acetilurilor metalice cu aldehide sau cetone
Acetilurile sodice (cel mai bine icircn amoniac lichid) şi acetilurile magneziene (icircn eter) reacţionează cu aldehide şi
cetone dacircnd alcooli acetilenici (A E Favorski) de exemplu
CH3
C
CH3
O NaC CH
CH3
C
CH3
ONa
C CH
H2OCH3
C
CH3 C CH
OH
-12H2-NaOH
III Reacția Heck
Premiul Nobel pentru chimie a fost acordat icircn anul 2010 americanului Richard Heck și japonezilor Akira Suzuki
și Ei-ichi Negishi pentru cercetările lor asupra cuplajului icircncrucişat catalizat cu paladiurdquo Numită și reacția
Heck reacția de cuplare icircncrucișată catalizată de Pd este de o importanță deosebită deoarece permite substituția
pe atomii de carbon hibridizați sp2
unde X = I Br etc
R H R Ar CN etc
Această reacție de cuplare este stereoselectivă cu predilecție pentru trans-cuplare
pag 4 din 7
A 5 puncte
Scrieți ecuaţiile reacţiilor prin care se pot realiza următoarele transformări
1 pornind de la etină rarr cis-2-butenă (icircn cel mult 4 etape)
2 folosind doar benzen (ca sursă de carbon) rarr acid 3-benzoilpropenoic (icircn cel mult 3 etape)
B 5 puncte
Utilizacircnd reacția Heck a fost posibilă obținerea compusului B icircn condiții blacircnde și cu randament bun pornind de
la substanța T folosind schema
H2C CH C6H5 Pd
700C
(CH3COO)2A
PdCS
1500C-2H2
B(C48H32)
4 T
-4HBr Substanța T are următoarea formulă de structură
a Calculați formula brută a compusului B
b Determinați raportul atomic C Br icircn substanța T
c Determinați numărul de covalențe sigma din molecula substanței T
d Scrieți formulele de structură ale compușilor A și B
e Calculați numărul de electroni π (pi) din 3 mol de compus B
C 10 puncte La arderea unui mol de hidrocarbură X reacția fiind totală raportul molar X CO2 H2O = 1 12 6 Prin
oxidarea unui mol de hidrocarbură X cu dicromat de potasiu icircn soluție acidă se obțin substanțele C6O6 CO2
H2O icircn raport molar C6O6 CO2 H2O = 1 6 6
a Determinați formula moleculară a hidrocarburii X
b Scrieți formulele de structură ale substanțelor X și C6O6
c Hidrocarbura Y care este izomer de constituție al hidrocarburii X formează prin oxidare cu KMnO4 icircn
soluție acidă CO2 H2O și o substanță organică cu formula moleculară C7H6O2 pe care Mitscherlich a obţinut-o
icircn anul 1834 dintr-o răşină extrasă din arborele Styrax benzoin numită benzoe sau smirnă
c1 Scrieți formula structurală a hidrocarburii Y denumiți conform IUPAC hidrocarbura determinată
c2 Calculați volumul soluției acide de KMnO4 2 M necesar oxidării unui număr de moli de hidrocarbură
Y egal cu numărul atomilor de carbon din molecula acesteia
Subiectul IV 35 puncte
Informații
I Ozonoliza alchenelor
Ozonoliza constă practic icircntr-o succesiune de două reacţii
- Acţiunea moleculei de ozon asupra legăturii C=C cu formare de ozonidă instabilă explozivă
- Hidroliza ozonidei cu formarea de compuşi carbonilici corespunzători (aldehide sau cetone)
C C
RR
R H
1O3
2H2Ored
-H2O2
C
R
R
O + C
R
H
O
cetonatilde aldehidatilde De obicei icircn cazul formării aldehidelor pentru a evita posibila lor oxidare mai departe de către apa oxigenată
rezultată se introduce icircn amestecul de reacție icircn final un reducător (Zn NaHSO3 Na2S2O3 etc)
H2O2 + Zn rarr ZnO + H2O
II Metateza alchenelor (olefinelor)
Metateza alchenelor este o reacție organică care implică redistribuirea fragmentelor de alchene prin scindarea și
regenerarea dublei legături carbon-carbon icircn prezența unor catalizatori specifici icircn general pe bază de wolfram
Datorită simplității relative a metatezei alchenei acest proces creează mai puține produse secundare nedorite și
mai puține deșeuri periculoase decacirct cele rezultate din reacțiile organice alternative
pag 5 din 7
O altă reacție cu o aplicație practică mare este polimerizarea prin metateză cu deschiderea catenei ciclice
Datorită acestei reacții a devenit posibilă obținerea multor poliolefine care nu ar fi putut fi obținute prin
polimerizarea convențională cu monomeri vinilici
III Sinteze dien (Diels-Alder)
Sintezele dien (reacţii de cicloadiţie [4+2]) sunt reacţiile dintre un sistem dienic conjugat care reprezintă
componenta dienică şi un sistem alchenic (de obicei substituit cu grupe atrăgătoare de electroni) numit filodienă
(sau dienofilă) Produşii de reacţie cu structură ciclohexenică poartă numele de aducţi
Schema generală a reacţiei unei sinteze dien este următoarea
Icircn termenul cicloadiţie [4+2] 4 se referă la cei patru electroni π cu care diena participă la reacţie iar 2 la
electronii π ai filodienei Sintezele dien pot fi reacții intermoleculare sau intramoleculare
A 20 puncte
1 Determinați formulele de structură posibile ale hidrocarburii care prin ozonoliză reductivă formează numai
următorul compus
O=CH CH2 CH2 C
O
CH2 CH2
O
C CH O
2 Scrieți formulele de structură ale substanțelor care se obțin la metateza următoarelor olefine
a 1-butenă b
c
3 Norbornena se obține printr-o reacție Diels-Alder folosind ciclopentadienă și etenă
a Scrieți ecuația reacției de obținere a norbornenei
b Polinorbornena utilizată icircn industria cauciucului pentru antivibrație se obține printr-o reacție de
polimerizare prin metateză cu deschidere de ciclu icircn prezență de catalizatori specifici (RuCl3middotHClmiddotROH)
b1 Scrieți formula de structură a polinorbornenei
b2 Scrieți formula de structură a compusului majoritar care se obține la oxidarea energică a polinorbornenei
4 Se dau următoarele scheme de transformări
t0CX
KMnO4
H2SO4
Y
(A)
04 2 4H
179 3KMnO SOt Cdecatrien onă W Z
a Notați denumirea substanței A
b Scrieți formula de structură a compusului 179-decatrien-3-onă
c Știind că substanța Y are NE = 3 identificați substanțele notate cu literele X Y W și Z și scrieți formulele
de structură ale acestora
pag 6 din 7
B 15 puncte
Prin reformare catalitică o hidrocarbură lichidă X care conține 84 C procente masice este transformată icircntr-o
hidrocarbură aromatică Y Reacțiile care au loc icircn timpul procesului sunt de ciclizare și de dehidrogenare
Reformarea catalitică are loc icircntr-un reactor icircn prezența catalizatorilor (Al2O3Pt) la o temperatură de
aproximativ 500degC
1 Stabiliți formula moleculară a hidrocarburii X și scrieți ecuația reacției corespunzătoare transformării sale icircn
hidrocarbura aromatică Y
2 Conversia hidrocarburii X icircn hidrocarbură aromatică Y icircn reactor este de 15 Amestecul de reacție rezultat icircn
urma conversiei este supus următoarei proceduri este adus icircn condiții standard și după icircndepărtarea substanței
gazoase este supus din nou reformării catalitice Determinați de cacircte ori este necesară repetarea procedurii
descrise mai sus astfel icircncacirct conversia hidrocarburii X să fie mai mare de 30
3 Procesul descris mai sus a fost realizat la o presiune apropiată de cea atmosferică și icircn condiții de neechilibru
Procesul industrial real se produce la o presiune de cacircteva zeci de atmosfere și icircn condiții de echilibru Icircntr-un
reactor de 1 m3 conținacircnd catalizator necesar procesului de reformare catalitică s-au introdus 10 kg de substanță
X După un timp la o temperatură de 511deg C presiunea din reactor a devenit 27 atm Consideracircnd că icircn reactor
are loc numai conversia lui X icircn Y iar volumul ocupat de catalizator se neglijează determinați
a presiunile parțiale ale gazelor din reactor la echilibru
b conversia hidrocarburii X
c constanta de echilibru Kp
4 Amestecul de reacție obținut la punctul 3 icircncălzit la 600degC este introdus icircntr-un reactor icircn prezența
catalizatorilor de oxizi de siliciu și aluminiu Substanța Y este transformată icircn omologul inferior Z cu utilizare
practică mult mai mare decacirct Y conform procesului
Y + Z +
Se consideră că substanța X rămasă nu participă la acest proces și nu influențează echilibrul chimic
a Scrieți ecuația transformării hidrocarburii Y icircn omologul inferior Z
b Calculați conversia hidrocarburii Y icircn omologul inferior Z cunoscacircnd constanta de echilibru a procesului
Kp=17
NOTĂ Timp de lucru 3 ore
ANEXA TABELUL PERIODIC AL ELEMENTELOR
Volumul molar (cn) 3 1
mV 224 dm mol
Constanta universală a gazelor 3 1 1R 0082 atm dm mol K
Numărul lui Avogadro 23 1
AN 6022 10 mol
Subiecte selectate și prelucrate de
Gheorghe Costel profesor la Colegiul Național Vlaicu Vodă Curtea de Argeș
Carmen Boteanu profesor la Şcoala Centrală Bucureşti
Dorina Facircntacircnă-Galeru profesor la Colegiul Naţional Militar Ştefan cel Mare Cacircmpulung Moldovenesc
pag 7 din 7
ANEXA TABELUL PERIODIC AL ELEMENTELOR
pag 1 din 7
OLIMPIADA DE CHIMIE
etapa județeanăa municipiului Bucureşti
17 martie 2018
Clasa a X-a
BAREM DE EVALUARE ȘI NOTARE
Varianta 1
Orice modalitate de rezolvare corectă a cerințelor se va puncta corespunzător
Subiectul I 25 puncte
A 13 puncte
1
2 2 2
4
4 2x y
x y yC H O x CO H O
2COV 20 3cm
2O consumatV = 70 ndash 45 = 253cm
2 2C H 3 puncte
2 a Formula de structură a tetra-terț-butilmetanului15 puncte
denumirea IUPAC a tetraterț-butilmetanului 2244-tetrametil-33-diterț-butilpentan 15 puncte
b 3 radicali divalenți provin de la tetraterț-butilmetan 075 puncte
3 a 13511-tridecatetraen-79-diină 15 puncte
b formula de structură a unui izomer de poziție al compusului Y care are două legături triple marginale
05 puncte
4 a
CH3 C
O
COOH 075 puncte
izopren K2Cr2O7 H2SO4 = 1 3 12 15 puncte
b 4 formule de structură 4 x 05 = 2 puncte
CH2 CH C
OH
CH3
CH3
CH2 CH C
OH
CH3
CH2H
CH3 CH C
OH
CH3
CH2
CH2 CH C
OH
CH3
CH22
B 12 puncte
a B și C au icircn moleculă cacircte 14 atomi de carbon terțiar și 6 atomi de carbon cuaternar
- compușii B și C 2 x 075 = 15 puncte
- nrat de carbon terțiar 025 puncte
- nrat de carbon cuaternar 025 puncte
b 3-fenil-3-m-tolil-3-p-tolilpropenă 125 puncte
pag 2 din 7
C
COOHCOOH
COOH
075 puncte
2
a b
2 formule x 1=2 puncte
3 a
formulele de structură ale celor 3 compuși izomeri notați cu literele XYZ sunt
CH2 CH CH CH CH CH2
Br Br
CH2 CH CH CH CH CH2
Br Br
CH2 CH CH CH CH CH2
Br Br
formulele de structură ale celor 3 compuși izomeri notați cu literele XYZ 3 x 075 p = 225puncte
produsul majoritar este 16-dibromo-24-hexadienă CH2 CH CH CH CH CH2
Br Br 075 puncte
b
formulele de structură ale substanțelor notate cu literele ABC sunt
O
CH2
OCH3
OCH3
OCH3
OCH3
CH2
OCH3
OCH3
O OCH3
OCH3
O
OCH3
OCH3 CH2
3 x 075p = 225puncte
produsul majoritar este
O
CH2
OCH3
OCH3
075 puncte
Subiectul II 20 puncte
A 8 puncte
a
formulele de structură ale celor 2 alcooli izomeri notați cu literele A și B
OH
OH
pag 3 din 7
formula de structură a compusului notat cu litera C
formula de structură a compusului notat cu litera D
formulele de structură ale celor doi mononitroderivați aromatici X și Y
N O2 NO2
formulele de structură ale compușilor notați cu literele A B C D X Y 6 x 05 =3 puncte
b
Reacția 1 2 x 05 =1punct
OH
H2SO4
-H2O
și
OHH2SO4
-H2O
Reacția 2 1punct
H2
Reacția 3 1punct
HNO3N O2
NO2
-H2O
COOH
NO2
COOH
acidul 3 nitro-12-benzendicarboxilic
formula de structură și denumirea IUPAC 05 + 05 = 1 punct
COOH
NO2
COOH
Acidul 4 nitro-12-benzendicarboxilic
formula de structură și denumirea IUPAC 05 + 05 = 1 punct B 7 puncte
a C6H10 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip075 puncte
b formulele de structură posibile ale hidrocarburii X
CH2 CH2 CH3 CH3CH2
CH3
formulele de structură helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 3 x 1 = 3 puncte
pag 4 din 7
c formulele de structură posibile ale substanței Y
CH3 CH2 CH2 C CH2 COOH
O acidul 3-cetohexanoic
CH3 CH2 CH2C CH2 COOH
O acidul 4-cetohexanoic
CH3 CH2 CH2C CH2 COOH
O acidul 5-cetohexanoic
formulele de structură helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 3 x 05 = 15 puncte
denumirile IUPAChelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 3 x 025 = 075 puncte
formulele de structură posibile ale substanței Z
CH3 CH2 CH2C CH3
O 2-pentanonă CH3 CH2 CH2C CH3
O 3-pentanonă
formulele de structură helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 2 x 025 = 05 puncte
denumirile IUPAChelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip2 x 025 = 05 puncte
C 5 puncte
a determinarea formulei moleculare a hidrocarburii A C16H12 14 puncte
b
[O]
KMnO4H+ 8
COOH
COOH
t0C
-2H2O
C
C
O
O
O2 2
A B
formulele de structură ale substanțelor notate cu literele A B C D X Y 6 x 06 = 36 puncte
2Br2
CCl4
BrBr
Br Br
KOHetanol
-4 HBr
C D
Hidratare
O
O
2
O
O
X Y
sau invers
pag 5 din 7
Subiectul III 20 puncte
A 5 puncte
1 etină rarr acetilură disodicărarr2-butinărarr cis-2-butenă helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 2 puncte
2 benzenrarranhidridă maleică
benzen+ anhidridă maleică acilare Friedel Crafts acid 3-benzoilpropenoic helliphelliphelliphelliphelliphellip 3 puncte
Obs Se acordă 60 din punctaj dacă numărul de etape este mai mare decacirct cel din cerință
B 5 puncte
a C H = 3 2 05 puncte
b C Br = 4 1 1 punct
c 30 covalențe sigmamoleculă T 075 puncte
d compusul A 1 punct
unde Ph- este C6H5- radicalul fenil
compusul B 1 punct
e 3middot48middotNA electroni π 075 puncte
C 10 puncte
a 12 12C H 2 puncte
b
2 puncte
O
O
O
O
O
O
2 puncte
c
c1
CH CH CH CH CH CH2
1 punct
1-fenil-135-hexatrienă 1 punct
c2 36 L soluție KMnO4 2 M 2 puncte
Subiectul IV 35 puncte
A 20 puncte
1 formulele de structură posibile ale hidrocarburii
2 puncte
pag 6 din 7
2 puncte
2a
3 2 2 3 2 2CH CH CH CH CH CH CH CH
formulele de structură ale substanțelor obținute 2 x 075 = 15 puncte
b
CH CH CH2 CH2
formulele de structură ale substanțelor obținute 2 x 075 = 15
puncte
c
CH2 CH2
formulele de structură ale substanțelor obținute 2 x 075 =15 puncte
3 a
helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 2 puncte
b
b1 formula de structură a polinorbornenei
helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 2 puncte
b2
COOHCHOO
helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 2 puncte
4 a 3-metil-139-decatrienă 075 puncte
b formula de structură a compusului 179 3decatrien onă 075 puncte
t0C KMnO4
H2SO4
(A)
COOH
C
OX Y
O
t0C KMnO4
H2SO4
O
COOH
COOH
O
WZ
formulele de structură ale substanțelor notate cu literele X Y Z Whelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 4 x 1 = 4 puncte
B 15 puncte
1 C7H16 1 punct
pag 7 din 7
CH3 CH2)5 CH3
CH3
4H2(
1 punct
2 După icircndepărtarea hidrogenul gazos amestecul rezultat este format din n-heptan lichid și toluen
Dacă pornim de la 1 mol de n-heptan după prima trecere prin reactor icircn faza lichidă obținem 015 mol toluen
După prima trecere
- 015 mol toluen
- 085 mol n-heptan
După a doua trecere
015 + 085015 = 02775 mol toluen
1 ndash 027 75= 07225 mol n-heptan
După a treia trecere
02775 + 07225015 = 03858 mol toluen
1 ndash 0386 = 0614 mol n-heptan
raționament corect 25 puncte
o conversie de peste 30 va fi realizată după 3 treceri 05 puncte
3 a
10000100
100X mol
C7H16 C7H8 + 4H2
ințial 100 0 0
consumat x 0 0
echilbru 100-x x 4x
Număr total de moli 100 + 4x
100 + 4x = PV RT
1000 27
4200082 784
mol
(100 minus x) + x + 4x = 420
unde x = 80 mol
p(H2) = (480 420) 27 = 2057 atm
p(C7H8) = (80 420) 27 = 514 atm
p(C7H16) = [(100ndash80) 420] 27 = 128 atm
raționament corect 25 puncte
valorile numerice ale celor 3 presiuni parțiale 3 x 05p =15 puncte
b conversie = 80 100 = 08 = 80 05 puncte
c constanta de echilibru
7 8 2
7 16
4
HC H
p
C H
p pK
p
= 718middot105 1 punct
4
a C7H8 + H2 C6H6 + CH4 15 puncte
b C7H8 + H2 C6H6 + CH4
Din constanta de echilibru a reacției de mai sus se determină conversia toluenului icircn benzen = 0861= 861
Raționament corect 25 puncte
Valoare numerică a conversiei 05 puncte
Barem elaborat de
Gheorghe Costel profesor la Colegiul Național Vlaicu Vodă Curtea de Argeș
Carmen Boteanu profesor la Şcoala Centrală Bucureşti
Dorina Facircntacircnă-Galeru profesor la Colegiul Naţional Militar Ştefan cel Mare Cacircmpulung Moldovenesc
Ministerul Educației Naționale
pag 1 din 4
OLIMPIADA DE CHIMIE etapa județeanăa municipiului Bucureşti
17 martie 2018
Clasa a XI-a
Varianta 1
Subiectul I helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 20 puncte
A 12 puncte
Pentru compușii de mai jos care au următoarele denumiri
A 123-triclorociclopentan
B 25-dibenzilidenciclopentanona
C acid ciclopentil-235-tricarboxilacetic
D acid trideca-3578-tetraen-1012-diinoic
E acid 4-cloro-25-heptadien-17-dioic
F 23-diclorobiciclo[221]heptan
G 24-dicloropentan-3-ol
H 25-diclorospiro[33]heptan
rescrieți tabelul de mai jos pe foaia de concurs și completați-l conform cerințelor
Compusul Formula de structură a
compusului Numărul stereoizomerilor
Numărul perechilor de
enantiomeri
A
B
C
D
E
F
G
H
B 8 puncte
O probă bdquoardquo dintr-un amestec echimolecular conține doi acizi saturați (A) un acid monocarboxilic
și (B) un acid dicarboxilic care are icircn moleculă un atom de carbon mai mult decacirct acidul (A) Dacă
proba bdquoardquo se tratează cu NaOH rezultă un amestec bdquobrdquo de trei săruri icircn care procentul masic de
sodiu este de 23 Dacă aceeași probă bdquoardquo se tratează cu PCl5 icircn exces și apoi este supusă
esterificării cu etanol luat icircn exces de 25 se obține un amestec organic bdquocrdquo care conține alături de
esteri și 12212 etanol (procente masice)
a Calculați masa probei bdquoardquo necesară obținerii a 500 g amestec bdquobrdquo
b Identificați cei doi acizi din proba bdquoardquo
c Calculați masa amestecului organic bdquocrdquo
Ministerul Educației Naționale
pag 2 din 4
Subiectul II 25 puncte
A
1 17 puncte
Determinati formula moleculară stabiliți formula de structură și denumirea pentru compusii (A)
(B) (C) și (D) despre care se cunosc următoarele informații
a Compusul (A) conține 3555 O (procent masic) are icircn moleculă un atom de carbon terțiar nu
reacționează cu NaOH icircn reacția cu sodiul eliberează 224 L (cn) H2 per mol (A) și consumă la
oxidare 1 L de solutie acidă de K2Cr2O7 13M per mol A
b Compusul (B) este o monoamină saturată are 4 stereoizomeri optici reacționează cu HNO2 iar
la arderea a 02 mol (B) se consumă 2184 L (cn) de aer (cu 20 O2 procente de volum)
c Compusul aromatic (C) (p-disubstituit) are 2 atomi de oxigen icircn moleculă și nu are atomi de
carbon cuaternar icircn reacție cu NaOH formează o sare monosodică iar icircn reacție cu anhidrida
acetică formează un compus monoacetilat masa molară a compusului (C) crescacircnd după acilare
cu 3043
d Compusul dihalogenat (D) are 2 stereoizomeri formează prin hidroliză un compus care tratat cu
reactivul Fehling formează un precipitat roșu Din 214 g (D) supuse analizei cantitative s-au
obținut 376 g precipitat gălbui
2 8 puncte
Stabiliți formulele de structură și numărul izomerilor pentru
a compușii izomeri de constituție care au aceeași formulă moleculară cu (A) și au unul sau mai
mulți atomi de carbon asimetric icircn moleculă
b compușii izomeri de constituție care au aceeași formulă moleculară cu (B) și nu reacționează cu
clorura de acetil
c compușii trisubstituiți izomeri care au aceeași formulă moleculară cu (C) și au comportament
chimic identic cu acesta
d compușii izomeri de constituție care au aceeași formulă moleculară cu (D) ai căror izomeri
geometrici sunt optic activi
Subiectul III helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25 puncte
A 13 puncte
Un acid gras saturat (A) este polietoxilat cu oxid de etenă formacircnd un hidroxiester (X) icircn care
procentul masic de oxigen este de 2666 și un diester (Y) icircn care procentul masic de oxigen este
de 2126 Pentru obținerea fiecărui ester s-a folosit aceeași cantitate de oxid de etenă Dacă se iau
icircn lucru 50 mol de acid (A) conversia oxidului de etenă este de 100 iar conversia totală a
acidului (A) este de 90
a Identificați acidul gras (A) scrieți formula de structură și denumirea acestuia
b Stabiliți formulele de structură ale celor doi esteri (X) și (Y)
c Calculați cantitatea (moli) de oxid de etenă luat icircn lucru
d Calculați procentul molar de acid (A) netransformat și procentul masic de hidroxiester (X) icircn
amestecul organic rezultat
Ministerul Educației Naționale
pag 3 din 4
B 12 puncte
Scrieți formulele de structură ale compușilor din schemele de transformări de mai jos
1)
X rarr A
rarr B
rarr C
Y
D
rarr E
rarr F
Z rarr G
rarr H
rarr I
icircn care X ndash anisolul Y ndash ciclohexanona Z ndash 2-butenilfenileterul
2)
L
rarr M rarr N
O
rarr P
rarr R(C7H15N)
R(C7H15N)
rarr S
- L este o hidrocarbură ciclică cu formula moleculară C5H8
- Reducerile se fac cu NaBH3CN și nu au loc la gruparea carbonil
- P este o bază azotată heterociclică supusă unor eliminări (degrădari) Hofmann
Subiectul IV helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 30 puncte
A 10 puncte
Salbutamolul este un bronhodilatator folosit icircn tratamentul astmului și al bronșitei cronice
Salbutamolul (notat cu F) se poate obtine conform schemei de mai jos
rarr
rarr
rarr
rarr
icircn care
- reacția 1 este o transpoziție Fries icircn care esterii fenolici se transforma icircn p-acilfenoli
- substanța (A) este un compus o-disubstituit
- compusul (B) are formula moleculară C9H8O4
- substanța notată cu X este N-benzilterțbutilamina
- F are formula moleculară C13H21O3N
a Scrieți formulele de structură și denumirile IUPAC pentru compușii (A) și (B)
b Realizați sinteza compusului X prin maxim 6 reacții pornind de la acidul benzoic și acidul
dimetilpropanoic specificacircnd condițiile de reacție
c Scrieți formulele de structură ale substanțelor C D E F și G
B 10 puncte
Identificați substanțele notate cu litere din schema de mai jos și scrieți formulele de structură ale
acestora
rarr
rarr
rarr rarr
utilizacircnd următoarele informații
- substanța A cu formula moleculară C10H16O2 reacționează cu H2Ni icircn raport molar 1 3 și
dă reacția iodoformului
Ministerul Educației Naționale
pag 4 din 4
- formula de structură a substanței C este
- DIAB (diizoamilboranul) este un reactiv de hidroborurare selectivă
- diazometanul este folosit pentru metilarea unor grupe acide
C 10 puncte
1 Explicați de ce separarea izomerilor orto și para ai nitrofenolului se poate face prin antrenare cu
vapori de apă
2 Un amestec echimolecular de dietilamină și trietilamină se tratează cu clorură de acetil icircn exces
Scrieți ecuațiile reacțiilor care au loc și notați denumirea compușilor din amestecul final
3 Scrieți maxim cinci ecuații ale reacțiilor prin care fenilizopropilcetona se poate transforma icircn
fenilterțbutilcetonă
Se dau
- masele atomice H- 1 C- 12 N- 14 O- 16 K- 39 Cr- 55 Br- 80 Ag- 108 I- 127
- volumul molar (cn) 3 1
mV 224 dm mol
NOTĂ Timp de lucru 3 ore
Subiecte elaborate și prelucrate de
prof Carmen Bodea Colegiul Național Silvania Zalău
Ministerul Educației Naționale
pag 5 din 4
prof Mariana Pop Liceul Teoretic Emil Racoviță Baia Mare
pag 1 din 7
OLIMPIADA DE CHIMIE etapa județeanăa municipiului Bucureşti
17 martie 2018
Clasa a XI-a Varianta 1
Orice modalitate corectă de rezolvare a cerințelor va fi punctată corespunzător
Subiectul I helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 20 puncte
A 12 puncte
Compusul Formula de structură a compusului Numărul
stereoizomerilor
Numărul
perechilor de
enantiomeri
A
4 1
B
3 -
C
16 8
D CH CndashC CndashCH=C=CHndashCH=CHndashCH=CHndashCH2ndashCOOH 8 4
E HOOCndashCH=CHndashCHClndashCH=CHndashCOOH 4 1
F
3 1
G CH3ndashCHClndashCHOHndashCHClndashCH3 4 1
H
4 2
formula de structură 05 puncte
număr de stereoizomeri 05 puncte
numărul perechilor de enantiomeri 05 puncte
Total 8 compuși x 15 puncte = 12 puncte
pag 2 din 7
B 8 puncte
a Icircn 500 g amestec bdquobrdquo sunt 5 mol Na+ 1 p
500 = m ndash 5 g (H) + 5 23 g Na rarr m = 390 g amestec bdquoardquo 1 p
b) Macid1 Macid2 = Macid1 + 44 Mester1= Macid1 + 28 Mester2= Macid1 + 100
x - mol de acizi 3x mol etanol reacționați y - mol alcool nereacționat
y = 025∙3x = 12212∙mamestec bdquocrdquo100 rarr mamestec bdquocrdquo = 2825x 1 p
mamestec bdquocrdquo= 2825x = x∙(Mac1 + 28) + x∙(Mac1 + 100) + x∙075∙46 2 p
Macid1= 60 g molrarr acid acetic (CH3-COOH) 05 p
Macid2= 104 gmol rarr acid malonic (HOOC-CH2-COOH) 05 p
c) x = 2378 mol acid 1 p
mamestec bdquocrdquo = 671785 g 1 p
Subiectul II helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25 puncte
A
1 17 puncte
a) 4 puncte
A H2 = 1 1 rArr diol M = 90 gmol
rArr C4H10O2 2 puncte
A [O] = 1 1 rarr 1 grupă -OH la Cp și 1 grupă -OH la Ct
A
15 puncte 2-metilpropan-12-diol 05 puncte
b) 4 puncte
B O2 = 02 195 = 1 975
CnH2n+3N + 975O2 rarr nCO2 + (n+15)H2O +
N2
2 middot 975 = 3n + 15 rArr n = 6
rArr C6H15N 3 puncte
B
05 puncte
2-amino-3-metilpentan 05 puncte
c) 5 puncte
Mc = 42 rArr Mc =
= 138 gmol
C CnH2n-6O2 rArr n = 8
rArr C8H10O2 3 puncte
C NaOH = 1 1 rArr 1 grupă OH fenolică
C anh = 1 1 rArr Nu exista alta grupă OH deci al doilea atom de oxigen va fi eteric
C HO ndash C6H4 ndash O ndash CH2 ndash CH3 15 puncte
p-etoxifenol 05 puncte
d) 4 puncte
D AgBr = 1 2
02 mol AgBr rArr 01 mol D
rArr MD = 214
rArr C4H6Br2 (NE=1) 2 puncte
D CH3 ndash CH = CH ndash CHBr2 15 puncte
11-dibromo-2-butena 05 puncte
pag 3 din 7
2 8 puncte
a) C4H10O2 (NE=0) dioli (3) + hidroxieteri (4) = 7 compuși izomeri x 025 puncte = 175 puncte
b) C6H15N - Amine terțiare izomere 7 x 025 puncte = 175 puncte
(=4)
(=2)
(=1)
c) C8H8O2 - 10 compuși izomeri (săgeata indică poziția grupei ndashOH) x 025 puncte = 25 puncte
d) C4H6Br2 (NE = 1) 5 compusi izomeri x 04 puncte = 2 puncte
pag 4 din 7
Subiectul III helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25 puncte
A 13 puncte
a) 7 puncte
A CH3-(CH2)a-COOH 05 p
X R-COO-(CH2-CH2-O-)nH 1 p
Y R-COO-(CH2-CH2-O-)nOC-R 1 p
(1) O (icircn X) = acid
16(2 n)x1002666
M 44n
1 p
(2) O (icircn Y) = acid
16(3 n)x1002126
2M 44n 18
1 p
din relațiile (1) și (2) rezultă Macid și n
MA = 200 gmol 2 p
CH3-(CH2)10-COOH acid dodecanoic (acid lauric) 05 p
b) 2 puncte
n=5 1 p
X CH3-(CH2)10-COO-(CH2-CH2-O-)5H 05 p
Y CH3-(CH2)10-COO-(CH2-CH2-O-)5-OC-(CH2)10-CH3 05 p
c) 25 puncte
A + 5 oxid de etenă rarr X 05 p
x mol 5x mol x mol
2A + 5 oxid de etenă rarr Y + apă 05 p
2x mol 5x mol x moli x mol
A rarr A
y moli y mol 05 p
Din Ctot rarr x = 15 mol 05 p
număr de moli de oxid de etenă = 150 moli 05 p
d) 15 puncte
y = 5 mol A (netransformat)
A (molar) netransformat= 10 05 p
mamorganic final = 16330 g
X (masic) = 3858 1 p
B 12 puncte
16 formule de structură x 075 puncte = 12 puncte
Formulele de structură ale compușilor X Y Z nu se punctează
X A B C
pag 5 din 7
Y D E F
Z G H I
2)
L M N O
P R S
(14-pentadiena)
Subiectul IV helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 30 puncte
A 10 puncte a 25 puncte
A B
05 puncte 1 punct
acid 2-oxietanoilbenzoic 05 puncte acid 5-etanoil-2-hidroxibenzoic 05 puncte
b) (6 ecuații x 0 5 = 3 puncte) Obs Se acordă 60 din punctaj dacă ecuațiile reacțiilor sunt
corecte dar numărul lor este diferit de cel din cerință
(CH3)3CndashCOOH rarr (CH3)3Cndash
(CH3)3CndashCONH2
(CH3)3CndashNH2 (terțbutilamina = Z)
C6H5ndashCOOH rarr C6H5ndashCOCl
rarr C6H5ndashCONHndashC(CH3)3
rarr C6H5ndashCH2ndashNHndashC(CH3)3
- red cu Na ndashOH sau LiAlH4
c) 45 puncte
4 formule de structură x 1 punct = 4 puncte
pag 6 din 7
C D
E F
G Toluen 05 puncte
B 10 puncte
Substanța A C10H16O2 (NE = 3)
A H2 = 1 3 rArr 3 legături π
Reactia iodoformului este o reacție specifică pentru grupa carbonil cetonic care are icircn poziția o
grupă metil
Reacția 1 (HO- - H2O) este o condensare crotonică intramoleculară
formula de structură a lui B este
formula de structură a lui A este
D E F G
CH3
CH
COOCH3
CH2OH
CH3
CH3
CH
COOH
CH2OH
CH3
Structura A = 5 puncte
B D E F G - 5 structuri x 1 = 5 puncte
pag 7 din 7
C 10 puncte
1 2 puncte
Izomerul orto formează legături de hidrogen intramoleculare (05 puncte)
Izomerul para formează legături de hidrogen intermoleculare (05 puncte)
Deci punctul de fierbere izomer para gt punctul de fierbere izomer orto izomerul para nu poate fi
antrenat cu vapori de apă (1 punct)
2 3 puncte
(C2H5)2NH + CH3-COCl rarr CH3-CON(C2H5)2 + HCl
(C2H5)3 + HCl rarr (C2H5)3NH+Cl
- 2 x 075 = 15 puncte
Amestecul final de reacție va conține următorii compuși
- NN-dietilacetamida clorura de trietilamoniu și excesul de clorură de acetil 3x05= 15 puncte
3 5 puncte
C6H
5 C
O
CH (CH3)2
CH3MgBr
C6H
5 C CH (CH3)2
CH3
OH
KMnO4H
2O
C6H
5 C
CH3
OH
C
CH3
OH
CH3 C
6H
5 C
O
C(CH3)3
1 +
2 + H2O
H2O3 --
4 +
5H+
H2O--
1 2 - adiție CH3MgBr (la grupa carbonil) urmată de hidroliză
3 4 - deshidratare și oxidarea dublei legături cu reactiv Baeyer
5 - transpoziție pinacolică
5 ecuații x 1punct = 5 puncte
Obs Se acordă 60 din punctaj dacă ecuațiile reacțiilor sunt corecte dar numărul lor este diferit de cel
din cerință
Barem elaborat de
prof Carmen Bodea Colegiul Național Silvania Zalău
prof Mariana Pop Liceul Teoretic Emil Racoviță Baia Mare
pag 1 din 3
OLIMPIADA DE CHIMIE
etapa județeanăa municipiului Bucureşti
17 martie 2018
Clasa a XII-a
Varianta 1
Subiectul I helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 20 puncte
A Un amestec de metanol şi benzen icircn raport molar 2 3 are puterea calorică inferioară de 3745 MJkg La
arderea unui mol de benzen se degajă de 45 ori mai multă căldură decacirct la arderea unui mol de metanol apa
obţinută fiind icircn stare gazoasă Se cer
a) calculaţi puterea calorică inferioară a unui amestec echimolar de metanol şi benzen
b) calculaţi puterea calorică superioară a metanolului știind că entalpia standard de vaporizare a apei este 0
2vap H O( )
H 44 kJmol l
B La 200 C icircntr-un calorimetru cu capacitatea calorică C = 3 JK se introduc 4 g NaOH şi 146 mL de apă
distilată ( 1 g mL ) După dizolvare sistemul calorimetric se răceşte la 200
C şi apoi soluţia de NaOH se
neutralizează cu o soluţie de HCl de concentraţie 1 M ( s 1 g mL ) avacircnd temperatura 200
C Toate soluţiile
au căldura specifică 1 1c 418 J g K Știind că entalpia molară de dizolvare a NaOH este
0
diz NaOH(s)H 413 kJmol şi entalpia de neutralizare a unui acid tare cu o bază tare este
0
neutrH 5725 kJmol de apă formată se cer
a) temperatura soluţiei obţinute după dizolvarea NaOH
b) temperatura soluţiei finale după neutralizare
Subiectul II helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25 puncte
Se cunosc datele termochimice din tabelul următor 0
subl K(s)H
(kJmol)
0
subl2 (s)I
H
(kJmol)
0
dis2I (g)
H
(kJmol)
K(g)I
(kJmol)
0
diz KI(s)H
(kJmol)
1 I(g)I
(kJmol)
0
f KI(s)H
(kJmol)
0
hidr(aq)K
H
(kJmol)
0
hidr(aq)I
H
(kJmol)
878 628 1525 + 4192 + 1935 10084 - 3279 - 320 - 308
icircn care 0
subl K(s)H - entalpia standard de sublimare a potasiului 2
0
subl I (s)H - entalpia standard de sublimare a
iodului K(g)I - energia de ionizare a potasiului 1 I(g)I - prima energie de ionizare a iodului 0
diz KI(s)H - entalpia
standard de dizolvare a iodurii de potasiu 0
f KI(s)H - entalpia standard de formare a iodurii de potasiu
0
hidr K (aq)H şi 0
hidr I (aq)H - entalpia standard de hidratare a ionului de K respectiv a ionului de I
De asemenea se dau ciclurile
K(s)
K(g)
K(g)
+ 12
I2(s)
I(g)
I(g)+
KI(s)
hidratareK(aq) I(aq)+
U0KI
subl
imar
e
I2(g)21
dis
oci
ere
sub
lim
are
A
dizo
lvar
e
IK
pag 2 din 3
A) Se dizolvă 1 mol de KI(s) icircntr-o cantitate mare de apă obţinacircndu-se o soluţie foarte diluată Folosind
ciclurile de mai sus şi datele termochimice din tabelul dat calculaţi
a) energia de rețea a iodurii de potasiu0
KI(s)U (energia care se degajă la formarea unui mol de KI(s) (cristal) ca
urmare a atracțiilor electrostatice icircntre ionii gazoși de sarcini opuse (g) (g) (s)K I K I )
b) I(g)A - afinitatea pentru electron a iodului
B) Molecula de iod se poate scinda icircn două moduri
2 (s) (g) (g)(1) I I I 2 (s) (g)(2) I 2I
Folosind datele termochimice corespunzătoare
a) calculaţi variaţia de entalpie ce icircnsoțește procesul (1)
b) calculaţi variaţia de entalpie ce icircnsoțește procesul 2 (g)(s)
I 2e 2I
c) consideracircndu-se procesele de recombinare a fragmentelor rezultate icircn scindările (1) şi (2) precizaţi care
proces este favorizat termodinamic
Subiectul III helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25 puncte
O lamă de zinc pur cu masa suficient de mare este pusă icircn contact cu o soluție apoasă bine oxigenată
(2OP = 1 atm = const) care conţine HCI și ZnCl2 Concentrația HCl și concentraţia ZnCl2 sunt HClC = 1 M
respectiv 2ZnClC = 1 M iar temperatura electrolitului este de 25
0 C bdquoDizolvareardquo Zn icircn această soluție ar putea fi
reprezentată prin ecuaţia
2 2 2
1Zn 2HCI O ZnCl H O
2
Cunoscacircndu-se potenţialele standard de reducere 0
2Zn Zn0762 V şi
2 2
0
O H H O1229 V se cere
a) precizaţi dacă Zn bdquose dizolvărdquo sau nu icircn soluția dată
b) dacă Zn bdquose dizolvărdquo icircn soluția dată consideracircndu-se volumul soluției constant determinaţi prin calcul
concentraţia molară a ionilor 2Zn
la care procesul spontan icircncetează Explicaţi concluzia la care aţi ajuns
Informație
Pentru procesul de reducere ox ne red ecuaţia lui Nernst pentru potenţialul de reducere la 250 C este
0
0059 [ ]lg
[ ]ox red ox red
ox
n red unde [ ]ox - concentrația formei oxidate [ ]red - concentrația formei
reduse n - numărul de electroni implicat icircn procesul redox
Subiectul IV helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 30 puncte
Ecuaţia reacţiei de descompunere a substanței X este X(g) 2Y(g) 2Z(g)
La descompunere presiunea totală (P) icircn sistem variază astfel
t (s) 0 200 400 600 800 1200 1600
P (Torr) 300 4632 5968 706 7957 929 10183
Temperatura se menține constantă şi este 298 K De asemenea volumul reactorului este constant şi amestecul de
reacție se comportă ca un gaz perfect Se cer
a) verificaţi faptul că reacţia de descompunere a substanței X este de ordinul 1
b) determinaţi constanta de viteză şi timpul de icircnjumătățire
c) calculaţi presiunea amestecului de reacție după 15 minute şi la sfacircrşitul reacţiei
pag 3 din 3
d) cunoscacircndu-se energia de activare 410 J molaE calculaţi temperatura la care icircn 800 s reacționează 90
din cantitatea inițială de substanță X
Informații
1) Pentru reacțiile de ordinul 1 0 (X)
X
Cln k t
C unde 0 (X)C - concentraţia inițială a reactantului X iar
XC - concentraţia la momentul t a reactantului X k - constanta de viteză
2) Timpul de icircnjumătățire 12t reprezintă timpul icircn care concentraţia inițială a reactantului scade la jumătate
Se dau
- mase atomice H ndash 1 C ndash 12 N ndash 14 O ndash 16 Na ndash 23 K ndash 39 I ndash 127 Zn ndash 65 Cl ndash 355
- volumul molar (cn) 3 1
mV 224 dm mol
- numărul lui Avogadro 23 1
AN 6022 10 mol
- constanta universală a gazelor 3 1 1 1 1R 0082 atm dm mol K 8314 J mol K
- numărul lui Faraday 1F 96485 C mol 51 atm 1013 10 Pa
NOTĂ Timp de lucru 3 ore
Subiecte elaborate şi prelucrate de
prof Irina Popescu Colegiul Naţional bdquoI L Caragialerdquo Ploieşti
prof Iuliana Costeniuc Colegiul Naţional bdquoGrigore Moisilrdquo Bucureşti
prof Vasile Sorohan Colegiul Naţional bdquoCostache Negruzzirdquo Iaşi
pag 1 din 5
OLIMPIADA DE CHIMIE
etapa județeanăa municipiului Bucureşti
17 martie 2018
Clasa a XII-a
Varianta 1
BAREM DE EVALUARE ȘI DE NOTARE
Orice modalitate corectă de rezolvare a cerințelor se va puncta corespunzător
Subiectul I helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 20 puncte
A) 10 puncte
a)
3
6 6
3 3
6 6 6 6
0
c CH OH( )
0
c C H ( )
3
CH OH CH OH
3
C H C H
3
am
H a kJmol
H 45a kJmol
n 2x moli m 64 10 x kg se degajă2xa kJ
n 3x moli m 234 10 x kg se degaja135xa kJ
m 298 10 x kg se dega
l
l
3
6 6
33
0
c CH OH( )
0
c C H ( )
jă Q =155x kJ
37450 298 10Q q m 155xa 37450 298 10 x a 720
155
H a 720 kJmol
H 45a 3240 kJmol
l
l
(3 p)
3 6 6CH OH C H amn n 1 mol m 110 g 011 kgse degajă (720 3240) kJ
3960q 36000 kJkg
011
(2 p)
b)
i c i
1000 1000q H q 720 22500 kJkg
M 32
s iq q n 44 unde n - numărul de moli de apă care rezultă la arderea unui kg de metanol
(2 p)
3 2
3 2 2 2
CH OH H O(g)
s i
3CH OH O CO (g) 2H O(g)
2
2m 1 kg n kmoli 625 moli
32
q q n 44 22500 625 44 25250 kJkg
(3 p)
pag 2 din 5
B) 10 puncte
a)
cedat primit
NaOH primit
0
s
s
0
i i
Q Q
n 01 moli Q 01 41300 4130 J
Q 4130Q (C m c) t t 655
C m c 3 150 418
t t t t t t 2655 C
(4 p)
b)
2NaOH H O(formata) neutr
primit
sf
sf
HCl s s
sf
n 01 moli n 01 moli H 01 ( 5725) 5725 kJ 5725 J
Q 5725 J
QQ (C m c) t t
C m c
n 01 moli V 01 L soluţie HCl m 100 g soluţie HCl
m 150 100 250 g soluţie NaC
l
(4 p)
0 0
f i f
5725t t t 546 t 2546 C
3 250 418
(2 p)
Subiectul II helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25 puncte
A) 10 puncte
Aplicacircnd legea lui Hess icircn ciclurile date rezultă
a) 0 0 0 0
KI(s) diz KI(s) hidr hidrK (aq) I (aq)U H H H
0 0 0 0
KI(s) hidr hidr diz KI(s)K (aq) I (aq)U H H H 64735 kJmol (5 p)
b) 2 2
0 0 0 0 0
f KI(s) subl K(s) subl I (s) disoc I (g) K(g) I(g) KI(s)
1 1H H H H I A U
2 2
2 2
0 0 0 0 0
I(g) f KI(s) subl K(s) subl I (s) disoc I (g) K(g) KI(s)
1 1A H H H H I U 2952 kJmol
2 2 (5 p)
B) 15 puncte
a) 2 (s) (g) (g)(1) I I I 0
1H
2
0
2 (s) 2 (g) subl I (s)I I H 628 kJmol
2
0
2 (g) (g) disoc I (g)I 2I H 1525 kJmol
(g) (g) 1 I(g)I I e I 10084 kJmol
(g) (g) I(g)I e I A 2952 kJmol
2 2
0 0 0
1 subl I (s) disoc I (g) 1 I(g) I(g)H H H I A 9285 kJmol (5 p)
b)
2 (s) (g)I 2e 2I
2
0
2 (s) 2 (g) subl I (s)I I H 628 kJmol
2
0
2 (g) (g) disoc I (g)I 2I H 1525 kJmol
pag 3 din 5
(g) (g) I(g)2I 2e 2I 2A 2 ( 2952) kJ
2 2
0 0 0
subl I (s) disoc I (g) I(g)H H H 2A 3751 kJmol (5 p)
c)
Consideracircndu-se procesele de recombinare a fragmentelor rezultate icircn scindările (1) şi (2)
(g) (g) 2 (s)I I I
2 2
0 0 0 0
1 1 subl I (s) disoc I (g) 1 I(g) I(g)
H H ( H H I A ) 9285 kJmol
(g) 2 (s)2I I
2 2
0 0 0
2 subl I (s) disoc I (g)
H ( H H ) 2153 kJmol (4 p)
Inversul procesului (1) este favorizat energetic deoarece recombinarea fragmentelor este un proces puternic
exoterm (1 p)
Subiectul III helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25 puncte
a)
2
2 0 2
1 Zn Zn
0059Oxidare Zn Zn 2e lg[Zn ]
2
(3 p)
22 2
0 2 12
2 2 2 OH OO H
1 0059Reducere 2H O 2e H O lg([H ] p )
2 2
(3 p)
2[Zn ] [H ] 1M 2OP 1 atm
2 22
0 0
2 1 H OO H Zn ZnE 1229 ( 0762) 1991 V gt 0 (3 p)
dizolvarea zincului icircn soluția data are loc spontan (1 p)
b) Icircn timpul dizolvării Zn concentrația ionilor Zn2+
crește iar cea a H+ scade Procesul icircncetează atunci cacircnd
concentrațiile Zn2+
și H+ ajung la astfel de valori icircncacirct forţa electromotoare E este egală cu zero (3 p)
2 2 2 22 2
2 20 0 0 0
2 1 2 2H O H OO H O HZn Zn Zn Zn
0059 [H ] 0059 [Zn ]E lg 0 lg
2 [Zn ] 2 [H ]
2 267
2 2
[Zn ] [Zn ]lg 6749 3 10
[H ] [H ]
(3 p)
Pe baza raportului de mai sus se pot evalua concentrațiile ionilor Zn2+
și H+ atunci cacircnd procesul icircncetează
Scăderea concentrației H+ este de două ori mai rapidă decacirct creșterea concentrației ionilor Zn
2+ Astfel
concentrațiile ionilor Zn2+
și H+ sunt date de ecuaţiile
2
2
Zn[Zn ] 1 C
şi 2H Zn[H ] 1 C 1 2 C
(4 p)
2
2 2 2
2
67 2 67Zn
2 Zn Zn Zn
Zn
1 C3 10 (1 4 C 4 C ) n 1 C unde n 3 10
(1 2 C )
2 2
2
Zn Zn4n C (4n 1) C n 1 0
4n 1 4n şi n 1 n
2 2 2 2
2
Zn Zn Zn Zn4n C 4n C n 0 2 C 1 C 05 şi 2H Zn
C 2 C 1 2[Zn ] 15M (3 p)
[H ] 0 adică bdquodizolvareardquo Zn icircncetează atunci cacircnd tot HCl s-a consumat icircn proces (2 p)
pag 4 din 5
Subiectul IV helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 30 puncte
a)
Fie - gradul de disociere al reactantului X
X (reacţ) X (reacţ)
0 (X) 0
C P
C P X (reacţ) 0 0 X (reacţ) 0XP P P P P (1 ) P unde XP - presiunea parţială a
reactantului X la momentul t
X(g) 2Y(g) 2Z(g)
Momentul PX PY PZ P
t 0 P0 - -
t 0(1 ) P 02 P 02 P 0(1 3 ) P
t 0 02P 02P 04P
k t0 0
X 0
0 (X)
X
C P P 1ln ln ln k t ln k t 1 e
C P (1 )P 1
La momentul t 0P (1 3 ) P k t k t
0 0 0 0P P 3(1 e )P P 4P 3P e
k t k t0 0
0 0
4P P 3Pe e
3P 4P P
0
0
3Pk t ln
4P P
0
0
3P1k ln
t 4P P
(6 p)
t = 200 s (1) 3 1
1k 10 s
t = 400 s (2) 3 1
1k 10 s
t = 600 s (3) 4 1
1k 999 10 s
t = 800 s (4) 3 1
1k 10 s
t = 1200 s (5) 3 1
1k 10 s
(1) (2) (3) (4) (5)
1 1 1 1 1k k k k k k rezultă că reacţia este de ordinul 1 (5 p)
b) Constanta de viteză la 298 K este 3 1k 10 s (1 p)
12 3
ln 2 0693n 1 t 693 s
k 10 (3 p)
c) La momentul t = 15 min de la icircnceputul reacţiei k t k t
0 0 0P 4P 3P e (4 3 e )P 834 Torr (3 p)
0P 4P 1200 Torr (3 p)
d) 0 0
X 0
P P 1 1 1ln ln k t ln k t k ln
P (1 )P 1 t 1
La t = 800 s 3 11 1
k ln 2878 10 s800 1 09
(4 p)
EaRTk A e
pag 5 din 5
E
RTa
k A e
a a
a a
E Ek R k 1 1 1 1 R kln ln ln T 40374 K
k RT RT E k T T T T E k (5 p)
Barem elaborat de
prof Irina Popescu Colegiul Naţional bdquoI L Caragialerdquo Ploieşti
prof Iuliana Costeniuc Colegiul Naţional bdquoGrigore Moisilrdquo Bucureşti
prof Vasile Sorohan Colegiul Naţional bdquoCostache Negruzzirdquo Iaşi
pag 2 din 3
Subiectul III helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25 puncte
1 Peste o substanță X sub formă de pulbere neagră se adaugă soluție de acid sulfuric Nu are loc
degajare de gaz și se formează o soluție de culoare albastră Soluția obținută se icircmparte icircn două probe identice
A și B
Proba A este supusă evaporării și se formează cristale albastre Prin icircncălzirea acestor cristale se obține
o sare anhidră și 18 g de apă
Icircn proba B se adaugă 25 g de cadmiu Soluția devine incoloră și se separă un amestec solid care după
filtrare și uscare cacircntărește 154 g
a Identificați substanța X și scrieți ecuația reacției acesteia cu acidul sulfuric
b Calculați compoziţia procentuală de masă a amestecului solid rezultat după adăugarea cadmiului icircn
proba B
c Determinați prin calcul formula chimică a cristalohidratului albastru
2 Un aliaj al aluminiului cu zincul se introduce icircntr-o soluție de hidroxid de sodiu cu concentrația
procentuală masică 329 rezultacircnd 3584 L de gaz măsurat icircn condiții normale de presiune și temperatură Se
obține o soluție care are masa mai mare cu 20 decacirct masa soluției inițiale Icircn această soluție concentrația
hidroxidului de sodiu este 101 Determinați masa aliajului
Subiectul IV helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 30 puncte
Robotul american CURIOSITY ajuns cu bine pe planeta Marte a avut misiunea de a afla dacă planeta
roşie a oferit icircn trecutul ei condiţii propice pentru viaţă Pentru aceasta un braţ al robotului a prelevat eşantioane
din solul marţian care au fost transferate icircn interiorul robotului şi analizate cu ajutorul instrumentelor de la
bordul său
Un eşantion din solul marţian cu masa de 20 g conţine doi compuşi binari X şi Y icircn procente masice de
60 respectiv 40 Compusul X conţine 30 oxigen procente masice și se foloseşte icircn industria metalurgică
sau la fabricarea unor pigmenţi icircn vopsitorie Compusul Y conține 2222 oxigen procente masice
1 Calculați procentul masic de oxigen din eşantionul analizat
2 Determinaţi formulele chimice ale compuşilor X și Y
3 Prin icircncălzirea la 14000C a 288 g de compus X masa acestuia a scăzut cu 333 obţinacircndu-se
substanţa solidă Z
a Determinaţi formula chimică a substanţei Z
b Scrieţi ecuaţia reacţiei care are loc la icircncălzirea compusului X la 14000C
4 Prin icircncălzirea compusului X cu sodă calcinată se formează un compus ternar A şi o substanţă
gazoasă B Icircn această reacție raportul molar X sodă calcinată A = 1 1 2
Compusul A formează icircn reacţia cu apa doi hidroxizi D şi E iar icircn reacția cu acidul clorhidric două
săruri F și G
Hidroxidul D care se transformă prin calcinare icircntr-unul dintre compușii identificați pe planeta Marte
se tratează cu soluţie de acid azotic iar peste soluţia obţinută se adaugă soluţie de iodură de potasiu
a Identificaţi substanţele notate cu litere A B D E F și G
b Scrieţi ecuaţiile reacţiilor chimice descrise icircn problemă la punctul 4
ANEXĂ TABELUL PERIODIC AL ELEMENTELOR - pentru rezolvarea subiectelor se folosesc mase
atomice rotunjite
Volumul molar 0
mV = 224 dm
3∙mol
-1
NOTĂ Timp de lucru 3 ore
Subiecte elaborate și prelucrate de
prof Gheorghe Carmen-Luiza - Liceul Tehnologic Costin Nenițescurdquo Buzău
prof Luncan Anița - Colegiul Național bdquoEmanuil Gojdurdquo Oradea
prof Morcovescu Mihaela Veronica - Colegiul Național bdquoMihai Viteazulrdquo Ploiești
pag 3 din 3
ANEXĂ TABELUL PERIODIC AL ELEMENTELOR
pag 1 din 2
OLIMPIADA DE CHIMIE
etapa județeanăa municipiului Bucureşti
17 martie 2018
Clasa a VIII-a
Barem de evaluare și notare
Varianta 1
Se punctează corespunzător orice modalitate corectă de rezolvare a cerințelor
Subiectul I helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 20 puncte
1 9 puncte
6 reactanți x 05 puncte 3 puncte
6 ecuații ale reacțiilor chimice x 1 punct 6 puncte
2 4 puncte
V2O5 Na3VO4 2 x 1 punct 2 puncte
V2O5 + 6 NaOH rarr2 Na3VO4 + 3H2O 2 puncte
3 7 puncte
identificarea sării NH4NO3 1 punct
ecuațiile reacțiilor chimice 6 puncte
Subiectul II helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25 puncte
a 1075 puncte defalcate astfel
20 substanțe x 05 puncte 10 puncte
A H2S B S a O2 b H2O c SO2 d SO3 e H2SO4 f KNO3 g K2SO4 h KHSO4 i N2 j HNO3 k NO2
l P4 m H3PO4 n Ca(H2PO2)2 o Ca(OH)2 p H3PO2 r H2 s CaSO4
pentru substanțele j m și n se mai adaugă cacircte 025 puncte pentru justificare 075 puncte
b 12 ecuații chimice x 1 punct 12 puncte
(1) 2H2S + O2 rarr 2S + 2H2O + energie
(2) 2H2S + 3O2 rarr 2SO2 + 2H2O + energie
(3) 2SO2 + O2 rarr 2SO3
(4) SO3 + H2O rarr H2SO4
(5) 6KNO3 + 5S + 2H2O rarr K2SO4 + 4KHSO4 + 3N2 + energie
(6) 2H2S + SO2 rarr 3S + 2H2O
(7) SO2 + 2HNO3 rarr 2NO2 + H2SO4
(8) S + 2H2SO4 rarr 3SO2 + 2H2O
(9) P4 + 20HNO3 rarr 4H3PO4 + 20NO2 + 4H2O
(10) Ca(H2PO2)2 + 2H2O rarr Ca(OH)2 + 2H3PO2
(11) P4 + 2Ca(OH)2 + 4H2O rarr 2Ca(H2PO2)2 + 2H2
(12) Ca(OH)2 + H2SO4 rarr CaSO4 + 2H2O
c 3 formule chimice x 075 puncte 225 puncte
H3PO3 NaH2PO3 Na2HPO3
pentru scrierea formulei chimice Na3PO4 se scade 1 punct din punctajul total acordat
pag 2 din 2
Subiectul III helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25 puncte
1 15 puncte
a 3 puncte
X CuO 1 punct
ecuația reacției CuO + H2SO4 rarr CuSO4 + H2O 2 puncte
b 8 puncte
ecuația reacției Cd + CuSO4 rarr CdSO4 + Cu 2 puncte
mCu= 128 g mCd reacționat = 224 g 4 puncte
mCd nereacționat = 26 g 1 punct
83116 Cu 16883 Cd 1 punct
c 4 puncte
determinarea formulei chimice a cristalohidratului CuSO4∙5H2O 4 puncte
2 10 puncte
2 ecuații chimice x 2 puncte 4 puncte
maliaj = 335 g (mAl = 27 g mZn = 65 g) 6 puncte
(din care 4 puncte pentru raționament corect și 2 puncte pentru rezultat corect)
Subiectul IV helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 30 puncte
1 3 puncte
procentul masic de oxigen din eșantion 2688 3 puncte
2 4 puncte
determinarea formulelor chimice X Fe2O3 şi Y FeO 2 x 2 puncte 4 puncte
3 7 puncte
a formula chimică a lui Z Fe3O4 5 puncte
b ecuația reacției chimice
6Fe2O3 rarr 4Fe3O4 + O2 2 puncte
4 16 puncte
a 6 substanțe x 05 puncte 3 puncte
A NaFeO2 B CO2 D Fe(OH)3 E NaOH FG FeCl2FeCl3
b 6 ecuații chimice
Fe2O3 + Na2CO3 rarr 2NaFeO2 + CO2 3 puncte
NaFeO2 + 2H2O rarr Fe(OH)3 + NaOH 2 puncte
NaFeO2 + 4HCl rarr NaCl + FeCl3 + 2H2O 2 puncte
2Fe(OH)3 rarr Fe2O3 + 3H2O 2 puncte
Fe(OH)3 + 3HNO3 rarr Fe(NO3)3 + 3H2O 2 puncte
2Fe(NO3)3 + 6KI rarr 2FeI2 + I2 + 6KNO3 2 puncte
Barem elaborat de
prof Gheorghe Carmen-Luiza - Liceul Tehnologic Costin Nenițescurdquo Buzău
prof Luncan Anița - Colegiul Național bdquoEmanuil Gojdurdquo Oradea
prof Morcovescu Mihaela Veronica - Colegiul Național bdquoMihai Viteazulrdquo Ploiești
pag 1 din 3
OLIMPIADA DE CHIMIE
etapa județeană a municipiului Bucureşti
17 martie 2018
Clasa a IX-a
Varianta 1
Subiectul I helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 20 puncte
A 10 puncte
Identificați substanțele notate cu litere icircn schema de transformări Se cunoaşte că E este un hidracid
(1) CuS + O2 rarr A + X
(2) X + H2 rarr Z + Y
(3) A + Cl2 + Y rarr D + E
(4) X + E rarr G + Y
(5) A + CO rarr B + T
(6) Q temperatură X + T
B 10 puncte
1 Descrieți pe scurt o metodă de determinare a masei molare a unui gaz necunoscut sintetizat icircn laborator Se
consideră că laboratorul de chimie dispune de orice mijloc de determinare a parametrilor ce caracterizează
starea gazoasă
2 La adăugarea treptată a unei soluţii de iodură de potasiu icircn soluţie de azotat de mercur(II) se formează un
precipitat portocaliu Continuacircnd adăugarea de soluţie de iodură de potasiu se observă că precipitatul se
dizolvă Scrieţi ecuatiile reacţiilor chimice pe baza cărora s-au făcut observațiile experimentale
Subiectul II helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25 puncte
A 10 puncte
La fabricarea unui circuit integrat pentru industria electronică se utilizează cupru Acesta se depune
icircntr-un strat cu grosimea de 060 mm pe o placă de plastic laminată avacircnd forma dreptunghiulară cu
dimensiunile de 8 cm și 16 cm Apoi pe placa de plastic laminată peste cuprul depus este bdquoimprimatrdquo un
tipar de circuit integrat confecționat dintr-un polimer protector
Cuprul icircn exces este icircnlăturat printr-un proces reprezentat prin ecuația reacției
Cu(s) + [Cu(NH3)4]Cl2(aq) + 4NH3(aq) 2[Cu(NH3)4]Cl(aq)
Polimerul protector este icircndepărtat cu solvenți specifici
O uzină produce 10000 de plăci cu circuite integrate Știind că 80 din masa de cupru utilizată se
icircnlătură de pe fiecare placă calculați masele de [Cu(NH3)4]Cl2 și de amoniac necesare pentru producția celor
10000 de plăci cu circuite integrate (densitatea cuprului 896 g∙cm-3
se consideră randamentul procesului
100)
B 15 puncte
Gazele naturale folosite drept combustibil pentru centralele termoelectrice conţin metan şi hidrogen
sulfurat Pentru a putea fi utilizate acestea trebuie să respecte standardele de mediu de aceea trebuie
determinat conținutul lor icircn sulf
Conținutul de sulf dintr-o probă de gaze naturale a fost determinat prin arderea a 4476 g probă cu
oxigen icircn exces Gazele rezultate s-au barbotat icircntr-o soluție de apă oxigenată de concentrație procentuală
masică 3 care a oxidat dioxidul de sulf la acid sulfuric Pentru neutralizarea acidului sulfuric s-au adăugat
25 mL soluție de hidroxid de sodiu de concentrație 923middot10-3
molL Excesul de hidroxid de sodiu este
neutralizat de 1333 mL soluție acid clorhidric cu concentrația 1007middot10-3
molL
Determinaţi procentul masic de sulf din proba de gaze naturale
pag 2 din 3
Subiectul III helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25 puncte
A 10 puncte
Scrieți ecuațiile reacțiilor dintre următorii compuși și apă la temperatură standard
a CaCN2
b Mg3N2
c KO2
d BrF
e K3P
B 15 puncte
Icircntr-un vas de reacție (1) se introduc 1335 g clorură de aluminiu și 100 g soluție hidroxid de sodiu de
concentrație procentuală masică 10
Icircntr-un alt vas de reacție (2) se introduc 1335 g clorură de aluminiu și 100 mL soluție hidroxid de sodiu de
concentrație 35 M și densitatea 1135 g∙cm-3
Determinați compoziția procentuală masică a amestecului omogen rezultat icircn urma proceselor chimice atacirct
icircn vasul de reacție de reacție (1) cacirct și icircn vasul de reacție (2) (Precipitatul format se consideră practic
insolubil icircn apă)
Subiectul IV helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 30 puncte
Despre două substanțe gazoase A și B se cunosc informațiile
- un vas de sticlă gol cacircntărește 658572 g iar cacircnd este umplut cu azot gazos la presiunea de 790 torr și
temperatura de 15 0C are masa 659452 g Dacă vasul este golit și se umple din nou cu substanța gazoasă
elementară A la presiunea de 745 torr și 26 0C cacircntărește 66059 g
- compusul organic B un gaz ce conține 856 C și 144 H este introdus icircntr-un reactor de combustie din
oțel inoxidabil cu volumul 1068 L icircmpreună cu oxigen gazos icircn exces la temperatură constantă de 22 0C
presiunea icircn reactor este 1198 atm Icircn interiorul reactorului se găsește un container icircnchis prevăzut cu perete
poros impregnat cu perclorat de magneziu anhidru și Ascarit un material constituit din azbest icircmbibat cu
hidroxid de sodiu Ascarit-ul absoarbe cantitativ gazul rezultat la combustie iar percloratul de magneziu
absoarbe cantitativ apa formată Ascarit-ul și percloratul de magneziu nu reacționează cu gazul B sau cu
oxigenul Masa totală a containerului este 7653 g Reacția de ardere a compusului B este inițiată de o
scacircnteie presiunea crește imediat apoi icircncepe să scadă și la final se stabilizează la valoarea de 602 atm La
final reactorul este deschis containerul se cacircntărește și se constată că are masa 8467 g Arderea are loc icircn
reactor şi nu icircn container
a Determinați formulele chimice ale celor două gaze A și B
b Gazul A şi gazul B reacţionează icircn raport molar de 11 rezultacircnd un singur compus lichid C
(reacţie de combinare) Icircntr-o incintă cu volumul de 12 L se introduc 10 L de gaz A și 86 L de gaz B
(volume măsurate icircn condiții normale) ce reacţionează icircn vederea obţinerii compusului C Calculați masa de
compus C
c Pe baza informațiilor de la punctul b calculați presiunea finală din incintă (exprimată icircn torri)
după obținerea substanței C la temperatura de 27 0C
Anexă tabelul periodic-pentru rezolvarea subiectelor se folosesc mase atomice rotunjite
Volumul molar 0
mV = 224 dm
3∙mol
-1
Constanta universală a gazelor 3 1 1R 0082 atm dm mol K
1 atm = 760 torr
NOTĂ Timp de lucru 3 ore
Subiecte elaborate şi prelucrate de
prof Rodica BĂRUŢĂ Colegiul Naţional Horea Cloşca şi Crişanldquo Alba Iulia
prof Lavinia MUREŞAN Colegiul Naţional Alexandru Papiu Ilarianldquo Tg Mureş
pag 3 din 3
ANEXA ndash TABELUL PERIODIC AL ELEMENTELOR
pag 1 din 2
OLIMPIADA DE CHIMIE
etapa județeană a municipiului Bucureşti
17 martie 2018
Clasa a IX-a
BAREM DE EVALUARE ȘI NOTARE
Varianta 1
Orice modalitate corectă de rezolvare a cerinţelor se punctează corespunzător
SUBIECTUL I 20 puncte
Ahelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 10 puncte
Litera
substanței A B T D E X G Y Z Q
Formula
chimică a
substanței
SO2 S CO2 H2SO4 HCl CuO CuCl2 H2O Cu CuCO3
punctaj 1 punct 1 punct 1 punct 1 punct 1 punct 1 punct 1 punct 1 punct 1 punct 1 punct
B 10 puncte
1 p∙M = ρ∙R∙T M = ρ∙R∙Tp descrierea metodei măsurarea ρ T p determinarea masei molare prin calcul
5p
2 ecuațiile reacțiilor 2 x 25p 5p
SUBIECTUL II 25 puncte
A 10 puncte
calcul pentru o plăcuță
086 mol cupru exces (icircnlăturat) 4p
086 mol [Cu(NH3)4]Cl2 17458 g [Cu(NH3)4]Cl2 2p
344 mol NH3 5848 g NH3 2p
pentru 10000 plăcuțe 17458 kg [Cu(NH3)4]Cl2 1p
5848 kg NH3 1p
B 15 puncte
nNaOH total= 023075∙10-3
mol 1p
nHCl = nNaOH exces neutalizat cu HCl = 013423∙10-3
mol 1p
nNaOH consumat= 009652∙10-3
mol 1p
nacid sulfuric = 004826∙10-3
mol 2p
mS =154432∙10-3
g 5p
00345 S 5p SUBIECTUL III 25 puncte
A 10 puncte
5 ecuații x 2p = 10 puncte
CaCN2 + 3H2O CaCO3 + 2NH3
Mg3N2 + 6H2O 3Mg(OH)2 + 2NH3
2KO2 + 2H2O 2KOH + O2 + H2O2
BrF + H2O HF + HOBr
2K3P + 6H2O 2PH3 + 6KOH
B 15 puncte
Vasul de reactie 1
AlCl3 + 3NaOH rarrAl(OH)3 + 3NaCl
AlCl3 icircn exces 2p
Vasul de reactie 2
AlCl3 + 3NaOH rarrAl(OH)3 + 3NaCl
NaOH icircn exces
Al(OH)3 + NaOH rarrNa[Al(OH)4] 2p
Vasul 1 amestec omogen format din H2O NaCl AlCl3 icircn exces H2O 84195 NaCl 1368 AlCl3 212 5p
Vasul 2 amestec omogen format din H2O NaCl Na[Al(OH)4] H2O 8092 NaCl 1427 Na[Al(OH)4] 479
6p
pag 2 din 2
SUBIECTUL IV 30 puncte mazot= 088 g 1p
V = 07143 L 1p
mA= 2018 g 1p
MA=71gmol 2p
A Cl2 2p
B CxH2x 4p
CxH2x +
O2rarr xCO2 + xH2O 4p
Notăm cu a = numărul de moli CxH2x (B) din reactorul de combustie nmoli initial (B + oxigen) = 5289 mol
Vfinal = 2657 mol oxigen exces
Δn = 5289 - 2657 = 2632 mol de B + oxigen consumat icircn reacția de ardere
a + 15 a∙x = 2632 (1)
Δmcontainer = 8467 ndash 7653 = 814 g
a∙44∙x + a∙18∙x = 814 masa de CO2 absorbit de Ascarit = a∙44∙x masa de apă absorbită de perclorat de
magneziu anhidru este a∙18x
a∙x=1313 (2)
din (1) si (2) rezultă a= 06625 mol B x = 2 4p
B C2H4 2p
CC2H4Cl2 2p
masă compus C = 38g 2p
p = 0128 atm = 9728 torr 5p
Barem elaborat de
prof Rodica BĂRUŢĂ Colegiul Naţional Horea Cloşca şi Crişan ldquoAlba Iulia
prof Lavinia MUREŞAN Colegiul Naţional Alexandru Papiu Ilarianldquo Tg Mureş
pag 1 din 7
OLIMPIADA DE CHIMIE
etapa județeanăa municipiului Bucureşti
17 martie 2018
Clasa a X-a
Varianta 1
Indicații
Pentru rezolvarea problemelor utilizați masele atomice rotunjite din TABELUL PERIODIC AL ELEMENTELOR - Anexă
Subiectul I 25 puncte
A 13 puncte
Olimpiada Internațională de Chimie este un concurs internațional pentru elevii de liceu Prima participare a
Romacircniei la Olimpiada Internațională de Chimie a fost icircn 1970 icircn Ungaria iar icircn anii 1974 și icircn 1983 Romacircnia a
fost gazda olimpiadei internaționale Prima ediţie a Olimpiadei Internaţionale de Chimie a avut loc la Praga icircn
1968 iar a 50ndasha ediție se va organiza icircn 2018 la Bratislava și Praga
Prima problemă de chimie organică din cadrul unei olimpiade internaționale este problema de mai jos (nr 1)
care a fost propusă icircn anul 1969 la Katowice Polonia
1 O probă cu volumul de 10 cm3 dintr-o hidrocarbură gazoasă necunoscută se arde icircn 70 cm
3 oxigen Prin
răcirea amestecului gazos rezultat volumul acestuia scade la 65 cm3 Acest amestec gazos este barbotat printr-o
soluție de hidroxid de potasiu volumul reducacircndu-se la 45 cm3 care sunt absorbiți de pirogalol Știind că toate
volumele sunt măsurate icircn condiții normale determinați fomula moleculară a hidrocarburii necunoscute
2 Tetra-terț-butilmetanul un izoheptadecan este un compus organic ipotetic cu formula C17H36 Acest compus
este de interes deoarece se crede că este cea mai mică hidrocarbură saturată aciclică care nu poate exista din
cauza icircmpiedicării sterice
a Scrieți formula de structură a acestui izoheptadecan și denumiți-l conform IUPAC
b Notați numărul de radicali divalenți care provin de la tetra-terț-butilmetan
3 Floarea-soarelui este o plantă frumoasă şi utilă Frumuseţea acestei flori a icircnaripat imaginaţia oamenilor
născacircnd multe legende Pictori celebri au imortalizat-o ajungacircnd celebră pictura lui V Van Gogh Se ştie că
floarea-soarelui are şi proprietăţi curative deorece conţine grăsimi sănătoase fibre proteine vitamine sau
minerale
Compușii notați cu X și Y au fost izolați din floarea soarelui
3 2 2( ) ( )X CH CH CH C C CH CH CH CH CH CH
3 5 2( ) ( )Y CH C C CH CH
a Denumiți compusul X conform IUPAC
b Scrieți formula de structură a unui izomer de poziție al compusului Y care reacționează cu reactivul
Tollens icircn raport molar 12
4 Terpenii cunoscuți și sub denumirea de izoprenoide reprezintă o grupă de substanțe chimice heterogene din
punct de vedere structural care sunt foarte răspacircndite icircn natură Structura lor de bază pornește de la cea
a izoprenului
a Prin oxidarea izoprenului cu dicromat de potasiu icircn mediu acid se formează CO2 H2O și un cetoacid
Scrieți formula de structură a cetoacidului și calculați raportul molar izopren K2Cr2O7 H2SO4
b Scrieți formulele de structură ale alcoolilor cu formula moleculară C5H10O izomeri de constituție care pot
forma la deshidratare izopren
pag 2 din 7
B 12 puncte
1 Se dă seria de compuși organici
a Notați literele corespunzătoare compușilor care conțin un număr egal de atomi de carbon terțiar respectiv
cuaternar icircn moleculă Precizați numărul atomilor de carbon terțiar respectiv de carbon cuaternar din molecula
fiecărui compus ales
b Denumiți compusul B Scrieți formula de structură a compusului obținut prin oxidarea lui B cu KMnO4 icircn
mediu acid
2 Scrieți formula de structură a produsului majoritar obținut la bromurarea compușilor de mai jos icircn raport
molar 11
a b
3 Scrieți formulele de structură ale substanțelor notate cu literele X Y Z și respectiv A B C din următoarele
ecuații chimice și indicați icircn fiecare caz produsul majoritar de reacție
a
CH2
CH CH CH CH CH2 Br
2
CCl4
X
Y+
Z Compușii X Y și Z sunt izomeri de constituție avacircnd raportul masic C Br = 9 20
b
CH2
CH3O
CH3O CH
C
ClO
CH2
AlCl3
A
B
C
Subiectul II 20 puncte
A 8 puncte
Doi alcooli izomeri de poziție A și B cu formula moleculară C9H10O dau aceeași hidrocarbură C icircn prezența
acidului sulfuric la icircncălzire (reacția 1) Hidrogenarea catalitică a lui C (reacția 2) conduce la hidrocarbura D cu
formula moleculară C9H10 care prin nitrare (reacția 3) conduce numai la doi mononitroderivați aromatici X și Y
a Determinați fomulele de structură ale compușilor notați cu literele A B C D X și Y
b Scrieți ecuațiile chimice ale celor trei reacții
c Scrieți formulele de structură ale compușilor care se obțin la oxidarea compușilor X și Y cu soluție acidă de
KMnO4 și denumiți-i conform IUPAC
pag 3 din 7
B 7 puncte
Hidrocarbura X cu formula brută C3H5 conţine icircn moleculă un atom de carbon primar trei atomi de carbon
secundar un atom de carbon terţiar şi unul cuaternar Sub acţiunea K2Cr2O7H2SO4 compusul X se transformă icircn
substanţa Y care prin icircncălzire se decarboxilează (eliminare de CO2) transformacircndu-se icircn cetona Z
a Determinați formula moleculară a hidrocarburii X
b Cunoscacircnd raportul molar al reactanților icircn reacția de oxidare energică X K2Cr2O7 H2SO4 = 1 1 4
determinați formulele de structură posibile ale hidrocarburii X care corespund cerințelor problemei
c Scrieți formulele de structură posibile ale compușilor notați cu literele Y și Z care corespund cerințelor
problemei și notați denumirile IUPAC ale acestora
C 5 puncte
Hidrocarbura A cu raportul masic C H = 16 1 participă la următoarele transformări
04 2 4 2 2
8 4 32 2KMnO H SO t C H O
A B C H O
2 42 CCl etanol 4HBrBr KOHA C D
2 hidratareD X Y
a Determinați formula moleculară a hidrocarburii A
b Scrieți formulele de structură ale substanțelor notate cu literele A B C D X și Y
Subiectul III 20 puncte
Informații I Hidrogenarea alchinelor
Adiția hidrogenului la alchine poate conduce la trans-alchene sau la cis-alchene icircn funcție de condițiile de
reacție
R C C RPdPb+2
C C
R
H
R
H
H2
R C C R C C
H
R
R
H
H2
Na
NH3 lichid
II Reacţiile acetilurilor metalice cu aldehide sau cetone
Acetilurile sodice (cel mai bine icircn amoniac lichid) şi acetilurile magneziene (icircn eter) reacţionează cu aldehide şi
cetone dacircnd alcooli acetilenici (A E Favorski) de exemplu
CH3
C
CH3
O NaC CH
CH3
C
CH3
ONa
C CH
H2OCH3
C
CH3 C CH
OH
-12H2-NaOH
III Reacția Heck
Premiul Nobel pentru chimie a fost acordat icircn anul 2010 americanului Richard Heck și japonezilor Akira Suzuki
și Ei-ichi Negishi pentru cercetările lor asupra cuplajului icircncrucişat catalizat cu paladiurdquo Numită și reacția
Heck reacția de cuplare icircncrucișată catalizată de Pd este de o importanță deosebită deoarece permite substituția
pe atomii de carbon hibridizați sp2
unde X = I Br etc
R H R Ar CN etc
Această reacție de cuplare este stereoselectivă cu predilecție pentru trans-cuplare
pag 4 din 7
A 5 puncte
Scrieți ecuaţiile reacţiilor prin care se pot realiza următoarele transformări
1 pornind de la etină rarr cis-2-butenă (icircn cel mult 4 etape)
2 folosind doar benzen (ca sursă de carbon) rarr acid 3-benzoilpropenoic (icircn cel mult 3 etape)
B 5 puncte
Utilizacircnd reacția Heck a fost posibilă obținerea compusului B icircn condiții blacircnde și cu randament bun pornind de
la substanța T folosind schema
H2C CH C6H5 Pd
700C
(CH3COO)2A
PdCS
1500C-2H2
B(C48H32)
4 T
-4HBr Substanța T are următoarea formulă de structură
a Calculați formula brută a compusului B
b Determinați raportul atomic C Br icircn substanța T
c Determinați numărul de covalențe sigma din molecula substanței T
d Scrieți formulele de structură ale compușilor A și B
e Calculați numărul de electroni π (pi) din 3 mol de compus B
C 10 puncte La arderea unui mol de hidrocarbură X reacția fiind totală raportul molar X CO2 H2O = 1 12 6 Prin
oxidarea unui mol de hidrocarbură X cu dicromat de potasiu icircn soluție acidă se obțin substanțele C6O6 CO2
H2O icircn raport molar C6O6 CO2 H2O = 1 6 6
a Determinați formula moleculară a hidrocarburii X
b Scrieți formulele de structură ale substanțelor X și C6O6
c Hidrocarbura Y care este izomer de constituție al hidrocarburii X formează prin oxidare cu KMnO4 icircn
soluție acidă CO2 H2O și o substanță organică cu formula moleculară C7H6O2 pe care Mitscherlich a obţinut-o
icircn anul 1834 dintr-o răşină extrasă din arborele Styrax benzoin numită benzoe sau smirnă
c1 Scrieți formula structurală a hidrocarburii Y denumiți conform IUPAC hidrocarbura determinată
c2 Calculați volumul soluției acide de KMnO4 2 M necesar oxidării unui număr de moli de hidrocarbură
Y egal cu numărul atomilor de carbon din molecula acesteia
Subiectul IV 35 puncte
Informații
I Ozonoliza alchenelor
Ozonoliza constă practic icircntr-o succesiune de două reacţii
- Acţiunea moleculei de ozon asupra legăturii C=C cu formare de ozonidă instabilă explozivă
- Hidroliza ozonidei cu formarea de compuşi carbonilici corespunzători (aldehide sau cetone)
C C
RR
R H
1O3
2H2Ored
-H2O2
C
R
R
O + C
R
H
O
cetonatilde aldehidatilde De obicei icircn cazul formării aldehidelor pentru a evita posibila lor oxidare mai departe de către apa oxigenată
rezultată se introduce icircn amestecul de reacție icircn final un reducător (Zn NaHSO3 Na2S2O3 etc)
H2O2 + Zn rarr ZnO + H2O
II Metateza alchenelor (olefinelor)
Metateza alchenelor este o reacție organică care implică redistribuirea fragmentelor de alchene prin scindarea și
regenerarea dublei legături carbon-carbon icircn prezența unor catalizatori specifici icircn general pe bază de wolfram
Datorită simplității relative a metatezei alchenei acest proces creează mai puține produse secundare nedorite și
mai puține deșeuri periculoase decacirct cele rezultate din reacțiile organice alternative
pag 5 din 7
O altă reacție cu o aplicație practică mare este polimerizarea prin metateză cu deschiderea catenei ciclice
Datorită acestei reacții a devenit posibilă obținerea multor poliolefine care nu ar fi putut fi obținute prin
polimerizarea convențională cu monomeri vinilici
III Sinteze dien (Diels-Alder)
Sintezele dien (reacţii de cicloadiţie [4+2]) sunt reacţiile dintre un sistem dienic conjugat care reprezintă
componenta dienică şi un sistem alchenic (de obicei substituit cu grupe atrăgătoare de electroni) numit filodienă
(sau dienofilă) Produşii de reacţie cu structură ciclohexenică poartă numele de aducţi
Schema generală a reacţiei unei sinteze dien este următoarea
Icircn termenul cicloadiţie [4+2] 4 se referă la cei patru electroni π cu care diena participă la reacţie iar 2 la
electronii π ai filodienei Sintezele dien pot fi reacții intermoleculare sau intramoleculare
A 20 puncte
1 Determinați formulele de structură posibile ale hidrocarburii care prin ozonoliză reductivă formează numai
următorul compus
O=CH CH2 CH2 C
O
CH2 CH2
O
C CH O
2 Scrieți formulele de structură ale substanțelor care se obțin la metateza următoarelor olefine
a 1-butenă b
c
3 Norbornena se obține printr-o reacție Diels-Alder folosind ciclopentadienă și etenă
a Scrieți ecuația reacției de obținere a norbornenei
b Polinorbornena utilizată icircn industria cauciucului pentru antivibrație se obține printr-o reacție de
polimerizare prin metateză cu deschidere de ciclu icircn prezență de catalizatori specifici (RuCl3middotHClmiddotROH)
b1 Scrieți formula de structură a polinorbornenei
b2 Scrieți formula de structură a compusului majoritar care se obține la oxidarea energică a polinorbornenei
4 Se dau următoarele scheme de transformări
t0CX
KMnO4
H2SO4
Y
(A)
04 2 4H
179 3KMnO SOt Cdecatrien onă W Z
a Notați denumirea substanței A
b Scrieți formula de structură a compusului 179-decatrien-3-onă
c Știind că substanța Y are NE = 3 identificați substanțele notate cu literele X Y W și Z și scrieți formulele
de structură ale acestora
pag 6 din 7
B 15 puncte
Prin reformare catalitică o hidrocarbură lichidă X care conține 84 C procente masice este transformată icircntr-o
hidrocarbură aromatică Y Reacțiile care au loc icircn timpul procesului sunt de ciclizare și de dehidrogenare
Reformarea catalitică are loc icircntr-un reactor icircn prezența catalizatorilor (Al2O3Pt) la o temperatură de
aproximativ 500degC
1 Stabiliți formula moleculară a hidrocarburii X și scrieți ecuația reacției corespunzătoare transformării sale icircn
hidrocarbura aromatică Y
2 Conversia hidrocarburii X icircn hidrocarbură aromatică Y icircn reactor este de 15 Amestecul de reacție rezultat icircn
urma conversiei este supus următoarei proceduri este adus icircn condiții standard și după icircndepărtarea substanței
gazoase este supus din nou reformării catalitice Determinați de cacircte ori este necesară repetarea procedurii
descrise mai sus astfel icircncacirct conversia hidrocarburii X să fie mai mare de 30
3 Procesul descris mai sus a fost realizat la o presiune apropiată de cea atmosferică și icircn condiții de neechilibru
Procesul industrial real se produce la o presiune de cacircteva zeci de atmosfere și icircn condiții de echilibru Icircntr-un
reactor de 1 m3 conținacircnd catalizator necesar procesului de reformare catalitică s-au introdus 10 kg de substanță
X După un timp la o temperatură de 511deg C presiunea din reactor a devenit 27 atm Consideracircnd că icircn reactor
are loc numai conversia lui X icircn Y iar volumul ocupat de catalizator se neglijează determinați
a presiunile parțiale ale gazelor din reactor la echilibru
b conversia hidrocarburii X
c constanta de echilibru Kp
4 Amestecul de reacție obținut la punctul 3 icircncălzit la 600degC este introdus icircntr-un reactor icircn prezența
catalizatorilor de oxizi de siliciu și aluminiu Substanța Y este transformată icircn omologul inferior Z cu utilizare
practică mult mai mare decacirct Y conform procesului
Y + Z +
Se consideră că substanța X rămasă nu participă la acest proces și nu influențează echilibrul chimic
a Scrieți ecuația transformării hidrocarburii Y icircn omologul inferior Z
b Calculați conversia hidrocarburii Y icircn omologul inferior Z cunoscacircnd constanta de echilibru a procesului
Kp=17
NOTĂ Timp de lucru 3 ore
ANEXA TABELUL PERIODIC AL ELEMENTELOR
Volumul molar (cn) 3 1
mV 224 dm mol
Constanta universală a gazelor 3 1 1R 0082 atm dm mol K
Numărul lui Avogadro 23 1
AN 6022 10 mol
Subiecte selectate și prelucrate de
Gheorghe Costel profesor la Colegiul Național Vlaicu Vodă Curtea de Argeș
Carmen Boteanu profesor la Şcoala Centrală Bucureşti
Dorina Facircntacircnă-Galeru profesor la Colegiul Naţional Militar Ştefan cel Mare Cacircmpulung Moldovenesc
pag 7 din 7
ANEXA TABELUL PERIODIC AL ELEMENTELOR
pag 1 din 7
OLIMPIADA DE CHIMIE
etapa județeanăa municipiului Bucureşti
17 martie 2018
Clasa a X-a
BAREM DE EVALUARE ȘI NOTARE
Varianta 1
Orice modalitate de rezolvare corectă a cerințelor se va puncta corespunzător
Subiectul I 25 puncte
A 13 puncte
1
2 2 2
4
4 2x y
x y yC H O x CO H O
2COV 20 3cm
2O consumatV = 70 ndash 45 = 253cm
2 2C H 3 puncte
2 a Formula de structură a tetra-terț-butilmetanului15 puncte
denumirea IUPAC a tetraterț-butilmetanului 2244-tetrametil-33-diterț-butilpentan 15 puncte
b 3 radicali divalenți provin de la tetraterț-butilmetan 075 puncte
3 a 13511-tridecatetraen-79-diină 15 puncte
b formula de structură a unui izomer de poziție al compusului Y care are două legături triple marginale
05 puncte
4 a
CH3 C
O
COOH 075 puncte
izopren K2Cr2O7 H2SO4 = 1 3 12 15 puncte
b 4 formule de structură 4 x 05 = 2 puncte
CH2 CH C
OH
CH3
CH3
CH2 CH C
OH
CH3
CH2H
CH3 CH C
OH
CH3
CH2
CH2 CH C
OH
CH3
CH22
B 12 puncte
a B și C au icircn moleculă cacircte 14 atomi de carbon terțiar și 6 atomi de carbon cuaternar
- compușii B și C 2 x 075 = 15 puncte
- nrat de carbon terțiar 025 puncte
- nrat de carbon cuaternar 025 puncte
b 3-fenil-3-m-tolil-3-p-tolilpropenă 125 puncte
pag 2 din 7
C
COOHCOOH
COOH
075 puncte
2
a b
2 formule x 1=2 puncte
3 a
formulele de structură ale celor 3 compuși izomeri notați cu literele XYZ sunt
CH2 CH CH CH CH CH2
Br Br
CH2 CH CH CH CH CH2
Br Br
CH2 CH CH CH CH CH2
Br Br
formulele de structură ale celor 3 compuși izomeri notați cu literele XYZ 3 x 075 p = 225puncte
produsul majoritar este 16-dibromo-24-hexadienă CH2 CH CH CH CH CH2
Br Br 075 puncte
b
formulele de structură ale substanțelor notate cu literele ABC sunt
O
CH2
OCH3
OCH3
OCH3
OCH3
CH2
OCH3
OCH3
O OCH3
OCH3
O
OCH3
OCH3 CH2
3 x 075p = 225puncte
produsul majoritar este
O
CH2
OCH3
OCH3
075 puncte
Subiectul II 20 puncte
A 8 puncte
a
formulele de structură ale celor 2 alcooli izomeri notați cu literele A și B
OH
OH
pag 3 din 7
formula de structură a compusului notat cu litera C
formula de structură a compusului notat cu litera D
formulele de structură ale celor doi mononitroderivați aromatici X și Y
N O2 NO2
formulele de structură ale compușilor notați cu literele A B C D X Y 6 x 05 =3 puncte
b
Reacția 1 2 x 05 =1punct
OH
H2SO4
-H2O
și
OHH2SO4
-H2O
Reacția 2 1punct
H2
Reacția 3 1punct
HNO3N O2
NO2
-H2O
COOH
NO2
COOH
acidul 3 nitro-12-benzendicarboxilic
formula de structură și denumirea IUPAC 05 + 05 = 1 punct
COOH
NO2
COOH
Acidul 4 nitro-12-benzendicarboxilic
formula de structură și denumirea IUPAC 05 + 05 = 1 punct B 7 puncte
a C6H10 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip075 puncte
b formulele de structură posibile ale hidrocarburii X
CH2 CH2 CH3 CH3CH2
CH3
formulele de structură helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 3 x 1 = 3 puncte
pag 4 din 7
c formulele de structură posibile ale substanței Y
CH3 CH2 CH2 C CH2 COOH
O acidul 3-cetohexanoic
CH3 CH2 CH2C CH2 COOH
O acidul 4-cetohexanoic
CH3 CH2 CH2C CH2 COOH
O acidul 5-cetohexanoic
formulele de structură helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 3 x 05 = 15 puncte
denumirile IUPAChelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 3 x 025 = 075 puncte
formulele de structură posibile ale substanței Z
CH3 CH2 CH2C CH3
O 2-pentanonă CH3 CH2 CH2C CH3
O 3-pentanonă
formulele de structură helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 2 x 025 = 05 puncte
denumirile IUPAChelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip2 x 025 = 05 puncte
C 5 puncte
a determinarea formulei moleculare a hidrocarburii A C16H12 14 puncte
b
[O]
KMnO4H+ 8
COOH
COOH
t0C
-2H2O
C
C
O
O
O2 2
A B
formulele de structură ale substanțelor notate cu literele A B C D X Y 6 x 06 = 36 puncte
2Br2
CCl4
BrBr
Br Br
KOHetanol
-4 HBr
C D
Hidratare
O
O
2
O
O
X Y
sau invers
pag 5 din 7
Subiectul III 20 puncte
A 5 puncte
1 etină rarr acetilură disodicărarr2-butinărarr cis-2-butenă helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 2 puncte
2 benzenrarranhidridă maleică
benzen+ anhidridă maleică acilare Friedel Crafts acid 3-benzoilpropenoic helliphelliphelliphelliphelliphellip 3 puncte
Obs Se acordă 60 din punctaj dacă numărul de etape este mai mare decacirct cel din cerință
B 5 puncte
a C H = 3 2 05 puncte
b C Br = 4 1 1 punct
c 30 covalențe sigmamoleculă T 075 puncte
d compusul A 1 punct
unde Ph- este C6H5- radicalul fenil
compusul B 1 punct
e 3middot48middotNA electroni π 075 puncte
C 10 puncte
a 12 12C H 2 puncte
b
2 puncte
O
O
O
O
O
O
2 puncte
c
c1
CH CH CH CH CH CH2
1 punct
1-fenil-135-hexatrienă 1 punct
c2 36 L soluție KMnO4 2 M 2 puncte
Subiectul IV 35 puncte
A 20 puncte
1 formulele de structură posibile ale hidrocarburii
2 puncte
pag 6 din 7
2 puncte
2a
3 2 2 3 2 2CH CH CH CH CH CH CH CH
formulele de structură ale substanțelor obținute 2 x 075 = 15 puncte
b
CH CH CH2 CH2
formulele de structură ale substanțelor obținute 2 x 075 = 15
puncte
c
CH2 CH2
formulele de structură ale substanțelor obținute 2 x 075 =15 puncte
3 a
helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 2 puncte
b
b1 formula de structură a polinorbornenei
helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 2 puncte
b2
COOHCHOO
helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 2 puncte
4 a 3-metil-139-decatrienă 075 puncte
b formula de structură a compusului 179 3decatrien onă 075 puncte
t0C KMnO4
H2SO4
(A)
COOH
C
OX Y
O
t0C KMnO4
H2SO4
O
COOH
COOH
O
WZ
formulele de structură ale substanțelor notate cu literele X Y Z Whelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 4 x 1 = 4 puncte
B 15 puncte
1 C7H16 1 punct
pag 7 din 7
CH3 CH2)5 CH3
CH3
4H2(
1 punct
2 După icircndepărtarea hidrogenul gazos amestecul rezultat este format din n-heptan lichid și toluen
Dacă pornim de la 1 mol de n-heptan după prima trecere prin reactor icircn faza lichidă obținem 015 mol toluen
După prima trecere
- 015 mol toluen
- 085 mol n-heptan
După a doua trecere
015 + 085015 = 02775 mol toluen
1 ndash 027 75= 07225 mol n-heptan
După a treia trecere
02775 + 07225015 = 03858 mol toluen
1 ndash 0386 = 0614 mol n-heptan
raționament corect 25 puncte
o conversie de peste 30 va fi realizată după 3 treceri 05 puncte
3 a
10000100
100X mol
C7H16 C7H8 + 4H2
ințial 100 0 0
consumat x 0 0
echilbru 100-x x 4x
Număr total de moli 100 + 4x
100 + 4x = PV RT
1000 27
4200082 784
mol
(100 minus x) + x + 4x = 420
unde x = 80 mol
p(H2) = (480 420) 27 = 2057 atm
p(C7H8) = (80 420) 27 = 514 atm
p(C7H16) = [(100ndash80) 420] 27 = 128 atm
raționament corect 25 puncte
valorile numerice ale celor 3 presiuni parțiale 3 x 05p =15 puncte
b conversie = 80 100 = 08 = 80 05 puncte
c constanta de echilibru
7 8 2
7 16
4
HC H
p
C H
p pK
p
= 718middot105 1 punct
4
a C7H8 + H2 C6H6 + CH4 15 puncte
b C7H8 + H2 C6H6 + CH4
Din constanta de echilibru a reacției de mai sus se determină conversia toluenului icircn benzen = 0861= 861
Raționament corect 25 puncte
Valoare numerică a conversiei 05 puncte
Barem elaborat de
Gheorghe Costel profesor la Colegiul Național Vlaicu Vodă Curtea de Argeș
Carmen Boteanu profesor la Şcoala Centrală Bucureşti
Dorina Facircntacircnă-Galeru profesor la Colegiul Naţional Militar Ştefan cel Mare Cacircmpulung Moldovenesc
Ministerul Educației Naționale
pag 1 din 4
OLIMPIADA DE CHIMIE etapa județeanăa municipiului Bucureşti
17 martie 2018
Clasa a XI-a
Varianta 1
Subiectul I helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 20 puncte
A 12 puncte
Pentru compușii de mai jos care au următoarele denumiri
A 123-triclorociclopentan
B 25-dibenzilidenciclopentanona
C acid ciclopentil-235-tricarboxilacetic
D acid trideca-3578-tetraen-1012-diinoic
E acid 4-cloro-25-heptadien-17-dioic
F 23-diclorobiciclo[221]heptan
G 24-dicloropentan-3-ol
H 25-diclorospiro[33]heptan
rescrieți tabelul de mai jos pe foaia de concurs și completați-l conform cerințelor
Compusul Formula de structură a
compusului Numărul stereoizomerilor
Numărul perechilor de
enantiomeri
A
B
C
D
E
F
G
H
B 8 puncte
O probă bdquoardquo dintr-un amestec echimolecular conține doi acizi saturați (A) un acid monocarboxilic
și (B) un acid dicarboxilic care are icircn moleculă un atom de carbon mai mult decacirct acidul (A) Dacă
proba bdquoardquo se tratează cu NaOH rezultă un amestec bdquobrdquo de trei săruri icircn care procentul masic de
sodiu este de 23 Dacă aceeași probă bdquoardquo se tratează cu PCl5 icircn exces și apoi este supusă
esterificării cu etanol luat icircn exces de 25 se obține un amestec organic bdquocrdquo care conține alături de
esteri și 12212 etanol (procente masice)
a Calculați masa probei bdquoardquo necesară obținerii a 500 g amestec bdquobrdquo
b Identificați cei doi acizi din proba bdquoardquo
c Calculați masa amestecului organic bdquocrdquo
Ministerul Educației Naționale
pag 2 din 4
Subiectul II 25 puncte
A
1 17 puncte
Determinati formula moleculară stabiliți formula de structură și denumirea pentru compusii (A)
(B) (C) și (D) despre care se cunosc următoarele informații
a Compusul (A) conține 3555 O (procent masic) are icircn moleculă un atom de carbon terțiar nu
reacționează cu NaOH icircn reacția cu sodiul eliberează 224 L (cn) H2 per mol (A) și consumă la
oxidare 1 L de solutie acidă de K2Cr2O7 13M per mol A
b Compusul (B) este o monoamină saturată are 4 stereoizomeri optici reacționează cu HNO2 iar
la arderea a 02 mol (B) se consumă 2184 L (cn) de aer (cu 20 O2 procente de volum)
c Compusul aromatic (C) (p-disubstituit) are 2 atomi de oxigen icircn moleculă și nu are atomi de
carbon cuaternar icircn reacție cu NaOH formează o sare monosodică iar icircn reacție cu anhidrida
acetică formează un compus monoacetilat masa molară a compusului (C) crescacircnd după acilare
cu 3043
d Compusul dihalogenat (D) are 2 stereoizomeri formează prin hidroliză un compus care tratat cu
reactivul Fehling formează un precipitat roșu Din 214 g (D) supuse analizei cantitative s-au
obținut 376 g precipitat gălbui
2 8 puncte
Stabiliți formulele de structură și numărul izomerilor pentru
a compușii izomeri de constituție care au aceeași formulă moleculară cu (A) și au unul sau mai
mulți atomi de carbon asimetric icircn moleculă
b compușii izomeri de constituție care au aceeași formulă moleculară cu (B) și nu reacționează cu
clorura de acetil
c compușii trisubstituiți izomeri care au aceeași formulă moleculară cu (C) și au comportament
chimic identic cu acesta
d compușii izomeri de constituție care au aceeași formulă moleculară cu (D) ai căror izomeri
geometrici sunt optic activi
Subiectul III helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25 puncte
A 13 puncte
Un acid gras saturat (A) este polietoxilat cu oxid de etenă formacircnd un hidroxiester (X) icircn care
procentul masic de oxigen este de 2666 și un diester (Y) icircn care procentul masic de oxigen este
de 2126 Pentru obținerea fiecărui ester s-a folosit aceeași cantitate de oxid de etenă Dacă se iau
icircn lucru 50 mol de acid (A) conversia oxidului de etenă este de 100 iar conversia totală a
acidului (A) este de 90
a Identificați acidul gras (A) scrieți formula de structură și denumirea acestuia
b Stabiliți formulele de structură ale celor doi esteri (X) și (Y)
c Calculați cantitatea (moli) de oxid de etenă luat icircn lucru
d Calculați procentul molar de acid (A) netransformat și procentul masic de hidroxiester (X) icircn
amestecul organic rezultat
Ministerul Educației Naționale
pag 3 din 4
B 12 puncte
Scrieți formulele de structură ale compușilor din schemele de transformări de mai jos
1)
X rarr A
rarr B
rarr C
Y
D
rarr E
rarr F
Z rarr G
rarr H
rarr I
icircn care X ndash anisolul Y ndash ciclohexanona Z ndash 2-butenilfenileterul
2)
L
rarr M rarr N
O
rarr P
rarr R(C7H15N)
R(C7H15N)
rarr S
- L este o hidrocarbură ciclică cu formula moleculară C5H8
- Reducerile se fac cu NaBH3CN și nu au loc la gruparea carbonil
- P este o bază azotată heterociclică supusă unor eliminări (degrădari) Hofmann
Subiectul IV helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 30 puncte
A 10 puncte
Salbutamolul este un bronhodilatator folosit icircn tratamentul astmului și al bronșitei cronice
Salbutamolul (notat cu F) se poate obtine conform schemei de mai jos
rarr
rarr
rarr
rarr
icircn care
- reacția 1 este o transpoziție Fries icircn care esterii fenolici se transforma icircn p-acilfenoli
- substanța (A) este un compus o-disubstituit
- compusul (B) are formula moleculară C9H8O4
- substanța notată cu X este N-benzilterțbutilamina
- F are formula moleculară C13H21O3N
a Scrieți formulele de structură și denumirile IUPAC pentru compușii (A) și (B)
b Realizați sinteza compusului X prin maxim 6 reacții pornind de la acidul benzoic și acidul
dimetilpropanoic specificacircnd condițiile de reacție
c Scrieți formulele de structură ale substanțelor C D E F și G
B 10 puncte
Identificați substanțele notate cu litere din schema de mai jos și scrieți formulele de structură ale
acestora
rarr
rarr
rarr rarr
utilizacircnd următoarele informații
- substanța A cu formula moleculară C10H16O2 reacționează cu H2Ni icircn raport molar 1 3 și
dă reacția iodoformului
Ministerul Educației Naționale
pag 4 din 4
- formula de structură a substanței C este
- DIAB (diizoamilboranul) este un reactiv de hidroborurare selectivă
- diazometanul este folosit pentru metilarea unor grupe acide
C 10 puncte
1 Explicați de ce separarea izomerilor orto și para ai nitrofenolului se poate face prin antrenare cu
vapori de apă
2 Un amestec echimolecular de dietilamină și trietilamină se tratează cu clorură de acetil icircn exces
Scrieți ecuațiile reacțiilor care au loc și notați denumirea compușilor din amestecul final
3 Scrieți maxim cinci ecuații ale reacțiilor prin care fenilizopropilcetona se poate transforma icircn
fenilterțbutilcetonă
Se dau
- masele atomice H- 1 C- 12 N- 14 O- 16 K- 39 Cr- 55 Br- 80 Ag- 108 I- 127
- volumul molar (cn) 3 1
mV 224 dm mol
NOTĂ Timp de lucru 3 ore
Subiecte elaborate și prelucrate de
prof Carmen Bodea Colegiul Național Silvania Zalău
Ministerul Educației Naționale
pag 5 din 4
prof Mariana Pop Liceul Teoretic Emil Racoviță Baia Mare
pag 1 din 7
OLIMPIADA DE CHIMIE etapa județeanăa municipiului Bucureşti
17 martie 2018
Clasa a XI-a Varianta 1
Orice modalitate corectă de rezolvare a cerințelor va fi punctată corespunzător
Subiectul I helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 20 puncte
A 12 puncte
Compusul Formula de structură a compusului Numărul
stereoizomerilor
Numărul
perechilor de
enantiomeri
A
4 1
B
3 -
C
16 8
D CH CndashC CndashCH=C=CHndashCH=CHndashCH=CHndashCH2ndashCOOH 8 4
E HOOCndashCH=CHndashCHClndashCH=CHndashCOOH 4 1
F
3 1
G CH3ndashCHClndashCHOHndashCHClndashCH3 4 1
H
4 2
formula de structură 05 puncte
număr de stereoizomeri 05 puncte
numărul perechilor de enantiomeri 05 puncte
Total 8 compuși x 15 puncte = 12 puncte
pag 2 din 7
B 8 puncte
a Icircn 500 g amestec bdquobrdquo sunt 5 mol Na+ 1 p
500 = m ndash 5 g (H) + 5 23 g Na rarr m = 390 g amestec bdquoardquo 1 p
b) Macid1 Macid2 = Macid1 + 44 Mester1= Macid1 + 28 Mester2= Macid1 + 100
x - mol de acizi 3x mol etanol reacționați y - mol alcool nereacționat
y = 025∙3x = 12212∙mamestec bdquocrdquo100 rarr mamestec bdquocrdquo = 2825x 1 p
mamestec bdquocrdquo= 2825x = x∙(Mac1 + 28) + x∙(Mac1 + 100) + x∙075∙46 2 p
Macid1= 60 g molrarr acid acetic (CH3-COOH) 05 p
Macid2= 104 gmol rarr acid malonic (HOOC-CH2-COOH) 05 p
c) x = 2378 mol acid 1 p
mamestec bdquocrdquo = 671785 g 1 p
Subiectul II helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25 puncte
A
1 17 puncte
a) 4 puncte
A H2 = 1 1 rArr diol M = 90 gmol
rArr C4H10O2 2 puncte
A [O] = 1 1 rarr 1 grupă -OH la Cp și 1 grupă -OH la Ct
A
15 puncte 2-metilpropan-12-diol 05 puncte
b) 4 puncte
B O2 = 02 195 = 1 975
CnH2n+3N + 975O2 rarr nCO2 + (n+15)H2O +
N2
2 middot 975 = 3n + 15 rArr n = 6
rArr C6H15N 3 puncte
B
05 puncte
2-amino-3-metilpentan 05 puncte
c) 5 puncte
Mc = 42 rArr Mc =
= 138 gmol
C CnH2n-6O2 rArr n = 8
rArr C8H10O2 3 puncte
C NaOH = 1 1 rArr 1 grupă OH fenolică
C anh = 1 1 rArr Nu exista alta grupă OH deci al doilea atom de oxigen va fi eteric
C HO ndash C6H4 ndash O ndash CH2 ndash CH3 15 puncte
p-etoxifenol 05 puncte
d) 4 puncte
D AgBr = 1 2
02 mol AgBr rArr 01 mol D
rArr MD = 214
rArr C4H6Br2 (NE=1) 2 puncte
D CH3 ndash CH = CH ndash CHBr2 15 puncte
11-dibromo-2-butena 05 puncte
pag 3 din 7
2 8 puncte
a) C4H10O2 (NE=0) dioli (3) + hidroxieteri (4) = 7 compuși izomeri x 025 puncte = 175 puncte
b) C6H15N - Amine terțiare izomere 7 x 025 puncte = 175 puncte
(=4)
(=2)
(=1)
c) C8H8O2 - 10 compuși izomeri (săgeata indică poziția grupei ndashOH) x 025 puncte = 25 puncte
d) C4H6Br2 (NE = 1) 5 compusi izomeri x 04 puncte = 2 puncte
pag 4 din 7
Subiectul III helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25 puncte
A 13 puncte
a) 7 puncte
A CH3-(CH2)a-COOH 05 p
X R-COO-(CH2-CH2-O-)nH 1 p
Y R-COO-(CH2-CH2-O-)nOC-R 1 p
(1) O (icircn X) = acid
16(2 n)x1002666
M 44n
1 p
(2) O (icircn Y) = acid
16(3 n)x1002126
2M 44n 18
1 p
din relațiile (1) și (2) rezultă Macid și n
MA = 200 gmol 2 p
CH3-(CH2)10-COOH acid dodecanoic (acid lauric) 05 p
b) 2 puncte
n=5 1 p
X CH3-(CH2)10-COO-(CH2-CH2-O-)5H 05 p
Y CH3-(CH2)10-COO-(CH2-CH2-O-)5-OC-(CH2)10-CH3 05 p
c) 25 puncte
A + 5 oxid de etenă rarr X 05 p
x mol 5x mol x mol
2A + 5 oxid de etenă rarr Y + apă 05 p
2x mol 5x mol x moli x mol
A rarr A
y moli y mol 05 p
Din Ctot rarr x = 15 mol 05 p
număr de moli de oxid de etenă = 150 moli 05 p
d) 15 puncte
y = 5 mol A (netransformat)
A (molar) netransformat= 10 05 p
mamorganic final = 16330 g
X (masic) = 3858 1 p
B 12 puncte
16 formule de structură x 075 puncte = 12 puncte
Formulele de structură ale compușilor X Y Z nu se punctează
X A B C
pag 5 din 7
Y D E F
Z G H I
2)
L M N O
P R S
(14-pentadiena)
Subiectul IV helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 30 puncte
A 10 puncte a 25 puncte
A B
05 puncte 1 punct
acid 2-oxietanoilbenzoic 05 puncte acid 5-etanoil-2-hidroxibenzoic 05 puncte
b) (6 ecuații x 0 5 = 3 puncte) Obs Se acordă 60 din punctaj dacă ecuațiile reacțiilor sunt
corecte dar numărul lor este diferit de cel din cerință
(CH3)3CndashCOOH rarr (CH3)3Cndash
(CH3)3CndashCONH2
(CH3)3CndashNH2 (terțbutilamina = Z)
C6H5ndashCOOH rarr C6H5ndashCOCl
rarr C6H5ndashCONHndashC(CH3)3
rarr C6H5ndashCH2ndashNHndashC(CH3)3
- red cu Na ndashOH sau LiAlH4
c) 45 puncte
4 formule de structură x 1 punct = 4 puncte
pag 6 din 7
C D
E F
G Toluen 05 puncte
B 10 puncte
Substanța A C10H16O2 (NE = 3)
A H2 = 1 3 rArr 3 legături π
Reactia iodoformului este o reacție specifică pentru grupa carbonil cetonic care are icircn poziția o
grupă metil
Reacția 1 (HO- - H2O) este o condensare crotonică intramoleculară
formula de structură a lui B este
formula de structură a lui A este
D E F G
CH3
CH
COOCH3
CH2OH
CH3
CH3
CH
COOH
CH2OH
CH3
Structura A = 5 puncte
B D E F G - 5 structuri x 1 = 5 puncte
pag 7 din 7
C 10 puncte
1 2 puncte
Izomerul orto formează legături de hidrogen intramoleculare (05 puncte)
Izomerul para formează legături de hidrogen intermoleculare (05 puncte)
Deci punctul de fierbere izomer para gt punctul de fierbere izomer orto izomerul para nu poate fi
antrenat cu vapori de apă (1 punct)
2 3 puncte
(C2H5)2NH + CH3-COCl rarr CH3-CON(C2H5)2 + HCl
(C2H5)3 + HCl rarr (C2H5)3NH+Cl
- 2 x 075 = 15 puncte
Amestecul final de reacție va conține următorii compuși
- NN-dietilacetamida clorura de trietilamoniu și excesul de clorură de acetil 3x05= 15 puncte
3 5 puncte
C6H
5 C
O
CH (CH3)2
CH3MgBr
C6H
5 C CH (CH3)2
CH3
OH
KMnO4H
2O
C6H
5 C
CH3
OH
C
CH3
OH
CH3 C
6H
5 C
O
C(CH3)3
1 +
2 + H2O
H2O3 --
4 +
5H+
H2O--
1 2 - adiție CH3MgBr (la grupa carbonil) urmată de hidroliză
3 4 - deshidratare și oxidarea dublei legături cu reactiv Baeyer
5 - transpoziție pinacolică
5 ecuații x 1punct = 5 puncte
Obs Se acordă 60 din punctaj dacă ecuațiile reacțiilor sunt corecte dar numărul lor este diferit de cel
din cerință
Barem elaborat de
prof Carmen Bodea Colegiul Național Silvania Zalău
prof Mariana Pop Liceul Teoretic Emil Racoviță Baia Mare
pag 1 din 3
OLIMPIADA DE CHIMIE
etapa județeanăa municipiului Bucureşti
17 martie 2018
Clasa a XII-a
Varianta 1
Subiectul I helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 20 puncte
A Un amestec de metanol şi benzen icircn raport molar 2 3 are puterea calorică inferioară de 3745 MJkg La
arderea unui mol de benzen se degajă de 45 ori mai multă căldură decacirct la arderea unui mol de metanol apa
obţinută fiind icircn stare gazoasă Se cer
a) calculaţi puterea calorică inferioară a unui amestec echimolar de metanol şi benzen
b) calculaţi puterea calorică superioară a metanolului știind că entalpia standard de vaporizare a apei este 0
2vap H O( )
H 44 kJmol l
B La 200 C icircntr-un calorimetru cu capacitatea calorică C = 3 JK se introduc 4 g NaOH şi 146 mL de apă
distilată ( 1 g mL ) După dizolvare sistemul calorimetric se răceşte la 200
C şi apoi soluţia de NaOH se
neutralizează cu o soluţie de HCl de concentraţie 1 M ( s 1 g mL ) avacircnd temperatura 200
C Toate soluţiile
au căldura specifică 1 1c 418 J g K Știind că entalpia molară de dizolvare a NaOH este
0
diz NaOH(s)H 413 kJmol şi entalpia de neutralizare a unui acid tare cu o bază tare este
0
neutrH 5725 kJmol de apă formată se cer
a) temperatura soluţiei obţinute după dizolvarea NaOH
b) temperatura soluţiei finale după neutralizare
Subiectul II helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25 puncte
Se cunosc datele termochimice din tabelul următor 0
subl K(s)H
(kJmol)
0
subl2 (s)I
H
(kJmol)
0
dis2I (g)
H
(kJmol)
K(g)I
(kJmol)
0
diz KI(s)H
(kJmol)
1 I(g)I
(kJmol)
0
f KI(s)H
(kJmol)
0
hidr(aq)K
H
(kJmol)
0
hidr(aq)I
H
(kJmol)
878 628 1525 + 4192 + 1935 10084 - 3279 - 320 - 308
icircn care 0
subl K(s)H - entalpia standard de sublimare a potasiului 2
0
subl I (s)H - entalpia standard de sublimare a
iodului K(g)I - energia de ionizare a potasiului 1 I(g)I - prima energie de ionizare a iodului 0
diz KI(s)H - entalpia
standard de dizolvare a iodurii de potasiu 0
f KI(s)H - entalpia standard de formare a iodurii de potasiu
0
hidr K (aq)H şi 0
hidr I (aq)H - entalpia standard de hidratare a ionului de K respectiv a ionului de I
De asemenea se dau ciclurile
K(s)
K(g)
K(g)
+ 12
I2(s)
I(g)
I(g)+
KI(s)
hidratareK(aq) I(aq)+
U0KI
subl
imar
e
I2(g)21
dis
oci
ere
sub
lim
are
A
dizo
lvar
e
IK
pag 2 din 3
A) Se dizolvă 1 mol de KI(s) icircntr-o cantitate mare de apă obţinacircndu-se o soluţie foarte diluată Folosind
ciclurile de mai sus şi datele termochimice din tabelul dat calculaţi
a) energia de rețea a iodurii de potasiu0
KI(s)U (energia care se degajă la formarea unui mol de KI(s) (cristal) ca
urmare a atracțiilor electrostatice icircntre ionii gazoși de sarcini opuse (g) (g) (s)K I K I )
b) I(g)A - afinitatea pentru electron a iodului
B) Molecula de iod se poate scinda icircn două moduri
2 (s) (g) (g)(1) I I I 2 (s) (g)(2) I 2I
Folosind datele termochimice corespunzătoare
a) calculaţi variaţia de entalpie ce icircnsoțește procesul (1)
b) calculaţi variaţia de entalpie ce icircnsoțește procesul 2 (g)(s)
I 2e 2I
c) consideracircndu-se procesele de recombinare a fragmentelor rezultate icircn scindările (1) şi (2) precizaţi care
proces este favorizat termodinamic
Subiectul III helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25 puncte
O lamă de zinc pur cu masa suficient de mare este pusă icircn contact cu o soluție apoasă bine oxigenată
(2OP = 1 atm = const) care conţine HCI și ZnCl2 Concentrația HCl și concentraţia ZnCl2 sunt HClC = 1 M
respectiv 2ZnClC = 1 M iar temperatura electrolitului este de 25
0 C bdquoDizolvareardquo Zn icircn această soluție ar putea fi
reprezentată prin ecuaţia
2 2 2
1Zn 2HCI O ZnCl H O
2
Cunoscacircndu-se potenţialele standard de reducere 0
2Zn Zn0762 V şi
2 2
0
O H H O1229 V se cere
a) precizaţi dacă Zn bdquose dizolvărdquo sau nu icircn soluția dată
b) dacă Zn bdquose dizolvărdquo icircn soluția dată consideracircndu-se volumul soluției constant determinaţi prin calcul
concentraţia molară a ionilor 2Zn
la care procesul spontan icircncetează Explicaţi concluzia la care aţi ajuns
Informație
Pentru procesul de reducere ox ne red ecuaţia lui Nernst pentru potenţialul de reducere la 250 C este
0
0059 [ ]lg
[ ]ox red ox red
ox
n red unde [ ]ox - concentrația formei oxidate [ ]red - concentrația formei
reduse n - numărul de electroni implicat icircn procesul redox
Subiectul IV helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 30 puncte
Ecuaţia reacţiei de descompunere a substanței X este X(g) 2Y(g) 2Z(g)
La descompunere presiunea totală (P) icircn sistem variază astfel
t (s) 0 200 400 600 800 1200 1600
P (Torr) 300 4632 5968 706 7957 929 10183
Temperatura se menține constantă şi este 298 K De asemenea volumul reactorului este constant şi amestecul de
reacție se comportă ca un gaz perfect Se cer
a) verificaţi faptul că reacţia de descompunere a substanței X este de ordinul 1
b) determinaţi constanta de viteză şi timpul de icircnjumătățire
c) calculaţi presiunea amestecului de reacție după 15 minute şi la sfacircrşitul reacţiei
pag 3 din 3
d) cunoscacircndu-se energia de activare 410 J molaE calculaţi temperatura la care icircn 800 s reacționează 90
din cantitatea inițială de substanță X
Informații
1) Pentru reacțiile de ordinul 1 0 (X)
X
Cln k t
C unde 0 (X)C - concentraţia inițială a reactantului X iar
XC - concentraţia la momentul t a reactantului X k - constanta de viteză
2) Timpul de icircnjumătățire 12t reprezintă timpul icircn care concentraţia inițială a reactantului scade la jumătate
Se dau
- mase atomice H ndash 1 C ndash 12 N ndash 14 O ndash 16 Na ndash 23 K ndash 39 I ndash 127 Zn ndash 65 Cl ndash 355
- volumul molar (cn) 3 1
mV 224 dm mol
- numărul lui Avogadro 23 1
AN 6022 10 mol
- constanta universală a gazelor 3 1 1 1 1R 0082 atm dm mol K 8314 J mol K
- numărul lui Faraday 1F 96485 C mol 51 atm 1013 10 Pa
NOTĂ Timp de lucru 3 ore
Subiecte elaborate şi prelucrate de
prof Irina Popescu Colegiul Naţional bdquoI L Caragialerdquo Ploieşti
prof Iuliana Costeniuc Colegiul Naţional bdquoGrigore Moisilrdquo Bucureşti
prof Vasile Sorohan Colegiul Naţional bdquoCostache Negruzzirdquo Iaşi
pag 1 din 5
OLIMPIADA DE CHIMIE
etapa județeanăa municipiului Bucureşti
17 martie 2018
Clasa a XII-a
Varianta 1
BAREM DE EVALUARE ȘI DE NOTARE
Orice modalitate corectă de rezolvare a cerințelor se va puncta corespunzător
Subiectul I helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 20 puncte
A) 10 puncte
a)
3
6 6
3 3
6 6 6 6
0
c CH OH( )
0
c C H ( )
3
CH OH CH OH
3
C H C H
3
am
H a kJmol
H 45a kJmol
n 2x moli m 64 10 x kg se degajă2xa kJ
n 3x moli m 234 10 x kg se degaja135xa kJ
m 298 10 x kg se dega
l
l
3
6 6
33
0
c CH OH( )
0
c C H ( )
jă Q =155x kJ
37450 298 10Q q m 155xa 37450 298 10 x a 720
155
H a 720 kJmol
H 45a 3240 kJmol
l
l
(3 p)
3 6 6CH OH C H amn n 1 mol m 110 g 011 kgse degajă (720 3240) kJ
3960q 36000 kJkg
011
(2 p)
b)
i c i
1000 1000q H q 720 22500 kJkg
M 32
s iq q n 44 unde n - numărul de moli de apă care rezultă la arderea unui kg de metanol
(2 p)
3 2
3 2 2 2
CH OH H O(g)
s i
3CH OH O CO (g) 2H O(g)
2
2m 1 kg n kmoli 625 moli
32
q q n 44 22500 625 44 25250 kJkg
(3 p)
pag 2 din 5
B) 10 puncte
a)
cedat primit
NaOH primit
0
s
s
0
i i
Q Q
n 01 moli Q 01 41300 4130 J
Q 4130Q (C m c) t t 655
C m c 3 150 418
t t t t t t 2655 C
(4 p)
b)
2NaOH H O(formata) neutr
primit
sf
sf
HCl s s
sf
n 01 moli n 01 moli H 01 ( 5725) 5725 kJ 5725 J
Q 5725 J
QQ (C m c) t t
C m c
n 01 moli V 01 L soluţie HCl m 100 g soluţie HCl
m 150 100 250 g soluţie NaC
l
(4 p)
0 0
f i f
5725t t t 546 t 2546 C
3 250 418
(2 p)
Subiectul II helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25 puncte
A) 10 puncte
Aplicacircnd legea lui Hess icircn ciclurile date rezultă
a) 0 0 0 0
KI(s) diz KI(s) hidr hidrK (aq) I (aq)U H H H
0 0 0 0
KI(s) hidr hidr diz KI(s)K (aq) I (aq)U H H H 64735 kJmol (5 p)
b) 2 2
0 0 0 0 0
f KI(s) subl K(s) subl I (s) disoc I (g) K(g) I(g) KI(s)
1 1H H H H I A U
2 2
2 2
0 0 0 0 0
I(g) f KI(s) subl K(s) subl I (s) disoc I (g) K(g) KI(s)
1 1A H H H H I U 2952 kJmol
2 2 (5 p)
B) 15 puncte
a) 2 (s) (g) (g)(1) I I I 0
1H
2
0
2 (s) 2 (g) subl I (s)I I H 628 kJmol
2
0
2 (g) (g) disoc I (g)I 2I H 1525 kJmol
(g) (g) 1 I(g)I I e I 10084 kJmol
(g) (g) I(g)I e I A 2952 kJmol
2 2
0 0 0
1 subl I (s) disoc I (g) 1 I(g) I(g)H H H I A 9285 kJmol (5 p)
b)
2 (s) (g)I 2e 2I
2
0
2 (s) 2 (g) subl I (s)I I H 628 kJmol
2
0
2 (g) (g) disoc I (g)I 2I H 1525 kJmol
pag 3 din 5
(g) (g) I(g)2I 2e 2I 2A 2 ( 2952) kJ
2 2
0 0 0
subl I (s) disoc I (g) I(g)H H H 2A 3751 kJmol (5 p)
c)
Consideracircndu-se procesele de recombinare a fragmentelor rezultate icircn scindările (1) şi (2)
(g) (g) 2 (s)I I I
2 2
0 0 0 0
1 1 subl I (s) disoc I (g) 1 I(g) I(g)
H H ( H H I A ) 9285 kJmol
(g) 2 (s)2I I
2 2
0 0 0
2 subl I (s) disoc I (g)
H ( H H ) 2153 kJmol (4 p)
Inversul procesului (1) este favorizat energetic deoarece recombinarea fragmentelor este un proces puternic
exoterm (1 p)
Subiectul III helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25 puncte
a)
2
2 0 2
1 Zn Zn
0059Oxidare Zn Zn 2e lg[Zn ]
2
(3 p)
22 2
0 2 12
2 2 2 OH OO H
1 0059Reducere 2H O 2e H O lg([H ] p )
2 2
(3 p)
2[Zn ] [H ] 1M 2OP 1 atm
2 22
0 0
2 1 H OO H Zn ZnE 1229 ( 0762) 1991 V gt 0 (3 p)
dizolvarea zincului icircn soluția data are loc spontan (1 p)
b) Icircn timpul dizolvării Zn concentrația ionilor Zn2+
crește iar cea a H+ scade Procesul icircncetează atunci cacircnd
concentrațiile Zn2+
și H+ ajung la astfel de valori icircncacirct forţa electromotoare E este egală cu zero (3 p)
2 2 2 22 2
2 20 0 0 0
2 1 2 2H O H OO H O HZn Zn Zn Zn
0059 [H ] 0059 [Zn ]E lg 0 lg
2 [Zn ] 2 [H ]
2 267
2 2
[Zn ] [Zn ]lg 6749 3 10
[H ] [H ]
(3 p)
Pe baza raportului de mai sus se pot evalua concentrațiile ionilor Zn2+
și H+ atunci cacircnd procesul icircncetează
Scăderea concentrației H+ este de două ori mai rapidă decacirct creșterea concentrației ionilor Zn
2+ Astfel
concentrațiile ionilor Zn2+
și H+ sunt date de ecuaţiile
2
2
Zn[Zn ] 1 C
şi 2H Zn[H ] 1 C 1 2 C
(4 p)
2
2 2 2
2
67 2 67Zn
2 Zn Zn Zn
Zn
1 C3 10 (1 4 C 4 C ) n 1 C unde n 3 10
(1 2 C )
2 2
2
Zn Zn4n C (4n 1) C n 1 0
4n 1 4n şi n 1 n
2 2 2 2
2
Zn Zn Zn Zn4n C 4n C n 0 2 C 1 C 05 şi 2H Zn
C 2 C 1 2[Zn ] 15M (3 p)
[H ] 0 adică bdquodizolvareardquo Zn icircncetează atunci cacircnd tot HCl s-a consumat icircn proces (2 p)
pag 4 din 5
Subiectul IV helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 30 puncte
a)
Fie - gradul de disociere al reactantului X
X (reacţ) X (reacţ)
0 (X) 0
C P
C P X (reacţ) 0 0 X (reacţ) 0XP P P P P (1 ) P unde XP - presiunea parţială a
reactantului X la momentul t
X(g) 2Y(g) 2Z(g)
Momentul PX PY PZ P
t 0 P0 - -
t 0(1 ) P 02 P 02 P 0(1 3 ) P
t 0 02P 02P 04P
k t0 0
X 0
0 (X)
X
C P P 1ln ln ln k t ln k t 1 e
C P (1 )P 1
La momentul t 0P (1 3 ) P k t k t
0 0 0 0P P 3(1 e )P P 4P 3P e
k t k t0 0
0 0
4P P 3Pe e
3P 4P P
0
0
3Pk t ln
4P P
0
0
3P1k ln
t 4P P
(6 p)
t = 200 s (1) 3 1
1k 10 s
t = 400 s (2) 3 1
1k 10 s
t = 600 s (3) 4 1
1k 999 10 s
t = 800 s (4) 3 1
1k 10 s
t = 1200 s (5) 3 1
1k 10 s
(1) (2) (3) (4) (5)
1 1 1 1 1k k k k k k rezultă că reacţia este de ordinul 1 (5 p)
b) Constanta de viteză la 298 K este 3 1k 10 s (1 p)
12 3
ln 2 0693n 1 t 693 s
k 10 (3 p)
c) La momentul t = 15 min de la icircnceputul reacţiei k t k t
0 0 0P 4P 3P e (4 3 e )P 834 Torr (3 p)
0P 4P 1200 Torr (3 p)
d) 0 0
X 0
P P 1 1 1ln ln k t ln k t k ln
P (1 )P 1 t 1
La t = 800 s 3 11 1
k ln 2878 10 s800 1 09
(4 p)
EaRTk A e
pag 5 din 5
E
RTa
k A e
a a
a a
E Ek R k 1 1 1 1 R kln ln ln T 40374 K
k RT RT E k T T T T E k (5 p)
Barem elaborat de
prof Irina Popescu Colegiul Naţional bdquoI L Caragialerdquo Ploieşti
prof Iuliana Costeniuc Colegiul Naţional bdquoGrigore Moisilrdquo Bucureşti
prof Vasile Sorohan Colegiul Naţional bdquoCostache Negruzzirdquo Iaşi
pag 3 din 3
ANEXĂ TABELUL PERIODIC AL ELEMENTELOR
pag 1 din 2
OLIMPIADA DE CHIMIE
etapa județeanăa municipiului Bucureşti
17 martie 2018
Clasa a VIII-a
Barem de evaluare și notare
Varianta 1
Se punctează corespunzător orice modalitate corectă de rezolvare a cerințelor
Subiectul I helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 20 puncte
1 9 puncte
6 reactanți x 05 puncte 3 puncte
6 ecuații ale reacțiilor chimice x 1 punct 6 puncte
2 4 puncte
V2O5 Na3VO4 2 x 1 punct 2 puncte
V2O5 + 6 NaOH rarr2 Na3VO4 + 3H2O 2 puncte
3 7 puncte
identificarea sării NH4NO3 1 punct
ecuațiile reacțiilor chimice 6 puncte
Subiectul II helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25 puncte
a 1075 puncte defalcate astfel
20 substanțe x 05 puncte 10 puncte
A H2S B S a O2 b H2O c SO2 d SO3 e H2SO4 f KNO3 g K2SO4 h KHSO4 i N2 j HNO3 k NO2
l P4 m H3PO4 n Ca(H2PO2)2 o Ca(OH)2 p H3PO2 r H2 s CaSO4
pentru substanțele j m și n se mai adaugă cacircte 025 puncte pentru justificare 075 puncte
b 12 ecuații chimice x 1 punct 12 puncte
(1) 2H2S + O2 rarr 2S + 2H2O + energie
(2) 2H2S + 3O2 rarr 2SO2 + 2H2O + energie
(3) 2SO2 + O2 rarr 2SO3
(4) SO3 + H2O rarr H2SO4
(5) 6KNO3 + 5S + 2H2O rarr K2SO4 + 4KHSO4 + 3N2 + energie
(6) 2H2S + SO2 rarr 3S + 2H2O
(7) SO2 + 2HNO3 rarr 2NO2 + H2SO4
(8) S + 2H2SO4 rarr 3SO2 + 2H2O
(9) P4 + 20HNO3 rarr 4H3PO4 + 20NO2 + 4H2O
(10) Ca(H2PO2)2 + 2H2O rarr Ca(OH)2 + 2H3PO2
(11) P4 + 2Ca(OH)2 + 4H2O rarr 2Ca(H2PO2)2 + 2H2
(12) Ca(OH)2 + H2SO4 rarr CaSO4 + 2H2O
c 3 formule chimice x 075 puncte 225 puncte
H3PO3 NaH2PO3 Na2HPO3
pentru scrierea formulei chimice Na3PO4 se scade 1 punct din punctajul total acordat
pag 2 din 2
Subiectul III helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25 puncte
1 15 puncte
a 3 puncte
X CuO 1 punct
ecuația reacției CuO + H2SO4 rarr CuSO4 + H2O 2 puncte
b 8 puncte
ecuația reacției Cd + CuSO4 rarr CdSO4 + Cu 2 puncte
mCu= 128 g mCd reacționat = 224 g 4 puncte
mCd nereacționat = 26 g 1 punct
83116 Cu 16883 Cd 1 punct
c 4 puncte
determinarea formulei chimice a cristalohidratului CuSO4∙5H2O 4 puncte
2 10 puncte
2 ecuații chimice x 2 puncte 4 puncte
maliaj = 335 g (mAl = 27 g mZn = 65 g) 6 puncte
(din care 4 puncte pentru raționament corect și 2 puncte pentru rezultat corect)
Subiectul IV helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 30 puncte
1 3 puncte
procentul masic de oxigen din eșantion 2688 3 puncte
2 4 puncte
determinarea formulelor chimice X Fe2O3 şi Y FeO 2 x 2 puncte 4 puncte
3 7 puncte
a formula chimică a lui Z Fe3O4 5 puncte
b ecuația reacției chimice
6Fe2O3 rarr 4Fe3O4 + O2 2 puncte
4 16 puncte
a 6 substanțe x 05 puncte 3 puncte
A NaFeO2 B CO2 D Fe(OH)3 E NaOH FG FeCl2FeCl3
b 6 ecuații chimice
Fe2O3 + Na2CO3 rarr 2NaFeO2 + CO2 3 puncte
NaFeO2 + 2H2O rarr Fe(OH)3 + NaOH 2 puncte
NaFeO2 + 4HCl rarr NaCl + FeCl3 + 2H2O 2 puncte
2Fe(OH)3 rarr Fe2O3 + 3H2O 2 puncte
Fe(OH)3 + 3HNO3 rarr Fe(NO3)3 + 3H2O 2 puncte
2Fe(NO3)3 + 6KI rarr 2FeI2 + I2 + 6KNO3 2 puncte
Barem elaborat de
prof Gheorghe Carmen-Luiza - Liceul Tehnologic Costin Nenițescurdquo Buzău
prof Luncan Anița - Colegiul Național bdquoEmanuil Gojdurdquo Oradea
prof Morcovescu Mihaela Veronica - Colegiul Național bdquoMihai Viteazulrdquo Ploiești
pag 1 din 3
OLIMPIADA DE CHIMIE
etapa județeană a municipiului Bucureşti
17 martie 2018
Clasa a IX-a
Varianta 1
Subiectul I helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 20 puncte
A 10 puncte
Identificați substanțele notate cu litere icircn schema de transformări Se cunoaşte că E este un hidracid
(1) CuS + O2 rarr A + X
(2) X + H2 rarr Z + Y
(3) A + Cl2 + Y rarr D + E
(4) X + E rarr G + Y
(5) A + CO rarr B + T
(6) Q temperatură X + T
B 10 puncte
1 Descrieți pe scurt o metodă de determinare a masei molare a unui gaz necunoscut sintetizat icircn laborator Se
consideră că laboratorul de chimie dispune de orice mijloc de determinare a parametrilor ce caracterizează
starea gazoasă
2 La adăugarea treptată a unei soluţii de iodură de potasiu icircn soluţie de azotat de mercur(II) se formează un
precipitat portocaliu Continuacircnd adăugarea de soluţie de iodură de potasiu se observă că precipitatul se
dizolvă Scrieţi ecuatiile reacţiilor chimice pe baza cărora s-au făcut observațiile experimentale
Subiectul II helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25 puncte
A 10 puncte
La fabricarea unui circuit integrat pentru industria electronică se utilizează cupru Acesta se depune
icircntr-un strat cu grosimea de 060 mm pe o placă de plastic laminată avacircnd forma dreptunghiulară cu
dimensiunile de 8 cm și 16 cm Apoi pe placa de plastic laminată peste cuprul depus este bdquoimprimatrdquo un
tipar de circuit integrat confecționat dintr-un polimer protector
Cuprul icircn exces este icircnlăturat printr-un proces reprezentat prin ecuația reacției
Cu(s) + [Cu(NH3)4]Cl2(aq) + 4NH3(aq) 2[Cu(NH3)4]Cl(aq)
Polimerul protector este icircndepărtat cu solvenți specifici
O uzină produce 10000 de plăci cu circuite integrate Știind că 80 din masa de cupru utilizată se
icircnlătură de pe fiecare placă calculați masele de [Cu(NH3)4]Cl2 și de amoniac necesare pentru producția celor
10000 de plăci cu circuite integrate (densitatea cuprului 896 g∙cm-3
se consideră randamentul procesului
100)
B 15 puncte
Gazele naturale folosite drept combustibil pentru centralele termoelectrice conţin metan şi hidrogen
sulfurat Pentru a putea fi utilizate acestea trebuie să respecte standardele de mediu de aceea trebuie
determinat conținutul lor icircn sulf
Conținutul de sulf dintr-o probă de gaze naturale a fost determinat prin arderea a 4476 g probă cu
oxigen icircn exces Gazele rezultate s-au barbotat icircntr-o soluție de apă oxigenată de concentrație procentuală
masică 3 care a oxidat dioxidul de sulf la acid sulfuric Pentru neutralizarea acidului sulfuric s-au adăugat
25 mL soluție de hidroxid de sodiu de concentrație 923middot10-3
molL Excesul de hidroxid de sodiu este
neutralizat de 1333 mL soluție acid clorhidric cu concentrația 1007middot10-3
molL
Determinaţi procentul masic de sulf din proba de gaze naturale
pag 2 din 3
Subiectul III helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25 puncte
A 10 puncte
Scrieți ecuațiile reacțiilor dintre următorii compuși și apă la temperatură standard
a CaCN2
b Mg3N2
c KO2
d BrF
e K3P
B 15 puncte
Icircntr-un vas de reacție (1) se introduc 1335 g clorură de aluminiu și 100 g soluție hidroxid de sodiu de
concentrație procentuală masică 10
Icircntr-un alt vas de reacție (2) se introduc 1335 g clorură de aluminiu și 100 mL soluție hidroxid de sodiu de
concentrație 35 M și densitatea 1135 g∙cm-3
Determinați compoziția procentuală masică a amestecului omogen rezultat icircn urma proceselor chimice atacirct
icircn vasul de reacție de reacție (1) cacirct și icircn vasul de reacție (2) (Precipitatul format se consideră practic
insolubil icircn apă)
Subiectul IV helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 30 puncte
Despre două substanțe gazoase A și B se cunosc informațiile
- un vas de sticlă gol cacircntărește 658572 g iar cacircnd este umplut cu azot gazos la presiunea de 790 torr și
temperatura de 15 0C are masa 659452 g Dacă vasul este golit și se umple din nou cu substanța gazoasă
elementară A la presiunea de 745 torr și 26 0C cacircntărește 66059 g
- compusul organic B un gaz ce conține 856 C și 144 H este introdus icircntr-un reactor de combustie din
oțel inoxidabil cu volumul 1068 L icircmpreună cu oxigen gazos icircn exces la temperatură constantă de 22 0C
presiunea icircn reactor este 1198 atm Icircn interiorul reactorului se găsește un container icircnchis prevăzut cu perete
poros impregnat cu perclorat de magneziu anhidru și Ascarit un material constituit din azbest icircmbibat cu
hidroxid de sodiu Ascarit-ul absoarbe cantitativ gazul rezultat la combustie iar percloratul de magneziu
absoarbe cantitativ apa formată Ascarit-ul și percloratul de magneziu nu reacționează cu gazul B sau cu
oxigenul Masa totală a containerului este 7653 g Reacția de ardere a compusului B este inițiată de o
scacircnteie presiunea crește imediat apoi icircncepe să scadă și la final se stabilizează la valoarea de 602 atm La
final reactorul este deschis containerul se cacircntărește și se constată că are masa 8467 g Arderea are loc icircn
reactor şi nu icircn container
a Determinați formulele chimice ale celor două gaze A și B
b Gazul A şi gazul B reacţionează icircn raport molar de 11 rezultacircnd un singur compus lichid C
(reacţie de combinare) Icircntr-o incintă cu volumul de 12 L se introduc 10 L de gaz A și 86 L de gaz B
(volume măsurate icircn condiții normale) ce reacţionează icircn vederea obţinerii compusului C Calculați masa de
compus C
c Pe baza informațiilor de la punctul b calculați presiunea finală din incintă (exprimată icircn torri)
după obținerea substanței C la temperatura de 27 0C
Anexă tabelul periodic-pentru rezolvarea subiectelor se folosesc mase atomice rotunjite
Volumul molar 0
mV = 224 dm
3∙mol
-1
Constanta universală a gazelor 3 1 1R 0082 atm dm mol K
1 atm = 760 torr
NOTĂ Timp de lucru 3 ore
Subiecte elaborate şi prelucrate de
prof Rodica BĂRUŢĂ Colegiul Naţional Horea Cloşca şi Crişanldquo Alba Iulia
prof Lavinia MUREŞAN Colegiul Naţional Alexandru Papiu Ilarianldquo Tg Mureş
pag 3 din 3
ANEXA ndash TABELUL PERIODIC AL ELEMENTELOR
pag 1 din 2
OLIMPIADA DE CHIMIE
etapa județeană a municipiului Bucureşti
17 martie 2018
Clasa a IX-a
BAREM DE EVALUARE ȘI NOTARE
Varianta 1
Orice modalitate corectă de rezolvare a cerinţelor se punctează corespunzător
SUBIECTUL I 20 puncte
Ahelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 10 puncte
Litera
substanței A B T D E X G Y Z Q
Formula
chimică a
substanței
SO2 S CO2 H2SO4 HCl CuO CuCl2 H2O Cu CuCO3
punctaj 1 punct 1 punct 1 punct 1 punct 1 punct 1 punct 1 punct 1 punct 1 punct 1 punct
B 10 puncte
1 p∙M = ρ∙R∙T M = ρ∙R∙Tp descrierea metodei măsurarea ρ T p determinarea masei molare prin calcul
5p
2 ecuațiile reacțiilor 2 x 25p 5p
SUBIECTUL II 25 puncte
A 10 puncte
calcul pentru o plăcuță
086 mol cupru exces (icircnlăturat) 4p
086 mol [Cu(NH3)4]Cl2 17458 g [Cu(NH3)4]Cl2 2p
344 mol NH3 5848 g NH3 2p
pentru 10000 plăcuțe 17458 kg [Cu(NH3)4]Cl2 1p
5848 kg NH3 1p
B 15 puncte
nNaOH total= 023075∙10-3
mol 1p
nHCl = nNaOH exces neutalizat cu HCl = 013423∙10-3
mol 1p
nNaOH consumat= 009652∙10-3
mol 1p
nacid sulfuric = 004826∙10-3
mol 2p
mS =154432∙10-3
g 5p
00345 S 5p SUBIECTUL III 25 puncte
A 10 puncte
5 ecuații x 2p = 10 puncte
CaCN2 + 3H2O CaCO3 + 2NH3
Mg3N2 + 6H2O 3Mg(OH)2 + 2NH3
2KO2 + 2H2O 2KOH + O2 + H2O2
BrF + H2O HF + HOBr
2K3P + 6H2O 2PH3 + 6KOH
B 15 puncte
Vasul de reactie 1
AlCl3 + 3NaOH rarrAl(OH)3 + 3NaCl
AlCl3 icircn exces 2p
Vasul de reactie 2
AlCl3 + 3NaOH rarrAl(OH)3 + 3NaCl
NaOH icircn exces
Al(OH)3 + NaOH rarrNa[Al(OH)4] 2p
Vasul 1 amestec omogen format din H2O NaCl AlCl3 icircn exces H2O 84195 NaCl 1368 AlCl3 212 5p
Vasul 2 amestec omogen format din H2O NaCl Na[Al(OH)4] H2O 8092 NaCl 1427 Na[Al(OH)4] 479
6p
pag 2 din 2
SUBIECTUL IV 30 puncte mazot= 088 g 1p
V = 07143 L 1p
mA= 2018 g 1p
MA=71gmol 2p
A Cl2 2p
B CxH2x 4p
CxH2x +
O2rarr xCO2 + xH2O 4p
Notăm cu a = numărul de moli CxH2x (B) din reactorul de combustie nmoli initial (B + oxigen) = 5289 mol
Vfinal = 2657 mol oxigen exces
Δn = 5289 - 2657 = 2632 mol de B + oxigen consumat icircn reacția de ardere
a + 15 a∙x = 2632 (1)
Δmcontainer = 8467 ndash 7653 = 814 g
a∙44∙x + a∙18∙x = 814 masa de CO2 absorbit de Ascarit = a∙44∙x masa de apă absorbită de perclorat de
magneziu anhidru este a∙18x
a∙x=1313 (2)
din (1) si (2) rezultă a= 06625 mol B x = 2 4p
B C2H4 2p
CC2H4Cl2 2p
masă compus C = 38g 2p
p = 0128 atm = 9728 torr 5p
Barem elaborat de
prof Rodica BĂRUŢĂ Colegiul Naţional Horea Cloşca şi Crişan ldquoAlba Iulia
prof Lavinia MUREŞAN Colegiul Naţional Alexandru Papiu Ilarianldquo Tg Mureş
pag 1 din 7
OLIMPIADA DE CHIMIE
etapa județeanăa municipiului Bucureşti
17 martie 2018
Clasa a X-a
Varianta 1
Indicații
Pentru rezolvarea problemelor utilizați masele atomice rotunjite din TABELUL PERIODIC AL ELEMENTELOR - Anexă
Subiectul I 25 puncte
A 13 puncte
Olimpiada Internațională de Chimie este un concurs internațional pentru elevii de liceu Prima participare a
Romacircniei la Olimpiada Internațională de Chimie a fost icircn 1970 icircn Ungaria iar icircn anii 1974 și icircn 1983 Romacircnia a
fost gazda olimpiadei internaționale Prima ediţie a Olimpiadei Internaţionale de Chimie a avut loc la Praga icircn
1968 iar a 50ndasha ediție se va organiza icircn 2018 la Bratislava și Praga
Prima problemă de chimie organică din cadrul unei olimpiade internaționale este problema de mai jos (nr 1)
care a fost propusă icircn anul 1969 la Katowice Polonia
1 O probă cu volumul de 10 cm3 dintr-o hidrocarbură gazoasă necunoscută se arde icircn 70 cm
3 oxigen Prin
răcirea amestecului gazos rezultat volumul acestuia scade la 65 cm3 Acest amestec gazos este barbotat printr-o
soluție de hidroxid de potasiu volumul reducacircndu-se la 45 cm3 care sunt absorbiți de pirogalol Știind că toate
volumele sunt măsurate icircn condiții normale determinați fomula moleculară a hidrocarburii necunoscute
2 Tetra-terț-butilmetanul un izoheptadecan este un compus organic ipotetic cu formula C17H36 Acest compus
este de interes deoarece se crede că este cea mai mică hidrocarbură saturată aciclică care nu poate exista din
cauza icircmpiedicării sterice
a Scrieți formula de structură a acestui izoheptadecan și denumiți-l conform IUPAC
b Notați numărul de radicali divalenți care provin de la tetra-terț-butilmetan
3 Floarea-soarelui este o plantă frumoasă şi utilă Frumuseţea acestei flori a icircnaripat imaginaţia oamenilor
născacircnd multe legende Pictori celebri au imortalizat-o ajungacircnd celebră pictura lui V Van Gogh Se ştie că
floarea-soarelui are şi proprietăţi curative deorece conţine grăsimi sănătoase fibre proteine vitamine sau
minerale
Compușii notați cu X și Y au fost izolați din floarea soarelui
3 2 2( ) ( )X CH CH CH C C CH CH CH CH CH CH
3 5 2( ) ( )Y CH C C CH CH
a Denumiți compusul X conform IUPAC
b Scrieți formula de structură a unui izomer de poziție al compusului Y care reacționează cu reactivul
Tollens icircn raport molar 12
4 Terpenii cunoscuți și sub denumirea de izoprenoide reprezintă o grupă de substanțe chimice heterogene din
punct de vedere structural care sunt foarte răspacircndite icircn natură Structura lor de bază pornește de la cea
a izoprenului
a Prin oxidarea izoprenului cu dicromat de potasiu icircn mediu acid se formează CO2 H2O și un cetoacid
Scrieți formula de structură a cetoacidului și calculați raportul molar izopren K2Cr2O7 H2SO4
b Scrieți formulele de structură ale alcoolilor cu formula moleculară C5H10O izomeri de constituție care pot
forma la deshidratare izopren
pag 2 din 7
B 12 puncte
1 Se dă seria de compuși organici
a Notați literele corespunzătoare compușilor care conțin un număr egal de atomi de carbon terțiar respectiv
cuaternar icircn moleculă Precizați numărul atomilor de carbon terțiar respectiv de carbon cuaternar din molecula
fiecărui compus ales
b Denumiți compusul B Scrieți formula de structură a compusului obținut prin oxidarea lui B cu KMnO4 icircn
mediu acid
2 Scrieți formula de structură a produsului majoritar obținut la bromurarea compușilor de mai jos icircn raport
molar 11
a b
3 Scrieți formulele de structură ale substanțelor notate cu literele X Y Z și respectiv A B C din următoarele
ecuații chimice și indicați icircn fiecare caz produsul majoritar de reacție
a
CH2
CH CH CH CH CH2 Br
2
CCl4
X
Y+
Z Compușii X Y și Z sunt izomeri de constituție avacircnd raportul masic C Br = 9 20
b
CH2
CH3O
CH3O CH
C
ClO
CH2
AlCl3
A
B
C
Subiectul II 20 puncte
A 8 puncte
Doi alcooli izomeri de poziție A și B cu formula moleculară C9H10O dau aceeași hidrocarbură C icircn prezența
acidului sulfuric la icircncălzire (reacția 1) Hidrogenarea catalitică a lui C (reacția 2) conduce la hidrocarbura D cu
formula moleculară C9H10 care prin nitrare (reacția 3) conduce numai la doi mononitroderivați aromatici X și Y
a Determinați fomulele de structură ale compușilor notați cu literele A B C D X și Y
b Scrieți ecuațiile chimice ale celor trei reacții
c Scrieți formulele de structură ale compușilor care se obțin la oxidarea compușilor X și Y cu soluție acidă de
KMnO4 și denumiți-i conform IUPAC
pag 3 din 7
B 7 puncte
Hidrocarbura X cu formula brută C3H5 conţine icircn moleculă un atom de carbon primar trei atomi de carbon
secundar un atom de carbon terţiar şi unul cuaternar Sub acţiunea K2Cr2O7H2SO4 compusul X se transformă icircn
substanţa Y care prin icircncălzire se decarboxilează (eliminare de CO2) transformacircndu-se icircn cetona Z
a Determinați formula moleculară a hidrocarburii X
b Cunoscacircnd raportul molar al reactanților icircn reacția de oxidare energică X K2Cr2O7 H2SO4 = 1 1 4
determinați formulele de structură posibile ale hidrocarburii X care corespund cerințelor problemei
c Scrieți formulele de structură posibile ale compușilor notați cu literele Y și Z care corespund cerințelor
problemei și notați denumirile IUPAC ale acestora
C 5 puncte
Hidrocarbura A cu raportul masic C H = 16 1 participă la următoarele transformări
04 2 4 2 2
8 4 32 2KMnO H SO t C H O
A B C H O
2 42 CCl etanol 4HBrBr KOHA C D
2 hidratareD X Y
a Determinați formula moleculară a hidrocarburii A
b Scrieți formulele de structură ale substanțelor notate cu literele A B C D X și Y
Subiectul III 20 puncte
Informații I Hidrogenarea alchinelor
Adiția hidrogenului la alchine poate conduce la trans-alchene sau la cis-alchene icircn funcție de condițiile de
reacție
R C C RPdPb+2
C C
R
H
R
H
H2
R C C R C C
H
R
R
H
H2
Na
NH3 lichid
II Reacţiile acetilurilor metalice cu aldehide sau cetone
Acetilurile sodice (cel mai bine icircn amoniac lichid) şi acetilurile magneziene (icircn eter) reacţionează cu aldehide şi
cetone dacircnd alcooli acetilenici (A E Favorski) de exemplu
CH3
C
CH3
O NaC CH
CH3
C
CH3
ONa
C CH
H2OCH3
C
CH3 C CH
OH
-12H2-NaOH
III Reacția Heck
Premiul Nobel pentru chimie a fost acordat icircn anul 2010 americanului Richard Heck și japonezilor Akira Suzuki
și Ei-ichi Negishi pentru cercetările lor asupra cuplajului icircncrucişat catalizat cu paladiurdquo Numită și reacția
Heck reacția de cuplare icircncrucișată catalizată de Pd este de o importanță deosebită deoarece permite substituția
pe atomii de carbon hibridizați sp2
unde X = I Br etc
R H R Ar CN etc
Această reacție de cuplare este stereoselectivă cu predilecție pentru trans-cuplare
pag 4 din 7
A 5 puncte
Scrieți ecuaţiile reacţiilor prin care se pot realiza următoarele transformări
1 pornind de la etină rarr cis-2-butenă (icircn cel mult 4 etape)
2 folosind doar benzen (ca sursă de carbon) rarr acid 3-benzoilpropenoic (icircn cel mult 3 etape)
B 5 puncte
Utilizacircnd reacția Heck a fost posibilă obținerea compusului B icircn condiții blacircnde și cu randament bun pornind de
la substanța T folosind schema
H2C CH C6H5 Pd
700C
(CH3COO)2A
PdCS
1500C-2H2
B(C48H32)
4 T
-4HBr Substanța T are următoarea formulă de structură
a Calculați formula brută a compusului B
b Determinați raportul atomic C Br icircn substanța T
c Determinați numărul de covalențe sigma din molecula substanței T
d Scrieți formulele de structură ale compușilor A și B
e Calculați numărul de electroni π (pi) din 3 mol de compus B
C 10 puncte La arderea unui mol de hidrocarbură X reacția fiind totală raportul molar X CO2 H2O = 1 12 6 Prin
oxidarea unui mol de hidrocarbură X cu dicromat de potasiu icircn soluție acidă se obțin substanțele C6O6 CO2
H2O icircn raport molar C6O6 CO2 H2O = 1 6 6
a Determinați formula moleculară a hidrocarburii X
b Scrieți formulele de structură ale substanțelor X și C6O6
c Hidrocarbura Y care este izomer de constituție al hidrocarburii X formează prin oxidare cu KMnO4 icircn
soluție acidă CO2 H2O și o substanță organică cu formula moleculară C7H6O2 pe care Mitscherlich a obţinut-o
icircn anul 1834 dintr-o răşină extrasă din arborele Styrax benzoin numită benzoe sau smirnă
c1 Scrieți formula structurală a hidrocarburii Y denumiți conform IUPAC hidrocarbura determinată
c2 Calculați volumul soluției acide de KMnO4 2 M necesar oxidării unui număr de moli de hidrocarbură
Y egal cu numărul atomilor de carbon din molecula acesteia
Subiectul IV 35 puncte
Informații
I Ozonoliza alchenelor
Ozonoliza constă practic icircntr-o succesiune de două reacţii
- Acţiunea moleculei de ozon asupra legăturii C=C cu formare de ozonidă instabilă explozivă
- Hidroliza ozonidei cu formarea de compuşi carbonilici corespunzători (aldehide sau cetone)
C C
RR
R H
1O3
2H2Ored
-H2O2
C
R
R
O + C
R
H
O
cetonatilde aldehidatilde De obicei icircn cazul formării aldehidelor pentru a evita posibila lor oxidare mai departe de către apa oxigenată
rezultată se introduce icircn amestecul de reacție icircn final un reducător (Zn NaHSO3 Na2S2O3 etc)
H2O2 + Zn rarr ZnO + H2O
II Metateza alchenelor (olefinelor)
Metateza alchenelor este o reacție organică care implică redistribuirea fragmentelor de alchene prin scindarea și
regenerarea dublei legături carbon-carbon icircn prezența unor catalizatori specifici icircn general pe bază de wolfram
Datorită simplității relative a metatezei alchenei acest proces creează mai puține produse secundare nedorite și
mai puține deșeuri periculoase decacirct cele rezultate din reacțiile organice alternative
pag 5 din 7
O altă reacție cu o aplicație practică mare este polimerizarea prin metateză cu deschiderea catenei ciclice
Datorită acestei reacții a devenit posibilă obținerea multor poliolefine care nu ar fi putut fi obținute prin
polimerizarea convențională cu monomeri vinilici
III Sinteze dien (Diels-Alder)
Sintezele dien (reacţii de cicloadiţie [4+2]) sunt reacţiile dintre un sistem dienic conjugat care reprezintă
componenta dienică şi un sistem alchenic (de obicei substituit cu grupe atrăgătoare de electroni) numit filodienă
(sau dienofilă) Produşii de reacţie cu structură ciclohexenică poartă numele de aducţi
Schema generală a reacţiei unei sinteze dien este următoarea
Icircn termenul cicloadiţie [4+2] 4 se referă la cei patru electroni π cu care diena participă la reacţie iar 2 la
electronii π ai filodienei Sintezele dien pot fi reacții intermoleculare sau intramoleculare
A 20 puncte
1 Determinați formulele de structură posibile ale hidrocarburii care prin ozonoliză reductivă formează numai
următorul compus
O=CH CH2 CH2 C
O
CH2 CH2
O
C CH O
2 Scrieți formulele de structură ale substanțelor care se obțin la metateza următoarelor olefine
a 1-butenă b
c
3 Norbornena se obține printr-o reacție Diels-Alder folosind ciclopentadienă și etenă
a Scrieți ecuația reacției de obținere a norbornenei
b Polinorbornena utilizată icircn industria cauciucului pentru antivibrație se obține printr-o reacție de
polimerizare prin metateză cu deschidere de ciclu icircn prezență de catalizatori specifici (RuCl3middotHClmiddotROH)
b1 Scrieți formula de structură a polinorbornenei
b2 Scrieți formula de structură a compusului majoritar care se obține la oxidarea energică a polinorbornenei
4 Se dau următoarele scheme de transformări
t0CX
KMnO4
H2SO4
Y
(A)
04 2 4H
179 3KMnO SOt Cdecatrien onă W Z
a Notați denumirea substanței A
b Scrieți formula de structură a compusului 179-decatrien-3-onă
c Știind că substanța Y are NE = 3 identificați substanțele notate cu literele X Y W și Z și scrieți formulele
de structură ale acestora
pag 6 din 7
B 15 puncte
Prin reformare catalitică o hidrocarbură lichidă X care conține 84 C procente masice este transformată icircntr-o
hidrocarbură aromatică Y Reacțiile care au loc icircn timpul procesului sunt de ciclizare și de dehidrogenare
Reformarea catalitică are loc icircntr-un reactor icircn prezența catalizatorilor (Al2O3Pt) la o temperatură de
aproximativ 500degC
1 Stabiliți formula moleculară a hidrocarburii X și scrieți ecuația reacției corespunzătoare transformării sale icircn
hidrocarbura aromatică Y
2 Conversia hidrocarburii X icircn hidrocarbură aromatică Y icircn reactor este de 15 Amestecul de reacție rezultat icircn
urma conversiei este supus următoarei proceduri este adus icircn condiții standard și după icircndepărtarea substanței
gazoase este supus din nou reformării catalitice Determinați de cacircte ori este necesară repetarea procedurii
descrise mai sus astfel icircncacirct conversia hidrocarburii X să fie mai mare de 30
3 Procesul descris mai sus a fost realizat la o presiune apropiată de cea atmosferică și icircn condiții de neechilibru
Procesul industrial real se produce la o presiune de cacircteva zeci de atmosfere și icircn condiții de echilibru Icircntr-un
reactor de 1 m3 conținacircnd catalizator necesar procesului de reformare catalitică s-au introdus 10 kg de substanță
X După un timp la o temperatură de 511deg C presiunea din reactor a devenit 27 atm Consideracircnd că icircn reactor
are loc numai conversia lui X icircn Y iar volumul ocupat de catalizator se neglijează determinați
a presiunile parțiale ale gazelor din reactor la echilibru
b conversia hidrocarburii X
c constanta de echilibru Kp
4 Amestecul de reacție obținut la punctul 3 icircncălzit la 600degC este introdus icircntr-un reactor icircn prezența
catalizatorilor de oxizi de siliciu și aluminiu Substanța Y este transformată icircn omologul inferior Z cu utilizare
practică mult mai mare decacirct Y conform procesului
Y + Z +
Se consideră că substanța X rămasă nu participă la acest proces și nu influențează echilibrul chimic
a Scrieți ecuația transformării hidrocarburii Y icircn omologul inferior Z
b Calculați conversia hidrocarburii Y icircn omologul inferior Z cunoscacircnd constanta de echilibru a procesului
Kp=17
NOTĂ Timp de lucru 3 ore
ANEXA TABELUL PERIODIC AL ELEMENTELOR
Volumul molar (cn) 3 1
mV 224 dm mol
Constanta universală a gazelor 3 1 1R 0082 atm dm mol K
Numărul lui Avogadro 23 1
AN 6022 10 mol
Subiecte selectate și prelucrate de
Gheorghe Costel profesor la Colegiul Național Vlaicu Vodă Curtea de Argeș
Carmen Boteanu profesor la Şcoala Centrală Bucureşti
Dorina Facircntacircnă-Galeru profesor la Colegiul Naţional Militar Ştefan cel Mare Cacircmpulung Moldovenesc
pag 7 din 7
ANEXA TABELUL PERIODIC AL ELEMENTELOR
pag 1 din 7
OLIMPIADA DE CHIMIE
etapa județeanăa municipiului Bucureşti
17 martie 2018
Clasa a X-a
BAREM DE EVALUARE ȘI NOTARE
Varianta 1
Orice modalitate de rezolvare corectă a cerințelor se va puncta corespunzător
Subiectul I 25 puncte
A 13 puncte
1
2 2 2
4
4 2x y
x y yC H O x CO H O
2COV 20 3cm
2O consumatV = 70 ndash 45 = 253cm
2 2C H 3 puncte
2 a Formula de structură a tetra-terț-butilmetanului15 puncte
denumirea IUPAC a tetraterț-butilmetanului 2244-tetrametil-33-diterț-butilpentan 15 puncte
b 3 radicali divalenți provin de la tetraterț-butilmetan 075 puncte
3 a 13511-tridecatetraen-79-diină 15 puncte
b formula de structură a unui izomer de poziție al compusului Y care are două legături triple marginale
05 puncte
4 a
CH3 C
O
COOH 075 puncte
izopren K2Cr2O7 H2SO4 = 1 3 12 15 puncte
b 4 formule de structură 4 x 05 = 2 puncte
CH2 CH C
OH
CH3
CH3
CH2 CH C
OH
CH3
CH2H
CH3 CH C
OH
CH3
CH2
CH2 CH C
OH
CH3
CH22
B 12 puncte
a B și C au icircn moleculă cacircte 14 atomi de carbon terțiar și 6 atomi de carbon cuaternar
- compușii B și C 2 x 075 = 15 puncte
- nrat de carbon terțiar 025 puncte
- nrat de carbon cuaternar 025 puncte
b 3-fenil-3-m-tolil-3-p-tolilpropenă 125 puncte
pag 2 din 7
C
COOHCOOH
COOH
075 puncte
2
a b
2 formule x 1=2 puncte
3 a
formulele de structură ale celor 3 compuși izomeri notați cu literele XYZ sunt
CH2 CH CH CH CH CH2
Br Br
CH2 CH CH CH CH CH2
Br Br
CH2 CH CH CH CH CH2
Br Br
formulele de structură ale celor 3 compuși izomeri notați cu literele XYZ 3 x 075 p = 225puncte
produsul majoritar este 16-dibromo-24-hexadienă CH2 CH CH CH CH CH2
Br Br 075 puncte
b
formulele de structură ale substanțelor notate cu literele ABC sunt
O
CH2
OCH3
OCH3
OCH3
OCH3
CH2
OCH3
OCH3
O OCH3
OCH3
O
OCH3
OCH3 CH2
3 x 075p = 225puncte
produsul majoritar este
O
CH2
OCH3
OCH3
075 puncte
Subiectul II 20 puncte
A 8 puncte
a
formulele de structură ale celor 2 alcooli izomeri notați cu literele A și B
OH
OH
pag 3 din 7
formula de structură a compusului notat cu litera C
formula de structură a compusului notat cu litera D
formulele de structură ale celor doi mononitroderivați aromatici X și Y
N O2 NO2
formulele de structură ale compușilor notați cu literele A B C D X Y 6 x 05 =3 puncte
b
Reacția 1 2 x 05 =1punct
OH
H2SO4
-H2O
și
OHH2SO4
-H2O
Reacția 2 1punct
H2
Reacția 3 1punct
HNO3N O2
NO2
-H2O
COOH
NO2
COOH
acidul 3 nitro-12-benzendicarboxilic
formula de structură și denumirea IUPAC 05 + 05 = 1 punct
COOH
NO2
COOH
Acidul 4 nitro-12-benzendicarboxilic
formula de structură și denumirea IUPAC 05 + 05 = 1 punct B 7 puncte
a C6H10 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip075 puncte
b formulele de structură posibile ale hidrocarburii X
CH2 CH2 CH3 CH3CH2
CH3
formulele de structură helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 3 x 1 = 3 puncte
pag 4 din 7
c formulele de structură posibile ale substanței Y
CH3 CH2 CH2 C CH2 COOH
O acidul 3-cetohexanoic
CH3 CH2 CH2C CH2 COOH
O acidul 4-cetohexanoic
CH3 CH2 CH2C CH2 COOH
O acidul 5-cetohexanoic
formulele de structură helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 3 x 05 = 15 puncte
denumirile IUPAChelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 3 x 025 = 075 puncte
formulele de structură posibile ale substanței Z
CH3 CH2 CH2C CH3
O 2-pentanonă CH3 CH2 CH2C CH3
O 3-pentanonă
formulele de structură helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 2 x 025 = 05 puncte
denumirile IUPAChelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip2 x 025 = 05 puncte
C 5 puncte
a determinarea formulei moleculare a hidrocarburii A C16H12 14 puncte
b
[O]
KMnO4H+ 8
COOH
COOH
t0C
-2H2O
C
C
O
O
O2 2
A B
formulele de structură ale substanțelor notate cu literele A B C D X Y 6 x 06 = 36 puncte
2Br2
CCl4
BrBr
Br Br
KOHetanol
-4 HBr
C D
Hidratare
O
O
2
O
O
X Y
sau invers
pag 5 din 7
Subiectul III 20 puncte
A 5 puncte
1 etină rarr acetilură disodicărarr2-butinărarr cis-2-butenă helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 2 puncte
2 benzenrarranhidridă maleică
benzen+ anhidridă maleică acilare Friedel Crafts acid 3-benzoilpropenoic helliphelliphelliphelliphelliphellip 3 puncte
Obs Se acordă 60 din punctaj dacă numărul de etape este mai mare decacirct cel din cerință
B 5 puncte
a C H = 3 2 05 puncte
b C Br = 4 1 1 punct
c 30 covalențe sigmamoleculă T 075 puncte
d compusul A 1 punct
unde Ph- este C6H5- radicalul fenil
compusul B 1 punct
e 3middot48middotNA electroni π 075 puncte
C 10 puncte
a 12 12C H 2 puncte
b
2 puncte
O
O
O
O
O
O
2 puncte
c
c1
CH CH CH CH CH CH2
1 punct
1-fenil-135-hexatrienă 1 punct
c2 36 L soluție KMnO4 2 M 2 puncte
Subiectul IV 35 puncte
A 20 puncte
1 formulele de structură posibile ale hidrocarburii
2 puncte
pag 6 din 7
2 puncte
2a
3 2 2 3 2 2CH CH CH CH CH CH CH CH
formulele de structură ale substanțelor obținute 2 x 075 = 15 puncte
b
CH CH CH2 CH2
formulele de structură ale substanțelor obținute 2 x 075 = 15
puncte
c
CH2 CH2
formulele de structură ale substanțelor obținute 2 x 075 =15 puncte
3 a
helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 2 puncte
b
b1 formula de structură a polinorbornenei
helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 2 puncte
b2
COOHCHOO
helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 2 puncte
4 a 3-metil-139-decatrienă 075 puncte
b formula de structură a compusului 179 3decatrien onă 075 puncte
t0C KMnO4
H2SO4
(A)
COOH
C
OX Y
O
t0C KMnO4
H2SO4
O
COOH
COOH
O
WZ
formulele de structură ale substanțelor notate cu literele X Y Z Whelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 4 x 1 = 4 puncte
B 15 puncte
1 C7H16 1 punct
pag 7 din 7
CH3 CH2)5 CH3
CH3
4H2(
1 punct
2 După icircndepărtarea hidrogenul gazos amestecul rezultat este format din n-heptan lichid și toluen
Dacă pornim de la 1 mol de n-heptan după prima trecere prin reactor icircn faza lichidă obținem 015 mol toluen
După prima trecere
- 015 mol toluen
- 085 mol n-heptan
După a doua trecere
015 + 085015 = 02775 mol toluen
1 ndash 027 75= 07225 mol n-heptan
După a treia trecere
02775 + 07225015 = 03858 mol toluen
1 ndash 0386 = 0614 mol n-heptan
raționament corect 25 puncte
o conversie de peste 30 va fi realizată după 3 treceri 05 puncte
3 a
10000100
100X mol
C7H16 C7H8 + 4H2
ințial 100 0 0
consumat x 0 0
echilbru 100-x x 4x
Număr total de moli 100 + 4x
100 + 4x = PV RT
1000 27
4200082 784
mol
(100 minus x) + x + 4x = 420
unde x = 80 mol
p(H2) = (480 420) 27 = 2057 atm
p(C7H8) = (80 420) 27 = 514 atm
p(C7H16) = [(100ndash80) 420] 27 = 128 atm
raționament corect 25 puncte
valorile numerice ale celor 3 presiuni parțiale 3 x 05p =15 puncte
b conversie = 80 100 = 08 = 80 05 puncte
c constanta de echilibru
7 8 2
7 16
4
HC H
p
C H
p pK
p
= 718middot105 1 punct
4
a C7H8 + H2 C6H6 + CH4 15 puncte
b C7H8 + H2 C6H6 + CH4
Din constanta de echilibru a reacției de mai sus se determină conversia toluenului icircn benzen = 0861= 861
Raționament corect 25 puncte
Valoare numerică a conversiei 05 puncte
Barem elaborat de
Gheorghe Costel profesor la Colegiul Național Vlaicu Vodă Curtea de Argeș
Carmen Boteanu profesor la Şcoala Centrală Bucureşti
Dorina Facircntacircnă-Galeru profesor la Colegiul Naţional Militar Ştefan cel Mare Cacircmpulung Moldovenesc
Ministerul Educației Naționale
pag 1 din 4
OLIMPIADA DE CHIMIE etapa județeanăa municipiului Bucureşti
17 martie 2018
Clasa a XI-a
Varianta 1
Subiectul I helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 20 puncte
A 12 puncte
Pentru compușii de mai jos care au următoarele denumiri
A 123-triclorociclopentan
B 25-dibenzilidenciclopentanona
C acid ciclopentil-235-tricarboxilacetic
D acid trideca-3578-tetraen-1012-diinoic
E acid 4-cloro-25-heptadien-17-dioic
F 23-diclorobiciclo[221]heptan
G 24-dicloropentan-3-ol
H 25-diclorospiro[33]heptan
rescrieți tabelul de mai jos pe foaia de concurs și completați-l conform cerințelor
Compusul Formula de structură a
compusului Numărul stereoizomerilor
Numărul perechilor de
enantiomeri
A
B
C
D
E
F
G
H
B 8 puncte
O probă bdquoardquo dintr-un amestec echimolecular conține doi acizi saturați (A) un acid monocarboxilic
și (B) un acid dicarboxilic care are icircn moleculă un atom de carbon mai mult decacirct acidul (A) Dacă
proba bdquoardquo se tratează cu NaOH rezultă un amestec bdquobrdquo de trei săruri icircn care procentul masic de
sodiu este de 23 Dacă aceeași probă bdquoardquo se tratează cu PCl5 icircn exces și apoi este supusă
esterificării cu etanol luat icircn exces de 25 se obține un amestec organic bdquocrdquo care conține alături de
esteri și 12212 etanol (procente masice)
a Calculați masa probei bdquoardquo necesară obținerii a 500 g amestec bdquobrdquo
b Identificați cei doi acizi din proba bdquoardquo
c Calculați masa amestecului organic bdquocrdquo
Ministerul Educației Naționale
pag 2 din 4
Subiectul II 25 puncte
A
1 17 puncte
Determinati formula moleculară stabiliți formula de structură și denumirea pentru compusii (A)
(B) (C) și (D) despre care se cunosc următoarele informații
a Compusul (A) conține 3555 O (procent masic) are icircn moleculă un atom de carbon terțiar nu
reacționează cu NaOH icircn reacția cu sodiul eliberează 224 L (cn) H2 per mol (A) și consumă la
oxidare 1 L de solutie acidă de K2Cr2O7 13M per mol A
b Compusul (B) este o monoamină saturată are 4 stereoizomeri optici reacționează cu HNO2 iar
la arderea a 02 mol (B) se consumă 2184 L (cn) de aer (cu 20 O2 procente de volum)
c Compusul aromatic (C) (p-disubstituit) are 2 atomi de oxigen icircn moleculă și nu are atomi de
carbon cuaternar icircn reacție cu NaOH formează o sare monosodică iar icircn reacție cu anhidrida
acetică formează un compus monoacetilat masa molară a compusului (C) crescacircnd după acilare
cu 3043
d Compusul dihalogenat (D) are 2 stereoizomeri formează prin hidroliză un compus care tratat cu
reactivul Fehling formează un precipitat roșu Din 214 g (D) supuse analizei cantitative s-au
obținut 376 g precipitat gălbui
2 8 puncte
Stabiliți formulele de structură și numărul izomerilor pentru
a compușii izomeri de constituție care au aceeași formulă moleculară cu (A) și au unul sau mai
mulți atomi de carbon asimetric icircn moleculă
b compușii izomeri de constituție care au aceeași formulă moleculară cu (B) și nu reacționează cu
clorura de acetil
c compușii trisubstituiți izomeri care au aceeași formulă moleculară cu (C) și au comportament
chimic identic cu acesta
d compușii izomeri de constituție care au aceeași formulă moleculară cu (D) ai căror izomeri
geometrici sunt optic activi
Subiectul III helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25 puncte
A 13 puncte
Un acid gras saturat (A) este polietoxilat cu oxid de etenă formacircnd un hidroxiester (X) icircn care
procentul masic de oxigen este de 2666 și un diester (Y) icircn care procentul masic de oxigen este
de 2126 Pentru obținerea fiecărui ester s-a folosit aceeași cantitate de oxid de etenă Dacă se iau
icircn lucru 50 mol de acid (A) conversia oxidului de etenă este de 100 iar conversia totală a
acidului (A) este de 90
a Identificați acidul gras (A) scrieți formula de structură și denumirea acestuia
b Stabiliți formulele de structură ale celor doi esteri (X) și (Y)
c Calculați cantitatea (moli) de oxid de etenă luat icircn lucru
d Calculați procentul molar de acid (A) netransformat și procentul masic de hidroxiester (X) icircn
amestecul organic rezultat
Ministerul Educației Naționale
pag 3 din 4
B 12 puncte
Scrieți formulele de structură ale compușilor din schemele de transformări de mai jos
1)
X rarr A
rarr B
rarr C
Y
D
rarr E
rarr F
Z rarr G
rarr H
rarr I
icircn care X ndash anisolul Y ndash ciclohexanona Z ndash 2-butenilfenileterul
2)
L
rarr M rarr N
O
rarr P
rarr R(C7H15N)
R(C7H15N)
rarr S
- L este o hidrocarbură ciclică cu formula moleculară C5H8
- Reducerile se fac cu NaBH3CN și nu au loc la gruparea carbonil
- P este o bază azotată heterociclică supusă unor eliminări (degrădari) Hofmann
Subiectul IV helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 30 puncte
A 10 puncte
Salbutamolul este un bronhodilatator folosit icircn tratamentul astmului și al bronșitei cronice
Salbutamolul (notat cu F) se poate obtine conform schemei de mai jos
rarr
rarr
rarr
rarr
icircn care
- reacția 1 este o transpoziție Fries icircn care esterii fenolici se transforma icircn p-acilfenoli
- substanța (A) este un compus o-disubstituit
- compusul (B) are formula moleculară C9H8O4
- substanța notată cu X este N-benzilterțbutilamina
- F are formula moleculară C13H21O3N
a Scrieți formulele de structură și denumirile IUPAC pentru compușii (A) și (B)
b Realizați sinteza compusului X prin maxim 6 reacții pornind de la acidul benzoic și acidul
dimetilpropanoic specificacircnd condițiile de reacție
c Scrieți formulele de structură ale substanțelor C D E F și G
B 10 puncte
Identificați substanțele notate cu litere din schema de mai jos și scrieți formulele de structură ale
acestora
rarr
rarr
rarr rarr
utilizacircnd următoarele informații
- substanța A cu formula moleculară C10H16O2 reacționează cu H2Ni icircn raport molar 1 3 și
dă reacția iodoformului
Ministerul Educației Naționale
pag 4 din 4
- formula de structură a substanței C este
- DIAB (diizoamilboranul) este un reactiv de hidroborurare selectivă
- diazometanul este folosit pentru metilarea unor grupe acide
C 10 puncte
1 Explicați de ce separarea izomerilor orto și para ai nitrofenolului se poate face prin antrenare cu
vapori de apă
2 Un amestec echimolecular de dietilamină și trietilamină se tratează cu clorură de acetil icircn exces
Scrieți ecuațiile reacțiilor care au loc și notați denumirea compușilor din amestecul final
3 Scrieți maxim cinci ecuații ale reacțiilor prin care fenilizopropilcetona se poate transforma icircn
fenilterțbutilcetonă
Se dau
- masele atomice H- 1 C- 12 N- 14 O- 16 K- 39 Cr- 55 Br- 80 Ag- 108 I- 127
- volumul molar (cn) 3 1
mV 224 dm mol
NOTĂ Timp de lucru 3 ore
Subiecte elaborate și prelucrate de
prof Carmen Bodea Colegiul Național Silvania Zalău
Ministerul Educației Naționale
pag 5 din 4
prof Mariana Pop Liceul Teoretic Emil Racoviță Baia Mare
pag 1 din 7
OLIMPIADA DE CHIMIE etapa județeanăa municipiului Bucureşti
17 martie 2018
Clasa a XI-a Varianta 1
Orice modalitate corectă de rezolvare a cerințelor va fi punctată corespunzător
Subiectul I helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 20 puncte
A 12 puncte
Compusul Formula de structură a compusului Numărul
stereoizomerilor
Numărul
perechilor de
enantiomeri
A
4 1
B
3 -
C
16 8
D CH CndashC CndashCH=C=CHndashCH=CHndashCH=CHndashCH2ndashCOOH 8 4
E HOOCndashCH=CHndashCHClndashCH=CHndashCOOH 4 1
F
3 1
G CH3ndashCHClndashCHOHndashCHClndashCH3 4 1
H
4 2
formula de structură 05 puncte
număr de stereoizomeri 05 puncte
numărul perechilor de enantiomeri 05 puncte
Total 8 compuși x 15 puncte = 12 puncte
pag 2 din 7
B 8 puncte
a Icircn 500 g amestec bdquobrdquo sunt 5 mol Na+ 1 p
500 = m ndash 5 g (H) + 5 23 g Na rarr m = 390 g amestec bdquoardquo 1 p
b) Macid1 Macid2 = Macid1 + 44 Mester1= Macid1 + 28 Mester2= Macid1 + 100
x - mol de acizi 3x mol etanol reacționați y - mol alcool nereacționat
y = 025∙3x = 12212∙mamestec bdquocrdquo100 rarr mamestec bdquocrdquo = 2825x 1 p
mamestec bdquocrdquo= 2825x = x∙(Mac1 + 28) + x∙(Mac1 + 100) + x∙075∙46 2 p
Macid1= 60 g molrarr acid acetic (CH3-COOH) 05 p
Macid2= 104 gmol rarr acid malonic (HOOC-CH2-COOH) 05 p
c) x = 2378 mol acid 1 p
mamestec bdquocrdquo = 671785 g 1 p
Subiectul II helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25 puncte
A
1 17 puncte
a) 4 puncte
A H2 = 1 1 rArr diol M = 90 gmol
rArr C4H10O2 2 puncte
A [O] = 1 1 rarr 1 grupă -OH la Cp și 1 grupă -OH la Ct
A
15 puncte 2-metilpropan-12-diol 05 puncte
b) 4 puncte
B O2 = 02 195 = 1 975
CnH2n+3N + 975O2 rarr nCO2 + (n+15)H2O +
N2
2 middot 975 = 3n + 15 rArr n = 6
rArr C6H15N 3 puncte
B
05 puncte
2-amino-3-metilpentan 05 puncte
c) 5 puncte
Mc = 42 rArr Mc =
= 138 gmol
C CnH2n-6O2 rArr n = 8
rArr C8H10O2 3 puncte
C NaOH = 1 1 rArr 1 grupă OH fenolică
C anh = 1 1 rArr Nu exista alta grupă OH deci al doilea atom de oxigen va fi eteric
C HO ndash C6H4 ndash O ndash CH2 ndash CH3 15 puncte
p-etoxifenol 05 puncte
d) 4 puncte
D AgBr = 1 2
02 mol AgBr rArr 01 mol D
rArr MD = 214
rArr C4H6Br2 (NE=1) 2 puncte
D CH3 ndash CH = CH ndash CHBr2 15 puncte
11-dibromo-2-butena 05 puncte
pag 3 din 7
2 8 puncte
a) C4H10O2 (NE=0) dioli (3) + hidroxieteri (4) = 7 compuși izomeri x 025 puncte = 175 puncte
b) C6H15N - Amine terțiare izomere 7 x 025 puncte = 175 puncte
(=4)
(=2)
(=1)
c) C8H8O2 - 10 compuși izomeri (săgeata indică poziția grupei ndashOH) x 025 puncte = 25 puncte
d) C4H6Br2 (NE = 1) 5 compusi izomeri x 04 puncte = 2 puncte
pag 4 din 7
Subiectul III helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25 puncte
A 13 puncte
a) 7 puncte
A CH3-(CH2)a-COOH 05 p
X R-COO-(CH2-CH2-O-)nH 1 p
Y R-COO-(CH2-CH2-O-)nOC-R 1 p
(1) O (icircn X) = acid
16(2 n)x1002666
M 44n
1 p
(2) O (icircn Y) = acid
16(3 n)x1002126
2M 44n 18
1 p
din relațiile (1) și (2) rezultă Macid și n
MA = 200 gmol 2 p
CH3-(CH2)10-COOH acid dodecanoic (acid lauric) 05 p
b) 2 puncte
n=5 1 p
X CH3-(CH2)10-COO-(CH2-CH2-O-)5H 05 p
Y CH3-(CH2)10-COO-(CH2-CH2-O-)5-OC-(CH2)10-CH3 05 p
c) 25 puncte
A + 5 oxid de etenă rarr X 05 p
x mol 5x mol x mol
2A + 5 oxid de etenă rarr Y + apă 05 p
2x mol 5x mol x moli x mol
A rarr A
y moli y mol 05 p
Din Ctot rarr x = 15 mol 05 p
număr de moli de oxid de etenă = 150 moli 05 p
d) 15 puncte
y = 5 mol A (netransformat)
A (molar) netransformat= 10 05 p
mamorganic final = 16330 g
X (masic) = 3858 1 p
B 12 puncte
16 formule de structură x 075 puncte = 12 puncte
Formulele de structură ale compușilor X Y Z nu se punctează
X A B C
pag 5 din 7
Y D E F
Z G H I
2)
L M N O
P R S
(14-pentadiena)
Subiectul IV helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 30 puncte
A 10 puncte a 25 puncte
A B
05 puncte 1 punct
acid 2-oxietanoilbenzoic 05 puncte acid 5-etanoil-2-hidroxibenzoic 05 puncte
b) (6 ecuații x 0 5 = 3 puncte) Obs Se acordă 60 din punctaj dacă ecuațiile reacțiilor sunt
corecte dar numărul lor este diferit de cel din cerință
(CH3)3CndashCOOH rarr (CH3)3Cndash
(CH3)3CndashCONH2
(CH3)3CndashNH2 (terțbutilamina = Z)
C6H5ndashCOOH rarr C6H5ndashCOCl
rarr C6H5ndashCONHndashC(CH3)3
rarr C6H5ndashCH2ndashNHndashC(CH3)3
- red cu Na ndashOH sau LiAlH4
c) 45 puncte
4 formule de structură x 1 punct = 4 puncte
pag 6 din 7
C D
E F
G Toluen 05 puncte
B 10 puncte
Substanța A C10H16O2 (NE = 3)
A H2 = 1 3 rArr 3 legături π
Reactia iodoformului este o reacție specifică pentru grupa carbonil cetonic care are icircn poziția o
grupă metil
Reacția 1 (HO- - H2O) este o condensare crotonică intramoleculară
formula de structură a lui B este
formula de structură a lui A este
D E F G
CH3
CH
COOCH3
CH2OH
CH3
CH3
CH
COOH
CH2OH
CH3
Structura A = 5 puncte
B D E F G - 5 structuri x 1 = 5 puncte
pag 7 din 7
C 10 puncte
1 2 puncte
Izomerul orto formează legături de hidrogen intramoleculare (05 puncte)
Izomerul para formează legături de hidrogen intermoleculare (05 puncte)
Deci punctul de fierbere izomer para gt punctul de fierbere izomer orto izomerul para nu poate fi
antrenat cu vapori de apă (1 punct)
2 3 puncte
(C2H5)2NH + CH3-COCl rarr CH3-CON(C2H5)2 + HCl
(C2H5)3 + HCl rarr (C2H5)3NH+Cl
- 2 x 075 = 15 puncte
Amestecul final de reacție va conține următorii compuși
- NN-dietilacetamida clorura de trietilamoniu și excesul de clorură de acetil 3x05= 15 puncte
3 5 puncte
C6H
5 C
O
CH (CH3)2
CH3MgBr
C6H
5 C CH (CH3)2
CH3
OH
KMnO4H
2O
C6H
5 C
CH3
OH
C
CH3
OH
CH3 C
6H
5 C
O
C(CH3)3
1 +
2 + H2O
H2O3 --
4 +
5H+
H2O--
1 2 - adiție CH3MgBr (la grupa carbonil) urmată de hidroliză
3 4 - deshidratare și oxidarea dublei legături cu reactiv Baeyer
5 - transpoziție pinacolică
5 ecuații x 1punct = 5 puncte
Obs Se acordă 60 din punctaj dacă ecuațiile reacțiilor sunt corecte dar numărul lor este diferit de cel
din cerință
Barem elaborat de
prof Carmen Bodea Colegiul Național Silvania Zalău
prof Mariana Pop Liceul Teoretic Emil Racoviță Baia Mare
pag 1 din 3
OLIMPIADA DE CHIMIE
etapa județeanăa municipiului Bucureşti
17 martie 2018
Clasa a XII-a
Varianta 1
Subiectul I helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 20 puncte
A Un amestec de metanol şi benzen icircn raport molar 2 3 are puterea calorică inferioară de 3745 MJkg La
arderea unui mol de benzen se degajă de 45 ori mai multă căldură decacirct la arderea unui mol de metanol apa
obţinută fiind icircn stare gazoasă Se cer
a) calculaţi puterea calorică inferioară a unui amestec echimolar de metanol şi benzen
b) calculaţi puterea calorică superioară a metanolului știind că entalpia standard de vaporizare a apei este 0
2vap H O( )
H 44 kJmol l
B La 200 C icircntr-un calorimetru cu capacitatea calorică C = 3 JK se introduc 4 g NaOH şi 146 mL de apă
distilată ( 1 g mL ) După dizolvare sistemul calorimetric se răceşte la 200
C şi apoi soluţia de NaOH se
neutralizează cu o soluţie de HCl de concentraţie 1 M ( s 1 g mL ) avacircnd temperatura 200
C Toate soluţiile
au căldura specifică 1 1c 418 J g K Știind că entalpia molară de dizolvare a NaOH este
0
diz NaOH(s)H 413 kJmol şi entalpia de neutralizare a unui acid tare cu o bază tare este
0
neutrH 5725 kJmol de apă formată se cer
a) temperatura soluţiei obţinute după dizolvarea NaOH
b) temperatura soluţiei finale după neutralizare
Subiectul II helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25 puncte
Se cunosc datele termochimice din tabelul următor 0
subl K(s)H
(kJmol)
0
subl2 (s)I
H
(kJmol)
0
dis2I (g)
H
(kJmol)
K(g)I
(kJmol)
0
diz KI(s)H
(kJmol)
1 I(g)I
(kJmol)
0
f KI(s)H
(kJmol)
0
hidr(aq)K
H
(kJmol)
0
hidr(aq)I
H
(kJmol)
878 628 1525 + 4192 + 1935 10084 - 3279 - 320 - 308
icircn care 0
subl K(s)H - entalpia standard de sublimare a potasiului 2
0
subl I (s)H - entalpia standard de sublimare a
iodului K(g)I - energia de ionizare a potasiului 1 I(g)I - prima energie de ionizare a iodului 0
diz KI(s)H - entalpia
standard de dizolvare a iodurii de potasiu 0
f KI(s)H - entalpia standard de formare a iodurii de potasiu
0
hidr K (aq)H şi 0
hidr I (aq)H - entalpia standard de hidratare a ionului de K respectiv a ionului de I
De asemenea se dau ciclurile
K(s)
K(g)
K(g)
+ 12
I2(s)
I(g)
I(g)+
KI(s)
hidratareK(aq) I(aq)+
U0KI
subl
imar
e
I2(g)21
dis
oci
ere
sub
lim
are
A
dizo
lvar
e
IK
pag 2 din 3
A) Se dizolvă 1 mol de KI(s) icircntr-o cantitate mare de apă obţinacircndu-se o soluţie foarte diluată Folosind
ciclurile de mai sus şi datele termochimice din tabelul dat calculaţi
a) energia de rețea a iodurii de potasiu0
KI(s)U (energia care se degajă la formarea unui mol de KI(s) (cristal) ca
urmare a atracțiilor electrostatice icircntre ionii gazoși de sarcini opuse (g) (g) (s)K I K I )
b) I(g)A - afinitatea pentru electron a iodului
B) Molecula de iod se poate scinda icircn două moduri
2 (s) (g) (g)(1) I I I 2 (s) (g)(2) I 2I
Folosind datele termochimice corespunzătoare
a) calculaţi variaţia de entalpie ce icircnsoțește procesul (1)
b) calculaţi variaţia de entalpie ce icircnsoțește procesul 2 (g)(s)
I 2e 2I
c) consideracircndu-se procesele de recombinare a fragmentelor rezultate icircn scindările (1) şi (2) precizaţi care
proces este favorizat termodinamic
Subiectul III helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25 puncte
O lamă de zinc pur cu masa suficient de mare este pusă icircn contact cu o soluție apoasă bine oxigenată
(2OP = 1 atm = const) care conţine HCI și ZnCl2 Concentrația HCl și concentraţia ZnCl2 sunt HClC = 1 M
respectiv 2ZnClC = 1 M iar temperatura electrolitului este de 25
0 C bdquoDizolvareardquo Zn icircn această soluție ar putea fi
reprezentată prin ecuaţia
2 2 2
1Zn 2HCI O ZnCl H O
2
Cunoscacircndu-se potenţialele standard de reducere 0
2Zn Zn0762 V şi
2 2
0
O H H O1229 V se cere
a) precizaţi dacă Zn bdquose dizolvărdquo sau nu icircn soluția dată
b) dacă Zn bdquose dizolvărdquo icircn soluția dată consideracircndu-se volumul soluției constant determinaţi prin calcul
concentraţia molară a ionilor 2Zn
la care procesul spontan icircncetează Explicaţi concluzia la care aţi ajuns
Informație
Pentru procesul de reducere ox ne red ecuaţia lui Nernst pentru potenţialul de reducere la 250 C este
0
0059 [ ]lg
[ ]ox red ox red
ox
n red unde [ ]ox - concentrația formei oxidate [ ]red - concentrația formei
reduse n - numărul de electroni implicat icircn procesul redox
Subiectul IV helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 30 puncte
Ecuaţia reacţiei de descompunere a substanței X este X(g) 2Y(g) 2Z(g)
La descompunere presiunea totală (P) icircn sistem variază astfel
t (s) 0 200 400 600 800 1200 1600
P (Torr) 300 4632 5968 706 7957 929 10183
Temperatura se menține constantă şi este 298 K De asemenea volumul reactorului este constant şi amestecul de
reacție se comportă ca un gaz perfect Se cer
a) verificaţi faptul că reacţia de descompunere a substanței X este de ordinul 1
b) determinaţi constanta de viteză şi timpul de icircnjumătățire
c) calculaţi presiunea amestecului de reacție după 15 minute şi la sfacircrşitul reacţiei
pag 3 din 3
d) cunoscacircndu-se energia de activare 410 J molaE calculaţi temperatura la care icircn 800 s reacționează 90
din cantitatea inițială de substanță X
Informații
1) Pentru reacțiile de ordinul 1 0 (X)
X
Cln k t
C unde 0 (X)C - concentraţia inițială a reactantului X iar
XC - concentraţia la momentul t a reactantului X k - constanta de viteză
2) Timpul de icircnjumătățire 12t reprezintă timpul icircn care concentraţia inițială a reactantului scade la jumătate
Se dau
- mase atomice H ndash 1 C ndash 12 N ndash 14 O ndash 16 Na ndash 23 K ndash 39 I ndash 127 Zn ndash 65 Cl ndash 355
- volumul molar (cn) 3 1
mV 224 dm mol
- numărul lui Avogadro 23 1
AN 6022 10 mol
- constanta universală a gazelor 3 1 1 1 1R 0082 atm dm mol K 8314 J mol K
- numărul lui Faraday 1F 96485 C mol 51 atm 1013 10 Pa
NOTĂ Timp de lucru 3 ore
Subiecte elaborate şi prelucrate de
prof Irina Popescu Colegiul Naţional bdquoI L Caragialerdquo Ploieşti
prof Iuliana Costeniuc Colegiul Naţional bdquoGrigore Moisilrdquo Bucureşti
prof Vasile Sorohan Colegiul Naţional bdquoCostache Negruzzirdquo Iaşi
pag 1 din 5
OLIMPIADA DE CHIMIE
etapa județeanăa municipiului Bucureşti
17 martie 2018
Clasa a XII-a
Varianta 1
BAREM DE EVALUARE ȘI DE NOTARE
Orice modalitate corectă de rezolvare a cerințelor se va puncta corespunzător
Subiectul I helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 20 puncte
A) 10 puncte
a)
3
6 6
3 3
6 6 6 6
0
c CH OH( )
0
c C H ( )
3
CH OH CH OH
3
C H C H
3
am
H a kJmol
H 45a kJmol
n 2x moli m 64 10 x kg se degajă2xa kJ
n 3x moli m 234 10 x kg se degaja135xa kJ
m 298 10 x kg se dega
l
l
3
6 6
33
0
c CH OH( )
0
c C H ( )
jă Q =155x kJ
37450 298 10Q q m 155xa 37450 298 10 x a 720
155
H a 720 kJmol
H 45a 3240 kJmol
l
l
(3 p)
3 6 6CH OH C H amn n 1 mol m 110 g 011 kgse degajă (720 3240) kJ
3960q 36000 kJkg
011
(2 p)
b)
i c i
1000 1000q H q 720 22500 kJkg
M 32
s iq q n 44 unde n - numărul de moli de apă care rezultă la arderea unui kg de metanol
(2 p)
3 2
3 2 2 2
CH OH H O(g)
s i
3CH OH O CO (g) 2H O(g)
2
2m 1 kg n kmoli 625 moli
32
q q n 44 22500 625 44 25250 kJkg
(3 p)
pag 2 din 5
B) 10 puncte
a)
cedat primit
NaOH primit
0
s
s
0
i i
Q Q
n 01 moli Q 01 41300 4130 J
Q 4130Q (C m c) t t 655
C m c 3 150 418
t t t t t t 2655 C
(4 p)
b)
2NaOH H O(formata) neutr
primit
sf
sf
HCl s s
sf
n 01 moli n 01 moli H 01 ( 5725) 5725 kJ 5725 J
Q 5725 J
QQ (C m c) t t
C m c
n 01 moli V 01 L soluţie HCl m 100 g soluţie HCl
m 150 100 250 g soluţie NaC
l
(4 p)
0 0
f i f
5725t t t 546 t 2546 C
3 250 418
(2 p)
Subiectul II helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25 puncte
A) 10 puncte
Aplicacircnd legea lui Hess icircn ciclurile date rezultă
a) 0 0 0 0
KI(s) diz KI(s) hidr hidrK (aq) I (aq)U H H H
0 0 0 0
KI(s) hidr hidr diz KI(s)K (aq) I (aq)U H H H 64735 kJmol (5 p)
b) 2 2
0 0 0 0 0
f KI(s) subl K(s) subl I (s) disoc I (g) K(g) I(g) KI(s)
1 1H H H H I A U
2 2
2 2
0 0 0 0 0
I(g) f KI(s) subl K(s) subl I (s) disoc I (g) K(g) KI(s)
1 1A H H H H I U 2952 kJmol
2 2 (5 p)
B) 15 puncte
a) 2 (s) (g) (g)(1) I I I 0
1H
2
0
2 (s) 2 (g) subl I (s)I I H 628 kJmol
2
0
2 (g) (g) disoc I (g)I 2I H 1525 kJmol
(g) (g) 1 I(g)I I e I 10084 kJmol
(g) (g) I(g)I e I A 2952 kJmol
2 2
0 0 0
1 subl I (s) disoc I (g) 1 I(g) I(g)H H H I A 9285 kJmol (5 p)
b)
2 (s) (g)I 2e 2I
2
0
2 (s) 2 (g) subl I (s)I I H 628 kJmol
2
0
2 (g) (g) disoc I (g)I 2I H 1525 kJmol
pag 3 din 5
(g) (g) I(g)2I 2e 2I 2A 2 ( 2952) kJ
2 2
0 0 0
subl I (s) disoc I (g) I(g)H H H 2A 3751 kJmol (5 p)
c)
Consideracircndu-se procesele de recombinare a fragmentelor rezultate icircn scindările (1) şi (2)
(g) (g) 2 (s)I I I
2 2
0 0 0 0
1 1 subl I (s) disoc I (g) 1 I(g) I(g)
H H ( H H I A ) 9285 kJmol
(g) 2 (s)2I I
2 2
0 0 0
2 subl I (s) disoc I (g)
H ( H H ) 2153 kJmol (4 p)
Inversul procesului (1) este favorizat energetic deoarece recombinarea fragmentelor este un proces puternic
exoterm (1 p)
Subiectul III helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25 puncte
a)
2
2 0 2
1 Zn Zn
0059Oxidare Zn Zn 2e lg[Zn ]
2
(3 p)
22 2
0 2 12
2 2 2 OH OO H
1 0059Reducere 2H O 2e H O lg([H ] p )
2 2
(3 p)
2[Zn ] [H ] 1M 2OP 1 atm
2 22
0 0
2 1 H OO H Zn ZnE 1229 ( 0762) 1991 V gt 0 (3 p)
dizolvarea zincului icircn soluția data are loc spontan (1 p)
b) Icircn timpul dizolvării Zn concentrația ionilor Zn2+
crește iar cea a H+ scade Procesul icircncetează atunci cacircnd
concentrațiile Zn2+
și H+ ajung la astfel de valori icircncacirct forţa electromotoare E este egală cu zero (3 p)
2 2 2 22 2
2 20 0 0 0
2 1 2 2H O H OO H O HZn Zn Zn Zn
0059 [H ] 0059 [Zn ]E lg 0 lg
2 [Zn ] 2 [H ]
2 267
2 2
[Zn ] [Zn ]lg 6749 3 10
[H ] [H ]
(3 p)
Pe baza raportului de mai sus se pot evalua concentrațiile ionilor Zn2+
și H+ atunci cacircnd procesul icircncetează
Scăderea concentrației H+ este de două ori mai rapidă decacirct creșterea concentrației ionilor Zn
2+ Astfel
concentrațiile ionilor Zn2+
și H+ sunt date de ecuaţiile
2
2
Zn[Zn ] 1 C
şi 2H Zn[H ] 1 C 1 2 C
(4 p)
2
2 2 2
2
67 2 67Zn
2 Zn Zn Zn
Zn
1 C3 10 (1 4 C 4 C ) n 1 C unde n 3 10
(1 2 C )
2 2
2
Zn Zn4n C (4n 1) C n 1 0
4n 1 4n şi n 1 n
2 2 2 2
2
Zn Zn Zn Zn4n C 4n C n 0 2 C 1 C 05 şi 2H Zn
C 2 C 1 2[Zn ] 15M (3 p)
[H ] 0 adică bdquodizolvareardquo Zn icircncetează atunci cacircnd tot HCl s-a consumat icircn proces (2 p)
pag 4 din 5
Subiectul IV helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 30 puncte
a)
Fie - gradul de disociere al reactantului X
X (reacţ) X (reacţ)
0 (X) 0
C P
C P X (reacţ) 0 0 X (reacţ) 0XP P P P P (1 ) P unde XP - presiunea parţială a
reactantului X la momentul t
X(g) 2Y(g) 2Z(g)
Momentul PX PY PZ P
t 0 P0 - -
t 0(1 ) P 02 P 02 P 0(1 3 ) P
t 0 02P 02P 04P
k t0 0
X 0
0 (X)
X
C P P 1ln ln ln k t ln k t 1 e
C P (1 )P 1
La momentul t 0P (1 3 ) P k t k t
0 0 0 0P P 3(1 e )P P 4P 3P e
k t k t0 0
0 0
4P P 3Pe e
3P 4P P
0
0
3Pk t ln
4P P
0
0
3P1k ln
t 4P P
(6 p)
t = 200 s (1) 3 1
1k 10 s
t = 400 s (2) 3 1
1k 10 s
t = 600 s (3) 4 1
1k 999 10 s
t = 800 s (4) 3 1
1k 10 s
t = 1200 s (5) 3 1
1k 10 s
(1) (2) (3) (4) (5)
1 1 1 1 1k k k k k k rezultă că reacţia este de ordinul 1 (5 p)
b) Constanta de viteză la 298 K este 3 1k 10 s (1 p)
12 3
ln 2 0693n 1 t 693 s
k 10 (3 p)
c) La momentul t = 15 min de la icircnceputul reacţiei k t k t
0 0 0P 4P 3P e (4 3 e )P 834 Torr (3 p)
0P 4P 1200 Torr (3 p)
d) 0 0
X 0
P P 1 1 1ln ln k t ln k t k ln
P (1 )P 1 t 1
La t = 800 s 3 11 1
k ln 2878 10 s800 1 09
(4 p)
EaRTk A e
pag 5 din 5
E
RTa
k A e
a a
a a
E Ek R k 1 1 1 1 R kln ln ln T 40374 K
k RT RT E k T T T T E k (5 p)
Barem elaborat de
prof Irina Popescu Colegiul Naţional bdquoI L Caragialerdquo Ploieşti
prof Iuliana Costeniuc Colegiul Naţional bdquoGrigore Moisilrdquo Bucureşti
prof Vasile Sorohan Colegiul Naţional bdquoCostache Negruzzirdquo Iaşi
pag 1 din 2
OLIMPIADA DE CHIMIE
etapa județeanăa municipiului Bucureşti
17 martie 2018
Clasa a VIII-a
Barem de evaluare și notare
Varianta 1
Se punctează corespunzător orice modalitate corectă de rezolvare a cerințelor
Subiectul I helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 20 puncte
1 9 puncte
6 reactanți x 05 puncte 3 puncte
6 ecuații ale reacțiilor chimice x 1 punct 6 puncte
2 4 puncte
V2O5 Na3VO4 2 x 1 punct 2 puncte
V2O5 + 6 NaOH rarr2 Na3VO4 + 3H2O 2 puncte
3 7 puncte
identificarea sării NH4NO3 1 punct
ecuațiile reacțiilor chimice 6 puncte
Subiectul II helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25 puncte
a 1075 puncte defalcate astfel
20 substanțe x 05 puncte 10 puncte
A H2S B S a O2 b H2O c SO2 d SO3 e H2SO4 f KNO3 g K2SO4 h KHSO4 i N2 j HNO3 k NO2
l P4 m H3PO4 n Ca(H2PO2)2 o Ca(OH)2 p H3PO2 r H2 s CaSO4
pentru substanțele j m și n se mai adaugă cacircte 025 puncte pentru justificare 075 puncte
b 12 ecuații chimice x 1 punct 12 puncte
(1) 2H2S + O2 rarr 2S + 2H2O + energie
(2) 2H2S + 3O2 rarr 2SO2 + 2H2O + energie
(3) 2SO2 + O2 rarr 2SO3
(4) SO3 + H2O rarr H2SO4
(5) 6KNO3 + 5S + 2H2O rarr K2SO4 + 4KHSO4 + 3N2 + energie
(6) 2H2S + SO2 rarr 3S + 2H2O
(7) SO2 + 2HNO3 rarr 2NO2 + H2SO4
(8) S + 2H2SO4 rarr 3SO2 + 2H2O
(9) P4 + 20HNO3 rarr 4H3PO4 + 20NO2 + 4H2O
(10) Ca(H2PO2)2 + 2H2O rarr Ca(OH)2 + 2H3PO2
(11) P4 + 2Ca(OH)2 + 4H2O rarr 2Ca(H2PO2)2 + 2H2
(12) Ca(OH)2 + H2SO4 rarr CaSO4 + 2H2O
c 3 formule chimice x 075 puncte 225 puncte
H3PO3 NaH2PO3 Na2HPO3
pentru scrierea formulei chimice Na3PO4 se scade 1 punct din punctajul total acordat
pag 2 din 2
Subiectul III helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25 puncte
1 15 puncte
a 3 puncte
X CuO 1 punct
ecuația reacției CuO + H2SO4 rarr CuSO4 + H2O 2 puncte
b 8 puncte
ecuația reacției Cd + CuSO4 rarr CdSO4 + Cu 2 puncte
mCu= 128 g mCd reacționat = 224 g 4 puncte
mCd nereacționat = 26 g 1 punct
83116 Cu 16883 Cd 1 punct
c 4 puncte
determinarea formulei chimice a cristalohidratului CuSO4∙5H2O 4 puncte
2 10 puncte
2 ecuații chimice x 2 puncte 4 puncte
maliaj = 335 g (mAl = 27 g mZn = 65 g) 6 puncte
(din care 4 puncte pentru raționament corect și 2 puncte pentru rezultat corect)
Subiectul IV helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 30 puncte
1 3 puncte
procentul masic de oxigen din eșantion 2688 3 puncte
2 4 puncte
determinarea formulelor chimice X Fe2O3 şi Y FeO 2 x 2 puncte 4 puncte
3 7 puncte
a formula chimică a lui Z Fe3O4 5 puncte
b ecuația reacției chimice
6Fe2O3 rarr 4Fe3O4 + O2 2 puncte
4 16 puncte
a 6 substanțe x 05 puncte 3 puncte
A NaFeO2 B CO2 D Fe(OH)3 E NaOH FG FeCl2FeCl3
b 6 ecuații chimice
Fe2O3 + Na2CO3 rarr 2NaFeO2 + CO2 3 puncte
NaFeO2 + 2H2O rarr Fe(OH)3 + NaOH 2 puncte
NaFeO2 + 4HCl rarr NaCl + FeCl3 + 2H2O 2 puncte
2Fe(OH)3 rarr Fe2O3 + 3H2O 2 puncte
Fe(OH)3 + 3HNO3 rarr Fe(NO3)3 + 3H2O 2 puncte
2Fe(NO3)3 + 6KI rarr 2FeI2 + I2 + 6KNO3 2 puncte
Barem elaborat de
prof Gheorghe Carmen-Luiza - Liceul Tehnologic Costin Nenițescurdquo Buzău
prof Luncan Anița - Colegiul Național bdquoEmanuil Gojdurdquo Oradea
prof Morcovescu Mihaela Veronica - Colegiul Național bdquoMihai Viteazulrdquo Ploiești
pag 1 din 3
OLIMPIADA DE CHIMIE
etapa județeană a municipiului Bucureşti
17 martie 2018
Clasa a IX-a
Varianta 1
Subiectul I helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 20 puncte
A 10 puncte
Identificați substanțele notate cu litere icircn schema de transformări Se cunoaşte că E este un hidracid
(1) CuS + O2 rarr A + X
(2) X + H2 rarr Z + Y
(3) A + Cl2 + Y rarr D + E
(4) X + E rarr G + Y
(5) A + CO rarr B + T
(6) Q temperatură X + T
B 10 puncte
1 Descrieți pe scurt o metodă de determinare a masei molare a unui gaz necunoscut sintetizat icircn laborator Se
consideră că laboratorul de chimie dispune de orice mijloc de determinare a parametrilor ce caracterizează
starea gazoasă
2 La adăugarea treptată a unei soluţii de iodură de potasiu icircn soluţie de azotat de mercur(II) se formează un
precipitat portocaliu Continuacircnd adăugarea de soluţie de iodură de potasiu se observă că precipitatul se
dizolvă Scrieţi ecuatiile reacţiilor chimice pe baza cărora s-au făcut observațiile experimentale
Subiectul II helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25 puncte
A 10 puncte
La fabricarea unui circuit integrat pentru industria electronică se utilizează cupru Acesta se depune
icircntr-un strat cu grosimea de 060 mm pe o placă de plastic laminată avacircnd forma dreptunghiulară cu
dimensiunile de 8 cm și 16 cm Apoi pe placa de plastic laminată peste cuprul depus este bdquoimprimatrdquo un
tipar de circuit integrat confecționat dintr-un polimer protector
Cuprul icircn exces este icircnlăturat printr-un proces reprezentat prin ecuația reacției
Cu(s) + [Cu(NH3)4]Cl2(aq) + 4NH3(aq) 2[Cu(NH3)4]Cl(aq)
Polimerul protector este icircndepărtat cu solvenți specifici
O uzină produce 10000 de plăci cu circuite integrate Știind că 80 din masa de cupru utilizată se
icircnlătură de pe fiecare placă calculați masele de [Cu(NH3)4]Cl2 și de amoniac necesare pentru producția celor
10000 de plăci cu circuite integrate (densitatea cuprului 896 g∙cm-3
se consideră randamentul procesului
100)
B 15 puncte
Gazele naturale folosite drept combustibil pentru centralele termoelectrice conţin metan şi hidrogen
sulfurat Pentru a putea fi utilizate acestea trebuie să respecte standardele de mediu de aceea trebuie
determinat conținutul lor icircn sulf
Conținutul de sulf dintr-o probă de gaze naturale a fost determinat prin arderea a 4476 g probă cu
oxigen icircn exces Gazele rezultate s-au barbotat icircntr-o soluție de apă oxigenată de concentrație procentuală
masică 3 care a oxidat dioxidul de sulf la acid sulfuric Pentru neutralizarea acidului sulfuric s-au adăugat
25 mL soluție de hidroxid de sodiu de concentrație 923middot10-3
molL Excesul de hidroxid de sodiu este
neutralizat de 1333 mL soluție acid clorhidric cu concentrația 1007middot10-3
molL
Determinaţi procentul masic de sulf din proba de gaze naturale
pag 2 din 3
Subiectul III helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25 puncte
A 10 puncte
Scrieți ecuațiile reacțiilor dintre următorii compuși și apă la temperatură standard
a CaCN2
b Mg3N2
c KO2
d BrF
e K3P
B 15 puncte
Icircntr-un vas de reacție (1) se introduc 1335 g clorură de aluminiu și 100 g soluție hidroxid de sodiu de
concentrație procentuală masică 10
Icircntr-un alt vas de reacție (2) se introduc 1335 g clorură de aluminiu și 100 mL soluție hidroxid de sodiu de
concentrație 35 M și densitatea 1135 g∙cm-3
Determinați compoziția procentuală masică a amestecului omogen rezultat icircn urma proceselor chimice atacirct
icircn vasul de reacție de reacție (1) cacirct și icircn vasul de reacție (2) (Precipitatul format se consideră practic
insolubil icircn apă)
Subiectul IV helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 30 puncte
Despre două substanțe gazoase A și B se cunosc informațiile
- un vas de sticlă gol cacircntărește 658572 g iar cacircnd este umplut cu azot gazos la presiunea de 790 torr și
temperatura de 15 0C are masa 659452 g Dacă vasul este golit și se umple din nou cu substanța gazoasă
elementară A la presiunea de 745 torr și 26 0C cacircntărește 66059 g
- compusul organic B un gaz ce conține 856 C și 144 H este introdus icircntr-un reactor de combustie din
oțel inoxidabil cu volumul 1068 L icircmpreună cu oxigen gazos icircn exces la temperatură constantă de 22 0C
presiunea icircn reactor este 1198 atm Icircn interiorul reactorului se găsește un container icircnchis prevăzut cu perete
poros impregnat cu perclorat de magneziu anhidru și Ascarit un material constituit din azbest icircmbibat cu
hidroxid de sodiu Ascarit-ul absoarbe cantitativ gazul rezultat la combustie iar percloratul de magneziu
absoarbe cantitativ apa formată Ascarit-ul și percloratul de magneziu nu reacționează cu gazul B sau cu
oxigenul Masa totală a containerului este 7653 g Reacția de ardere a compusului B este inițiată de o
scacircnteie presiunea crește imediat apoi icircncepe să scadă și la final se stabilizează la valoarea de 602 atm La
final reactorul este deschis containerul se cacircntărește și se constată că are masa 8467 g Arderea are loc icircn
reactor şi nu icircn container
a Determinați formulele chimice ale celor două gaze A și B
b Gazul A şi gazul B reacţionează icircn raport molar de 11 rezultacircnd un singur compus lichid C
(reacţie de combinare) Icircntr-o incintă cu volumul de 12 L se introduc 10 L de gaz A și 86 L de gaz B
(volume măsurate icircn condiții normale) ce reacţionează icircn vederea obţinerii compusului C Calculați masa de
compus C
c Pe baza informațiilor de la punctul b calculați presiunea finală din incintă (exprimată icircn torri)
după obținerea substanței C la temperatura de 27 0C
Anexă tabelul periodic-pentru rezolvarea subiectelor se folosesc mase atomice rotunjite
Volumul molar 0
mV = 224 dm
3∙mol
-1
Constanta universală a gazelor 3 1 1R 0082 atm dm mol K
1 atm = 760 torr
NOTĂ Timp de lucru 3 ore
Subiecte elaborate şi prelucrate de
prof Rodica BĂRUŢĂ Colegiul Naţional Horea Cloşca şi Crişanldquo Alba Iulia
prof Lavinia MUREŞAN Colegiul Naţional Alexandru Papiu Ilarianldquo Tg Mureş
pag 3 din 3
ANEXA ndash TABELUL PERIODIC AL ELEMENTELOR
pag 1 din 2
OLIMPIADA DE CHIMIE
etapa județeană a municipiului Bucureşti
17 martie 2018
Clasa a IX-a
BAREM DE EVALUARE ȘI NOTARE
Varianta 1
Orice modalitate corectă de rezolvare a cerinţelor se punctează corespunzător
SUBIECTUL I 20 puncte
Ahelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 10 puncte
Litera
substanței A B T D E X G Y Z Q
Formula
chimică a
substanței
SO2 S CO2 H2SO4 HCl CuO CuCl2 H2O Cu CuCO3
punctaj 1 punct 1 punct 1 punct 1 punct 1 punct 1 punct 1 punct 1 punct 1 punct 1 punct
B 10 puncte
1 p∙M = ρ∙R∙T M = ρ∙R∙Tp descrierea metodei măsurarea ρ T p determinarea masei molare prin calcul
5p
2 ecuațiile reacțiilor 2 x 25p 5p
SUBIECTUL II 25 puncte
A 10 puncte
calcul pentru o plăcuță
086 mol cupru exces (icircnlăturat) 4p
086 mol [Cu(NH3)4]Cl2 17458 g [Cu(NH3)4]Cl2 2p
344 mol NH3 5848 g NH3 2p
pentru 10000 plăcuțe 17458 kg [Cu(NH3)4]Cl2 1p
5848 kg NH3 1p
B 15 puncte
nNaOH total= 023075∙10-3
mol 1p
nHCl = nNaOH exces neutalizat cu HCl = 013423∙10-3
mol 1p
nNaOH consumat= 009652∙10-3
mol 1p
nacid sulfuric = 004826∙10-3
mol 2p
mS =154432∙10-3
g 5p
00345 S 5p SUBIECTUL III 25 puncte
A 10 puncte
5 ecuații x 2p = 10 puncte
CaCN2 + 3H2O CaCO3 + 2NH3
Mg3N2 + 6H2O 3Mg(OH)2 + 2NH3
2KO2 + 2H2O 2KOH + O2 + H2O2
BrF + H2O HF + HOBr
2K3P + 6H2O 2PH3 + 6KOH
B 15 puncte
Vasul de reactie 1
AlCl3 + 3NaOH rarrAl(OH)3 + 3NaCl
AlCl3 icircn exces 2p
Vasul de reactie 2
AlCl3 + 3NaOH rarrAl(OH)3 + 3NaCl
NaOH icircn exces
Al(OH)3 + NaOH rarrNa[Al(OH)4] 2p
Vasul 1 amestec omogen format din H2O NaCl AlCl3 icircn exces H2O 84195 NaCl 1368 AlCl3 212 5p
Vasul 2 amestec omogen format din H2O NaCl Na[Al(OH)4] H2O 8092 NaCl 1427 Na[Al(OH)4] 479
6p
pag 2 din 2
SUBIECTUL IV 30 puncte mazot= 088 g 1p
V = 07143 L 1p
mA= 2018 g 1p
MA=71gmol 2p
A Cl2 2p
B CxH2x 4p
CxH2x +
O2rarr xCO2 + xH2O 4p
Notăm cu a = numărul de moli CxH2x (B) din reactorul de combustie nmoli initial (B + oxigen) = 5289 mol
Vfinal = 2657 mol oxigen exces
Δn = 5289 - 2657 = 2632 mol de B + oxigen consumat icircn reacția de ardere
a + 15 a∙x = 2632 (1)
Δmcontainer = 8467 ndash 7653 = 814 g
a∙44∙x + a∙18∙x = 814 masa de CO2 absorbit de Ascarit = a∙44∙x masa de apă absorbită de perclorat de
magneziu anhidru este a∙18x
a∙x=1313 (2)
din (1) si (2) rezultă a= 06625 mol B x = 2 4p
B C2H4 2p
CC2H4Cl2 2p
masă compus C = 38g 2p
p = 0128 atm = 9728 torr 5p
Barem elaborat de
prof Rodica BĂRUŢĂ Colegiul Naţional Horea Cloşca şi Crişan ldquoAlba Iulia
prof Lavinia MUREŞAN Colegiul Naţional Alexandru Papiu Ilarianldquo Tg Mureş
pag 1 din 7
OLIMPIADA DE CHIMIE
etapa județeanăa municipiului Bucureşti
17 martie 2018
Clasa a X-a
Varianta 1
Indicații
Pentru rezolvarea problemelor utilizați masele atomice rotunjite din TABELUL PERIODIC AL ELEMENTELOR - Anexă
Subiectul I 25 puncte
A 13 puncte
Olimpiada Internațională de Chimie este un concurs internațional pentru elevii de liceu Prima participare a
Romacircniei la Olimpiada Internațională de Chimie a fost icircn 1970 icircn Ungaria iar icircn anii 1974 și icircn 1983 Romacircnia a
fost gazda olimpiadei internaționale Prima ediţie a Olimpiadei Internaţionale de Chimie a avut loc la Praga icircn
1968 iar a 50ndasha ediție se va organiza icircn 2018 la Bratislava și Praga
Prima problemă de chimie organică din cadrul unei olimpiade internaționale este problema de mai jos (nr 1)
care a fost propusă icircn anul 1969 la Katowice Polonia
1 O probă cu volumul de 10 cm3 dintr-o hidrocarbură gazoasă necunoscută se arde icircn 70 cm
3 oxigen Prin
răcirea amestecului gazos rezultat volumul acestuia scade la 65 cm3 Acest amestec gazos este barbotat printr-o
soluție de hidroxid de potasiu volumul reducacircndu-se la 45 cm3 care sunt absorbiți de pirogalol Știind că toate
volumele sunt măsurate icircn condiții normale determinați fomula moleculară a hidrocarburii necunoscute
2 Tetra-terț-butilmetanul un izoheptadecan este un compus organic ipotetic cu formula C17H36 Acest compus
este de interes deoarece se crede că este cea mai mică hidrocarbură saturată aciclică care nu poate exista din
cauza icircmpiedicării sterice
a Scrieți formula de structură a acestui izoheptadecan și denumiți-l conform IUPAC
b Notați numărul de radicali divalenți care provin de la tetra-terț-butilmetan
3 Floarea-soarelui este o plantă frumoasă şi utilă Frumuseţea acestei flori a icircnaripat imaginaţia oamenilor
născacircnd multe legende Pictori celebri au imortalizat-o ajungacircnd celebră pictura lui V Van Gogh Se ştie că
floarea-soarelui are şi proprietăţi curative deorece conţine grăsimi sănătoase fibre proteine vitamine sau
minerale
Compușii notați cu X și Y au fost izolați din floarea soarelui
3 2 2( ) ( )X CH CH CH C C CH CH CH CH CH CH
3 5 2( ) ( )Y CH C C CH CH
a Denumiți compusul X conform IUPAC
b Scrieți formula de structură a unui izomer de poziție al compusului Y care reacționează cu reactivul
Tollens icircn raport molar 12
4 Terpenii cunoscuți și sub denumirea de izoprenoide reprezintă o grupă de substanțe chimice heterogene din
punct de vedere structural care sunt foarte răspacircndite icircn natură Structura lor de bază pornește de la cea
a izoprenului
a Prin oxidarea izoprenului cu dicromat de potasiu icircn mediu acid se formează CO2 H2O și un cetoacid
Scrieți formula de structură a cetoacidului și calculați raportul molar izopren K2Cr2O7 H2SO4
b Scrieți formulele de structură ale alcoolilor cu formula moleculară C5H10O izomeri de constituție care pot
forma la deshidratare izopren
pag 2 din 7
B 12 puncte
1 Se dă seria de compuși organici
a Notați literele corespunzătoare compușilor care conțin un număr egal de atomi de carbon terțiar respectiv
cuaternar icircn moleculă Precizați numărul atomilor de carbon terțiar respectiv de carbon cuaternar din molecula
fiecărui compus ales
b Denumiți compusul B Scrieți formula de structură a compusului obținut prin oxidarea lui B cu KMnO4 icircn
mediu acid
2 Scrieți formula de structură a produsului majoritar obținut la bromurarea compușilor de mai jos icircn raport
molar 11
a b
3 Scrieți formulele de structură ale substanțelor notate cu literele X Y Z și respectiv A B C din următoarele
ecuații chimice și indicați icircn fiecare caz produsul majoritar de reacție
a
CH2
CH CH CH CH CH2 Br
2
CCl4
X
Y+
Z Compușii X Y și Z sunt izomeri de constituție avacircnd raportul masic C Br = 9 20
b
CH2
CH3O
CH3O CH
C
ClO
CH2
AlCl3
A
B
C
Subiectul II 20 puncte
A 8 puncte
Doi alcooli izomeri de poziție A și B cu formula moleculară C9H10O dau aceeași hidrocarbură C icircn prezența
acidului sulfuric la icircncălzire (reacția 1) Hidrogenarea catalitică a lui C (reacția 2) conduce la hidrocarbura D cu
formula moleculară C9H10 care prin nitrare (reacția 3) conduce numai la doi mononitroderivați aromatici X și Y
a Determinați fomulele de structură ale compușilor notați cu literele A B C D X și Y
b Scrieți ecuațiile chimice ale celor trei reacții
c Scrieți formulele de structură ale compușilor care se obțin la oxidarea compușilor X și Y cu soluție acidă de
KMnO4 și denumiți-i conform IUPAC
pag 3 din 7
B 7 puncte
Hidrocarbura X cu formula brută C3H5 conţine icircn moleculă un atom de carbon primar trei atomi de carbon
secundar un atom de carbon terţiar şi unul cuaternar Sub acţiunea K2Cr2O7H2SO4 compusul X se transformă icircn
substanţa Y care prin icircncălzire se decarboxilează (eliminare de CO2) transformacircndu-se icircn cetona Z
a Determinați formula moleculară a hidrocarburii X
b Cunoscacircnd raportul molar al reactanților icircn reacția de oxidare energică X K2Cr2O7 H2SO4 = 1 1 4
determinați formulele de structură posibile ale hidrocarburii X care corespund cerințelor problemei
c Scrieți formulele de structură posibile ale compușilor notați cu literele Y și Z care corespund cerințelor
problemei și notați denumirile IUPAC ale acestora
C 5 puncte
Hidrocarbura A cu raportul masic C H = 16 1 participă la următoarele transformări
04 2 4 2 2
8 4 32 2KMnO H SO t C H O
A B C H O
2 42 CCl etanol 4HBrBr KOHA C D
2 hidratareD X Y
a Determinați formula moleculară a hidrocarburii A
b Scrieți formulele de structură ale substanțelor notate cu literele A B C D X și Y
Subiectul III 20 puncte
Informații I Hidrogenarea alchinelor
Adiția hidrogenului la alchine poate conduce la trans-alchene sau la cis-alchene icircn funcție de condițiile de
reacție
R C C RPdPb+2
C C
R
H
R
H
H2
R C C R C C
H
R
R
H
H2
Na
NH3 lichid
II Reacţiile acetilurilor metalice cu aldehide sau cetone
Acetilurile sodice (cel mai bine icircn amoniac lichid) şi acetilurile magneziene (icircn eter) reacţionează cu aldehide şi
cetone dacircnd alcooli acetilenici (A E Favorski) de exemplu
CH3
C
CH3
O NaC CH
CH3
C
CH3
ONa
C CH
H2OCH3
C
CH3 C CH
OH
-12H2-NaOH
III Reacția Heck
Premiul Nobel pentru chimie a fost acordat icircn anul 2010 americanului Richard Heck și japonezilor Akira Suzuki
și Ei-ichi Negishi pentru cercetările lor asupra cuplajului icircncrucişat catalizat cu paladiurdquo Numită și reacția
Heck reacția de cuplare icircncrucișată catalizată de Pd este de o importanță deosebită deoarece permite substituția
pe atomii de carbon hibridizați sp2
unde X = I Br etc
R H R Ar CN etc
Această reacție de cuplare este stereoselectivă cu predilecție pentru trans-cuplare
pag 4 din 7
A 5 puncte
Scrieți ecuaţiile reacţiilor prin care se pot realiza următoarele transformări
1 pornind de la etină rarr cis-2-butenă (icircn cel mult 4 etape)
2 folosind doar benzen (ca sursă de carbon) rarr acid 3-benzoilpropenoic (icircn cel mult 3 etape)
B 5 puncte
Utilizacircnd reacția Heck a fost posibilă obținerea compusului B icircn condiții blacircnde și cu randament bun pornind de
la substanța T folosind schema
H2C CH C6H5 Pd
700C
(CH3COO)2A
PdCS
1500C-2H2
B(C48H32)
4 T
-4HBr Substanța T are următoarea formulă de structură
a Calculați formula brută a compusului B
b Determinați raportul atomic C Br icircn substanța T
c Determinați numărul de covalențe sigma din molecula substanței T
d Scrieți formulele de structură ale compușilor A și B
e Calculați numărul de electroni π (pi) din 3 mol de compus B
C 10 puncte La arderea unui mol de hidrocarbură X reacția fiind totală raportul molar X CO2 H2O = 1 12 6 Prin
oxidarea unui mol de hidrocarbură X cu dicromat de potasiu icircn soluție acidă se obțin substanțele C6O6 CO2
H2O icircn raport molar C6O6 CO2 H2O = 1 6 6
a Determinați formula moleculară a hidrocarburii X
b Scrieți formulele de structură ale substanțelor X și C6O6
c Hidrocarbura Y care este izomer de constituție al hidrocarburii X formează prin oxidare cu KMnO4 icircn
soluție acidă CO2 H2O și o substanță organică cu formula moleculară C7H6O2 pe care Mitscherlich a obţinut-o
icircn anul 1834 dintr-o răşină extrasă din arborele Styrax benzoin numită benzoe sau smirnă
c1 Scrieți formula structurală a hidrocarburii Y denumiți conform IUPAC hidrocarbura determinată
c2 Calculați volumul soluției acide de KMnO4 2 M necesar oxidării unui număr de moli de hidrocarbură
Y egal cu numărul atomilor de carbon din molecula acesteia
Subiectul IV 35 puncte
Informații
I Ozonoliza alchenelor
Ozonoliza constă practic icircntr-o succesiune de două reacţii
- Acţiunea moleculei de ozon asupra legăturii C=C cu formare de ozonidă instabilă explozivă
- Hidroliza ozonidei cu formarea de compuşi carbonilici corespunzători (aldehide sau cetone)
C C
RR
R H
1O3
2H2Ored
-H2O2
C
R
R
O + C
R
H
O
cetonatilde aldehidatilde De obicei icircn cazul formării aldehidelor pentru a evita posibila lor oxidare mai departe de către apa oxigenată
rezultată se introduce icircn amestecul de reacție icircn final un reducător (Zn NaHSO3 Na2S2O3 etc)
H2O2 + Zn rarr ZnO + H2O
II Metateza alchenelor (olefinelor)
Metateza alchenelor este o reacție organică care implică redistribuirea fragmentelor de alchene prin scindarea și
regenerarea dublei legături carbon-carbon icircn prezența unor catalizatori specifici icircn general pe bază de wolfram
Datorită simplității relative a metatezei alchenei acest proces creează mai puține produse secundare nedorite și
mai puține deșeuri periculoase decacirct cele rezultate din reacțiile organice alternative
pag 5 din 7
O altă reacție cu o aplicație practică mare este polimerizarea prin metateză cu deschiderea catenei ciclice
Datorită acestei reacții a devenit posibilă obținerea multor poliolefine care nu ar fi putut fi obținute prin
polimerizarea convențională cu monomeri vinilici
III Sinteze dien (Diels-Alder)
Sintezele dien (reacţii de cicloadiţie [4+2]) sunt reacţiile dintre un sistem dienic conjugat care reprezintă
componenta dienică şi un sistem alchenic (de obicei substituit cu grupe atrăgătoare de electroni) numit filodienă
(sau dienofilă) Produşii de reacţie cu structură ciclohexenică poartă numele de aducţi
Schema generală a reacţiei unei sinteze dien este următoarea
Icircn termenul cicloadiţie [4+2] 4 se referă la cei patru electroni π cu care diena participă la reacţie iar 2 la
electronii π ai filodienei Sintezele dien pot fi reacții intermoleculare sau intramoleculare
A 20 puncte
1 Determinați formulele de structură posibile ale hidrocarburii care prin ozonoliză reductivă formează numai
următorul compus
O=CH CH2 CH2 C
O
CH2 CH2
O
C CH O
2 Scrieți formulele de structură ale substanțelor care se obțin la metateza următoarelor olefine
a 1-butenă b
c
3 Norbornena se obține printr-o reacție Diels-Alder folosind ciclopentadienă și etenă
a Scrieți ecuația reacției de obținere a norbornenei
b Polinorbornena utilizată icircn industria cauciucului pentru antivibrație se obține printr-o reacție de
polimerizare prin metateză cu deschidere de ciclu icircn prezență de catalizatori specifici (RuCl3middotHClmiddotROH)
b1 Scrieți formula de structură a polinorbornenei
b2 Scrieți formula de structură a compusului majoritar care se obține la oxidarea energică a polinorbornenei
4 Se dau următoarele scheme de transformări
t0CX
KMnO4
H2SO4
Y
(A)
04 2 4H
179 3KMnO SOt Cdecatrien onă W Z
a Notați denumirea substanței A
b Scrieți formula de structură a compusului 179-decatrien-3-onă
c Știind că substanța Y are NE = 3 identificați substanțele notate cu literele X Y W și Z și scrieți formulele
de structură ale acestora
pag 6 din 7
B 15 puncte
Prin reformare catalitică o hidrocarbură lichidă X care conține 84 C procente masice este transformată icircntr-o
hidrocarbură aromatică Y Reacțiile care au loc icircn timpul procesului sunt de ciclizare și de dehidrogenare
Reformarea catalitică are loc icircntr-un reactor icircn prezența catalizatorilor (Al2O3Pt) la o temperatură de
aproximativ 500degC
1 Stabiliți formula moleculară a hidrocarburii X și scrieți ecuația reacției corespunzătoare transformării sale icircn
hidrocarbura aromatică Y
2 Conversia hidrocarburii X icircn hidrocarbură aromatică Y icircn reactor este de 15 Amestecul de reacție rezultat icircn
urma conversiei este supus următoarei proceduri este adus icircn condiții standard și după icircndepărtarea substanței
gazoase este supus din nou reformării catalitice Determinați de cacircte ori este necesară repetarea procedurii
descrise mai sus astfel icircncacirct conversia hidrocarburii X să fie mai mare de 30
3 Procesul descris mai sus a fost realizat la o presiune apropiată de cea atmosferică și icircn condiții de neechilibru
Procesul industrial real se produce la o presiune de cacircteva zeci de atmosfere și icircn condiții de echilibru Icircntr-un
reactor de 1 m3 conținacircnd catalizator necesar procesului de reformare catalitică s-au introdus 10 kg de substanță
X După un timp la o temperatură de 511deg C presiunea din reactor a devenit 27 atm Consideracircnd că icircn reactor
are loc numai conversia lui X icircn Y iar volumul ocupat de catalizator se neglijează determinați
a presiunile parțiale ale gazelor din reactor la echilibru
b conversia hidrocarburii X
c constanta de echilibru Kp
4 Amestecul de reacție obținut la punctul 3 icircncălzit la 600degC este introdus icircntr-un reactor icircn prezența
catalizatorilor de oxizi de siliciu și aluminiu Substanța Y este transformată icircn omologul inferior Z cu utilizare
practică mult mai mare decacirct Y conform procesului
Y + Z +
Se consideră că substanța X rămasă nu participă la acest proces și nu influențează echilibrul chimic
a Scrieți ecuația transformării hidrocarburii Y icircn omologul inferior Z
b Calculați conversia hidrocarburii Y icircn omologul inferior Z cunoscacircnd constanta de echilibru a procesului
Kp=17
NOTĂ Timp de lucru 3 ore
ANEXA TABELUL PERIODIC AL ELEMENTELOR
Volumul molar (cn) 3 1
mV 224 dm mol
Constanta universală a gazelor 3 1 1R 0082 atm dm mol K
Numărul lui Avogadro 23 1
AN 6022 10 mol
Subiecte selectate și prelucrate de
Gheorghe Costel profesor la Colegiul Național Vlaicu Vodă Curtea de Argeș
Carmen Boteanu profesor la Şcoala Centrală Bucureşti
Dorina Facircntacircnă-Galeru profesor la Colegiul Naţional Militar Ştefan cel Mare Cacircmpulung Moldovenesc
pag 7 din 7
ANEXA TABELUL PERIODIC AL ELEMENTELOR
pag 1 din 7
OLIMPIADA DE CHIMIE
etapa județeanăa municipiului Bucureşti
17 martie 2018
Clasa a X-a
BAREM DE EVALUARE ȘI NOTARE
Varianta 1
Orice modalitate de rezolvare corectă a cerințelor se va puncta corespunzător
Subiectul I 25 puncte
A 13 puncte
1
2 2 2
4
4 2x y
x y yC H O x CO H O
2COV 20 3cm
2O consumatV = 70 ndash 45 = 253cm
2 2C H 3 puncte
2 a Formula de structură a tetra-terț-butilmetanului15 puncte
denumirea IUPAC a tetraterț-butilmetanului 2244-tetrametil-33-diterț-butilpentan 15 puncte
b 3 radicali divalenți provin de la tetraterț-butilmetan 075 puncte
3 a 13511-tridecatetraen-79-diină 15 puncte
b formula de structură a unui izomer de poziție al compusului Y care are două legături triple marginale
05 puncte
4 a
CH3 C
O
COOH 075 puncte
izopren K2Cr2O7 H2SO4 = 1 3 12 15 puncte
b 4 formule de structură 4 x 05 = 2 puncte
CH2 CH C
OH
CH3
CH3
CH2 CH C
OH
CH3
CH2H
CH3 CH C
OH
CH3
CH2
CH2 CH C
OH
CH3
CH22
B 12 puncte
a B și C au icircn moleculă cacircte 14 atomi de carbon terțiar și 6 atomi de carbon cuaternar
- compușii B și C 2 x 075 = 15 puncte
- nrat de carbon terțiar 025 puncte
- nrat de carbon cuaternar 025 puncte
b 3-fenil-3-m-tolil-3-p-tolilpropenă 125 puncte
pag 2 din 7
C
COOHCOOH
COOH
075 puncte
2
a b
2 formule x 1=2 puncte
3 a
formulele de structură ale celor 3 compuși izomeri notați cu literele XYZ sunt
CH2 CH CH CH CH CH2
Br Br
CH2 CH CH CH CH CH2
Br Br
CH2 CH CH CH CH CH2
Br Br
formulele de structură ale celor 3 compuși izomeri notați cu literele XYZ 3 x 075 p = 225puncte
produsul majoritar este 16-dibromo-24-hexadienă CH2 CH CH CH CH CH2
Br Br 075 puncte
b
formulele de structură ale substanțelor notate cu literele ABC sunt
O
CH2
OCH3
OCH3
OCH3
OCH3
CH2
OCH3
OCH3
O OCH3
OCH3
O
OCH3
OCH3 CH2
3 x 075p = 225puncte
produsul majoritar este
O
CH2
OCH3
OCH3
075 puncte
Subiectul II 20 puncte
A 8 puncte
a
formulele de structură ale celor 2 alcooli izomeri notați cu literele A și B
OH
OH
pag 3 din 7
formula de structură a compusului notat cu litera C
formula de structură a compusului notat cu litera D
formulele de structură ale celor doi mononitroderivați aromatici X și Y
N O2 NO2
formulele de structură ale compușilor notați cu literele A B C D X Y 6 x 05 =3 puncte
b
Reacția 1 2 x 05 =1punct
OH
H2SO4
-H2O
și
OHH2SO4
-H2O
Reacția 2 1punct
H2
Reacția 3 1punct
HNO3N O2
NO2
-H2O
COOH
NO2
COOH
acidul 3 nitro-12-benzendicarboxilic
formula de structură și denumirea IUPAC 05 + 05 = 1 punct
COOH
NO2
COOH
Acidul 4 nitro-12-benzendicarboxilic
formula de structură și denumirea IUPAC 05 + 05 = 1 punct B 7 puncte
a C6H10 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip075 puncte
b formulele de structură posibile ale hidrocarburii X
CH2 CH2 CH3 CH3CH2
CH3
formulele de structură helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 3 x 1 = 3 puncte
pag 4 din 7
c formulele de structură posibile ale substanței Y
CH3 CH2 CH2 C CH2 COOH
O acidul 3-cetohexanoic
CH3 CH2 CH2C CH2 COOH
O acidul 4-cetohexanoic
CH3 CH2 CH2C CH2 COOH
O acidul 5-cetohexanoic
formulele de structură helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 3 x 05 = 15 puncte
denumirile IUPAChelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 3 x 025 = 075 puncte
formulele de structură posibile ale substanței Z
CH3 CH2 CH2C CH3
O 2-pentanonă CH3 CH2 CH2C CH3
O 3-pentanonă
formulele de structură helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 2 x 025 = 05 puncte
denumirile IUPAChelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip2 x 025 = 05 puncte
C 5 puncte
a determinarea formulei moleculare a hidrocarburii A C16H12 14 puncte
b
[O]
KMnO4H+ 8
COOH
COOH
t0C
-2H2O
C
C
O
O
O2 2
A B
formulele de structură ale substanțelor notate cu literele A B C D X Y 6 x 06 = 36 puncte
2Br2
CCl4
BrBr
Br Br
KOHetanol
-4 HBr
C D
Hidratare
O
O
2
O
O
X Y
sau invers
pag 5 din 7
Subiectul III 20 puncte
A 5 puncte
1 etină rarr acetilură disodicărarr2-butinărarr cis-2-butenă helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 2 puncte
2 benzenrarranhidridă maleică
benzen+ anhidridă maleică acilare Friedel Crafts acid 3-benzoilpropenoic helliphelliphelliphelliphelliphellip 3 puncte
Obs Se acordă 60 din punctaj dacă numărul de etape este mai mare decacirct cel din cerință
B 5 puncte
a C H = 3 2 05 puncte
b C Br = 4 1 1 punct
c 30 covalențe sigmamoleculă T 075 puncte
d compusul A 1 punct
unde Ph- este C6H5- radicalul fenil
compusul B 1 punct
e 3middot48middotNA electroni π 075 puncte
C 10 puncte
a 12 12C H 2 puncte
b
2 puncte
O
O
O
O
O
O
2 puncte
c
c1
CH CH CH CH CH CH2
1 punct
1-fenil-135-hexatrienă 1 punct
c2 36 L soluție KMnO4 2 M 2 puncte
Subiectul IV 35 puncte
A 20 puncte
1 formulele de structură posibile ale hidrocarburii
2 puncte
pag 6 din 7
2 puncte
2a
3 2 2 3 2 2CH CH CH CH CH CH CH CH
formulele de structură ale substanțelor obținute 2 x 075 = 15 puncte
b
CH CH CH2 CH2
formulele de structură ale substanțelor obținute 2 x 075 = 15
puncte
c
CH2 CH2
formulele de structură ale substanțelor obținute 2 x 075 =15 puncte
3 a
helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 2 puncte
b
b1 formula de structură a polinorbornenei
helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 2 puncte
b2
COOHCHOO
helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 2 puncte
4 a 3-metil-139-decatrienă 075 puncte
b formula de structură a compusului 179 3decatrien onă 075 puncte
t0C KMnO4
H2SO4
(A)
COOH
C
OX Y
O
t0C KMnO4
H2SO4
O
COOH
COOH
O
WZ
formulele de structură ale substanțelor notate cu literele X Y Z Whelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 4 x 1 = 4 puncte
B 15 puncte
1 C7H16 1 punct
pag 7 din 7
CH3 CH2)5 CH3
CH3
4H2(
1 punct
2 După icircndepărtarea hidrogenul gazos amestecul rezultat este format din n-heptan lichid și toluen
Dacă pornim de la 1 mol de n-heptan după prima trecere prin reactor icircn faza lichidă obținem 015 mol toluen
După prima trecere
- 015 mol toluen
- 085 mol n-heptan
După a doua trecere
015 + 085015 = 02775 mol toluen
1 ndash 027 75= 07225 mol n-heptan
După a treia trecere
02775 + 07225015 = 03858 mol toluen
1 ndash 0386 = 0614 mol n-heptan
raționament corect 25 puncte
o conversie de peste 30 va fi realizată după 3 treceri 05 puncte
3 a
10000100
100X mol
C7H16 C7H8 + 4H2
ințial 100 0 0
consumat x 0 0
echilbru 100-x x 4x
Număr total de moli 100 + 4x
100 + 4x = PV RT
1000 27
4200082 784
mol
(100 minus x) + x + 4x = 420
unde x = 80 mol
p(H2) = (480 420) 27 = 2057 atm
p(C7H8) = (80 420) 27 = 514 atm
p(C7H16) = [(100ndash80) 420] 27 = 128 atm
raționament corect 25 puncte
valorile numerice ale celor 3 presiuni parțiale 3 x 05p =15 puncte
b conversie = 80 100 = 08 = 80 05 puncte
c constanta de echilibru
7 8 2
7 16
4
HC H
p
C H
p pK
p
= 718middot105 1 punct
4
a C7H8 + H2 C6H6 + CH4 15 puncte
b C7H8 + H2 C6H6 + CH4
Din constanta de echilibru a reacției de mai sus se determină conversia toluenului icircn benzen = 0861= 861
Raționament corect 25 puncte
Valoare numerică a conversiei 05 puncte
Barem elaborat de
Gheorghe Costel profesor la Colegiul Național Vlaicu Vodă Curtea de Argeș
Carmen Boteanu profesor la Şcoala Centrală Bucureşti
Dorina Facircntacircnă-Galeru profesor la Colegiul Naţional Militar Ştefan cel Mare Cacircmpulung Moldovenesc
Ministerul Educației Naționale
pag 1 din 4
OLIMPIADA DE CHIMIE etapa județeanăa municipiului Bucureşti
17 martie 2018
Clasa a XI-a
Varianta 1
Subiectul I helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 20 puncte
A 12 puncte
Pentru compușii de mai jos care au următoarele denumiri
A 123-triclorociclopentan
B 25-dibenzilidenciclopentanona
C acid ciclopentil-235-tricarboxilacetic
D acid trideca-3578-tetraen-1012-diinoic
E acid 4-cloro-25-heptadien-17-dioic
F 23-diclorobiciclo[221]heptan
G 24-dicloropentan-3-ol
H 25-diclorospiro[33]heptan
rescrieți tabelul de mai jos pe foaia de concurs și completați-l conform cerințelor
Compusul Formula de structură a
compusului Numărul stereoizomerilor
Numărul perechilor de
enantiomeri
A
B
C
D
E
F
G
H
B 8 puncte
O probă bdquoardquo dintr-un amestec echimolecular conține doi acizi saturați (A) un acid monocarboxilic
și (B) un acid dicarboxilic care are icircn moleculă un atom de carbon mai mult decacirct acidul (A) Dacă
proba bdquoardquo se tratează cu NaOH rezultă un amestec bdquobrdquo de trei săruri icircn care procentul masic de
sodiu este de 23 Dacă aceeași probă bdquoardquo se tratează cu PCl5 icircn exces și apoi este supusă
esterificării cu etanol luat icircn exces de 25 se obține un amestec organic bdquocrdquo care conține alături de
esteri și 12212 etanol (procente masice)
a Calculați masa probei bdquoardquo necesară obținerii a 500 g amestec bdquobrdquo
b Identificați cei doi acizi din proba bdquoardquo
c Calculați masa amestecului organic bdquocrdquo
Ministerul Educației Naționale
pag 2 din 4
Subiectul II 25 puncte
A
1 17 puncte
Determinati formula moleculară stabiliți formula de structură și denumirea pentru compusii (A)
(B) (C) și (D) despre care se cunosc următoarele informații
a Compusul (A) conține 3555 O (procent masic) are icircn moleculă un atom de carbon terțiar nu
reacționează cu NaOH icircn reacția cu sodiul eliberează 224 L (cn) H2 per mol (A) și consumă la
oxidare 1 L de solutie acidă de K2Cr2O7 13M per mol A
b Compusul (B) este o monoamină saturată are 4 stereoizomeri optici reacționează cu HNO2 iar
la arderea a 02 mol (B) se consumă 2184 L (cn) de aer (cu 20 O2 procente de volum)
c Compusul aromatic (C) (p-disubstituit) are 2 atomi de oxigen icircn moleculă și nu are atomi de
carbon cuaternar icircn reacție cu NaOH formează o sare monosodică iar icircn reacție cu anhidrida
acetică formează un compus monoacetilat masa molară a compusului (C) crescacircnd după acilare
cu 3043
d Compusul dihalogenat (D) are 2 stereoizomeri formează prin hidroliză un compus care tratat cu
reactivul Fehling formează un precipitat roșu Din 214 g (D) supuse analizei cantitative s-au
obținut 376 g precipitat gălbui
2 8 puncte
Stabiliți formulele de structură și numărul izomerilor pentru
a compușii izomeri de constituție care au aceeași formulă moleculară cu (A) și au unul sau mai
mulți atomi de carbon asimetric icircn moleculă
b compușii izomeri de constituție care au aceeași formulă moleculară cu (B) și nu reacționează cu
clorura de acetil
c compușii trisubstituiți izomeri care au aceeași formulă moleculară cu (C) și au comportament
chimic identic cu acesta
d compușii izomeri de constituție care au aceeași formulă moleculară cu (D) ai căror izomeri
geometrici sunt optic activi
Subiectul III helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25 puncte
A 13 puncte
Un acid gras saturat (A) este polietoxilat cu oxid de etenă formacircnd un hidroxiester (X) icircn care
procentul masic de oxigen este de 2666 și un diester (Y) icircn care procentul masic de oxigen este
de 2126 Pentru obținerea fiecărui ester s-a folosit aceeași cantitate de oxid de etenă Dacă se iau
icircn lucru 50 mol de acid (A) conversia oxidului de etenă este de 100 iar conversia totală a
acidului (A) este de 90
a Identificați acidul gras (A) scrieți formula de structură și denumirea acestuia
b Stabiliți formulele de structură ale celor doi esteri (X) și (Y)
c Calculați cantitatea (moli) de oxid de etenă luat icircn lucru
d Calculați procentul molar de acid (A) netransformat și procentul masic de hidroxiester (X) icircn
amestecul organic rezultat
Ministerul Educației Naționale
pag 3 din 4
B 12 puncte
Scrieți formulele de structură ale compușilor din schemele de transformări de mai jos
1)
X rarr A
rarr B
rarr C
Y
D
rarr E
rarr F
Z rarr G
rarr H
rarr I
icircn care X ndash anisolul Y ndash ciclohexanona Z ndash 2-butenilfenileterul
2)
L
rarr M rarr N
O
rarr P
rarr R(C7H15N)
R(C7H15N)
rarr S
- L este o hidrocarbură ciclică cu formula moleculară C5H8
- Reducerile se fac cu NaBH3CN și nu au loc la gruparea carbonil
- P este o bază azotată heterociclică supusă unor eliminări (degrădari) Hofmann
Subiectul IV helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 30 puncte
A 10 puncte
Salbutamolul este un bronhodilatator folosit icircn tratamentul astmului și al bronșitei cronice
Salbutamolul (notat cu F) se poate obtine conform schemei de mai jos
rarr
rarr
rarr
rarr
icircn care
- reacția 1 este o transpoziție Fries icircn care esterii fenolici se transforma icircn p-acilfenoli
- substanța (A) este un compus o-disubstituit
- compusul (B) are formula moleculară C9H8O4
- substanța notată cu X este N-benzilterțbutilamina
- F are formula moleculară C13H21O3N
a Scrieți formulele de structură și denumirile IUPAC pentru compușii (A) și (B)
b Realizați sinteza compusului X prin maxim 6 reacții pornind de la acidul benzoic și acidul
dimetilpropanoic specificacircnd condițiile de reacție
c Scrieți formulele de structură ale substanțelor C D E F și G
B 10 puncte
Identificați substanțele notate cu litere din schema de mai jos și scrieți formulele de structură ale
acestora
rarr
rarr
rarr rarr
utilizacircnd următoarele informații
- substanța A cu formula moleculară C10H16O2 reacționează cu H2Ni icircn raport molar 1 3 și
dă reacția iodoformului
Ministerul Educației Naționale
pag 4 din 4
- formula de structură a substanței C este
- DIAB (diizoamilboranul) este un reactiv de hidroborurare selectivă
- diazometanul este folosit pentru metilarea unor grupe acide
C 10 puncte
1 Explicați de ce separarea izomerilor orto și para ai nitrofenolului se poate face prin antrenare cu
vapori de apă
2 Un amestec echimolecular de dietilamină și trietilamină se tratează cu clorură de acetil icircn exces
Scrieți ecuațiile reacțiilor care au loc și notați denumirea compușilor din amestecul final
3 Scrieți maxim cinci ecuații ale reacțiilor prin care fenilizopropilcetona se poate transforma icircn
fenilterțbutilcetonă
Se dau
- masele atomice H- 1 C- 12 N- 14 O- 16 K- 39 Cr- 55 Br- 80 Ag- 108 I- 127
- volumul molar (cn) 3 1
mV 224 dm mol
NOTĂ Timp de lucru 3 ore
Subiecte elaborate și prelucrate de
prof Carmen Bodea Colegiul Național Silvania Zalău
Ministerul Educației Naționale
pag 5 din 4
prof Mariana Pop Liceul Teoretic Emil Racoviță Baia Mare
pag 1 din 7
OLIMPIADA DE CHIMIE etapa județeanăa municipiului Bucureşti
17 martie 2018
Clasa a XI-a Varianta 1
Orice modalitate corectă de rezolvare a cerințelor va fi punctată corespunzător
Subiectul I helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 20 puncte
A 12 puncte
Compusul Formula de structură a compusului Numărul
stereoizomerilor
Numărul
perechilor de
enantiomeri
A
4 1
B
3 -
C
16 8
D CH CndashC CndashCH=C=CHndashCH=CHndashCH=CHndashCH2ndashCOOH 8 4
E HOOCndashCH=CHndashCHClndashCH=CHndashCOOH 4 1
F
3 1
G CH3ndashCHClndashCHOHndashCHClndashCH3 4 1
H
4 2
formula de structură 05 puncte
număr de stereoizomeri 05 puncte
numărul perechilor de enantiomeri 05 puncte
Total 8 compuși x 15 puncte = 12 puncte
pag 2 din 7
B 8 puncte
a Icircn 500 g amestec bdquobrdquo sunt 5 mol Na+ 1 p
500 = m ndash 5 g (H) + 5 23 g Na rarr m = 390 g amestec bdquoardquo 1 p
b) Macid1 Macid2 = Macid1 + 44 Mester1= Macid1 + 28 Mester2= Macid1 + 100
x - mol de acizi 3x mol etanol reacționați y - mol alcool nereacționat
y = 025∙3x = 12212∙mamestec bdquocrdquo100 rarr mamestec bdquocrdquo = 2825x 1 p
mamestec bdquocrdquo= 2825x = x∙(Mac1 + 28) + x∙(Mac1 + 100) + x∙075∙46 2 p
Macid1= 60 g molrarr acid acetic (CH3-COOH) 05 p
Macid2= 104 gmol rarr acid malonic (HOOC-CH2-COOH) 05 p
c) x = 2378 mol acid 1 p
mamestec bdquocrdquo = 671785 g 1 p
Subiectul II helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25 puncte
A
1 17 puncte
a) 4 puncte
A H2 = 1 1 rArr diol M = 90 gmol
rArr C4H10O2 2 puncte
A [O] = 1 1 rarr 1 grupă -OH la Cp și 1 grupă -OH la Ct
A
15 puncte 2-metilpropan-12-diol 05 puncte
b) 4 puncte
B O2 = 02 195 = 1 975
CnH2n+3N + 975O2 rarr nCO2 + (n+15)H2O +
N2
2 middot 975 = 3n + 15 rArr n = 6
rArr C6H15N 3 puncte
B
05 puncte
2-amino-3-metilpentan 05 puncte
c) 5 puncte
Mc = 42 rArr Mc =
= 138 gmol
C CnH2n-6O2 rArr n = 8
rArr C8H10O2 3 puncte
C NaOH = 1 1 rArr 1 grupă OH fenolică
C anh = 1 1 rArr Nu exista alta grupă OH deci al doilea atom de oxigen va fi eteric
C HO ndash C6H4 ndash O ndash CH2 ndash CH3 15 puncte
p-etoxifenol 05 puncte
d) 4 puncte
D AgBr = 1 2
02 mol AgBr rArr 01 mol D
rArr MD = 214
rArr C4H6Br2 (NE=1) 2 puncte
D CH3 ndash CH = CH ndash CHBr2 15 puncte
11-dibromo-2-butena 05 puncte
pag 3 din 7
2 8 puncte
a) C4H10O2 (NE=0) dioli (3) + hidroxieteri (4) = 7 compuși izomeri x 025 puncte = 175 puncte
b) C6H15N - Amine terțiare izomere 7 x 025 puncte = 175 puncte
(=4)
(=2)
(=1)
c) C8H8O2 - 10 compuși izomeri (săgeata indică poziția grupei ndashOH) x 025 puncte = 25 puncte
d) C4H6Br2 (NE = 1) 5 compusi izomeri x 04 puncte = 2 puncte
pag 4 din 7
Subiectul III helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25 puncte
A 13 puncte
a) 7 puncte
A CH3-(CH2)a-COOH 05 p
X R-COO-(CH2-CH2-O-)nH 1 p
Y R-COO-(CH2-CH2-O-)nOC-R 1 p
(1) O (icircn X) = acid
16(2 n)x1002666
M 44n
1 p
(2) O (icircn Y) = acid
16(3 n)x1002126
2M 44n 18
1 p
din relațiile (1) și (2) rezultă Macid și n
MA = 200 gmol 2 p
CH3-(CH2)10-COOH acid dodecanoic (acid lauric) 05 p
b) 2 puncte
n=5 1 p
X CH3-(CH2)10-COO-(CH2-CH2-O-)5H 05 p
Y CH3-(CH2)10-COO-(CH2-CH2-O-)5-OC-(CH2)10-CH3 05 p
c) 25 puncte
A + 5 oxid de etenă rarr X 05 p
x mol 5x mol x mol
2A + 5 oxid de etenă rarr Y + apă 05 p
2x mol 5x mol x moli x mol
A rarr A
y moli y mol 05 p
Din Ctot rarr x = 15 mol 05 p
număr de moli de oxid de etenă = 150 moli 05 p
d) 15 puncte
y = 5 mol A (netransformat)
A (molar) netransformat= 10 05 p
mamorganic final = 16330 g
X (masic) = 3858 1 p
B 12 puncte
16 formule de structură x 075 puncte = 12 puncte
Formulele de structură ale compușilor X Y Z nu se punctează
X A B C
pag 5 din 7
Y D E F
Z G H I
2)
L M N O
P R S
(14-pentadiena)
Subiectul IV helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 30 puncte
A 10 puncte a 25 puncte
A B
05 puncte 1 punct
acid 2-oxietanoilbenzoic 05 puncte acid 5-etanoil-2-hidroxibenzoic 05 puncte
b) (6 ecuații x 0 5 = 3 puncte) Obs Se acordă 60 din punctaj dacă ecuațiile reacțiilor sunt
corecte dar numărul lor este diferit de cel din cerință
(CH3)3CndashCOOH rarr (CH3)3Cndash
(CH3)3CndashCONH2
(CH3)3CndashNH2 (terțbutilamina = Z)
C6H5ndashCOOH rarr C6H5ndashCOCl
rarr C6H5ndashCONHndashC(CH3)3
rarr C6H5ndashCH2ndashNHndashC(CH3)3
- red cu Na ndashOH sau LiAlH4
c) 45 puncte
4 formule de structură x 1 punct = 4 puncte
pag 6 din 7
C D
E F
G Toluen 05 puncte
B 10 puncte
Substanța A C10H16O2 (NE = 3)
A H2 = 1 3 rArr 3 legături π
Reactia iodoformului este o reacție specifică pentru grupa carbonil cetonic care are icircn poziția o
grupă metil
Reacția 1 (HO- - H2O) este o condensare crotonică intramoleculară
formula de structură a lui B este
formula de structură a lui A este
D E F G
CH3
CH
COOCH3
CH2OH
CH3
CH3
CH
COOH
CH2OH
CH3
Structura A = 5 puncte
B D E F G - 5 structuri x 1 = 5 puncte
pag 7 din 7
C 10 puncte
1 2 puncte
Izomerul orto formează legături de hidrogen intramoleculare (05 puncte)
Izomerul para formează legături de hidrogen intermoleculare (05 puncte)
Deci punctul de fierbere izomer para gt punctul de fierbere izomer orto izomerul para nu poate fi
antrenat cu vapori de apă (1 punct)
2 3 puncte
(C2H5)2NH + CH3-COCl rarr CH3-CON(C2H5)2 + HCl
(C2H5)3 + HCl rarr (C2H5)3NH+Cl
- 2 x 075 = 15 puncte
Amestecul final de reacție va conține următorii compuși
- NN-dietilacetamida clorura de trietilamoniu și excesul de clorură de acetil 3x05= 15 puncte
3 5 puncte
C6H
5 C
O
CH (CH3)2
CH3MgBr
C6H
5 C CH (CH3)2
CH3
OH
KMnO4H
2O
C6H
5 C
CH3
OH
C
CH3
OH
CH3 C
6H
5 C
O
C(CH3)3
1 +
2 + H2O
H2O3 --
4 +
5H+
H2O--
1 2 - adiție CH3MgBr (la grupa carbonil) urmată de hidroliză
3 4 - deshidratare și oxidarea dublei legături cu reactiv Baeyer
5 - transpoziție pinacolică
5 ecuații x 1punct = 5 puncte
Obs Se acordă 60 din punctaj dacă ecuațiile reacțiilor sunt corecte dar numărul lor este diferit de cel
din cerință
Barem elaborat de
prof Carmen Bodea Colegiul Național Silvania Zalău
prof Mariana Pop Liceul Teoretic Emil Racoviță Baia Mare
pag 1 din 3
OLIMPIADA DE CHIMIE
etapa județeanăa municipiului Bucureşti
17 martie 2018
Clasa a XII-a
Varianta 1
Subiectul I helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 20 puncte
A Un amestec de metanol şi benzen icircn raport molar 2 3 are puterea calorică inferioară de 3745 MJkg La
arderea unui mol de benzen se degajă de 45 ori mai multă căldură decacirct la arderea unui mol de metanol apa
obţinută fiind icircn stare gazoasă Se cer
a) calculaţi puterea calorică inferioară a unui amestec echimolar de metanol şi benzen
b) calculaţi puterea calorică superioară a metanolului știind că entalpia standard de vaporizare a apei este 0
2vap H O( )
H 44 kJmol l
B La 200 C icircntr-un calorimetru cu capacitatea calorică C = 3 JK se introduc 4 g NaOH şi 146 mL de apă
distilată ( 1 g mL ) După dizolvare sistemul calorimetric se răceşte la 200
C şi apoi soluţia de NaOH se
neutralizează cu o soluţie de HCl de concentraţie 1 M ( s 1 g mL ) avacircnd temperatura 200
C Toate soluţiile
au căldura specifică 1 1c 418 J g K Știind că entalpia molară de dizolvare a NaOH este
0
diz NaOH(s)H 413 kJmol şi entalpia de neutralizare a unui acid tare cu o bază tare este
0
neutrH 5725 kJmol de apă formată se cer
a) temperatura soluţiei obţinute după dizolvarea NaOH
b) temperatura soluţiei finale după neutralizare
Subiectul II helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25 puncte
Se cunosc datele termochimice din tabelul următor 0
subl K(s)H
(kJmol)
0
subl2 (s)I
H
(kJmol)
0
dis2I (g)
H
(kJmol)
K(g)I
(kJmol)
0
diz KI(s)H
(kJmol)
1 I(g)I
(kJmol)
0
f KI(s)H
(kJmol)
0
hidr(aq)K
H
(kJmol)
0
hidr(aq)I
H
(kJmol)
878 628 1525 + 4192 + 1935 10084 - 3279 - 320 - 308
icircn care 0
subl K(s)H - entalpia standard de sublimare a potasiului 2
0
subl I (s)H - entalpia standard de sublimare a
iodului K(g)I - energia de ionizare a potasiului 1 I(g)I - prima energie de ionizare a iodului 0
diz KI(s)H - entalpia
standard de dizolvare a iodurii de potasiu 0
f KI(s)H - entalpia standard de formare a iodurii de potasiu
0
hidr K (aq)H şi 0
hidr I (aq)H - entalpia standard de hidratare a ionului de K respectiv a ionului de I
De asemenea se dau ciclurile
K(s)
K(g)
K(g)
+ 12
I2(s)
I(g)
I(g)+
KI(s)
hidratareK(aq) I(aq)+
U0KI
subl
imar
e
I2(g)21
dis
oci
ere
sub
lim
are
A
dizo
lvar
e
IK
pag 2 din 3
A) Se dizolvă 1 mol de KI(s) icircntr-o cantitate mare de apă obţinacircndu-se o soluţie foarte diluată Folosind
ciclurile de mai sus şi datele termochimice din tabelul dat calculaţi
a) energia de rețea a iodurii de potasiu0
KI(s)U (energia care se degajă la formarea unui mol de KI(s) (cristal) ca
urmare a atracțiilor electrostatice icircntre ionii gazoși de sarcini opuse (g) (g) (s)K I K I )
b) I(g)A - afinitatea pentru electron a iodului
B) Molecula de iod se poate scinda icircn două moduri
2 (s) (g) (g)(1) I I I 2 (s) (g)(2) I 2I
Folosind datele termochimice corespunzătoare
a) calculaţi variaţia de entalpie ce icircnsoțește procesul (1)
b) calculaţi variaţia de entalpie ce icircnsoțește procesul 2 (g)(s)
I 2e 2I
c) consideracircndu-se procesele de recombinare a fragmentelor rezultate icircn scindările (1) şi (2) precizaţi care
proces este favorizat termodinamic
Subiectul III helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25 puncte
O lamă de zinc pur cu masa suficient de mare este pusă icircn contact cu o soluție apoasă bine oxigenată
(2OP = 1 atm = const) care conţine HCI și ZnCl2 Concentrația HCl și concentraţia ZnCl2 sunt HClC = 1 M
respectiv 2ZnClC = 1 M iar temperatura electrolitului este de 25
0 C bdquoDizolvareardquo Zn icircn această soluție ar putea fi
reprezentată prin ecuaţia
2 2 2
1Zn 2HCI O ZnCl H O
2
Cunoscacircndu-se potenţialele standard de reducere 0
2Zn Zn0762 V şi
2 2
0
O H H O1229 V se cere
a) precizaţi dacă Zn bdquose dizolvărdquo sau nu icircn soluția dată
b) dacă Zn bdquose dizolvărdquo icircn soluția dată consideracircndu-se volumul soluției constant determinaţi prin calcul
concentraţia molară a ionilor 2Zn
la care procesul spontan icircncetează Explicaţi concluzia la care aţi ajuns
Informație
Pentru procesul de reducere ox ne red ecuaţia lui Nernst pentru potenţialul de reducere la 250 C este
0
0059 [ ]lg
[ ]ox red ox red
ox
n red unde [ ]ox - concentrația formei oxidate [ ]red - concentrația formei
reduse n - numărul de electroni implicat icircn procesul redox
Subiectul IV helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 30 puncte
Ecuaţia reacţiei de descompunere a substanței X este X(g) 2Y(g) 2Z(g)
La descompunere presiunea totală (P) icircn sistem variază astfel
t (s) 0 200 400 600 800 1200 1600
P (Torr) 300 4632 5968 706 7957 929 10183
Temperatura se menține constantă şi este 298 K De asemenea volumul reactorului este constant şi amestecul de
reacție se comportă ca un gaz perfect Se cer
a) verificaţi faptul că reacţia de descompunere a substanței X este de ordinul 1
b) determinaţi constanta de viteză şi timpul de icircnjumătățire
c) calculaţi presiunea amestecului de reacție după 15 minute şi la sfacircrşitul reacţiei
pag 3 din 3
d) cunoscacircndu-se energia de activare 410 J molaE calculaţi temperatura la care icircn 800 s reacționează 90
din cantitatea inițială de substanță X
Informații
1) Pentru reacțiile de ordinul 1 0 (X)
X
Cln k t
C unde 0 (X)C - concentraţia inițială a reactantului X iar
XC - concentraţia la momentul t a reactantului X k - constanta de viteză
2) Timpul de icircnjumătățire 12t reprezintă timpul icircn care concentraţia inițială a reactantului scade la jumătate
Se dau
- mase atomice H ndash 1 C ndash 12 N ndash 14 O ndash 16 Na ndash 23 K ndash 39 I ndash 127 Zn ndash 65 Cl ndash 355
- volumul molar (cn) 3 1
mV 224 dm mol
- numărul lui Avogadro 23 1
AN 6022 10 mol
- constanta universală a gazelor 3 1 1 1 1R 0082 atm dm mol K 8314 J mol K
- numărul lui Faraday 1F 96485 C mol 51 atm 1013 10 Pa
NOTĂ Timp de lucru 3 ore
Subiecte elaborate şi prelucrate de
prof Irina Popescu Colegiul Naţional bdquoI L Caragialerdquo Ploieşti
prof Iuliana Costeniuc Colegiul Naţional bdquoGrigore Moisilrdquo Bucureşti
prof Vasile Sorohan Colegiul Naţional bdquoCostache Negruzzirdquo Iaşi
pag 1 din 5
OLIMPIADA DE CHIMIE
etapa județeanăa municipiului Bucureşti
17 martie 2018
Clasa a XII-a
Varianta 1
BAREM DE EVALUARE ȘI DE NOTARE
Orice modalitate corectă de rezolvare a cerințelor se va puncta corespunzător
Subiectul I helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 20 puncte
A) 10 puncte
a)
3
6 6
3 3
6 6 6 6
0
c CH OH( )
0
c C H ( )
3
CH OH CH OH
3
C H C H
3
am
H a kJmol
H 45a kJmol
n 2x moli m 64 10 x kg se degajă2xa kJ
n 3x moli m 234 10 x kg se degaja135xa kJ
m 298 10 x kg se dega
l
l
3
6 6
33
0
c CH OH( )
0
c C H ( )
jă Q =155x kJ
37450 298 10Q q m 155xa 37450 298 10 x a 720
155
H a 720 kJmol
H 45a 3240 kJmol
l
l
(3 p)
3 6 6CH OH C H amn n 1 mol m 110 g 011 kgse degajă (720 3240) kJ
3960q 36000 kJkg
011
(2 p)
b)
i c i
1000 1000q H q 720 22500 kJkg
M 32
s iq q n 44 unde n - numărul de moli de apă care rezultă la arderea unui kg de metanol
(2 p)
3 2
3 2 2 2
CH OH H O(g)
s i
3CH OH O CO (g) 2H O(g)
2
2m 1 kg n kmoli 625 moli
32
q q n 44 22500 625 44 25250 kJkg
(3 p)
pag 2 din 5
B) 10 puncte
a)
cedat primit
NaOH primit
0
s
s
0
i i
Q Q
n 01 moli Q 01 41300 4130 J
Q 4130Q (C m c) t t 655
C m c 3 150 418
t t t t t t 2655 C
(4 p)
b)
2NaOH H O(formata) neutr
primit
sf
sf
HCl s s
sf
n 01 moli n 01 moli H 01 ( 5725) 5725 kJ 5725 J
Q 5725 J
QQ (C m c) t t
C m c
n 01 moli V 01 L soluţie HCl m 100 g soluţie HCl
m 150 100 250 g soluţie NaC
l
(4 p)
0 0
f i f
5725t t t 546 t 2546 C
3 250 418
(2 p)
Subiectul II helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25 puncte
A) 10 puncte
Aplicacircnd legea lui Hess icircn ciclurile date rezultă
a) 0 0 0 0
KI(s) diz KI(s) hidr hidrK (aq) I (aq)U H H H
0 0 0 0
KI(s) hidr hidr diz KI(s)K (aq) I (aq)U H H H 64735 kJmol (5 p)
b) 2 2
0 0 0 0 0
f KI(s) subl K(s) subl I (s) disoc I (g) K(g) I(g) KI(s)
1 1H H H H I A U
2 2
2 2
0 0 0 0 0
I(g) f KI(s) subl K(s) subl I (s) disoc I (g) K(g) KI(s)
1 1A H H H H I U 2952 kJmol
2 2 (5 p)
B) 15 puncte
a) 2 (s) (g) (g)(1) I I I 0
1H
2
0
2 (s) 2 (g) subl I (s)I I H 628 kJmol
2
0
2 (g) (g) disoc I (g)I 2I H 1525 kJmol
(g) (g) 1 I(g)I I e I 10084 kJmol
(g) (g) I(g)I e I A 2952 kJmol
2 2
0 0 0
1 subl I (s) disoc I (g) 1 I(g) I(g)H H H I A 9285 kJmol (5 p)
b)
2 (s) (g)I 2e 2I
2
0
2 (s) 2 (g) subl I (s)I I H 628 kJmol
2
0
2 (g) (g) disoc I (g)I 2I H 1525 kJmol
pag 3 din 5
(g) (g) I(g)2I 2e 2I 2A 2 ( 2952) kJ
2 2
0 0 0
subl I (s) disoc I (g) I(g)H H H 2A 3751 kJmol (5 p)
c)
Consideracircndu-se procesele de recombinare a fragmentelor rezultate icircn scindările (1) şi (2)
(g) (g) 2 (s)I I I
2 2
0 0 0 0
1 1 subl I (s) disoc I (g) 1 I(g) I(g)
H H ( H H I A ) 9285 kJmol
(g) 2 (s)2I I
2 2
0 0 0
2 subl I (s) disoc I (g)
H ( H H ) 2153 kJmol (4 p)
Inversul procesului (1) este favorizat energetic deoarece recombinarea fragmentelor este un proces puternic
exoterm (1 p)
Subiectul III helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25 puncte
a)
2
2 0 2
1 Zn Zn
0059Oxidare Zn Zn 2e lg[Zn ]
2
(3 p)
22 2
0 2 12
2 2 2 OH OO H
1 0059Reducere 2H O 2e H O lg([H ] p )
2 2
(3 p)
2[Zn ] [H ] 1M 2OP 1 atm
2 22
0 0
2 1 H OO H Zn ZnE 1229 ( 0762) 1991 V gt 0 (3 p)
dizolvarea zincului icircn soluția data are loc spontan (1 p)
b) Icircn timpul dizolvării Zn concentrația ionilor Zn2+
crește iar cea a H+ scade Procesul icircncetează atunci cacircnd
concentrațiile Zn2+
și H+ ajung la astfel de valori icircncacirct forţa electromotoare E este egală cu zero (3 p)
2 2 2 22 2
2 20 0 0 0
2 1 2 2H O H OO H O HZn Zn Zn Zn
0059 [H ] 0059 [Zn ]E lg 0 lg
2 [Zn ] 2 [H ]
2 267
2 2
[Zn ] [Zn ]lg 6749 3 10
[H ] [H ]
(3 p)
Pe baza raportului de mai sus se pot evalua concentrațiile ionilor Zn2+
și H+ atunci cacircnd procesul icircncetează
Scăderea concentrației H+ este de două ori mai rapidă decacirct creșterea concentrației ionilor Zn
2+ Astfel
concentrațiile ionilor Zn2+
și H+ sunt date de ecuaţiile
2
2
Zn[Zn ] 1 C
şi 2H Zn[H ] 1 C 1 2 C
(4 p)
2
2 2 2
2
67 2 67Zn
2 Zn Zn Zn
Zn
1 C3 10 (1 4 C 4 C ) n 1 C unde n 3 10
(1 2 C )
2 2
2
Zn Zn4n C (4n 1) C n 1 0
4n 1 4n şi n 1 n
2 2 2 2
2
Zn Zn Zn Zn4n C 4n C n 0 2 C 1 C 05 şi 2H Zn
C 2 C 1 2[Zn ] 15M (3 p)
[H ] 0 adică bdquodizolvareardquo Zn icircncetează atunci cacircnd tot HCl s-a consumat icircn proces (2 p)
pag 4 din 5
Subiectul IV helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 30 puncte
a)
Fie - gradul de disociere al reactantului X
X (reacţ) X (reacţ)
0 (X) 0
C P
C P X (reacţ) 0 0 X (reacţ) 0XP P P P P (1 ) P unde XP - presiunea parţială a
reactantului X la momentul t
X(g) 2Y(g) 2Z(g)
Momentul PX PY PZ P
t 0 P0 - -
t 0(1 ) P 02 P 02 P 0(1 3 ) P
t 0 02P 02P 04P
k t0 0
X 0
0 (X)
X
C P P 1ln ln ln k t ln k t 1 e
C P (1 )P 1
La momentul t 0P (1 3 ) P k t k t
0 0 0 0P P 3(1 e )P P 4P 3P e
k t k t0 0
0 0
4P P 3Pe e
3P 4P P
0
0
3Pk t ln
4P P
0
0
3P1k ln
t 4P P
(6 p)
t = 200 s (1) 3 1
1k 10 s
t = 400 s (2) 3 1
1k 10 s
t = 600 s (3) 4 1
1k 999 10 s
t = 800 s (4) 3 1
1k 10 s
t = 1200 s (5) 3 1
1k 10 s
(1) (2) (3) (4) (5)
1 1 1 1 1k k k k k k rezultă că reacţia este de ordinul 1 (5 p)
b) Constanta de viteză la 298 K este 3 1k 10 s (1 p)
12 3
ln 2 0693n 1 t 693 s
k 10 (3 p)
c) La momentul t = 15 min de la icircnceputul reacţiei k t k t
0 0 0P 4P 3P e (4 3 e )P 834 Torr (3 p)
0P 4P 1200 Torr (3 p)
d) 0 0
X 0
P P 1 1 1ln ln k t ln k t k ln
P (1 )P 1 t 1
La t = 800 s 3 11 1
k ln 2878 10 s800 1 09
(4 p)
EaRTk A e
pag 5 din 5
E
RTa
k A e
a a
a a
E Ek R k 1 1 1 1 R kln ln ln T 40374 K
k RT RT E k T T T T E k (5 p)
Barem elaborat de
prof Irina Popescu Colegiul Naţional bdquoI L Caragialerdquo Ploieşti
prof Iuliana Costeniuc Colegiul Naţional bdquoGrigore Moisilrdquo Bucureşti
prof Vasile Sorohan Colegiul Naţional bdquoCostache Negruzzirdquo Iaşi
pag 2 din 2
Subiectul III helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25 puncte
1 15 puncte
a 3 puncte
X CuO 1 punct
ecuația reacției CuO + H2SO4 rarr CuSO4 + H2O 2 puncte
b 8 puncte
ecuația reacției Cd + CuSO4 rarr CdSO4 + Cu 2 puncte
mCu= 128 g mCd reacționat = 224 g 4 puncte
mCd nereacționat = 26 g 1 punct
83116 Cu 16883 Cd 1 punct
c 4 puncte
determinarea formulei chimice a cristalohidratului CuSO4∙5H2O 4 puncte
2 10 puncte
2 ecuații chimice x 2 puncte 4 puncte
maliaj = 335 g (mAl = 27 g mZn = 65 g) 6 puncte
(din care 4 puncte pentru raționament corect și 2 puncte pentru rezultat corect)
Subiectul IV helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 30 puncte
1 3 puncte
procentul masic de oxigen din eșantion 2688 3 puncte
2 4 puncte
determinarea formulelor chimice X Fe2O3 şi Y FeO 2 x 2 puncte 4 puncte
3 7 puncte
a formula chimică a lui Z Fe3O4 5 puncte
b ecuația reacției chimice
6Fe2O3 rarr 4Fe3O4 + O2 2 puncte
4 16 puncte
a 6 substanțe x 05 puncte 3 puncte
A NaFeO2 B CO2 D Fe(OH)3 E NaOH FG FeCl2FeCl3
b 6 ecuații chimice
Fe2O3 + Na2CO3 rarr 2NaFeO2 + CO2 3 puncte
NaFeO2 + 2H2O rarr Fe(OH)3 + NaOH 2 puncte
NaFeO2 + 4HCl rarr NaCl + FeCl3 + 2H2O 2 puncte
2Fe(OH)3 rarr Fe2O3 + 3H2O 2 puncte
Fe(OH)3 + 3HNO3 rarr Fe(NO3)3 + 3H2O 2 puncte
2Fe(NO3)3 + 6KI rarr 2FeI2 + I2 + 6KNO3 2 puncte
Barem elaborat de
prof Gheorghe Carmen-Luiza - Liceul Tehnologic Costin Nenițescurdquo Buzău
prof Luncan Anița - Colegiul Național bdquoEmanuil Gojdurdquo Oradea
prof Morcovescu Mihaela Veronica - Colegiul Național bdquoMihai Viteazulrdquo Ploiești
pag 1 din 3
OLIMPIADA DE CHIMIE
etapa județeană a municipiului Bucureşti
17 martie 2018
Clasa a IX-a
Varianta 1
Subiectul I helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 20 puncte
A 10 puncte
Identificați substanțele notate cu litere icircn schema de transformări Se cunoaşte că E este un hidracid
(1) CuS + O2 rarr A + X
(2) X + H2 rarr Z + Y
(3) A + Cl2 + Y rarr D + E
(4) X + E rarr G + Y
(5) A + CO rarr B + T
(6) Q temperatură X + T
B 10 puncte
1 Descrieți pe scurt o metodă de determinare a masei molare a unui gaz necunoscut sintetizat icircn laborator Se
consideră că laboratorul de chimie dispune de orice mijloc de determinare a parametrilor ce caracterizează
starea gazoasă
2 La adăugarea treptată a unei soluţii de iodură de potasiu icircn soluţie de azotat de mercur(II) se formează un
precipitat portocaliu Continuacircnd adăugarea de soluţie de iodură de potasiu se observă că precipitatul se
dizolvă Scrieţi ecuatiile reacţiilor chimice pe baza cărora s-au făcut observațiile experimentale
Subiectul II helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25 puncte
A 10 puncte
La fabricarea unui circuit integrat pentru industria electronică se utilizează cupru Acesta se depune
icircntr-un strat cu grosimea de 060 mm pe o placă de plastic laminată avacircnd forma dreptunghiulară cu
dimensiunile de 8 cm și 16 cm Apoi pe placa de plastic laminată peste cuprul depus este bdquoimprimatrdquo un
tipar de circuit integrat confecționat dintr-un polimer protector
Cuprul icircn exces este icircnlăturat printr-un proces reprezentat prin ecuația reacției
Cu(s) + [Cu(NH3)4]Cl2(aq) + 4NH3(aq) 2[Cu(NH3)4]Cl(aq)
Polimerul protector este icircndepărtat cu solvenți specifici
O uzină produce 10000 de plăci cu circuite integrate Știind că 80 din masa de cupru utilizată se
icircnlătură de pe fiecare placă calculați masele de [Cu(NH3)4]Cl2 și de amoniac necesare pentru producția celor
10000 de plăci cu circuite integrate (densitatea cuprului 896 g∙cm-3
se consideră randamentul procesului
100)
B 15 puncte
Gazele naturale folosite drept combustibil pentru centralele termoelectrice conţin metan şi hidrogen
sulfurat Pentru a putea fi utilizate acestea trebuie să respecte standardele de mediu de aceea trebuie
determinat conținutul lor icircn sulf
Conținutul de sulf dintr-o probă de gaze naturale a fost determinat prin arderea a 4476 g probă cu
oxigen icircn exces Gazele rezultate s-au barbotat icircntr-o soluție de apă oxigenată de concentrație procentuală
masică 3 care a oxidat dioxidul de sulf la acid sulfuric Pentru neutralizarea acidului sulfuric s-au adăugat
25 mL soluție de hidroxid de sodiu de concentrație 923middot10-3
molL Excesul de hidroxid de sodiu este
neutralizat de 1333 mL soluție acid clorhidric cu concentrația 1007middot10-3
molL
Determinaţi procentul masic de sulf din proba de gaze naturale
pag 2 din 3
Subiectul III helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25 puncte
A 10 puncte
Scrieți ecuațiile reacțiilor dintre următorii compuși și apă la temperatură standard
a CaCN2
b Mg3N2
c KO2
d BrF
e K3P
B 15 puncte
Icircntr-un vas de reacție (1) se introduc 1335 g clorură de aluminiu și 100 g soluție hidroxid de sodiu de
concentrație procentuală masică 10
Icircntr-un alt vas de reacție (2) se introduc 1335 g clorură de aluminiu și 100 mL soluție hidroxid de sodiu de
concentrație 35 M și densitatea 1135 g∙cm-3
Determinați compoziția procentuală masică a amestecului omogen rezultat icircn urma proceselor chimice atacirct
icircn vasul de reacție de reacție (1) cacirct și icircn vasul de reacție (2) (Precipitatul format se consideră practic
insolubil icircn apă)
Subiectul IV helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 30 puncte
Despre două substanțe gazoase A și B se cunosc informațiile
- un vas de sticlă gol cacircntărește 658572 g iar cacircnd este umplut cu azot gazos la presiunea de 790 torr și
temperatura de 15 0C are masa 659452 g Dacă vasul este golit și se umple din nou cu substanța gazoasă
elementară A la presiunea de 745 torr și 26 0C cacircntărește 66059 g
- compusul organic B un gaz ce conține 856 C și 144 H este introdus icircntr-un reactor de combustie din
oțel inoxidabil cu volumul 1068 L icircmpreună cu oxigen gazos icircn exces la temperatură constantă de 22 0C
presiunea icircn reactor este 1198 atm Icircn interiorul reactorului se găsește un container icircnchis prevăzut cu perete
poros impregnat cu perclorat de magneziu anhidru și Ascarit un material constituit din azbest icircmbibat cu
hidroxid de sodiu Ascarit-ul absoarbe cantitativ gazul rezultat la combustie iar percloratul de magneziu
absoarbe cantitativ apa formată Ascarit-ul și percloratul de magneziu nu reacționează cu gazul B sau cu
oxigenul Masa totală a containerului este 7653 g Reacția de ardere a compusului B este inițiată de o
scacircnteie presiunea crește imediat apoi icircncepe să scadă și la final se stabilizează la valoarea de 602 atm La
final reactorul este deschis containerul se cacircntărește și se constată că are masa 8467 g Arderea are loc icircn
reactor şi nu icircn container
a Determinați formulele chimice ale celor două gaze A și B
b Gazul A şi gazul B reacţionează icircn raport molar de 11 rezultacircnd un singur compus lichid C
(reacţie de combinare) Icircntr-o incintă cu volumul de 12 L se introduc 10 L de gaz A și 86 L de gaz B
(volume măsurate icircn condiții normale) ce reacţionează icircn vederea obţinerii compusului C Calculați masa de
compus C
c Pe baza informațiilor de la punctul b calculați presiunea finală din incintă (exprimată icircn torri)
după obținerea substanței C la temperatura de 27 0C
Anexă tabelul periodic-pentru rezolvarea subiectelor se folosesc mase atomice rotunjite
Volumul molar 0
mV = 224 dm
3∙mol
-1
Constanta universală a gazelor 3 1 1R 0082 atm dm mol K
1 atm = 760 torr
NOTĂ Timp de lucru 3 ore
Subiecte elaborate şi prelucrate de
prof Rodica BĂRUŢĂ Colegiul Naţional Horea Cloşca şi Crişanldquo Alba Iulia
prof Lavinia MUREŞAN Colegiul Naţional Alexandru Papiu Ilarianldquo Tg Mureş
pag 3 din 3
ANEXA ndash TABELUL PERIODIC AL ELEMENTELOR
pag 1 din 2
OLIMPIADA DE CHIMIE
etapa județeană a municipiului Bucureşti
17 martie 2018
Clasa a IX-a
BAREM DE EVALUARE ȘI NOTARE
Varianta 1
Orice modalitate corectă de rezolvare a cerinţelor se punctează corespunzător
SUBIECTUL I 20 puncte
Ahelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 10 puncte
Litera
substanței A B T D E X G Y Z Q
Formula
chimică a
substanței
SO2 S CO2 H2SO4 HCl CuO CuCl2 H2O Cu CuCO3
punctaj 1 punct 1 punct 1 punct 1 punct 1 punct 1 punct 1 punct 1 punct 1 punct 1 punct
B 10 puncte
1 p∙M = ρ∙R∙T M = ρ∙R∙Tp descrierea metodei măsurarea ρ T p determinarea masei molare prin calcul
5p
2 ecuațiile reacțiilor 2 x 25p 5p
SUBIECTUL II 25 puncte
A 10 puncte
calcul pentru o plăcuță
086 mol cupru exces (icircnlăturat) 4p
086 mol [Cu(NH3)4]Cl2 17458 g [Cu(NH3)4]Cl2 2p
344 mol NH3 5848 g NH3 2p
pentru 10000 plăcuțe 17458 kg [Cu(NH3)4]Cl2 1p
5848 kg NH3 1p
B 15 puncte
nNaOH total= 023075∙10-3
mol 1p
nHCl = nNaOH exces neutalizat cu HCl = 013423∙10-3
mol 1p
nNaOH consumat= 009652∙10-3
mol 1p
nacid sulfuric = 004826∙10-3
mol 2p
mS =154432∙10-3
g 5p
00345 S 5p SUBIECTUL III 25 puncte
A 10 puncte
5 ecuații x 2p = 10 puncte
CaCN2 + 3H2O CaCO3 + 2NH3
Mg3N2 + 6H2O 3Mg(OH)2 + 2NH3
2KO2 + 2H2O 2KOH + O2 + H2O2
BrF + H2O HF + HOBr
2K3P + 6H2O 2PH3 + 6KOH
B 15 puncte
Vasul de reactie 1
AlCl3 + 3NaOH rarrAl(OH)3 + 3NaCl
AlCl3 icircn exces 2p
Vasul de reactie 2
AlCl3 + 3NaOH rarrAl(OH)3 + 3NaCl
NaOH icircn exces
Al(OH)3 + NaOH rarrNa[Al(OH)4] 2p
Vasul 1 amestec omogen format din H2O NaCl AlCl3 icircn exces H2O 84195 NaCl 1368 AlCl3 212 5p
Vasul 2 amestec omogen format din H2O NaCl Na[Al(OH)4] H2O 8092 NaCl 1427 Na[Al(OH)4] 479
6p
pag 2 din 2
SUBIECTUL IV 30 puncte mazot= 088 g 1p
V = 07143 L 1p
mA= 2018 g 1p
MA=71gmol 2p
A Cl2 2p
B CxH2x 4p
CxH2x +
O2rarr xCO2 + xH2O 4p
Notăm cu a = numărul de moli CxH2x (B) din reactorul de combustie nmoli initial (B + oxigen) = 5289 mol
Vfinal = 2657 mol oxigen exces
Δn = 5289 - 2657 = 2632 mol de B + oxigen consumat icircn reacția de ardere
a + 15 a∙x = 2632 (1)
Δmcontainer = 8467 ndash 7653 = 814 g
a∙44∙x + a∙18∙x = 814 masa de CO2 absorbit de Ascarit = a∙44∙x masa de apă absorbită de perclorat de
magneziu anhidru este a∙18x
a∙x=1313 (2)
din (1) si (2) rezultă a= 06625 mol B x = 2 4p
B C2H4 2p
CC2H4Cl2 2p
masă compus C = 38g 2p
p = 0128 atm = 9728 torr 5p
Barem elaborat de
prof Rodica BĂRUŢĂ Colegiul Naţional Horea Cloşca şi Crişan ldquoAlba Iulia
prof Lavinia MUREŞAN Colegiul Naţional Alexandru Papiu Ilarianldquo Tg Mureş
pag 1 din 7
OLIMPIADA DE CHIMIE
etapa județeanăa municipiului Bucureşti
17 martie 2018
Clasa a X-a
Varianta 1
Indicații
Pentru rezolvarea problemelor utilizați masele atomice rotunjite din TABELUL PERIODIC AL ELEMENTELOR - Anexă
Subiectul I 25 puncte
A 13 puncte
Olimpiada Internațională de Chimie este un concurs internațional pentru elevii de liceu Prima participare a
Romacircniei la Olimpiada Internațională de Chimie a fost icircn 1970 icircn Ungaria iar icircn anii 1974 și icircn 1983 Romacircnia a
fost gazda olimpiadei internaționale Prima ediţie a Olimpiadei Internaţionale de Chimie a avut loc la Praga icircn
1968 iar a 50ndasha ediție se va organiza icircn 2018 la Bratislava și Praga
Prima problemă de chimie organică din cadrul unei olimpiade internaționale este problema de mai jos (nr 1)
care a fost propusă icircn anul 1969 la Katowice Polonia
1 O probă cu volumul de 10 cm3 dintr-o hidrocarbură gazoasă necunoscută se arde icircn 70 cm
3 oxigen Prin
răcirea amestecului gazos rezultat volumul acestuia scade la 65 cm3 Acest amestec gazos este barbotat printr-o
soluție de hidroxid de potasiu volumul reducacircndu-se la 45 cm3 care sunt absorbiți de pirogalol Știind că toate
volumele sunt măsurate icircn condiții normale determinați fomula moleculară a hidrocarburii necunoscute
2 Tetra-terț-butilmetanul un izoheptadecan este un compus organic ipotetic cu formula C17H36 Acest compus
este de interes deoarece se crede că este cea mai mică hidrocarbură saturată aciclică care nu poate exista din
cauza icircmpiedicării sterice
a Scrieți formula de structură a acestui izoheptadecan și denumiți-l conform IUPAC
b Notați numărul de radicali divalenți care provin de la tetra-terț-butilmetan
3 Floarea-soarelui este o plantă frumoasă şi utilă Frumuseţea acestei flori a icircnaripat imaginaţia oamenilor
născacircnd multe legende Pictori celebri au imortalizat-o ajungacircnd celebră pictura lui V Van Gogh Se ştie că
floarea-soarelui are şi proprietăţi curative deorece conţine grăsimi sănătoase fibre proteine vitamine sau
minerale
Compușii notați cu X și Y au fost izolați din floarea soarelui
3 2 2( ) ( )X CH CH CH C C CH CH CH CH CH CH
3 5 2( ) ( )Y CH C C CH CH
a Denumiți compusul X conform IUPAC
b Scrieți formula de structură a unui izomer de poziție al compusului Y care reacționează cu reactivul
Tollens icircn raport molar 12
4 Terpenii cunoscuți și sub denumirea de izoprenoide reprezintă o grupă de substanțe chimice heterogene din
punct de vedere structural care sunt foarte răspacircndite icircn natură Structura lor de bază pornește de la cea
a izoprenului
a Prin oxidarea izoprenului cu dicromat de potasiu icircn mediu acid se formează CO2 H2O și un cetoacid
Scrieți formula de structură a cetoacidului și calculați raportul molar izopren K2Cr2O7 H2SO4
b Scrieți formulele de structură ale alcoolilor cu formula moleculară C5H10O izomeri de constituție care pot
forma la deshidratare izopren
pag 2 din 7
B 12 puncte
1 Se dă seria de compuși organici
a Notați literele corespunzătoare compușilor care conțin un număr egal de atomi de carbon terțiar respectiv
cuaternar icircn moleculă Precizați numărul atomilor de carbon terțiar respectiv de carbon cuaternar din molecula
fiecărui compus ales
b Denumiți compusul B Scrieți formula de structură a compusului obținut prin oxidarea lui B cu KMnO4 icircn
mediu acid
2 Scrieți formula de structură a produsului majoritar obținut la bromurarea compușilor de mai jos icircn raport
molar 11
a b
3 Scrieți formulele de structură ale substanțelor notate cu literele X Y Z și respectiv A B C din următoarele
ecuații chimice și indicați icircn fiecare caz produsul majoritar de reacție
a
CH2
CH CH CH CH CH2 Br
2
CCl4
X
Y+
Z Compușii X Y și Z sunt izomeri de constituție avacircnd raportul masic C Br = 9 20
b
CH2
CH3O
CH3O CH
C
ClO
CH2
AlCl3
A
B
C
Subiectul II 20 puncte
A 8 puncte
Doi alcooli izomeri de poziție A și B cu formula moleculară C9H10O dau aceeași hidrocarbură C icircn prezența
acidului sulfuric la icircncălzire (reacția 1) Hidrogenarea catalitică a lui C (reacția 2) conduce la hidrocarbura D cu
formula moleculară C9H10 care prin nitrare (reacția 3) conduce numai la doi mononitroderivați aromatici X și Y
a Determinați fomulele de structură ale compușilor notați cu literele A B C D X și Y
b Scrieți ecuațiile chimice ale celor trei reacții
c Scrieți formulele de structură ale compușilor care se obțin la oxidarea compușilor X și Y cu soluție acidă de
KMnO4 și denumiți-i conform IUPAC
pag 3 din 7
B 7 puncte
Hidrocarbura X cu formula brută C3H5 conţine icircn moleculă un atom de carbon primar trei atomi de carbon
secundar un atom de carbon terţiar şi unul cuaternar Sub acţiunea K2Cr2O7H2SO4 compusul X se transformă icircn
substanţa Y care prin icircncălzire se decarboxilează (eliminare de CO2) transformacircndu-se icircn cetona Z
a Determinați formula moleculară a hidrocarburii X
b Cunoscacircnd raportul molar al reactanților icircn reacția de oxidare energică X K2Cr2O7 H2SO4 = 1 1 4
determinați formulele de structură posibile ale hidrocarburii X care corespund cerințelor problemei
c Scrieți formulele de structură posibile ale compușilor notați cu literele Y și Z care corespund cerințelor
problemei și notați denumirile IUPAC ale acestora
C 5 puncte
Hidrocarbura A cu raportul masic C H = 16 1 participă la următoarele transformări
04 2 4 2 2
8 4 32 2KMnO H SO t C H O
A B C H O
2 42 CCl etanol 4HBrBr KOHA C D
2 hidratareD X Y
a Determinați formula moleculară a hidrocarburii A
b Scrieți formulele de structură ale substanțelor notate cu literele A B C D X și Y
Subiectul III 20 puncte
Informații I Hidrogenarea alchinelor
Adiția hidrogenului la alchine poate conduce la trans-alchene sau la cis-alchene icircn funcție de condițiile de
reacție
R C C RPdPb+2
C C
R
H
R
H
H2
R C C R C C
H
R
R
H
H2
Na
NH3 lichid
II Reacţiile acetilurilor metalice cu aldehide sau cetone
Acetilurile sodice (cel mai bine icircn amoniac lichid) şi acetilurile magneziene (icircn eter) reacţionează cu aldehide şi
cetone dacircnd alcooli acetilenici (A E Favorski) de exemplu
CH3
C
CH3
O NaC CH
CH3
C
CH3
ONa
C CH
H2OCH3
C
CH3 C CH
OH
-12H2-NaOH
III Reacția Heck
Premiul Nobel pentru chimie a fost acordat icircn anul 2010 americanului Richard Heck și japonezilor Akira Suzuki
și Ei-ichi Negishi pentru cercetările lor asupra cuplajului icircncrucişat catalizat cu paladiurdquo Numită și reacția
Heck reacția de cuplare icircncrucișată catalizată de Pd este de o importanță deosebită deoarece permite substituția
pe atomii de carbon hibridizați sp2
unde X = I Br etc
R H R Ar CN etc
Această reacție de cuplare este stereoselectivă cu predilecție pentru trans-cuplare
pag 4 din 7
A 5 puncte
Scrieți ecuaţiile reacţiilor prin care se pot realiza următoarele transformări
1 pornind de la etină rarr cis-2-butenă (icircn cel mult 4 etape)
2 folosind doar benzen (ca sursă de carbon) rarr acid 3-benzoilpropenoic (icircn cel mult 3 etape)
B 5 puncte
Utilizacircnd reacția Heck a fost posibilă obținerea compusului B icircn condiții blacircnde și cu randament bun pornind de
la substanța T folosind schema
H2C CH C6H5 Pd
700C
(CH3COO)2A
PdCS
1500C-2H2
B(C48H32)
4 T
-4HBr Substanța T are următoarea formulă de structură
a Calculați formula brută a compusului B
b Determinați raportul atomic C Br icircn substanța T
c Determinați numărul de covalențe sigma din molecula substanței T
d Scrieți formulele de structură ale compușilor A și B
e Calculați numărul de electroni π (pi) din 3 mol de compus B
C 10 puncte La arderea unui mol de hidrocarbură X reacția fiind totală raportul molar X CO2 H2O = 1 12 6 Prin
oxidarea unui mol de hidrocarbură X cu dicromat de potasiu icircn soluție acidă se obțin substanțele C6O6 CO2
H2O icircn raport molar C6O6 CO2 H2O = 1 6 6
a Determinați formula moleculară a hidrocarburii X
b Scrieți formulele de structură ale substanțelor X și C6O6
c Hidrocarbura Y care este izomer de constituție al hidrocarburii X formează prin oxidare cu KMnO4 icircn
soluție acidă CO2 H2O și o substanță organică cu formula moleculară C7H6O2 pe care Mitscherlich a obţinut-o
icircn anul 1834 dintr-o răşină extrasă din arborele Styrax benzoin numită benzoe sau smirnă
c1 Scrieți formula structurală a hidrocarburii Y denumiți conform IUPAC hidrocarbura determinată
c2 Calculați volumul soluției acide de KMnO4 2 M necesar oxidării unui număr de moli de hidrocarbură
Y egal cu numărul atomilor de carbon din molecula acesteia
Subiectul IV 35 puncte
Informații
I Ozonoliza alchenelor
Ozonoliza constă practic icircntr-o succesiune de două reacţii
- Acţiunea moleculei de ozon asupra legăturii C=C cu formare de ozonidă instabilă explozivă
- Hidroliza ozonidei cu formarea de compuşi carbonilici corespunzători (aldehide sau cetone)
C C
RR
R H
1O3
2H2Ored
-H2O2
C
R
R
O + C
R
H
O
cetonatilde aldehidatilde De obicei icircn cazul formării aldehidelor pentru a evita posibila lor oxidare mai departe de către apa oxigenată
rezultată se introduce icircn amestecul de reacție icircn final un reducător (Zn NaHSO3 Na2S2O3 etc)
H2O2 + Zn rarr ZnO + H2O
II Metateza alchenelor (olefinelor)
Metateza alchenelor este o reacție organică care implică redistribuirea fragmentelor de alchene prin scindarea și
regenerarea dublei legături carbon-carbon icircn prezența unor catalizatori specifici icircn general pe bază de wolfram
Datorită simplității relative a metatezei alchenei acest proces creează mai puține produse secundare nedorite și
mai puține deșeuri periculoase decacirct cele rezultate din reacțiile organice alternative
pag 5 din 7
O altă reacție cu o aplicație practică mare este polimerizarea prin metateză cu deschiderea catenei ciclice
Datorită acestei reacții a devenit posibilă obținerea multor poliolefine care nu ar fi putut fi obținute prin
polimerizarea convențională cu monomeri vinilici
III Sinteze dien (Diels-Alder)
Sintezele dien (reacţii de cicloadiţie [4+2]) sunt reacţiile dintre un sistem dienic conjugat care reprezintă
componenta dienică şi un sistem alchenic (de obicei substituit cu grupe atrăgătoare de electroni) numit filodienă
(sau dienofilă) Produşii de reacţie cu structură ciclohexenică poartă numele de aducţi
Schema generală a reacţiei unei sinteze dien este următoarea
Icircn termenul cicloadiţie [4+2] 4 se referă la cei patru electroni π cu care diena participă la reacţie iar 2 la
electronii π ai filodienei Sintezele dien pot fi reacții intermoleculare sau intramoleculare
A 20 puncte
1 Determinați formulele de structură posibile ale hidrocarburii care prin ozonoliză reductivă formează numai
următorul compus
O=CH CH2 CH2 C
O
CH2 CH2
O
C CH O
2 Scrieți formulele de structură ale substanțelor care se obțin la metateza următoarelor olefine
a 1-butenă b
c
3 Norbornena se obține printr-o reacție Diels-Alder folosind ciclopentadienă și etenă
a Scrieți ecuația reacției de obținere a norbornenei
b Polinorbornena utilizată icircn industria cauciucului pentru antivibrație se obține printr-o reacție de
polimerizare prin metateză cu deschidere de ciclu icircn prezență de catalizatori specifici (RuCl3middotHClmiddotROH)
b1 Scrieți formula de structură a polinorbornenei
b2 Scrieți formula de structură a compusului majoritar care se obține la oxidarea energică a polinorbornenei
4 Se dau următoarele scheme de transformări
t0CX
KMnO4
H2SO4
Y
(A)
04 2 4H
179 3KMnO SOt Cdecatrien onă W Z
a Notați denumirea substanței A
b Scrieți formula de structură a compusului 179-decatrien-3-onă
c Știind că substanța Y are NE = 3 identificați substanțele notate cu literele X Y W și Z și scrieți formulele
de structură ale acestora
pag 6 din 7
B 15 puncte
Prin reformare catalitică o hidrocarbură lichidă X care conține 84 C procente masice este transformată icircntr-o
hidrocarbură aromatică Y Reacțiile care au loc icircn timpul procesului sunt de ciclizare și de dehidrogenare
Reformarea catalitică are loc icircntr-un reactor icircn prezența catalizatorilor (Al2O3Pt) la o temperatură de
aproximativ 500degC
1 Stabiliți formula moleculară a hidrocarburii X și scrieți ecuația reacției corespunzătoare transformării sale icircn
hidrocarbura aromatică Y
2 Conversia hidrocarburii X icircn hidrocarbură aromatică Y icircn reactor este de 15 Amestecul de reacție rezultat icircn
urma conversiei este supus următoarei proceduri este adus icircn condiții standard și după icircndepărtarea substanței
gazoase este supus din nou reformării catalitice Determinați de cacircte ori este necesară repetarea procedurii
descrise mai sus astfel icircncacirct conversia hidrocarburii X să fie mai mare de 30
3 Procesul descris mai sus a fost realizat la o presiune apropiată de cea atmosferică și icircn condiții de neechilibru
Procesul industrial real se produce la o presiune de cacircteva zeci de atmosfere și icircn condiții de echilibru Icircntr-un
reactor de 1 m3 conținacircnd catalizator necesar procesului de reformare catalitică s-au introdus 10 kg de substanță
X După un timp la o temperatură de 511deg C presiunea din reactor a devenit 27 atm Consideracircnd că icircn reactor
are loc numai conversia lui X icircn Y iar volumul ocupat de catalizator se neglijează determinați
a presiunile parțiale ale gazelor din reactor la echilibru
b conversia hidrocarburii X
c constanta de echilibru Kp
4 Amestecul de reacție obținut la punctul 3 icircncălzit la 600degC este introdus icircntr-un reactor icircn prezența
catalizatorilor de oxizi de siliciu și aluminiu Substanța Y este transformată icircn omologul inferior Z cu utilizare
practică mult mai mare decacirct Y conform procesului
Y + Z +
Se consideră că substanța X rămasă nu participă la acest proces și nu influențează echilibrul chimic
a Scrieți ecuația transformării hidrocarburii Y icircn omologul inferior Z
b Calculați conversia hidrocarburii Y icircn omologul inferior Z cunoscacircnd constanta de echilibru a procesului
Kp=17
NOTĂ Timp de lucru 3 ore
ANEXA TABELUL PERIODIC AL ELEMENTELOR
Volumul molar (cn) 3 1
mV 224 dm mol
Constanta universală a gazelor 3 1 1R 0082 atm dm mol K
Numărul lui Avogadro 23 1
AN 6022 10 mol
Subiecte selectate și prelucrate de
Gheorghe Costel profesor la Colegiul Național Vlaicu Vodă Curtea de Argeș
Carmen Boteanu profesor la Şcoala Centrală Bucureşti
Dorina Facircntacircnă-Galeru profesor la Colegiul Naţional Militar Ştefan cel Mare Cacircmpulung Moldovenesc
pag 7 din 7
ANEXA TABELUL PERIODIC AL ELEMENTELOR
pag 1 din 7
OLIMPIADA DE CHIMIE
etapa județeanăa municipiului Bucureşti
17 martie 2018
Clasa a X-a
BAREM DE EVALUARE ȘI NOTARE
Varianta 1
Orice modalitate de rezolvare corectă a cerințelor se va puncta corespunzător
Subiectul I 25 puncte
A 13 puncte
1
2 2 2
4
4 2x y
x y yC H O x CO H O
2COV 20 3cm
2O consumatV = 70 ndash 45 = 253cm
2 2C H 3 puncte
2 a Formula de structură a tetra-terț-butilmetanului15 puncte
denumirea IUPAC a tetraterț-butilmetanului 2244-tetrametil-33-diterț-butilpentan 15 puncte
b 3 radicali divalenți provin de la tetraterț-butilmetan 075 puncte
3 a 13511-tridecatetraen-79-diină 15 puncte
b formula de structură a unui izomer de poziție al compusului Y care are două legături triple marginale
05 puncte
4 a
CH3 C
O
COOH 075 puncte
izopren K2Cr2O7 H2SO4 = 1 3 12 15 puncte
b 4 formule de structură 4 x 05 = 2 puncte
CH2 CH C
OH
CH3
CH3
CH2 CH C
OH
CH3
CH2H
CH3 CH C
OH
CH3
CH2
CH2 CH C
OH
CH3
CH22
B 12 puncte
a B și C au icircn moleculă cacircte 14 atomi de carbon terțiar și 6 atomi de carbon cuaternar
- compușii B și C 2 x 075 = 15 puncte
- nrat de carbon terțiar 025 puncte
- nrat de carbon cuaternar 025 puncte
b 3-fenil-3-m-tolil-3-p-tolilpropenă 125 puncte
pag 2 din 7
C
COOHCOOH
COOH
075 puncte
2
a b
2 formule x 1=2 puncte
3 a
formulele de structură ale celor 3 compuși izomeri notați cu literele XYZ sunt
CH2 CH CH CH CH CH2
Br Br
CH2 CH CH CH CH CH2
Br Br
CH2 CH CH CH CH CH2
Br Br
formulele de structură ale celor 3 compuși izomeri notați cu literele XYZ 3 x 075 p = 225puncte
produsul majoritar este 16-dibromo-24-hexadienă CH2 CH CH CH CH CH2
Br Br 075 puncte
b
formulele de structură ale substanțelor notate cu literele ABC sunt
O
CH2
OCH3
OCH3
OCH3
OCH3
CH2
OCH3
OCH3
O OCH3
OCH3
O
OCH3
OCH3 CH2
3 x 075p = 225puncte
produsul majoritar este
O
CH2
OCH3
OCH3
075 puncte
Subiectul II 20 puncte
A 8 puncte
a
formulele de structură ale celor 2 alcooli izomeri notați cu literele A și B
OH
OH
pag 3 din 7
formula de structură a compusului notat cu litera C
formula de structură a compusului notat cu litera D
formulele de structură ale celor doi mononitroderivați aromatici X și Y
N O2 NO2
formulele de structură ale compușilor notați cu literele A B C D X Y 6 x 05 =3 puncte
b
Reacția 1 2 x 05 =1punct
OH
H2SO4
-H2O
și
OHH2SO4
-H2O
Reacția 2 1punct
H2
Reacția 3 1punct
HNO3N O2
NO2
-H2O
COOH
NO2
COOH
acidul 3 nitro-12-benzendicarboxilic
formula de structură și denumirea IUPAC 05 + 05 = 1 punct
COOH
NO2
COOH
Acidul 4 nitro-12-benzendicarboxilic
formula de structură și denumirea IUPAC 05 + 05 = 1 punct B 7 puncte
a C6H10 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip075 puncte
b formulele de structură posibile ale hidrocarburii X
CH2 CH2 CH3 CH3CH2
CH3
formulele de structură helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 3 x 1 = 3 puncte
pag 4 din 7
c formulele de structură posibile ale substanței Y
CH3 CH2 CH2 C CH2 COOH
O acidul 3-cetohexanoic
CH3 CH2 CH2C CH2 COOH
O acidul 4-cetohexanoic
CH3 CH2 CH2C CH2 COOH
O acidul 5-cetohexanoic
formulele de structură helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 3 x 05 = 15 puncte
denumirile IUPAChelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 3 x 025 = 075 puncte
formulele de structură posibile ale substanței Z
CH3 CH2 CH2C CH3
O 2-pentanonă CH3 CH2 CH2C CH3
O 3-pentanonă
formulele de structură helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 2 x 025 = 05 puncte
denumirile IUPAChelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip2 x 025 = 05 puncte
C 5 puncte
a determinarea formulei moleculare a hidrocarburii A C16H12 14 puncte
b
[O]
KMnO4H+ 8
COOH
COOH
t0C
-2H2O
C
C
O
O
O2 2
A B
formulele de structură ale substanțelor notate cu literele A B C D X Y 6 x 06 = 36 puncte
2Br2
CCl4
BrBr
Br Br
KOHetanol
-4 HBr
C D
Hidratare
O
O
2
O
O
X Y
sau invers
pag 5 din 7
Subiectul III 20 puncte
A 5 puncte
1 etină rarr acetilură disodicărarr2-butinărarr cis-2-butenă helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 2 puncte
2 benzenrarranhidridă maleică
benzen+ anhidridă maleică acilare Friedel Crafts acid 3-benzoilpropenoic helliphelliphelliphelliphelliphellip 3 puncte
Obs Se acordă 60 din punctaj dacă numărul de etape este mai mare decacirct cel din cerință
B 5 puncte
a C H = 3 2 05 puncte
b C Br = 4 1 1 punct
c 30 covalențe sigmamoleculă T 075 puncte
d compusul A 1 punct
unde Ph- este C6H5- radicalul fenil
compusul B 1 punct
e 3middot48middotNA electroni π 075 puncte
C 10 puncte
a 12 12C H 2 puncte
b
2 puncte
O
O
O
O
O
O
2 puncte
c
c1
CH CH CH CH CH CH2
1 punct
1-fenil-135-hexatrienă 1 punct
c2 36 L soluție KMnO4 2 M 2 puncte
Subiectul IV 35 puncte
A 20 puncte
1 formulele de structură posibile ale hidrocarburii
2 puncte
pag 6 din 7
2 puncte
2a
3 2 2 3 2 2CH CH CH CH CH CH CH CH
formulele de structură ale substanțelor obținute 2 x 075 = 15 puncte
b
CH CH CH2 CH2
formulele de structură ale substanțelor obținute 2 x 075 = 15
puncte
c
CH2 CH2
formulele de structură ale substanțelor obținute 2 x 075 =15 puncte
3 a
helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 2 puncte
b
b1 formula de structură a polinorbornenei
helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 2 puncte
b2
COOHCHOO
helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 2 puncte
4 a 3-metil-139-decatrienă 075 puncte
b formula de structură a compusului 179 3decatrien onă 075 puncte
t0C KMnO4
H2SO4
(A)
COOH
C
OX Y
O
t0C KMnO4
H2SO4
O
COOH
COOH
O
WZ
formulele de structură ale substanțelor notate cu literele X Y Z Whelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 4 x 1 = 4 puncte
B 15 puncte
1 C7H16 1 punct
pag 7 din 7
CH3 CH2)5 CH3
CH3
4H2(
1 punct
2 După icircndepărtarea hidrogenul gazos amestecul rezultat este format din n-heptan lichid și toluen
Dacă pornim de la 1 mol de n-heptan după prima trecere prin reactor icircn faza lichidă obținem 015 mol toluen
După prima trecere
- 015 mol toluen
- 085 mol n-heptan
După a doua trecere
015 + 085015 = 02775 mol toluen
1 ndash 027 75= 07225 mol n-heptan
După a treia trecere
02775 + 07225015 = 03858 mol toluen
1 ndash 0386 = 0614 mol n-heptan
raționament corect 25 puncte
o conversie de peste 30 va fi realizată după 3 treceri 05 puncte
3 a
10000100
100X mol
C7H16 C7H8 + 4H2
ințial 100 0 0
consumat x 0 0
echilbru 100-x x 4x
Număr total de moli 100 + 4x
100 + 4x = PV RT
1000 27
4200082 784
mol
(100 minus x) + x + 4x = 420
unde x = 80 mol
p(H2) = (480 420) 27 = 2057 atm
p(C7H8) = (80 420) 27 = 514 atm
p(C7H16) = [(100ndash80) 420] 27 = 128 atm
raționament corect 25 puncte
valorile numerice ale celor 3 presiuni parțiale 3 x 05p =15 puncte
b conversie = 80 100 = 08 = 80 05 puncte
c constanta de echilibru
7 8 2
7 16
4
HC H
p
C H
p pK
p
= 718middot105 1 punct
4
a C7H8 + H2 C6H6 + CH4 15 puncte
b C7H8 + H2 C6H6 + CH4
Din constanta de echilibru a reacției de mai sus se determină conversia toluenului icircn benzen = 0861= 861
Raționament corect 25 puncte
Valoare numerică a conversiei 05 puncte
Barem elaborat de
Gheorghe Costel profesor la Colegiul Național Vlaicu Vodă Curtea de Argeș
Carmen Boteanu profesor la Şcoala Centrală Bucureşti
Dorina Facircntacircnă-Galeru profesor la Colegiul Naţional Militar Ştefan cel Mare Cacircmpulung Moldovenesc
Ministerul Educației Naționale
pag 1 din 4
OLIMPIADA DE CHIMIE etapa județeanăa municipiului Bucureşti
17 martie 2018
Clasa a XI-a
Varianta 1
Subiectul I helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 20 puncte
A 12 puncte
Pentru compușii de mai jos care au următoarele denumiri
A 123-triclorociclopentan
B 25-dibenzilidenciclopentanona
C acid ciclopentil-235-tricarboxilacetic
D acid trideca-3578-tetraen-1012-diinoic
E acid 4-cloro-25-heptadien-17-dioic
F 23-diclorobiciclo[221]heptan
G 24-dicloropentan-3-ol
H 25-diclorospiro[33]heptan
rescrieți tabelul de mai jos pe foaia de concurs și completați-l conform cerințelor
Compusul Formula de structură a
compusului Numărul stereoizomerilor
Numărul perechilor de
enantiomeri
A
B
C
D
E
F
G
H
B 8 puncte
O probă bdquoardquo dintr-un amestec echimolecular conține doi acizi saturați (A) un acid monocarboxilic
și (B) un acid dicarboxilic care are icircn moleculă un atom de carbon mai mult decacirct acidul (A) Dacă
proba bdquoardquo se tratează cu NaOH rezultă un amestec bdquobrdquo de trei săruri icircn care procentul masic de
sodiu este de 23 Dacă aceeași probă bdquoardquo se tratează cu PCl5 icircn exces și apoi este supusă
esterificării cu etanol luat icircn exces de 25 se obține un amestec organic bdquocrdquo care conține alături de
esteri și 12212 etanol (procente masice)
a Calculați masa probei bdquoardquo necesară obținerii a 500 g amestec bdquobrdquo
b Identificați cei doi acizi din proba bdquoardquo
c Calculați masa amestecului organic bdquocrdquo
Ministerul Educației Naționale
pag 2 din 4
Subiectul II 25 puncte
A
1 17 puncte
Determinati formula moleculară stabiliți formula de structură și denumirea pentru compusii (A)
(B) (C) și (D) despre care se cunosc următoarele informații
a Compusul (A) conține 3555 O (procent masic) are icircn moleculă un atom de carbon terțiar nu
reacționează cu NaOH icircn reacția cu sodiul eliberează 224 L (cn) H2 per mol (A) și consumă la
oxidare 1 L de solutie acidă de K2Cr2O7 13M per mol A
b Compusul (B) este o monoamină saturată are 4 stereoizomeri optici reacționează cu HNO2 iar
la arderea a 02 mol (B) se consumă 2184 L (cn) de aer (cu 20 O2 procente de volum)
c Compusul aromatic (C) (p-disubstituit) are 2 atomi de oxigen icircn moleculă și nu are atomi de
carbon cuaternar icircn reacție cu NaOH formează o sare monosodică iar icircn reacție cu anhidrida
acetică formează un compus monoacetilat masa molară a compusului (C) crescacircnd după acilare
cu 3043
d Compusul dihalogenat (D) are 2 stereoizomeri formează prin hidroliză un compus care tratat cu
reactivul Fehling formează un precipitat roșu Din 214 g (D) supuse analizei cantitative s-au
obținut 376 g precipitat gălbui
2 8 puncte
Stabiliți formulele de structură și numărul izomerilor pentru
a compușii izomeri de constituție care au aceeași formulă moleculară cu (A) și au unul sau mai
mulți atomi de carbon asimetric icircn moleculă
b compușii izomeri de constituție care au aceeași formulă moleculară cu (B) și nu reacționează cu
clorura de acetil
c compușii trisubstituiți izomeri care au aceeași formulă moleculară cu (C) și au comportament
chimic identic cu acesta
d compușii izomeri de constituție care au aceeași formulă moleculară cu (D) ai căror izomeri
geometrici sunt optic activi
Subiectul III helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25 puncte
A 13 puncte
Un acid gras saturat (A) este polietoxilat cu oxid de etenă formacircnd un hidroxiester (X) icircn care
procentul masic de oxigen este de 2666 și un diester (Y) icircn care procentul masic de oxigen este
de 2126 Pentru obținerea fiecărui ester s-a folosit aceeași cantitate de oxid de etenă Dacă se iau
icircn lucru 50 mol de acid (A) conversia oxidului de etenă este de 100 iar conversia totală a
acidului (A) este de 90
a Identificați acidul gras (A) scrieți formula de structură și denumirea acestuia
b Stabiliți formulele de structură ale celor doi esteri (X) și (Y)
c Calculați cantitatea (moli) de oxid de etenă luat icircn lucru
d Calculați procentul molar de acid (A) netransformat și procentul masic de hidroxiester (X) icircn
amestecul organic rezultat
Ministerul Educației Naționale
pag 3 din 4
B 12 puncte
Scrieți formulele de structură ale compușilor din schemele de transformări de mai jos
1)
X rarr A
rarr B
rarr C
Y
D
rarr E
rarr F
Z rarr G
rarr H
rarr I
icircn care X ndash anisolul Y ndash ciclohexanona Z ndash 2-butenilfenileterul
2)
L
rarr M rarr N
O
rarr P
rarr R(C7H15N)
R(C7H15N)
rarr S
- L este o hidrocarbură ciclică cu formula moleculară C5H8
- Reducerile se fac cu NaBH3CN și nu au loc la gruparea carbonil
- P este o bază azotată heterociclică supusă unor eliminări (degrădari) Hofmann
Subiectul IV helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 30 puncte
A 10 puncte
Salbutamolul este un bronhodilatator folosit icircn tratamentul astmului și al bronșitei cronice
Salbutamolul (notat cu F) se poate obtine conform schemei de mai jos
rarr
rarr
rarr
rarr
icircn care
- reacția 1 este o transpoziție Fries icircn care esterii fenolici se transforma icircn p-acilfenoli
- substanța (A) este un compus o-disubstituit
- compusul (B) are formula moleculară C9H8O4
- substanța notată cu X este N-benzilterțbutilamina
- F are formula moleculară C13H21O3N
a Scrieți formulele de structură și denumirile IUPAC pentru compușii (A) și (B)
b Realizați sinteza compusului X prin maxim 6 reacții pornind de la acidul benzoic și acidul
dimetilpropanoic specificacircnd condițiile de reacție
c Scrieți formulele de structură ale substanțelor C D E F și G
B 10 puncte
Identificați substanțele notate cu litere din schema de mai jos și scrieți formulele de structură ale
acestora
rarr
rarr
rarr rarr
utilizacircnd următoarele informații
- substanța A cu formula moleculară C10H16O2 reacționează cu H2Ni icircn raport molar 1 3 și
dă reacția iodoformului
Ministerul Educației Naționale
pag 4 din 4
- formula de structură a substanței C este
- DIAB (diizoamilboranul) este un reactiv de hidroborurare selectivă
- diazometanul este folosit pentru metilarea unor grupe acide
C 10 puncte
1 Explicați de ce separarea izomerilor orto și para ai nitrofenolului se poate face prin antrenare cu
vapori de apă
2 Un amestec echimolecular de dietilamină și trietilamină se tratează cu clorură de acetil icircn exces
Scrieți ecuațiile reacțiilor care au loc și notați denumirea compușilor din amestecul final
3 Scrieți maxim cinci ecuații ale reacțiilor prin care fenilizopropilcetona se poate transforma icircn
fenilterțbutilcetonă
Se dau
- masele atomice H- 1 C- 12 N- 14 O- 16 K- 39 Cr- 55 Br- 80 Ag- 108 I- 127
- volumul molar (cn) 3 1
mV 224 dm mol
NOTĂ Timp de lucru 3 ore
Subiecte elaborate și prelucrate de
prof Carmen Bodea Colegiul Național Silvania Zalău
Ministerul Educației Naționale
pag 5 din 4
prof Mariana Pop Liceul Teoretic Emil Racoviță Baia Mare
pag 1 din 7
OLIMPIADA DE CHIMIE etapa județeanăa municipiului Bucureşti
17 martie 2018
Clasa a XI-a Varianta 1
Orice modalitate corectă de rezolvare a cerințelor va fi punctată corespunzător
Subiectul I helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 20 puncte
A 12 puncte
Compusul Formula de structură a compusului Numărul
stereoizomerilor
Numărul
perechilor de
enantiomeri
A
4 1
B
3 -
C
16 8
D CH CndashC CndashCH=C=CHndashCH=CHndashCH=CHndashCH2ndashCOOH 8 4
E HOOCndashCH=CHndashCHClndashCH=CHndashCOOH 4 1
F
3 1
G CH3ndashCHClndashCHOHndashCHClndashCH3 4 1
H
4 2
formula de structură 05 puncte
număr de stereoizomeri 05 puncte
numărul perechilor de enantiomeri 05 puncte
Total 8 compuși x 15 puncte = 12 puncte
pag 2 din 7
B 8 puncte
a Icircn 500 g amestec bdquobrdquo sunt 5 mol Na+ 1 p
500 = m ndash 5 g (H) + 5 23 g Na rarr m = 390 g amestec bdquoardquo 1 p
b) Macid1 Macid2 = Macid1 + 44 Mester1= Macid1 + 28 Mester2= Macid1 + 100
x - mol de acizi 3x mol etanol reacționați y - mol alcool nereacționat
y = 025∙3x = 12212∙mamestec bdquocrdquo100 rarr mamestec bdquocrdquo = 2825x 1 p
mamestec bdquocrdquo= 2825x = x∙(Mac1 + 28) + x∙(Mac1 + 100) + x∙075∙46 2 p
Macid1= 60 g molrarr acid acetic (CH3-COOH) 05 p
Macid2= 104 gmol rarr acid malonic (HOOC-CH2-COOH) 05 p
c) x = 2378 mol acid 1 p
mamestec bdquocrdquo = 671785 g 1 p
Subiectul II helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25 puncte
A
1 17 puncte
a) 4 puncte
A H2 = 1 1 rArr diol M = 90 gmol
rArr C4H10O2 2 puncte
A [O] = 1 1 rarr 1 grupă -OH la Cp și 1 grupă -OH la Ct
A
15 puncte 2-metilpropan-12-diol 05 puncte
b) 4 puncte
B O2 = 02 195 = 1 975
CnH2n+3N + 975O2 rarr nCO2 + (n+15)H2O +
N2
2 middot 975 = 3n + 15 rArr n = 6
rArr C6H15N 3 puncte
B
05 puncte
2-amino-3-metilpentan 05 puncte
c) 5 puncte
Mc = 42 rArr Mc =
= 138 gmol
C CnH2n-6O2 rArr n = 8
rArr C8H10O2 3 puncte
C NaOH = 1 1 rArr 1 grupă OH fenolică
C anh = 1 1 rArr Nu exista alta grupă OH deci al doilea atom de oxigen va fi eteric
C HO ndash C6H4 ndash O ndash CH2 ndash CH3 15 puncte
p-etoxifenol 05 puncte
d) 4 puncte
D AgBr = 1 2
02 mol AgBr rArr 01 mol D
rArr MD = 214
rArr C4H6Br2 (NE=1) 2 puncte
D CH3 ndash CH = CH ndash CHBr2 15 puncte
11-dibromo-2-butena 05 puncte
pag 3 din 7
2 8 puncte
a) C4H10O2 (NE=0) dioli (3) + hidroxieteri (4) = 7 compuși izomeri x 025 puncte = 175 puncte
b) C6H15N - Amine terțiare izomere 7 x 025 puncte = 175 puncte
(=4)
(=2)
(=1)
c) C8H8O2 - 10 compuși izomeri (săgeata indică poziția grupei ndashOH) x 025 puncte = 25 puncte
d) C4H6Br2 (NE = 1) 5 compusi izomeri x 04 puncte = 2 puncte
pag 4 din 7
Subiectul III helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25 puncte
A 13 puncte
a) 7 puncte
A CH3-(CH2)a-COOH 05 p
X R-COO-(CH2-CH2-O-)nH 1 p
Y R-COO-(CH2-CH2-O-)nOC-R 1 p
(1) O (icircn X) = acid
16(2 n)x1002666
M 44n
1 p
(2) O (icircn Y) = acid
16(3 n)x1002126
2M 44n 18
1 p
din relațiile (1) și (2) rezultă Macid și n
MA = 200 gmol 2 p
CH3-(CH2)10-COOH acid dodecanoic (acid lauric) 05 p
b) 2 puncte
n=5 1 p
X CH3-(CH2)10-COO-(CH2-CH2-O-)5H 05 p
Y CH3-(CH2)10-COO-(CH2-CH2-O-)5-OC-(CH2)10-CH3 05 p
c) 25 puncte
A + 5 oxid de etenă rarr X 05 p
x mol 5x mol x mol
2A + 5 oxid de etenă rarr Y + apă 05 p
2x mol 5x mol x moli x mol
A rarr A
y moli y mol 05 p
Din Ctot rarr x = 15 mol 05 p
număr de moli de oxid de etenă = 150 moli 05 p
d) 15 puncte
y = 5 mol A (netransformat)
A (molar) netransformat= 10 05 p
mamorganic final = 16330 g
X (masic) = 3858 1 p
B 12 puncte
16 formule de structură x 075 puncte = 12 puncte
Formulele de structură ale compușilor X Y Z nu se punctează
X A B C
pag 5 din 7
Y D E F
Z G H I
2)
L M N O
P R S
(14-pentadiena)
Subiectul IV helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 30 puncte
A 10 puncte a 25 puncte
A B
05 puncte 1 punct
acid 2-oxietanoilbenzoic 05 puncte acid 5-etanoil-2-hidroxibenzoic 05 puncte
b) (6 ecuații x 0 5 = 3 puncte) Obs Se acordă 60 din punctaj dacă ecuațiile reacțiilor sunt
corecte dar numărul lor este diferit de cel din cerință
(CH3)3CndashCOOH rarr (CH3)3Cndash
(CH3)3CndashCONH2
(CH3)3CndashNH2 (terțbutilamina = Z)
C6H5ndashCOOH rarr C6H5ndashCOCl
rarr C6H5ndashCONHndashC(CH3)3
rarr C6H5ndashCH2ndashNHndashC(CH3)3
- red cu Na ndashOH sau LiAlH4
c) 45 puncte
4 formule de structură x 1 punct = 4 puncte
pag 6 din 7
C D
E F
G Toluen 05 puncte
B 10 puncte
Substanța A C10H16O2 (NE = 3)
A H2 = 1 3 rArr 3 legături π
Reactia iodoformului este o reacție specifică pentru grupa carbonil cetonic care are icircn poziția o
grupă metil
Reacția 1 (HO- - H2O) este o condensare crotonică intramoleculară
formula de structură a lui B este
formula de structură a lui A este
D E F G
CH3
CH
COOCH3
CH2OH
CH3
CH3
CH
COOH
CH2OH
CH3
Structura A = 5 puncte
B D E F G - 5 structuri x 1 = 5 puncte
pag 7 din 7
C 10 puncte
1 2 puncte
Izomerul orto formează legături de hidrogen intramoleculare (05 puncte)
Izomerul para formează legături de hidrogen intermoleculare (05 puncte)
Deci punctul de fierbere izomer para gt punctul de fierbere izomer orto izomerul para nu poate fi
antrenat cu vapori de apă (1 punct)
2 3 puncte
(C2H5)2NH + CH3-COCl rarr CH3-CON(C2H5)2 + HCl
(C2H5)3 + HCl rarr (C2H5)3NH+Cl
- 2 x 075 = 15 puncte
Amestecul final de reacție va conține următorii compuși
- NN-dietilacetamida clorura de trietilamoniu și excesul de clorură de acetil 3x05= 15 puncte
3 5 puncte
C6H
5 C
O
CH (CH3)2
CH3MgBr
C6H
5 C CH (CH3)2
CH3
OH
KMnO4H
2O
C6H
5 C
CH3
OH
C
CH3
OH
CH3 C
6H
5 C
O
C(CH3)3
1 +
2 + H2O
H2O3 --
4 +
5H+
H2O--
1 2 - adiție CH3MgBr (la grupa carbonil) urmată de hidroliză
3 4 - deshidratare și oxidarea dublei legături cu reactiv Baeyer
5 - transpoziție pinacolică
5 ecuații x 1punct = 5 puncte
Obs Se acordă 60 din punctaj dacă ecuațiile reacțiilor sunt corecte dar numărul lor este diferit de cel
din cerință
Barem elaborat de
prof Carmen Bodea Colegiul Național Silvania Zalău
prof Mariana Pop Liceul Teoretic Emil Racoviță Baia Mare
pag 1 din 3
OLIMPIADA DE CHIMIE
etapa județeanăa municipiului Bucureşti
17 martie 2018
Clasa a XII-a
Varianta 1
Subiectul I helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 20 puncte
A Un amestec de metanol şi benzen icircn raport molar 2 3 are puterea calorică inferioară de 3745 MJkg La
arderea unui mol de benzen se degajă de 45 ori mai multă căldură decacirct la arderea unui mol de metanol apa
obţinută fiind icircn stare gazoasă Se cer
a) calculaţi puterea calorică inferioară a unui amestec echimolar de metanol şi benzen
b) calculaţi puterea calorică superioară a metanolului știind că entalpia standard de vaporizare a apei este 0
2vap H O( )
H 44 kJmol l
B La 200 C icircntr-un calorimetru cu capacitatea calorică C = 3 JK se introduc 4 g NaOH şi 146 mL de apă
distilată ( 1 g mL ) După dizolvare sistemul calorimetric se răceşte la 200
C şi apoi soluţia de NaOH se
neutralizează cu o soluţie de HCl de concentraţie 1 M ( s 1 g mL ) avacircnd temperatura 200
C Toate soluţiile
au căldura specifică 1 1c 418 J g K Știind că entalpia molară de dizolvare a NaOH este
0
diz NaOH(s)H 413 kJmol şi entalpia de neutralizare a unui acid tare cu o bază tare este
0
neutrH 5725 kJmol de apă formată se cer
a) temperatura soluţiei obţinute după dizolvarea NaOH
b) temperatura soluţiei finale după neutralizare
Subiectul II helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25 puncte
Se cunosc datele termochimice din tabelul următor 0
subl K(s)H
(kJmol)
0
subl2 (s)I
H
(kJmol)
0
dis2I (g)
H
(kJmol)
K(g)I
(kJmol)
0
diz KI(s)H
(kJmol)
1 I(g)I
(kJmol)
0
f KI(s)H
(kJmol)
0
hidr(aq)K
H
(kJmol)
0
hidr(aq)I
H
(kJmol)
878 628 1525 + 4192 + 1935 10084 - 3279 - 320 - 308
icircn care 0
subl K(s)H - entalpia standard de sublimare a potasiului 2
0
subl I (s)H - entalpia standard de sublimare a
iodului K(g)I - energia de ionizare a potasiului 1 I(g)I - prima energie de ionizare a iodului 0
diz KI(s)H - entalpia
standard de dizolvare a iodurii de potasiu 0
f KI(s)H - entalpia standard de formare a iodurii de potasiu
0
hidr K (aq)H şi 0
hidr I (aq)H - entalpia standard de hidratare a ionului de K respectiv a ionului de I
De asemenea se dau ciclurile
K(s)
K(g)
K(g)
+ 12
I2(s)
I(g)
I(g)+
KI(s)
hidratareK(aq) I(aq)+
U0KI
subl
imar
e
I2(g)21
dis
oci
ere
sub
lim
are
A
dizo
lvar
e
IK
pag 2 din 3
A) Se dizolvă 1 mol de KI(s) icircntr-o cantitate mare de apă obţinacircndu-se o soluţie foarte diluată Folosind
ciclurile de mai sus şi datele termochimice din tabelul dat calculaţi
a) energia de rețea a iodurii de potasiu0
KI(s)U (energia care se degajă la formarea unui mol de KI(s) (cristal) ca
urmare a atracțiilor electrostatice icircntre ionii gazoși de sarcini opuse (g) (g) (s)K I K I )
b) I(g)A - afinitatea pentru electron a iodului
B) Molecula de iod se poate scinda icircn două moduri
2 (s) (g) (g)(1) I I I 2 (s) (g)(2) I 2I
Folosind datele termochimice corespunzătoare
a) calculaţi variaţia de entalpie ce icircnsoțește procesul (1)
b) calculaţi variaţia de entalpie ce icircnsoțește procesul 2 (g)(s)
I 2e 2I
c) consideracircndu-se procesele de recombinare a fragmentelor rezultate icircn scindările (1) şi (2) precizaţi care
proces este favorizat termodinamic
Subiectul III helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25 puncte
O lamă de zinc pur cu masa suficient de mare este pusă icircn contact cu o soluție apoasă bine oxigenată
(2OP = 1 atm = const) care conţine HCI și ZnCl2 Concentrația HCl și concentraţia ZnCl2 sunt HClC = 1 M
respectiv 2ZnClC = 1 M iar temperatura electrolitului este de 25
0 C bdquoDizolvareardquo Zn icircn această soluție ar putea fi
reprezentată prin ecuaţia
2 2 2
1Zn 2HCI O ZnCl H O
2
Cunoscacircndu-se potenţialele standard de reducere 0
2Zn Zn0762 V şi
2 2
0
O H H O1229 V se cere
a) precizaţi dacă Zn bdquose dizolvărdquo sau nu icircn soluția dată
b) dacă Zn bdquose dizolvărdquo icircn soluția dată consideracircndu-se volumul soluției constant determinaţi prin calcul
concentraţia molară a ionilor 2Zn
la care procesul spontan icircncetează Explicaţi concluzia la care aţi ajuns
Informație
Pentru procesul de reducere ox ne red ecuaţia lui Nernst pentru potenţialul de reducere la 250 C este
0
0059 [ ]lg
[ ]ox red ox red
ox
n red unde [ ]ox - concentrația formei oxidate [ ]red - concentrația formei
reduse n - numărul de electroni implicat icircn procesul redox
Subiectul IV helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 30 puncte
Ecuaţia reacţiei de descompunere a substanței X este X(g) 2Y(g) 2Z(g)
La descompunere presiunea totală (P) icircn sistem variază astfel
t (s) 0 200 400 600 800 1200 1600
P (Torr) 300 4632 5968 706 7957 929 10183
Temperatura se menține constantă şi este 298 K De asemenea volumul reactorului este constant şi amestecul de
reacție se comportă ca un gaz perfect Se cer
a) verificaţi faptul că reacţia de descompunere a substanței X este de ordinul 1
b) determinaţi constanta de viteză şi timpul de icircnjumătățire
c) calculaţi presiunea amestecului de reacție după 15 minute şi la sfacircrşitul reacţiei
pag 3 din 3
d) cunoscacircndu-se energia de activare 410 J molaE calculaţi temperatura la care icircn 800 s reacționează 90
din cantitatea inițială de substanță X
Informații
1) Pentru reacțiile de ordinul 1 0 (X)
X
Cln k t
C unde 0 (X)C - concentraţia inițială a reactantului X iar
XC - concentraţia la momentul t a reactantului X k - constanta de viteză
2) Timpul de icircnjumătățire 12t reprezintă timpul icircn care concentraţia inițială a reactantului scade la jumătate
Se dau
- mase atomice H ndash 1 C ndash 12 N ndash 14 O ndash 16 Na ndash 23 K ndash 39 I ndash 127 Zn ndash 65 Cl ndash 355
- volumul molar (cn) 3 1
mV 224 dm mol
- numărul lui Avogadro 23 1
AN 6022 10 mol
- constanta universală a gazelor 3 1 1 1 1R 0082 atm dm mol K 8314 J mol K
- numărul lui Faraday 1F 96485 C mol 51 atm 1013 10 Pa
NOTĂ Timp de lucru 3 ore
Subiecte elaborate şi prelucrate de
prof Irina Popescu Colegiul Naţional bdquoI L Caragialerdquo Ploieşti
prof Iuliana Costeniuc Colegiul Naţional bdquoGrigore Moisilrdquo Bucureşti
prof Vasile Sorohan Colegiul Naţional bdquoCostache Negruzzirdquo Iaşi
pag 1 din 5
OLIMPIADA DE CHIMIE
etapa județeanăa municipiului Bucureşti
17 martie 2018
Clasa a XII-a
Varianta 1
BAREM DE EVALUARE ȘI DE NOTARE
Orice modalitate corectă de rezolvare a cerințelor se va puncta corespunzător
Subiectul I helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 20 puncte
A) 10 puncte
a)
3
6 6
3 3
6 6 6 6
0
c CH OH( )
0
c C H ( )
3
CH OH CH OH
3
C H C H
3
am
H a kJmol
H 45a kJmol
n 2x moli m 64 10 x kg se degajă2xa kJ
n 3x moli m 234 10 x kg se degaja135xa kJ
m 298 10 x kg se dega
l
l
3
6 6
33
0
c CH OH( )
0
c C H ( )
jă Q =155x kJ
37450 298 10Q q m 155xa 37450 298 10 x a 720
155
H a 720 kJmol
H 45a 3240 kJmol
l
l
(3 p)
3 6 6CH OH C H amn n 1 mol m 110 g 011 kgse degajă (720 3240) kJ
3960q 36000 kJkg
011
(2 p)
b)
i c i
1000 1000q H q 720 22500 kJkg
M 32
s iq q n 44 unde n - numărul de moli de apă care rezultă la arderea unui kg de metanol
(2 p)
3 2
3 2 2 2
CH OH H O(g)
s i
3CH OH O CO (g) 2H O(g)
2
2m 1 kg n kmoli 625 moli
32
q q n 44 22500 625 44 25250 kJkg
(3 p)
pag 2 din 5
B) 10 puncte
a)
cedat primit
NaOH primit
0
s
s
0
i i
Q Q
n 01 moli Q 01 41300 4130 J
Q 4130Q (C m c) t t 655
C m c 3 150 418
t t t t t t 2655 C
(4 p)
b)
2NaOH H O(formata) neutr
primit
sf
sf
HCl s s
sf
n 01 moli n 01 moli H 01 ( 5725) 5725 kJ 5725 J
Q 5725 J
QQ (C m c) t t
C m c
n 01 moli V 01 L soluţie HCl m 100 g soluţie HCl
m 150 100 250 g soluţie NaC
l
(4 p)
0 0
f i f
5725t t t 546 t 2546 C
3 250 418
(2 p)
Subiectul II helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25 puncte
A) 10 puncte
Aplicacircnd legea lui Hess icircn ciclurile date rezultă
a) 0 0 0 0
KI(s) diz KI(s) hidr hidrK (aq) I (aq)U H H H
0 0 0 0
KI(s) hidr hidr diz KI(s)K (aq) I (aq)U H H H 64735 kJmol (5 p)
b) 2 2
0 0 0 0 0
f KI(s) subl K(s) subl I (s) disoc I (g) K(g) I(g) KI(s)
1 1H H H H I A U
2 2
2 2
0 0 0 0 0
I(g) f KI(s) subl K(s) subl I (s) disoc I (g) K(g) KI(s)
1 1A H H H H I U 2952 kJmol
2 2 (5 p)
B) 15 puncte
a) 2 (s) (g) (g)(1) I I I 0
1H
2
0
2 (s) 2 (g) subl I (s)I I H 628 kJmol
2
0
2 (g) (g) disoc I (g)I 2I H 1525 kJmol
(g) (g) 1 I(g)I I e I 10084 kJmol
(g) (g) I(g)I e I A 2952 kJmol
2 2
0 0 0
1 subl I (s) disoc I (g) 1 I(g) I(g)H H H I A 9285 kJmol (5 p)
b)
2 (s) (g)I 2e 2I
2
0
2 (s) 2 (g) subl I (s)I I H 628 kJmol
2
0
2 (g) (g) disoc I (g)I 2I H 1525 kJmol
pag 3 din 5
(g) (g) I(g)2I 2e 2I 2A 2 ( 2952) kJ
2 2
0 0 0
subl I (s) disoc I (g) I(g)H H H 2A 3751 kJmol (5 p)
c)
Consideracircndu-se procesele de recombinare a fragmentelor rezultate icircn scindările (1) şi (2)
(g) (g) 2 (s)I I I
2 2
0 0 0 0
1 1 subl I (s) disoc I (g) 1 I(g) I(g)
H H ( H H I A ) 9285 kJmol
(g) 2 (s)2I I
2 2
0 0 0
2 subl I (s) disoc I (g)
H ( H H ) 2153 kJmol (4 p)
Inversul procesului (1) este favorizat energetic deoarece recombinarea fragmentelor este un proces puternic
exoterm (1 p)
Subiectul III helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25 puncte
a)
2
2 0 2
1 Zn Zn
0059Oxidare Zn Zn 2e lg[Zn ]
2
(3 p)
22 2
0 2 12
2 2 2 OH OO H
1 0059Reducere 2H O 2e H O lg([H ] p )
2 2
(3 p)
2[Zn ] [H ] 1M 2OP 1 atm
2 22
0 0
2 1 H OO H Zn ZnE 1229 ( 0762) 1991 V gt 0 (3 p)
dizolvarea zincului icircn soluția data are loc spontan (1 p)
b) Icircn timpul dizolvării Zn concentrația ionilor Zn2+
crește iar cea a H+ scade Procesul icircncetează atunci cacircnd
concentrațiile Zn2+
și H+ ajung la astfel de valori icircncacirct forţa electromotoare E este egală cu zero (3 p)
2 2 2 22 2
2 20 0 0 0
2 1 2 2H O H OO H O HZn Zn Zn Zn
0059 [H ] 0059 [Zn ]E lg 0 lg
2 [Zn ] 2 [H ]
2 267
2 2
[Zn ] [Zn ]lg 6749 3 10
[H ] [H ]
(3 p)
Pe baza raportului de mai sus se pot evalua concentrațiile ionilor Zn2+
și H+ atunci cacircnd procesul icircncetează
Scăderea concentrației H+ este de două ori mai rapidă decacirct creșterea concentrației ionilor Zn
2+ Astfel
concentrațiile ionilor Zn2+
și H+ sunt date de ecuaţiile
2
2
Zn[Zn ] 1 C
şi 2H Zn[H ] 1 C 1 2 C
(4 p)
2
2 2 2
2
67 2 67Zn
2 Zn Zn Zn
Zn
1 C3 10 (1 4 C 4 C ) n 1 C unde n 3 10
(1 2 C )
2 2
2
Zn Zn4n C (4n 1) C n 1 0
4n 1 4n şi n 1 n
2 2 2 2
2
Zn Zn Zn Zn4n C 4n C n 0 2 C 1 C 05 şi 2H Zn
C 2 C 1 2[Zn ] 15M (3 p)
[H ] 0 adică bdquodizolvareardquo Zn icircncetează atunci cacircnd tot HCl s-a consumat icircn proces (2 p)
pag 4 din 5
Subiectul IV helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 30 puncte
a)
Fie - gradul de disociere al reactantului X
X (reacţ) X (reacţ)
0 (X) 0
C P
C P X (reacţ) 0 0 X (reacţ) 0XP P P P P (1 ) P unde XP - presiunea parţială a
reactantului X la momentul t
X(g) 2Y(g) 2Z(g)
Momentul PX PY PZ P
t 0 P0 - -
t 0(1 ) P 02 P 02 P 0(1 3 ) P
t 0 02P 02P 04P
k t0 0
X 0
0 (X)
X
C P P 1ln ln ln k t ln k t 1 e
C P (1 )P 1
La momentul t 0P (1 3 ) P k t k t
0 0 0 0P P 3(1 e )P P 4P 3P e
k t k t0 0
0 0
4P P 3Pe e
3P 4P P
0
0
3Pk t ln
4P P
0
0
3P1k ln
t 4P P
(6 p)
t = 200 s (1) 3 1
1k 10 s
t = 400 s (2) 3 1
1k 10 s
t = 600 s (3) 4 1
1k 999 10 s
t = 800 s (4) 3 1
1k 10 s
t = 1200 s (5) 3 1
1k 10 s
(1) (2) (3) (4) (5)
1 1 1 1 1k k k k k k rezultă că reacţia este de ordinul 1 (5 p)
b) Constanta de viteză la 298 K este 3 1k 10 s (1 p)
12 3
ln 2 0693n 1 t 693 s
k 10 (3 p)
c) La momentul t = 15 min de la icircnceputul reacţiei k t k t
0 0 0P 4P 3P e (4 3 e )P 834 Torr (3 p)
0P 4P 1200 Torr (3 p)
d) 0 0
X 0
P P 1 1 1ln ln k t ln k t k ln
P (1 )P 1 t 1
La t = 800 s 3 11 1
k ln 2878 10 s800 1 09
(4 p)
EaRTk A e
pag 5 din 5
E
RTa
k A e
a a
a a
E Ek R k 1 1 1 1 R kln ln ln T 40374 K
k RT RT E k T T T T E k (5 p)
Barem elaborat de
prof Irina Popescu Colegiul Naţional bdquoI L Caragialerdquo Ploieşti
prof Iuliana Costeniuc Colegiul Naţional bdquoGrigore Moisilrdquo Bucureşti
prof Vasile Sorohan Colegiul Naţional bdquoCostache Negruzzirdquo Iaşi
pag 1 din 3
OLIMPIADA DE CHIMIE
etapa județeană a municipiului Bucureşti
17 martie 2018
Clasa a IX-a
Varianta 1
Subiectul I helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 20 puncte
A 10 puncte
Identificați substanțele notate cu litere icircn schema de transformări Se cunoaşte că E este un hidracid
(1) CuS + O2 rarr A + X
(2) X + H2 rarr Z + Y
(3) A + Cl2 + Y rarr D + E
(4) X + E rarr G + Y
(5) A + CO rarr B + T
(6) Q temperatură X + T
B 10 puncte
1 Descrieți pe scurt o metodă de determinare a masei molare a unui gaz necunoscut sintetizat icircn laborator Se
consideră că laboratorul de chimie dispune de orice mijloc de determinare a parametrilor ce caracterizează
starea gazoasă
2 La adăugarea treptată a unei soluţii de iodură de potasiu icircn soluţie de azotat de mercur(II) se formează un
precipitat portocaliu Continuacircnd adăugarea de soluţie de iodură de potasiu se observă că precipitatul se
dizolvă Scrieţi ecuatiile reacţiilor chimice pe baza cărora s-au făcut observațiile experimentale
Subiectul II helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25 puncte
A 10 puncte
La fabricarea unui circuit integrat pentru industria electronică se utilizează cupru Acesta se depune
icircntr-un strat cu grosimea de 060 mm pe o placă de plastic laminată avacircnd forma dreptunghiulară cu
dimensiunile de 8 cm și 16 cm Apoi pe placa de plastic laminată peste cuprul depus este bdquoimprimatrdquo un
tipar de circuit integrat confecționat dintr-un polimer protector
Cuprul icircn exces este icircnlăturat printr-un proces reprezentat prin ecuația reacției
Cu(s) + [Cu(NH3)4]Cl2(aq) + 4NH3(aq) 2[Cu(NH3)4]Cl(aq)
Polimerul protector este icircndepărtat cu solvenți specifici
O uzină produce 10000 de plăci cu circuite integrate Știind că 80 din masa de cupru utilizată se
icircnlătură de pe fiecare placă calculați masele de [Cu(NH3)4]Cl2 și de amoniac necesare pentru producția celor
10000 de plăci cu circuite integrate (densitatea cuprului 896 g∙cm-3
se consideră randamentul procesului
100)
B 15 puncte
Gazele naturale folosite drept combustibil pentru centralele termoelectrice conţin metan şi hidrogen
sulfurat Pentru a putea fi utilizate acestea trebuie să respecte standardele de mediu de aceea trebuie
determinat conținutul lor icircn sulf
Conținutul de sulf dintr-o probă de gaze naturale a fost determinat prin arderea a 4476 g probă cu
oxigen icircn exces Gazele rezultate s-au barbotat icircntr-o soluție de apă oxigenată de concentrație procentuală
masică 3 care a oxidat dioxidul de sulf la acid sulfuric Pentru neutralizarea acidului sulfuric s-au adăugat
25 mL soluție de hidroxid de sodiu de concentrație 923middot10-3
molL Excesul de hidroxid de sodiu este
neutralizat de 1333 mL soluție acid clorhidric cu concentrația 1007middot10-3
molL
Determinaţi procentul masic de sulf din proba de gaze naturale
pag 2 din 3
Subiectul III helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25 puncte
A 10 puncte
Scrieți ecuațiile reacțiilor dintre următorii compuși și apă la temperatură standard
a CaCN2
b Mg3N2
c KO2
d BrF
e K3P
B 15 puncte
Icircntr-un vas de reacție (1) se introduc 1335 g clorură de aluminiu și 100 g soluție hidroxid de sodiu de
concentrație procentuală masică 10
Icircntr-un alt vas de reacție (2) se introduc 1335 g clorură de aluminiu și 100 mL soluție hidroxid de sodiu de
concentrație 35 M și densitatea 1135 g∙cm-3
Determinați compoziția procentuală masică a amestecului omogen rezultat icircn urma proceselor chimice atacirct
icircn vasul de reacție de reacție (1) cacirct și icircn vasul de reacție (2) (Precipitatul format se consideră practic
insolubil icircn apă)
Subiectul IV helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 30 puncte
Despre două substanțe gazoase A și B se cunosc informațiile
- un vas de sticlă gol cacircntărește 658572 g iar cacircnd este umplut cu azot gazos la presiunea de 790 torr și
temperatura de 15 0C are masa 659452 g Dacă vasul este golit și se umple din nou cu substanța gazoasă
elementară A la presiunea de 745 torr și 26 0C cacircntărește 66059 g
- compusul organic B un gaz ce conține 856 C și 144 H este introdus icircntr-un reactor de combustie din
oțel inoxidabil cu volumul 1068 L icircmpreună cu oxigen gazos icircn exces la temperatură constantă de 22 0C
presiunea icircn reactor este 1198 atm Icircn interiorul reactorului se găsește un container icircnchis prevăzut cu perete
poros impregnat cu perclorat de magneziu anhidru și Ascarit un material constituit din azbest icircmbibat cu
hidroxid de sodiu Ascarit-ul absoarbe cantitativ gazul rezultat la combustie iar percloratul de magneziu
absoarbe cantitativ apa formată Ascarit-ul și percloratul de magneziu nu reacționează cu gazul B sau cu
oxigenul Masa totală a containerului este 7653 g Reacția de ardere a compusului B este inițiată de o
scacircnteie presiunea crește imediat apoi icircncepe să scadă și la final se stabilizează la valoarea de 602 atm La
final reactorul este deschis containerul se cacircntărește și se constată că are masa 8467 g Arderea are loc icircn
reactor şi nu icircn container
a Determinați formulele chimice ale celor două gaze A și B
b Gazul A şi gazul B reacţionează icircn raport molar de 11 rezultacircnd un singur compus lichid C
(reacţie de combinare) Icircntr-o incintă cu volumul de 12 L se introduc 10 L de gaz A și 86 L de gaz B
(volume măsurate icircn condiții normale) ce reacţionează icircn vederea obţinerii compusului C Calculați masa de
compus C
c Pe baza informațiilor de la punctul b calculați presiunea finală din incintă (exprimată icircn torri)
după obținerea substanței C la temperatura de 27 0C
Anexă tabelul periodic-pentru rezolvarea subiectelor se folosesc mase atomice rotunjite
Volumul molar 0
mV = 224 dm
3∙mol
-1
Constanta universală a gazelor 3 1 1R 0082 atm dm mol K
1 atm = 760 torr
NOTĂ Timp de lucru 3 ore
Subiecte elaborate şi prelucrate de
prof Rodica BĂRUŢĂ Colegiul Naţional Horea Cloşca şi Crişanldquo Alba Iulia
prof Lavinia MUREŞAN Colegiul Naţional Alexandru Papiu Ilarianldquo Tg Mureş
pag 3 din 3
ANEXA ndash TABELUL PERIODIC AL ELEMENTELOR
pag 1 din 2
OLIMPIADA DE CHIMIE
etapa județeană a municipiului Bucureşti
17 martie 2018
Clasa a IX-a
BAREM DE EVALUARE ȘI NOTARE
Varianta 1
Orice modalitate corectă de rezolvare a cerinţelor se punctează corespunzător
SUBIECTUL I 20 puncte
Ahelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 10 puncte
Litera
substanței A B T D E X G Y Z Q
Formula
chimică a
substanței
SO2 S CO2 H2SO4 HCl CuO CuCl2 H2O Cu CuCO3
punctaj 1 punct 1 punct 1 punct 1 punct 1 punct 1 punct 1 punct 1 punct 1 punct 1 punct
B 10 puncte
1 p∙M = ρ∙R∙T M = ρ∙R∙Tp descrierea metodei măsurarea ρ T p determinarea masei molare prin calcul
5p
2 ecuațiile reacțiilor 2 x 25p 5p
SUBIECTUL II 25 puncte
A 10 puncte
calcul pentru o plăcuță
086 mol cupru exces (icircnlăturat) 4p
086 mol [Cu(NH3)4]Cl2 17458 g [Cu(NH3)4]Cl2 2p
344 mol NH3 5848 g NH3 2p
pentru 10000 plăcuțe 17458 kg [Cu(NH3)4]Cl2 1p
5848 kg NH3 1p
B 15 puncte
nNaOH total= 023075∙10-3
mol 1p
nHCl = nNaOH exces neutalizat cu HCl = 013423∙10-3
mol 1p
nNaOH consumat= 009652∙10-3
mol 1p
nacid sulfuric = 004826∙10-3
mol 2p
mS =154432∙10-3
g 5p
00345 S 5p SUBIECTUL III 25 puncte
A 10 puncte
5 ecuații x 2p = 10 puncte
CaCN2 + 3H2O CaCO3 + 2NH3
Mg3N2 + 6H2O 3Mg(OH)2 + 2NH3
2KO2 + 2H2O 2KOH + O2 + H2O2
BrF + H2O HF + HOBr
2K3P + 6H2O 2PH3 + 6KOH
B 15 puncte
Vasul de reactie 1
AlCl3 + 3NaOH rarrAl(OH)3 + 3NaCl
AlCl3 icircn exces 2p
Vasul de reactie 2
AlCl3 + 3NaOH rarrAl(OH)3 + 3NaCl
NaOH icircn exces
Al(OH)3 + NaOH rarrNa[Al(OH)4] 2p
Vasul 1 amestec omogen format din H2O NaCl AlCl3 icircn exces H2O 84195 NaCl 1368 AlCl3 212 5p
Vasul 2 amestec omogen format din H2O NaCl Na[Al(OH)4] H2O 8092 NaCl 1427 Na[Al(OH)4] 479
6p
pag 2 din 2
SUBIECTUL IV 30 puncte mazot= 088 g 1p
V = 07143 L 1p
mA= 2018 g 1p
MA=71gmol 2p
A Cl2 2p
B CxH2x 4p
CxH2x +
O2rarr xCO2 + xH2O 4p
Notăm cu a = numărul de moli CxH2x (B) din reactorul de combustie nmoli initial (B + oxigen) = 5289 mol
Vfinal = 2657 mol oxigen exces
Δn = 5289 - 2657 = 2632 mol de B + oxigen consumat icircn reacția de ardere
a + 15 a∙x = 2632 (1)
Δmcontainer = 8467 ndash 7653 = 814 g
a∙44∙x + a∙18∙x = 814 masa de CO2 absorbit de Ascarit = a∙44∙x masa de apă absorbită de perclorat de
magneziu anhidru este a∙18x
a∙x=1313 (2)
din (1) si (2) rezultă a= 06625 mol B x = 2 4p
B C2H4 2p
CC2H4Cl2 2p
masă compus C = 38g 2p
p = 0128 atm = 9728 torr 5p
Barem elaborat de
prof Rodica BĂRUŢĂ Colegiul Naţional Horea Cloşca şi Crişan ldquoAlba Iulia
prof Lavinia MUREŞAN Colegiul Naţional Alexandru Papiu Ilarianldquo Tg Mureş
pag 1 din 7
OLIMPIADA DE CHIMIE
etapa județeanăa municipiului Bucureşti
17 martie 2018
Clasa a X-a
Varianta 1
Indicații
Pentru rezolvarea problemelor utilizați masele atomice rotunjite din TABELUL PERIODIC AL ELEMENTELOR - Anexă
Subiectul I 25 puncte
A 13 puncte
Olimpiada Internațională de Chimie este un concurs internațional pentru elevii de liceu Prima participare a
Romacircniei la Olimpiada Internațională de Chimie a fost icircn 1970 icircn Ungaria iar icircn anii 1974 și icircn 1983 Romacircnia a
fost gazda olimpiadei internaționale Prima ediţie a Olimpiadei Internaţionale de Chimie a avut loc la Praga icircn
1968 iar a 50ndasha ediție se va organiza icircn 2018 la Bratislava și Praga
Prima problemă de chimie organică din cadrul unei olimpiade internaționale este problema de mai jos (nr 1)
care a fost propusă icircn anul 1969 la Katowice Polonia
1 O probă cu volumul de 10 cm3 dintr-o hidrocarbură gazoasă necunoscută se arde icircn 70 cm
3 oxigen Prin
răcirea amestecului gazos rezultat volumul acestuia scade la 65 cm3 Acest amestec gazos este barbotat printr-o
soluție de hidroxid de potasiu volumul reducacircndu-se la 45 cm3 care sunt absorbiți de pirogalol Știind că toate
volumele sunt măsurate icircn condiții normale determinați fomula moleculară a hidrocarburii necunoscute
2 Tetra-terț-butilmetanul un izoheptadecan este un compus organic ipotetic cu formula C17H36 Acest compus
este de interes deoarece se crede că este cea mai mică hidrocarbură saturată aciclică care nu poate exista din
cauza icircmpiedicării sterice
a Scrieți formula de structură a acestui izoheptadecan și denumiți-l conform IUPAC
b Notați numărul de radicali divalenți care provin de la tetra-terț-butilmetan
3 Floarea-soarelui este o plantă frumoasă şi utilă Frumuseţea acestei flori a icircnaripat imaginaţia oamenilor
născacircnd multe legende Pictori celebri au imortalizat-o ajungacircnd celebră pictura lui V Van Gogh Se ştie că
floarea-soarelui are şi proprietăţi curative deorece conţine grăsimi sănătoase fibre proteine vitamine sau
minerale
Compușii notați cu X și Y au fost izolați din floarea soarelui
3 2 2( ) ( )X CH CH CH C C CH CH CH CH CH CH
3 5 2( ) ( )Y CH C C CH CH
a Denumiți compusul X conform IUPAC
b Scrieți formula de structură a unui izomer de poziție al compusului Y care reacționează cu reactivul
Tollens icircn raport molar 12
4 Terpenii cunoscuți și sub denumirea de izoprenoide reprezintă o grupă de substanțe chimice heterogene din
punct de vedere structural care sunt foarte răspacircndite icircn natură Structura lor de bază pornește de la cea
a izoprenului
a Prin oxidarea izoprenului cu dicromat de potasiu icircn mediu acid se formează CO2 H2O și un cetoacid
Scrieți formula de structură a cetoacidului și calculați raportul molar izopren K2Cr2O7 H2SO4
b Scrieți formulele de structură ale alcoolilor cu formula moleculară C5H10O izomeri de constituție care pot
forma la deshidratare izopren
pag 2 din 7
B 12 puncte
1 Se dă seria de compuși organici
a Notați literele corespunzătoare compușilor care conțin un număr egal de atomi de carbon terțiar respectiv
cuaternar icircn moleculă Precizați numărul atomilor de carbon terțiar respectiv de carbon cuaternar din molecula
fiecărui compus ales
b Denumiți compusul B Scrieți formula de structură a compusului obținut prin oxidarea lui B cu KMnO4 icircn
mediu acid
2 Scrieți formula de structură a produsului majoritar obținut la bromurarea compușilor de mai jos icircn raport
molar 11
a b
3 Scrieți formulele de structură ale substanțelor notate cu literele X Y Z și respectiv A B C din următoarele
ecuații chimice și indicați icircn fiecare caz produsul majoritar de reacție
a
CH2
CH CH CH CH CH2 Br
2
CCl4
X
Y+
Z Compușii X Y și Z sunt izomeri de constituție avacircnd raportul masic C Br = 9 20
b
CH2
CH3O
CH3O CH
C
ClO
CH2
AlCl3
A
B
C
Subiectul II 20 puncte
A 8 puncte
Doi alcooli izomeri de poziție A și B cu formula moleculară C9H10O dau aceeași hidrocarbură C icircn prezența
acidului sulfuric la icircncălzire (reacția 1) Hidrogenarea catalitică a lui C (reacția 2) conduce la hidrocarbura D cu
formula moleculară C9H10 care prin nitrare (reacția 3) conduce numai la doi mononitroderivați aromatici X și Y
a Determinați fomulele de structură ale compușilor notați cu literele A B C D X și Y
b Scrieți ecuațiile chimice ale celor trei reacții
c Scrieți formulele de structură ale compușilor care se obțin la oxidarea compușilor X și Y cu soluție acidă de
KMnO4 și denumiți-i conform IUPAC
pag 3 din 7
B 7 puncte
Hidrocarbura X cu formula brută C3H5 conţine icircn moleculă un atom de carbon primar trei atomi de carbon
secundar un atom de carbon terţiar şi unul cuaternar Sub acţiunea K2Cr2O7H2SO4 compusul X se transformă icircn
substanţa Y care prin icircncălzire se decarboxilează (eliminare de CO2) transformacircndu-se icircn cetona Z
a Determinați formula moleculară a hidrocarburii X
b Cunoscacircnd raportul molar al reactanților icircn reacția de oxidare energică X K2Cr2O7 H2SO4 = 1 1 4
determinați formulele de structură posibile ale hidrocarburii X care corespund cerințelor problemei
c Scrieți formulele de structură posibile ale compușilor notați cu literele Y și Z care corespund cerințelor
problemei și notați denumirile IUPAC ale acestora
C 5 puncte
Hidrocarbura A cu raportul masic C H = 16 1 participă la următoarele transformări
04 2 4 2 2
8 4 32 2KMnO H SO t C H O
A B C H O
2 42 CCl etanol 4HBrBr KOHA C D
2 hidratareD X Y
a Determinați formula moleculară a hidrocarburii A
b Scrieți formulele de structură ale substanțelor notate cu literele A B C D X și Y
Subiectul III 20 puncte
Informații I Hidrogenarea alchinelor
Adiția hidrogenului la alchine poate conduce la trans-alchene sau la cis-alchene icircn funcție de condițiile de
reacție
R C C RPdPb+2
C C
R
H
R
H
H2
R C C R C C
H
R
R
H
H2
Na
NH3 lichid
II Reacţiile acetilurilor metalice cu aldehide sau cetone
Acetilurile sodice (cel mai bine icircn amoniac lichid) şi acetilurile magneziene (icircn eter) reacţionează cu aldehide şi
cetone dacircnd alcooli acetilenici (A E Favorski) de exemplu
CH3
C
CH3
O NaC CH
CH3
C
CH3
ONa
C CH
H2OCH3
C
CH3 C CH
OH
-12H2-NaOH
III Reacția Heck
Premiul Nobel pentru chimie a fost acordat icircn anul 2010 americanului Richard Heck și japonezilor Akira Suzuki
și Ei-ichi Negishi pentru cercetările lor asupra cuplajului icircncrucişat catalizat cu paladiurdquo Numită și reacția
Heck reacția de cuplare icircncrucișată catalizată de Pd este de o importanță deosebită deoarece permite substituția
pe atomii de carbon hibridizați sp2
unde X = I Br etc
R H R Ar CN etc
Această reacție de cuplare este stereoselectivă cu predilecție pentru trans-cuplare
pag 4 din 7
A 5 puncte
Scrieți ecuaţiile reacţiilor prin care se pot realiza următoarele transformări
1 pornind de la etină rarr cis-2-butenă (icircn cel mult 4 etape)
2 folosind doar benzen (ca sursă de carbon) rarr acid 3-benzoilpropenoic (icircn cel mult 3 etape)
B 5 puncte
Utilizacircnd reacția Heck a fost posibilă obținerea compusului B icircn condiții blacircnde și cu randament bun pornind de
la substanța T folosind schema
H2C CH C6H5 Pd
700C
(CH3COO)2A
PdCS
1500C-2H2
B(C48H32)
4 T
-4HBr Substanța T are următoarea formulă de structură
a Calculați formula brută a compusului B
b Determinați raportul atomic C Br icircn substanța T
c Determinați numărul de covalențe sigma din molecula substanței T
d Scrieți formulele de structură ale compușilor A și B
e Calculați numărul de electroni π (pi) din 3 mol de compus B
C 10 puncte La arderea unui mol de hidrocarbură X reacția fiind totală raportul molar X CO2 H2O = 1 12 6 Prin
oxidarea unui mol de hidrocarbură X cu dicromat de potasiu icircn soluție acidă se obțin substanțele C6O6 CO2
H2O icircn raport molar C6O6 CO2 H2O = 1 6 6
a Determinați formula moleculară a hidrocarburii X
b Scrieți formulele de structură ale substanțelor X și C6O6
c Hidrocarbura Y care este izomer de constituție al hidrocarburii X formează prin oxidare cu KMnO4 icircn
soluție acidă CO2 H2O și o substanță organică cu formula moleculară C7H6O2 pe care Mitscherlich a obţinut-o
icircn anul 1834 dintr-o răşină extrasă din arborele Styrax benzoin numită benzoe sau smirnă
c1 Scrieți formula structurală a hidrocarburii Y denumiți conform IUPAC hidrocarbura determinată
c2 Calculați volumul soluției acide de KMnO4 2 M necesar oxidării unui număr de moli de hidrocarbură
Y egal cu numărul atomilor de carbon din molecula acesteia
Subiectul IV 35 puncte
Informații
I Ozonoliza alchenelor
Ozonoliza constă practic icircntr-o succesiune de două reacţii
- Acţiunea moleculei de ozon asupra legăturii C=C cu formare de ozonidă instabilă explozivă
- Hidroliza ozonidei cu formarea de compuşi carbonilici corespunzători (aldehide sau cetone)
C C
RR
R H
1O3
2H2Ored
-H2O2
C
R
R
O + C
R
H
O
cetonatilde aldehidatilde De obicei icircn cazul formării aldehidelor pentru a evita posibila lor oxidare mai departe de către apa oxigenată
rezultată se introduce icircn amestecul de reacție icircn final un reducător (Zn NaHSO3 Na2S2O3 etc)
H2O2 + Zn rarr ZnO + H2O
II Metateza alchenelor (olefinelor)
Metateza alchenelor este o reacție organică care implică redistribuirea fragmentelor de alchene prin scindarea și
regenerarea dublei legături carbon-carbon icircn prezența unor catalizatori specifici icircn general pe bază de wolfram
Datorită simplității relative a metatezei alchenei acest proces creează mai puține produse secundare nedorite și
mai puține deșeuri periculoase decacirct cele rezultate din reacțiile organice alternative
pag 5 din 7
O altă reacție cu o aplicație practică mare este polimerizarea prin metateză cu deschiderea catenei ciclice
Datorită acestei reacții a devenit posibilă obținerea multor poliolefine care nu ar fi putut fi obținute prin
polimerizarea convențională cu monomeri vinilici
III Sinteze dien (Diels-Alder)
Sintezele dien (reacţii de cicloadiţie [4+2]) sunt reacţiile dintre un sistem dienic conjugat care reprezintă
componenta dienică şi un sistem alchenic (de obicei substituit cu grupe atrăgătoare de electroni) numit filodienă
(sau dienofilă) Produşii de reacţie cu structură ciclohexenică poartă numele de aducţi
Schema generală a reacţiei unei sinteze dien este următoarea
Icircn termenul cicloadiţie [4+2] 4 se referă la cei patru electroni π cu care diena participă la reacţie iar 2 la
electronii π ai filodienei Sintezele dien pot fi reacții intermoleculare sau intramoleculare
A 20 puncte
1 Determinați formulele de structură posibile ale hidrocarburii care prin ozonoliză reductivă formează numai
următorul compus
O=CH CH2 CH2 C
O
CH2 CH2
O
C CH O
2 Scrieți formulele de structură ale substanțelor care se obțin la metateza următoarelor olefine
a 1-butenă b
c
3 Norbornena se obține printr-o reacție Diels-Alder folosind ciclopentadienă și etenă
a Scrieți ecuația reacției de obținere a norbornenei
b Polinorbornena utilizată icircn industria cauciucului pentru antivibrație se obține printr-o reacție de
polimerizare prin metateză cu deschidere de ciclu icircn prezență de catalizatori specifici (RuCl3middotHClmiddotROH)
b1 Scrieți formula de structură a polinorbornenei
b2 Scrieți formula de structură a compusului majoritar care se obține la oxidarea energică a polinorbornenei
4 Se dau următoarele scheme de transformări
t0CX
KMnO4
H2SO4
Y
(A)
04 2 4H
179 3KMnO SOt Cdecatrien onă W Z
a Notați denumirea substanței A
b Scrieți formula de structură a compusului 179-decatrien-3-onă
c Știind că substanța Y are NE = 3 identificați substanțele notate cu literele X Y W și Z și scrieți formulele
de structură ale acestora
pag 6 din 7
B 15 puncte
Prin reformare catalitică o hidrocarbură lichidă X care conține 84 C procente masice este transformată icircntr-o
hidrocarbură aromatică Y Reacțiile care au loc icircn timpul procesului sunt de ciclizare și de dehidrogenare
Reformarea catalitică are loc icircntr-un reactor icircn prezența catalizatorilor (Al2O3Pt) la o temperatură de
aproximativ 500degC
1 Stabiliți formula moleculară a hidrocarburii X și scrieți ecuația reacției corespunzătoare transformării sale icircn
hidrocarbura aromatică Y
2 Conversia hidrocarburii X icircn hidrocarbură aromatică Y icircn reactor este de 15 Amestecul de reacție rezultat icircn
urma conversiei este supus următoarei proceduri este adus icircn condiții standard și după icircndepărtarea substanței
gazoase este supus din nou reformării catalitice Determinați de cacircte ori este necesară repetarea procedurii
descrise mai sus astfel icircncacirct conversia hidrocarburii X să fie mai mare de 30
3 Procesul descris mai sus a fost realizat la o presiune apropiată de cea atmosferică și icircn condiții de neechilibru
Procesul industrial real se produce la o presiune de cacircteva zeci de atmosfere și icircn condiții de echilibru Icircntr-un
reactor de 1 m3 conținacircnd catalizator necesar procesului de reformare catalitică s-au introdus 10 kg de substanță
X După un timp la o temperatură de 511deg C presiunea din reactor a devenit 27 atm Consideracircnd că icircn reactor
are loc numai conversia lui X icircn Y iar volumul ocupat de catalizator se neglijează determinați
a presiunile parțiale ale gazelor din reactor la echilibru
b conversia hidrocarburii X
c constanta de echilibru Kp
4 Amestecul de reacție obținut la punctul 3 icircncălzit la 600degC este introdus icircntr-un reactor icircn prezența
catalizatorilor de oxizi de siliciu și aluminiu Substanța Y este transformată icircn omologul inferior Z cu utilizare
practică mult mai mare decacirct Y conform procesului
Y + Z +
Se consideră că substanța X rămasă nu participă la acest proces și nu influențează echilibrul chimic
a Scrieți ecuația transformării hidrocarburii Y icircn omologul inferior Z
b Calculați conversia hidrocarburii Y icircn omologul inferior Z cunoscacircnd constanta de echilibru a procesului
Kp=17
NOTĂ Timp de lucru 3 ore
ANEXA TABELUL PERIODIC AL ELEMENTELOR
Volumul molar (cn) 3 1
mV 224 dm mol
Constanta universală a gazelor 3 1 1R 0082 atm dm mol K
Numărul lui Avogadro 23 1
AN 6022 10 mol
Subiecte selectate și prelucrate de
Gheorghe Costel profesor la Colegiul Național Vlaicu Vodă Curtea de Argeș
Carmen Boteanu profesor la Şcoala Centrală Bucureşti
Dorina Facircntacircnă-Galeru profesor la Colegiul Naţional Militar Ştefan cel Mare Cacircmpulung Moldovenesc
pag 7 din 7
ANEXA TABELUL PERIODIC AL ELEMENTELOR
pag 1 din 7
OLIMPIADA DE CHIMIE
etapa județeanăa municipiului Bucureşti
17 martie 2018
Clasa a X-a
BAREM DE EVALUARE ȘI NOTARE
Varianta 1
Orice modalitate de rezolvare corectă a cerințelor se va puncta corespunzător
Subiectul I 25 puncte
A 13 puncte
1
2 2 2
4
4 2x y
x y yC H O x CO H O
2COV 20 3cm
2O consumatV = 70 ndash 45 = 253cm
2 2C H 3 puncte
2 a Formula de structură a tetra-terț-butilmetanului15 puncte
denumirea IUPAC a tetraterț-butilmetanului 2244-tetrametil-33-diterț-butilpentan 15 puncte
b 3 radicali divalenți provin de la tetraterț-butilmetan 075 puncte
3 a 13511-tridecatetraen-79-diină 15 puncte
b formula de structură a unui izomer de poziție al compusului Y care are două legături triple marginale
05 puncte
4 a
CH3 C
O
COOH 075 puncte
izopren K2Cr2O7 H2SO4 = 1 3 12 15 puncte
b 4 formule de structură 4 x 05 = 2 puncte
CH2 CH C
OH
CH3
CH3
CH2 CH C
OH
CH3
CH2H
CH3 CH C
OH
CH3
CH2
CH2 CH C
OH
CH3
CH22
B 12 puncte
a B și C au icircn moleculă cacircte 14 atomi de carbon terțiar și 6 atomi de carbon cuaternar
- compușii B și C 2 x 075 = 15 puncte
- nrat de carbon terțiar 025 puncte
- nrat de carbon cuaternar 025 puncte
b 3-fenil-3-m-tolil-3-p-tolilpropenă 125 puncte
pag 2 din 7
C
COOHCOOH
COOH
075 puncte
2
a b
2 formule x 1=2 puncte
3 a
formulele de structură ale celor 3 compuși izomeri notați cu literele XYZ sunt
CH2 CH CH CH CH CH2
Br Br
CH2 CH CH CH CH CH2
Br Br
CH2 CH CH CH CH CH2
Br Br
formulele de structură ale celor 3 compuși izomeri notați cu literele XYZ 3 x 075 p = 225puncte
produsul majoritar este 16-dibromo-24-hexadienă CH2 CH CH CH CH CH2
Br Br 075 puncte
b
formulele de structură ale substanțelor notate cu literele ABC sunt
O
CH2
OCH3
OCH3
OCH3
OCH3
CH2
OCH3
OCH3
O OCH3
OCH3
O
OCH3
OCH3 CH2
3 x 075p = 225puncte
produsul majoritar este
O
CH2
OCH3
OCH3
075 puncte
Subiectul II 20 puncte
A 8 puncte
a
formulele de structură ale celor 2 alcooli izomeri notați cu literele A și B
OH
OH
pag 3 din 7
formula de structură a compusului notat cu litera C
formula de structură a compusului notat cu litera D
formulele de structură ale celor doi mononitroderivați aromatici X și Y
N O2 NO2
formulele de structură ale compușilor notați cu literele A B C D X Y 6 x 05 =3 puncte
b
Reacția 1 2 x 05 =1punct
OH
H2SO4
-H2O
și
OHH2SO4
-H2O
Reacția 2 1punct
H2
Reacția 3 1punct
HNO3N O2
NO2
-H2O
COOH
NO2
COOH
acidul 3 nitro-12-benzendicarboxilic
formula de structură și denumirea IUPAC 05 + 05 = 1 punct
COOH
NO2
COOH
Acidul 4 nitro-12-benzendicarboxilic
formula de structură și denumirea IUPAC 05 + 05 = 1 punct B 7 puncte
a C6H10 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip075 puncte
b formulele de structură posibile ale hidrocarburii X
CH2 CH2 CH3 CH3CH2
CH3
formulele de structură helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 3 x 1 = 3 puncte
pag 4 din 7
c formulele de structură posibile ale substanței Y
CH3 CH2 CH2 C CH2 COOH
O acidul 3-cetohexanoic
CH3 CH2 CH2C CH2 COOH
O acidul 4-cetohexanoic
CH3 CH2 CH2C CH2 COOH
O acidul 5-cetohexanoic
formulele de structură helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 3 x 05 = 15 puncte
denumirile IUPAChelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 3 x 025 = 075 puncte
formulele de structură posibile ale substanței Z
CH3 CH2 CH2C CH3
O 2-pentanonă CH3 CH2 CH2C CH3
O 3-pentanonă
formulele de structură helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 2 x 025 = 05 puncte
denumirile IUPAChelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip2 x 025 = 05 puncte
C 5 puncte
a determinarea formulei moleculare a hidrocarburii A C16H12 14 puncte
b
[O]
KMnO4H+ 8
COOH
COOH
t0C
-2H2O
C
C
O
O
O2 2
A B
formulele de structură ale substanțelor notate cu literele A B C D X Y 6 x 06 = 36 puncte
2Br2
CCl4
BrBr
Br Br
KOHetanol
-4 HBr
C D
Hidratare
O
O
2
O
O
X Y
sau invers
pag 5 din 7
Subiectul III 20 puncte
A 5 puncte
1 etină rarr acetilură disodicărarr2-butinărarr cis-2-butenă helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 2 puncte
2 benzenrarranhidridă maleică
benzen+ anhidridă maleică acilare Friedel Crafts acid 3-benzoilpropenoic helliphelliphelliphelliphelliphellip 3 puncte
Obs Se acordă 60 din punctaj dacă numărul de etape este mai mare decacirct cel din cerință
B 5 puncte
a C H = 3 2 05 puncte
b C Br = 4 1 1 punct
c 30 covalențe sigmamoleculă T 075 puncte
d compusul A 1 punct
unde Ph- este C6H5- radicalul fenil
compusul B 1 punct
e 3middot48middotNA electroni π 075 puncte
C 10 puncte
a 12 12C H 2 puncte
b
2 puncte
O
O
O
O
O
O
2 puncte
c
c1
CH CH CH CH CH CH2
1 punct
1-fenil-135-hexatrienă 1 punct
c2 36 L soluție KMnO4 2 M 2 puncte
Subiectul IV 35 puncte
A 20 puncte
1 formulele de structură posibile ale hidrocarburii
2 puncte
pag 6 din 7
2 puncte
2a
3 2 2 3 2 2CH CH CH CH CH CH CH CH
formulele de structură ale substanțelor obținute 2 x 075 = 15 puncte
b
CH CH CH2 CH2
formulele de structură ale substanțelor obținute 2 x 075 = 15
puncte
c
CH2 CH2
formulele de structură ale substanțelor obținute 2 x 075 =15 puncte
3 a
helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 2 puncte
b
b1 formula de structură a polinorbornenei
helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 2 puncte
b2
COOHCHOO
helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 2 puncte
4 a 3-metil-139-decatrienă 075 puncte
b formula de structură a compusului 179 3decatrien onă 075 puncte
t0C KMnO4
H2SO4
(A)
COOH
C
OX Y
O
t0C KMnO4
H2SO4
O
COOH
COOH
O
WZ
formulele de structură ale substanțelor notate cu literele X Y Z Whelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 4 x 1 = 4 puncte
B 15 puncte
1 C7H16 1 punct
pag 7 din 7
CH3 CH2)5 CH3
CH3
4H2(
1 punct
2 După icircndepărtarea hidrogenul gazos amestecul rezultat este format din n-heptan lichid și toluen
Dacă pornim de la 1 mol de n-heptan după prima trecere prin reactor icircn faza lichidă obținem 015 mol toluen
După prima trecere
- 015 mol toluen
- 085 mol n-heptan
După a doua trecere
015 + 085015 = 02775 mol toluen
1 ndash 027 75= 07225 mol n-heptan
După a treia trecere
02775 + 07225015 = 03858 mol toluen
1 ndash 0386 = 0614 mol n-heptan
raționament corect 25 puncte
o conversie de peste 30 va fi realizată după 3 treceri 05 puncte
3 a
10000100
100X mol
C7H16 C7H8 + 4H2
ințial 100 0 0
consumat x 0 0
echilbru 100-x x 4x
Număr total de moli 100 + 4x
100 + 4x = PV RT
1000 27
4200082 784
mol
(100 minus x) + x + 4x = 420
unde x = 80 mol
p(H2) = (480 420) 27 = 2057 atm
p(C7H8) = (80 420) 27 = 514 atm
p(C7H16) = [(100ndash80) 420] 27 = 128 atm
raționament corect 25 puncte
valorile numerice ale celor 3 presiuni parțiale 3 x 05p =15 puncte
b conversie = 80 100 = 08 = 80 05 puncte
c constanta de echilibru
7 8 2
7 16
4
HC H
p
C H
p pK
p
= 718middot105 1 punct
4
a C7H8 + H2 C6H6 + CH4 15 puncte
b C7H8 + H2 C6H6 + CH4
Din constanta de echilibru a reacției de mai sus se determină conversia toluenului icircn benzen = 0861= 861
Raționament corect 25 puncte
Valoare numerică a conversiei 05 puncte
Barem elaborat de
Gheorghe Costel profesor la Colegiul Național Vlaicu Vodă Curtea de Argeș
Carmen Boteanu profesor la Şcoala Centrală Bucureşti
Dorina Facircntacircnă-Galeru profesor la Colegiul Naţional Militar Ştefan cel Mare Cacircmpulung Moldovenesc
Ministerul Educației Naționale
pag 1 din 4
OLIMPIADA DE CHIMIE etapa județeanăa municipiului Bucureşti
17 martie 2018
Clasa a XI-a
Varianta 1
Subiectul I helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 20 puncte
A 12 puncte
Pentru compușii de mai jos care au următoarele denumiri
A 123-triclorociclopentan
B 25-dibenzilidenciclopentanona
C acid ciclopentil-235-tricarboxilacetic
D acid trideca-3578-tetraen-1012-diinoic
E acid 4-cloro-25-heptadien-17-dioic
F 23-diclorobiciclo[221]heptan
G 24-dicloropentan-3-ol
H 25-diclorospiro[33]heptan
rescrieți tabelul de mai jos pe foaia de concurs și completați-l conform cerințelor
Compusul Formula de structură a
compusului Numărul stereoizomerilor
Numărul perechilor de
enantiomeri
A
B
C
D
E
F
G
H
B 8 puncte
O probă bdquoardquo dintr-un amestec echimolecular conține doi acizi saturați (A) un acid monocarboxilic
și (B) un acid dicarboxilic care are icircn moleculă un atom de carbon mai mult decacirct acidul (A) Dacă
proba bdquoardquo se tratează cu NaOH rezultă un amestec bdquobrdquo de trei săruri icircn care procentul masic de
sodiu este de 23 Dacă aceeași probă bdquoardquo se tratează cu PCl5 icircn exces și apoi este supusă
esterificării cu etanol luat icircn exces de 25 se obține un amestec organic bdquocrdquo care conține alături de
esteri și 12212 etanol (procente masice)
a Calculați masa probei bdquoardquo necesară obținerii a 500 g amestec bdquobrdquo
b Identificați cei doi acizi din proba bdquoardquo
c Calculați masa amestecului organic bdquocrdquo
Ministerul Educației Naționale
pag 2 din 4
Subiectul II 25 puncte
A
1 17 puncte
Determinati formula moleculară stabiliți formula de structură și denumirea pentru compusii (A)
(B) (C) și (D) despre care se cunosc următoarele informații
a Compusul (A) conține 3555 O (procent masic) are icircn moleculă un atom de carbon terțiar nu
reacționează cu NaOH icircn reacția cu sodiul eliberează 224 L (cn) H2 per mol (A) și consumă la
oxidare 1 L de solutie acidă de K2Cr2O7 13M per mol A
b Compusul (B) este o monoamină saturată are 4 stereoizomeri optici reacționează cu HNO2 iar
la arderea a 02 mol (B) se consumă 2184 L (cn) de aer (cu 20 O2 procente de volum)
c Compusul aromatic (C) (p-disubstituit) are 2 atomi de oxigen icircn moleculă și nu are atomi de
carbon cuaternar icircn reacție cu NaOH formează o sare monosodică iar icircn reacție cu anhidrida
acetică formează un compus monoacetilat masa molară a compusului (C) crescacircnd după acilare
cu 3043
d Compusul dihalogenat (D) are 2 stereoizomeri formează prin hidroliză un compus care tratat cu
reactivul Fehling formează un precipitat roșu Din 214 g (D) supuse analizei cantitative s-au
obținut 376 g precipitat gălbui
2 8 puncte
Stabiliți formulele de structură și numărul izomerilor pentru
a compușii izomeri de constituție care au aceeași formulă moleculară cu (A) și au unul sau mai
mulți atomi de carbon asimetric icircn moleculă
b compușii izomeri de constituție care au aceeași formulă moleculară cu (B) și nu reacționează cu
clorura de acetil
c compușii trisubstituiți izomeri care au aceeași formulă moleculară cu (C) și au comportament
chimic identic cu acesta
d compușii izomeri de constituție care au aceeași formulă moleculară cu (D) ai căror izomeri
geometrici sunt optic activi
Subiectul III helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25 puncte
A 13 puncte
Un acid gras saturat (A) este polietoxilat cu oxid de etenă formacircnd un hidroxiester (X) icircn care
procentul masic de oxigen este de 2666 și un diester (Y) icircn care procentul masic de oxigen este
de 2126 Pentru obținerea fiecărui ester s-a folosit aceeași cantitate de oxid de etenă Dacă se iau
icircn lucru 50 mol de acid (A) conversia oxidului de etenă este de 100 iar conversia totală a
acidului (A) este de 90
a Identificați acidul gras (A) scrieți formula de structură și denumirea acestuia
b Stabiliți formulele de structură ale celor doi esteri (X) și (Y)
c Calculați cantitatea (moli) de oxid de etenă luat icircn lucru
d Calculați procentul molar de acid (A) netransformat și procentul masic de hidroxiester (X) icircn
amestecul organic rezultat
Ministerul Educației Naționale
pag 3 din 4
B 12 puncte
Scrieți formulele de structură ale compușilor din schemele de transformări de mai jos
1)
X rarr A
rarr B
rarr C
Y
D
rarr E
rarr F
Z rarr G
rarr H
rarr I
icircn care X ndash anisolul Y ndash ciclohexanona Z ndash 2-butenilfenileterul
2)
L
rarr M rarr N
O
rarr P
rarr R(C7H15N)
R(C7H15N)
rarr S
- L este o hidrocarbură ciclică cu formula moleculară C5H8
- Reducerile se fac cu NaBH3CN și nu au loc la gruparea carbonil
- P este o bază azotată heterociclică supusă unor eliminări (degrădari) Hofmann
Subiectul IV helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 30 puncte
A 10 puncte
Salbutamolul este un bronhodilatator folosit icircn tratamentul astmului și al bronșitei cronice
Salbutamolul (notat cu F) se poate obtine conform schemei de mai jos
rarr
rarr
rarr
rarr
icircn care
- reacția 1 este o transpoziție Fries icircn care esterii fenolici se transforma icircn p-acilfenoli
- substanța (A) este un compus o-disubstituit
- compusul (B) are formula moleculară C9H8O4
- substanța notată cu X este N-benzilterțbutilamina
- F are formula moleculară C13H21O3N
a Scrieți formulele de structură și denumirile IUPAC pentru compușii (A) și (B)
b Realizați sinteza compusului X prin maxim 6 reacții pornind de la acidul benzoic și acidul
dimetilpropanoic specificacircnd condițiile de reacție
c Scrieți formulele de structură ale substanțelor C D E F și G
B 10 puncte
Identificați substanțele notate cu litere din schema de mai jos și scrieți formulele de structură ale
acestora
rarr
rarr
rarr rarr
utilizacircnd următoarele informații
- substanța A cu formula moleculară C10H16O2 reacționează cu H2Ni icircn raport molar 1 3 și
dă reacția iodoformului
Ministerul Educației Naționale
pag 4 din 4
- formula de structură a substanței C este
- DIAB (diizoamilboranul) este un reactiv de hidroborurare selectivă
- diazometanul este folosit pentru metilarea unor grupe acide
C 10 puncte
1 Explicați de ce separarea izomerilor orto și para ai nitrofenolului se poate face prin antrenare cu
vapori de apă
2 Un amestec echimolecular de dietilamină și trietilamină se tratează cu clorură de acetil icircn exces
Scrieți ecuațiile reacțiilor care au loc și notați denumirea compușilor din amestecul final
3 Scrieți maxim cinci ecuații ale reacțiilor prin care fenilizopropilcetona se poate transforma icircn
fenilterțbutilcetonă
Se dau
- masele atomice H- 1 C- 12 N- 14 O- 16 K- 39 Cr- 55 Br- 80 Ag- 108 I- 127
- volumul molar (cn) 3 1
mV 224 dm mol
NOTĂ Timp de lucru 3 ore
Subiecte elaborate și prelucrate de
prof Carmen Bodea Colegiul Național Silvania Zalău
Ministerul Educației Naționale
pag 5 din 4
prof Mariana Pop Liceul Teoretic Emil Racoviță Baia Mare
pag 1 din 7
OLIMPIADA DE CHIMIE etapa județeanăa municipiului Bucureşti
17 martie 2018
Clasa a XI-a Varianta 1
Orice modalitate corectă de rezolvare a cerințelor va fi punctată corespunzător
Subiectul I helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 20 puncte
A 12 puncte
Compusul Formula de structură a compusului Numărul
stereoizomerilor
Numărul
perechilor de
enantiomeri
A
4 1
B
3 -
C
16 8
D CH CndashC CndashCH=C=CHndashCH=CHndashCH=CHndashCH2ndashCOOH 8 4
E HOOCndashCH=CHndashCHClndashCH=CHndashCOOH 4 1
F
3 1
G CH3ndashCHClndashCHOHndashCHClndashCH3 4 1
H
4 2
formula de structură 05 puncte
număr de stereoizomeri 05 puncte
numărul perechilor de enantiomeri 05 puncte
Total 8 compuși x 15 puncte = 12 puncte
pag 2 din 7
B 8 puncte
a Icircn 500 g amestec bdquobrdquo sunt 5 mol Na+ 1 p
500 = m ndash 5 g (H) + 5 23 g Na rarr m = 390 g amestec bdquoardquo 1 p
b) Macid1 Macid2 = Macid1 + 44 Mester1= Macid1 + 28 Mester2= Macid1 + 100
x - mol de acizi 3x mol etanol reacționați y - mol alcool nereacționat
y = 025∙3x = 12212∙mamestec bdquocrdquo100 rarr mamestec bdquocrdquo = 2825x 1 p
mamestec bdquocrdquo= 2825x = x∙(Mac1 + 28) + x∙(Mac1 + 100) + x∙075∙46 2 p
Macid1= 60 g molrarr acid acetic (CH3-COOH) 05 p
Macid2= 104 gmol rarr acid malonic (HOOC-CH2-COOH) 05 p
c) x = 2378 mol acid 1 p
mamestec bdquocrdquo = 671785 g 1 p
Subiectul II helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25 puncte
A
1 17 puncte
a) 4 puncte
A H2 = 1 1 rArr diol M = 90 gmol
rArr C4H10O2 2 puncte
A [O] = 1 1 rarr 1 grupă -OH la Cp și 1 grupă -OH la Ct
A
15 puncte 2-metilpropan-12-diol 05 puncte
b) 4 puncte
B O2 = 02 195 = 1 975
CnH2n+3N + 975O2 rarr nCO2 + (n+15)H2O +
N2
2 middot 975 = 3n + 15 rArr n = 6
rArr C6H15N 3 puncte
B
05 puncte
2-amino-3-metilpentan 05 puncte
c) 5 puncte
Mc = 42 rArr Mc =
= 138 gmol
C CnH2n-6O2 rArr n = 8
rArr C8H10O2 3 puncte
C NaOH = 1 1 rArr 1 grupă OH fenolică
C anh = 1 1 rArr Nu exista alta grupă OH deci al doilea atom de oxigen va fi eteric
C HO ndash C6H4 ndash O ndash CH2 ndash CH3 15 puncte
p-etoxifenol 05 puncte
d) 4 puncte
D AgBr = 1 2
02 mol AgBr rArr 01 mol D
rArr MD = 214
rArr C4H6Br2 (NE=1) 2 puncte
D CH3 ndash CH = CH ndash CHBr2 15 puncte
11-dibromo-2-butena 05 puncte
pag 3 din 7
2 8 puncte
a) C4H10O2 (NE=0) dioli (3) + hidroxieteri (4) = 7 compuși izomeri x 025 puncte = 175 puncte
b) C6H15N - Amine terțiare izomere 7 x 025 puncte = 175 puncte
(=4)
(=2)
(=1)
c) C8H8O2 - 10 compuși izomeri (săgeata indică poziția grupei ndashOH) x 025 puncte = 25 puncte
d) C4H6Br2 (NE = 1) 5 compusi izomeri x 04 puncte = 2 puncte
pag 4 din 7
Subiectul III helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25 puncte
A 13 puncte
a) 7 puncte
A CH3-(CH2)a-COOH 05 p
X R-COO-(CH2-CH2-O-)nH 1 p
Y R-COO-(CH2-CH2-O-)nOC-R 1 p
(1) O (icircn X) = acid
16(2 n)x1002666
M 44n
1 p
(2) O (icircn Y) = acid
16(3 n)x1002126
2M 44n 18
1 p
din relațiile (1) și (2) rezultă Macid și n
MA = 200 gmol 2 p
CH3-(CH2)10-COOH acid dodecanoic (acid lauric) 05 p
b) 2 puncte
n=5 1 p
X CH3-(CH2)10-COO-(CH2-CH2-O-)5H 05 p
Y CH3-(CH2)10-COO-(CH2-CH2-O-)5-OC-(CH2)10-CH3 05 p
c) 25 puncte
A + 5 oxid de etenă rarr X 05 p
x mol 5x mol x mol
2A + 5 oxid de etenă rarr Y + apă 05 p
2x mol 5x mol x moli x mol
A rarr A
y moli y mol 05 p
Din Ctot rarr x = 15 mol 05 p
număr de moli de oxid de etenă = 150 moli 05 p
d) 15 puncte
y = 5 mol A (netransformat)
A (molar) netransformat= 10 05 p
mamorganic final = 16330 g
X (masic) = 3858 1 p
B 12 puncte
16 formule de structură x 075 puncte = 12 puncte
Formulele de structură ale compușilor X Y Z nu se punctează
X A B C
pag 5 din 7
Y D E F
Z G H I
2)
L M N O
P R S
(14-pentadiena)
Subiectul IV helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 30 puncte
A 10 puncte a 25 puncte
A B
05 puncte 1 punct
acid 2-oxietanoilbenzoic 05 puncte acid 5-etanoil-2-hidroxibenzoic 05 puncte
b) (6 ecuații x 0 5 = 3 puncte) Obs Se acordă 60 din punctaj dacă ecuațiile reacțiilor sunt
corecte dar numărul lor este diferit de cel din cerință
(CH3)3CndashCOOH rarr (CH3)3Cndash
(CH3)3CndashCONH2
(CH3)3CndashNH2 (terțbutilamina = Z)
C6H5ndashCOOH rarr C6H5ndashCOCl
rarr C6H5ndashCONHndashC(CH3)3
rarr C6H5ndashCH2ndashNHndashC(CH3)3
- red cu Na ndashOH sau LiAlH4
c) 45 puncte
4 formule de structură x 1 punct = 4 puncte
pag 6 din 7
C D
E F
G Toluen 05 puncte
B 10 puncte
Substanța A C10H16O2 (NE = 3)
A H2 = 1 3 rArr 3 legături π
Reactia iodoformului este o reacție specifică pentru grupa carbonil cetonic care are icircn poziția o
grupă metil
Reacția 1 (HO- - H2O) este o condensare crotonică intramoleculară
formula de structură a lui B este
formula de structură a lui A este
D E F G
CH3
CH
COOCH3
CH2OH
CH3
CH3
CH
COOH
CH2OH
CH3
Structura A = 5 puncte
B D E F G - 5 structuri x 1 = 5 puncte
pag 7 din 7
C 10 puncte
1 2 puncte
Izomerul orto formează legături de hidrogen intramoleculare (05 puncte)
Izomerul para formează legături de hidrogen intermoleculare (05 puncte)
Deci punctul de fierbere izomer para gt punctul de fierbere izomer orto izomerul para nu poate fi
antrenat cu vapori de apă (1 punct)
2 3 puncte
(C2H5)2NH + CH3-COCl rarr CH3-CON(C2H5)2 + HCl
(C2H5)3 + HCl rarr (C2H5)3NH+Cl
- 2 x 075 = 15 puncte
Amestecul final de reacție va conține următorii compuși
- NN-dietilacetamida clorura de trietilamoniu și excesul de clorură de acetil 3x05= 15 puncte
3 5 puncte
C6H
5 C
O
CH (CH3)2
CH3MgBr
C6H
5 C CH (CH3)2
CH3
OH
KMnO4H
2O
C6H
5 C
CH3
OH
C
CH3
OH
CH3 C
6H
5 C
O
C(CH3)3
1 +
2 + H2O
H2O3 --
4 +
5H+
H2O--
1 2 - adiție CH3MgBr (la grupa carbonil) urmată de hidroliză
3 4 - deshidratare și oxidarea dublei legături cu reactiv Baeyer
5 - transpoziție pinacolică
5 ecuații x 1punct = 5 puncte
Obs Se acordă 60 din punctaj dacă ecuațiile reacțiilor sunt corecte dar numărul lor este diferit de cel
din cerință
Barem elaborat de
prof Carmen Bodea Colegiul Național Silvania Zalău
prof Mariana Pop Liceul Teoretic Emil Racoviță Baia Mare
pag 1 din 3
OLIMPIADA DE CHIMIE
etapa județeanăa municipiului Bucureşti
17 martie 2018
Clasa a XII-a
Varianta 1
Subiectul I helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 20 puncte
A Un amestec de metanol şi benzen icircn raport molar 2 3 are puterea calorică inferioară de 3745 MJkg La
arderea unui mol de benzen se degajă de 45 ori mai multă căldură decacirct la arderea unui mol de metanol apa
obţinută fiind icircn stare gazoasă Se cer
a) calculaţi puterea calorică inferioară a unui amestec echimolar de metanol şi benzen
b) calculaţi puterea calorică superioară a metanolului știind că entalpia standard de vaporizare a apei este 0
2vap H O( )
H 44 kJmol l
B La 200 C icircntr-un calorimetru cu capacitatea calorică C = 3 JK se introduc 4 g NaOH şi 146 mL de apă
distilată ( 1 g mL ) După dizolvare sistemul calorimetric se răceşte la 200
C şi apoi soluţia de NaOH se
neutralizează cu o soluţie de HCl de concentraţie 1 M ( s 1 g mL ) avacircnd temperatura 200
C Toate soluţiile
au căldura specifică 1 1c 418 J g K Știind că entalpia molară de dizolvare a NaOH este
0
diz NaOH(s)H 413 kJmol şi entalpia de neutralizare a unui acid tare cu o bază tare este
0
neutrH 5725 kJmol de apă formată se cer
a) temperatura soluţiei obţinute după dizolvarea NaOH
b) temperatura soluţiei finale după neutralizare
Subiectul II helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25 puncte
Se cunosc datele termochimice din tabelul următor 0
subl K(s)H
(kJmol)
0
subl2 (s)I
H
(kJmol)
0
dis2I (g)
H
(kJmol)
K(g)I
(kJmol)
0
diz KI(s)H
(kJmol)
1 I(g)I
(kJmol)
0
f KI(s)H
(kJmol)
0
hidr(aq)K
H
(kJmol)
0
hidr(aq)I
H
(kJmol)
878 628 1525 + 4192 + 1935 10084 - 3279 - 320 - 308
icircn care 0
subl K(s)H - entalpia standard de sublimare a potasiului 2
0
subl I (s)H - entalpia standard de sublimare a
iodului K(g)I - energia de ionizare a potasiului 1 I(g)I - prima energie de ionizare a iodului 0
diz KI(s)H - entalpia
standard de dizolvare a iodurii de potasiu 0
f KI(s)H - entalpia standard de formare a iodurii de potasiu
0
hidr K (aq)H şi 0
hidr I (aq)H - entalpia standard de hidratare a ionului de K respectiv a ionului de I
De asemenea se dau ciclurile
K(s)
K(g)
K(g)
+ 12
I2(s)
I(g)
I(g)+
KI(s)
hidratareK(aq) I(aq)+
U0KI
subl
imar
e
I2(g)21
dis
oci
ere
sub
lim
are
A
dizo
lvar
e
IK
pag 2 din 3
A) Se dizolvă 1 mol de KI(s) icircntr-o cantitate mare de apă obţinacircndu-se o soluţie foarte diluată Folosind
ciclurile de mai sus şi datele termochimice din tabelul dat calculaţi
a) energia de rețea a iodurii de potasiu0
KI(s)U (energia care se degajă la formarea unui mol de KI(s) (cristal) ca
urmare a atracțiilor electrostatice icircntre ionii gazoși de sarcini opuse (g) (g) (s)K I K I )
b) I(g)A - afinitatea pentru electron a iodului
B) Molecula de iod se poate scinda icircn două moduri
2 (s) (g) (g)(1) I I I 2 (s) (g)(2) I 2I
Folosind datele termochimice corespunzătoare
a) calculaţi variaţia de entalpie ce icircnsoțește procesul (1)
b) calculaţi variaţia de entalpie ce icircnsoțește procesul 2 (g)(s)
I 2e 2I
c) consideracircndu-se procesele de recombinare a fragmentelor rezultate icircn scindările (1) şi (2) precizaţi care
proces este favorizat termodinamic
Subiectul III helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25 puncte
O lamă de zinc pur cu masa suficient de mare este pusă icircn contact cu o soluție apoasă bine oxigenată
(2OP = 1 atm = const) care conţine HCI și ZnCl2 Concentrația HCl și concentraţia ZnCl2 sunt HClC = 1 M
respectiv 2ZnClC = 1 M iar temperatura electrolitului este de 25
0 C bdquoDizolvareardquo Zn icircn această soluție ar putea fi
reprezentată prin ecuaţia
2 2 2
1Zn 2HCI O ZnCl H O
2
Cunoscacircndu-se potenţialele standard de reducere 0
2Zn Zn0762 V şi
2 2
0
O H H O1229 V se cere
a) precizaţi dacă Zn bdquose dizolvărdquo sau nu icircn soluția dată
b) dacă Zn bdquose dizolvărdquo icircn soluția dată consideracircndu-se volumul soluției constant determinaţi prin calcul
concentraţia molară a ionilor 2Zn
la care procesul spontan icircncetează Explicaţi concluzia la care aţi ajuns
Informație
Pentru procesul de reducere ox ne red ecuaţia lui Nernst pentru potenţialul de reducere la 250 C este
0
0059 [ ]lg
[ ]ox red ox red
ox
n red unde [ ]ox - concentrația formei oxidate [ ]red - concentrația formei
reduse n - numărul de electroni implicat icircn procesul redox
Subiectul IV helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 30 puncte
Ecuaţia reacţiei de descompunere a substanței X este X(g) 2Y(g) 2Z(g)
La descompunere presiunea totală (P) icircn sistem variază astfel
t (s) 0 200 400 600 800 1200 1600
P (Torr) 300 4632 5968 706 7957 929 10183
Temperatura se menține constantă şi este 298 K De asemenea volumul reactorului este constant şi amestecul de
reacție se comportă ca un gaz perfect Se cer
a) verificaţi faptul că reacţia de descompunere a substanței X este de ordinul 1
b) determinaţi constanta de viteză şi timpul de icircnjumătățire
c) calculaţi presiunea amestecului de reacție după 15 minute şi la sfacircrşitul reacţiei
pag 3 din 3
d) cunoscacircndu-se energia de activare 410 J molaE calculaţi temperatura la care icircn 800 s reacționează 90
din cantitatea inițială de substanță X
Informații
1) Pentru reacțiile de ordinul 1 0 (X)
X
Cln k t
C unde 0 (X)C - concentraţia inițială a reactantului X iar
XC - concentraţia la momentul t a reactantului X k - constanta de viteză
2) Timpul de icircnjumătățire 12t reprezintă timpul icircn care concentraţia inițială a reactantului scade la jumătate
Se dau
- mase atomice H ndash 1 C ndash 12 N ndash 14 O ndash 16 Na ndash 23 K ndash 39 I ndash 127 Zn ndash 65 Cl ndash 355
- volumul molar (cn) 3 1
mV 224 dm mol
- numărul lui Avogadro 23 1
AN 6022 10 mol
- constanta universală a gazelor 3 1 1 1 1R 0082 atm dm mol K 8314 J mol K
- numărul lui Faraday 1F 96485 C mol 51 atm 1013 10 Pa
NOTĂ Timp de lucru 3 ore
Subiecte elaborate şi prelucrate de
prof Irina Popescu Colegiul Naţional bdquoI L Caragialerdquo Ploieşti
prof Iuliana Costeniuc Colegiul Naţional bdquoGrigore Moisilrdquo Bucureşti
prof Vasile Sorohan Colegiul Naţional bdquoCostache Negruzzirdquo Iaşi
pag 1 din 5
OLIMPIADA DE CHIMIE
etapa județeanăa municipiului Bucureşti
17 martie 2018
Clasa a XII-a
Varianta 1
BAREM DE EVALUARE ȘI DE NOTARE
Orice modalitate corectă de rezolvare a cerințelor se va puncta corespunzător
Subiectul I helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 20 puncte
A) 10 puncte
a)
3
6 6
3 3
6 6 6 6
0
c CH OH( )
0
c C H ( )
3
CH OH CH OH
3
C H C H
3
am
H a kJmol
H 45a kJmol
n 2x moli m 64 10 x kg se degajă2xa kJ
n 3x moli m 234 10 x kg se degaja135xa kJ
m 298 10 x kg se dega
l
l
3
6 6
33
0
c CH OH( )
0
c C H ( )
jă Q =155x kJ
37450 298 10Q q m 155xa 37450 298 10 x a 720
155
H a 720 kJmol
H 45a 3240 kJmol
l
l
(3 p)
3 6 6CH OH C H amn n 1 mol m 110 g 011 kgse degajă (720 3240) kJ
3960q 36000 kJkg
011
(2 p)
b)
i c i
1000 1000q H q 720 22500 kJkg
M 32
s iq q n 44 unde n - numărul de moli de apă care rezultă la arderea unui kg de metanol
(2 p)
3 2
3 2 2 2
CH OH H O(g)
s i
3CH OH O CO (g) 2H O(g)
2
2m 1 kg n kmoli 625 moli
32
q q n 44 22500 625 44 25250 kJkg
(3 p)
pag 2 din 5
B) 10 puncte
a)
cedat primit
NaOH primit
0
s
s
0
i i
Q Q
n 01 moli Q 01 41300 4130 J
Q 4130Q (C m c) t t 655
C m c 3 150 418
t t t t t t 2655 C
(4 p)
b)
2NaOH H O(formata) neutr
primit
sf
sf
HCl s s
sf
n 01 moli n 01 moli H 01 ( 5725) 5725 kJ 5725 J
Q 5725 J
QQ (C m c) t t
C m c
n 01 moli V 01 L soluţie HCl m 100 g soluţie HCl
m 150 100 250 g soluţie NaC
l
(4 p)
0 0
f i f
5725t t t 546 t 2546 C
3 250 418
(2 p)
Subiectul II helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25 puncte
A) 10 puncte
Aplicacircnd legea lui Hess icircn ciclurile date rezultă
a) 0 0 0 0
KI(s) diz KI(s) hidr hidrK (aq) I (aq)U H H H
0 0 0 0
KI(s) hidr hidr diz KI(s)K (aq) I (aq)U H H H 64735 kJmol (5 p)
b) 2 2
0 0 0 0 0
f KI(s) subl K(s) subl I (s) disoc I (g) K(g) I(g) KI(s)
1 1H H H H I A U
2 2
2 2
0 0 0 0 0
I(g) f KI(s) subl K(s) subl I (s) disoc I (g) K(g) KI(s)
1 1A H H H H I U 2952 kJmol
2 2 (5 p)
B) 15 puncte
a) 2 (s) (g) (g)(1) I I I 0
1H
2
0
2 (s) 2 (g) subl I (s)I I H 628 kJmol
2
0
2 (g) (g) disoc I (g)I 2I H 1525 kJmol
(g) (g) 1 I(g)I I e I 10084 kJmol
(g) (g) I(g)I e I A 2952 kJmol
2 2
0 0 0
1 subl I (s) disoc I (g) 1 I(g) I(g)H H H I A 9285 kJmol (5 p)
b)
2 (s) (g)I 2e 2I
2
0
2 (s) 2 (g) subl I (s)I I H 628 kJmol
2
0
2 (g) (g) disoc I (g)I 2I H 1525 kJmol
pag 3 din 5
(g) (g) I(g)2I 2e 2I 2A 2 ( 2952) kJ
2 2
0 0 0
subl I (s) disoc I (g) I(g)H H H 2A 3751 kJmol (5 p)
c)
Consideracircndu-se procesele de recombinare a fragmentelor rezultate icircn scindările (1) şi (2)
(g) (g) 2 (s)I I I
2 2
0 0 0 0
1 1 subl I (s) disoc I (g) 1 I(g) I(g)
H H ( H H I A ) 9285 kJmol
(g) 2 (s)2I I
2 2
0 0 0
2 subl I (s) disoc I (g)
H ( H H ) 2153 kJmol (4 p)
Inversul procesului (1) este favorizat energetic deoarece recombinarea fragmentelor este un proces puternic
exoterm (1 p)
Subiectul III helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25 puncte
a)
2
2 0 2
1 Zn Zn
0059Oxidare Zn Zn 2e lg[Zn ]
2
(3 p)
22 2
0 2 12
2 2 2 OH OO H
1 0059Reducere 2H O 2e H O lg([H ] p )
2 2
(3 p)
2[Zn ] [H ] 1M 2OP 1 atm
2 22
0 0
2 1 H OO H Zn ZnE 1229 ( 0762) 1991 V gt 0 (3 p)
dizolvarea zincului icircn soluția data are loc spontan (1 p)
b) Icircn timpul dizolvării Zn concentrația ionilor Zn2+
crește iar cea a H+ scade Procesul icircncetează atunci cacircnd
concentrațiile Zn2+
și H+ ajung la astfel de valori icircncacirct forţa electromotoare E este egală cu zero (3 p)
2 2 2 22 2
2 20 0 0 0
2 1 2 2H O H OO H O HZn Zn Zn Zn
0059 [H ] 0059 [Zn ]E lg 0 lg
2 [Zn ] 2 [H ]
2 267
2 2
[Zn ] [Zn ]lg 6749 3 10
[H ] [H ]
(3 p)
Pe baza raportului de mai sus se pot evalua concentrațiile ionilor Zn2+
și H+ atunci cacircnd procesul icircncetează
Scăderea concentrației H+ este de două ori mai rapidă decacirct creșterea concentrației ionilor Zn
2+ Astfel
concentrațiile ionilor Zn2+
și H+ sunt date de ecuaţiile
2
2
Zn[Zn ] 1 C
şi 2H Zn[H ] 1 C 1 2 C
(4 p)
2
2 2 2
2
67 2 67Zn
2 Zn Zn Zn
Zn
1 C3 10 (1 4 C 4 C ) n 1 C unde n 3 10
(1 2 C )
2 2
2
Zn Zn4n C (4n 1) C n 1 0
4n 1 4n şi n 1 n
2 2 2 2
2
Zn Zn Zn Zn4n C 4n C n 0 2 C 1 C 05 şi 2H Zn
C 2 C 1 2[Zn ] 15M (3 p)
[H ] 0 adică bdquodizolvareardquo Zn icircncetează atunci cacircnd tot HCl s-a consumat icircn proces (2 p)
pag 4 din 5
Subiectul IV helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 30 puncte
a)
Fie - gradul de disociere al reactantului X
X (reacţ) X (reacţ)
0 (X) 0
C P
C P X (reacţ) 0 0 X (reacţ) 0XP P P P P (1 ) P unde XP - presiunea parţială a
reactantului X la momentul t
X(g) 2Y(g) 2Z(g)
Momentul PX PY PZ P
t 0 P0 - -
t 0(1 ) P 02 P 02 P 0(1 3 ) P
t 0 02P 02P 04P
k t0 0
X 0
0 (X)
X
C P P 1ln ln ln k t ln k t 1 e
C P (1 )P 1
La momentul t 0P (1 3 ) P k t k t
0 0 0 0P P 3(1 e )P P 4P 3P e
k t k t0 0
0 0
4P P 3Pe e
3P 4P P
0
0
3Pk t ln
4P P
0
0
3P1k ln
t 4P P
(6 p)
t = 200 s (1) 3 1
1k 10 s
t = 400 s (2) 3 1
1k 10 s
t = 600 s (3) 4 1
1k 999 10 s
t = 800 s (4) 3 1
1k 10 s
t = 1200 s (5) 3 1
1k 10 s
(1) (2) (3) (4) (5)
1 1 1 1 1k k k k k k rezultă că reacţia este de ordinul 1 (5 p)
b) Constanta de viteză la 298 K este 3 1k 10 s (1 p)
12 3
ln 2 0693n 1 t 693 s
k 10 (3 p)
c) La momentul t = 15 min de la icircnceputul reacţiei k t k t
0 0 0P 4P 3P e (4 3 e )P 834 Torr (3 p)
0P 4P 1200 Torr (3 p)
d) 0 0
X 0
P P 1 1 1ln ln k t ln k t k ln
P (1 )P 1 t 1
La t = 800 s 3 11 1
k ln 2878 10 s800 1 09
(4 p)
EaRTk A e
pag 5 din 5
E
RTa
k A e
a a
a a
E Ek R k 1 1 1 1 R kln ln ln T 40374 K
k RT RT E k T T T T E k (5 p)
Barem elaborat de
prof Irina Popescu Colegiul Naţional bdquoI L Caragialerdquo Ploieşti
prof Iuliana Costeniuc Colegiul Naţional bdquoGrigore Moisilrdquo Bucureşti
prof Vasile Sorohan Colegiul Naţional bdquoCostache Negruzzirdquo Iaşi
pag 2 din 3
Subiectul III helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25 puncte
A 10 puncte
Scrieți ecuațiile reacțiilor dintre următorii compuși și apă la temperatură standard
a CaCN2
b Mg3N2
c KO2
d BrF
e K3P
B 15 puncte
Icircntr-un vas de reacție (1) se introduc 1335 g clorură de aluminiu și 100 g soluție hidroxid de sodiu de
concentrație procentuală masică 10
Icircntr-un alt vas de reacție (2) se introduc 1335 g clorură de aluminiu și 100 mL soluție hidroxid de sodiu de
concentrație 35 M și densitatea 1135 g∙cm-3
Determinați compoziția procentuală masică a amestecului omogen rezultat icircn urma proceselor chimice atacirct
icircn vasul de reacție de reacție (1) cacirct și icircn vasul de reacție (2) (Precipitatul format se consideră practic
insolubil icircn apă)
Subiectul IV helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 30 puncte
Despre două substanțe gazoase A și B se cunosc informațiile
- un vas de sticlă gol cacircntărește 658572 g iar cacircnd este umplut cu azot gazos la presiunea de 790 torr și
temperatura de 15 0C are masa 659452 g Dacă vasul este golit și se umple din nou cu substanța gazoasă
elementară A la presiunea de 745 torr și 26 0C cacircntărește 66059 g
- compusul organic B un gaz ce conține 856 C și 144 H este introdus icircntr-un reactor de combustie din
oțel inoxidabil cu volumul 1068 L icircmpreună cu oxigen gazos icircn exces la temperatură constantă de 22 0C
presiunea icircn reactor este 1198 atm Icircn interiorul reactorului se găsește un container icircnchis prevăzut cu perete
poros impregnat cu perclorat de magneziu anhidru și Ascarit un material constituit din azbest icircmbibat cu
hidroxid de sodiu Ascarit-ul absoarbe cantitativ gazul rezultat la combustie iar percloratul de magneziu
absoarbe cantitativ apa formată Ascarit-ul și percloratul de magneziu nu reacționează cu gazul B sau cu
oxigenul Masa totală a containerului este 7653 g Reacția de ardere a compusului B este inițiată de o
scacircnteie presiunea crește imediat apoi icircncepe să scadă și la final se stabilizează la valoarea de 602 atm La
final reactorul este deschis containerul se cacircntărește și se constată că are masa 8467 g Arderea are loc icircn
reactor şi nu icircn container
a Determinați formulele chimice ale celor două gaze A și B
b Gazul A şi gazul B reacţionează icircn raport molar de 11 rezultacircnd un singur compus lichid C
(reacţie de combinare) Icircntr-o incintă cu volumul de 12 L se introduc 10 L de gaz A și 86 L de gaz B
(volume măsurate icircn condiții normale) ce reacţionează icircn vederea obţinerii compusului C Calculați masa de
compus C
c Pe baza informațiilor de la punctul b calculați presiunea finală din incintă (exprimată icircn torri)
după obținerea substanței C la temperatura de 27 0C
Anexă tabelul periodic-pentru rezolvarea subiectelor se folosesc mase atomice rotunjite
Volumul molar 0
mV = 224 dm
3∙mol
-1
Constanta universală a gazelor 3 1 1R 0082 atm dm mol K
1 atm = 760 torr
NOTĂ Timp de lucru 3 ore
Subiecte elaborate şi prelucrate de
prof Rodica BĂRUŢĂ Colegiul Naţional Horea Cloşca şi Crişanldquo Alba Iulia
prof Lavinia MUREŞAN Colegiul Naţional Alexandru Papiu Ilarianldquo Tg Mureş
pag 3 din 3
ANEXA ndash TABELUL PERIODIC AL ELEMENTELOR
pag 1 din 2
OLIMPIADA DE CHIMIE
etapa județeană a municipiului Bucureşti
17 martie 2018
Clasa a IX-a
BAREM DE EVALUARE ȘI NOTARE
Varianta 1
Orice modalitate corectă de rezolvare a cerinţelor se punctează corespunzător
SUBIECTUL I 20 puncte
Ahelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 10 puncte
Litera
substanței A B T D E X G Y Z Q
Formula
chimică a
substanței
SO2 S CO2 H2SO4 HCl CuO CuCl2 H2O Cu CuCO3
punctaj 1 punct 1 punct 1 punct 1 punct 1 punct 1 punct 1 punct 1 punct 1 punct 1 punct
B 10 puncte
1 p∙M = ρ∙R∙T M = ρ∙R∙Tp descrierea metodei măsurarea ρ T p determinarea masei molare prin calcul
5p
2 ecuațiile reacțiilor 2 x 25p 5p
SUBIECTUL II 25 puncte
A 10 puncte
calcul pentru o plăcuță
086 mol cupru exces (icircnlăturat) 4p
086 mol [Cu(NH3)4]Cl2 17458 g [Cu(NH3)4]Cl2 2p
344 mol NH3 5848 g NH3 2p
pentru 10000 plăcuțe 17458 kg [Cu(NH3)4]Cl2 1p
5848 kg NH3 1p
B 15 puncte
nNaOH total= 023075∙10-3
mol 1p
nHCl = nNaOH exces neutalizat cu HCl = 013423∙10-3
mol 1p
nNaOH consumat= 009652∙10-3
mol 1p
nacid sulfuric = 004826∙10-3
mol 2p
mS =154432∙10-3
g 5p
00345 S 5p SUBIECTUL III 25 puncte
A 10 puncte
5 ecuații x 2p = 10 puncte
CaCN2 + 3H2O CaCO3 + 2NH3
Mg3N2 + 6H2O 3Mg(OH)2 + 2NH3
2KO2 + 2H2O 2KOH + O2 + H2O2
BrF + H2O HF + HOBr
2K3P + 6H2O 2PH3 + 6KOH
B 15 puncte
Vasul de reactie 1
AlCl3 + 3NaOH rarrAl(OH)3 + 3NaCl
AlCl3 icircn exces 2p
Vasul de reactie 2
AlCl3 + 3NaOH rarrAl(OH)3 + 3NaCl
NaOH icircn exces
Al(OH)3 + NaOH rarrNa[Al(OH)4] 2p
Vasul 1 amestec omogen format din H2O NaCl AlCl3 icircn exces H2O 84195 NaCl 1368 AlCl3 212 5p
Vasul 2 amestec omogen format din H2O NaCl Na[Al(OH)4] H2O 8092 NaCl 1427 Na[Al(OH)4] 479
6p
pag 2 din 2
SUBIECTUL IV 30 puncte mazot= 088 g 1p
V = 07143 L 1p
mA= 2018 g 1p
MA=71gmol 2p
A Cl2 2p
B CxH2x 4p
CxH2x +
O2rarr xCO2 + xH2O 4p
Notăm cu a = numărul de moli CxH2x (B) din reactorul de combustie nmoli initial (B + oxigen) = 5289 mol
Vfinal = 2657 mol oxigen exces
Δn = 5289 - 2657 = 2632 mol de B + oxigen consumat icircn reacția de ardere
a + 15 a∙x = 2632 (1)
Δmcontainer = 8467 ndash 7653 = 814 g
a∙44∙x + a∙18∙x = 814 masa de CO2 absorbit de Ascarit = a∙44∙x masa de apă absorbită de perclorat de
magneziu anhidru este a∙18x
a∙x=1313 (2)
din (1) si (2) rezultă a= 06625 mol B x = 2 4p
B C2H4 2p
CC2H4Cl2 2p
masă compus C = 38g 2p
p = 0128 atm = 9728 torr 5p
Barem elaborat de
prof Rodica BĂRUŢĂ Colegiul Naţional Horea Cloşca şi Crişan ldquoAlba Iulia
prof Lavinia MUREŞAN Colegiul Naţional Alexandru Papiu Ilarianldquo Tg Mureş
pag 1 din 7
OLIMPIADA DE CHIMIE
etapa județeanăa municipiului Bucureşti
17 martie 2018
Clasa a X-a
Varianta 1
Indicații
Pentru rezolvarea problemelor utilizați masele atomice rotunjite din TABELUL PERIODIC AL ELEMENTELOR - Anexă
Subiectul I 25 puncte
A 13 puncte
Olimpiada Internațională de Chimie este un concurs internațional pentru elevii de liceu Prima participare a
Romacircniei la Olimpiada Internațională de Chimie a fost icircn 1970 icircn Ungaria iar icircn anii 1974 și icircn 1983 Romacircnia a
fost gazda olimpiadei internaționale Prima ediţie a Olimpiadei Internaţionale de Chimie a avut loc la Praga icircn
1968 iar a 50ndasha ediție se va organiza icircn 2018 la Bratislava și Praga
Prima problemă de chimie organică din cadrul unei olimpiade internaționale este problema de mai jos (nr 1)
care a fost propusă icircn anul 1969 la Katowice Polonia
1 O probă cu volumul de 10 cm3 dintr-o hidrocarbură gazoasă necunoscută se arde icircn 70 cm
3 oxigen Prin
răcirea amestecului gazos rezultat volumul acestuia scade la 65 cm3 Acest amestec gazos este barbotat printr-o
soluție de hidroxid de potasiu volumul reducacircndu-se la 45 cm3 care sunt absorbiți de pirogalol Știind că toate
volumele sunt măsurate icircn condiții normale determinați fomula moleculară a hidrocarburii necunoscute
2 Tetra-terț-butilmetanul un izoheptadecan este un compus organic ipotetic cu formula C17H36 Acest compus
este de interes deoarece se crede că este cea mai mică hidrocarbură saturată aciclică care nu poate exista din
cauza icircmpiedicării sterice
a Scrieți formula de structură a acestui izoheptadecan și denumiți-l conform IUPAC
b Notați numărul de radicali divalenți care provin de la tetra-terț-butilmetan
3 Floarea-soarelui este o plantă frumoasă şi utilă Frumuseţea acestei flori a icircnaripat imaginaţia oamenilor
născacircnd multe legende Pictori celebri au imortalizat-o ajungacircnd celebră pictura lui V Van Gogh Se ştie că
floarea-soarelui are şi proprietăţi curative deorece conţine grăsimi sănătoase fibre proteine vitamine sau
minerale
Compușii notați cu X și Y au fost izolați din floarea soarelui
3 2 2( ) ( )X CH CH CH C C CH CH CH CH CH CH
3 5 2( ) ( )Y CH C C CH CH
a Denumiți compusul X conform IUPAC
b Scrieți formula de structură a unui izomer de poziție al compusului Y care reacționează cu reactivul
Tollens icircn raport molar 12
4 Terpenii cunoscuți și sub denumirea de izoprenoide reprezintă o grupă de substanțe chimice heterogene din
punct de vedere structural care sunt foarte răspacircndite icircn natură Structura lor de bază pornește de la cea
a izoprenului
a Prin oxidarea izoprenului cu dicromat de potasiu icircn mediu acid se formează CO2 H2O și un cetoacid
Scrieți formula de structură a cetoacidului și calculați raportul molar izopren K2Cr2O7 H2SO4
b Scrieți formulele de structură ale alcoolilor cu formula moleculară C5H10O izomeri de constituție care pot
forma la deshidratare izopren
pag 2 din 7
B 12 puncte
1 Se dă seria de compuși organici
a Notați literele corespunzătoare compușilor care conțin un număr egal de atomi de carbon terțiar respectiv
cuaternar icircn moleculă Precizați numărul atomilor de carbon terțiar respectiv de carbon cuaternar din molecula
fiecărui compus ales
b Denumiți compusul B Scrieți formula de structură a compusului obținut prin oxidarea lui B cu KMnO4 icircn
mediu acid
2 Scrieți formula de structură a produsului majoritar obținut la bromurarea compușilor de mai jos icircn raport
molar 11
a b
3 Scrieți formulele de structură ale substanțelor notate cu literele X Y Z și respectiv A B C din următoarele
ecuații chimice și indicați icircn fiecare caz produsul majoritar de reacție
a
CH2
CH CH CH CH CH2 Br
2
CCl4
X
Y+
Z Compușii X Y și Z sunt izomeri de constituție avacircnd raportul masic C Br = 9 20
b
CH2
CH3O
CH3O CH
C
ClO
CH2
AlCl3
A
B
C
Subiectul II 20 puncte
A 8 puncte
Doi alcooli izomeri de poziție A și B cu formula moleculară C9H10O dau aceeași hidrocarbură C icircn prezența
acidului sulfuric la icircncălzire (reacția 1) Hidrogenarea catalitică a lui C (reacția 2) conduce la hidrocarbura D cu
formula moleculară C9H10 care prin nitrare (reacția 3) conduce numai la doi mononitroderivați aromatici X și Y
a Determinați fomulele de structură ale compușilor notați cu literele A B C D X și Y
b Scrieți ecuațiile chimice ale celor trei reacții
c Scrieți formulele de structură ale compușilor care se obțin la oxidarea compușilor X și Y cu soluție acidă de
KMnO4 și denumiți-i conform IUPAC
pag 3 din 7
B 7 puncte
Hidrocarbura X cu formula brută C3H5 conţine icircn moleculă un atom de carbon primar trei atomi de carbon
secundar un atom de carbon terţiar şi unul cuaternar Sub acţiunea K2Cr2O7H2SO4 compusul X se transformă icircn
substanţa Y care prin icircncălzire se decarboxilează (eliminare de CO2) transformacircndu-se icircn cetona Z
a Determinați formula moleculară a hidrocarburii X
b Cunoscacircnd raportul molar al reactanților icircn reacția de oxidare energică X K2Cr2O7 H2SO4 = 1 1 4
determinați formulele de structură posibile ale hidrocarburii X care corespund cerințelor problemei
c Scrieți formulele de structură posibile ale compușilor notați cu literele Y și Z care corespund cerințelor
problemei și notați denumirile IUPAC ale acestora
C 5 puncte
Hidrocarbura A cu raportul masic C H = 16 1 participă la următoarele transformări
04 2 4 2 2
8 4 32 2KMnO H SO t C H O
A B C H O
2 42 CCl etanol 4HBrBr KOHA C D
2 hidratareD X Y
a Determinați formula moleculară a hidrocarburii A
b Scrieți formulele de structură ale substanțelor notate cu literele A B C D X și Y
Subiectul III 20 puncte
Informații I Hidrogenarea alchinelor
Adiția hidrogenului la alchine poate conduce la trans-alchene sau la cis-alchene icircn funcție de condițiile de
reacție
R C C RPdPb+2
C C
R
H
R
H
H2
R C C R C C
H
R
R
H
H2
Na
NH3 lichid
II Reacţiile acetilurilor metalice cu aldehide sau cetone
Acetilurile sodice (cel mai bine icircn amoniac lichid) şi acetilurile magneziene (icircn eter) reacţionează cu aldehide şi
cetone dacircnd alcooli acetilenici (A E Favorski) de exemplu
CH3
C
CH3
O NaC CH
CH3
C
CH3
ONa
C CH
H2OCH3
C
CH3 C CH
OH
-12H2-NaOH
III Reacția Heck
Premiul Nobel pentru chimie a fost acordat icircn anul 2010 americanului Richard Heck și japonezilor Akira Suzuki
și Ei-ichi Negishi pentru cercetările lor asupra cuplajului icircncrucişat catalizat cu paladiurdquo Numită și reacția
Heck reacția de cuplare icircncrucișată catalizată de Pd este de o importanță deosebită deoarece permite substituția
pe atomii de carbon hibridizați sp2
unde X = I Br etc
R H R Ar CN etc
Această reacție de cuplare este stereoselectivă cu predilecție pentru trans-cuplare
pag 4 din 7
A 5 puncte
Scrieți ecuaţiile reacţiilor prin care se pot realiza următoarele transformări
1 pornind de la etină rarr cis-2-butenă (icircn cel mult 4 etape)
2 folosind doar benzen (ca sursă de carbon) rarr acid 3-benzoilpropenoic (icircn cel mult 3 etape)
B 5 puncte
Utilizacircnd reacția Heck a fost posibilă obținerea compusului B icircn condiții blacircnde și cu randament bun pornind de
la substanța T folosind schema
H2C CH C6H5 Pd
700C
(CH3COO)2A
PdCS
1500C-2H2
B(C48H32)
4 T
-4HBr Substanța T are următoarea formulă de structură
a Calculați formula brută a compusului B
b Determinați raportul atomic C Br icircn substanța T
c Determinați numărul de covalențe sigma din molecula substanței T
d Scrieți formulele de structură ale compușilor A și B
e Calculați numărul de electroni π (pi) din 3 mol de compus B
C 10 puncte La arderea unui mol de hidrocarbură X reacția fiind totală raportul molar X CO2 H2O = 1 12 6 Prin
oxidarea unui mol de hidrocarbură X cu dicromat de potasiu icircn soluție acidă se obțin substanțele C6O6 CO2
H2O icircn raport molar C6O6 CO2 H2O = 1 6 6
a Determinați formula moleculară a hidrocarburii X
b Scrieți formulele de structură ale substanțelor X și C6O6
c Hidrocarbura Y care este izomer de constituție al hidrocarburii X formează prin oxidare cu KMnO4 icircn
soluție acidă CO2 H2O și o substanță organică cu formula moleculară C7H6O2 pe care Mitscherlich a obţinut-o
icircn anul 1834 dintr-o răşină extrasă din arborele Styrax benzoin numită benzoe sau smirnă
c1 Scrieți formula structurală a hidrocarburii Y denumiți conform IUPAC hidrocarbura determinată
c2 Calculați volumul soluției acide de KMnO4 2 M necesar oxidării unui număr de moli de hidrocarbură
Y egal cu numărul atomilor de carbon din molecula acesteia
Subiectul IV 35 puncte
Informații
I Ozonoliza alchenelor
Ozonoliza constă practic icircntr-o succesiune de două reacţii
- Acţiunea moleculei de ozon asupra legăturii C=C cu formare de ozonidă instabilă explozivă
- Hidroliza ozonidei cu formarea de compuşi carbonilici corespunzători (aldehide sau cetone)
C C
RR
R H
1O3
2H2Ored
-H2O2
C
R
R
O + C
R
H
O
cetonatilde aldehidatilde De obicei icircn cazul formării aldehidelor pentru a evita posibila lor oxidare mai departe de către apa oxigenată
rezultată se introduce icircn amestecul de reacție icircn final un reducător (Zn NaHSO3 Na2S2O3 etc)
H2O2 + Zn rarr ZnO + H2O
II Metateza alchenelor (olefinelor)
Metateza alchenelor este o reacție organică care implică redistribuirea fragmentelor de alchene prin scindarea și
regenerarea dublei legături carbon-carbon icircn prezența unor catalizatori specifici icircn general pe bază de wolfram
Datorită simplității relative a metatezei alchenei acest proces creează mai puține produse secundare nedorite și
mai puține deșeuri periculoase decacirct cele rezultate din reacțiile organice alternative
pag 5 din 7
O altă reacție cu o aplicație practică mare este polimerizarea prin metateză cu deschiderea catenei ciclice
Datorită acestei reacții a devenit posibilă obținerea multor poliolefine care nu ar fi putut fi obținute prin
polimerizarea convențională cu monomeri vinilici
III Sinteze dien (Diels-Alder)
Sintezele dien (reacţii de cicloadiţie [4+2]) sunt reacţiile dintre un sistem dienic conjugat care reprezintă
componenta dienică şi un sistem alchenic (de obicei substituit cu grupe atrăgătoare de electroni) numit filodienă
(sau dienofilă) Produşii de reacţie cu structură ciclohexenică poartă numele de aducţi
Schema generală a reacţiei unei sinteze dien este următoarea
Icircn termenul cicloadiţie [4+2] 4 se referă la cei patru electroni π cu care diena participă la reacţie iar 2 la
electronii π ai filodienei Sintezele dien pot fi reacții intermoleculare sau intramoleculare
A 20 puncte
1 Determinați formulele de structură posibile ale hidrocarburii care prin ozonoliză reductivă formează numai
următorul compus
O=CH CH2 CH2 C
O
CH2 CH2
O
C CH O
2 Scrieți formulele de structură ale substanțelor care se obțin la metateza următoarelor olefine
a 1-butenă b
c
3 Norbornena se obține printr-o reacție Diels-Alder folosind ciclopentadienă și etenă
a Scrieți ecuația reacției de obținere a norbornenei
b Polinorbornena utilizată icircn industria cauciucului pentru antivibrație se obține printr-o reacție de
polimerizare prin metateză cu deschidere de ciclu icircn prezență de catalizatori specifici (RuCl3middotHClmiddotROH)
b1 Scrieți formula de structură a polinorbornenei
b2 Scrieți formula de structură a compusului majoritar care se obține la oxidarea energică a polinorbornenei
4 Se dau următoarele scheme de transformări
t0CX
KMnO4
H2SO4
Y
(A)
04 2 4H
179 3KMnO SOt Cdecatrien onă W Z
a Notați denumirea substanței A
b Scrieți formula de structură a compusului 179-decatrien-3-onă
c Știind că substanța Y are NE = 3 identificați substanțele notate cu literele X Y W și Z și scrieți formulele
de structură ale acestora
pag 6 din 7
B 15 puncte
Prin reformare catalitică o hidrocarbură lichidă X care conține 84 C procente masice este transformată icircntr-o
hidrocarbură aromatică Y Reacțiile care au loc icircn timpul procesului sunt de ciclizare și de dehidrogenare
Reformarea catalitică are loc icircntr-un reactor icircn prezența catalizatorilor (Al2O3Pt) la o temperatură de
aproximativ 500degC
1 Stabiliți formula moleculară a hidrocarburii X și scrieți ecuația reacției corespunzătoare transformării sale icircn
hidrocarbura aromatică Y
2 Conversia hidrocarburii X icircn hidrocarbură aromatică Y icircn reactor este de 15 Amestecul de reacție rezultat icircn
urma conversiei este supus următoarei proceduri este adus icircn condiții standard și după icircndepărtarea substanței
gazoase este supus din nou reformării catalitice Determinați de cacircte ori este necesară repetarea procedurii
descrise mai sus astfel icircncacirct conversia hidrocarburii X să fie mai mare de 30
3 Procesul descris mai sus a fost realizat la o presiune apropiată de cea atmosferică și icircn condiții de neechilibru
Procesul industrial real se produce la o presiune de cacircteva zeci de atmosfere și icircn condiții de echilibru Icircntr-un
reactor de 1 m3 conținacircnd catalizator necesar procesului de reformare catalitică s-au introdus 10 kg de substanță
X După un timp la o temperatură de 511deg C presiunea din reactor a devenit 27 atm Consideracircnd că icircn reactor
are loc numai conversia lui X icircn Y iar volumul ocupat de catalizator se neglijează determinați
a presiunile parțiale ale gazelor din reactor la echilibru
b conversia hidrocarburii X
c constanta de echilibru Kp
4 Amestecul de reacție obținut la punctul 3 icircncălzit la 600degC este introdus icircntr-un reactor icircn prezența
catalizatorilor de oxizi de siliciu și aluminiu Substanța Y este transformată icircn omologul inferior Z cu utilizare
practică mult mai mare decacirct Y conform procesului
Y + Z +
Se consideră că substanța X rămasă nu participă la acest proces și nu influențează echilibrul chimic
a Scrieți ecuația transformării hidrocarburii Y icircn omologul inferior Z
b Calculați conversia hidrocarburii Y icircn omologul inferior Z cunoscacircnd constanta de echilibru a procesului
Kp=17
NOTĂ Timp de lucru 3 ore
ANEXA TABELUL PERIODIC AL ELEMENTELOR
Volumul molar (cn) 3 1
mV 224 dm mol
Constanta universală a gazelor 3 1 1R 0082 atm dm mol K
Numărul lui Avogadro 23 1
AN 6022 10 mol
Subiecte selectate și prelucrate de
Gheorghe Costel profesor la Colegiul Național Vlaicu Vodă Curtea de Argeș
Carmen Boteanu profesor la Şcoala Centrală Bucureşti
Dorina Facircntacircnă-Galeru profesor la Colegiul Naţional Militar Ştefan cel Mare Cacircmpulung Moldovenesc
pag 7 din 7
ANEXA TABELUL PERIODIC AL ELEMENTELOR
pag 1 din 7
OLIMPIADA DE CHIMIE
etapa județeanăa municipiului Bucureşti
17 martie 2018
Clasa a X-a
BAREM DE EVALUARE ȘI NOTARE
Varianta 1
Orice modalitate de rezolvare corectă a cerințelor se va puncta corespunzător
Subiectul I 25 puncte
A 13 puncte
1
2 2 2
4
4 2x y
x y yC H O x CO H O
2COV 20 3cm
2O consumatV = 70 ndash 45 = 253cm
2 2C H 3 puncte
2 a Formula de structură a tetra-terț-butilmetanului15 puncte
denumirea IUPAC a tetraterț-butilmetanului 2244-tetrametil-33-diterț-butilpentan 15 puncte
b 3 radicali divalenți provin de la tetraterț-butilmetan 075 puncte
3 a 13511-tridecatetraen-79-diină 15 puncte
b formula de structură a unui izomer de poziție al compusului Y care are două legături triple marginale
05 puncte
4 a
CH3 C
O
COOH 075 puncte
izopren K2Cr2O7 H2SO4 = 1 3 12 15 puncte
b 4 formule de structură 4 x 05 = 2 puncte
CH2 CH C
OH
CH3
CH3
CH2 CH C
OH
CH3
CH2H
CH3 CH C
OH
CH3
CH2
CH2 CH C
OH
CH3
CH22
B 12 puncte
a B și C au icircn moleculă cacircte 14 atomi de carbon terțiar și 6 atomi de carbon cuaternar
- compușii B și C 2 x 075 = 15 puncte
- nrat de carbon terțiar 025 puncte
- nrat de carbon cuaternar 025 puncte
b 3-fenil-3-m-tolil-3-p-tolilpropenă 125 puncte
pag 2 din 7
C
COOHCOOH
COOH
075 puncte
2
a b
2 formule x 1=2 puncte
3 a
formulele de structură ale celor 3 compuși izomeri notați cu literele XYZ sunt
CH2 CH CH CH CH CH2
Br Br
CH2 CH CH CH CH CH2
Br Br
CH2 CH CH CH CH CH2
Br Br
formulele de structură ale celor 3 compuși izomeri notați cu literele XYZ 3 x 075 p = 225puncte
produsul majoritar este 16-dibromo-24-hexadienă CH2 CH CH CH CH CH2
Br Br 075 puncte
b
formulele de structură ale substanțelor notate cu literele ABC sunt
O
CH2
OCH3
OCH3
OCH3
OCH3
CH2
OCH3
OCH3
O OCH3
OCH3
O
OCH3
OCH3 CH2
3 x 075p = 225puncte
produsul majoritar este
O
CH2
OCH3
OCH3
075 puncte
Subiectul II 20 puncte
A 8 puncte
a
formulele de structură ale celor 2 alcooli izomeri notați cu literele A și B
OH
OH
pag 3 din 7
formula de structură a compusului notat cu litera C
formula de structură a compusului notat cu litera D
formulele de structură ale celor doi mononitroderivați aromatici X și Y
N O2 NO2
formulele de structură ale compușilor notați cu literele A B C D X Y 6 x 05 =3 puncte
b
Reacția 1 2 x 05 =1punct
OH
H2SO4
-H2O
și
OHH2SO4
-H2O
Reacția 2 1punct
H2
Reacția 3 1punct
HNO3N O2
NO2
-H2O
COOH
NO2
COOH
acidul 3 nitro-12-benzendicarboxilic
formula de structură și denumirea IUPAC 05 + 05 = 1 punct
COOH
NO2
COOH
Acidul 4 nitro-12-benzendicarboxilic
formula de structură și denumirea IUPAC 05 + 05 = 1 punct B 7 puncte
a C6H10 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip075 puncte
b formulele de structură posibile ale hidrocarburii X
CH2 CH2 CH3 CH3CH2
CH3
formulele de structură helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 3 x 1 = 3 puncte
pag 4 din 7
c formulele de structură posibile ale substanței Y
CH3 CH2 CH2 C CH2 COOH
O acidul 3-cetohexanoic
CH3 CH2 CH2C CH2 COOH
O acidul 4-cetohexanoic
CH3 CH2 CH2C CH2 COOH
O acidul 5-cetohexanoic
formulele de structură helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 3 x 05 = 15 puncte
denumirile IUPAChelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 3 x 025 = 075 puncte
formulele de structură posibile ale substanței Z
CH3 CH2 CH2C CH3
O 2-pentanonă CH3 CH2 CH2C CH3
O 3-pentanonă
formulele de structură helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 2 x 025 = 05 puncte
denumirile IUPAChelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip2 x 025 = 05 puncte
C 5 puncte
a determinarea formulei moleculare a hidrocarburii A C16H12 14 puncte
b
[O]
KMnO4H+ 8
COOH
COOH
t0C
-2H2O
C
C
O
O
O2 2
A B
formulele de structură ale substanțelor notate cu literele A B C D X Y 6 x 06 = 36 puncte
2Br2
CCl4
BrBr
Br Br
KOHetanol
-4 HBr
C D
Hidratare
O
O
2
O
O
X Y
sau invers
pag 5 din 7
Subiectul III 20 puncte
A 5 puncte
1 etină rarr acetilură disodicărarr2-butinărarr cis-2-butenă helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 2 puncte
2 benzenrarranhidridă maleică
benzen+ anhidridă maleică acilare Friedel Crafts acid 3-benzoilpropenoic helliphelliphelliphelliphelliphellip 3 puncte
Obs Se acordă 60 din punctaj dacă numărul de etape este mai mare decacirct cel din cerință
B 5 puncte
a C H = 3 2 05 puncte
b C Br = 4 1 1 punct
c 30 covalențe sigmamoleculă T 075 puncte
d compusul A 1 punct
unde Ph- este C6H5- radicalul fenil
compusul B 1 punct
e 3middot48middotNA electroni π 075 puncte
C 10 puncte
a 12 12C H 2 puncte
b
2 puncte
O
O
O
O
O
O
2 puncte
c
c1
CH CH CH CH CH CH2
1 punct
1-fenil-135-hexatrienă 1 punct
c2 36 L soluție KMnO4 2 M 2 puncte
Subiectul IV 35 puncte
A 20 puncte
1 formulele de structură posibile ale hidrocarburii
2 puncte
pag 6 din 7
2 puncte
2a
3 2 2 3 2 2CH CH CH CH CH CH CH CH
formulele de structură ale substanțelor obținute 2 x 075 = 15 puncte
b
CH CH CH2 CH2
formulele de structură ale substanțelor obținute 2 x 075 = 15
puncte
c
CH2 CH2
formulele de structură ale substanțelor obținute 2 x 075 =15 puncte
3 a
helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 2 puncte
b
b1 formula de structură a polinorbornenei
helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 2 puncte
b2
COOHCHOO
helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 2 puncte
4 a 3-metil-139-decatrienă 075 puncte
b formula de structură a compusului 179 3decatrien onă 075 puncte
t0C KMnO4
H2SO4
(A)
COOH
C
OX Y
O
t0C KMnO4
H2SO4
O
COOH
COOH
O
WZ
formulele de structură ale substanțelor notate cu literele X Y Z Whelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 4 x 1 = 4 puncte
B 15 puncte
1 C7H16 1 punct
pag 7 din 7
CH3 CH2)5 CH3
CH3
4H2(
1 punct
2 După icircndepărtarea hidrogenul gazos amestecul rezultat este format din n-heptan lichid și toluen
Dacă pornim de la 1 mol de n-heptan după prima trecere prin reactor icircn faza lichidă obținem 015 mol toluen
După prima trecere
- 015 mol toluen
- 085 mol n-heptan
După a doua trecere
015 + 085015 = 02775 mol toluen
1 ndash 027 75= 07225 mol n-heptan
După a treia trecere
02775 + 07225015 = 03858 mol toluen
1 ndash 0386 = 0614 mol n-heptan
raționament corect 25 puncte
o conversie de peste 30 va fi realizată după 3 treceri 05 puncte
3 a
10000100
100X mol
C7H16 C7H8 + 4H2
ințial 100 0 0
consumat x 0 0
echilbru 100-x x 4x
Număr total de moli 100 + 4x
100 + 4x = PV RT
1000 27
4200082 784
mol
(100 minus x) + x + 4x = 420
unde x = 80 mol
p(H2) = (480 420) 27 = 2057 atm
p(C7H8) = (80 420) 27 = 514 atm
p(C7H16) = [(100ndash80) 420] 27 = 128 atm
raționament corect 25 puncte
valorile numerice ale celor 3 presiuni parțiale 3 x 05p =15 puncte
b conversie = 80 100 = 08 = 80 05 puncte
c constanta de echilibru
7 8 2
7 16
4
HC H
p
C H
p pK
p
= 718middot105 1 punct
4
a C7H8 + H2 C6H6 + CH4 15 puncte
b C7H8 + H2 C6H6 + CH4
Din constanta de echilibru a reacției de mai sus se determină conversia toluenului icircn benzen = 0861= 861
Raționament corect 25 puncte
Valoare numerică a conversiei 05 puncte
Barem elaborat de
Gheorghe Costel profesor la Colegiul Național Vlaicu Vodă Curtea de Argeș
Carmen Boteanu profesor la Şcoala Centrală Bucureşti
Dorina Facircntacircnă-Galeru profesor la Colegiul Naţional Militar Ştefan cel Mare Cacircmpulung Moldovenesc
Ministerul Educației Naționale
pag 1 din 4
OLIMPIADA DE CHIMIE etapa județeanăa municipiului Bucureşti
17 martie 2018
Clasa a XI-a
Varianta 1
Subiectul I helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 20 puncte
A 12 puncte
Pentru compușii de mai jos care au următoarele denumiri
A 123-triclorociclopentan
B 25-dibenzilidenciclopentanona
C acid ciclopentil-235-tricarboxilacetic
D acid trideca-3578-tetraen-1012-diinoic
E acid 4-cloro-25-heptadien-17-dioic
F 23-diclorobiciclo[221]heptan
G 24-dicloropentan-3-ol
H 25-diclorospiro[33]heptan
rescrieți tabelul de mai jos pe foaia de concurs și completați-l conform cerințelor
Compusul Formula de structură a
compusului Numărul stereoizomerilor
Numărul perechilor de
enantiomeri
A
B
C
D
E
F
G
H
B 8 puncte
O probă bdquoardquo dintr-un amestec echimolecular conține doi acizi saturați (A) un acid monocarboxilic
și (B) un acid dicarboxilic care are icircn moleculă un atom de carbon mai mult decacirct acidul (A) Dacă
proba bdquoardquo se tratează cu NaOH rezultă un amestec bdquobrdquo de trei săruri icircn care procentul masic de
sodiu este de 23 Dacă aceeași probă bdquoardquo se tratează cu PCl5 icircn exces și apoi este supusă
esterificării cu etanol luat icircn exces de 25 se obține un amestec organic bdquocrdquo care conține alături de
esteri și 12212 etanol (procente masice)
a Calculați masa probei bdquoardquo necesară obținerii a 500 g amestec bdquobrdquo
b Identificați cei doi acizi din proba bdquoardquo
c Calculați masa amestecului organic bdquocrdquo
Ministerul Educației Naționale
pag 2 din 4
Subiectul II 25 puncte
A
1 17 puncte
Determinati formula moleculară stabiliți formula de structură și denumirea pentru compusii (A)
(B) (C) și (D) despre care se cunosc următoarele informații
a Compusul (A) conține 3555 O (procent masic) are icircn moleculă un atom de carbon terțiar nu
reacționează cu NaOH icircn reacția cu sodiul eliberează 224 L (cn) H2 per mol (A) și consumă la
oxidare 1 L de solutie acidă de K2Cr2O7 13M per mol A
b Compusul (B) este o monoamină saturată are 4 stereoizomeri optici reacționează cu HNO2 iar
la arderea a 02 mol (B) se consumă 2184 L (cn) de aer (cu 20 O2 procente de volum)
c Compusul aromatic (C) (p-disubstituit) are 2 atomi de oxigen icircn moleculă și nu are atomi de
carbon cuaternar icircn reacție cu NaOH formează o sare monosodică iar icircn reacție cu anhidrida
acetică formează un compus monoacetilat masa molară a compusului (C) crescacircnd după acilare
cu 3043
d Compusul dihalogenat (D) are 2 stereoizomeri formează prin hidroliză un compus care tratat cu
reactivul Fehling formează un precipitat roșu Din 214 g (D) supuse analizei cantitative s-au
obținut 376 g precipitat gălbui
2 8 puncte
Stabiliți formulele de structură și numărul izomerilor pentru
a compușii izomeri de constituție care au aceeași formulă moleculară cu (A) și au unul sau mai
mulți atomi de carbon asimetric icircn moleculă
b compușii izomeri de constituție care au aceeași formulă moleculară cu (B) și nu reacționează cu
clorura de acetil
c compușii trisubstituiți izomeri care au aceeași formulă moleculară cu (C) și au comportament
chimic identic cu acesta
d compușii izomeri de constituție care au aceeași formulă moleculară cu (D) ai căror izomeri
geometrici sunt optic activi
Subiectul III helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25 puncte
A 13 puncte
Un acid gras saturat (A) este polietoxilat cu oxid de etenă formacircnd un hidroxiester (X) icircn care
procentul masic de oxigen este de 2666 și un diester (Y) icircn care procentul masic de oxigen este
de 2126 Pentru obținerea fiecărui ester s-a folosit aceeași cantitate de oxid de etenă Dacă se iau
icircn lucru 50 mol de acid (A) conversia oxidului de etenă este de 100 iar conversia totală a
acidului (A) este de 90
a Identificați acidul gras (A) scrieți formula de structură și denumirea acestuia
b Stabiliți formulele de structură ale celor doi esteri (X) și (Y)
c Calculați cantitatea (moli) de oxid de etenă luat icircn lucru
d Calculați procentul molar de acid (A) netransformat și procentul masic de hidroxiester (X) icircn
amestecul organic rezultat
Ministerul Educației Naționale
pag 3 din 4
B 12 puncte
Scrieți formulele de structură ale compușilor din schemele de transformări de mai jos
1)
X rarr A
rarr B
rarr C
Y
D
rarr E
rarr F
Z rarr G
rarr H
rarr I
icircn care X ndash anisolul Y ndash ciclohexanona Z ndash 2-butenilfenileterul
2)
L
rarr M rarr N
O
rarr P
rarr R(C7H15N)
R(C7H15N)
rarr S
- L este o hidrocarbură ciclică cu formula moleculară C5H8
- Reducerile se fac cu NaBH3CN și nu au loc la gruparea carbonil
- P este o bază azotată heterociclică supusă unor eliminări (degrădari) Hofmann
Subiectul IV helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 30 puncte
A 10 puncte
Salbutamolul este un bronhodilatator folosit icircn tratamentul astmului și al bronșitei cronice
Salbutamolul (notat cu F) se poate obtine conform schemei de mai jos
rarr
rarr
rarr
rarr
icircn care
- reacția 1 este o transpoziție Fries icircn care esterii fenolici se transforma icircn p-acilfenoli
- substanța (A) este un compus o-disubstituit
- compusul (B) are formula moleculară C9H8O4
- substanța notată cu X este N-benzilterțbutilamina
- F are formula moleculară C13H21O3N
a Scrieți formulele de structură și denumirile IUPAC pentru compușii (A) și (B)
b Realizați sinteza compusului X prin maxim 6 reacții pornind de la acidul benzoic și acidul
dimetilpropanoic specificacircnd condițiile de reacție
c Scrieți formulele de structură ale substanțelor C D E F și G
B 10 puncte
Identificați substanțele notate cu litere din schema de mai jos și scrieți formulele de structură ale
acestora
rarr
rarr
rarr rarr
utilizacircnd următoarele informații
- substanța A cu formula moleculară C10H16O2 reacționează cu H2Ni icircn raport molar 1 3 și
dă reacția iodoformului
Ministerul Educației Naționale
pag 4 din 4
- formula de structură a substanței C este
- DIAB (diizoamilboranul) este un reactiv de hidroborurare selectivă
- diazometanul este folosit pentru metilarea unor grupe acide
C 10 puncte
1 Explicați de ce separarea izomerilor orto și para ai nitrofenolului se poate face prin antrenare cu
vapori de apă
2 Un amestec echimolecular de dietilamină și trietilamină se tratează cu clorură de acetil icircn exces
Scrieți ecuațiile reacțiilor care au loc și notați denumirea compușilor din amestecul final
3 Scrieți maxim cinci ecuații ale reacțiilor prin care fenilizopropilcetona se poate transforma icircn
fenilterțbutilcetonă
Se dau
- masele atomice H- 1 C- 12 N- 14 O- 16 K- 39 Cr- 55 Br- 80 Ag- 108 I- 127
- volumul molar (cn) 3 1
mV 224 dm mol
NOTĂ Timp de lucru 3 ore
Subiecte elaborate și prelucrate de
prof Carmen Bodea Colegiul Național Silvania Zalău
Ministerul Educației Naționale
pag 5 din 4
prof Mariana Pop Liceul Teoretic Emil Racoviță Baia Mare
pag 1 din 7
OLIMPIADA DE CHIMIE etapa județeanăa municipiului Bucureşti
17 martie 2018
Clasa a XI-a Varianta 1
Orice modalitate corectă de rezolvare a cerințelor va fi punctată corespunzător
Subiectul I helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 20 puncte
A 12 puncte
Compusul Formula de structură a compusului Numărul
stereoizomerilor
Numărul
perechilor de
enantiomeri
A
4 1
B
3 -
C
16 8
D CH CndashC CndashCH=C=CHndashCH=CHndashCH=CHndashCH2ndashCOOH 8 4
E HOOCndashCH=CHndashCHClndashCH=CHndashCOOH 4 1
F
3 1
G CH3ndashCHClndashCHOHndashCHClndashCH3 4 1
H
4 2
formula de structură 05 puncte
număr de stereoizomeri 05 puncte
numărul perechilor de enantiomeri 05 puncte
Total 8 compuși x 15 puncte = 12 puncte
pag 2 din 7
B 8 puncte
a Icircn 500 g amestec bdquobrdquo sunt 5 mol Na+ 1 p
500 = m ndash 5 g (H) + 5 23 g Na rarr m = 390 g amestec bdquoardquo 1 p
b) Macid1 Macid2 = Macid1 + 44 Mester1= Macid1 + 28 Mester2= Macid1 + 100
x - mol de acizi 3x mol etanol reacționați y - mol alcool nereacționat
y = 025∙3x = 12212∙mamestec bdquocrdquo100 rarr mamestec bdquocrdquo = 2825x 1 p
mamestec bdquocrdquo= 2825x = x∙(Mac1 + 28) + x∙(Mac1 + 100) + x∙075∙46 2 p
Macid1= 60 g molrarr acid acetic (CH3-COOH) 05 p
Macid2= 104 gmol rarr acid malonic (HOOC-CH2-COOH) 05 p
c) x = 2378 mol acid 1 p
mamestec bdquocrdquo = 671785 g 1 p
Subiectul II helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25 puncte
A
1 17 puncte
a) 4 puncte
A H2 = 1 1 rArr diol M = 90 gmol
rArr C4H10O2 2 puncte
A [O] = 1 1 rarr 1 grupă -OH la Cp și 1 grupă -OH la Ct
A
15 puncte 2-metilpropan-12-diol 05 puncte
b) 4 puncte
B O2 = 02 195 = 1 975
CnH2n+3N + 975O2 rarr nCO2 + (n+15)H2O +
N2
2 middot 975 = 3n + 15 rArr n = 6
rArr C6H15N 3 puncte
B
05 puncte
2-amino-3-metilpentan 05 puncte
c) 5 puncte
Mc = 42 rArr Mc =
= 138 gmol
C CnH2n-6O2 rArr n = 8
rArr C8H10O2 3 puncte
C NaOH = 1 1 rArr 1 grupă OH fenolică
C anh = 1 1 rArr Nu exista alta grupă OH deci al doilea atom de oxigen va fi eteric
C HO ndash C6H4 ndash O ndash CH2 ndash CH3 15 puncte
p-etoxifenol 05 puncte
d) 4 puncte
D AgBr = 1 2
02 mol AgBr rArr 01 mol D
rArr MD = 214
rArr C4H6Br2 (NE=1) 2 puncte
D CH3 ndash CH = CH ndash CHBr2 15 puncte
11-dibromo-2-butena 05 puncte
pag 3 din 7
2 8 puncte
a) C4H10O2 (NE=0) dioli (3) + hidroxieteri (4) = 7 compuși izomeri x 025 puncte = 175 puncte
b) C6H15N - Amine terțiare izomere 7 x 025 puncte = 175 puncte
(=4)
(=2)
(=1)
c) C8H8O2 - 10 compuși izomeri (săgeata indică poziția grupei ndashOH) x 025 puncte = 25 puncte
d) C4H6Br2 (NE = 1) 5 compusi izomeri x 04 puncte = 2 puncte
pag 4 din 7
Subiectul III helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25 puncte
A 13 puncte
a) 7 puncte
A CH3-(CH2)a-COOH 05 p
X R-COO-(CH2-CH2-O-)nH 1 p
Y R-COO-(CH2-CH2-O-)nOC-R 1 p
(1) O (icircn X) = acid
16(2 n)x1002666
M 44n
1 p
(2) O (icircn Y) = acid
16(3 n)x1002126
2M 44n 18
1 p
din relațiile (1) și (2) rezultă Macid și n
MA = 200 gmol 2 p
CH3-(CH2)10-COOH acid dodecanoic (acid lauric) 05 p
b) 2 puncte
n=5 1 p
X CH3-(CH2)10-COO-(CH2-CH2-O-)5H 05 p
Y CH3-(CH2)10-COO-(CH2-CH2-O-)5-OC-(CH2)10-CH3 05 p
c) 25 puncte
A + 5 oxid de etenă rarr X 05 p
x mol 5x mol x mol
2A + 5 oxid de etenă rarr Y + apă 05 p
2x mol 5x mol x moli x mol
A rarr A
y moli y mol 05 p
Din Ctot rarr x = 15 mol 05 p
număr de moli de oxid de etenă = 150 moli 05 p
d) 15 puncte
y = 5 mol A (netransformat)
A (molar) netransformat= 10 05 p
mamorganic final = 16330 g
X (masic) = 3858 1 p
B 12 puncte
16 formule de structură x 075 puncte = 12 puncte
Formulele de structură ale compușilor X Y Z nu se punctează
X A B C
pag 5 din 7
Y D E F
Z G H I
2)
L M N O
P R S
(14-pentadiena)
Subiectul IV helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 30 puncte
A 10 puncte a 25 puncte
A B
05 puncte 1 punct
acid 2-oxietanoilbenzoic 05 puncte acid 5-etanoil-2-hidroxibenzoic 05 puncte
b) (6 ecuații x 0 5 = 3 puncte) Obs Se acordă 60 din punctaj dacă ecuațiile reacțiilor sunt
corecte dar numărul lor este diferit de cel din cerință
(CH3)3CndashCOOH rarr (CH3)3Cndash
(CH3)3CndashCONH2
(CH3)3CndashNH2 (terțbutilamina = Z)
C6H5ndashCOOH rarr C6H5ndashCOCl
rarr C6H5ndashCONHndashC(CH3)3
rarr C6H5ndashCH2ndashNHndashC(CH3)3
- red cu Na ndashOH sau LiAlH4
c) 45 puncte
4 formule de structură x 1 punct = 4 puncte
pag 6 din 7
C D
E F
G Toluen 05 puncte
B 10 puncte
Substanța A C10H16O2 (NE = 3)
A H2 = 1 3 rArr 3 legături π
Reactia iodoformului este o reacție specifică pentru grupa carbonil cetonic care are icircn poziția o
grupă metil
Reacția 1 (HO- - H2O) este o condensare crotonică intramoleculară
formula de structură a lui B este
formula de structură a lui A este
D E F G
CH3
CH
COOCH3
CH2OH
CH3
CH3
CH
COOH
CH2OH
CH3
Structura A = 5 puncte
B D E F G - 5 structuri x 1 = 5 puncte
pag 7 din 7
C 10 puncte
1 2 puncte
Izomerul orto formează legături de hidrogen intramoleculare (05 puncte)
Izomerul para formează legături de hidrogen intermoleculare (05 puncte)
Deci punctul de fierbere izomer para gt punctul de fierbere izomer orto izomerul para nu poate fi
antrenat cu vapori de apă (1 punct)
2 3 puncte
(C2H5)2NH + CH3-COCl rarr CH3-CON(C2H5)2 + HCl
(C2H5)3 + HCl rarr (C2H5)3NH+Cl
- 2 x 075 = 15 puncte
Amestecul final de reacție va conține următorii compuși
- NN-dietilacetamida clorura de trietilamoniu și excesul de clorură de acetil 3x05= 15 puncte
3 5 puncte
C6H
5 C
O
CH (CH3)2
CH3MgBr
C6H
5 C CH (CH3)2
CH3
OH
KMnO4H
2O
C6H
5 C
CH3
OH
C
CH3
OH
CH3 C
6H
5 C
O
C(CH3)3
1 +
2 + H2O
H2O3 --
4 +
5H+
H2O--
1 2 - adiție CH3MgBr (la grupa carbonil) urmată de hidroliză
3 4 - deshidratare și oxidarea dublei legături cu reactiv Baeyer
5 - transpoziție pinacolică
5 ecuații x 1punct = 5 puncte
Obs Se acordă 60 din punctaj dacă ecuațiile reacțiilor sunt corecte dar numărul lor este diferit de cel
din cerință
Barem elaborat de
prof Carmen Bodea Colegiul Național Silvania Zalău
prof Mariana Pop Liceul Teoretic Emil Racoviță Baia Mare
pag 1 din 3
OLIMPIADA DE CHIMIE
etapa județeanăa municipiului Bucureşti
17 martie 2018
Clasa a XII-a
Varianta 1
Subiectul I helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 20 puncte
A Un amestec de metanol şi benzen icircn raport molar 2 3 are puterea calorică inferioară de 3745 MJkg La
arderea unui mol de benzen se degajă de 45 ori mai multă căldură decacirct la arderea unui mol de metanol apa
obţinută fiind icircn stare gazoasă Se cer
a) calculaţi puterea calorică inferioară a unui amestec echimolar de metanol şi benzen
b) calculaţi puterea calorică superioară a metanolului știind că entalpia standard de vaporizare a apei este 0
2vap H O( )
H 44 kJmol l
B La 200 C icircntr-un calorimetru cu capacitatea calorică C = 3 JK se introduc 4 g NaOH şi 146 mL de apă
distilată ( 1 g mL ) După dizolvare sistemul calorimetric se răceşte la 200
C şi apoi soluţia de NaOH se
neutralizează cu o soluţie de HCl de concentraţie 1 M ( s 1 g mL ) avacircnd temperatura 200
C Toate soluţiile
au căldura specifică 1 1c 418 J g K Știind că entalpia molară de dizolvare a NaOH este
0
diz NaOH(s)H 413 kJmol şi entalpia de neutralizare a unui acid tare cu o bază tare este
0
neutrH 5725 kJmol de apă formată se cer
a) temperatura soluţiei obţinute după dizolvarea NaOH
b) temperatura soluţiei finale după neutralizare
Subiectul II helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25 puncte
Se cunosc datele termochimice din tabelul următor 0
subl K(s)H
(kJmol)
0
subl2 (s)I
H
(kJmol)
0
dis2I (g)
H
(kJmol)
K(g)I
(kJmol)
0
diz KI(s)H
(kJmol)
1 I(g)I
(kJmol)
0
f KI(s)H
(kJmol)
0
hidr(aq)K
H
(kJmol)
0
hidr(aq)I
H
(kJmol)
878 628 1525 + 4192 + 1935 10084 - 3279 - 320 - 308
icircn care 0
subl K(s)H - entalpia standard de sublimare a potasiului 2
0
subl I (s)H - entalpia standard de sublimare a
iodului K(g)I - energia de ionizare a potasiului 1 I(g)I - prima energie de ionizare a iodului 0
diz KI(s)H - entalpia
standard de dizolvare a iodurii de potasiu 0
f KI(s)H - entalpia standard de formare a iodurii de potasiu
0
hidr K (aq)H şi 0
hidr I (aq)H - entalpia standard de hidratare a ionului de K respectiv a ionului de I
De asemenea se dau ciclurile
K(s)
K(g)
K(g)
+ 12
I2(s)
I(g)
I(g)+
KI(s)
hidratareK(aq) I(aq)+
U0KI
subl
imar
e
I2(g)21
dis
oci
ere
sub
lim
are
A
dizo
lvar
e
IK
pag 2 din 3
A) Se dizolvă 1 mol de KI(s) icircntr-o cantitate mare de apă obţinacircndu-se o soluţie foarte diluată Folosind
ciclurile de mai sus şi datele termochimice din tabelul dat calculaţi
a) energia de rețea a iodurii de potasiu0
KI(s)U (energia care se degajă la formarea unui mol de KI(s) (cristal) ca
urmare a atracțiilor electrostatice icircntre ionii gazoși de sarcini opuse (g) (g) (s)K I K I )
b) I(g)A - afinitatea pentru electron a iodului
B) Molecula de iod se poate scinda icircn două moduri
2 (s) (g) (g)(1) I I I 2 (s) (g)(2) I 2I
Folosind datele termochimice corespunzătoare
a) calculaţi variaţia de entalpie ce icircnsoțește procesul (1)
b) calculaţi variaţia de entalpie ce icircnsoțește procesul 2 (g)(s)
I 2e 2I
c) consideracircndu-se procesele de recombinare a fragmentelor rezultate icircn scindările (1) şi (2) precizaţi care
proces este favorizat termodinamic
Subiectul III helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25 puncte
O lamă de zinc pur cu masa suficient de mare este pusă icircn contact cu o soluție apoasă bine oxigenată
(2OP = 1 atm = const) care conţine HCI și ZnCl2 Concentrația HCl și concentraţia ZnCl2 sunt HClC = 1 M
respectiv 2ZnClC = 1 M iar temperatura electrolitului este de 25
0 C bdquoDizolvareardquo Zn icircn această soluție ar putea fi
reprezentată prin ecuaţia
2 2 2
1Zn 2HCI O ZnCl H O
2
Cunoscacircndu-se potenţialele standard de reducere 0
2Zn Zn0762 V şi
2 2
0
O H H O1229 V se cere
a) precizaţi dacă Zn bdquose dizolvărdquo sau nu icircn soluția dată
b) dacă Zn bdquose dizolvărdquo icircn soluția dată consideracircndu-se volumul soluției constant determinaţi prin calcul
concentraţia molară a ionilor 2Zn
la care procesul spontan icircncetează Explicaţi concluzia la care aţi ajuns
Informație
Pentru procesul de reducere ox ne red ecuaţia lui Nernst pentru potenţialul de reducere la 250 C este
0
0059 [ ]lg
[ ]ox red ox red
ox
n red unde [ ]ox - concentrația formei oxidate [ ]red - concentrația formei
reduse n - numărul de electroni implicat icircn procesul redox
Subiectul IV helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 30 puncte
Ecuaţia reacţiei de descompunere a substanței X este X(g) 2Y(g) 2Z(g)
La descompunere presiunea totală (P) icircn sistem variază astfel
t (s) 0 200 400 600 800 1200 1600
P (Torr) 300 4632 5968 706 7957 929 10183
Temperatura se menține constantă şi este 298 K De asemenea volumul reactorului este constant şi amestecul de
reacție se comportă ca un gaz perfect Se cer
a) verificaţi faptul că reacţia de descompunere a substanței X este de ordinul 1
b) determinaţi constanta de viteză şi timpul de icircnjumătățire
c) calculaţi presiunea amestecului de reacție după 15 minute şi la sfacircrşitul reacţiei
pag 3 din 3
d) cunoscacircndu-se energia de activare 410 J molaE calculaţi temperatura la care icircn 800 s reacționează 90
din cantitatea inițială de substanță X
Informații
1) Pentru reacțiile de ordinul 1 0 (X)
X
Cln k t
C unde 0 (X)C - concentraţia inițială a reactantului X iar
XC - concentraţia la momentul t a reactantului X k - constanta de viteză
2) Timpul de icircnjumătățire 12t reprezintă timpul icircn care concentraţia inițială a reactantului scade la jumătate
Se dau
- mase atomice H ndash 1 C ndash 12 N ndash 14 O ndash 16 Na ndash 23 K ndash 39 I ndash 127 Zn ndash 65 Cl ndash 355
- volumul molar (cn) 3 1
mV 224 dm mol
- numărul lui Avogadro 23 1
AN 6022 10 mol
- constanta universală a gazelor 3 1 1 1 1R 0082 atm dm mol K 8314 J mol K
- numărul lui Faraday 1F 96485 C mol 51 atm 1013 10 Pa
NOTĂ Timp de lucru 3 ore
Subiecte elaborate şi prelucrate de
prof Irina Popescu Colegiul Naţional bdquoI L Caragialerdquo Ploieşti
prof Iuliana Costeniuc Colegiul Naţional bdquoGrigore Moisilrdquo Bucureşti
prof Vasile Sorohan Colegiul Naţional bdquoCostache Negruzzirdquo Iaşi
pag 1 din 5
OLIMPIADA DE CHIMIE
etapa județeanăa municipiului Bucureşti
17 martie 2018
Clasa a XII-a
Varianta 1
BAREM DE EVALUARE ȘI DE NOTARE
Orice modalitate corectă de rezolvare a cerințelor se va puncta corespunzător
Subiectul I helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 20 puncte
A) 10 puncte
a)
3
6 6
3 3
6 6 6 6
0
c CH OH( )
0
c C H ( )
3
CH OH CH OH
3
C H C H
3
am
H a kJmol
H 45a kJmol
n 2x moli m 64 10 x kg se degajă2xa kJ
n 3x moli m 234 10 x kg se degaja135xa kJ
m 298 10 x kg se dega
l
l
3
6 6
33
0
c CH OH( )
0
c C H ( )
jă Q =155x kJ
37450 298 10Q q m 155xa 37450 298 10 x a 720
155
H a 720 kJmol
H 45a 3240 kJmol
l
l
(3 p)
3 6 6CH OH C H amn n 1 mol m 110 g 011 kgse degajă (720 3240) kJ
3960q 36000 kJkg
011
(2 p)
b)
i c i
1000 1000q H q 720 22500 kJkg
M 32
s iq q n 44 unde n - numărul de moli de apă care rezultă la arderea unui kg de metanol
(2 p)
3 2
3 2 2 2
CH OH H O(g)
s i
3CH OH O CO (g) 2H O(g)
2
2m 1 kg n kmoli 625 moli
32
q q n 44 22500 625 44 25250 kJkg
(3 p)
pag 2 din 5
B) 10 puncte
a)
cedat primit
NaOH primit
0
s
s
0
i i
Q Q
n 01 moli Q 01 41300 4130 J
Q 4130Q (C m c) t t 655
C m c 3 150 418
t t t t t t 2655 C
(4 p)
b)
2NaOH H O(formata) neutr
primit
sf
sf
HCl s s
sf
n 01 moli n 01 moli H 01 ( 5725) 5725 kJ 5725 J
Q 5725 J
QQ (C m c) t t
C m c
n 01 moli V 01 L soluţie HCl m 100 g soluţie HCl
m 150 100 250 g soluţie NaC
l
(4 p)
0 0
f i f
5725t t t 546 t 2546 C
3 250 418
(2 p)
Subiectul II helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25 puncte
A) 10 puncte
Aplicacircnd legea lui Hess icircn ciclurile date rezultă
a) 0 0 0 0
KI(s) diz KI(s) hidr hidrK (aq) I (aq)U H H H
0 0 0 0
KI(s) hidr hidr diz KI(s)K (aq) I (aq)U H H H 64735 kJmol (5 p)
b) 2 2
0 0 0 0 0
f KI(s) subl K(s) subl I (s) disoc I (g) K(g) I(g) KI(s)
1 1H H H H I A U
2 2
2 2
0 0 0 0 0
I(g) f KI(s) subl K(s) subl I (s) disoc I (g) K(g) KI(s)
1 1A H H H H I U 2952 kJmol
2 2 (5 p)
B) 15 puncte
a) 2 (s) (g) (g)(1) I I I 0
1H
2
0
2 (s) 2 (g) subl I (s)I I H 628 kJmol
2
0
2 (g) (g) disoc I (g)I 2I H 1525 kJmol
(g) (g) 1 I(g)I I e I 10084 kJmol
(g) (g) I(g)I e I A 2952 kJmol
2 2
0 0 0
1 subl I (s) disoc I (g) 1 I(g) I(g)H H H I A 9285 kJmol (5 p)
b)
2 (s) (g)I 2e 2I
2
0
2 (s) 2 (g) subl I (s)I I H 628 kJmol
2
0
2 (g) (g) disoc I (g)I 2I H 1525 kJmol
pag 3 din 5
(g) (g) I(g)2I 2e 2I 2A 2 ( 2952) kJ
2 2
0 0 0
subl I (s) disoc I (g) I(g)H H H 2A 3751 kJmol (5 p)
c)
Consideracircndu-se procesele de recombinare a fragmentelor rezultate icircn scindările (1) şi (2)
(g) (g) 2 (s)I I I
2 2
0 0 0 0
1 1 subl I (s) disoc I (g) 1 I(g) I(g)
H H ( H H I A ) 9285 kJmol
(g) 2 (s)2I I
2 2
0 0 0
2 subl I (s) disoc I (g)
H ( H H ) 2153 kJmol (4 p)
Inversul procesului (1) este favorizat energetic deoarece recombinarea fragmentelor este un proces puternic
exoterm (1 p)
Subiectul III helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25 puncte
a)
2
2 0 2
1 Zn Zn
0059Oxidare Zn Zn 2e lg[Zn ]
2
(3 p)
22 2
0 2 12
2 2 2 OH OO H
1 0059Reducere 2H O 2e H O lg([H ] p )
2 2
(3 p)
2[Zn ] [H ] 1M 2OP 1 atm
2 22
0 0
2 1 H OO H Zn ZnE 1229 ( 0762) 1991 V gt 0 (3 p)
dizolvarea zincului icircn soluția data are loc spontan (1 p)
b) Icircn timpul dizolvării Zn concentrația ionilor Zn2+
crește iar cea a H+ scade Procesul icircncetează atunci cacircnd
concentrațiile Zn2+
și H+ ajung la astfel de valori icircncacirct forţa electromotoare E este egală cu zero (3 p)
2 2 2 22 2
2 20 0 0 0
2 1 2 2H O H OO H O HZn Zn Zn Zn
0059 [H ] 0059 [Zn ]E lg 0 lg
2 [Zn ] 2 [H ]
2 267
2 2
[Zn ] [Zn ]lg 6749 3 10
[H ] [H ]
(3 p)
Pe baza raportului de mai sus se pot evalua concentrațiile ionilor Zn2+
și H+ atunci cacircnd procesul icircncetează
Scăderea concentrației H+ este de două ori mai rapidă decacirct creșterea concentrației ionilor Zn
2+ Astfel
concentrațiile ionilor Zn2+
și H+ sunt date de ecuaţiile
2
2
Zn[Zn ] 1 C
şi 2H Zn[H ] 1 C 1 2 C
(4 p)
2
2 2 2
2
67 2 67Zn
2 Zn Zn Zn
Zn
1 C3 10 (1 4 C 4 C ) n 1 C unde n 3 10
(1 2 C )
2 2
2
Zn Zn4n C (4n 1) C n 1 0
4n 1 4n şi n 1 n
2 2 2 2
2
Zn Zn Zn Zn4n C 4n C n 0 2 C 1 C 05 şi 2H Zn
C 2 C 1 2[Zn ] 15M (3 p)
[H ] 0 adică bdquodizolvareardquo Zn icircncetează atunci cacircnd tot HCl s-a consumat icircn proces (2 p)
pag 4 din 5
Subiectul IV helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 30 puncte
a)
Fie - gradul de disociere al reactantului X
X (reacţ) X (reacţ)
0 (X) 0
C P
C P X (reacţ) 0 0 X (reacţ) 0XP P P P P (1 ) P unde XP - presiunea parţială a
reactantului X la momentul t
X(g) 2Y(g) 2Z(g)
Momentul PX PY PZ P
t 0 P0 - -
t 0(1 ) P 02 P 02 P 0(1 3 ) P
t 0 02P 02P 04P
k t0 0
X 0
0 (X)
X
C P P 1ln ln ln k t ln k t 1 e
C P (1 )P 1
La momentul t 0P (1 3 ) P k t k t
0 0 0 0P P 3(1 e )P P 4P 3P e
k t k t0 0
0 0
4P P 3Pe e
3P 4P P
0
0
3Pk t ln
4P P
0
0
3P1k ln
t 4P P
(6 p)
t = 200 s (1) 3 1
1k 10 s
t = 400 s (2) 3 1
1k 10 s
t = 600 s (3) 4 1
1k 999 10 s
t = 800 s (4) 3 1
1k 10 s
t = 1200 s (5) 3 1
1k 10 s
(1) (2) (3) (4) (5)
1 1 1 1 1k k k k k k rezultă că reacţia este de ordinul 1 (5 p)
b) Constanta de viteză la 298 K este 3 1k 10 s (1 p)
12 3
ln 2 0693n 1 t 693 s
k 10 (3 p)
c) La momentul t = 15 min de la icircnceputul reacţiei k t k t
0 0 0P 4P 3P e (4 3 e )P 834 Torr (3 p)
0P 4P 1200 Torr (3 p)
d) 0 0
X 0
P P 1 1 1ln ln k t ln k t k ln
P (1 )P 1 t 1
La t = 800 s 3 11 1
k ln 2878 10 s800 1 09
(4 p)
EaRTk A e
pag 5 din 5
E
RTa
k A e
a a
a a
E Ek R k 1 1 1 1 R kln ln ln T 40374 K
k RT RT E k T T T T E k (5 p)
Barem elaborat de
prof Irina Popescu Colegiul Naţional bdquoI L Caragialerdquo Ploieşti
prof Iuliana Costeniuc Colegiul Naţional bdquoGrigore Moisilrdquo Bucureşti
prof Vasile Sorohan Colegiul Naţional bdquoCostache Negruzzirdquo Iaşi
pag 3 din 3
ANEXA ndash TABELUL PERIODIC AL ELEMENTELOR
pag 1 din 2
OLIMPIADA DE CHIMIE
etapa județeană a municipiului Bucureşti
17 martie 2018
Clasa a IX-a
BAREM DE EVALUARE ȘI NOTARE
Varianta 1
Orice modalitate corectă de rezolvare a cerinţelor se punctează corespunzător
SUBIECTUL I 20 puncte
Ahelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 10 puncte
Litera
substanței A B T D E X G Y Z Q
Formula
chimică a
substanței
SO2 S CO2 H2SO4 HCl CuO CuCl2 H2O Cu CuCO3
punctaj 1 punct 1 punct 1 punct 1 punct 1 punct 1 punct 1 punct 1 punct 1 punct 1 punct
B 10 puncte
1 p∙M = ρ∙R∙T M = ρ∙R∙Tp descrierea metodei măsurarea ρ T p determinarea masei molare prin calcul
5p
2 ecuațiile reacțiilor 2 x 25p 5p
SUBIECTUL II 25 puncte
A 10 puncte
calcul pentru o plăcuță
086 mol cupru exces (icircnlăturat) 4p
086 mol [Cu(NH3)4]Cl2 17458 g [Cu(NH3)4]Cl2 2p
344 mol NH3 5848 g NH3 2p
pentru 10000 plăcuțe 17458 kg [Cu(NH3)4]Cl2 1p
5848 kg NH3 1p
B 15 puncte
nNaOH total= 023075∙10-3
mol 1p
nHCl = nNaOH exces neutalizat cu HCl = 013423∙10-3
mol 1p
nNaOH consumat= 009652∙10-3
mol 1p
nacid sulfuric = 004826∙10-3
mol 2p
mS =154432∙10-3
g 5p
00345 S 5p SUBIECTUL III 25 puncte
A 10 puncte
5 ecuații x 2p = 10 puncte
CaCN2 + 3H2O CaCO3 + 2NH3
Mg3N2 + 6H2O 3Mg(OH)2 + 2NH3
2KO2 + 2H2O 2KOH + O2 + H2O2
BrF + H2O HF + HOBr
2K3P + 6H2O 2PH3 + 6KOH
B 15 puncte
Vasul de reactie 1
AlCl3 + 3NaOH rarrAl(OH)3 + 3NaCl
AlCl3 icircn exces 2p
Vasul de reactie 2
AlCl3 + 3NaOH rarrAl(OH)3 + 3NaCl
NaOH icircn exces
Al(OH)3 + NaOH rarrNa[Al(OH)4] 2p
Vasul 1 amestec omogen format din H2O NaCl AlCl3 icircn exces H2O 84195 NaCl 1368 AlCl3 212 5p
Vasul 2 amestec omogen format din H2O NaCl Na[Al(OH)4] H2O 8092 NaCl 1427 Na[Al(OH)4] 479
6p
pag 2 din 2
SUBIECTUL IV 30 puncte mazot= 088 g 1p
V = 07143 L 1p
mA= 2018 g 1p
MA=71gmol 2p
A Cl2 2p
B CxH2x 4p
CxH2x +
O2rarr xCO2 + xH2O 4p
Notăm cu a = numărul de moli CxH2x (B) din reactorul de combustie nmoli initial (B + oxigen) = 5289 mol
Vfinal = 2657 mol oxigen exces
Δn = 5289 - 2657 = 2632 mol de B + oxigen consumat icircn reacția de ardere
a + 15 a∙x = 2632 (1)
Δmcontainer = 8467 ndash 7653 = 814 g
a∙44∙x + a∙18∙x = 814 masa de CO2 absorbit de Ascarit = a∙44∙x masa de apă absorbită de perclorat de
magneziu anhidru este a∙18x
a∙x=1313 (2)
din (1) si (2) rezultă a= 06625 mol B x = 2 4p
B C2H4 2p
CC2H4Cl2 2p
masă compus C = 38g 2p
p = 0128 atm = 9728 torr 5p
Barem elaborat de
prof Rodica BĂRUŢĂ Colegiul Naţional Horea Cloşca şi Crişan ldquoAlba Iulia
prof Lavinia MUREŞAN Colegiul Naţional Alexandru Papiu Ilarianldquo Tg Mureş
pag 1 din 7
OLIMPIADA DE CHIMIE
etapa județeanăa municipiului Bucureşti
17 martie 2018
Clasa a X-a
Varianta 1
Indicații
Pentru rezolvarea problemelor utilizați masele atomice rotunjite din TABELUL PERIODIC AL ELEMENTELOR - Anexă
Subiectul I 25 puncte
A 13 puncte
Olimpiada Internațională de Chimie este un concurs internațional pentru elevii de liceu Prima participare a
Romacircniei la Olimpiada Internațională de Chimie a fost icircn 1970 icircn Ungaria iar icircn anii 1974 și icircn 1983 Romacircnia a
fost gazda olimpiadei internaționale Prima ediţie a Olimpiadei Internaţionale de Chimie a avut loc la Praga icircn
1968 iar a 50ndasha ediție se va organiza icircn 2018 la Bratislava și Praga
Prima problemă de chimie organică din cadrul unei olimpiade internaționale este problema de mai jos (nr 1)
care a fost propusă icircn anul 1969 la Katowice Polonia
1 O probă cu volumul de 10 cm3 dintr-o hidrocarbură gazoasă necunoscută se arde icircn 70 cm
3 oxigen Prin
răcirea amestecului gazos rezultat volumul acestuia scade la 65 cm3 Acest amestec gazos este barbotat printr-o
soluție de hidroxid de potasiu volumul reducacircndu-se la 45 cm3 care sunt absorbiți de pirogalol Știind că toate
volumele sunt măsurate icircn condiții normale determinați fomula moleculară a hidrocarburii necunoscute
2 Tetra-terț-butilmetanul un izoheptadecan este un compus organic ipotetic cu formula C17H36 Acest compus
este de interes deoarece se crede că este cea mai mică hidrocarbură saturată aciclică care nu poate exista din
cauza icircmpiedicării sterice
a Scrieți formula de structură a acestui izoheptadecan și denumiți-l conform IUPAC
b Notați numărul de radicali divalenți care provin de la tetra-terț-butilmetan
3 Floarea-soarelui este o plantă frumoasă şi utilă Frumuseţea acestei flori a icircnaripat imaginaţia oamenilor
născacircnd multe legende Pictori celebri au imortalizat-o ajungacircnd celebră pictura lui V Van Gogh Se ştie că
floarea-soarelui are şi proprietăţi curative deorece conţine grăsimi sănătoase fibre proteine vitamine sau
minerale
Compușii notați cu X și Y au fost izolați din floarea soarelui
3 2 2( ) ( )X CH CH CH C C CH CH CH CH CH CH
3 5 2( ) ( )Y CH C C CH CH
a Denumiți compusul X conform IUPAC
b Scrieți formula de structură a unui izomer de poziție al compusului Y care reacționează cu reactivul
Tollens icircn raport molar 12
4 Terpenii cunoscuți și sub denumirea de izoprenoide reprezintă o grupă de substanțe chimice heterogene din
punct de vedere structural care sunt foarte răspacircndite icircn natură Structura lor de bază pornește de la cea
a izoprenului
a Prin oxidarea izoprenului cu dicromat de potasiu icircn mediu acid se formează CO2 H2O și un cetoacid
Scrieți formula de structură a cetoacidului și calculați raportul molar izopren K2Cr2O7 H2SO4
b Scrieți formulele de structură ale alcoolilor cu formula moleculară C5H10O izomeri de constituție care pot
forma la deshidratare izopren
pag 2 din 7
B 12 puncte
1 Se dă seria de compuși organici
a Notați literele corespunzătoare compușilor care conțin un număr egal de atomi de carbon terțiar respectiv
cuaternar icircn moleculă Precizați numărul atomilor de carbon terțiar respectiv de carbon cuaternar din molecula
fiecărui compus ales
b Denumiți compusul B Scrieți formula de structură a compusului obținut prin oxidarea lui B cu KMnO4 icircn
mediu acid
2 Scrieți formula de structură a produsului majoritar obținut la bromurarea compușilor de mai jos icircn raport
molar 11
a b
3 Scrieți formulele de structură ale substanțelor notate cu literele X Y Z și respectiv A B C din următoarele
ecuații chimice și indicați icircn fiecare caz produsul majoritar de reacție
a
CH2
CH CH CH CH CH2 Br
2
CCl4
X
Y+
Z Compușii X Y și Z sunt izomeri de constituție avacircnd raportul masic C Br = 9 20
b
CH2
CH3O
CH3O CH
C
ClO
CH2
AlCl3
A
B
C
Subiectul II 20 puncte
A 8 puncte
Doi alcooli izomeri de poziție A și B cu formula moleculară C9H10O dau aceeași hidrocarbură C icircn prezența
acidului sulfuric la icircncălzire (reacția 1) Hidrogenarea catalitică a lui C (reacția 2) conduce la hidrocarbura D cu
formula moleculară C9H10 care prin nitrare (reacția 3) conduce numai la doi mononitroderivați aromatici X și Y
a Determinați fomulele de structură ale compușilor notați cu literele A B C D X și Y
b Scrieți ecuațiile chimice ale celor trei reacții
c Scrieți formulele de structură ale compușilor care se obțin la oxidarea compușilor X și Y cu soluție acidă de
KMnO4 și denumiți-i conform IUPAC
pag 3 din 7
B 7 puncte
Hidrocarbura X cu formula brută C3H5 conţine icircn moleculă un atom de carbon primar trei atomi de carbon
secundar un atom de carbon terţiar şi unul cuaternar Sub acţiunea K2Cr2O7H2SO4 compusul X se transformă icircn
substanţa Y care prin icircncălzire se decarboxilează (eliminare de CO2) transformacircndu-se icircn cetona Z
a Determinați formula moleculară a hidrocarburii X
b Cunoscacircnd raportul molar al reactanților icircn reacția de oxidare energică X K2Cr2O7 H2SO4 = 1 1 4
determinați formulele de structură posibile ale hidrocarburii X care corespund cerințelor problemei
c Scrieți formulele de structură posibile ale compușilor notați cu literele Y și Z care corespund cerințelor
problemei și notați denumirile IUPAC ale acestora
C 5 puncte
Hidrocarbura A cu raportul masic C H = 16 1 participă la următoarele transformări
04 2 4 2 2
8 4 32 2KMnO H SO t C H O
A B C H O
2 42 CCl etanol 4HBrBr KOHA C D
2 hidratareD X Y
a Determinați formula moleculară a hidrocarburii A
b Scrieți formulele de structură ale substanțelor notate cu literele A B C D X și Y
Subiectul III 20 puncte
Informații I Hidrogenarea alchinelor
Adiția hidrogenului la alchine poate conduce la trans-alchene sau la cis-alchene icircn funcție de condițiile de
reacție
R C C RPdPb+2
C C
R
H
R
H
H2
R C C R C C
H
R
R
H
H2
Na
NH3 lichid
II Reacţiile acetilurilor metalice cu aldehide sau cetone
Acetilurile sodice (cel mai bine icircn amoniac lichid) şi acetilurile magneziene (icircn eter) reacţionează cu aldehide şi
cetone dacircnd alcooli acetilenici (A E Favorski) de exemplu
CH3
C
CH3
O NaC CH
CH3
C
CH3
ONa
C CH
H2OCH3
C
CH3 C CH
OH
-12H2-NaOH
III Reacția Heck
Premiul Nobel pentru chimie a fost acordat icircn anul 2010 americanului Richard Heck și japonezilor Akira Suzuki
și Ei-ichi Negishi pentru cercetările lor asupra cuplajului icircncrucişat catalizat cu paladiurdquo Numită și reacția
Heck reacția de cuplare icircncrucișată catalizată de Pd este de o importanță deosebită deoarece permite substituția
pe atomii de carbon hibridizați sp2
unde X = I Br etc
R H R Ar CN etc
Această reacție de cuplare este stereoselectivă cu predilecție pentru trans-cuplare
pag 4 din 7
A 5 puncte
Scrieți ecuaţiile reacţiilor prin care se pot realiza următoarele transformări
1 pornind de la etină rarr cis-2-butenă (icircn cel mult 4 etape)
2 folosind doar benzen (ca sursă de carbon) rarr acid 3-benzoilpropenoic (icircn cel mult 3 etape)
B 5 puncte
Utilizacircnd reacția Heck a fost posibilă obținerea compusului B icircn condiții blacircnde și cu randament bun pornind de
la substanța T folosind schema
H2C CH C6H5 Pd
700C
(CH3COO)2A
PdCS
1500C-2H2
B(C48H32)
4 T
-4HBr Substanța T are următoarea formulă de structură
a Calculați formula brută a compusului B
b Determinați raportul atomic C Br icircn substanța T
c Determinați numărul de covalențe sigma din molecula substanței T
d Scrieți formulele de structură ale compușilor A și B
e Calculați numărul de electroni π (pi) din 3 mol de compus B
C 10 puncte La arderea unui mol de hidrocarbură X reacția fiind totală raportul molar X CO2 H2O = 1 12 6 Prin
oxidarea unui mol de hidrocarbură X cu dicromat de potasiu icircn soluție acidă se obțin substanțele C6O6 CO2
H2O icircn raport molar C6O6 CO2 H2O = 1 6 6
a Determinați formula moleculară a hidrocarburii X
b Scrieți formulele de structură ale substanțelor X și C6O6
c Hidrocarbura Y care este izomer de constituție al hidrocarburii X formează prin oxidare cu KMnO4 icircn
soluție acidă CO2 H2O și o substanță organică cu formula moleculară C7H6O2 pe care Mitscherlich a obţinut-o
icircn anul 1834 dintr-o răşină extrasă din arborele Styrax benzoin numită benzoe sau smirnă
c1 Scrieți formula structurală a hidrocarburii Y denumiți conform IUPAC hidrocarbura determinată
c2 Calculați volumul soluției acide de KMnO4 2 M necesar oxidării unui număr de moli de hidrocarbură
Y egal cu numărul atomilor de carbon din molecula acesteia
Subiectul IV 35 puncte
Informații
I Ozonoliza alchenelor
Ozonoliza constă practic icircntr-o succesiune de două reacţii
- Acţiunea moleculei de ozon asupra legăturii C=C cu formare de ozonidă instabilă explozivă
- Hidroliza ozonidei cu formarea de compuşi carbonilici corespunzători (aldehide sau cetone)
C C
RR
R H
1O3
2H2Ored
-H2O2
C
R
R
O + C
R
H
O
cetonatilde aldehidatilde De obicei icircn cazul formării aldehidelor pentru a evita posibila lor oxidare mai departe de către apa oxigenată
rezultată se introduce icircn amestecul de reacție icircn final un reducător (Zn NaHSO3 Na2S2O3 etc)
H2O2 + Zn rarr ZnO + H2O
II Metateza alchenelor (olefinelor)
Metateza alchenelor este o reacție organică care implică redistribuirea fragmentelor de alchene prin scindarea și
regenerarea dublei legături carbon-carbon icircn prezența unor catalizatori specifici icircn general pe bază de wolfram
Datorită simplității relative a metatezei alchenei acest proces creează mai puține produse secundare nedorite și
mai puține deșeuri periculoase decacirct cele rezultate din reacțiile organice alternative
pag 5 din 7
O altă reacție cu o aplicație practică mare este polimerizarea prin metateză cu deschiderea catenei ciclice
Datorită acestei reacții a devenit posibilă obținerea multor poliolefine care nu ar fi putut fi obținute prin
polimerizarea convențională cu monomeri vinilici
III Sinteze dien (Diels-Alder)
Sintezele dien (reacţii de cicloadiţie [4+2]) sunt reacţiile dintre un sistem dienic conjugat care reprezintă
componenta dienică şi un sistem alchenic (de obicei substituit cu grupe atrăgătoare de electroni) numit filodienă
(sau dienofilă) Produşii de reacţie cu structură ciclohexenică poartă numele de aducţi
Schema generală a reacţiei unei sinteze dien este următoarea
Icircn termenul cicloadiţie [4+2] 4 se referă la cei patru electroni π cu care diena participă la reacţie iar 2 la
electronii π ai filodienei Sintezele dien pot fi reacții intermoleculare sau intramoleculare
A 20 puncte
1 Determinați formulele de structură posibile ale hidrocarburii care prin ozonoliză reductivă formează numai
următorul compus
O=CH CH2 CH2 C
O
CH2 CH2
O
C CH O
2 Scrieți formulele de structură ale substanțelor care se obțin la metateza următoarelor olefine
a 1-butenă b
c
3 Norbornena se obține printr-o reacție Diels-Alder folosind ciclopentadienă și etenă
a Scrieți ecuația reacției de obținere a norbornenei
b Polinorbornena utilizată icircn industria cauciucului pentru antivibrație se obține printr-o reacție de
polimerizare prin metateză cu deschidere de ciclu icircn prezență de catalizatori specifici (RuCl3middotHClmiddotROH)
b1 Scrieți formula de structură a polinorbornenei
b2 Scrieți formula de structură a compusului majoritar care se obține la oxidarea energică a polinorbornenei
4 Se dau următoarele scheme de transformări
t0CX
KMnO4
H2SO4
Y
(A)
04 2 4H
179 3KMnO SOt Cdecatrien onă W Z
a Notați denumirea substanței A
b Scrieți formula de structură a compusului 179-decatrien-3-onă
c Știind că substanța Y are NE = 3 identificați substanțele notate cu literele X Y W și Z și scrieți formulele
de structură ale acestora
pag 6 din 7
B 15 puncte
Prin reformare catalitică o hidrocarbură lichidă X care conține 84 C procente masice este transformată icircntr-o
hidrocarbură aromatică Y Reacțiile care au loc icircn timpul procesului sunt de ciclizare și de dehidrogenare
Reformarea catalitică are loc icircntr-un reactor icircn prezența catalizatorilor (Al2O3Pt) la o temperatură de
aproximativ 500degC
1 Stabiliți formula moleculară a hidrocarburii X și scrieți ecuația reacției corespunzătoare transformării sale icircn
hidrocarbura aromatică Y
2 Conversia hidrocarburii X icircn hidrocarbură aromatică Y icircn reactor este de 15 Amestecul de reacție rezultat icircn
urma conversiei este supus următoarei proceduri este adus icircn condiții standard și după icircndepărtarea substanței
gazoase este supus din nou reformării catalitice Determinați de cacircte ori este necesară repetarea procedurii
descrise mai sus astfel icircncacirct conversia hidrocarburii X să fie mai mare de 30
3 Procesul descris mai sus a fost realizat la o presiune apropiată de cea atmosferică și icircn condiții de neechilibru
Procesul industrial real se produce la o presiune de cacircteva zeci de atmosfere și icircn condiții de echilibru Icircntr-un
reactor de 1 m3 conținacircnd catalizator necesar procesului de reformare catalitică s-au introdus 10 kg de substanță
X După un timp la o temperatură de 511deg C presiunea din reactor a devenit 27 atm Consideracircnd că icircn reactor
are loc numai conversia lui X icircn Y iar volumul ocupat de catalizator se neglijează determinați
a presiunile parțiale ale gazelor din reactor la echilibru
b conversia hidrocarburii X
c constanta de echilibru Kp
4 Amestecul de reacție obținut la punctul 3 icircncălzit la 600degC este introdus icircntr-un reactor icircn prezența
catalizatorilor de oxizi de siliciu și aluminiu Substanța Y este transformată icircn omologul inferior Z cu utilizare
practică mult mai mare decacirct Y conform procesului
Y + Z +
Se consideră că substanța X rămasă nu participă la acest proces și nu influențează echilibrul chimic
a Scrieți ecuația transformării hidrocarburii Y icircn omologul inferior Z
b Calculați conversia hidrocarburii Y icircn omologul inferior Z cunoscacircnd constanta de echilibru a procesului
Kp=17
NOTĂ Timp de lucru 3 ore
ANEXA TABELUL PERIODIC AL ELEMENTELOR
Volumul molar (cn) 3 1
mV 224 dm mol
Constanta universală a gazelor 3 1 1R 0082 atm dm mol K
Numărul lui Avogadro 23 1
AN 6022 10 mol
Subiecte selectate și prelucrate de
Gheorghe Costel profesor la Colegiul Național Vlaicu Vodă Curtea de Argeș
Carmen Boteanu profesor la Şcoala Centrală Bucureşti
Dorina Facircntacircnă-Galeru profesor la Colegiul Naţional Militar Ştefan cel Mare Cacircmpulung Moldovenesc
pag 7 din 7
ANEXA TABELUL PERIODIC AL ELEMENTELOR
pag 1 din 7
OLIMPIADA DE CHIMIE
etapa județeanăa municipiului Bucureşti
17 martie 2018
Clasa a X-a
BAREM DE EVALUARE ȘI NOTARE
Varianta 1
Orice modalitate de rezolvare corectă a cerințelor se va puncta corespunzător
Subiectul I 25 puncte
A 13 puncte
1
2 2 2
4
4 2x y
x y yC H O x CO H O
2COV 20 3cm
2O consumatV = 70 ndash 45 = 253cm
2 2C H 3 puncte
2 a Formula de structură a tetra-terț-butilmetanului15 puncte
denumirea IUPAC a tetraterț-butilmetanului 2244-tetrametil-33-diterț-butilpentan 15 puncte
b 3 radicali divalenți provin de la tetraterț-butilmetan 075 puncte
3 a 13511-tridecatetraen-79-diină 15 puncte
b formula de structură a unui izomer de poziție al compusului Y care are două legături triple marginale
05 puncte
4 a
CH3 C
O
COOH 075 puncte
izopren K2Cr2O7 H2SO4 = 1 3 12 15 puncte
b 4 formule de structură 4 x 05 = 2 puncte
CH2 CH C
OH
CH3
CH3
CH2 CH C
OH
CH3
CH2H
CH3 CH C
OH
CH3
CH2
CH2 CH C
OH
CH3
CH22
B 12 puncte
a B și C au icircn moleculă cacircte 14 atomi de carbon terțiar și 6 atomi de carbon cuaternar
- compușii B și C 2 x 075 = 15 puncte
- nrat de carbon terțiar 025 puncte
- nrat de carbon cuaternar 025 puncte
b 3-fenil-3-m-tolil-3-p-tolilpropenă 125 puncte
pag 2 din 7
C
COOHCOOH
COOH
075 puncte
2
a b
2 formule x 1=2 puncte
3 a
formulele de structură ale celor 3 compuși izomeri notați cu literele XYZ sunt
CH2 CH CH CH CH CH2
Br Br
CH2 CH CH CH CH CH2
Br Br
CH2 CH CH CH CH CH2
Br Br
formulele de structură ale celor 3 compuși izomeri notați cu literele XYZ 3 x 075 p = 225puncte
produsul majoritar este 16-dibromo-24-hexadienă CH2 CH CH CH CH CH2
Br Br 075 puncte
b
formulele de structură ale substanțelor notate cu literele ABC sunt
O
CH2
OCH3
OCH3
OCH3
OCH3
CH2
OCH3
OCH3
O OCH3
OCH3
O
OCH3
OCH3 CH2
3 x 075p = 225puncte
produsul majoritar este
O
CH2
OCH3
OCH3
075 puncte
Subiectul II 20 puncte
A 8 puncte
a
formulele de structură ale celor 2 alcooli izomeri notați cu literele A și B
OH
OH
pag 3 din 7
formula de structură a compusului notat cu litera C
formula de structură a compusului notat cu litera D
formulele de structură ale celor doi mononitroderivați aromatici X și Y
N O2 NO2
formulele de structură ale compușilor notați cu literele A B C D X Y 6 x 05 =3 puncte
b
Reacția 1 2 x 05 =1punct
OH
H2SO4
-H2O
și
OHH2SO4
-H2O
Reacția 2 1punct
H2
Reacția 3 1punct
HNO3N O2
NO2
-H2O
COOH
NO2
COOH
acidul 3 nitro-12-benzendicarboxilic
formula de structură și denumirea IUPAC 05 + 05 = 1 punct
COOH
NO2
COOH
Acidul 4 nitro-12-benzendicarboxilic
formula de structură și denumirea IUPAC 05 + 05 = 1 punct B 7 puncte
a C6H10 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip075 puncte
b formulele de structură posibile ale hidrocarburii X
CH2 CH2 CH3 CH3CH2
CH3
formulele de structură helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 3 x 1 = 3 puncte
pag 4 din 7
c formulele de structură posibile ale substanței Y
CH3 CH2 CH2 C CH2 COOH
O acidul 3-cetohexanoic
CH3 CH2 CH2C CH2 COOH
O acidul 4-cetohexanoic
CH3 CH2 CH2C CH2 COOH
O acidul 5-cetohexanoic
formulele de structură helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 3 x 05 = 15 puncte
denumirile IUPAChelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 3 x 025 = 075 puncte
formulele de structură posibile ale substanței Z
CH3 CH2 CH2C CH3
O 2-pentanonă CH3 CH2 CH2C CH3
O 3-pentanonă
formulele de structură helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 2 x 025 = 05 puncte
denumirile IUPAChelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip2 x 025 = 05 puncte
C 5 puncte
a determinarea formulei moleculare a hidrocarburii A C16H12 14 puncte
b
[O]
KMnO4H+ 8
COOH
COOH
t0C
-2H2O
C
C
O
O
O2 2
A B
formulele de structură ale substanțelor notate cu literele A B C D X Y 6 x 06 = 36 puncte
2Br2
CCl4
BrBr
Br Br
KOHetanol
-4 HBr
C D
Hidratare
O
O
2
O
O
X Y
sau invers
pag 5 din 7
Subiectul III 20 puncte
A 5 puncte
1 etină rarr acetilură disodicărarr2-butinărarr cis-2-butenă helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 2 puncte
2 benzenrarranhidridă maleică
benzen+ anhidridă maleică acilare Friedel Crafts acid 3-benzoilpropenoic helliphelliphelliphelliphelliphellip 3 puncte
Obs Se acordă 60 din punctaj dacă numărul de etape este mai mare decacirct cel din cerință
B 5 puncte
a C H = 3 2 05 puncte
b C Br = 4 1 1 punct
c 30 covalențe sigmamoleculă T 075 puncte
d compusul A 1 punct
unde Ph- este C6H5- radicalul fenil
compusul B 1 punct
e 3middot48middotNA electroni π 075 puncte
C 10 puncte
a 12 12C H 2 puncte
b
2 puncte
O
O
O
O
O
O
2 puncte
c
c1
CH CH CH CH CH CH2
1 punct
1-fenil-135-hexatrienă 1 punct
c2 36 L soluție KMnO4 2 M 2 puncte
Subiectul IV 35 puncte
A 20 puncte
1 formulele de structură posibile ale hidrocarburii
2 puncte
pag 6 din 7
2 puncte
2a
3 2 2 3 2 2CH CH CH CH CH CH CH CH
formulele de structură ale substanțelor obținute 2 x 075 = 15 puncte
b
CH CH CH2 CH2
formulele de structură ale substanțelor obținute 2 x 075 = 15
puncte
c
CH2 CH2
formulele de structură ale substanțelor obținute 2 x 075 =15 puncte
3 a
helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 2 puncte
b
b1 formula de structură a polinorbornenei
helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 2 puncte
b2
COOHCHOO
helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 2 puncte
4 a 3-metil-139-decatrienă 075 puncte
b formula de structură a compusului 179 3decatrien onă 075 puncte
t0C KMnO4
H2SO4
(A)
COOH
C
OX Y
O
t0C KMnO4
H2SO4
O
COOH
COOH
O
WZ
formulele de structură ale substanțelor notate cu literele X Y Z Whelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 4 x 1 = 4 puncte
B 15 puncte
1 C7H16 1 punct
pag 7 din 7
CH3 CH2)5 CH3
CH3
4H2(
1 punct
2 După icircndepărtarea hidrogenul gazos amestecul rezultat este format din n-heptan lichid și toluen
Dacă pornim de la 1 mol de n-heptan după prima trecere prin reactor icircn faza lichidă obținem 015 mol toluen
După prima trecere
- 015 mol toluen
- 085 mol n-heptan
După a doua trecere
015 + 085015 = 02775 mol toluen
1 ndash 027 75= 07225 mol n-heptan
După a treia trecere
02775 + 07225015 = 03858 mol toluen
1 ndash 0386 = 0614 mol n-heptan
raționament corect 25 puncte
o conversie de peste 30 va fi realizată după 3 treceri 05 puncte
3 a
10000100
100X mol
C7H16 C7H8 + 4H2
ințial 100 0 0
consumat x 0 0
echilbru 100-x x 4x
Număr total de moli 100 + 4x
100 + 4x = PV RT
1000 27
4200082 784
mol
(100 minus x) + x + 4x = 420
unde x = 80 mol
p(H2) = (480 420) 27 = 2057 atm
p(C7H8) = (80 420) 27 = 514 atm
p(C7H16) = [(100ndash80) 420] 27 = 128 atm
raționament corect 25 puncte
valorile numerice ale celor 3 presiuni parțiale 3 x 05p =15 puncte
b conversie = 80 100 = 08 = 80 05 puncte
c constanta de echilibru
7 8 2
7 16
4
HC H
p
C H
p pK
p
= 718middot105 1 punct
4
a C7H8 + H2 C6H6 + CH4 15 puncte
b C7H8 + H2 C6H6 + CH4
Din constanta de echilibru a reacției de mai sus se determină conversia toluenului icircn benzen = 0861= 861
Raționament corect 25 puncte
Valoare numerică a conversiei 05 puncte
Barem elaborat de
Gheorghe Costel profesor la Colegiul Național Vlaicu Vodă Curtea de Argeș
Carmen Boteanu profesor la Şcoala Centrală Bucureşti
Dorina Facircntacircnă-Galeru profesor la Colegiul Naţional Militar Ştefan cel Mare Cacircmpulung Moldovenesc
Ministerul Educației Naționale
pag 1 din 4
OLIMPIADA DE CHIMIE etapa județeanăa municipiului Bucureşti
17 martie 2018
Clasa a XI-a
Varianta 1
Subiectul I helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 20 puncte
A 12 puncte
Pentru compușii de mai jos care au următoarele denumiri
A 123-triclorociclopentan
B 25-dibenzilidenciclopentanona
C acid ciclopentil-235-tricarboxilacetic
D acid trideca-3578-tetraen-1012-diinoic
E acid 4-cloro-25-heptadien-17-dioic
F 23-diclorobiciclo[221]heptan
G 24-dicloropentan-3-ol
H 25-diclorospiro[33]heptan
rescrieți tabelul de mai jos pe foaia de concurs și completați-l conform cerințelor
Compusul Formula de structură a
compusului Numărul stereoizomerilor
Numărul perechilor de
enantiomeri
A
B
C
D
E
F
G
H
B 8 puncte
O probă bdquoardquo dintr-un amestec echimolecular conține doi acizi saturați (A) un acid monocarboxilic
și (B) un acid dicarboxilic care are icircn moleculă un atom de carbon mai mult decacirct acidul (A) Dacă
proba bdquoardquo se tratează cu NaOH rezultă un amestec bdquobrdquo de trei săruri icircn care procentul masic de
sodiu este de 23 Dacă aceeași probă bdquoardquo se tratează cu PCl5 icircn exces și apoi este supusă
esterificării cu etanol luat icircn exces de 25 se obține un amestec organic bdquocrdquo care conține alături de
esteri și 12212 etanol (procente masice)
a Calculați masa probei bdquoardquo necesară obținerii a 500 g amestec bdquobrdquo
b Identificați cei doi acizi din proba bdquoardquo
c Calculați masa amestecului organic bdquocrdquo
Ministerul Educației Naționale
pag 2 din 4
Subiectul II 25 puncte
A
1 17 puncte
Determinati formula moleculară stabiliți formula de structură și denumirea pentru compusii (A)
(B) (C) și (D) despre care se cunosc următoarele informații
a Compusul (A) conține 3555 O (procent masic) are icircn moleculă un atom de carbon terțiar nu
reacționează cu NaOH icircn reacția cu sodiul eliberează 224 L (cn) H2 per mol (A) și consumă la
oxidare 1 L de solutie acidă de K2Cr2O7 13M per mol A
b Compusul (B) este o monoamină saturată are 4 stereoizomeri optici reacționează cu HNO2 iar
la arderea a 02 mol (B) se consumă 2184 L (cn) de aer (cu 20 O2 procente de volum)
c Compusul aromatic (C) (p-disubstituit) are 2 atomi de oxigen icircn moleculă și nu are atomi de
carbon cuaternar icircn reacție cu NaOH formează o sare monosodică iar icircn reacție cu anhidrida
acetică formează un compus monoacetilat masa molară a compusului (C) crescacircnd după acilare
cu 3043
d Compusul dihalogenat (D) are 2 stereoizomeri formează prin hidroliză un compus care tratat cu
reactivul Fehling formează un precipitat roșu Din 214 g (D) supuse analizei cantitative s-au
obținut 376 g precipitat gălbui
2 8 puncte
Stabiliți formulele de structură și numărul izomerilor pentru
a compușii izomeri de constituție care au aceeași formulă moleculară cu (A) și au unul sau mai
mulți atomi de carbon asimetric icircn moleculă
b compușii izomeri de constituție care au aceeași formulă moleculară cu (B) și nu reacționează cu
clorura de acetil
c compușii trisubstituiți izomeri care au aceeași formulă moleculară cu (C) și au comportament
chimic identic cu acesta
d compușii izomeri de constituție care au aceeași formulă moleculară cu (D) ai căror izomeri
geometrici sunt optic activi
Subiectul III helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25 puncte
A 13 puncte
Un acid gras saturat (A) este polietoxilat cu oxid de etenă formacircnd un hidroxiester (X) icircn care
procentul masic de oxigen este de 2666 și un diester (Y) icircn care procentul masic de oxigen este
de 2126 Pentru obținerea fiecărui ester s-a folosit aceeași cantitate de oxid de etenă Dacă se iau
icircn lucru 50 mol de acid (A) conversia oxidului de etenă este de 100 iar conversia totală a
acidului (A) este de 90
a Identificați acidul gras (A) scrieți formula de structură și denumirea acestuia
b Stabiliți formulele de structură ale celor doi esteri (X) și (Y)
c Calculați cantitatea (moli) de oxid de etenă luat icircn lucru
d Calculați procentul molar de acid (A) netransformat și procentul masic de hidroxiester (X) icircn
amestecul organic rezultat
Ministerul Educației Naționale
pag 3 din 4
B 12 puncte
Scrieți formulele de structură ale compușilor din schemele de transformări de mai jos
1)
X rarr A
rarr B
rarr C
Y
D
rarr E
rarr F
Z rarr G
rarr H
rarr I
icircn care X ndash anisolul Y ndash ciclohexanona Z ndash 2-butenilfenileterul
2)
L
rarr M rarr N
O
rarr P
rarr R(C7H15N)
R(C7H15N)
rarr S
- L este o hidrocarbură ciclică cu formula moleculară C5H8
- Reducerile se fac cu NaBH3CN și nu au loc la gruparea carbonil
- P este o bază azotată heterociclică supusă unor eliminări (degrădari) Hofmann
Subiectul IV helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 30 puncte
A 10 puncte
Salbutamolul este un bronhodilatator folosit icircn tratamentul astmului și al bronșitei cronice
Salbutamolul (notat cu F) se poate obtine conform schemei de mai jos
rarr
rarr
rarr
rarr
icircn care
- reacția 1 este o transpoziție Fries icircn care esterii fenolici se transforma icircn p-acilfenoli
- substanța (A) este un compus o-disubstituit
- compusul (B) are formula moleculară C9H8O4
- substanța notată cu X este N-benzilterțbutilamina
- F are formula moleculară C13H21O3N
a Scrieți formulele de structură și denumirile IUPAC pentru compușii (A) și (B)
b Realizați sinteza compusului X prin maxim 6 reacții pornind de la acidul benzoic și acidul
dimetilpropanoic specificacircnd condițiile de reacție
c Scrieți formulele de structură ale substanțelor C D E F și G
B 10 puncte
Identificați substanțele notate cu litere din schema de mai jos și scrieți formulele de structură ale
acestora
rarr
rarr
rarr rarr
utilizacircnd următoarele informații
- substanța A cu formula moleculară C10H16O2 reacționează cu H2Ni icircn raport molar 1 3 și
dă reacția iodoformului
Ministerul Educației Naționale
pag 4 din 4
- formula de structură a substanței C este
- DIAB (diizoamilboranul) este un reactiv de hidroborurare selectivă
- diazometanul este folosit pentru metilarea unor grupe acide
C 10 puncte
1 Explicați de ce separarea izomerilor orto și para ai nitrofenolului se poate face prin antrenare cu
vapori de apă
2 Un amestec echimolecular de dietilamină și trietilamină se tratează cu clorură de acetil icircn exces
Scrieți ecuațiile reacțiilor care au loc și notați denumirea compușilor din amestecul final
3 Scrieți maxim cinci ecuații ale reacțiilor prin care fenilizopropilcetona se poate transforma icircn
fenilterțbutilcetonă
Se dau
- masele atomice H- 1 C- 12 N- 14 O- 16 K- 39 Cr- 55 Br- 80 Ag- 108 I- 127
- volumul molar (cn) 3 1
mV 224 dm mol
NOTĂ Timp de lucru 3 ore
Subiecte elaborate și prelucrate de
prof Carmen Bodea Colegiul Național Silvania Zalău
Ministerul Educației Naționale
pag 5 din 4
prof Mariana Pop Liceul Teoretic Emil Racoviță Baia Mare
pag 1 din 7
OLIMPIADA DE CHIMIE etapa județeanăa municipiului Bucureşti
17 martie 2018
Clasa a XI-a Varianta 1
Orice modalitate corectă de rezolvare a cerințelor va fi punctată corespunzător
Subiectul I helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 20 puncte
A 12 puncte
Compusul Formula de structură a compusului Numărul
stereoizomerilor
Numărul
perechilor de
enantiomeri
A
4 1
B
3 -
C
16 8
D CH CndashC CndashCH=C=CHndashCH=CHndashCH=CHndashCH2ndashCOOH 8 4
E HOOCndashCH=CHndashCHClndashCH=CHndashCOOH 4 1
F
3 1
G CH3ndashCHClndashCHOHndashCHClndashCH3 4 1
H
4 2
formula de structură 05 puncte
număr de stereoizomeri 05 puncte
numărul perechilor de enantiomeri 05 puncte
Total 8 compuși x 15 puncte = 12 puncte
pag 2 din 7
B 8 puncte
a Icircn 500 g amestec bdquobrdquo sunt 5 mol Na+ 1 p
500 = m ndash 5 g (H) + 5 23 g Na rarr m = 390 g amestec bdquoardquo 1 p
b) Macid1 Macid2 = Macid1 + 44 Mester1= Macid1 + 28 Mester2= Macid1 + 100
x - mol de acizi 3x mol etanol reacționați y - mol alcool nereacționat
y = 025∙3x = 12212∙mamestec bdquocrdquo100 rarr mamestec bdquocrdquo = 2825x 1 p
mamestec bdquocrdquo= 2825x = x∙(Mac1 + 28) + x∙(Mac1 + 100) + x∙075∙46 2 p
Macid1= 60 g molrarr acid acetic (CH3-COOH) 05 p
Macid2= 104 gmol rarr acid malonic (HOOC-CH2-COOH) 05 p
c) x = 2378 mol acid 1 p
mamestec bdquocrdquo = 671785 g 1 p
Subiectul II helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25 puncte
A
1 17 puncte
a) 4 puncte
A H2 = 1 1 rArr diol M = 90 gmol
rArr C4H10O2 2 puncte
A [O] = 1 1 rarr 1 grupă -OH la Cp și 1 grupă -OH la Ct
A
15 puncte 2-metilpropan-12-diol 05 puncte
b) 4 puncte
B O2 = 02 195 = 1 975
CnH2n+3N + 975O2 rarr nCO2 + (n+15)H2O +
N2
2 middot 975 = 3n + 15 rArr n = 6
rArr C6H15N 3 puncte
B
05 puncte
2-amino-3-metilpentan 05 puncte
c) 5 puncte
Mc = 42 rArr Mc =
= 138 gmol
C CnH2n-6O2 rArr n = 8
rArr C8H10O2 3 puncte
C NaOH = 1 1 rArr 1 grupă OH fenolică
C anh = 1 1 rArr Nu exista alta grupă OH deci al doilea atom de oxigen va fi eteric
C HO ndash C6H4 ndash O ndash CH2 ndash CH3 15 puncte
p-etoxifenol 05 puncte
d) 4 puncte
D AgBr = 1 2
02 mol AgBr rArr 01 mol D
rArr MD = 214
rArr C4H6Br2 (NE=1) 2 puncte
D CH3 ndash CH = CH ndash CHBr2 15 puncte
11-dibromo-2-butena 05 puncte
pag 3 din 7
2 8 puncte
a) C4H10O2 (NE=0) dioli (3) + hidroxieteri (4) = 7 compuși izomeri x 025 puncte = 175 puncte
b) C6H15N - Amine terțiare izomere 7 x 025 puncte = 175 puncte
(=4)
(=2)
(=1)
c) C8H8O2 - 10 compuși izomeri (săgeata indică poziția grupei ndashOH) x 025 puncte = 25 puncte
d) C4H6Br2 (NE = 1) 5 compusi izomeri x 04 puncte = 2 puncte
pag 4 din 7
Subiectul III helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25 puncte
A 13 puncte
a) 7 puncte
A CH3-(CH2)a-COOH 05 p
X R-COO-(CH2-CH2-O-)nH 1 p
Y R-COO-(CH2-CH2-O-)nOC-R 1 p
(1) O (icircn X) = acid
16(2 n)x1002666
M 44n
1 p
(2) O (icircn Y) = acid
16(3 n)x1002126
2M 44n 18
1 p
din relațiile (1) și (2) rezultă Macid și n
MA = 200 gmol 2 p
CH3-(CH2)10-COOH acid dodecanoic (acid lauric) 05 p
b) 2 puncte
n=5 1 p
X CH3-(CH2)10-COO-(CH2-CH2-O-)5H 05 p
Y CH3-(CH2)10-COO-(CH2-CH2-O-)5-OC-(CH2)10-CH3 05 p
c) 25 puncte
A + 5 oxid de etenă rarr X 05 p
x mol 5x mol x mol
2A + 5 oxid de etenă rarr Y + apă 05 p
2x mol 5x mol x moli x mol
A rarr A
y moli y mol 05 p
Din Ctot rarr x = 15 mol 05 p
număr de moli de oxid de etenă = 150 moli 05 p
d) 15 puncte
y = 5 mol A (netransformat)
A (molar) netransformat= 10 05 p
mamorganic final = 16330 g
X (masic) = 3858 1 p
B 12 puncte
16 formule de structură x 075 puncte = 12 puncte
Formulele de structură ale compușilor X Y Z nu se punctează
X A B C
pag 5 din 7
Y D E F
Z G H I
2)
L M N O
P R S
(14-pentadiena)
Subiectul IV helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 30 puncte
A 10 puncte a 25 puncte
A B
05 puncte 1 punct
acid 2-oxietanoilbenzoic 05 puncte acid 5-etanoil-2-hidroxibenzoic 05 puncte
b) (6 ecuații x 0 5 = 3 puncte) Obs Se acordă 60 din punctaj dacă ecuațiile reacțiilor sunt
corecte dar numărul lor este diferit de cel din cerință
(CH3)3CndashCOOH rarr (CH3)3Cndash
(CH3)3CndashCONH2
(CH3)3CndashNH2 (terțbutilamina = Z)
C6H5ndashCOOH rarr C6H5ndashCOCl
rarr C6H5ndashCONHndashC(CH3)3
rarr C6H5ndashCH2ndashNHndashC(CH3)3
- red cu Na ndashOH sau LiAlH4
c) 45 puncte
4 formule de structură x 1 punct = 4 puncte
pag 6 din 7
C D
E F
G Toluen 05 puncte
B 10 puncte
Substanța A C10H16O2 (NE = 3)
A H2 = 1 3 rArr 3 legături π
Reactia iodoformului este o reacție specifică pentru grupa carbonil cetonic care are icircn poziția o
grupă metil
Reacția 1 (HO- - H2O) este o condensare crotonică intramoleculară
formula de structură a lui B este
formula de structură a lui A este
D E F G
CH3
CH
COOCH3
CH2OH
CH3
CH3
CH
COOH
CH2OH
CH3
Structura A = 5 puncte
B D E F G - 5 structuri x 1 = 5 puncte
pag 7 din 7
C 10 puncte
1 2 puncte
Izomerul orto formează legături de hidrogen intramoleculare (05 puncte)
Izomerul para formează legături de hidrogen intermoleculare (05 puncte)
Deci punctul de fierbere izomer para gt punctul de fierbere izomer orto izomerul para nu poate fi
antrenat cu vapori de apă (1 punct)
2 3 puncte
(C2H5)2NH + CH3-COCl rarr CH3-CON(C2H5)2 + HCl
(C2H5)3 + HCl rarr (C2H5)3NH+Cl
- 2 x 075 = 15 puncte
Amestecul final de reacție va conține următorii compuși
- NN-dietilacetamida clorura de trietilamoniu și excesul de clorură de acetil 3x05= 15 puncte
3 5 puncte
C6H
5 C
O
CH (CH3)2
CH3MgBr
C6H
5 C CH (CH3)2
CH3
OH
KMnO4H
2O
C6H
5 C
CH3
OH
C
CH3
OH
CH3 C
6H
5 C
O
C(CH3)3
1 +
2 + H2O
H2O3 --
4 +
5H+
H2O--
1 2 - adiție CH3MgBr (la grupa carbonil) urmată de hidroliză
3 4 - deshidratare și oxidarea dublei legături cu reactiv Baeyer
5 - transpoziție pinacolică
5 ecuații x 1punct = 5 puncte
Obs Se acordă 60 din punctaj dacă ecuațiile reacțiilor sunt corecte dar numărul lor este diferit de cel
din cerință
Barem elaborat de
prof Carmen Bodea Colegiul Național Silvania Zalău
prof Mariana Pop Liceul Teoretic Emil Racoviță Baia Mare
pag 1 din 3
OLIMPIADA DE CHIMIE
etapa județeanăa municipiului Bucureşti
17 martie 2018
Clasa a XII-a
Varianta 1
Subiectul I helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 20 puncte
A Un amestec de metanol şi benzen icircn raport molar 2 3 are puterea calorică inferioară de 3745 MJkg La
arderea unui mol de benzen se degajă de 45 ori mai multă căldură decacirct la arderea unui mol de metanol apa
obţinută fiind icircn stare gazoasă Se cer
a) calculaţi puterea calorică inferioară a unui amestec echimolar de metanol şi benzen
b) calculaţi puterea calorică superioară a metanolului știind că entalpia standard de vaporizare a apei este 0
2vap H O( )
H 44 kJmol l
B La 200 C icircntr-un calorimetru cu capacitatea calorică C = 3 JK se introduc 4 g NaOH şi 146 mL de apă
distilată ( 1 g mL ) După dizolvare sistemul calorimetric se răceşte la 200
C şi apoi soluţia de NaOH se
neutralizează cu o soluţie de HCl de concentraţie 1 M ( s 1 g mL ) avacircnd temperatura 200
C Toate soluţiile
au căldura specifică 1 1c 418 J g K Știind că entalpia molară de dizolvare a NaOH este
0
diz NaOH(s)H 413 kJmol şi entalpia de neutralizare a unui acid tare cu o bază tare este
0
neutrH 5725 kJmol de apă formată se cer
a) temperatura soluţiei obţinute după dizolvarea NaOH
b) temperatura soluţiei finale după neutralizare
Subiectul II helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25 puncte
Se cunosc datele termochimice din tabelul următor 0
subl K(s)H
(kJmol)
0
subl2 (s)I
H
(kJmol)
0
dis2I (g)
H
(kJmol)
K(g)I
(kJmol)
0
diz KI(s)H
(kJmol)
1 I(g)I
(kJmol)
0
f KI(s)H
(kJmol)
0
hidr(aq)K
H
(kJmol)
0
hidr(aq)I
H
(kJmol)
878 628 1525 + 4192 + 1935 10084 - 3279 - 320 - 308
icircn care 0
subl K(s)H - entalpia standard de sublimare a potasiului 2
0
subl I (s)H - entalpia standard de sublimare a
iodului K(g)I - energia de ionizare a potasiului 1 I(g)I - prima energie de ionizare a iodului 0
diz KI(s)H - entalpia
standard de dizolvare a iodurii de potasiu 0
f KI(s)H - entalpia standard de formare a iodurii de potasiu
0
hidr K (aq)H şi 0
hidr I (aq)H - entalpia standard de hidratare a ionului de K respectiv a ionului de I
De asemenea se dau ciclurile
K(s)
K(g)
K(g)
+ 12
I2(s)
I(g)
I(g)+
KI(s)
hidratareK(aq) I(aq)+
U0KI
subl
imar
e
I2(g)21
dis
oci
ere
sub
lim
are
A
dizo
lvar
e
IK
pag 2 din 3
A) Se dizolvă 1 mol de KI(s) icircntr-o cantitate mare de apă obţinacircndu-se o soluţie foarte diluată Folosind
ciclurile de mai sus şi datele termochimice din tabelul dat calculaţi
a) energia de rețea a iodurii de potasiu0
KI(s)U (energia care se degajă la formarea unui mol de KI(s) (cristal) ca
urmare a atracțiilor electrostatice icircntre ionii gazoși de sarcini opuse (g) (g) (s)K I K I )
b) I(g)A - afinitatea pentru electron a iodului
B) Molecula de iod se poate scinda icircn două moduri
2 (s) (g) (g)(1) I I I 2 (s) (g)(2) I 2I
Folosind datele termochimice corespunzătoare
a) calculaţi variaţia de entalpie ce icircnsoțește procesul (1)
b) calculaţi variaţia de entalpie ce icircnsoțește procesul 2 (g)(s)
I 2e 2I
c) consideracircndu-se procesele de recombinare a fragmentelor rezultate icircn scindările (1) şi (2) precizaţi care
proces este favorizat termodinamic
Subiectul III helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25 puncte
O lamă de zinc pur cu masa suficient de mare este pusă icircn contact cu o soluție apoasă bine oxigenată
(2OP = 1 atm = const) care conţine HCI și ZnCl2 Concentrația HCl și concentraţia ZnCl2 sunt HClC = 1 M
respectiv 2ZnClC = 1 M iar temperatura electrolitului este de 25
0 C bdquoDizolvareardquo Zn icircn această soluție ar putea fi
reprezentată prin ecuaţia
2 2 2
1Zn 2HCI O ZnCl H O
2
Cunoscacircndu-se potenţialele standard de reducere 0
2Zn Zn0762 V şi
2 2
0
O H H O1229 V se cere
a) precizaţi dacă Zn bdquose dizolvărdquo sau nu icircn soluția dată
b) dacă Zn bdquose dizolvărdquo icircn soluția dată consideracircndu-se volumul soluției constant determinaţi prin calcul
concentraţia molară a ionilor 2Zn
la care procesul spontan icircncetează Explicaţi concluzia la care aţi ajuns
Informație
Pentru procesul de reducere ox ne red ecuaţia lui Nernst pentru potenţialul de reducere la 250 C este
0
0059 [ ]lg
[ ]ox red ox red
ox
n red unde [ ]ox - concentrația formei oxidate [ ]red - concentrația formei
reduse n - numărul de electroni implicat icircn procesul redox
Subiectul IV helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 30 puncte
Ecuaţia reacţiei de descompunere a substanței X este X(g) 2Y(g) 2Z(g)
La descompunere presiunea totală (P) icircn sistem variază astfel
t (s) 0 200 400 600 800 1200 1600
P (Torr) 300 4632 5968 706 7957 929 10183
Temperatura se menține constantă şi este 298 K De asemenea volumul reactorului este constant şi amestecul de
reacție se comportă ca un gaz perfect Se cer
a) verificaţi faptul că reacţia de descompunere a substanței X este de ordinul 1
b) determinaţi constanta de viteză şi timpul de icircnjumătățire
c) calculaţi presiunea amestecului de reacție după 15 minute şi la sfacircrşitul reacţiei
pag 3 din 3
d) cunoscacircndu-se energia de activare 410 J molaE calculaţi temperatura la care icircn 800 s reacționează 90
din cantitatea inițială de substanță X
Informații
1) Pentru reacțiile de ordinul 1 0 (X)
X
Cln k t
C unde 0 (X)C - concentraţia inițială a reactantului X iar
XC - concentraţia la momentul t a reactantului X k - constanta de viteză
2) Timpul de icircnjumătățire 12t reprezintă timpul icircn care concentraţia inițială a reactantului scade la jumătate
Se dau
- mase atomice H ndash 1 C ndash 12 N ndash 14 O ndash 16 Na ndash 23 K ndash 39 I ndash 127 Zn ndash 65 Cl ndash 355
- volumul molar (cn) 3 1
mV 224 dm mol
- numărul lui Avogadro 23 1
AN 6022 10 mol
- constanta universală a gazelor 3 1 1 1 1R 0082 atm dm mol K 8314 J mol K
- numărul lui Faraday 1F 96485 C mol 51 atm 1013 10 Pa
NOTĂ Timp de lucru 3 ore
Subiecte elaborate şi prelucrate de
prof Irina Popescu Colegiul Naţional bdquoI L Caragialerdquo Ploieşti
prof Iuliana Costeniuc Colegiul Naţional bdquoGrigore Moisilrdquo Bucureşti
prof Vasile Sorohan Colegiul Naţional bdquoCostache Negruzzirdquo Iaşi
pag 1 din 5
OLIMPIADA DE CHIMIE
etapa județeanăa municipiului Bucureşti
17 martie 2018
Clasa a XII-a
Varianta 1
BAREM DE EVALUARE ȘI DE NOTARE
Orice modalitate corectă de rezolvare a cerințelor se va puncta corespunzător
Subiectul I helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 20 puncte
A) 10 puncte
a)
3
6 6
3 3
6 6 6 6
0
c CH OH( )
0
c C H ( )
3
CH OH CH OH
3
C H C H
3
am
H a kJmol
H 45a kJmol
n 2x moli m 64 10 x kg se degajă2xa kJ
n 3x moli m 234 10 x kg se degaja135xa kJ
m 298 10 x kg se dega
l
l
3
6 6
33
0
c CH OH( )
0
c C H ( )
jă Q =155x kJ
37450 298 10Q q m 155xa 37450 298 10 x a 720
155
H a 720 kJmol
H 45a 3240 kJmol
l
l
(3 p)
3 6 6CH OH C H amn n 1 mol m 110 g 011 kgse degajă (720 3240) kJ
3960q 36000 kJkg
011
(2 p)
b)
i c i
1000 1000q H q 720 22500 kJkg
M 32
s iq q n 44 unde n - numărul de moli de apă care rezultă la arderea unui kg de metanol
(2 p)
3 2
3 2 2 2
CH OH H O(g)
s i
3CH OH O CO (g) 2H O(g)
2
2m 1 kg n kmoli 625 moli
32
q q n 44 22500 625 44 25250 kJkg
(3 p)
pag 2 din 5
B) 10 puncte
a)
cedat primit
NaOH primit
0
s
s
0
i i
Q Q
n 01 moli Q 01 41300 4130 J
Q 4130Q (C m c) t t 655
C m c 3 150 418
t t t t t t 2655 C
(4 p)
b)
2NaOH H O(formata) neutr
primit
sf
sf
HCl s s
sf
n 01 moli n 01 moli H 01 ( 5725) 5725 kJ 5725 J
Q 5725 J
QQ (C m c) t t
C m c
n 01 moli V 01 L soluţie HCl m 100 g soluţie HCl
m 150 100 250 g soluţie NaC
l
(4 p)
0 0
f i f
5725t t t 546 t 2546 C
3 250 418
(2 p)
Subiectul II helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25 puncte
A) 10 puncte
Aplicacircnd legea lui Hess icircn ciclurile date rezultă
a) 0 0 0 0
KI(s) diz KI(s) hidr hidrK (aq) I (aq)U H H H
0 0 0 0
KI(s) hidr hidr diz KI(s)K (aq) I (aq)U H H H 64735 kJmol (5 p)
b) 2 2
0 0 0 0 0
f KI(s) subl K(s) subl I (s) disoc I (g) K(g) I(g) KI(s)
1 1H H H H I A U
2 2
2 2
0 0 0 0 0
I(g) f KI(s) subl K(s) subl I (s) disoc I (g) K(g) KI(s)
1 1A H H H H I U 2952 kJmol
2 2 (5 p)
B) 15 puncte
a) 2 (s) (g) (g)(1) I I I 0
1H
2
0
2 (s) 2 (g) subl I (s)I I H 628 kJmol
2
0
2 (g) (g) disoc I (g)I 2I H 1525 kJmol
(g) (g) 1 I(g)I I e I 10084 kJmol
(g) (g) I(g)I e I A 2952 kJmol
2 2
0 0 0
1 subl I (s) disoc I (g) 1 I(g) I(g)H H H I A 9285 kJmol (5 p)
b)
2 (s) (g)I 2e 2I
2
0
2 (s) 2 (g) subl I (s)I I H 628 kJmol
2
0
2 (g) (g) disoc I (g)I 2I H 1525 kJmol
pag 3 din 5
(g) (g) I(g)2I 2e 2I 2A 2 ( 2952) kJ
2 2
0 0 0
subl I (s) disoc I (g) I(g)H H H 2A 3751 kJmol (5 p)
c)
Consideracircndu-se procesele de recombinare a fragmentelor rezultate icircn scindările (1) şi (2)
(g) (g) 2 (s)I I I
2 2
0 0 0 0
1 1 subl I (s) disoc I (g) 1 I(g) I(g)
H H ( H H I A ) 9285 kJmol
(g) 2 (s)2I I
2 2
0 0 0
2 subl I (s) disoc I (g)
H ( H H ) 2153 kJmol (4 p)
Inversul procesului (1) este favorizat energetic deoarece recombinarea fragmentelor este un proces puternic
exoterm (1 p)
Subiectul III helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25 puncte
a)
2
2 0 2
1 Zn Zn
0059Oxidare Zn Zn 2e lg[Zn ]
2
(3 p)
22 2
0 2 12
2 2 2 OH OO H
1 0059Reducere 2H O 2e H O lg([H ] p )
2 2
(3 p)
2[Zn ] [H ] 1M 2OP 1 atm
2 22
0 0
2 1 H OO H Zn ZnE 1229 ( 0762) 1991 V gt 0 (3 p)
dizolvarea zincului icircn soluția data are loc spontan (1 p)
b) Icircn timpul dizolvării Zn concentrația ionilor Zn2+
crește iar cea a H+ scade Procesul icircncetează atunci cacircnd
concentrațiile Zn2+
și H+ ajung la astfel de valori icircncacirct forţa electromotoare E este egală cu zero (3 p)
2 2 2 22 2
2 20 0 0 0
2 1 2 2H O H OO H O HZn Zn Zn Zn
0059 [H ] 0059 [Zn ]E lg 0 lg
2 [Zn ] 2 [H ]
2 267
2 2
[Zn ] [Zn ]lg 6749 3 10
[H ] [H ]
(3 p)
Pe baza raportului de mai sus se pot evalua concentrațiile ionilor Zn2+
și H+ atunci cacircnd procesul icircncetează
Scăderea concentrației H+ este de două ori mai rapidă decacirct creșterea concentrației ionilor Zn
2+ Astfel
concentrațiile ionilor Zn2+
și H+ sunt date de ecuaţiile
2
2
Zn[Zn ] 1 C
şi 2H Zn[H ] 1 C 1 2 C
(4 p)
2
2 2 2
2
67 2 67Zn
2 Zn Zn Zn
Zn
1 C3 10 (1 4 C 4 C ) n 1 C unde n 3 10
(1 2 C )
2 2
2
Zn Zn4n C (4n 1) C n 1 0
4n 1 4n şi n 1 n
2 2 2 2
2
Zn Zn Zn Zn4n C 4n C n 0 2 C 1 C 05 şi 2H Zn
C 2 C 1 2[Zn ] 15M (3 p)
[H ] 0 adică bdquodizolvareardquo Zn icircncetează atunci cacircnd tot HCl s-a consumat icircn proces (2 p)
pag 4 din 5
Subiectul IV helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 30 puncte
a)
Fie - gradul de disociere al reactantului X
X (reacţ) X (reacţ)
0 (X) 0
C P
C P X (reacţ) 0 0 X (reacţ) 0XP P P P P (1 ) P unde XP - presiunea parţială a
reactantului X la momentul t
X(g) 2Y(g) 2Z(g)
Momentul PX PY PZ P
t 0 P0 - -
t 0(1 ) P 02 P 02 P 0(1 3 ) P
t 0 02P 02P 04P
k t0 0
X 0
0 (X)
X
C P P 1ln ln ln k t ln k t 1 e
C P (1 )P 1
La momentul t 0P (1 3 ) P k t k t
0 0 0 0P P 3(1 e )P P 4P 3P e
k t k t0 0
0 0
4P P 3Pe e
3P 4P P
0
0
3Pk t ln
4P P
0
0
3P1k ln
t 4P P
(6 p)
t = 200 s (1) 3 1
1k 10 s
t = 400 s (2) 3 1
1k 10 s
t = 600 s (3) 4 1
1k 999 10 s
t = 800 s (4) 3 1
1k 10 s
t = 1200 s (5) 3 1
1k 10 s
(1) (2) (3) (4) (5)
1 1 1 1 1k k k k k k rezultă că reacţia este de ordinul 1 (5 p)
b) Constanta de viteză la 298 K este 3 1k 10 s (1 p)
12 3
ln 2 0693n 1 t 693 s
k 10 (3 p)
c) La momentul t = 15 min de la icircnceputul reacţiei k t k t
0 0 0P 4P 3P e (4 3 e )P 834 Torr (3 p)
0P 4P 1200 Torr (3 p)
d) 0 0
X 0
P P 1 1 1ln ln k t ln k t k ln
P (1 )P 1 t 1
La t = 800 s 3 11 1
k ln 2878 10 s800 1 09
(4 p)
EaRTk A e
pag 5 din 5
E
RTa
k A e
a a
a a
E Ek R k 1 1 1 1 R kln ln ln T 40374 K
k RT RT E k T T T T E k (5 p)
Barem elaborat de
prof Irina Popescu Colegiul Naţional bdquoI L Caragialerdquo Ploieşti
prof Iuliana Costeniuc Colegiul Naţional bdquoGrigore Moisilrdquo Bucureşti
prof Vasile Sorohan Colegiul Naţional bdquoCostache Negruzzirdquo Iaşi
pag 1 din 2
OLIMPIADA DE CHIMIE
etapa județeană a municipiului Bucureşti
17 martie 2018
Clasa a IX-a
BAREM DE EVALUARE ȘI NOTARE
Varianta 1
Orice modalitate corectă de rezolvare a cerinţelor se punctează corespunzător
SUBIECTUL I 20 puncte
Ahelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 10 puncte
Litera
substanței A B T D E X G Y Z Q
Formula
chimică a
substanței
SO2 S CO2 H2SO4 HCl CuO CuCl2 H2O Cu CuCO3
punctaj 1 punct 1 punct 1 punct 1 punct 1 punct 1 punct 1 punct 1 punct 1 punct 1 punct
B 10 puncte
1 p∙M = ρ∙R∙T M = ρ∙R∙Tp descrierea metodei măsurarea ρ T p determinarea masei molare prin calcul
5p
2 ecuațiile reacțiilor 2 x 25p 5p
SUBIECTUL II 25 puncte
A 10 puncte
calcul pentru o plăcuță
086 mol cupru exces (icircnlăturat) 4p
086 mol [Cu(NH3)4]Cl2 17458 g [Cu(NH3)4]Cl2 2p
344 mol NH3 5848 g NH3 2p
pentru 10000 plăcuțe 17458 kg [Cu(NH3)4]Cl2 1p
5848 kg NH3 1p
B 15 puncte
nNaOH total= 023075∙10-3
mol 1p
nHCl = nNaOH exces neutalizat cu HCl = 013423∙10-3
mol 1p
nNaOH consumat= 009652∙10-3
mol 1p
nacid sulfuric = 004826∙10-3
mol 2p
mS =154432∙10-3
g 5p
00345 S 5p SUBIECTUL III 25 puncte
A 10 puncte
5 ecuații x 2p = 10 puncte
CaCN2 + 3H2O CaCO3 + 2NH3
Mg3N2 + 6H2O 3Mg(OH)2 + 2NH3
2KO2 + 2H2O 2KOH + O2 + H2O2
BrF + H2O HF + HOBr
2K3P + 6H2O 2PH3 + 6KOH
B 15 puncte
Vasul de reactie 1
AlCl3 + 3NaOH rarrAl(OH)3 + 3NaCl
AlCl3 icircn exces 2p
Vasul de reactie 2
AlCl3 + 3NaOH rarrAl(OH)3 + 3NaCl
NaOH icircn exces
Al(OH)3 + NaOH rarrNa[Al(OH)4] 2p
Vasul 1 amestec omogen format din H2O NaCl AlCl3 icircn exces H2O 84195 NaCl 1368 AlCl3 212 5p
Vasul 2 amestec omogen format din H2O NaCl Na[Al(OH)4] H2O 8092 NaCl 1427 Na[Al(OH)4] 479
6p
pag 2 din 2
SUBIECTUL IV 30 puncte mazot= 088 g 1p
V = 07143 L 1p
mA= 2018 g 1p
MA=71gmol 2p
A Cl2 2p
B CxH2x 4p
CxH2x +
O2rarr xCO2 + xH2O 4p
Notăm cu a = numărul de moli CxH2x (B) din reactorul de combustie nmoli initial (B + oxigen) = 5289 mol
Vfinal = 2657 mol oxigen exces
Δn = 5289 - 2657 = 2632 mol de B + oxigen consumat icircn reacția de ardere
a + 15 a∙x = 2632 (1)
Δmcontainer = 8467 ndash 7653 = 814 g
a∙44∙x + a∙18∙x = 814 masa de CO2 absorbit de Ascarit = a∙44∙x masa de apă absorbită de perclorat de
magneziu anhidru este a∙18x
a∙x=1313 (2)
din (1) si (2) rezultă a= 06625 mol B x = 2 4p
B C2H4 2p
CC2H4Cl2 2p
masă compus C = 38g 2p
p = 0128 atm = 9728 torr 5p
Barem elaborat de
prof Rodica BĂRUŢĂ Colegiul Naţional Horea Cloşca şi Crişan ldquoAlba Iulia
prof Lavinia MUREŞAN Colegiul Naţional Alexandru Papiu Ilarianldquo Tg Mureş
pag 1 din 7
OLIMPIADA DE CHIMIE
etapa județeanăa municipiului Bucureşti
17 martie 2018
Clasa a X-a
Varianta 1
Indicații
Pentru rezolvarea problemelor utilizați masele atomice rotunjite din TABELUL PERIODIC AL ELEMENTELOR - Anexă
Subiectul I 25 puncte
A 13 puncte
Olimpiada Internațională de Chimie este un concurs internațional pentru elevii de liceu Prima participare a
Romacircniei la Olimpiada Internațională de Chimie a fost icircn 1970 icircn Ungaria iar icircn anii 1974 și icircn 1983 Romacircnia a
fost gazda olimpiadei internaționale Prima ediţie a Olimpiadei Internaţionale de Chimie a avut loc la Praga icircn
1968 iar a 50ndasha ediție se va organiza icircn 2018 la Bratislava și Praga
Prima problemă de chimie organică din cadrul unei olimpiade internaționale este problema de mai jos (nr 1)
care a fost propusă icircn anul 1969 la Katowice Polonia
1 O probă cu volumul de 10 cm3 dintr-o hidrocarbură gazoasă necunoscută se arde icircn 70 cm
3 oxigen Prin
răcirea amestecului gazos rezultat volumul acestuia scade la 65 cm3 Acest amestec gazos este barbotat printr-o
soluție de hidroxid de potasiu volumul reducacircndu-se la 45 cm3 care sunt absorbiți de pirogalol Știind că toate
volumele sunt măsurate icircn condiții normale determinați fomula moleculară a hidrocarburii necunoscute
2 Tetra-terț-butilmetanul un izoheptadecan este un compus organic ipotetic cu formula C17H36 Acest compus
este de interes deoarece se crede că este cea mai mică hidrocarbură saturată aciclică care nu poate exista din
cauza icircmpiedicării sterice
a Scrieți formula de structură a acestui izoheptadecan și denumiți-l conform IUPAC
b Notați numărul de radicali divalenți care provin de la tetra-terț-butilmetan
3 Floarea-soarelui este o plantă frumoasă şi utilă Frumuseţea acestei flori a icircnaripat imaginaţia oamenilor
născacircnd multe legende Pictori celebri au imortalizat-o ajungacircnd celebră pictura lui V Van Gogh Se ştie că
floarea-soarelui are şi proprietăţi curative deorece conţine grăsimi sănătoase fibre proteine vitamine sau
minerale
Compușii notați cu X și Y au fost izolați din floarea soarelui
3 2 2( ) ( )X CH CH CH C C CH CH CH CH CH CH
3 5 2( ) ( )Y CH C C CH CH
a Denumiți compusul X conform IUPAC
b Scrieți formula de structură a unui izomer de poziție al compusului Y care reacționează cu reactivul
Tollens icircn raport molar 12
4 Terpenii cunoscuți și sub denumirea de izoprenoide reprezintă o grupă de substanțe chimice heterogene din
punct de vedere structural care sunt foarte răspacircndite icircn natură Structura lor de bază pornește de la cea
a izoprenului
a Prin oxidarea izoprenului cu dicromat de potasiu icircn mediu acid se formează CO2 H2O și un cetoacid
Scrieți formula de structură a cetoacidului și calculați raportul molar izopren K2Cr2O7 H2SO4
b Scrieți formulele de structură ale alcoolilor cu formula moleculară C5H10O izomeri de constituție care pot
forma la deshidratare izopren
pag 2 din 7
B 12 puncte
1 Se dă seria de compuși organici
a Notați literele corespunzătoare compușilor care conțin un număr egal de atomi de carbon terțiar respectiv
cuaternar icircn moleculă Precizați numărul atomilor de carbon terțiar respectiv de carbon cuaternar din molecula
fiecărui compus ales
b Denumiți compusul B Scrieți formula de structură a compusului obținut prin oxidarea lui B cu KMnO4 icircn
mediu acid
2 Scrieți formula de structură a produsului majoritar obținut la bromurarea compușilor de mai jos icircn raport
molar 11
a b
3 Scrieți formulele de structură ale substanțelor notate cu literele X Y Z și respectiv A B C din următoarele
ecuații chimice și indicați icircn fiecare caz produsul majoritar de reacție
a
CH2
CH CH CH CH CH2 Br
2
CCl4
X
Y+
Z Compușii X Y și Z sunt izomeri de constituție avacircnd raportul masic C Br = 9 20
b
CH2
CH3O
CH3O CH
C
ClO
CH2
AlCl3
A
B
C
Subiectul II 20 puncte
A 8 puncte
Doi alcooli izomeri de poziție A și B cu formula moleculară C9H10O dau aceeași hidrocarbură C icircn prezența
acidului sulfuric la icircncălzire (reacția 1) Hidrogenarea catalitică a lui C (reacția 2) conduce la hidrocarbura D cu
formula moleculară C9H10 care prin nitrare (reacția 3) conduce numai la doi mononitroderivați aromatici X și Y
a Determinați fomulele de structură ale compușilor notați cu literele A B C D X și Y
b Scrieți ecuațiile chimice ale celor trei reacții
c Scrieți formulele de structură ale compușilor care se obțin la oxidarea compușilor X și Y cu soluție acidă de
KMnO4 și denumiți-i conform IUPAC
pag 3 din 7
B 7 puncte
Hidrocarbura X cu formula brută C3H5 conţine icircn moleculă un atom de carbon primar trei atomi de carbon
secundar un atom de carbon terţiar şi unul cuaternar Sub acţiunea K2Cr2O7H2SO4 compusul X se transformă icircn
substanţa Y care prin icircncălzire se decarboxilează (eliminare de CO2) transformacircndu-se icircn cetona Z
a Determinați formula moleculară a hidrocarburii X
b Cunoscacircnd raportul molar al reactanților icircn reacția de oxidare energică X K2Cr2O7 H2SO4 = 1 1 4
determinați formulele de structură posibile ale hidrocarburii X care corespund cerințelor problemei
c Scrieți formulele de structură posibile ale compușilor notați cu literele Y și Z care corespund cerințelor
problemei și notați denumirile IUPAC ale acestora
C 5 puncte
Hidrocarbura A cu raportul masic C H = 16 1 participă la următoarele transformări
04 2 4 2 2
8 4 32 2KMnO H SO t C H O
A B C H O
2 42 CCl etanol 4HBrBr KOHA C D
2 hidratareD X Y
a Determinați formula moleculară a hidrocarburii A
b Scrieți formulele de structură ale substanțelor notate cu literele A B C D X și Y
Subiectul III 20 puncte
Informații I Hidrogenarea alchinelor
Adiția hidrogenului la alchine poate conduce la trans-alchene sau la cis-alchene icircn funcție de condițiile de
reacție
R C C RPdPb+2
C C
R
H
R
H
H2
R C C R C C
H
R
R
H
H2
Na
NH3 lichid
II Reacţiile acetilurilor metalice cu aldehide sau cetone
Acetilurile sodice (cel mai bine icircn amoniac lichid) şi acetilurile magneziene (icircn eter) reacţionează cu aldehide şi
cetone dacircnd alcooli acetilenici (A E Favorski) de exemplu
CH3
C
CH3
O NaC CH
CH3
C
CH3
ONa
C CH
H2OCH3
C
CH3 C CH
OH
-12H2-NaOH
III Reacția Heck
Premiul Nobel pentru chimie a fost acordat icircn anul 2010 americanului Richard Heck și japonezilor Akira Suzuki
și Ei-ichi Negishi pentru cercetările lor asupra cuplajului icircncrucişat catalizat cu paladiurdquo Numită și reacția
Heck reacția de cuplare icircncrucișată catalizată de Pd este de o importanță deosebită deoarece permite substituția
pe atomii de carbon hibridizați sp2
unde X = I Br etc
R H R Ar CN etc
Această reacție de cuplare este stereoselectivă cu predilecție pentru trans-cuplare
pag 4 din 7
A 5 puncte
Scrieți ecuaţiile reacţiilor prin care se pot realiza următoarele transformări
1 pornind de la etină rarr cis-2-butenă (icircn cel mult 4 etape)
2 folosind doar benzen (ca sursă de carbon) rarr acid 3-benzoilpropenoic (icircn cel mult 3 etape)
B 5 puncte
Utilizacircnd reacția Heck a fost posibilă obținerea compusului B icircn condiții blacircnde și cu randament bun pornind de
la substanța T folosind schema
H2C CH C6H5 Pd
700C
(CH3COO)2A
PdCS
1500C-2H2
B(C48H32)
4 T
-4HBr Substanța T are următoarea formulă de structură
a Calculați formula brută a compusului B
b Determinați raportul atomic C Br icircn substanța T
c Determinați numărul de covalențe sigma din molecula substanței T
d Scrieți formulele de structură ale compușilor A și B
e Calculați numărul de electroni π (pi) din 3 mol de compus B
C 10 puncte La arderea unui mol de hidrocarbură X reacția fiind totală raportul molar X CO2 H2O = 1 12 6 Prin
oxidarea unui mol de hidrocarbură X cu dicromat de potasiu icircn soluție acidă se obțin substanțele C6O6 CO2
H2O icircn raport molar C6O6 CO2 H2O = 1 6 6
a Determinați formula moleculară a hidrocarburii X
b Scrieți formulele de structură ale substanțelor X și C6O6
c Hidrocarbura Y care este izomer de constituție al hidrocarburii X formează prin oxidare cu KMnO4 icircn
soluție acidă CO2 H2O și o substanță organică cu formula moleculară C7H6O2 pe care Mitscherlich a obţinut-o
icircn anul 1834 dintr-o răşină extrasă din arborele Styrax benzoin numită benzoe sau smirnă
c1 Scrieți formula structurală a hidrocarburii Y denumiți conform IUPAC hidrocarbura determinată
c2 Calculați volumul soluției acide de KMnO4 2 M necesar oxidării unui număr de moli de hidrocarbură
Y egal cu numărul atomilor de carbon din molecula acesteia
Subiectul IV 35 puncte
Informații
I Ozonoliza alchenelor
Ozonoliza constă practic icircntr-o succesiune de două reacţii
- Acţiunea moleculei de ozon asupra legăturii C=C cu formare de ozonidă instabilă explozivă
- Hidroliza ozonidei cu formarea de compuşi carbonilici corespunzători (aldehide sau cetone)
C C
RR
R H
1O3
2H2Ored
-H2O2
C
R
R
O + C
R
H
O
cetonatilde aldehidatilde De obicei icircn cazul formării aldehidelor pentru a evita posibila lor oxidare mai departe de către apa oxigenată
rezultată se introduce icircn amestecul de reacție icircn final un reducător (Zn NaHSO3 Na2S2O3 etc)
H2O2 + Zn rarr ZnO + H2O
II Metateza alchenelor (olefinelor)
Metateza alchenelor este o reacție organică care implică redistribuirea fragmentelor de alchene prin scindarea și
regenerarea dublei legături carbon-carbon icircn prezența unor catalizatori specifici icircn general pe bază de wolfram
Datorită simplității relative a metatezei alchenei acest proces creează mai puține produse secundare nedorite și
mai puține deșeuri periculoase decacirct cele rezultate din reacțiile organice alternative
pag 5 din 7
O altă reacție cu o aplicație practică mare este polimerizarea prin metateză cu deschiderea catenei ciclice
Datorită acestei reacții a devenit posibilă obținerea multor poliolefine care nu ar fi putut fi obținute prin
polimerizarea convențională cu monomeri vinilici
III Sinteze dien (Diels-Alder)
Sintezele dien (reacţii de cicloadiţie [4+2]) sunt reacţiile dintre un sistem dienic conjugat care reprezintă
componenta dienică şi un sistem alchenic (de obicei substituit cu grupe atrăgătoare de electroni) numit filodienă
(sau dienofilă) Produşii de reacţie cu structură ciclohexenică poartă numele de aducţi
Schema generală a reacţiei unei sinteze dien este următoarea
Icircn termenul cicloadiţie [4+2] 4 se referă la cei patru electroni π cu care diena participă la reacţie iar 2 la
electronii π ai filodienei Sintezele dien pot fi reacții intermoleculare sau intramoleculare
A 20 puncte
1 Determinați formulele de structură posibile ale hidrocarburii care prin ozonoliză reductivă formează numai
următorul compus
O=CH CH2 CH2 C
O
CH2 CH2
O
C CH O
2 Scrieți formulele de structură ale substanțelor care se obțin la metateza următoarelor olefine
a 1-butenă b
c
3 Norbornena se obține printr-o reacție Diels-Alder folosind ciclopentadienă și etenă
a Scrieți ecuația reacției de obținere a norbornenei
b Polinorbornena utilizată icircn industria cauciucului pentru antivibrație se obține printr-o reacție de
polimerizare prin metateză cu deschidere de ciclu icircn prezență de catalizatori specifici (RuCl3middotHClmiddotROH)
b1 Scrieți formula de structură a polinorbornenei
b2 Scrieți formula de structură a compusului majoritar care se obține la oxidarea energică a polinorbornenei
4 Se dau următoarele scheme de transformări
t0CX
KMnO4
H2SO4
Y
(A)
04 2 4H
179 3KMnO SOt Cdecatrien onă W Z
a Notați denumirea substanței A
b Scrieți formula de structură a compusului 179-decatrien-3-onă
c Știind că substanța Y are NE = 3 identificați substanțele notate cu literele X Y W și Z și scrieți formulele
de structură ale acestora
pag 6 din 7
B 15 puncte
Prin reformare catalitică o hidrocarbură lichidă X care conține 84 C procente masice este transformată icircntr-o
hidrocarbură aromatică Y Reacțiile care au loc icircn timpul procesului sunt de ciclizare și de dehidrogenare
Reformarea catalitică are loc icircntr-un reactor icircn prezența catalizatorilor (Al2O3Pt) la o temperatură de
aproximativ 500degC
1 Stabiliți formula moleculară a hidrocarburii X și scrieți ecuația reacției corespunzătoare transformării sale icircn
hidrocarbura aromatică Y
2 Conversia hidrocarburii X icircn hidrocarbură aromatică Y icircn reactor este de 15 Amestecul de reacție rezultat icircn
urma conversiei este supus următoarei proceduri este adus icircn condiții standard și după icircndepărtarea substanței
gazoase este supus din nou reformării catalitice Determinați de cacircte ori este necesară repetarea procedurii
descrise mai sus astfel icircncacirct conversia hidrocarburii X să fie mai mare de 30
3 Procesul descris mai sus a fost realizat la o presiune apropiată de cea atmosferică și icircn condiții de neechilibru
Procesul industrial real se produce la o presiune de cacircteva zeci de atmosfere și icircn condiții de echilibru Icircntr-un
reactor de 1 m3 conținacircnd catalizator necesar procesului de reformare catalitică s-au introdus 10 kg de substanță
X După un timp la o temperatură de 511deg C presiunea din reactor a devenit 27 atm Consideracircnd că icircn reactor
are loc numai conversia lui X icircn Y iar volumul ocupat de catalizator se neglijează determinați
a presiunile parțiale ale gazelor din reactor la echilibru
b conversia hidrocarburii X
c constanta de echilibru Kp
4 Amestecul de reacție obținut la punctul 3 icircncălzit la 600degC este introdus icircntr-un reactor icircn prezența
catalizatorilor de oxizi de siliciu și aluminiu Substanța Y este transformată icircn omologul inferior Z cu utilizare
practică mult mai mare decacirct Y conform procesului
Y + Z +
Se consideră că substanța X rămasă nu participă la acest proces și nu influențează echilibrul chimic
a Scrieți ecuația transformării hidrocarburii Y icircn omologul inferior Z
b Calculați conversia hidrocarburii Y icircn omologul inferior Z cunoscacircnd constanta de echilibru a procesului
Kp=17
NOTĂ Timp de lucru 3 ore
ANEXA TABELUL PERIODIC AL ELEMENTELOR
Volumul molar (cn) 3 1
mV 224 dm mol
Constanta universală a gazelor 3 1 1R 0082 atm dm mol K
Numărul lui Avogadro 23 1
AN 6022 10 mol
Subiecte selectate și prelucrate de
Gheorghe Costel profesor la Colegiul Național Vlaicu Vodă Curtea de Argeș
Carmen Boteanu profesor la Şcoala Centrală Bucureşti
Dorina Facircntacircnă-Galeru profesor la Colegiul Naţional Militar Ştefan cel Mare Cacircmpulung Moldovenesc
pag 7 din 7
ANEXA TABELUL PERIODIC AL ELEMENTELOR
pag 1 din 7
OLIMPIADA DE CHIMIE
etapa județeanăa municipiului Bucureşti
17 martie 2018
Clasa a X-a
BAREM DE EVALUARE ȘI NOTARE
Varianta 1
Orice modalitate de rezolvare corectă a cerințelor se va puncta corespunzător
Subiectul I 25 puncte
A 13 puncte
1
2 2 2
4
4 2x y
x y yC H O x CO H O
2COV 20 3cm
2O consumatV = 70 ndash 45 = 253cm
2 2C H 3 puncte
2 a Formula de structură a tetra-terț-butilmetanului15 puncte
denumirea IUPAC a tetraterț-butilmetanului 2244-tetrametil-33-diterț-butilpentan 15 puncte
b 3 radicali divalenți provin de la tetraterț-butilmetan 075 puncte
3 a 13511-tridecatetraen-79-diină 15 puncte
b formula de structură a unui izomer de poziție al compusului Y care are două legături triple marginale
05 puncte
4 a
CH3 C
O
COOH 075 puncte
izopren K2Cr2O7 H2SO4 = 1 3 12 15 puncte
b 4 formule de structură 4 x 05 = 2 puncte
CH2 CH C
OH
CH3
CH3
CH2 CH C
OH
CH3
CH2H
CH3 CH C
OH
CH3
CH2
CH2 CH C
OH
CH3
CH22
B 12 puncte
a B și C au icircn moleculă cacircte 14 atomi de carbon terțiar și 6 atomi de carbon cuaternar
- compușii B și C 2 x 075 = 15 puncte
- nrat de carbon terțiar 025 puncte
- nrat de carbon cuaternar 025 puncte
b 3-fenil-3-m-tolil-3-p-tolilpropenă 125 puncte
pag 2 din 7
C
COOHCOOH
COOH
075 puncte
2
a b
2 formule x 1=2 puncte
3 a
formulele de structură ale celor 3 compuși izomeri notați cu literele XYZ sunt
CH2 CH CH CH CH CH2
Br Br
CH2 CH CH CH CH CH2
Br Br
CH2 CH CH CH CH CH2
Br Br
formulele de structură ale celor 3 compuși izomeri notați cu literele XYZ 3 x 075 p = 225puncte
produsul majoritar este 16-dibromo-24-hexadienă CH2 CH CH CH CH CH2
Br Br 075 puncte
b
formulele de structură ale substanțelor notate cu literele ABC sunt
O
CH2
OCH3
OCH3
OCH3
OCH3
CH2
OCH3
OCH3
O OCH3
OCH3
O
OCH3
OCH3 CH2
3 x 075p = 225puncte
produsul majoritar este
O
CH2
OCH3
OCH3
075 puncte
Subiectul II 20 puncte
A 8 puncte
a
formulele de structură ale celor 2 alcooli izomeri notați cu literele A și B
OH
OH
pag 3 din 7
formula de structură a compusului notat cu litera C
formula de structură a compusului notat cu litera D
formulele de structură ale celor doi mononitroderivați aromatici X și Y
N O2 NO2
formulele de structură ale compușilor notați cu literele A B C D X Y 6 x 05 =3 puncte
b
Reacția 1 2 x 05 =1punct
OH
H2SO4
-H2O
și
OHH2SO4
-H2O
Reacția 2 1punct
H2
Reacția 3 1punct
HNO3N O2
NO2
-H2O
COOH
NO2
COOH
acidul 3 nitro-12-benzendicarboxilic
formula de structură și denumirea IUPAC 05 + 05 = 1 punct
COOH
NO2
COOH
Acidul 4 nitro-12-benzendicarboxilic
formula de structură și denumirea IUPAC 05 + 05 = 1 punct B 7 puncte
a C6H10 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip075 puncte
b formulele de structură posibile ale hidrocarburii X
CH2 CH2 CH3 CH3CH2
CH3
formulele de structură helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 3 x 1 = 3 puncte
pag 4 din 7
c formulele de structură posibile ale substanței Y
CH3 CH2 CH2 C CH2 COOH
O acidul 3-cetohexanoic
CH3 CH2 CH2C CH2 COOH
O acidul 4-cetohexanoic
CH3 CH2 CH2C CH2 COOH
O acidul 5-cetohexanoic
formulele de structură helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 3 x 05 = 15 puncte
denumirile IUPAChelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 3 x 025 = 075 puncte
formulele de structură posibile ale substanței Z
CH3 CH2 CH2C CH3
O 2-pentanonă CH3 CH2 CH2C CH3
O 3-pentanonă
formulele de structură helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 2 x 025 = 05 puncte
denumirile IUPAChelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip2 x 025 = 05 puncte
C 5 puncte
a determinarea formulei moleculare a hidrocarburii A C16H12 14 puncte
b
[O]
KMnO4H+ 8
COOH
COOH
t0C
-2H2O
C
C
O
O
O2 2
A B
formulele de structură ale substanțelor notate cu literele A B C D X Y 6 x 06 = 36 puncte
2Br2
CCl4
BrBr
Br Br
KOHetanol
-4 HBr
C D
Hidratare
O
O
2
O
O
X Y
sau invers
pag 5 din 7
Subiectul III 20 puncte
A 5 puncte
1 etină rarr acetilură disodicărarr2-butinărarr cis-2-butenă helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 2 puncte
2 benzenrarranhidridă maleică
benzen+ anhidridă maleică acilare Friedel Crafts acid 3-benzoilpropenoic helliphelliphelliphelliphelliphellip 3 puncte
Obs Se acordă 60 din punctaj dacă numărul de etape este mai mare decacirct cel din cerință
B 5 puncte
a C H = 3 2 05 puncte
b C Br = 4 1 1 punct
c 30 covalențe sigmamoleculă T 075 puncte
d compusul A 1 punct
unde Ph- este C6H5- radicalul fenil
compusul B 1 punct
e 3middot48middotNA electroni π 075 puncte
C 10 puncte
a 12 12C H 2 puncte
b
2 puncte
O
O
O
O
O
O
2 puncte
c
c1
CH CH CH CH CH CH2
1 punct
1-fenil-135-hexatrienă 1 punct
c2 36 L soluție KMnO4 2 M 2 puncte
Subiectul IV 35 puncte
A 20 puncte
1 formulele de structură posibile ale hidrocarburii
2 puncte
pag 6 din 7
2 puncte
2a
3 2 2 3 2 2CH CH CH CH CH CH CH CH
formulele de structură ale substanțelor obținute 2 x 075 = 15 puncte
b
CH CH CH2 CH2
formulele de structură ale substanțelor obținute 2 x 075 = 15
puncte
c
CH2 CH2
formulele de structură ale substanțelor obținute 2 x 075 =15 puncte
3 a
helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 2 puncte
b
b1 formula de structură a polinorbornenei
helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 2 puncte
b2
COOHCHOO
helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 2 puncte
4 a 3-metil-139-decatrienă 075 puncte
b formula de structură a compusului 179 3decatrien onă 075 puncte
t0C KMnO4
H2SO4
(A)
COOH
C
OX Y
O
t0C KMnO4
H2SO4
O
COOH
COOH
O
WZ
formulele de structură ale substanțelor notate cu literele X Y Z Whelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 4 x 1 = 4 puncte
B 15 puncte
1 C7H16 1 punct
pag 7 din 7
CH3 CH2)5 CH3
CH3
4H2(
1 punct
2 După icircndepărtarea hidrogenul gazos amestecul rezultat este format din n-heptan lichid și toluen
Dacă pornim de la 1 mol de n-heptan după prima trecere prin reactor icircn faza lichidă obținem 015 mol toluen
După prima trecere
- 015 mol toluen
- 085 mol n-heptan
După a doua trecere
015 + 085015 = 02775 mol toluen
1 ndash 027 75= 07225 mol n-heptan
După a treia trecere
02775 + 07225015 = 03858 mol toluen
1 ndash 0386 = 0614 mol n-heptan
raționament corect 25 puncte
o conversie de peste 30 va fi realizată după 3 treceri 05 puncte
3 a
10000100
100X mol
C7H16 C7H8 + 4H2
ințial 100 0 0
consumat x 0 0
echilbru 100-x x 4x
Număr total de moli 100 + 4x
100 + 4x = PV RT
1000 27
4200082 784
mol
(100 minus x) + x + 4x = 420
unde x = 80 mol
p(H2) = (480 420) 27 = 2057 atm
p(C7H8) = (80 420) 27 = 514 atm
p(C7H16) = [(100ndash80) 420] 27 = 128 atm
raționament corect 25 puncte
valorile numerice ale celor 3 presiuni parțiale 3 x 05p =15 puncte
b conversie = 80 100 = 08 = 80 05 puncte
c constanta de echilibru
7 8 2
7 16
4
HC H
p
C H
p pK
p
= 718middot105 1 punct
4
a C7H8 + H2 C6H6 + CH4 15 puncte
b C7H8 + H2 C6H6 + CH4
Din constanta de echilibru a reacției de mai sus se determină conversia toluenului icircn benzen = 0861= 861
Raționament corect 25 puncte
Valoare numerică a conversiei 05 puncte
Barem elaborat de
Gheorghe Costel profesor la Colegiul Național Vlaicu Vodă Curtea de Argeș
Carmen Boteanu profesor la Şcoala Centrală Bucureşti
Dorina Facircntacircnă-Galeru profesor la Colegiul Naţional Militar Ştefan cel Mare Cacircmpulung Moldovenesc
Ministerul Educației Naționale
pag 1 din 4
OLIMPIADA DE CHIMIE etapa județeanăa municipiului Bucureşti
17 martie 2018
Clasa a XI-a
Varianta 1
Subiectul I helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 20 puncte
A 12 puncte
Pentru compușii de mai jos care au următoarele denumiri
A 123-triclorociclopentan
B 25-dibenzilidenciclopentanona
C acid ciclopentil-235-tricarboxilacetic
D acid trideca-3578-tetraen-1012-diinoic
E acid 4-cloro-25-heptadien-17-dioic
F 23-diclorobiciclo[221]heptan
G 24-dicloropentan-3-ol
H 25-diclorospiro[33]heptan
rescrieți tabelul de mai jos pe foaia de concurs și completați-l conform cerințelor
Compusul Formula de structură a
compusului Numărul stereoizomerilor
Numărul perechilor de
enantiomeri
A
B
C
D
E
F
G
H
B 8 puncte
O probă bdquoardquo dintr-un amestec echimolecular conține doi acizi saturați (A) un acid monocarboxilic
și (B) un acid dicarboxilic care are icircn moleculă un atom de carbon mai mult decacirct acidul (A) Dacă
proba bdquoardquo se tratează cu NaOH rezultă un amestec bdquobrdquo de trei săruri icircn care procentul masic de
sodiu este de 23 Dacă aceeași probă bdquoardquo se tratează cu PCl5 icircn exces și apoi este supusă
esterificării cu etanol luat icircn exces de 25 se obține un amestec organic bdquocrdquo care conține alături de
esteri și 12212 etanol (procente masice)
a Calculați masa probei bdquoardquo necesară obținerii a 500 g amestec bdquobrdquo
b Identificați cei doi acizi din proba bdquoardquo
c Calculați masa amestecului organic bdquocrdquo
Ministerul Educației Naționale
pag 2 din 4
Subiectul II 25 puncte
A
1 17 puncte
Determinati formula moleculară stabiliți formula de structură și denumirea pentru compusii (A)
(B) (C) și (D) despre care se cunosc următoarele informații
a Compusul (A) conține 3555 O (procent masic) are icircn moleculă un atom de carbon terțiar nu
reacționează cu NaOH icircn reacția cu sodiul eliberează 224 L (cn) H2 per mol (A) și consumă la
oxidare 1 L de solutie acidă de K2Cr2O7 13M per mol A
b Compusul (B) este o monoamină saturată are 4 stereoizomeri optici reacționează cu HNO2 iar
la arderea a 02 mol (B) se consumă 2184 L (cn) de aer (cu 20 O2 procente de volum)
c Compusul aromatic (C) (p-disubstituit) are 2 atomi de oxigen icircn moleculă și nu are atomi de
carbon cuaternar icircn reacție cu NaOH formează o sare monosodică iar icircn reacție cu anhidrida
acetică formează un compus monoacetilat masa molară a compusului (C) crescacircnd după acilare
cu 3043
d Compusul dihalogenat (D) are 2 stereoizomeri formează prin hidroliză un compus care tratat cu
reactivul Fehling formează un precipitat roșu Din 214 g (D) supuse analizei cantitative s-au
obținut 376 g precipitat gălbui
2 8 puncte
Stabiliți formulele de structură și numărul izomerilor pentru
a compușii izomeri de constituție care au aceeași formulă moleculară cu (A) și au unul sau mai
mulți atomi de carbon asimetric icircn moleculă
b compușii izomeri de constituție care au aceeași formulă moleculară cu (B) și nu reacționează cu
clorura de acetil
c compușii trisubstituiți izomeri care au aceeași formulă moleculară cu (C) și au comportament
chimic identic cu acesta
d compușii izomeri de constituție care au aceeași formulă moleculară cu (D) ai căror izomeri
geometrici sunt optic activi
Subiectul III helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25 puncte
A 13 puncte
Un acid gras saturat (A) este polietoxilat cu oxid de etenă formacircnd un hidroxiester (X) icircn care
procentul masic de oxigen este de 2666 și un diester (Y) icircn care procentul masic de oxigen este
de 2126 Pentru obținerea fiecărui ester s-a folosit aceeași cantitate de oxid de etenă Dacă se iau
icircn lucru 50 mol de acid (A) conversia oxidului de etenă este de 100 iar conversia totală a
acidului (A) este de 90
a Identificați acidul gras (A) scrieți formula de structură și denumirea acestuia
b Stabiliți formulele de structură ale celor doi esteri (X) și (Y)
c Calculați cantitatea (moli) de oxid de etenă luat icircn lucru
d Calculați procentul molar de acid (A) netransformat și procentul masic de hidroxiester (X) icircn
amestecul organic rezultat
Ministerul Educației Naționale
pag 3 din 4
B 12 puncte
Scrieți formulele de structură ale compușilor din schemele de transformări de mai jos
1)
X rarr A
rarr B
rarr C
Y
D
rarr E
rarr F
Z rarr G
rarr H
rarr I
icircn care X ndash anisolul Y ndash ciclohexanona Z ndash 2-butenilfenileterul
2)
L
rarr M rarr N
O
rarr P
rarr R(C7H15N)
R(C7H15N)
rarr S
- L este o hidrocarbură ciclică cu formula moleculară C5H8
- Reducerile se fac cu NaBH3CN și nu au loc la gruparea carbonil
- P este o bază azotată heterociclică supusă unor eliminări (degrădari) Hofmann
Subiectul IV helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 30 puncte
A 10 puncte
Salbutamolul este un bronhodilatator folosit icircn tratamentul astmului și al bronșitei cronice
Salbutamolul (notat cu F) se poate obtine conform schemei de mai jos
rarr
rarr
rarr
rarr
icircn care
- reacția 1 este o transpoziție Fries icircn care esterii fenolici se transforma icircn p-acilfenoli
- substanța (A) este un compus o-disubstituit
- compusul (B) are formula moleculară C9H8O4
- substanța notată cu X este N-benzilterțbutilamina
- F are formula moleculară C13H21O3N
a Scrieți formulele de structură și denumirile IUPAC pentru compușii (A) și (B)
b Realizați sinteza compusului X prin maxim 6 reacții pornind de la acidul benzoic și acidul
dimetilpropanoic specificacircnd condițiile de reacție
c Scrieți formulele de structură ale substanțelor C D E F și G
B 10 puncte
Identificați substanțele notate cu litere din schema de mai jos și scrieți formulele de structură ale
acestora
rarr
rarr
rarr rarr
utilizacircnd următoarele informații
- substanța A cu formula moleculară C10H16O2 reacționează cu H2Ni icircn raport molar 1 3 și
dă reacția iodoformului
Ministerul Educației Naționale
pag 4 din 4
- formula de structură a substanței C este
- DIAB (diizoamilboranul) este un reactiv de hidroborurare selectivă
- diazometanul este folosit pentru metilarea unor grupe acide
C 10 puncte
1 Explicați de ce separarea izomerilor orto și para ai nitrofenolului se poate face prin antrenare cu
vapori de apă
2 Un amestec echimolecular de dietilamină și trietilamină se tratează cu clorură de acetil icircn exces
Scrieți ecuațiile reacțiilor care au loc și notați denumirea compușilor din amestecul final
3 Scrieți maxim cinci ecuații ale reacțiilor prin care fenilizopropilcetona se poate transforma icircn
fenilterțbutilcetonă
Se dau
- masele atomice H- 1 C- 12 N- 14 O- 16 K- 39 Cr- 55 Br- 80 Ag- 108 I- 127
- volumul molar (cn) 3 1
mV 224 dm mol
NOTĂ Timp de lucru 3 ore
Subiecte elaborate și prelucrate de
prof Carmen Bodea Colegiul Național Silvania Zalău
Ministerul Educației Naționale
pag 5 din 4
prof Mariana Pop Liceul Teoretic Emil Racoviță Baia Mare
pag 1 din 7
OLIMPIADA DE CHIMIE etapa județeanăa municipiului Bucureşti
17 martie 2018
Clasa a XI-a Varianta 1
Orice modalitate corectă de rezolvare a cerințelor va fi punctată corespunzător
Subiectul I helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 20 puncte
A 12 puncte
Compusul Formula de structură a compusului Numărul
stereoizomerilor
Numărul
perechilor de
enantiomeri
A
4 1
B
3 -
C
16 8
D CH CndashC CndashCH=C=CHndashCH=CHndashCH=CHndashCH2ndashCOOH 8 4
E HOOCndashCH=CHndashCHClndashCH=CHndashCOOH 4 1
F
3 1
G CH3ndashCHClndashCHOHndashCHClndashCH3 4 1
H
4 2
formula de structură 05 puncte
număr de stereoizomeri 05 puncte
numărul perechilor de enantiomeri 05 puncte
Total 8 compuși x 15 puncte = 12 puncte
pag 2 din 7
B 8 puncte
a Icircn 500 g amestec bdquobrdquo sunt 5 mol Na+ 1 p
500 = m ndash 5 g (H) + 5 23 g Na rarr m = 390 g amestec bdquoardquo 1 p
b) Macid1 Macid2 = Macid1 + 44 Mester1= Macid1 + 28 Mester2= Macid1 + 100
x - mol de acizi 3x mol etanol reacționați y - mol alcool nereacționat
y = 025∙3x = 12212∙mamestec bdquocrdquo100 rarr mamestec bdquocrdquo = 2825x 1 p
mamestec bdquocrdquo= 2825x = x∙(Mac1 + 28) + x∙(Mac1 + 100) + x∙075∙46 2 p
Macid1= 60 g molrarr acid acetic (CH3-COOH) 05 p
Macid2= 104 gmol rarr acid malonic (HOOC-CH2-COOH) 05 p
c) x = 2378 mol acid 1 p
mamestec bdquocrdquo = 671785 g 1 p
Subiectul II helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25 puncte
A
1 17 puncte
a) 4 puncte
A H2 = 1 1 rArr diol M = 90 gmol
rArr C4H10O2 2 puncte
A [O] = 1 1 rarr 1 grupă -OH la Cp și 1 grupă -OH la Ct
A
15 puncte 2-metilpropan-12-diol 05 puncte
b) 4 puncte
B O2 = 02 195 = 1 975
CnH2n+3N + 975O2 rarr nCO2 + (n+15)H2O +
N2
2 middot 975 = 3n + 15 rArr n = 6
rArr C6H15N 3 puncte
B
05 puncte
2-amino-3-metilpentan 05 puncte
c) 5 puncte
Mc = 42 rArr Mc =
= 138 gmol
C CnH2n-6O2 rArr n = 8
rArr C8H10O2 3 puncte
C NaOH = 1 1 rArr 1 grupă OH fenolică
C anh = 1 1 rArr Nu exista alta grupă OH deci al doilea atom de oxigen va fi eteric
C HO ndash C6H4 ndash O ndash CH2 ndash CH3 15 puncte
p-etoxifenol 05 puncte
d) 4 puncte
D AgBr = 1 2
02 mol AgBr rArr 01 mol D
rArr MD = 214
rArr C4H6Br2 (NE=1) 2 puncte
D CH3 ndash CH = CH ndash CHBr2 15 puncte
11-dibromo-2-butena 05 puncte
pag 3 din 7
2 8 puncte
a) C4H10O2 (NE=0) dioli (3) + hidroxieteri (4) = 7 compuși izomeri x 025 puncte = 175 puncte
b) C6H15N - Amine terțiare izomere 7 x 025 puncte = 175 puncte
(=4)
(=2)
(=1)
c) C8H8O2 - 10 compuși izomeri (săgeata indică poziția grupei ndashOH) x 025 puncte = 25 puncte
d) C4H6Br2 (NE = 1) 5 compusi izomeri x 04 puncte = 2 puncte
pag 4 din 7
Subiectul III helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25 puncte
A 13 puncte
a) 7 puncte
A CH3-(CH2)a-COOH 05 p
X R-COO-(CH2-CH2-O-)nH 1 p
Y R-COO-(CH2-CH2-O-)nOC-R 1 p
(1) O (icircn X) = acid
16(2 n)x1002666
M 44n
1 p
(2) O (icircn Y) = acid
16(3 n)x1002126
2M 44n 18
1 p
din relațiile (1) și (2) rezultă Macid și n
MA = 200 gmol 2 p
CH3-(CH2)10-COOH acid dodecanoic (acid lauric) 05 p
b) 2 puncte
n=5 1 p
X CH3-(CH2)10-COO-(CH2-CH2-O-)5H 05 p
Y CH3-(CH2)10-COO-(CH2-CH2-O-)5-OC-(CH2)10-CH3 05 p
c) 25 puncte
A + 5 oxid de etenă rarr X 05 p
x mol 5x mol x mol
2A + 5 oxid de etenă rarr Y + apă 05 p
2x mol 5x mol x moli x mol
A rarr A
y moli y mol 05 p
Din Ctot rarr x = 15 mol 05 p
număr de moli de oxid de etenă = 150 moli 05 p
d) 15 puncte
y = 5 mol A (netransformat)
A (molar) netransformat= 10 05 p
mamorganic final = 16330 g
X (masic) = 3858 1 p
B 12 puncte
16 formule de structură x 075 puncte = 12 puncte
Formulele de structură ale compușilor X Y Z nu se punctează
X A B C
pag 5 din 7
Y D E F
Z G H I
2)
L M N O
P R S
(14-pentadiena)
Subiectul IV helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 30 puncte
A 10 puncte a 25 puncte
A B
05 puncte 1 punct
acid 2-oxietanoilbenzoic 05 puncte acid 5-etanoil-2-hidroxibenzoic 05 puncte
b) (6 ecuații x 0 5 = 3 puncte) Obs Se acordă 60 din punctaj dacă ecuațiile reacțiilor sunt
corecte dar numărul lor este diferit de cel din cerință
(CH3)3CndashCOOH rarr (CH3)3Cndash
(CH3)3CndashCONH2
(CH3)3CndashNH2 (terțbutilamina = Z)
C6H5ndashCOOH rarr C6H5ndashCOCl
rarr C6H5ndashCONHndashC(CH3)3
rarr C6H5ndashCH2ndashNHndashC(CH3)3
- red cu Na ndashOH sau LiAlH4
c) 45 puncte
4 formule de structură x 1 punct = 4 puncte
pag 6 din 7
C D
E F
G Toluen 05 puncte
B 10 puncte
Substanța A C10H16O2 (NE = 3)
A H2 = 1 3 rArr 3 legături π
Reactia iodoformului este o reacție specifică pentru grupa carbonil cetonic care are icircn poziția o
grupă metil
Reacția 1 (HO- - H2O) este o condensare crotonică intramoleculară
formula de structură a lui B este
formula de structură a lui A este
D E F G
CH3
CH
COOCH3
CH2OH
CH3
CH3
CH
COOH
CH2OH
CH3
Structura A = 5 puncte
B D E F G - 5 structuri x 1 = 5 puncte
pag 7 din 7
C 10 puncte
1 2 puncte
Izomerul orto formează legături de hidrogen intramoleculare (05 puncte)
Izomerul para formează legături de hidrogen intermoleculare (05 puncte)
Deci punctul de fierbere izomer para gt punctul de fierbere izomer orto izomerul para nu poate fi
antrenat cu vapori de apă (1 punct)
2 3 puncte
(C2H5)2NH + CH3-COCl rarr CH3-CON(C2H5)2 + HCl
(C2H5)3 + HCl rarr (C2H5)3NH+Cl
- 2 x 075 = 15 puncte
Amestecul final de reacție va conține următorii compuși
- NN-dietilacetamida clorura de trietilamoniu și excesul de clorură de acetil 3x05= 15 puncte
3 5 puncte
C6H
5 C
O
CH (CH3)2
CH3MgBr
C6H
5 C CH (CH3)2
CH3
OH
KMnO4H
2O
C6H
5 C
CH3
OH
C
CH3
OH
CH3 C
6H
5 C
O
C(CH3)3
1 +
2 + H2O
H2O3 --
4 +
5H+
H2O--
1 2 - adiție CH3MgBr (la grupa carbonil) urmată de hidroliză
3 4 - deshidratare și oxidarea dublei legături cu reactiv Baeyer
5 - transpoziție pinacolică
5 ecuații x 1punct = 5 puncte
Obs Se acordă 60 din punctaj dacă ecuațiile reacțiilor sunt corecte dar numărul lor este diferit de cel
din cerință
Barem elaborat de
prof Carmen Bodea Colegiul Național Silvania Zalău
prof Mariana Pop Liceul Teoretic Emil Racoviță Baia Mare
pag 1 din 3
OLIMPIADA DE CHIMIE
etapa județeanăa municipiului Bucureşti
17 martie 2018
Clasa a XII-a
Varianta 1
Subiectul I helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 20 puncte
A Un amestec de metanol şi benzen icircn raport molar 2 3 are puterea calorică inferioară de 3745 MJkg La
arderea unui mol de benzen se degajă de 45 ori mai multă căldură decacirct la arderea unui mol de metanol apa
obţinută fiind icircn stare gazoasă Se cer
a) calculaţi puterea calorică inferioară a unui amestec echimolar de metanol şi benzen
b) calculaţi puterea calorică superioară a metanolului știind că entalpia standard de vaporizare a apei este 0
2vap H O( )
H 44 kJmol l
B La 200 C icircntr-un calorimetru cu capacitatea calorică C = 3 JK se introduc 4 g NaOH şi 146 mL de apă
distilată ( 1 g mL ) După dizolvare sistemul calorimetric se răceşte la 200
C şi apoi soluţia de NaOH se
neutralizează cu o soluţie de HCl de concentraţie 1 M ( s 1 g mL ) avacircnd temperatura 200
C Toate soluţiile
au căldura specifică 1 1c 418 J g K Știind că entalpia molară de dizolvare a NaOH este
0
diz NaOH(s)H 413 kJmol şi entalpia de neutralizare a unui acid tare cu o bază tare este
0
neutrH 5725 kJmol de apă formată se cer
a) temperatura soluţiei obţinute după dizolvarea NaOH
b) temperatura soluţiei finale după neutralizare
Subiectul II helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25 puncte
Se cunosc datele termochimice din tabelul următor 0
subl K(s)H
(kJmol)
0
subl2 (s)I
H
(kJmol)
0
dis2I (g)
H
(kJmol)
K(g)I
(kJmol)
0
diz KI(s)H
(kJmol)
1 I(g)I
(kJmol)
0
f KI(s)H
(kJmol)
0
hidr(aq)K
H
(kJmol)
0
hidr(aq)I
H
(kJmol)
878 628 1525 + 4192 + 1935 10084 - 3279 - 320 - 308
icircn care 0
subl K(s)H - entalpia standard de sublimare a potasiului 2
0
subl I (s)H - entalpia standard de sublimare a
iodului K(g)I - energia de ionizare a potasiului 1 I(g)I - prima energie de ionizare a iodului 0
diz KI(s)H - entalpia
standard de dizolvare a iodurii de potasiu 0
f KI(s)H - entalpia standard de formare a iodurii de potasiu
0
hidr K (aq)H şi 0
hidr I (aq)H - entalpia standard de hidratare a ionului de K respectiv a ionului de I
De asemenea se dau ciclurile
K(s)
K(g)
K(g)
+ 12
I2(s)
I(g)
I(g)+
KI(s)
hidratareK(aq) I(aq)+
U0KI
subl
imar
e
I2(g)21
dis
oci
ere
sub
lim
are
A
dizo
lvar
e
IK
pag 2 din 3
A) Se dizolvă 1 mol de KI(s) icircntr-o cantitate mare de apă obţinacircndu-se o soluţie foarte diluată Folosind
ciclurile de mai sus şi datele termochimice din tabelul dat calculaţi
a) energia de rețea a iodurii de potasiu0
KI(s)U (energia care se degajă la formarea unui mol de KI(s) (cristal) ca
urmare a atracțiilor electrostatice icircntre ionii gazoși de sarcini opuse (g) (g) (s)K I K I )
b) I(g)A - afinitatea pentru electron a iodului
B) Molecula de iod se poate scinda icircn două moduri
2 (s) (g) (g)(1) I I I 2 (s) (g)(2) I 2I
Folosind datele termochimice corespunzătoare
a) calculaţi variaţia de entalpie ce icircnsoțește procesul (1)
b) calculaţi variaţia de entalpie ce icircnsoțește procesul 2 (g)(s)
I 2e 2I
c) consideracircndu-se procesele de recombinare a fragmentelor rezultate icircn scindările (1) şi (2) precizaţi care
proces este favorizat termodinamic
Subiectul III helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25 puncte
O lamă de zinc pur cu masa suficient de mare este pusă icircn contact cu o soluție apoasă bine oxigenată
(2OP = 1 atm = const) care conţine HCI și ZnCl2 Concentrația HCl și concentraţia ZnCl2 sunt HClC = 1 M
respectiv 2ZnClC = 1 M iar temperatura electrolitului este de 25
0 C bdquoDizolvareardquo Zn icircn această soluție ar putea fi
reprezentată prin ecuaţia
2 2 2
1Zn 2HCI O ZnCl H O
2
Cunoscacircndu-se potenţialele standard de reducere 0
2Zn Zn0762 V şi
2 2
0
O H H O1229 V se cere
a) precizaţi dacă Zn bdquose dizolvărdquo sau nu icircn soluția dată
b) dacă Zn bdquose dizolvărdquo icircn soluția dată consideracircndu-se volumul soluției constant determinaţi prin calcul
concentraţia molară a ionilor 2Zn
la care procesul spontan icircncetează Explicaţi concluzia la care aţi ajuns
Informație
Pentru procesul de reducere ox ne red ecuaţia lui Nernst pentru potenţialul de reducere la 250 C este
0
0059 [ ]lg
[ ]ox red ox red
ox
n red unde [ ]ox - concentrația formei oxidate [ ]red - concentrația formei
reduse n - numărul de electroni implicat icircn procesul redox
Subiectul IV helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 30 puncte
Ecuaţia reacţiei de descompunere a substanței X este X(g) 2Y(g) 2Z(g)
La descompunere presiunea totală (P) icircn sistem variază astfel
t (s) 0 200 400 600 800 1200 1600
P (Torr) 300 4632 5968 706 7957 929 10183
Temperatura se menține constantă şi este 298 K De asemenea volumul reactorului este constant şi amestecul de
reacție se comportă ca un gaz perfect Se cer
a) verificaţi faptul că reacţia de descompunere a substanței X este de ordinul 1
b) determinaţi constanta de viteză şi timpul de icircnjumătățire
c) calculaţi presiunea amestecului de reacție după 15 minute şi la sfacircrşitul reacţiei
pag 3 din 3
d) cunoscacircndu-se energia de activare 410 J molaE calculaţi temperatura la care icircn 800 s reacționează 90
din cantitatea inițială de substanță X
Informații
1) Pentru reacțiile de ordinul 1 0 (X)
X
Cln k t
C unde 0 (X)C - concentraţia inițială a reactantului X iar
XC - concentraţia la momentul t a reactantului X k - constanta de viteză
2) Timpul de icircnjumătățire 12t reprezintă timpul icircn care concentraţia inițială a reactantului scade la jumătate
Se dau
- mase atomice H ndash 1 C ndash 12 N ndash 14 O ndash 16 Na ndash 23 K ndash 39 I ndash 127 Zn ndash 65 Cl ndash 355
- volumul molar (cn) 3 1
mV 224 dm mol
- numărul lui Avogadro 23 1
AN 6022 10 mol
- constanta universală a gazelor 3 1 1 1 1R 0082 atm dm mol K 8314 J mol K
- numărul lui Faraday 1F 96485 C mol 51 atm 1013 10 Pa
NOTĂ Timp de lucru 3 ore
Subiecte elaborate şi prelucrate de
prof Irina Popescu Colegiul Naţional bdquoI L Caragialerdquo Ploieşti
prof Iuliana Costeniuc Colegiul Naţional bdquoGrigore Moisilrdquo Bucureşti
prof Vasile Sorohan Colegiul Naţional bdquoCostache Negruzzirdquo Iaşi
pag 1 din 5
OLIMPIADA DE CHIMIE
etapa județeanăa municipiului Bucureşti
17 martie 2018
Clasa a XII-a
Varianta 1
BAREM DE EVALUARE ȘI DE NOTARE
Orice modalitate corectă de rezolvare a cerințelor se va puncta corespunzător
Subiectul I helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 20 puncte
A) 10 puncte
a)
3
6 6
3 3
6 6 6 6
0
c CH OH( )
0
c C H ( )
3
CH OH CH OH
3
C H C H
3
am
H a kJmol
H 45a kJmol
n 2x moli m 64 10 x kg se degajă2xa kJ
n 3x moli m 234 10 x kg se degaja135xa kJ
m 298 10 x kg se dega
l
l
3
6 6
33
0
c CH OH( )
0
c C H ( )
jă Q =155x kJ
37450 298 10Q q m 155xa 37450 298 10 x a 720
155
H a 720 kJmol
H 45a 3240 kJmol
l
l
(3 p)
3 6 6CH OH C H amn n 1 mol m 110 g 011 kgse degajă (720 3240) kJ
3960q 36000 kJkg
011
(2 p)
b)
i c i
1000 1000q H q 720 22500 kJkg
M 32
s iq q n 44 unde n - numărul de moli de apă care rezultă la arderea unui kg de metanol
(2 p)
3 2
3 2 2 2
CH OH H O(g)
s i
3CH OH O CO (g) 2H O(g)
2
2m 1 kg n kmoli 625 moli
32
q q n 44 22500 625 44 25250 kJkg
(3 p)
pag 2 din 5
B) 10 puncte
a)
cedat primit
NaOH primit
0
s
s
0
i i
Q Q
n 01 moli Q 01 41300 4130 J
Q 4130Q (C m c) t t 655
C m c 3 150 418
t t t t t t 2655 C
(4 p)
b)
2NaOH H O(formata) neutr
primit
sf
sf
HCl s s
sf
n 01 moli n 01 moli H 01 ( 5725) 5725 kJ 5725 J
Q 5725 J
QQ (C m c) t t
C m c
n 01 moli V 01 L soluţie HCl m 100 g soluţie HCl
m 150 100 250 g soluţie NaC
l
(4 p)
0 0
f i f
5725t t t 546 t 2546 C
3 250 418
(2 p)
Subiectul II helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25 puncte
A) 10 puncte
Aplicacircnd legea lui Hess icircn ciclurile date rezultă
a) 0 0 0 0
KI(s) diz KI(s) hidr hidrK (aq) I (aq)U H H H
0 0 0 0
KI(s) hidr hidr diz KI(s)K (aq) I (aq)U H H H 64735 kJmol (5 p)
b) 2 2
0 0 0 0 0
f KI(s) subl K(s) subl I (s) disoc I (g) K(g) I(g) KI(s)
1 1H H H H I A U
2 2
2 2
0 0 0 0 0
I(g) f KI(s) subl K(s) subl I (s) disoc I (g) K(g) KI(s)
1 1A H H H H I U 2952 kJmol
2 2 (5 p)
B) 15 puncte
a) 2 (s) (g) (g)(1) I I I 0
1H
2
0
2 (s) 2 (g) subl I (s)I I H 628 kJmol
2
0
2 (g) (g) disoc I (g)I 2I H 1525 kJmol
(g) (g) 1 I(g)I I e I 10084 kJmol
(g) (g) I(g)I e I A 2952 kJmol
2 2
0 0 0
1 subl I (s) disoc I (g) 1 I(g) I(g)H H H I A 9285 kJmol (5 p)
b)
2 (s) (g)I 2e 2I
2
0
2 (s) 2 (g) subl I (s)I I H 628 kJmol
2
0
2 (g) (g) disoc I (g)I 2I H 1525 kJmol
pag 3 din 5
(g) (g) I(g)2I 2e 2I 2A 2 ( 2952) kJ
2 2
0 0 0
subl I (s) disoc I (g) I(g)H H H 2A 3751 kJmol (5 p)
c)
Consideracircndu-se procesele de recombinare a fragmentelor rezultate icircn scindările (1) şi (2)
(g) (g) 2 (s)I I I
2 2
0 0 0 0
1 1 subl I (s) disoc I (g) 1 I(g) I(g)
H H ( H H I A ) 9285 kJmol
(g) 2 (s)2I I
2 2
0 0 0
2 subl I (s) disoc I (g)
H ( H H ) 2153 kJmol (4 p)
Inversul procesului (1) este favorizat energetic deoarece recombinarea fragmentelor este un proces puternic
exoterm (1 p)
Subiectul III helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25 puncte
a)
2
2 0 2
1 Zn Zn
0059Oxidare Zn Zn 2e lg[Zn ]
2
(3 p)
22 2
0 2 12
2 2 2 OH OO H
1 0059Reducere 2H O 2e H O lg([H ] p )
2 2
(3 p)
2[Zn ] [H ] 1M 2OP 1 atm
2 22
0 0
2 1 H OO H Zn ZnE 1229 ( 0762) 1991 V gt 0 (3 p)
dizolvarea zincului icircn soluția data are loc spontan (1 p)
b) Icircn timpul dizolvării Zn concentrația ionilor Zn2+
crește iar cea a H+ scade Procesul icircncetează atunci cacircnd
concentrațiile Zn2+
și H+ ajung la astfel de valori icircncacirct forţa electromotoare E este egală cu zero (3 p)
2 2 2 22 2
2 20 0 0 0
2 1 2 2H O H OO H O HZn Zn Zn Zn
0059 [H ] 0059 [Zn ]E lg 0 lg
2 [Zn ] 2 [H ]
2 267
2 2
[Zn ] [Zn ]lg 6749 3 10
[H ] [H ]
(3 p)
Pe baza raportului de mai sus se pot evalua concentrațiile ionilor Zn2+
și H+ atunci cacircnd procesul icircncetează
Scăderea concentrației H+ este de două ori mai rapidă decacirct creșterea concentrației ionilor Zn
2+ Astfel
concentrațiile ionilor Zn2+
și H+ sunt date de ecuaţiile
2
2
Zn[Zn ] 1 C
şi 2H Zn[H ] 1 C 1 2 C
(4 p)
2
2 2 2
2
67 2 67Zn
2 Zn Zn Zn
Zn
1 C3 10 (1 4 C 4 C ) n 1 C unde n 3 10
(1 2 C )
2 2
2
Zn Zn4n C (4n 1) C n 1 0
4n 1 4n şi n 1 n
2 2 2 2
2
Zn Zn Zn Zn4n C 4n C n 0 2 C 1 C 05 şi 2H Zn
C 2 C 1 2[Zn ] 15M (3 p)
[H ] 0 adică bdquodizolvareardquo Zn icircncetează atunci cacircnd tot HCl s-a consumat icircn proces (2 p)
pag 4 din 5
Subiectul IV helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 30 puncte
a)
Fie - gradul de disociere al reactantului X
X (reacţ) X (reacţ)
0 (X) 0
C P
C P X (reacţ) 0 0 X (reacţ) 0XP P P P P (1 ) P unde XP - presiunea parţială a
reactantului X la momentul t
X(g) 2Y(g) 2Z(g)
Momentul PX PY PZ P
t 0 P0 - -
t 0(1 ) P 02 P 02 P 0(1 3 ) P
t 0 02P 02P 04P
k t0 0
X 0
0 (X)
X
C P P 1ln ln ln k t ln k t 1 e
C P (1 )P 1
La momentul t 0P (1 3 ) P k t k t
0 0 0 0P P 3(1 e )P P 4P 3P e
k t k t0 0
0 0
4P P 3Pe e
3P 4P P
0
0
3Pk t ln
4P P
0
0
3P1k ln
t 4P P
(6 p)
t = 200 s (1) 3 1
1k 10 s
t = 400 s (2) 3 1
1k 10 s
t = 600 s (3) 4 1
1k 999 10 s
t = 800 s (4) 3 1
1k 10 s
t = 1200 s (5) 3 1
1k 10 s
(1) (2) (3) (4) (5)
1 1 1 1 1k k k k k k rezultă că reacţia este de ordinul 1 (5 p)
b) Constanta de viteză la 298 K este 3 1k 10 s (1 p)
12 3
ln 2 0693n 1 t 693 s
k 10 (3 p)
c) La momentul t = 15 min de la icircnceputul reacţiei k t k t
0 0 0P 4P 3P e (4 3 e )P 834 Torr (3 p)
0P 4P 1200 Torr (3 p)
d) 0 0
X 0
P P 1 1 1ln ln k t ln k t k ln
P (1 )P 1 t 1
La t = 800 s 3 11 1
k ln 2878 10 s800 1 09
(4 p)
EaRTk A e
pag 5 din 5
E
RTa
k A e
a a
a a
E Ek R k 1 1 1 1 R kln ln ln T 40374 K
k RT RT E k T T T T E k (5 p)
Barem elaborat de
prof Irina Popescu Colegiul Naţional bdquoI L Caragialerdquo Ploieşti
prof Iuliana Costeniuc Colegiul Naţional bdquoGrigore Moisilrdquo Bucureşti
prof Vasile Sorohan Colegiul Naţional bdquoCostache Negruzzirdquo Iaşi
pag 2 din 2
SUBIECTUL IV 30 puncte mazot= 088 g 1p
V = 07143 L 1p
mA= 2018 g 1p
MA=71gmol 2p
A Cl2 2p
B CxH2x 4p
CxH2x +
O2rarr xCO2 + xH2O 4p
Notăm cu a = numărul de moli CxH2x (B) din reactorul de combustie nmoli initial (B + oxigen) = 5289 mol
Vfinal = 2657 mol oxigen exces
Δn = 5289 - 2657 = 2632 mol de B + oxigen consumat icircn reacția de ardere
a + 15 a∙x = 2632 (1)
Δmcontainer = 8467 ndash 7653 = 814 g
a∙44∙x + a∙18∙x = 814 masa de CO2 absorbit de Ascarit = a∙44∙x masa de apă absorbită de perclorat de
magneziu anhidru este a∙18x
a∙x=1313 (2)
din (1) si (2) rezultă a= 06625 mol B x = 2 4p
B C2H4 2p
CC2H4Cl2 2p
masă compus C = 38g 2p
p = 0128 atm = 9728 torr 5p
Barem elaborat de
prof Rodica BĂRUŢĂ Colegiul Naţional Horea Cloşca şi Crişan ldquoAlba Iulia
prof Lavinia MUREŞAN Colegiul Naţional Alexandru Papiu Ilarianldquo Tg Mureş
pag 1 din 7
OLIMPIADA DE CHIMIE
etapa județeanăa municipiului Bucureşti
17 martie 2018
Clasa a X-a
Varianta 1
Indicații
Pentru rezolvarea problemelor utilizați masele atomice rotunjite din TABELUL PERIODIC AL ELEMENTELOR - Anexă
Subiectul I 25 puncte
A 13 puncte
Olimpiada Internațională de Chimie este un concurs internațional pentru elevii de liceu Prima participare a
Romacircniei la Olimpiada Internațională de Chimie a fost icircn 1970 icircn Ungaria iar icircn anii 1974 și icircn 1983 Romacircnia a
fost gazda olimpiadei internaționale Prima ediţie a Olimpiadei Internaţionale de Chimie a avut loc la Praga icircn
1968 iar a 50ndasha ediție se va organiza icircn 2018 la Bratislava și Praga
Prima problemă de chimie organică din cadrul unei olimpiade internaționale este problema de mai jos (nr 1)
care a fost propusă icircn anul 1969 la Katowice Polonia
1 O probă cu volumul de 10 cm3 dintr-o hidrocarbură gazoasă necunoscută se arde icircn 70 cm
3 oxigen Prin
răcirea amestecului gazos rezultat volumul acestuia scade la 65 cm3 Acest amestec gazos este barbotat printr-o
soluție de hidroxid de potasiu volumul reducacircndu-se la 45 cm3 care sunt absorbiți de pirogalol Știind că toate
volumele sunt măsurate icircn condiții normale determinați fomula moleculară a hidrocarburii necunoscute
2 Tetra-terț-butilmetanul un izoheptadecan este un compus organic ipotetic cu formula C17H36 Acest compus
este de interes deoarece se crede că este cea mai mică hidrocarbură saturată aciclică care nu poate exista din
cauza icircmpiedicării sterice
a Scrieți formula de structură a acestui izoheptadecan și denumiți-l conform IUPAC
b Notați numărul de radicali divalenți care provin de la tetra-terț-butilmetan
3 Floarea-soarelui este o plantă frumoasă şi utilă Frumuseţea acestei flori a icircnaripat imaginaţia oamenilor
născacircnd multe legende Pictori celebri au imortalizat-o ajungacircnd celebră pictura lui V Van Gogh Se ştie că
floarea-soarelui are şi proprietăţi curative deorece conţine grăsimi sănătoase fibre proteine vitamine sau
minerale
Compușii notați cu X și Y au fost izolați din floarea soarelui
3 2 2( ) ( )X CH CH CH C C CH CH CH CH CH CH
3 5 2( ) ( )Y CH C C CH CH
a Denumiți compusul X conform IUPAC
b Scrieți formula de structură a unui izomer de poziție al compusului Y care reacționează cu reactivul
Tollens icircn raport molar 12
4 Terpenii cunoscuți și sub denumirea de izoprenoide reprezintă o grupă de substanțe chimice heterogene din
punct de vedere structural care sunt foarte răspacircndite icircn natură Structura lor de bază pornește de la cea
a izoprenului
a Prin oxidarea izoprenului cu dicromat de potasiu icircn mediu acid se formează CO2 H2O și un cetoacid
Scrieți formula de structură a cetoacidului și calculați raportul molar izopren K2Cr2O7 H2SO4
b Scrieți formulele de structură ale alcoolilor cu formula moleculară C5H10O izomeri de constituție care pot
forma la deshidratare izopren
pag 2 din 7
B 12 puncte
1 Se dă seria de compuși organici
a Notați literele corespunzătoare compușilor care conțin un număr egal de atomi de carbon terțiar respectiv
cuaternar icircn moleculă Precizați numărul atomilor de carbon terțiar respectiv de carbon cuaternar din molecula
fiecărui compus ales
b Denumiți compusul B Scrieți formula de structură a compusului obținut prin oxidarea lui B cu KMnO4 icircn
mediu acid
2 Scrieți formula de structură a produsului majoritar obținut la bromurarea compușilor de mai jos icircn raport
molar 11
a b
3 Scrieți formulele de structură ale substanțelor notate cu literele X Y Z și respectiv A B C din următoarele
ecuații chimice și indicați icircn fiecare caz produsul majoritar de reacție
a
CH2
CH CH CH CH CH2 Br
2
CCl4
X
Y+
Z Compușii X Y și Z sunt izomeri de constituție avacircnd raportul masic C Br = 9 20
b
CH2
CH3O
CH3O CH
C
ClO
CH2
AlCl3
A
B
C
Subiectul II 20 puncte
A 8 puncte
Doi alcooli izomeri de poziție A și B cu formula moleculară C9H10O dau aceeași hidrocarbură C icircn prezența
acidului sulfuric la icircncălzire (reacția 1) Hidrogenarea catalitică a lui C (reacția 2) conduce la hidrocarbura D cu
formula moleculară C9H10 care prin nitrare (reacția 3) conduce numai la doi mononitroderivați aromatici X și Y
a Determinați fomulele de structură ale compușilor notați cu literele A B C D X și Y
b Scrieți ecuațiile chimice ale celor trei reacții
c Scrieți formulele de structură ale compușilor care se obțin la oxidarea compușilor X și Y cu soluție acidă de
KMnO4 și denumiți-i conform IUPAC
pag 3 din 7
B 7 puncte
Hidrocarbura X cu formula brută C3H5 conţine icircn moleculă un atom de carbon primar trei atomi de carbon
secundar un atom de carbon terţiar şi unul cuaternar Sub acţiunea K2Cr2O7H2SO4 compusul X se transformă icircn
substanţa Y care prin icircncălzire se decarboxilează (eliminare de CO2) transformacircndu-se icircn cetona Z
a Determinați formula moleculară a hidrocarburii X
b Cunoscacircnd raportul molar al reactanților icircn reacția de oxidare energică X K2Cr2O7 H2SO4 = 1 1 4
determinați formulele de structură posibile ale hidrocarburii X care corespund cerințelor problemei
c Scrieți formulele de structură posibile ale compușilor notați cu literele Y și Z care corespund cerințelor
problemei și notați denumirile IUPAC ale acestora
C 5 puncte
Hidrocarbura A cu raportul masic C H = 16 1 participă la următoarele transformări
04 2 4 2 2
8 4 32 2KMnO H SO t C H O
A B C H O
2 42 CCl etanol 4HBrBr KOHA C D
2 hidratareD X Y
a Determinați formula moleculară a hidrocarburii A
b Scrieți formulele de structură ale substanțelor notate cu literele A B C D X și Y
Subiectul III 20 puncte
Informații I Hidrogenarea alchinelor
Adiția hidrogenului la alchine poate conduce la trans-alchene sau la cis-alchene icircn funcție de condițiile de
reacție
R C C RPdPb+2
C C
R
H
R
H
H2
R C C R C C
H
R
R
H
H2
Na
NH3 lichid
II Reacţiile acetilurilor metalice cu aldehide sau cetone
Acetilurile sodice (cel mai bine icircn amoniac lichid) şi acetilurile magneziene (icircn eter) reacţionează cu aldehide şi
cetone dacircnd alcooli acetilenici (A E Favorski) de exemplu
CH3
C
CH3
O NaC CH
CH3
C
CH3
ONa
C CH
H2OCH3
C
CH3 C CH
OH
-12H2-NaOH
III Reacția Heck
Premiul Nobel pentru chimie a fost acordat icircn anul 2010 americanului Richard Heck și japonezilor Akira Suzuki
și Ei-ichi Negishi pentru cercetările lor asupra cuplajului icircncrucişat catalizat cu paladiurdquo Numită și reacția
Heck reacția de cuplare icircncrucișată catalizată de Pd este de o importanță deosebită deoarece permite substituția
pe atomii de carbon hibridizați sp2
unde X = I Br etc
R H R Ar CN etc
Această reacție de cuplare este stereoselectivă cu predilecție pentru trans-cuplare
pag 4 din 7
A 5 puncte
Scrieți ecuaţiile reacţiilor prin care se pot realiza următoarele transformări
1 pornind de la etină rarr cis-2-butenă (icircn cel mult 4 etape)
2 folosind doar benzen (ca sursă de carbon) rarr acid 3-benzoilpropenoic (icircn cel mult 3 etape)
B 5 puncte
Utilizacircnd reacția Heck a fost posibilă obținerea compusului B icircn condiții blacircnde și cu randament bun pornind de
la substanța T folosind schema
H2C CH C6H5 Pd
700C
(CH3COO)2A
PdCS
1500C-2H2
B(C48H32)
4 T
-4HBr Substanța T are următoarea formulă de structură
a Calculați formula brută a compusului B
b Determinați raportul atomic C Br icircn substanța T
c Determinați numărul de covalențe sigma din molecula substanței T
d Scrieți formulele de structură ale compușilor A și B
e Calculați numărul de electroni π (pi) din 3 mol de compus B
C 10 puncte La arderea unui mol de hidrocarbură X reacția fiind totală raportul molar X CO2 H2O = 1 12 6 Prin
oxidarea unui mol de hidrocarbură X cu dicromat de potasiu icircn soluție acidă se obțin substanțele C6O6 CO2
H2O icircn raport molar C6O6 CO2 H2O = 1 6 6
a Determinați formula moleculară a hidrocarburii X
b Scrieți formulele de structură ale substanțelor X și C6O6
c Hidrocarbura Y care este izomer de constituție al hidrocarburii X formează prin oxidare cu KMnO4 icircn
soluție acidă CO2 H2O și o substanță organică cu formula moleculară C7H6O2 pe care Mitscherlich a obţinut-o
icircn anul 1834 dintr-o răşină extrasă din arborele Styrax benzoin numită benzoe sau smirnă
c1 Scrieți formula structurală a hidrocarburii Y denumiți conform IUPAC hidrocarbura determinată
c2 Calculați volumul soluției acide de KMnO4 2 M necesar oxidării unui număr de moli de hidrocarbură
Y egal cu numărul atomilor de carbon din molecula acesteia
Subiectul IV 35 puncte
Informații
I Ozonoliza alchenelor
Ozonoliza constă practic icircntr-o succesiune de două reacţii
- Acţiunea moleculei de ozon asupra legăturii C=C cu formare de ozonidă instabilă explozivă
- Hidroliza ozonidei cu formarea de compuşi carbonilici corespunzători (aldehide sau cetone)
C C
RR
R H
1O3
2H2Ored
-H2O2
C
R
R
O + C
R
H
O
cetonatilde aldehidatilde De obicei icircn cazul formării aldehidelor pentru a evita posibila lor oxidare mai departe de către apa oxigenată
rezultată se introduce icircn amestecul de reacție icircn final un reducător (Zn NaHSO3 Na2S2O3 etc)
H2O2 + Zn rarr ZnO + H2O
II Metateza alchenelor (olefinelor)
Metateza alchenelor este o reacție organică care implică redistribuirea fragmentelor de alchene prin scindarea și
regenerarea dublei legături carbon-carbon icircn prezența unor catalizatori specifici icircn general pe bază de wolfram
Datorită simplității relative a metatezei alchenei acest proces creează mai puține produse secundare nedorite și
mai puține deșeuri periculoase decacirct cele rezultate din reacțiile organice alternative
pag 5 din 7
O altă reacție cu o aplicație practică mare este polimerizarea prin metateză cu deschiderea catenei ciclice
Datorită acestei reacții a devenit posibilă obținerea multor poliolefine care nu ar fi putut fi obținute prin
polimerizarea convențională cu monomeri vinilici
III Sinteze dien (Diels-Alder)
Sintezele dien (reacţii de cicloadiţie [4+2]) sunt reacţiile dintre un sistem dienic conjugat care reprezintă
componenta dienică şi un sistem alchenic (de obicei substituit cu grupe atrăgătoare de electroni) numit filodienă
(sau dienofilă) Produşii de reacţie cu structură ciclohexenică poartă numele de aducţi
Schema generală a reacţiei unei sinteze dien este următoarea
Icircn termenul cicloadiţie [4+2] 4 se referă la cei patru electroni π cu care diena participă la reacţie iar 2 la
electronii π ai filodienei Sintezele dien pot fi reacții intermoleculare sau intramoleculare
A 20 puncte
1 Determinați formulele de structură posibile ale hidrocarburii care prin ozonoliză reductivă formează numai
următorul compus
O=CH CH2 CH2 C
O
CH2 CH2
O
C CH O
2 Scrieți formulele de structură ale substanțelor care se obțin la metateza următoarelor olefine
a 1-butenă b
c
3 Norbornena se obține printr-o reacție Diels-Alder folosind ciclopentadienă și etenă
a Scrieți ecuația reacției de obținere a norbornenei
b Polinorbornena utilizată icircn industria cauciucului pentru antivibrație se obține printr-o reacție de
polimerizare prin metateză cu deschidere de ciclu icircn prezență de catalizatori specifici (RuCl3middotHClmiddotROH)
b1 Scrieți formula de structură a polinorbornenei
b2 Scrieți formula de structură a compusului majoritar care se obține la oxidarea energică a polinorbornenei
4 Se dau următoarele scheme de transformări
t0CX
KMnO4
H2SO4
Y
(A)
04 2 4H
179 3KMnO SOt Cdecatrien onă W Z
a Notați denumirea substanței A
b Scrieți formula de structură a compusului 179-decatrien-3-onă
c Știind că substanța Y are NE = 3 identificați substanțele notate cu literele X Y W și Z și scrieți formulele
de structură ale acestora
pag 6 din 7
B 15 puncte
Prin reformare catalitică o hidrocarbură lichidă X care conține 84 C procente masice este transformată icircntr-o
hidrocarbură aromatică Y Reacțiile care au loc icircn timpul procesului sunt de ciclizare și de dehidrogenare
Reformarea catalitică are loc icircntr-un reactor icircn prezența catalizatorilor (Al2O3Pt) la o temperatură de
aproximativ 500degC
1 Stabiliți formula moleculară a hidrocarburii X și scrieți ecuația reacției corespunzătoare transformării sale icircn
hidrocarbura aromatică Y
2 Conversia hidrocarburii X icircn hidrocarbură aromatică Y icircn reactor este de 15 Amestecul de reacție rezultat icircn
urma conversiei este supus următoarei proceduri este adus icircn condiții standard și după icircndepărtarea substanței
gazoase este supus din nou reformării catalitice Determinați de cacircte ori este necesară repetarea procedurii
descrise mai sus astfel icircncacirct conversia hidrocarburii X să fie mai mare de 30
3 Procesul descris mai sus a fost realizat la o presiune apropiată de cea atmosferică și icircn condiții de neechilibru
Procesul industrial real se produce la o presiune de cacircteva zeci de atmosfere și icircn condiții de echilibru Icircntr-un
reactor de 1 m3 conținacircnd catalizator necesar procesului de reformare catalitică s-au introdus 10 kg de substanță
X După un timp la o temperatură de 511deg C presiunea din reactor a devenit 27 atm Consideracircnd că icircn reactor
are loc numai conversia lui X icircn Y iar volumul ocupat de catalizator se neglijează determinați
a presiunile parțiale ale gazelor din reactor la echilibru
b conversia hidrocarburii X
c constanta de echilibru Kp
4 Amestecul de reacție obținut la punctul 3 icircncălzit la 600degC este introdus icircntr-un reactor icircn prezența
catalizatorilor de oxizi de siliciu și aluminiu Substanța Y este transformată icircn omologul inferior Z cu utilizare
practică mult mai mare decacirct Y conform procesului
Y + Z +
Se consideră că substanța X rămasă nu participă la acest proces și nu influențează echilibrul chimic
a Scrieți ecuația transformării hidrocarburii Y icircn omologul inferior Z
b Calculați conversia hidrocarburii Y icircn omologul inferior Z cunoscacircnd constanta de echilibru a procesului
Kp=17
NOTĂ Timp de lucru 3 ore
ANEXA TABELUL PERIODIC AL ELEMENTELOR
Volumul molar (cn) 3 1
mV 224 dm mol
Constanta universală a gazelor 3 1 1R 0082 atm dm mol K
Numărul lui Avogadro 23 1
AN 6022 10 mol
Subiecte selectate și prelucrate de
Gheorghe Costel profesor la Colegiul Național Vlaicu Vodă Curtea de Argeș
Carmen Boteanu profesor la Şcoala Centrală Bucureşti
Dorina Facircntacircnă-Galeru profesor la Colegiul Naţional Militar Ştefan cel Mare Cacircmpulung Moldovenesc
pag 7 din 7
ANEXA TABELUL PERIODIC AL ELEMENTELOR
pag 1 din 7
OLIMPIADA DE CHIMIE
etapa județeanăa municipiului Bucureşti
17 martie 2018
Clasa a X-a
BAREM DE EVALUARE ȘI NOTARE
Varianta 1
Orice modalitate de rezolvare corectă a cerințelor se va puncta corespunzător
Subiectul I 25 puncte
A 13 puncte
1
2 2 2
4
4 2x y
x y yC H O x CO H O
2COV 20 3cm
2O consumatV = 70 ndash 45 = 253cm
2 2C H 3 puncte
2 a Formula de structură a tetra-terț-butilmetanului15 puncte
denumirea IUPAC a tetraterț-butilmetanului 2244-tetrametil-33-diterț-butilpentan 15 puncte
b 3 radicali divalenți provin de la tetraterț-butilmetan 075 puncte
3 a 13511-tridecatetraen-79-diină 15 puncte
b formula de structură a unui izomer de poziție al compusului Y care are două legături triple marginale
05 puncte
4 a
CH3 C
O
COOH 075 puncte
izopren K2Cr2O7 H2SO4 = 1 3 12 15 puncte
b 4 formule de structură 4 x 05 = 2 puncte
CH2 CH C
OH
CH3
CH3
CH2 CH C
OH
CH3
CH2H
CH3 CH C
OH
CH3
CH2
CH2 CH C
OH
CH3
CH22
B 12 puncte
a B și C au icircn moleculă cacircte 14 atomi de carbon terțiar și 6 atomi de carbon cuaternar
- compușii B și C 2 x 075 = 15 puncte
- nrat de carbon terțiar 025 puncte
- nrat de carbon cuaternar 025 puncte
b 3-fenil-3-m-tolil-3-p-tolilpropenă 125 puncte
pag 2 din 7
C
COOHCOOH
COOH
075 puncte
2
a b
2 formule x 1=2 puncte
3 a
formulele de structură ale celor 3 compuși izomeri notați cu literele XYZ sunt
CH2 CH CH CH CH CH2
Br Br
CH2 CH CH CH CH CH2
Br Br
CH2 CH CH CH CH CH2
Br Br
formulele de structură ale celor 3 compuși izomeri notați cu literele XYZ 3 x 075 p = 225puncte
produsul majoritar este 16-dibromo-24-hexadienă CH2 CH CH CH CH CH2
Br Br 075 puncte
b
formulele de structură ale substanțelor notate cu literele ABC sunt
O
CH2
OCH3
OCH3
OCH3
OCH3
CH2
OCH3
OCH3
O OCH3
OCH3
O
OCH3
OCH3 CH2
3 x 075p = 225puncte
produsul majoritar este
O
CH2
OCH3
OCH3
075 puncte
Subiectul II 20 puncte
A 8 puncte
a
formulele de structură ale celor 2 alcooli izomeri notați cu literele A și B
OH
OH
pag 3 din 7
formula de structură a compusului notat cu litera C
formula de structură a compusului notat cu litera D
formulele de structură ale celor doi mononitroderivați aromatici X și Y
N O2 NO2
formulele de structură ale compușilor notați cu literele A B C D X Y 6 x 05 =3 puncte
b
Reacția 1 2 x 05 =1punct
OH
H2SO4
-H2O
și
OHH2SO4
-H2O
Reacția 2 1punct
H2
Reacția 3 1punct
HNO3N O2
NO2
-H2O
COOH
NO2
COOH
acidul 3 nitro-12-benzendicarboxilic
formula de structură și denumirea IUPAC 05 + 05 = 1 punct
COOH
NO2
COOH
Acidul 4 nitro-12-benzendicarboxilic
formula de structură și denumirea IUPAC 05 + 05 = 1 punct B 7 puncte
a C6H10 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip075 puncte
b formulele de structură posibile ale hidrocarburii X
CH2 CH2 CH3 CH3CH2
CH3
formulele de structură helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 3 x 1 = 3 puncte
pag 4 din 7
c formulele de structură posibile ale substanței Y
CH3 CH2 CH2 C CH2 COOH
O acidul 3-cetohexanoic
CH3 CH2 CH2C CH2 COOH
O acidul 4-cetohexanoic
CH3 CH2 CH2C CH2 COOH
O acidul 5-cetohexanoic
formulele de structură helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 3 x 05 = 15 puncte
denumirile IUPAChelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 3 x 025 = 075 puncte
formulele de structură posibile ale substanței Z
CH3 CH2 CH2C CH3
O 2-pentanonă CH3 CH2 CH2C CH3
O 3-pentanonă
formulele de structură helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 2 x 025 = 05 puncte
denumirile IUPAChelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip2 x 025 = 05 puncte
C 5 puncte
a determinarea formulei moleculare a hidrocarburii A C16H12 14 puncte
b
[O]
KMnO4H+ 8
COOH
COOH
t0C
-2H2O
C
C
O
O
O2 2
A B
formulele de structură ale substanțelor notate cu literele A B C D X Y 6 x 06 = 36 puncte
2Br2
CCl4
BrBr
Br Br
KOHetanol
-4 HBr
C D
Hidratare
O
O
2
O
O
X Y
sau invers
pag 5 din 7
Subiectul III 20 puncte
A 5 puncte
1 etină rarr acetilură disodicărarr2-butinărarr cis-2-butenă helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 2 puncte
2 benzenrarranhidridă maleică
benzen+ anhidridă maleică acilare Friedel Crafts acid 3-benzoilpropenoic helliphelliphelliphelliphelliphellip 3 puncte
Obs Se acordă 60 din punctaj dacă numărul de etape este mai mare decacirct cel din cerință
B 5 puncte
a C H = 3 2 05 puncte
b C Br = 4 1 1 punct
c 30 covalențe sigmamoleculă T 075 puncte
d compusul A 1 punct
unde Ph- este C6H5- radicalul fenil
compusul B 1 punct
e 3middot48middotNA electroni π 075 puncte
C 10 puncte
a 12 12C H 2 puncte
b
2 puncte
O
O
O
O
O
O
2 puncte
c
c1
CH CH CH CH CH CH2
1 punct
1-fenil-135-hexatrienă 1 punct
c2 36 L soluție KMnO4 2 M 2 puncte
Subiectul IV 35 puncte
A 20 puncte
1 formulele de structură posibile ale hidrocarburii
2 puncte
pag 6 din 7
2 puncte
2a
3 2 2 3 2 2CH CH CH CH CH CH CH CH
formulele de structură ale substanțelor obținute 2 x 075 = 15 puncte
b
CH CH CH2 CH2
formulele de structură ale substanțelor obținute 2 x 075 = 15
puncte
c
CH2 CH2
formulele de structură ale substanțelor obținute 2 x 075 =15 puncte
3 a
helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 2 puncte
b
b1 formula de structură a polinorbornenei
helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 2 puncte
b2
COOHCHOO
helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 2 puncte
4 a 3-metil-139-decatrienă 075 puncte
b formula de structură a compusului 179 3decatrien onă 075 puncte
t0C KMnO4
H2SO4
(A)
COOH
C
OX Y
O
t0C KMnO4
H2SO4
O
COOH
COOH
O
WZ
formulele de structură ale substanțelor notate cu literele X Y Z Whelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 4 x 1 = 4 puncte
B 15 puncte
1 C7H16 1 punct
pag 7 din 7
CH3 CH2)5 CH3
CH3
4H2(
1 punct
2 După icircndepărtarea hidrogenul gazos amestecul rezultat este format din n-heptan lichid și toluen
Dacă pornim de la 1 mol de n-heptan după prima trecere prin reactor icircn faza lichidă obținem 015 mol toluen
După prima trecere
- 015 mol toluen
- 085 mol n-heptan
După a doua trecere
015 + 085015 = 02775 mol toluen
1 ndash 027 75= 07225 mol n-heptan
După a treia trecere
02775 + 07225015 = 03858 mol toluen
1 ndash 0386 = 0614 mol n-heptan
raționament corect 25 puncte
o conversie de peste 30 va fi realizată după 3 treceri 05 puncte
3 a
10000100
100X mol
C7H16 C7H8 + 4H2
ințial 100 0 0
consumat x 0 0
echilbru 100-x x 4x
Număr total de moli 100 + 4x
100 + 4x = PV RT
1000 27
4200082 784
mol
(100 minus x) + x + 4x = 420
unde x = 80 mol
p(H2) = (480 420) 27 = 2057 atm
p(C7H8) = (80 420) 27 = 514 atm
p(C7H16) = [(100ndash80) 420] 27 = 128 atm
raționament corect 25 puncte
valorile numerice ale celor 3 presiuni parțiale 3 x 05p =15 puncte
b conversie = 80 100 = 08 = 80 05 puncte
c constanta de echilibru
7 8 2
7 16
4
HC H
p
C H
p pK
p
= 718middot105 1 punct
4
a C7H8 + H2 C6H6 + CH4 15 puncte
b C7H8 + H2 C6H6 + CH4
Din constanta de echilibru a reacției de mai sus se determină conversia toluenului icircn benzen = 0861= 861
Raționament corect 25 puncte
Valoare numerică a conversiei 05 puncte
Barem elaborat de
Gheorghe Costel profesor la Colegiul Național Vlaicu Vodă Curtea de Argeș
Carmen Boteanu profesor la Şcoala Centrală Bucureşti
Dorina Facircntacircnă-Galeru profesor la Colegiul Naţional Militar Ştefan cel Mare Cacircmpulung Moldovenesc
Ministerul Educației Naționale
pag 1 din 4
OLIMPIADA DE CHIMIE etapa județeanăa municipiului Bucureşti
17 martie 2018
Clasa a XI-a
Varianta 1
Subiectul I helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 20 puncte
A 12 puncte
Pentru compușii de mai jos care au următoarele denumiri
A 123-triclorociclopentan
B 25-dibenzilidenciclopentanona
C acid ciclopentil-235-tricarboxilacetic
D acid trideca-3578-tetraen-1012-diinoic
E acid 4-cloro-25-heptadien-17-dioic
F 23-diclorobiciclo[221]heptan
G 24-dicloropentan-3-ol
H 25-diclorospiro[33]heptan
rescrieți tabelul de mai jos pe foaia de concurs și completați-l conform cerințelor
Compusul Formula de structură a
compusului Numărul stereoizomerilor
Numărul perechilor de
enantiomeri
A
B
C
D
E
F
G
H
B 8 puncte
O probă bdquoardquo dintr-un amestec echimolecular conține doi acizi saturați (A) un acid monocarboxilic
și (B) un acid dicarboxilic care are icircn moleculă un atom de carbon mai mult decacirct acidul (A) Dacă
proba bdquoardquo se tratează cu NaOH rezultă un amestec bdquobrdquo de trei săruri icircn care procentul masic de
sodiu este de 23 Dacă aceeași probă bdquoardquo se tratează cu PCl5 icircn exces și apoi este supusă
esterificării cu etanol luat icircn exces de 25 se obține un amestec organic bdquocrdquo care conține alături de
esteri și 12212 etanol (procente masice)
a Calculați masa probei bdquoardquo necesară obținerii a 500 g amestec bdquobrdquo
b Identificați cei doi acizi din proba bdquoardquo
c Calculați masa amestecului organic bdquocrdquo
Ministerul Educației Naționale
pag 2 din 4
Subiectul II 25 puncte
A
1 17 puncte
Determinati formula moleculară stabiliți formula de structură și denumirea pentru compusii (A)
(B) (C) și (D) despre care se cunosc următoarele informații
a Compusul (A) conține 3555 O (procent masic) are icircn moleculă un atom de carbon terțiar nu
reacționează cu NaOH icircn reacția cu sodiul eliberează 224 L (cn) H2 per mol (A) și consumă la
oxidare 1 L de solutie acidă de K2Cr2O7 13M per mol A
b Compusul (B) este o monoamină saturată are 4 stereoizomeri optici reacționează cu HNO2 iar
la arderea a 02 mol (B) se consumă 2184 L (cn) de aer (cu 20 O2 procente de volum)
c Compusul aromatic (C) (p-disubstituit) are 2 atomi de oxigen icircn moleculă și nu are atomi de
carbon cuaternar icircn reacție cu NaOH formează o sare monosodică iar icircn reacție cu anhidrida
acetică formează un compus monoacetilat masa molară a compusului (C) crescacircnd după acilare
cu 3043
d Compusul dihalogenat (D) are 2 stereoizomeri formează prin hidroliză un compus care tratat cu
reactivul Fehling formează un precipitat roșu Din 214 g (D) supuse analizei cantitative s-au
obținut 376 g precipitat gălbui
2 8 puncte
Stabiliți formulele de structură și numărul izomerilor pentru
a compușii izomeri de constituție care au aceeași formulă moleculară cu (A) și au unul sau mai
mulți atomi de carbon asimetric icircn moleculă
b compușii izomeri de constituție care au aceeași formulă moleculară cu (B) și nu reacționează cu
clorura de acetil
c compușii trisubstituiți izomeri care au aceeași formulă moleculară cu (C) și au comportament
chimic identic cu acesta
d compușii izomeri de constituție care au aceeași formulă moleculară cu (D) ai căror izomeri
geometrici sunt optic activi
Subiectul III helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25 puncte
A 13 puncte
Un acid gras saturat (A) este polietoxilat cu oxid de etenă formacircnd un hidroxiester (X) icircn care
procentul masic de oxigen este de 2666 și un diester (Y) icircn care procentul masic de oxigen este
de 2126 Pentru obținerea fiecărui ester s-a folosit aceeași cantitate de oxid de etenă Dacă se iau
icircn lucru 50 mol de acid (A) conversia oxidului de etenă este de 100 iar conversia totală a
acidului (A) este de 90
a Identificați acidul gras (A) scrieți formula de structură și denumirea acestuia
b Stabiliți formulele de structură ale celor doi esteri (X) și (Y)
c Calculați cantitatea (moli) de oxid de etenă luat icircn lucru
d Calculați procentul molar de acid (A) netransformat și procentul masic de hidroxiester (X) icircn
amestecul organic rezultat
Ministerul Educației Naționale
pag 3 din 4
B 12 puncte
Scrieți formulele de structură ale compușilor din schemele de transformări de mai jos
1)
X rarr A
rarr B
rarr C
Y
D
rarr E
rarr F
Z rarr G
rarr H
rarr I
icircn care X ndash anisolul Y ndash ciclohexanona Z ndash 2-butenilfenileterul
2)
L
rarr M rarr N
O
rarr P
rarr R(C7H15N)
R(C7H15N)
rarr S
- L este o hidrocarbură ciclică cu formula moleculară C5H8
- Reducerile se fac cu NaBH3CN și nu au loc la gruparea carbonil
- P este o bază azotată heterociclică supusă unor eliminări (degrădari) Hofmann
Subiectul IV helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 30 puncte
A 10 puncte
Salbutamolul este un bronhodilatator folosit icircn tratamentul astmului și al bronșitei cronice
Salbutamolul (notat cu F) se poate obtine conform schemei de mai jos
rarr
rarr
rarr
rarr
icircn care
- reacția 1 este o transpoziție Fries icircn care esterii fenolici se transforma icircn p-acilfenoli
- substanța (A) este un compus o-disubstituit
- compusul (B) are formula moleculară C9H8O4
- substanța notată cu X este N-benzilterțbutilamina
- F are formula moleculară C13H21O3N
a Scrieți formulele de structură și denumirile IUPAC pentru compușii (A) și (B)
b Realizați sinteza compusului X prin maxim 6 reacții pornind de la acidul benzoic și acidul
dimetilpropanoic specificacircnd condițiile de reacție
c Scrieți formulele de structură ale substanțelor C D E F și G
B 10 puncte
Identificați substanțele notate cu litere din schema de mai jos și scrieți formulele de structură ale
acestora
rarr
rarr
rarr rarr
utilizacircnd următoarele informații
- substanța A cu formula moleculară C10H16O2 reacționează cu H2Ni icircn raport molar 1 3 și
dă reacția iodoformului
Ministerul Educației Naționale
pag 4 din 4
- formula de structură a substanței C este
- DIAB (diizoamilboranul) este un reactiv de hidroborurare selectivă
- diazometanul este folosit pentru metilarea unor grupe acide
C 10 puncte
1 Explicați de ce separarea izomerilor orto și para ai nitrofenolului se poate face prin antrenare cu
vapori de apă
2 Un amestec echimolecular de dietilamină și trietilamină se tratează cu clorură de acetil icircn exces
Scrieți ecuațiile reacțiilor care au loc și notați denumirea compușilor din amestecul final
3 Scrieți maxim cinci ecuații ale reacțiilor prin care fenilizopropilcetona se poate transforma icircn
fenilterțbutilcetonă
Se dau
- masele atomice H- 1 C- 12 N- 14 O- 16 K- 39 Cr- 55 Br- 80 Ag- 108 I- 127
- volumul molar (cn) 3 1
mV 224 dm mol
NOTĂ Timp de lucru 3 ore
Subiecte elaborate și prelucrate de
prof Carmen Bodea Colegiul Național Silvania Zalău
Ministerul Educației Naționale
pag 5 din 4
prof Mariana Pop Liceul Teoretic Emil Racoviță Baia Mare
pag 1 din 7
OLIMPIADA DE CHIMIE etapa județeanăa municipiului Bucureşti
17 martie 2018
Clasa a XI-a Varianta 1
Orice modalitate corectă de rezolvare a cerințelor va fi punctată corespunzător
Subiectul I helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 20 puncte
A 12 puncte
Compusul Formula de structură a compusului Numărul
stereoizomerilor
Numărul
perechilor de
enantiomeri
A
4 1
B
3 -
C
16 8
D CH CndashC CndashCH=C=CHndashCH=CHndashCH=CHndashCH2ndashCOOH 8 4
E HOOCndashCH=CHndashCHClndashCH=CHndashCOOH 4 1
F
3 1
G CH3ndashCHClndashCHOHndashCHClndashCH3 4 1
H
4 2
formula de structură 05 puncte
număr de stereoizomeri 05 puncte
numărul perechilor de enantiomeri 05 puncte
Total 8 compuși x 15 puncte = 12 puncte
pag 2 din 7
B 8 puncte
a Icircn 500 g amestec bdquobrdquo sunt 5 mol Na+ 1 p
500 = m ndash 5 g (H) + 5 23 g Na rarr m = 390 g amestec bdquoardquo 1 p
b) Macid1 Macid2 = Macid1 + 44 Mester1= Macid1 + 28 Mester2= Macid1 + 100
x - mol de acizi 3x mol etanol reacționați y - mol alcool nereacționat
y = 025∙3x = 12212∙mamestec bdquocrdquo100 rarr mamestec bdquocrdquo = 2825x 1 p
mamestec bdquocrdquo= 2825x = x∙(Mac1 + 28) + x∙(Mac1 + 100) + x∙075∙46 2 p
Macid1= 60 g molrarr acid acetic (CH3-COOH) 05 p
Macid2= 104 gmol rarr acid malonic (HOOC-CH2-COOH) 05 p
c) x = 2378 mol acid 1 p
mamestec bdquocrdquo = 671785 g 1 p
Subiectul II helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25 puncte
A
1 17 puncte
a) 4 puncte
A H2 = 1 1 rArr diol M = 90 gmol
rArr C4H10O2 2 puncte
A [O] = 1 1 rarr 1 grupă -OH la Cp și 1 grupă -OH la Ct
A
15 puncte 2-metilpropan-12-diol 05 puncte
b) 4 puncte
B O2 = 02 195 = 1 975
CnH2n+3N + 975O2 rarr nCO2 + (n+15)H2O +
N2
2 middot 975 = 3n + 15 rArr n = 6
rArr C6H15N 3 puncte
B
05 puncte
2-amino-3-metilpentan 05 puncte
c) 5 puncte
Mc = 42 rArr Mc =
= 138 gmol
C CnH2n-6O2 rArr n = 8
rArr C8H10O2 3 puncte
C NaOH = 1 1 rArr 1 grupă OH fenolică
C anh = 1 1 rArr Nu exista alta grupă OH deci al doilea atom de oxigen va fi eteric
C HO ndash C6H4 ndash O ndash CH2 ndash CH3 15 puncte
p-etoxifenol 05 puncte
d) 4 puncte
D AgBr = 1 2
02 mol AgBr rArr 01 mol D
rArr MD = 214
rArr C4H6Br2 (NE=1) 2 puncte
D CH3 ndash CH = CH ndash CHBr2 15 puncte
11-dibromo-2-butena 05 puncte
pag 3 din 7
2 8 puncte
a) C4H10O2 (NE=0) dioli (3) + hidroxieteri (4) = 7 compuși izomeri x 025 puncte = 175 puncte
b) C6H15N - Amine terțiare izomere 7 x 025 puncte = 175 puncte
(=4)
(=2)
(=1)
c) C8H8O2 - 10 compuși izomeri (săgeata indică poziția grupei ndashOH) x 025 puncte = 25 puncte
d) C4H6Br2 (NE = 1) 5 compusi izomeri x 04 puncte = 2 puncte
pag 4 din 7
Subiectul III helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25 puncte
A 13 puncte
a) 7 puncte
A CH3-(CH2)a-COOH 05 p
X R-COO-(CH2-CH2-O-)nH 1 p
Y R-COO-(CH2-CH2-O-)nOC-R 1 p
(1) O (icircn X) = acid
16(2 n)x1002666
M 44n
1 p
(2) O (icircn Y) = acid
16(3 n)x1002126
2M 44n 18
1 p
din relațiile (1) și (2) rezultă Macid și n
MA = 200 gmol 2 p
CH3-(CH2)10-COOH acid dodecanoic (acid lauric) 05 p
b) 2 puncte
n=5 1 p
X CH3-(CH2)10-COO-(CH2-CH2-O-)5H 05 p
Y CH3-(CH2)10-COO-(CH2-CH2-O-)5-OC-(CH2)10-CH3 05 p
c) 25 puncte
A + 5 oxid de etenă rarr X 05 p
x mol 5x mol x mol
2A + 5 oxid de etenă rarr Y + apă 05 p
2x mol 5x mol x moli x mol
A rarr A
y moli y mol 05 p
Din Ctot rarr x = 15 mol 05 p
număr de moli de oxid de etenă = 150 moli 05 p
d) 15 puncte
y = 5 mol A (netransformat)
A (molar) netransformat= 10 05 p
mamorganic final = 16330 g
X (masic) = 3858 1 p
B 12 puncte
16 formule de structură x 075 puncte = 12 puncte
Formulele de structură ale compușilor X Y Z nu se punctează
X A B C
pag 5 din 7
Y D E F
Z G H I
2)
L M N O
P R S
(14-pentadiena)
Subiectul IV helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 30 puncte
A 10 puncte a 25 puncte
A B
05 puncte 1 punct
acid 2-oxietanoilbenzoic 05 puncte acid 5-etanoil-2-hidroxibenzoic 05 puncte
b) (6 ecuații x 0 5 = 3 puncte) Obs Se acordă 60 din punctaj dacă ecuațiile reacțiilor sunt
corecte dar numărul lor este diferit de cel din cerință
(CH3)3CndashCOOH rarr (CH3)3Cndash
(CH3)3CndashCONH2
(CH3)3CndashNH2 (terțbutilamina = Z)
C6H5ndashCOOH rarr C6H5ndashCOCl
rarr C6H5ndashCONHndashC(CH3)3
rarr C6H5ndashCH2ndashNHndashC(CH3)3
- red cu Na ndashOH sau LiAlH4
c) 45 puncte
4 formule de structură x 1 punct = 4 puncte
pag 6 din 7
C D
E F
G Toluen 05 puncte
B 10 puncte
Substanța A C10H16O2 (NE = 3)
A H2 = 1 3 rArr 3 legături π
Reactia iodoformului este o reacție specifică pentru grupa carbonil cetonic care are icircn poziția o
grupă metil
Reacția 1 (HO- - H2O) este o condensare crotonică intramoleculară
formula de structură a lui B este
formula de structură a lui A este
D E F G
CH3
CH
COOCH3
CH2OH
CH3
CH3
CH
COOH
CH2OH
CH3
Structura A = 5 puncte
B D E F G - 5 structuri x 1 = 5 puncte
pag 7 din 7
C 10 puncte
1 2 puncte
Izomerul orto formează legături de hidrogen intramoleculare (05 puncte)
Izomerul para formează legături de hidrogen intermoleculare (05 puncte)
Deci punctul de fierbere izomer para gt punctul de fierbere izomer orto izomerul para nu poate fi
antrenat cu vapori de apă (1 punct)
2 3 puncte
(C2H5)2NH + CH3-COCl rarr CH3-CON(C2H5)2 + HCl
(C2H5)3 + HCl rarr (C2H5)3NH+Cl
- 2 x 075 = 15 puncte
Amestecul final de reacție va conține următorii compuși
- NN-dietilacetamida clorura de trietilamoniu și excesul de clorură de acetil 3x05= 15 puncte
3 5 puncte
C6H
5 C
O
CH (CH3)2
CH3MgBr
C6H
5 C CH (CH3)2
CH3
OH
KMnO4H
2O
C6H
5 C
CH3
OH
C
CH3
OH
CH3 C
6H
5 C
O
C(CH3)3
1 +
2 + H2O
H2O3 --
4 +
5H+
H2O--
1 2 - adiție CH3MgBr (la grupa carbonil) urmată de hidroliză
3 4 - deshidratare și oxidarea dublei legături cu reactiv Baeyer
5 - transpoziție pinacolică
5 ecuații x 1punct = 5 puncte
Obs Se acordă 60 din punctaj dacă ecuațiile reacțiilor sunt corecte dar numărul lor este diferit de cel
din cerință
Barem elaborat de
prof Carmen Bodea Colegiul Național Silvania Zalău
prof Mariana Pop Liceul Teoretic Emil Racoviță Baia Mare
pag 1 din 3
OLIMPIADA DE CHIMIE
etapa județeanăa municipiului Bucureşti
17 martie 2018
Clasa a XII-a
Varianta 1
Subiectul I helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 20 puncte
A Un amestec de metanol şi benzen icircn raport molar 2 3 are puterea calorică inferioară de 3745 MJkg La
arderea unui mol de benzen se degajă de 45 ori mai multă căldură decacirct la arderea unui mol de metanol apa
obţinută fiind icircn stare gazoasă Se cer
a) calculaţi puterea calorică inferioară a unui amestec echimolar de metanol şi benzen
b) calculaţi puterea calorică superioară a metanolului știind că entalpia standard de vaporizare a apei este 0
2vap H O( )
H 44 kJmol l
B La 200 C icircntr-un calorimetru cu capacitatea calorică C = 3 JK se introduc 4 g NaOH şi 146 mL de apă
distilată ( 1 g mL ) După dizolvare sistemul calorimetric se răceşte la 200
C şi apoi soluţia de NaOH se
neutralizează cu o soluţie de HCl de concentraţie 1 M ( s 1 g mL ) avacircnd temperatura 200
C Toate soluţiile
au căldura specifică 1 1c 418 J g K Știind că entalpia molară de dizolvare a NaOH este
0
diz NaOH(s)H 413 kJmol şi entalpia de neutralizare a unui acid tare cu o bază tare este
0
neutrH 5725 kJmol de apă formată se cer
a) temperatura soluţiei obţinute după dizolvarea NaOH
b) temperatura soluţiei finale după neutralizare
Subiectul II helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25 puncte
Se cunosc datele termochimice din tabelul următor 0
subl K(s)H
(kJmol)
0
subl2 (s)I
H
(kJmol)
0
dis2I (g)
H
(kJmol)
K(g)I
(kJmol)
0
diz KI(s)H
(kJmol)
1 I(g)I
(kJmol)
0
f KI(s)H
(kJmol)
0
hidr(aq)K
H
(kJmol)
0
hidr(aq)I
H
(kJmol)
878 628 1525 + 4192 + 1935 10084 - 3279 - 320 - 308
icircn care 0
subl K(s)H - entalpia standard de sublimare a potasiului 2
0
subl I (s)H - entalpia standard de sublimare a
iodului K(g)I - energia de ionizare a potasiului 1 I(g)I - prima energie de ionizare a iodului 0
diz KI(s)H - entalpia
standard de dizolvare a iodurii de potasiu 0
f KI(s)H - entalpia standard de formare a iodurii de potasiu
0
hidr K (aq)H şi 0
hidr I (aq)H - entalpia standard de hidratare a ionului de K respectiv a ionului de I
De asemenea se dau ciclurile
K(s)
K(g)
K(g)
+ 12
I2(s)
I(g)
I(g)+
KI(s)
hidratareK(aq) I(aq)+
U0KI
subl
imar
e
I2(g)21
dis
oci
ere
sub
lim
are
A
dizo
lvar
e
IK
pag 2 din 3
A) Se dizolvă 1 mol de KI(s) icircntr-o cantitate mare de apă obţinacircndu-se o soluţie foarte diluată Folosind
ciclurile de mai sus şi datele termochimice din tabelul dat calculaţi
a) energia de rețea a iodurii de potasiu0
KI(s)U (energia care se degajă la formarea unui mol de KI(s) (cristal) ca
urmare a atracțiilor electrostatice icircntre ionii gazoși de sarcini opuse (g) (g) (s)K I K I )
b) I(g)A - afinitatea pentru electron a iodului
B) Molecula de iod se poate scinda icircn două moduri
2 (s) (g) (g)(1) I I I 2 (s) (g)(2) I 2I
Folosind datele termochimice corespunzătoare
a) calculaţi variaţia de entalpie ce icircnsoțește procesul (1)
b) calculaţi variaţia de entalpie ce icircnsoțește procesul 2 (g)(s)
I 2e 2I
c) consideracircndu-se procesele de recombinare a fragmentelor rezultate icircn scindările (1) şi (2) precizaţi care
proces este favorizat termodinamic
Subiectul III helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25 puncte
O lamă de zinc pur cu masa suficient de mare este pusă icircn contact cu o soluție apoasă bine oxigenată
(2OP = 1 atm = const) care conţine HCI și ZnCl2 Concentrația HCl și concentraţia ZnCl2 sunt HClC = 1 M
respectiv 2ZnClC = 1 M iar temperatura electrolitului este de 25
0 C bdquoDizolvareardquo Zn icircn această soluție ar putea fi
reprezentată prin ecuaţia
2 2 2
1Zn 2HCI O ZnCl H O
2
Cunoscacircndu-se potenţialele standard de reducere 0
2Zn Zn0762 V şi
2 2
0
O H H O1229 V se cere
a) precizaţi dacă Zn bdquose dizolvărdquo sau nu icircn soluția dată
b) dacă Zn bdquose dizolvărdquo icircn soluția dată consideracircndu-se volumul soluției constant determinaţi prin calcul
concentraţia molară a ionilor 2Zn
la care procesul spontan icircncetează Explicaţi concluzia la care aţi ajuns
Informație
Pentru procesul de reducere ox ne red ecuaţia lui Nernst pentru potenţialul de reducere la 250 C este
0
0059 [ ]lg
[ ]ox red ox red
ox
n red unde [ ]ox - concentrația formei oxidate [ ]red - concentrația formei
reduse n - numărul de electroni implicat icircn procesul redox
Subiectul IV helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 30 puncte
Ecuaţia reacţiei de descompunere a substanței X este X(g) 2Y(g) 2Z(g)
La descompunere presiunea totală (P) icircn sistem variază astfel
t (s) 0 200 400 600 800 1200 1600
P (Torr) 300 4632 5968 706 7957 929 10183
Temperatura se menține constantă şi este 298 K De asemenea volumul reactorului este constant şi amestecul de
reacție se comportă ca un gaz perfect Se cer
a) verificaţi faptul că reacţia de descompunere a substanței X este de ordinul 1
b) determinaţi constanta de viteză şi timpul de icircnjumătățire
c) calculaţi presiunea amestecului de reacție după 15 minute şi la sfacircrşitul reacţiei
pag 3 din 3
d) cunoscacircndu-se energia de activare 410 J molaE calculaţi temperatura la care icircn 800 s reacționează 90
din cantitatea inițială de substanță X
Informații
1) Pentru reacțiile de ordinul 1 0 (X)
X
Cln k t
C unde 0 (X)C - concentraţia inițială a reactantului X iar
XC - concentraţia la momentul t a reactantului X k - constanta de viteză
2) Timpul de icircnjumătățire 12t reprezintă timpul icircn care concentraţia inițială a reactantului scade la jumătate
Se dau
- mase atomice H ndash 1 C ndash 12 N ndash 14 O ndash 16 Na ndash 23 K ndash 39 I ndash 127 Zn ndash 65 Cl ndash 355
- volumul molar (cn) 3 1
mV 224 dm mol
- numărul lui Avogadro 23 1
AN 6022 10 mol
- constanta universală a gazelor 3 1 1 1 1R 0082 atm dm mol K 8314 J mol K
- numărul lui Faraday 1F 96485 C mol 51 atm 1013 10 Pa
NOTĂ Timp de lucru 3 ore
Subiecte elaborate şi prelucrate de
prof Irina Popescu Colegiul Naţional bdquoI L Caragialerdquo Ploieşti
prof Iuliana Costeniuc Colegiul Naţional bdquoGrigore Moisilrdquo Bucureşti
prof Vasile Sorohan Colegiul Naţional bdquoCostache Negruzzirdquo Iaşi
pag 1 din 5
OLIMPIADA DE CHIMIE
etapa județeanăa municipiului Bucureşti
17 martie 2018
Clasa a XII-a
Varianta 1
BAREM DE EVALUARE ȘI DE NOTARE
Orice modalitate corectă de rezolvare a cerințelor se va puncta corespunzător
Subiectul I helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 20 puncte
A) 10 puncte
a)
3
6 6
3 3
6 6 6 6
0
c CH OH( )
0
c C H ( )
3
CH OH CH OH
3
C H C H
3
am
H a kJmol
H 45a kJmol
n 2x moli m 64 10 x kg se degajă2xa kJ
n 3x moli m 234 10 x kg se degaja135xa kJ
m 298 10 x kg se dega
l
l
3
6 6
33
0
c CH OH( )
0
c C H ( )
jă Q =155x kJ
37450 298 10Q q m 155xa 37450 298 10 x a 720
155
H a 720 kJmol
H 45a 3240 kJmol
l
l
(3 p)
3 6 6CH OH C H amn n 1 mol m 110 g 011 kgse degajă (720 3240) kJ
3960q 36000 kJkg
011
(2 p)
b)
i c i
1000 1000q H q 720 22500 kJkg
M 32
s iq q n 44 unde n - numărul de moli de apă care rezultă la arderea unui kg de metanol
(2 p)
3 2
3 2 2 2
CH OH H O(g)
s i
3CH OH O CO (g) 2H O(g)
2
2m 1 kg n kmoli 625 moli
32
q q n 44 22500 625 44 25250 kJkg
(3 p)
pag 2 din 5
B) 10 puncte
a)
cedat primit
NaOH primit
0
s
s
0
i i
Q Q
n 01 moli Q 01 41300 4130 J
Q 4130Q (C m c) t t 655
C m c 3 150 418
t t t t t t 2655 C
(4 p)
b)
2NaOH H O(formata) neutr
primit
sf
sf
HCl s s
sf
n 01 moli n 01 moli H 01 ( 5725) 5725 kJ 5725 J
Q 5725 J
QQ (C m c) t t
C m c
n 01 moli V 01 L soluţie HCl m 100 g soluţie HCl
m 150 100 250 g soluţie NaC
l
(4 p)
0 0
f i f
5725t t t 546 t 2546 C
3 250 418
(2 p)
Subiectul II helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25 puncte
A) 10 puncte
Aplicacircnd legea lui Hess icircn ciclurile date rezultă
a) 0 0 0 0
KI(s) diz KI(s) hidr hidrK (aq) I (aq)U H H H
0 0 0 0
KI(s) hidr hidr diz KI(s)K (aq) I (aq)U H H H 64735 kJmol (5 p)
b) 2 2
0 0 0 0 0
f KI(s) subl K(s) subl I (s) disoc I (g) K(g) I(g) KI(s)
1 1H H H H I A U
2 2
2 2
0 0 0 0 0
I(g) f KI(s) subl K(s) subl I (s) disoc I (g) K(g) KI(s)
1 1A H H H H I U 2952 kJmol
2 2 (5 p)
B) 15 puncte
a) 2 (s) (g) (g)(1) I I I 0
1H
2
0
2 (s) 2 (g) subl I (s)I I H 628 kJmol
2
0
2 (g) (g) disoc I (g)I 2I H 1525 kJmol
(g) (g) 1 I(g)I I e I 10084 kJmol
(g) (g) I(g)I e I A 2952 kJmol
2 2
0 0 0
1 subl I (s) disoc I (g) 1 I(g) I(g)H H H I A 9285 kJmol (5 p)
b)
2 (s) (g)I 2e 2I
2
0
2 (s) 2 (g) subl I (s)I I H 628 kJmol
2
0
2 (g) (g) disoc I (g)I 2I H 1525 kJmol
pag 3 din 5
(g) (g) I(g)2I 2e 2I 2A 2 ( 2952) kJ
2 2
0 0 0
subl I (s) disoc I (g) I(g)H H H 2A 3751 kJmol (5 p)
c)
Consideracircndu-se procesele de recombinare a fragmentelor rezultate icircn scindările (1) şi (2)
(g) (g) 2 (s)I I I
2 2
0 0 0 0
1 1 subl I (s) disoc I (g) 1 I(g) I(g)
H H ( H H I A ) 9285 kJmol
(g) 2 (s)2I I
2 2
0 0 0
2 subl I (s) disoc I (g)
H ( H H ) 2153 kJmol (4 p)
Inversul procesului (1) este favorizat energetic deoarece recombinarea fragmentelor este un proces puternic
exoterm (1 p)
Subiectul III helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25 puncte
a)
2
2 0 2
1 Zn Zn
0059Oxidare Zn Zn 2e lg[Zn ]
2
(3 p)
22 2
0 2 12
2 2 2 OH OO H
1 0059Reducere 2H O 2e H O lg([H ] p )
2 2
(3 p)
2[Zn ] [H ] 1M 2OP 1 atm
2 22
0 0
2 1 H OO H Zn ZnE 1229 ( 0762) 1991 V gt 0 (3 p)
dizolvarea zincului icircn soluția data are loc spontan (1 p)
b) Icircn timpul dizolvării Zn concentrația ionilor Zn2+
crește iar cea a H+ scade Procesul icircncetează atunci cacircnd
concentrațiile Zn2+
și H+ ajung la astfel de valori icircncacirct forţa electromotoare E este egală cu zero (3 p)
2 2 2 22 2
2 20 0 0 0
2 1 2 2H O H OO H O HZn Zn Zn Zn
0059 [H ] 0059 [Zn ]E lg 0 lg
2 [Zn ] 2 [H ]
2 267
2 2
[Zn ] [Zn ]lg 6749 3 10
[H ] [H ]
(3 p)
Pe baza raportului de mai sus se pot evalua concentrațiile ionilor Zn2+
și H+ atunci cacircnd procesul icircncetează
Scăderea concentrației H+ este de două ori mai rapidă decacirct creșterea concentrației ionilor Zn
2+ Astfel
concentrațiile ionilor Zn2+
și H+ sunt date de ecuaţiile
2
2
Zn[Zn ] 1 C
şi 2H Zn[H ] 1 C 1 2 C
(4 p)
2
2 2 2
2
67 2 67Zn
2 Zn Zn Zn
Zn
1 C3 10 (1 4 C 4 C ) n 1 C unde n 3 10
(1 2 C )
2 2
2
Zn Zn4n C (4n 1) C n 1 0
4n 1 4n şi n 1 n
2 2 2 2
2
Zn Zn Zn Zn4n C 4n C n 0 2 C 1 C 05 şi 2H Zn
C 2 C 1 2[Zn ] 15M (3 p)
[H ] 0 adică bdquodizolvareardquo Zn icircncetează atunci cacircnd tot HCl s-a consumat icircn proces (2 p)
pag 4 din 5
Subiectul IV helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 30 puncte
a)
Fie - gradul de disociere al reactantului X
X (reacţ) X (reacţ)
0 (X) 0
C P
C P X (reacţ) 0 0 X (reacţ) 0XP P P P P (1 ) P unde XP - presiunea parţială a
reactantului X la momentul t
X(g) 2Y(g) 2Z(g)
Momentul PX PY PZ P
t 0 P0 - -
t 0(1 ) P 02 P 02 P 0(1 3 ) P
t 0 02P 02P 04P
k t0 0
X 0
0 (X)
X
C P P 1ln ln ln k t ln k t 1 e
C P (1 )P 1
La momentul t 0P (1 3 ) P k t k t
0 0 0 0P P 3(1 e )P P 4P 3P e
k t k t0 0
0 0
4P P 3Pe e
3P 4P P
0
0
3Pk t ln
4P P
0
0
3P1k ln
t 4P P
(6 p)
t = 200 s (1) 3 1
1k 10 s
t = 400 s (2) 3 1
1k 10 s
t = 600 s (3) 4 1
1k 999 10 s
t = 800 s (4) 3 1
1k 10 s
t = 1200 s (5) 3 1
1k 10 s
(1) (2) (3) (4) (5)
1 1 1 1 1k k k k k k rezultă că reacţia este de ordinul 1 (5 p)
b) Constanta de viteză la 298 K este 3 1k 10 s (1 p)
12 3
ln 2 0693n 1 t 693 s
k 10 (3 p)
c) La momentul t = 15 min de la icircnceputul reacţiei k t k t
0 0 0P 4P 3P e (4 3 e )P 834 Torr (3 p)
0P 4P 1200 Torr (3 p)
d) 0 0
X 0
P P 1 1 1ln ln k t ln k t k ln
P (1 )P 1 t 1
La t = 800 s 3 11 1
k ln 2878 10 s800 1 09
(4 p)
EaRTk A e
pag 5 din 5
E
RTa
k A e
a a
a a
E Ek R k 1 1 1 1 R kln ln ln T 40374 K
k RT RT E k T T T T E k (5 p)
Barem elaborat de
prof Irina Popescu Colegiul Naţional bdquoI L Caragialerdquo Ploieşti
prof Iuliana Costeniuc Colegiul Naţional bdquoGrigore Moisilrdquo Bucureşti
prof Vasile Sorohan Colegiul Naţional bdquoCostache Negruzzirdquo Iaşi
pag 1 din 7
OLIMPIADA DE CHIMIE
etapa județeanăa municipiului Bucureşti
17 martie 2018
Clasa a X-a
Varianta 1
Indicații
Pentru rezolvarea problemelor utilizați masele atomice rotunjite din TABELUL PERIODIC AL ELEMENTELOR - Anexă
Subiectul I 25 puncte
A 13 puncte
Olimpiada Internațională de Chimie este un concurs internațional pentru elevii de liceu Prima participare a
Romacircniei la Olimpiada Internațională de Chimie a fost icircn 1970 icircn Ungaria iar icircn anii 1974 și icircn 1983 Romacircnia a
fost gazda olimpiadei internaționale Prima ediţie a Olimpiadei Internaţionale de Chimie a avut loc la Praga icircn
1968 iar a 50ndasha ediție se va organiza icircn 2018 la Bratislava și Praga
Prima problemă de chimie organică din cadrul unei olimpiade internaționale este problema de mai jos (nr 1)
care a fost propusă icircn anul 1969 la Katowice Polonia
1 O probă cu volumul de 10 cm3 dintr-o hidrocarbură gazoasă necunoscută se arde icircn 70 cm
3 oxigen Prin
răcirea amestecului gazos rezultat volumul acestuia scade la 65 cm3 Acest amestec gazos este barbotat printr-o
soluție de hidroxid de potasiu volumul reducacircndu-se la 45 cm3 care sunt absorbiți de pirogalol Știind că toate
volumele sunt măsurate icircn condiții normale determinați fomula moleculară a hidrocarburii necunoscute
2 Tetra-terț-butilmetanul un izoheptadecan este un compus organic ipotetic cu formula C17H36 Acest compus
este de interes deoarece se crede că este cea mai mică hidrocarbură saturată aciclică care nu poate exista din
cauza icircmpiedicării sterice
a Scrieți formula de structură a acestui izoheptadecan și denumiți-l conform IUPAC
b Notați numărul de radicali divalenți care provin de la tetra-terț-butilmetan
3 Floarea-soarelui este o plantă frumoasă şi utilă Frumuseţea acestei flori a icircnaripat imaginaţia oamenilor
născacircnd multe legende Pictori celebri au imortalizat-o ajungacircnd celebră pictura lui V Van Gogh Se ştie că
floarea-soarelui are şi proprietăţi curative deorece conţine grăsimi sănătoase fibre proteine vitamine sau
minerale
Compușii notați cu X și Y au fost izolați din floarea soarelui
3 2 2( ) ( )X CH CH CH C C CH CH CH CH CH CH
3 5 2( ) ( )Y CH C C CH CH
a Denumiți compusul X conform IUPAC
b Scrieți formula de structură a unui izomer de poziție al compusului Y care reacționează cu reactivul
Tollens icircn raport molar 12
4 Terpenii cunoscuți și sub denumirea de izoprenoide reprezintă o grupă de substanțe chimice heterogene din
punct de vedere structural care sunt foarte răspacircndite icircn natură Structura lor de bază pornește de la cea
a izoprenului
a Prin oxidarea izoprenului cu dicromat de potasiu icircn mediu acid se formează CO2 H2O și un cetoacid
Scrieți formula de structură a cetoacidului și calculați raportul molar izopren K2Cr2O7 H2SO4
b Scrieți formulele de structură ale alcoolilor cu formula moleculară C5H10O izomeri de constituție care pot
forma la deshidratare izopren
pag 2 din 7
B 12 puncte
1 Se dă seria de compuși organici
a Notați literele corespunzătoare compușilor care conțin un număr egal de atomi de carbon terțiar respectiv
cuaternar icircn moleculă Precizați numărul atomilor de carbon terțiar respectiv de carbon cuaternar din molecula
fiecărui compus ales
b Denumiți compusul B Scrieți formula de structură a compusului obținut prin oxidarea lui B cu KMnO4 icircn
mediu acid
2 Scrieți formula de structură a produsului majoritar obținut la bromurarea compușilor de mai jos icircn raport
molar 11
a b
3 Scrieți formulele de structură ale substanțelor notate cu literele X Y Z și respectiv A B C din următoarele
ecuații chimice și indicați icircn fiecare caz produsul majoritar de reacție
a
CH2
CH CH CH CH CH2 Br
2
CCl4
X
Y+
Z Compușii X Y și Z sunt izomeri de constituție avacircnd raportul masic C Br = 9 20
b
CH2
CH3O
CH3O CH
C
ClO
CH2
AlCl3
A
B
C
Subiectul II 20 puncte
A 8 puncte
Doi alcooli izomeri de poziție A și B cu formula moleculară C9H10O dau aceeași hidrocarbură C icircn prezența
acidului sulfuric la icircncălzire (reacția 1) Hidrogenarea catalitică a lui C (reacția 2) conduce la hidrocarbura D cu
formula moleculară C9H10 care prin nitrare (reacția 3) conduce numai la doi mononitroderivați aromatici X și Y
a Determinați fomulele de structură ale compușilor notați cu literele A B C D X și Y
b Scrieți ecuațiile chimice ale celor trei reacții
c Scrieți formulele de structură ale compușilor care se obțin la oxidarea compușilor X și Y cu soluție acidă de
KMnO4 și denumiți-i conform IUPAC
pag 3 din 7
B 7 puncte
Hidrocarbura X cu formula brută C3H5 conţine icircn moleculă un atom de carbon primar trei atomi de carbon
secundar un atom de carbon terţiar şi unul cuaternar Sub acţiunea K2Cr2O7H2SO4 compusul X se transformă icircn
substanţa Y care prin icircncălzire se decarboxilează (eliminare de CO2) transformacircndu-se icircn cetona Z
a Determinați formula moleculară a hidrocarburii X
b Cunoscacircnd raportul molar al reactanților icircn reacția de oxidare energică X K2Cr2O7 H2SO4 = 1 1 4
determinați formulele de structură posibile ale hidrocarburii X care corespund cerințelor problemei
c Scrieți formulele de structură posibile ale compușilor notați cu literele Y și Z care corespund cerințelor
problemei și notați denumirile IUPAC ale acestora
C 5 puncte
Hidrocarbura A cu raportul masic C H = 16 1 participă la următoarele transformări
04 2 4 2 2
8 4 32 2KMnO H SO t C H O
A B C H O
2 42 CCl etanol 4HBrBr KOHA C D
2 hidratareD X Y
a Determinați formula moleculară a hidrocarburii A
b Scrieți formulele de structură ale substanțelor notate cu literele A B C D X și Y
Subiectul III 20 puncte
Informații I Hidrogenarea alchinelor
Adiția hidrogenului la alchine poate conduce la trans-alchene sau la cis-alchene icircn funcție de condițiile de
reacție
R C C RPdPb+2
C C
R
H
R
H
H2
R C C R C C
H
R
R
H
H2
Na
NH3 lichid
II Reacţiile acetilurilor metalice cu aldehide sau cetone
Acetilurile sodice (cel mai bine icircn amoniac lichid) şi acetilurile magneziene (icircn eter) reacţionează cu aldehide şi
cetone dacircnd alcooli acetilenici (A E Favorski) de exemplu
CH3
C
CH3
O NaC CH
CH3
C
CH3
ONa
C CH
H2OCH3
C
CH3 C CH
OH
-12H2-NaOH
III Reacția Heck
Premiul Nobel pentru chimie a fost acordat icircn anul 2010 americanului Richard Heck și japonezilor Akira Suzuki
și Ei-ichi Negishi pentru cercetările lor asupra cuplajului icircncrucişat catalizat cu paladiurdquo Numită și reacția
Heck reacția de cuplare icircncrucișată catalizată de Pd este de o importanță deosebită deoarece permite substituția
pe atomii de carbon hibridizați sp2
unde X = I Br etc
R H R Ar CN etc
Această reacție de cuplare este stereoselectivă cu predilecție pentru trans-cuplare
pag 4 din 7
A 5 puncte
Scrieți ecuaţiile reacţiilor prin care se pot realiza următoarele transformări
1 pornind de la etină rarr cis-2-butenă (icircn cel mult 4 etape)
2 folosind doar benzen (ca sursă de carbon) rarr acid 3-benzoilpropenoic (icircn cel mult 3 etape)
B 5 puncte
Utilizacircnd reacția Heck a fost posibilă obținerea compusului B icircn condiții blacircnde și cu randament bun pornind de
la substanța T folosind schema
H2C CH C6H5 Pd
700C
(CH3COO)2A
PdCS
1500C-2H2
B(C48H32)
4 T
-4HBr Substanța T are următoarea formulă de structură
a Calculați formula brută a compusului B
b Determinați raportul atomic C Br icircn substanța T
c Determinați numărul de covalențe sigma din molecula substanței T
d Scrieți formulele de structură ale compușilor A și B
e Calculați numărul de electroni π (pi) din 3 mol de compus B
C 10 puncte La arderea unui mol de hidrocarbură X reacția fiind totală raportul molar X CO2 H2O = 1 12 6 Prin
oxidarea unui mol de hidrocarbură X cu dicromat de potasiu icircn soluție acidă se obțin substanțele C6O6 CO2
H2O icircn raport molar C6O6 CO2 H2O = 1 6 6
a Determinați formula moleculară a hidrocarburii X
b Scrieți formulele de structură ale substanțelor X și C6O6
c Hidrocarbura Y care este izomer de constituție al hidrocarburii X formează prin oxidare cu KMnO4 icircn
soluție acidă CO2 H2O și o substanță organică cu formula moleculară C7H6O2 pe care Mitscherlich a obţinut-o
icircn anul 1834 dintr-o răşină extrasă din arborele Styrax benzoin numită benzoe sau smirnă
c1 Scrieți formula structurală a hidrocarburii Y denumiți conform IUPAC hidrocarbura determinată
c2 Calculați volumul soluției acide de KMnO4 2 M necesar oxidării unui număr de moli de hidrocarbură
Y egal cu numărul atomilor de carbon din molecula acesteia
Subiectul IV 35 puncte
Informații
I Ozonoliza alchenelor
Ozonoliza constă practic icircntr-o succesiune de două reacţii
- Acţiunea moleculei de ozon asupra legăturii C=C cu formare de ozonidă instabilă explozivă
- Hidroliza ozonidei cu formarea de compuşi carbonilici corespunzători (aldehide sau cetone)
C C
RR
R H
1O3
2H2Ored
-H2O2
C
R
R
O + C
R
H
O
cetonatilde aldehidatilde De obicei icircn cazul formării aldehidelor pentru a evita posibila lor oxidare mai departe de către apa oxigenată
rezultată se introduce icircn amestecul de reacție icircn final un reducător (Zn NaHSO3 Na2S2O3 etc)
H2O2 + Zn rarr ZnO + H2O
II Metateza alchenelor (olefinelor)
Metateza alchenelor este o reacție organică care implică redistribuirea fragmentelor de alchene prin scindarea și
regenerarea dublei legături carbon-carbon icircn prezența unor catalizatori specifici icircn general pe bază de wolfram
Datorită simplității relative a metatezei alchenei acest proces creează mai puține produse secundare nedorite și
mai puține deșeuri periculoase decacirct cele rezultate din reacțiile organice alternative
pag 5 din 7
O altă reacție cu o aplicație practică mare este polimerizarea prin metateză cu deschiderea catenei ciclice
Datorită acestei reacții a devenit posibilă obținerea multor poliolefine care nu ar fi putut fi obținute prin
polimerizarea convențională cu monomeri vinilici
III Sinteze dien (Diels-Alder)
Sintezele dien (reacţii de cicloadiţie [4+2]) sunt reacţiile dintre un sistem dienic conjugat care reprezintă
componenta dienică şi un sistem alchenic (de obicei substituit cu grupe atrăgătoare de electroni) numit filodienă
(sau dienofilă) Produşii de reacţie cu structură ciclohexenică poartă numele de aducţi
Schema generală a reacţiei unei sinteze dien este următoarea
Icircn termenul cicloadiţie [4+2] 4 se referă la cei patru electroni π cu care diena participă la reacţie iar 2 la
electronii π ai filodienei Sintezele dien pot fi reacții intermoleculare sau intramoleculare
A 20 puncte
1 Determinați formulele de structură posibile ale hidrocarburii care prin ozonoliză reductivă formează numai
următorul compus
O=CH CH2 CH2 C
O
CH2 CH2
O
C CH O
2 Scrieți formulele de structură ale substanțelor care se obțin la metateza următoarelor olefine
a 1-butenă b
c
3 Norbornena se obține printr-o reacție Diels-Alder folosind ciclopentadienă și etenă
a Scrieți ecuația reacției de obținere a norbornenei
b Polinorbornena utilizată icircn industria cauciucului pentru antivibrație se obține printr-o reacție de
polimerizare prin metateză cu deschidere de ciclu icircn prezență de catalizatori specifici (RuCl3middotHClmiddotROH)
b1 Scrieți formula de structură a polinorbornenei
b2 Scrieți formula de structură a compusului majoritar care se obține la oxidarea energică a polinorbornenei
4 Se dau următoarele scheme de transformări
t0CX
KMnO4
H2SO4
Y
(A)
04 2 4H
179 3KMnO SOt Cdecatrien onă W Z
a Notați denumirea substanței A
b Scrieți formula de structură a compusului 179-decatrien-3-onă
c Știind că substanța Y are NE = 3 identificați substanțele notate cu literele X Y W și Z și scrieți formulele
de structură ale acestora
pag 6 din 7
B 15 puncte
Prin reformare catalitică o hidrocarbură lichidă X care conține 84 C procente masice este transformată icircntr-o
hidrocarbură aromatică Y Reacțiile care au loc icircn timpul procesului sunt de ciclizare și de dehidrogenare
Reformarea catalitică are loc icircntr-un reactor icircn prezența catalizatorilor (Al2O3Pt) la o temperatură de
aproximativ 500degC
1 Stabiliți formula moleculară a hidrocarburii X și scrieți ecuația reacției corespunzătoare transformării sale icircn
hidrocarbura aromatică Y
2 Conversia hidrocarburii X icircn hidrocarbură aromatică Y icircn reactor este de 15 Amestecul de reacție rezultat icircn
urma conversiei este supus următoarei proceduri este adus icircn condiții standard și după icircndepărtarea substanței
gazoase este supus din nou reformării catalitice Determinați de cacircte ori este necesară repetarea procedurii
descrise mai sus astfel icircncacirct conversia hidrocarburii X să fie mai mare de 30
3 Procesul descris mai sus a fost realizat la o presiune apropiată de cea atmosferică și icircn condiții de neechilibru
Procesul industrial real se produce la o presiune de cacircteva zeci de atmosfere și icircn condiții de echilibru Icircntr-un
reactor de 1 m3 conținacircnd catalizator necesar procesului de reformare catalitică s-au introdus 10 kg de substanță
X După un timp la o temperatură de 511deg C presiunea din reactor a devenit 27 atm Consideracircnd că icircn reactor
are loc numai conversia lui X icircn Y iar volumul ocupat de catalizator se neglijează determinați
a presiunile parțiale ale gazelor din reactor la echilibru
b conversia hidrocarburii X
c constanta de echilibru Kp
4 Amestecul de reacție obținut la punctul 3 icircncălzit la 600degC este introdus icircntr-un reactor icircn prezența
catalizatorilor de oxizi de siliciu și aluminiu Substanța Y este transformată icircn omologul inferior Z cu utilizare
practică mult mai mare decacirct Y conform procesului
Y + Z +
Se consideră că substanța X rămasă nu participă la acest proces și nu influențează echilibrul chimic
a Scrieți ecuația transformării hidrocarburii Y icircn omologul inferior Z
b Calculați conversia hidrocarburii Y icircn omologul inferior Z cunoscacircnd constanta de echilibru a procesului
Kp=17
NOTĂ Timp de lucru 3 ore
ANEXA TABELUL PERIODIC AL ELEMENTELOR
Volumul molar (cn) 3 1
mV 224 dm mol
Constanta universală a gazelor 3 1 1R 0082 atm dm mol K
Numărul lui Avogadro 23 1
AN 6022 10 mol
Subiecte selectate și prelucrate de
Gheorghe Costel profesor la Colegiul Național Vlaicu Vodă Curtea de Argeș
Carmen Boteanu profesor la Şcoala Centrală Bucureşti
Dorina Facircntacircnă-Galeru profesor la Colegiul Naţional Militar Ştefan cel Mare Cacircmpulung Moldovenesc
pag 7 din 7
ANEXA TABELUL PERIODIC AL ELEMENTELOR
pag 1 din 7
OLIMPIADA DE CHIMIE
etapa județeanăa municipiului Bucureşti
17 martie 2018
Clasa a X-a
BAREM DE EVALUARE ȘI NOTARE
Varianta 1
Orice modalitate de rezolvare corectă a cerințelor se va puncta corespunzător
Subiectul I 25 puncte
A 13 puncte
1
2 2 2
4
4 2x y
x y yC H O x CO H O
2COV 20 3cm
2O consumatV = 70 ndash 45 = 253cm
2 2C H 3 puncte
2 a Formula de structură a tetra-terț-butilmetanului15 puncte
denumirea IUPAC a tetraterț-butilmetanului 2244-tetrametil-33-diterț-butilpentan 15 puncte
b 3 radicali divalenți provin de la tetraterț-butilmetan 075 puncte
3 a 13511-tridecatetraen-79-diină 15 puncte
b formula de structură a unui izomer de poziție al compusului Y care are două legături triple marginale
05 puncte
4 a
CH3 C
O
COOH 075 puncte
izopren K2Cr2O7 H2SO4 = 1 3 12 15 puncte
b 4 formule de structură 4 x 05 = 2 puncte
CH2 CH C
OH
CH3
CH3
CH2 CH C
OH
CH3
CH2H
CH3 CH C
OH
CH3
CH2
CH2 CH C
OH
CH3
CH22
B 12 puncte
a B și C au icircn moleculă cacircte 14 atomi de carbon terțiar și 6 atomi de carbon cuaternar
- compușii B și C 2 x 075 = 15 puncte
- nrat de carbon terțiar 025 puncte
- nrat de carbon cuaternar 025 puncte
b 3-fenil-3-m-tolil-3-p-tolilpropenă 125 puncte
pag 2 din 7
C
COOHCOOH
COOH
075 puncte
2
a b
2 formule x 1=2 puncte
3 a
formulele de structură ale celor 3 compuși izomeri notați cu literele XYZ sunt
CH2 CH CH CH CH CH2
Br Br
CH2 CH CH CH CH CH2
Br Br
CH2 CH CH CH CH CH2
Br Br
formulele de structură ale celor 3 compuși izomeri notați cu literele XYZ 3 x 075 p = 225puncte
produsul majoritar este 16-dibromo-24-hexadienă CH2 CH CH CH CH CH2
Br Br 075 puncte
b
formulele de structură ale substanțelor notate cu literele ABC sunt
O
CH2
OCH3
OCH3
OCH3
OCH3
CH2
OCH3
OCH3
O OCH3
OCH3
O
OCH3
OCH3 CH2
3 x 075p = 225puncte
produsul majoritar este
O
CH2
OCH3
OCH3
075 puncte
Subiectul II 20 puncte
A 8 puncte
a
formulele de structură ale celor 2 alcooli izomeri notați cu literele A și B
OH
OH
pag 3 din 7
formula de structură a compusului notat cu litera C
formula de structură a compusului notat cu litera D
formulele de structură ale celor doi mononitroderivați aromatici X și Y
N O2 NO2
formulele de structură ale compușilor notați cu literele A B C D X Y 6 x 05 =3 puncte
b
Reacția 1 2 x 05 =1punct
OH
H2SO4
-H2O
și
OHH2SO4
-H2O
Reacția 2 1punct
H2
Reacția 3 1punct
HNO3N O2
NO2
-H2O
COOH
NO2
COOH
acidul 3 nitro-12-benzendicarboxilic
formula de structură și denumirea IUPAC 05 + 05 = 1 punct
COOH
NO2
COOH
Acidul 4 nitro-12-benzendicarboxilic
formula de structură și denumirea IUPAC 05 + 05 = 1 punct B 7 puncte
a C6H10 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip075 puncte
b formulele de structură posibile ale hidrocarburii X
CH2 CH2 CH3 CH3CH2
CH3
formulele de structură helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 3 x 1 = 3 puncte
pag 4 din 7
c formulele de structură posibile ale substanței Y
CH3 CH2 CH2 C CH2 COOH
O acidul 3-cetohexanoic
CH3 CH2 CH2C CH2 COOH
O acidul 4-cetohexanoic
CH3 CH2 CH2C CH2 COOH
O acidul 5-cetohexanoic
formulele de structură helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 3 x 05 = 15 puncte
denumirile IUPAChelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 3 x 025 = 075 puncte
formulele de structură posibile ale substanței Z
CH3 CH2 CH2C CH3
O 2-pentanonă CH3 CH2 CH2C CH3
O 3-pentanonă
formulele de structură helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 2 x 025 = 05 puncte
denumirile IUPAChelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip2 x 025 = 05 puncte
C 5 puncte
a determinarea formulei moleculare a hidrocarburii A C16H12 14 puncte
b
[O]
KMnO4H+ 8
COOH
COOH
t0C
-2H2O
C
C
O
O
O2 2
A B
formulele de structură ale substanțelor notate cu literele A B C D X Y 6 x 06 = 36 puncte
2Br2
CCl4
BrBr
Br Br
KOHetanol
-4 HBr
C D
Hidratare
O
O
2
O
O
X Y
sau invers
pag 5 din 7
Subiectul III 20 puncte
A 5 puncte
1 etină rarr acetilură disodicărarr2-butinărarr cis-2-butenă helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 2 puncte
2 benzenrarranhidridă maleică
benzen+ anhidridă maleică acilare Friedel Crafts acid 3-benzoilpropenoic helliphelliphelliphelliphelliphellip 3 puncte
Obs Se acordă 60 din punctaj dacă numărul de etape este mai mare decacirct cel din cerință
B 5 puncte
a C H = 3 2 05 puncte
b C Br = 4 1 1 punct
c 30 covalențe sigmamoleculă T 075 puncte
d compusul A 1 punct
unde Ph- este C6H5- radicalul fenil
compusul B 1 punct
e 3middot48middotNA electroni π 075 puncte
C 10 puncte
a 12 12C H 2 puncte
b
2 puncte
O
O
O
O
O
O
2 puncte
c
c1
CH CH CH CH CH CH2
1 punct
1-fenil-135-hexatrienă 1 punct
c2 36 L soluție KMnO4 2 M 2 puncte
Subiectul IV 35 puncte
A 20 puncte
1 formulele de structură posibile ale hidrocarburii
2 puncte
pag 6 din 7
2 puncte
2a
3 2 2 3 2 2CH CH CH CH CH CH CH CH
formulele de structură ale substanțelor obținute 2 x 075 = 15 puncte
b
CH CH CH2 CH2
formulele de structură ale substanțelor obținute 2 x 075 = 15
puncte
c
CH2 CH2
formulele de structură ale substanțelor obținute 2 x 075 =15 puncte
3 a
helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 2 puncte
b
b1 formula de structură a polinorbornenei
helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 2 puncte
b2
COOHCHOO
helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 2 puncte
4 a 3-metil-139-decatrienă 075 puncte
b formula de structură a compusului 179 3decatrien onă 075 puncte
t0C KMnO4
H2SO4
(A)
COOH
C
OX Y
O
t0C KMnO4
H2SO4
O
COOH
COOH
O
WZ
formulele de structură ale substanțelor notate cu literele X Y Z Whelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 4 x 1 = 4 puncte
B 15 puncte
1 C7H16 1 punct
pag 7 din 7
CH3 CH2)5 CH3
CH3
4H2(
1 punct
2 După icircndepărtarea hidrogenul gazos amestecul rezultat este format din n-heptan lichid și toluen
Dacă pornim de la 1 mol de n-heptan după prima trecere prin reactor icircn faza lichidă obținem 015 mol toluen
După prima trecere
- 015 mol toluen
- 085 mol n-heptan
După a doua trecere
015 + 085015 = 02775 mol toluen
1 ndash 027 75= 07225 mol n-heptan
După a treia trecere
02775 + 07225015 = 03858 mol toluen
1 ndash 0386 = 0614 mol n-heptan
raționament corect 25 puncte
o conversie de peste 30 va fi realizată după 3 treceri 05 puncte
3 a
10000100
100X mol
C7H16 C7H8 + 4H2
ințial 100 0 0
consumat x 0 0
echilbru 100-x x 4x
Număr total de moli 100 + 4x
100 + 4x = PV RT
1000 27
4200082 784
mol
(100 minus x) + x + 4x = 420
unde x = 80 mol
p(H2) = (480 420) 27 = 2057 atm
p(C7H8) = (80 420) 27 = 514 atm
p(C7H16) = [(100ndash80) 420] 27 = 128 atm
raționament corect 25 puncte
valorile numerice ale celor 3 presiuni parțiale 3 x 05p =15 puncte
b conversie = 80 100 = 08 = 80 05 puncte
c constanta de echilibru
7 8 2
7 16
4
HC H
p
C H
p pK
p
= 718middot105 1 punct
4
a C7H8 + H2 C6H6 + CH4 15 puncte
b C7H8 + H2 C6H6 + CH4
Din constanta de echilibru a reacției de mai sus se determină conversia toluenului icircn benzen = 0861= 861
Raționament corect 25 puncte
Valoare numerică a conversiei 05 puncte
Barem elaborat de
Gheorghe Costel profesor la Colegiul Național Vlaicu Vodă Curtea de Argeș
Carmen Boteanu profesor la Şcoala Centrală Bucureşti
Dorina Facircntacircnă-Galeru profesor la Colegiul Naţional Militar Ştefan cel Mare Cacircmpulung Moldovenesc
Ministerul Educației Naționale
pag 1 din 4
OLIMPIADA DE CHIMIE etapa județeanăa municipiului Bucureşti
17 martie 2018
Clasa a XI-a
Varianta 1
Subiectul I helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 20 puncte
A 12 puncte
Pentru compușii de mai jos care au următoarele denumiri
A 123-triclorociclopentan
B 25-dibenzilidenciclopentanona
C acid ciclopentil-235-tricarboxilacetic
D acid trideca-3578-tetraen-1012-diinoic
E acid 4-cloro-25-heptadien-17-dioic
F 23-diclorobiciclo[221]heptan
G 24-dicloropentan-3-ol
H 25-diclorospiro[33]heptan
rescrieți tabelul de mai jos pe foaia de concurs și completați-l conform cerințelor
Compusul Formula de structură a
compusului Numărul stereoizomerilor
Numărul perechilor de
enantiomeri
A
B
C
D
E
F
G
H
B 8 puncte
O probă bdquoardquo dintr-un amestec echimolecular conține doi acizi saturați (A) un acid monocarboxilic
și (B) un acid dicarboxilic care are icircn moleculă un atom de carbon mai mult decacirct acidul (A) Dacă
proba bdquoardquo se tratează cu NaOH rezultă un amestec bdquobrdquo de trei săruri icircn care procentul masic de
sodiu este de 23 Dacă aceeași probă bdquoardquo se tratează cu PCl5 icircn exces și apoi este supusă
esterificării cu etanol luat icircn exces de 25 se obține un amestec organic bdquocrdquo care conține alături de
esteri și 12212 etanol (procente masice)
a Calculați masa probei bdquoardquo necesară obținerii a 500 g amestec bdquobrdquo
b Identificați cei doi acizi din proba bdquoardquo
c Calculați masa amestecului organic bdquocrdquo
Ministerul Educației Naționale
pag 2 din 4
Subiectul II 25 puncte
A
1 17 puncte
Determinati formula moleculară stabiliți formula de structură și denumirea pentru compusii (A)
(B) (C) și (D) despre care se cunosc următoarele informații
a Compusul (A) conține 3555 O (procent masic) are icircn moleculă un atom de carbon terțiar nu
reacționează cu NaOH icircn reacția cu sodiul eliberează 224 L (cn) H2 per mol (A) și consumă la
oxidare 1 L de solutie acidă de K2Cr2O7 13M per mol A
b Compusul (B) este o monoamină saturată are 4 stereoizomeri optici reacționează cu HNO2 iar
la arderea a 02 mol (B) se consumă 2184 L (cn) de aer (cu 20 O2 procente de volum)
c Compusul aromatic (C) (p-disubstituit) are 2 atomi de oxigen icircn moleculă și nu are atomi de
carbon cuaternar icircn reacție cu NaOH formează o sare monosodică iar icircn reacție cu anhidrida
acetică formează un compus monoacetilat masa molară a compusului (C) crescacircnd după acilare
cu 3043
d Compusul dihalogenat (D) are 2 stereoizomeri formează prin hidroliză un compus care tratat cu
reactivul Fehling formează un precipitat roșu Din 214 g (D) supuse analizei cantitative s-au
obținut 376 g precipitat gălbui
2 8 puncte
Stabiliți formulele de structură și numărul izomerilor pentru
a compușii izomeri de constituție care au aceeași formulă moleculară cu (A) și au unul sau mai
mulți atomi de carbon asimetric icircn moleculă
b compușii izomeri de constituție care au aceeași formulă moleculară cu (B) și nu reacționează cu
clorura de acetil
c compușii trisubstituiți izomeri care au aceeași formulă moleculară cu (C) și au comportament
chimic identic cu acesta
d compușii izomeri de constituție care au aceeași formulă moleculară cu (D) ai căror izomeri
geometrici sunt optic activi
Subiectul III helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25 puncte
A 13 puncte
Un acid gras saturat (A) este polietoxilat cu oxid de etenă formacircnd un hidroxiester (X) icircn care
procentul masic de oxigen este de 2666 și un diester (Y) icircn care procentul masic de oxigen este
de 2126 Pentru obținerea fiecărui ester s-a folosit aceeași cantitate de oxid de etenă Dacă se iau
icircn lucru 50 mol de acid (A) conversia oxidului de etenă este de 100 iar conversia totală a
acidului (A) este de 90
a Identificați acidul gras (A) scrieți formula de structură și denumirea acestuia
b Stabiliți formulele de structură ale celor doi esteri (X) și (Y)
c Calculați cantitatea (moli) de oxid de etenă luat icircn lucru
d Calculați procentul molar de acid (A) netransformat și procentul masic de hidroxiester (X) icircn
amestecul organic rezultat
Ministerul Educației Naționale
pag 3 din 4
B 12 puncte
Scrieți formulele de structură ale compușilor din schemele de transformări de mai jos
1)
X rarr A
rarr B
rarr C
Y
D
rarr E
rarr F
Z rarr G
rarr H
rarr I
icircn care X ndash anisolul Y ndash ciclohexanona Z ndash 2-butenilfenileterul
2)
L
rarr M rarr N
O
rarr P
rarr R(C7H15N)
R(C7H15N)
rarr S
- L este o hidrocarbură ciclică cu formula moleculară C5H8
- Reducerile se fac cu NaBH3CN și nu au loc la gruparea carbonil
- P este o bază azotată heterociclică supusă unor eliminări (degrădari) Hofmann
Subiectul IV helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 30 puncte
A 10 puncte
Salbutamolul este un bronhodilatator folosit icircn tratamentul astmului și al bronșitei cronice
Salbutamolul (notat cu F) se poate obtine conform schemei de mai jos
rarr
rarr
rarr
rarr
icircn care
- reacția 1 este o transpoziție Fries icircn care esterii fenolici se transforma icircn p-acilfenoli
- substanța (A) este un compus o-disubstituit
- compusul (B) are formula moleculară C9H8O4
- substanța notată cu X este N-benzilterțbutilamina
- F are formula moleculară C13H21O3N
a Scrieți formulele de structură și denumirile IUPAC pentru compușii (A) și (B)
b Realizați sinteza compusului X prin maxim 6 reacții pornind de la acidul benzoic și acidul
dimetilpropanoic specificacircnd condițiile de reacție
c Scrieți formulele de structură ale substanțelor C D E F și G
B 10 puncte
Identificați substanțele notate cu litere din schema de mai jos și scrieți formulele de structură ale
acestora
rarr
rarr
rarr rarr
utilizacircnd următoarele informații
- substanța A cu formula moleculară C10H16O2 reacționează cu H2Ni icircn raport molar 1 3 și
dă reacția iodoformului
Ministerul Educației Naționale
pag 4 din 4
- formula de structură a substanței C este
- DIAB (diizoamilboranul) este un reactiv de hidroborurare selectivă
- diazometanul este folosit pentru metilarea unor grupe acide
C 10 puncte
1 Explicați de ce separarea izomerilor orto și para ai nitrofenolului se poate face prin antrenare cu
vapori de apă
2 Un amestec echimolecular de dietilamină și trietilamină se tratează cu clorură de acetil icircn exces
Scrieți ecuațiile reacțiilor care au loc și notați denumirea compușilor din amestecul final
3 Scrieți maxim cinci ecuații ale reacțiilor prin care fenilizopropilcetona se poate transforma icircn
fenilterțbutilcetonă
Se dau
- masele atomice H- 1 C- 12 N- 14 O- 16 K- 39 Cr- 55 Br- 80 Ag- 108 I- 127
- volumul molar (cn) 3 1
mV 224 dm mol
NOTĂ Timp de lucru 3 ore
Subiecte elaborate și prelucrate de
prof Carmen Bodea Colegiul Național Silvania Zalău
Ministerul Educației Naționale
pag 5 din 4
prof Mariana Pop Liceul Teoretic Emil Racoviță Baia Mare
pag 1 din 7
OLIMPIADA DE CHIMIE etapa județeanăa municipiului Bucureşti
17 martie 2018
Clasa a XI-a Varianta 1
Orice modalitate corectă de rezolvare a cerințelor va fi punctată corespunzător
Subiectul I helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 20 puncte
A 12 puncte
Compusul Formula de structură a compusului Numărul
stereoizomerilor
Numărul
perechilor de
enantiomeri
A
4 1
B
3 -
C
16 8
D CH CndashC CndashCH=C=CHndashCH=CHndashCH=CHndashCH2ndashCOOH 8 4
E HOOCndashCH=CHndashCHClndashCH=CHndashCOOH 4 1
F
3 1
G CH3ndashCHClndashCHOHndashCHClndashCH3 4 1
H
4 2
formula de structură 05 puncte
număr de stereoizomeri 05 puncte
numărul perechilor de enantiomeri 05 puncte
Total 8 compuși x 15 puncte = 12 puncte
pag 2 din 7
B 8 puncte
a Icircn 500 g amestec bdquobrdquo sunt 5 mol Na+ 1 p
500 = m ndash 5 g (H) + 5 23 g Na rarr m = 390 g amestec bdquoardquo 1 p
b) Macid1 Macid2 = Macid1 + 44 Mester1= Macid1 + 28 Mester2= Macid1 + 100
x - mol de acizi 3x mol etanol reacționați y - mol alcool nereacționat
y = 025∙3x = 12212∙mamestec bdquocrdquo100 rarr mamestec bdquocrdquo = 2825x 1 p
mamestec bdquocrdquo= 2825x = x∙(Mac1 + 28) + x∙(Mac1 + 100) + x∙075∙46 2 p
Macid1= 60 g molrarr acid acetic (CH3-COOH) 05 p
Macid2= 104 gmol rarr acid malonic (HOOC-CH2-COOH) 05 p
c) x = 2378 mol acid 1 p
mamestec bdquocrdquo = 671785 g 1 p
Subiectul II helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25 puncte
A
1 17 puncte
a) 4 puncte
A H2 = 1 1 rArr diol M = 90 gmol
rArr C4H10O2 2 puncte
A [O] = 1 1 rarr 1 grupă -OH la Cp și 1 grupă -OH la Ct
A
15 puncte 2-metilpropan-12-diol 05 puncte
b) 4 puncte
B O2 = 02 195 = 1 975
CnH2n+3N + 975O2 rarr nCO2 + (n+15)H2O +
N2
2 middot 975 = 3n + 15 rArr n = 6
rArr C6H15N 3 puncte
B
05 puncte
2-amino-3-metilpentan 05 puncte
c) 5 puncte
Mc = 42 rArr Mc =
= 138 gmol
C CnH2n-6O2 rArr n = 8
rArr C8H10O2 3 puncte
C NaOH = 1 1 rArr 1 grupă OH fenolică
C anh = 1 1 rArr Nu exista alta grupă OH deci al doilea atom de oxigen va fi eteric
C HO ndash C6H4 ndash O ndash CH2 ndash CH3 15 puncte
p-etoxifenol 05 puncte
d) 4 puncte
D AgBr = 1 2
02 mol AgBr rArr 01 mol D
rArr MD = 214
rArr C4H6Br2 (NE=1) 2 puncte
D CH3 ndash CH = CH ndash CHBr2 15 puncte
11-dibromo-2-butena 05 puncte
pag 3 din 7
2 8 puncte
a) C4H10O2 (NE=0) dioli (3) + hidroxieteri (4) = 7 compuși izomeri x 025 puncte = 175 puncte
b) C6H15N - Amine terțiare izomere 7 x 025 puncte = 175 puncte
(=4)
(=2)
(=1)
c) C8H8O2 - 10 compuși izomeri (săgeata indică poziția grupei ndashOH) x 025 puncte = 25 puncte
d) C4H6Br2 (NE = 1) 5 compusi izomeri x 04 puncte = 2 puncte
pag 4 din 7
Subiectul III helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25 puncte
A 13 puncte
a) 7 puncte
A CH3-(CH2)a-COOH 05 p
X R-COO-(CH2-CH2-O-)nH 1 p
Y R-COO-(CH2-CH2-O-)nOC-R 1 p
(1) O (icircn X) = acid
16(2 n)x1002666
M 44n
1 p
(2) O (icircn Y) = acid
16(3 n)x1002126
2M 44n 18
1 p
din relațiile (1) și (2) rezultă Macid și n
MA = 200 gmol 2 p
CH3-(CH2)10-COOH acid dodecanoic (acid lauric) 05 p
b) 2 puncte
n=5 1 p
X CH3-(CH2)10-COO-(CH2-CH2-O-)5H 05 p
Y CH3-(CH2)10-COO-(CH2-CH2-O-)5-OC-(CH2)10-CH3 05 p
c) 25 puncte
A + 5 oxid de etenă rarr X 05 p
x mol 5x mol x mol
2A + 5 oxid de etenă rarr Y + apă 05 p
2x mol 5x mol x moli x mol
A rarr A
y moli y mol 05 p
Din Ctot rarr x = 15 mol 05 p
număr de moli de oxid de etenă = 150 moli 05 p
d) 15 puncte
y = 5 mol A (netransformat)
A (molar) netransformat= 10 05 p
mamorganic final = 16330 g
X (masic) = 3858 1 p
B 12 puncte
16 formule de structură x 075 puncte = 12 puncte
Formulele de structură ale compușilor X Y Z nu se punctează
X A B C
pag 5 din 7
Y D E F
Z G H I
2)
L M N O
P R S
(14-pentadiena)
Subiectul IV helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 30 puncte
A 10 puncte a 25 puncte
A B
05 puncte 1 punct
acid 2-oxietanoilbenzoic 05 puncte acid 5-etanoil-2-hidroxibenzoic 05 puncte
b) (6 ecuații x 0 5 = 3 puncte) Obs Se acordă 60 din punctaj dacă ecuațiile reacțiilor sunt
corecte dar numărul lor este diferit de cel din cerință
(CH3)3CndashCOOH rarr (CH3)3Cndash
(CH3)3CndashCONH2
(CH3)3CndashNH2 (terțbutilamina = Z)
C6H5ndashCOOH rarr C6H5ndashCOCl
rarr C6H5ndashCONHndashC(CH3)3
rarr C6H5ndashCH2ndashNHndashC(CH3)3
- red cu Na ndashOH sau LiAlH4
c) 45 puncte
4 formule de structură x 1 punct = 4 puncte
pag 6 din 7
C D
E F
G Toluen 05 puncte
B 10 puncte
Substanța A C10H16O2 (NE = 3)
A H2 = 1 3 rArr 3 legături π
Reactia iodoformului este o reacție specifică pentru grupa carbonil cetonic care are icircn poziția o
grupă metil
Reacția 1 (HO- - H2O) este o condensare crotonică intramoleculară
formula de structură a lui B este
formula de structură a lui A este
D E F G
CH3
CH
COOCH3
CH2OH
CH3
CH3
CH
COOH
CH2OH
CH3
Structura A = 5 puncte
B D E F G - 5 structuri x 1 = 5 puncte
pag 7 din 7
C 10 puncte
1 2 puncte
Izomerul orto formează legături de hidrogen intramoleculare (05 puncte)
Izomerul para formează legături de hidrogen intermoleculare (05 puncte)
Deci punctul de fierbere izomer para gt punctul de fierbere izomer orto izomerul para nu poate fi
antrenat cu vapori de apă (1 punct)
2 3 puncte
(C2H5)2NH + CH3-COCl rarr CH3-CON(C2H5)2 + HCl
(C2H5)3 + HCl rarr (C2H5)3NH+Cl
- 2 x 075 = 15 puncte
Amestecul final de reacție va conține următorii compuși
- NN-dietilacetamida clorura de trietilamoniu și excesul de clorură de acetil 3x05= 15 puncte
3 5 puncte
C6H
5 C
O
CH (CH3)2
CH3MgBr
C6H
5 C CH (CH3)2
CH3
OH
KMnO4H
2O
C6H
5 C
CH3
OH
C
CH3
OH
CH3 C
6H
5 C
O
C(CH3)3
1 +
2 + H2O
H2O3 --
4 +
5H+
H2O--
1 2 - adiție CH3MgBr (la grupa carbonil) urmată de hidroliză
3 4 - deshidratare și oxidarea dublei legături cu reactiv Baeyer
5 - transpoziție pinacolică
5 ecuații x 1punct = 5 puncte
Obs Se acordă 60 din punctaj dacă ecuațiile reacțiilor sunt corecte dar numărul lor este diferit de cel
din cerință
Barem elaborat de
prof Carmen Bodea Colegiul Național Silvania Zalău
prof Mariana Pop Liceul Teoretic Emil Racoviță Baia Mare
pag 1 din 3
OLIMPIADA DE CHIMIE
etapa județeanăa municipiului Bucureşti
17 martie 2018
Clasa a XII-a
Varianta 1
Subiectul I helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 20 puncte
A Un amestec de metanol şi benzen icircn raport molar 2 3 are puterea calorică inferioară de 3745 MJkg La
arderea unui mol de benzen se degajă de 45 ori mai multă căldură decacirct la arderea unui mol de metanol apa
obţinută fiind icircn stare gazoasă Se cer
a) calculaţi puterea calorică inferioară a unui amestec echimolar de metanol şi benzen
b) calculaţi puterea calorică superioară a metanolului știind că entalpia standard de vaporizare a apei este 0
2vap H O( )
H 44 kJmol l
B La 200 C icircntr-un calorimetru cu capacitatea calorică C = 3 JK se introduc 4 g NaOH şi 146 mL de apă
distilată ( 1 g mL ) După dizolvare sistemul calorimetric se răceşte la 200
C şi apoi soluţia de NaOH se
neutralizează cu o soluţie de HCl de concentraţie 1 M ( s 1 g mL ) avacircnd temperatura 200
C Toate soluţiile
au căldura specifică 1 1c 418 J g K Știind că entalpia molară de dizolvare a NaOH este
0
diz NaOH(s)H 413 kJmol şi entalpia de neutralizare a unui acid tare cu o bază tare este
0
neutrH 5725 kJmol de apă formată se cer
a) temperatura soluţiei obţinute după dizolvarea NaOH
b) temperatura soluţiei finale după neutralizare
Subiectul II helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25 puncte
Se cunosc datele termochimice din tabelul următor 0
subl K(s)H
(kJmol)
0
subl2 (s)I
H
(kJmol)
0
dis2I (g)
H
(kJmol)
K(g)I
(kJmol)
0
diz KI(s)H
(kJmol)
1 I(g)I
(kJmol)
0
f KI(s)H
(kJmol)
0
hidr(aq)K
H
(kJmol)
0
hidr(aq)I
H
(kJmol)
878 628 1525 + 4192 + 1935 10084 - 3279 - 320 - 308
icircn care 0
subl K(s)H - entalpia standard de sublimare a potasiului 2
0
subl I (s)H - entalpia standard de sublimare a
iodului K(g)I - energia de ionizare a potasiului 1 I(g)I - prima energie de ionizare a iodului 0
diz KI(s)H - entalpia
standard de dizolvare a iodurii de potasiu 0
f KI(s)H - entalpia standard de formare a iodurii de potasiu
0
hidr K (aq)H şi 0
hidr I (aq)H - entalpia standard de hidratare a ionului de K respectiv a ionului de I
De asemenea se dau ciclurile
K(s)
K(g)
K(g)
+ 12
I2(s)
I(g)
I(g)+
KI(s)
hidratareK(aq) I(aq)+
U0KI
subl
imar
e
I2(g)21
dis
oci
ere
sub
lim
are
A
dizo
lvar
e
IK
pag 2 din 3
A) Se dizolvă 1 mol de KI(s) icircntr-o cantitate mare de apă obţinacircndu-se o soluţie foarte diluată Folosind
ciclurile de mai sus şi datele termochimice din tabelul dat calculaţi
a) energia de rețea a iodurii de potasiu0
KI(s)U (energia care se degajă la formarea unui mol de KI(s) (cristal) ca
urmare a atracțiilor electrostatice icircntre ionii gazoși de sarcini opuse (g) (g) (s)K I K I )
b) I(g)A - afinitatea pentru electron a iodului
B) Molecula de iod se poate scinda icircn două moduri
2 (s) (g) (g)(1) I I I 2 (s) (g)(2) I 2I
Folosind datele termochimice corespunzătoare
a) calculaţi variaţia de entalpie ce icircnsoțește procesul (1)
b) calculaţi variaţia de entalpie ce icircnsoțește procesul 2 (g)(s)
I 2e 2I
c) consideracircndu-se procesele de recombinare a fragmentelor rezultate icircn scindările (1) şi (2) precizaţi care
proces este favorizat termodinamic
Subiectul III helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25 puncte
O lamă de zinc pur cu masa suficient de mare este pusă icircn contact cu o soluție apoasă bine oxigenată
(2OP = 1 atm = const) care conţine HCI și ZnCl2 Concentrația HCl și concentraţia ZnCl2 sunt HClC = 1 M
respectiv 2ZnClC = 1 M iar temperatura electrolitului este de 25
0 C bdquoDizolvareardquo Zn icircn această soluție ar putea fi
reprezentată prin ecuaţia
2 2 2
1Zn 2HCI O ZnCl H O
2
Cunoscacircndu-se potenţialele standard de reducere 0
2Zn Zn0762 V şi
2 2
0
O H H O1229 V se cere
a) precizaţi dacă Zn bdquose dizolvărdquo sau nu icircn soluția dată
b) dacă Zn bdquose dizolvărdquo icircn soluția dată consideracircndu-se volumul soluției constant determinaţi prin calcul
concentraţia molară a ionilor 2Zn
la care procesul spontan icircncetează Explicaţi concluzia la care aţi ajuns
Informație
Pentru procesul de reducere ox ne red ecuaţia lui Nernst pentru potenţialul de reducere la 250 C este
0
0059 [ ]lg
[ ]ox red ox red
ox
n red unde [ ]ox - concentrația formei oxidate [ ]red - concentrația formei
reduse n - numărul de electroni implicat icircn procesul redox
Subiectul IV helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 30 puncte
Ecuaţia reacţiei de descompunere a substanței X este X(g) 2Y(g) 2Z(g)
La descompunere presiunea totală (P) icircn sistem variază astfel
t (s) 0 200 400 600 800 1200 1600
P (Torr) 300 4632 5968 706 7957 929 10183
Temperatura se menține constantă şi este 298 K De asemenea volumul reactorului este constant şi amestecul de
reacție se comportă ca un gaz perfect Se cer
a) verificaţi faptul că reacţia de descompunere a substanței X este de ordinul 1
b) determinaţi constanta de viteză şi timpul de icircnjumătățire
c) calculaţi presiunea amestecului de reacție după 15 minute şi la sfacircrşitul reacţiei
pag 3 din 3
d) cunoscacircndu-se energia de activare 410 J molaE calculaţi temperatura la care icircn 800 s reacționează 90
din cantitatea inițială de substanță X
Informații
1) Pentru reacțiile de ordinul 1 0 (X)
X
Cln k t
C unde 0 (X)C - concentraţia inițială a reactantului X iar
XC - concentraţia la momentul t a reactantului X k - constanta de viteză
2) Timpul de icircnjumătățire 12t reprezintă timpul icircn care concentraţia inițială a reactantului scade la jumătate
Se dau
- mase atomice H ndash 1 C ndash 12 N ndash 14 O ndash 16 Na ndash 23 K ndash 39 I ndash 127 Zn ndash 65 Cl ndash 355
- volumul molar (cn) 3 1
mV 224 dm mol
- numărul lui Avogadro 23 1
AN 6022 10 mol
- constanta universală a gazelor 3 1 1 1 1R 0082 atm dm mol K 8314 J mol K
- numărul lui Faraday 1F 96485 C mol 51 atm 1013 10 Pa
NOTĂ Timp de lucru 3 ore
Subiecte elaborate şi prelucrate de
prof Irina Popescu Colegiul Naţional bdquoI L Caragialerdquo Ploieşti
prof Iuliana Costeniuc Colegiul Naţional bdquoGrigore Moisilrdquo Bucureşti
prof Vasile Sorohan Colegiul Naţional bdquoCostache Negruzzirdquo Iaşi
pag 1 din 5
OLIMPIADA DE CHIMIE
etapa județeanăa municipiului Bucureşti
17 martie 2018
Clasa a XII-a
Varianta 1
BAREM DE EVALUARE ȘI DE NOTARE
Orice modalitate corectă de rezolvare a cerințelor se va puncta corespunzător
Subiectul I helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 20 puncte
A) 10 puncte
a)
3
6 6
3 3
6 6 6 6
0
c CH OH( )
0
c C H ( )
3
CH OH CH OH
3
C H C H
3
am
H a kJmol
H 45a kJmol
n 2x moli m 64 10 x kg se degajă2xa kJ
n 3x moli m 234 10 x kg se degaja135xa kJ
m 298 10 x kg se dega
l
l
3
6 6
33
0
c CH OH( )
0
c C H ( )
jă Q =155x kJ
37450 298 10Q q m 155xa 37450 298 10 x a 720
155
H a 720 kJmol
H 45a 3240 kJmol
l
l
(3 p)
3 6 6CH OH C H amn n 1 mol m 110 g 011 kgse degajă (720 3240) kJ
3960q 36000 kJkg
011
(2 p)
b)
i c i
1000 1000q H q 720 22500 kJkg
M 32
s iq q n 44 unde n - numărul de moli de apă care rezultă la arderea unui kg de metanol
(2 p)
3 2
3 2 2 2
CH OH H O(g)
s i
3CH OH O CO (g) 2H O(g)
2
2m 1 kg n kmoli 625 moli
32
q q n 44 22500 625 44 25250 kJkg
(3 p)
pag 2 din 5
B) 10 puncte
a)
cedat primit
NaOH primit
0
s
s
0
i i
Q Q
n 01 moli Q 01 41300 4130 J
Q 4130Q (C m c) t t 655
C m c 3 150 418
t t t t t t 2655 C
(4 p)
b)
2NaOH H O(formata) neutr
primit
sf
sf
HCl s s
sf
n 01 moli n 01 moli H 01 ( 5725) 5725 kJ 5725 J
Q 5725 J
QQ (C m c) t t
C m c
n 01 moli V 01 L soluţie HCl m 100 g soluţie HCl
m 150 100 250 g soluţie NaC
l
(4 p)
0 0
f i f
5725t t t 546 t 2546 C
3 250 418
(2 p)
Subiectul II helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25 puncte
A) 10 puncte
Aplicacircnd legea lui Hess icircn ciclurile date rezultă
a) 0 0 0 0
KI(s) diz KI(s) hidr hidrK (aq) I (aq)U H H H
0 0 0 0
KI(s) hidr hidr diz KI(s)K (aq) I (aq)U H H H 64735 kJmol (5 p)
b) 2 2
0 0 0 0 0
f KI(s) subl K(s) subl I (s) disoc I (g) K(g) I(g) KI(s)
1 1H H H H I A U
2 2
2 2
0 0 0 0 0
I(g) f KI(s) subl K(s) subl I (s) disoc I (g) K(g) KI(s)
1 1A H H H H I U 2952 kJmol
2 2 (5 p)
B) 15 puncte
a) 2 (s) (g) (g)(1) I I I 0
1H
2
0
2 (s) 2 (g) subl I (s)I I H 628 kJmol
2
0
2 (g) (g) disoc I (g)I 2I H 1525 kJmol
(g) (g) 1 I(g)I I e I 10084 kJmol
(g) (g) I(g)I e I A 2952 kJmol
2 2
0 0 0
1 subl I (s) disoc I (g) 1 I(g) I(g)H H H I A 9285 kJmol (5 p)
b)
2 (s) (g)I 2e 2I
2
0
2 (s) 2 (g) subl I (s)I I H 628 kJmol
2
0
2 (g) (g) disoc I (g)I 2I H 1525 kJmol
pag 3 din 5
(g) (g) I(g)2I 2e 2I 2A 2 ( 2952) kJ
2 2
0 0 0
subl I (s) disoc I (g) I(g)H H H 2A 3751 kJmol (5 p)
c)
Consideracircndu-se procesele de recombinare a fragmentelor rezultate icircn scindările (1) şi (2)
(g) (g) 2 (s)I I I
2 2
0 0 0 0
1 1 subl I (s) disoc I (g) 1 I(g) I(g)
H H ( H H I A ) 9285 kJmol
(g) 2 (s)2I I
2 2
0 0 0
2 subl I (s) disoc I (g)
H ( H H ) 2153 kJmol (4 p)
Inversul procesului (1) este favorizat energetic deoarece recombinarea fragmentelor este un proces puternic
exoterm (1 p)
Subiectul III helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25 puncte
a)
2
2 0 2
1 Zn Zn
0059Oxidare Zn Zn 2e lg[Zn ]
2
(3 p)
22 2
0 2 12
2 2 2 OH OO H
1 0059Reducere 2H O 2e H O lg([H ] p )
2 2
(3 p)
2[Zn ] [H ] 1M 2OP 1 atm
2 22
0 0
2 1 H OO H Zn ZnE 1229 ( 0762) 1991 V gt 0 (3 p)
dizolvarea zincului icircn soluția data are loc spontan (1 p)
b) Icircn timpul dizolvării Zn concentrația ionilor Zn2+
crește iar cea a H+ scade Procesul icircncetează atunci cacircnd
concentrațiile Zn2+
și H+ ajung la astfel de valori icircncacirct forţa electromotoare E este egală cu zero (3 p)
2 2 2 22 2
2 20 0 0 0
2 1 2 2H O H OO H O HZn Zn Zn Zn
0059 [H ] 0059 [Zn ]E lg 0 lg
2 [Zn ] 2 [H ]
2 267
2 2
[Zn ] [Zn ]lg 6749 3 10
[H ] [H ]
(3 p)
Pe baza raportului de mai sus se pot evalua concentrațiile ionilor Zn2+
și H+ atunci cacircnd procesul icircncetează
Scăderea concentrației H+ este de două ori mai rapidă decacirct creșterea concentrației ionilor Zn
2+ Astfel
concentrațiile ionilor Zn2+
și H+ sunt date de ecuaţiile
2
2
Zn[Zn ] 1 C
şi 2H Zn[H ] 1 C 1 2 C
(4 p)
2
2 2 2
2
67 2 67Zn
2 Zn Zn Zn
Zn
1 C3 10 (1 4 C 4 C ) n 1 C unde n 3 10
(1 2 C )
2 2
2
Zn Zn4n C (4n 1) C n 1 0
4n 1 4n şi n 1 n
2 2 2 2
2
Zn Zn Zn Zn4n C 4n C n 0 2 C 1 C 05 şi 2H Zn
C 2 C 1 2[Zn ] 15M (3 p)
[H ] 0 adică bdquodizolvareardquo Zn icircncetează atunci cacircnd tot HCl s-a consumat icircn proces (2 p)
pag 4 din 5
Subiectul IV helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 30 puncte
a)
Fie - gradul de disociere al reactantului X
X (reacţ) X (reacţ)
0 (X) 0
C P
C P X (reacţ) 0 0 X (reacţ) 0XP P P P P (1 ) P unde XP - presiunea parţială a
reactantului X la momentul t
X(g) 2Y(g) 2Z(g)
Momentul PX PY PZ P
t 0 P0 - -
t 0(1 ) P 02 P 02 P 0(1 3 ) P
t 0 02P 02P 04P
k t0 0
X 0
0 (X)
X
C P P 1ln ln ln k t ln k t 1 e
C P (1 )P 1
La momentul t 0P (1 3 ) P k t k t
0 0 0 0P P 3(1 e )P P 4P 3P e
k t k t0 0
0 0
4P P 3Pe e
3P 4P P
0
0
3Pk t ln
4P P
0
0
3P1k ln
t 4P P
(6 p)
t = 200 s (1) 3 1
1k 10 s
t = 400 s (2) 3 1
1k 10 s
t = 600 s (3) 4 1
1k 999 10 s
t = 800 s (4) 3 1
1k 10 s
t = 1200 s (5) 3 1
1k 10 s
(1) (2) (3) (4) (5)
1 1 1 1 1k k k k k k rezultă că reacţia este de ordinul 1 (5 p)
b) Constanta de viteză la 298 K este 3 1k 10 s (1 p)
12 3
ln 2 0693n 1 t 693 s
k 10 (3 p)
c) La momentul t = 15 min de la icircnceputul reacţiei k t k t
0 0 0P 4P 3P e (4 3 e )P 834 Torr (3 p)
0P 4P 1200 Torr (3 p)
d) 0 0
X 0
P P 1 1 1ln ln k t ln k t k ln
P (1 )P 1 t 1
La t = 800 s 3 11 1
k ln 2878 10 s800 1 09
(4 p)
EaRTk A e
pag 5 din 5
E
RTa
k A e
a a
a a
E Ek R k 1 1 1 1 R kln ln ln T 40374 K
k RT RT E k T T T T E k (5 p)
Barem elaborat de
prof Irina Popescu Colegiul Naţional bdquoI L Caragialerdquo Ploieşti
prof Iuliana Costeniuc Colegiul Naţional bdquoGrigore Moisilrdquo Bucureşti
prof Vasile Sorohan Colegiul Naţional bdquoCostache Negruzzirdquo Iaşi
pag 2 din 7
B 12 puncte
1 Se dă seria de compuși organici
a Notați literele corespunzătoare compușilor care conțin un număr egal de atomi de carbon terțiar respectiv
cuaternar icircn moleculă Precizați numărul atomilor de carbon terțiar respectiv de carbon cuaternar din molecula
fiecărui compus ales
b Denumiți compusul B Scrieți formula de structură a compusului obținut prin oxidarea lui B cu KMnO4 icircn
mediu acid
2 Scrieți formula de structură a produsului majoritar obținut la bromurarea compușilor de mai jos icircn raport
molar 11
a b
3 Scrieți formulele de structură ale substanțelor notate cu literele X Y Z și respectiv A B C din următoarele
ecuații chimice și indicați icircn fiecare caz produsul majoritar de reacție
a
CH2
CH CH CH CH CH2 Br
2
CCl4
X
Y+
Z Compușii X Y și Z sunt izomeri de constituție avacircnd raportul masic C Br = 9 20
b
CH2
CH3O
CH3O CH
C
ClO
CH2
AlCl3
A
B
C
Subiectul II 20 puncte
A 8 puncte
Doi alcooli izomeri de poziție A și B cu formula moleculară C9H10O dau aceeași hidrocarbură C icircn prezența
acidului sulfuric la icircncălzire (reacția 1) Hidrogenarea catalitică a lui C (reacția 2) conduce la hidrocarbura D cu
formula moleculară C9H10 care prin nitrare (reacția 3) conduce numai la doi mononitroderivați aromatici X și Y
a Determinați fomulele de structură ale compușilor notați cu literele A B C D X și Y
b Scrieți ecuațiile chimice ale celor trei reacții
c Scrieți formulele de structură ale compușilor care se obțin la oxidarea compușilor X și Y cu soluție acidă de
KMnO4 și denumiți-i conform IUPAC
pag 3 din 7
B 7 puncte
Hidrocarbura X cu formula brută C3H5 conţine icircn moleculă un atom de carbon primar trei atomi de carbon
secundar un atom de carbon terţiar şi unul cuaternar Sub acţiunea K2Cr2O7H2SO4 compusul X se transformă icircn
substanţa Y care prin icircncălzire se decarboxilează (eliminare de CO2) transformacircndu-se icircn cetona Z
a Determinați formula moleculară a hidrocarburii X
b Cunoscacircnd raportul molar al reactanților icircn reacția de oxidare energică X K2Cr2O7 H2SO4 = 1 1 4
determinați formulele de structură posibile ale hidrocarburii X care corespund cerințelor problemei
c Scrieți formulele de structură posibile ale compușilor notați cu literele Y și Z care corespund cerințelor
problemei și notați denumirile IUPAC ale acestora
C 5 puncte
Hidrocarbura A cu raportul masic C H = 16 1 participă la următoarele transformări
04 2 4 2 2
8 4 32 2KMnO H SO t C H O
A B C H O
2 42 CCl etanol 4HBrBr KOHA C D
2 hidratareD X Y
a Determinați formula moleculară a hidrocarburii A
b Scrieți formulele de structură ale substanțelor notate cu literele A B C D X și Y
Subiectul III 20 puncte
Informații I Hidrogenarea alchinelor
Adiția hidrogenului la alchine poate conduce la trans-alchene sau la cis-alchene icircn funcție de condițiile de
reacție
R C C RPdPb+2
C C
R
H
R
H
H2
R C C R C C
H
R
R
H
H2
Na
NH3 lichid
II Reacţiile acetilurilor metalice cu aldehide sau cetone
Acetilurile sodice (cel mai bine icircn amoniac lichid) şi acetilurile magneziene (icircn eter) reacţionează cu aldehide şi
cetone dacircnd alcooli acetilenici (A E Favorski) de exemplu
CH3
C
CH3
O NaC CH
CH3
C
CH3
ONa
C CH
H2OCH3
C
CH3 C CH
OH
-12H2-NaOH
III Reacția Heck
Premiul Nobel pentru chimie a fost acordat icircn anul 2010 americanului Richard Heck și japonezilor Akira Suzuki
și Ei-ichi Negishi pentru cercetările lor asupra cuplajului icircncrucişat catalizat cu paladiurdquo Numită și reacția
Heck reacția de cuplare icircncrucișată catalizată de Pd este de o importanță deosebită deoarece permite substituția
pe atomii de carbon hibridizați sp2
unde X = I Br etc
R H R Ar CN etc
Această reacție de cuplare este stereoselectivă cu predilecție pentru trans-cuplare
pag 4 din 7
A 5 puncte
Scrieți ecuaţiile reacţiilor prin care se pot realiza următoarele transformări
1 pornind de la etină rarr cis-2-butenă (icircn cel mult 4 etape)
2 folosind doar benzen (ca sursă de carbon) rarr acid 3-benzoilpropenoic (icircn cel mult 3 etape)
B 5 puncte
Utilizacircnd reacția Heck a fost posibilă obținerea compusului B icircn condiții blacircnde și cu randament bun pornind de
la substanța T folosind schema
H2C CH C6H5 Pd
700C
(CH3COO)2A
PdCS
1500C-2H2
B(C48H32)
4 T
-4HBr Substanța T are următoarea formulă de structură
a Calculați formula brută a compusului B
b Determinați raportul atomic C Br icircn substanța T
c Determinați numărul de covalențe sigma din molecula substanței T
d Scrieți formulele de structură ale compușilor A și B
e Calculați numărul de electroni π (pi) din 3 mol de compus B
C 10 puncte La arderea unui mol de hidrocarbură X reacția fiind totală raportul molar X CO2 H2O = 1 12 6 Prin
oxidarea unui mol de hidrocarbură X cu dicromat de potasiu icircn soluție acidă se obțin substanțele C6O6 CO2
H2O icircn raport molar C6O6 CO2 H2O = 1 6 6
a Determinați formula moleculară a hidrocarburii X
b Scrieți formulele de structură ale substanțelor X și C6O6
c Hidrocarbura Y care este izomer de constituție al hidrocarburii X formează prin oxidare cu KMnO4 icircn
soluție acidă CO2 H2O și o substanță organică cu formula moleculară C7H6O2 pe care Mitscherlich a obţinut-o
icircn anul 1834 dintr-o răşină extrasă din arborele Styrax benzoin numită benzoe sau smirnă
c1 Scrieți formula structurală a hidrocarburii Y denumiți conform IUPAC hidrocarbura determinată
c2 Calculați volumul soluției acide de KMnO4 2 M necesar oxidării unui număr de moli de hidrocarbură
Y egal cu numărul atomilor de carbon din molecula acesteia
Subiectul IV 35 puncte
Informații
I Ozonoliza alchenelor
Ozonoliza constă practic icircntr-o succesiune de două reacţii
- Acţiunea moleculei de ozon asupra legăturii C=C cu formare de ozonidă instabilă explozivă
- Hidroliza ozonidei cu formarea de compuşi carbonilici corespunzători (aldehide sau cetone)
C C
RR
R H
1O3
2H2Ored
-H2O2
C
R
R
O + C
R
H
O
cetonatilde aldehidatilde De obicei icircn cazul formării aldehidelor pentru a evita posibila lor oxidare mai departe de către apa oxigenată
rezultată se introduce icircn amestecul de reacție icircn final un reducător (Zn NaHSO3 Na2S2O3 etc)
H2O2 + Zn rarr ZnO + H2O
II Metateza alchenelor (olefinelor)
Metateza alchenelor este o reacție organică care implică redistribuirea fragmentelor de alchene prin scindarea și
regenerarea dublei legături carbon-carbon icircn prezența unor catalizatori specifici icircn general pe bază de wolfram
Datorită simplității relative a metatezei alchenei acest proces creează mai puține produse secundare nedorite și
mai puține deșeuri periculoase decacirct cele rezultate din reacțiile organice alternative
pag 5 din 7
O altă reacție cu o aplicație practică mare este polimerizarea prin metateză cu deschiderea catenei ciclice
Datorită acestei reacții a devenit posibilă obținerea multor poliolefine care nu ar fi putut fi obținute prin
polimerizarea convențională cu monomeri vinilici
III Sinteze dien (Diels-Alder)
Sintezele dien (reacţii de cicloadiţie [4+2]) sunt reacţiile dintre un sistem dienic conjugat care reprezintă
componenta dienică şi un sistem alchenic (de obicei substituit cu grupe atrăgătoare de electroni) numit filodienă
(sau dienofilă) Produşii de reacţie cu structură ciclohexenică poartă numele de aducţi
Schema generală a reacţiei unei sinteze dien este următoarea
Icircn termenul cicloadiţie [4+2] 4 se referă la cei patru electroni π cu care diena participă la reacţie iar 2 la
electronii π ai filodienei Sintezele dien pot fi reacții intermoleculare sau intramoleculare
A 20 puncte
1 Determinați formulele de structură posibile ale hidrocarburii care prin ozonoliză reductivă formează numai
următorul compus
O=CH CH2 CH2 C
O
CH2 CH2
O
C CH O
2 Scrieți formulele de structură ale substanțelor care se obțin la metateza următoarelor olefine
a 1-butenă b
c
3 Norbornena se obține printr-o reacție Diels-Alder folosind ciclopentadienă și etenă
a Scrieți ecuația reacției de obținere a norbornenei
b Polinorbornena utilizată icircn industria cauciucului pentru antivibrație se obține printr-o reacție de
polimerizare prin metateză cu deschidere de ciclu icircn prezență de catalizatori specifici (RuCl3middotHClmiddotROH)
b1 Scrieți formula de structură a polinorbornenei
b2 Scrieți formula de structură a compusului majoritar care se obține la oxidarea energică a polinorbornenei
4 Se dau următoarele scheme de transformări
t0CX
KMnO4
H2SO4
Y
(A)
04 2 4H
179 3KMnO SOt Cdecatrien onă W Z
a Notați denumirea substanței A
b Scrieți formula de structură a compusului 179-decatrien-3-onă
c Știind că substanța Y are NE = 3 identificați substanțele notate cu literele X Y W și Z și scrieți formulele
de structură ale acestora
pag 6 din 7
B 15 puncte
Prin reformare catalitică o hidrocarbură lichidă X care conține 84 C procente masice este transformată icircntr-o
hidrocarbură aromatică Y Reacțiile care au loc icircn timpul procesului sunt de ciclizare și de dehidrogenare
Reformarea catalitică are loc icircntr-un reactor icircn prezența catalizatorilor (Al2O3Pt) la o temperatură de
aproximativ 500degC
1 Stabiliți formula moleculară a hidrocarburii X și scrieți ecuația reacției corespunzătoare transformării sale icircn
hidrocarbura aromatică Y
2 Conversia hidrocarburii X icircn hidrocarbură aromatică Y icircn reactor este de 15 Amestecul de reacție rezultat icircn
urma conversiei este supus următoarei proceduri este adus icircn condiții standard și după icircndepărtarea substanței
gazoase este supus din nou reformării catalitice Determinați de cacircte ori este necesară repetarea procedurii
descrise mai sus astfel icircncacirct conversia hidrocarburii X să fie mai mare de 30
3 Procesul descris mai sus a fost realizat la o presiune apropiată de cea atmosferică și icircn condiții de neechilibru
Procesul industrial real se produce la o presiune de cacircteva zeci de atmosfere și icircn condiții de echilibru Icircntr-un
reactor de 1 m3 conținacircnd catalizator necesar procesului de reformare catalitică s-au introdus 10 kg de substanță
X După un timp la o temperatură de 511deg C presiunea din reactor a devenit 27 atm Consideracircnd că icircn reactor
are loc numai conversia lui X icircn Y iar volumul ocupat de catalizator se neglijează determinați
a presiunile parțiale ale gazelor din reactor la echilibru
b conversia hidrocarburii X
c constanta de echilibru Kp
4 Amestecul de reacție obținut la punctul 3 icircncălzit la 600degC este introdus icircntr-un reactor icircn prezența
catalizatorilor de oxizi de siliciu și aluminiu Substanța Y este transformată icircn omologul inferior Z cu utilizare
practică mult mai mare decacirct Y conform procesului
Y + Z +
Se consideră că substanța X rămasă nu participă la acest proces și nu influențează echilibrul chimic
a Scrieți ecuația transformării hidrocarburii Y icircn omologul inferior Z
b Calculați conversia hidrocarburii Y icircn omologul inferior Z cunoscacircnd constanta de echilibru a procesului
Kp=17
NOTĂ Timp de lucru 3 ore
ANEXA TABELUL PERIODIC AL ELEMENTELOR
Volumul molar (cn) 3 1
mV 224 dm mol
Constanta universală a gazelor 3 1 1R 0082 atm dm mol K
Numărul lui Avogadro 23 1
AN 6022 10 mol
Subiecte selectate și prelucrate de
Gheorghe Costel profesor la Colegiul Național Vlaicu Vodă Curtea de Argeș
Carmen Boteanu profesor la Şcoala Centrală Bucureşti
Dorina Facircntacircnă-Galeru profesor la Colegiul Naţional Militar Ştefan cel Mare Cacircmpulung Moldovenesc
pag 7 din 7
ANEXA TABELUL PERIODIC AL ELEMENTELOR
pag 1 din 7
OLIMPIADA DE CHIMIE
etapa județeanăa municipiului Bucureşti
17 martie 2018
Clasa a X-a
BAREM DE EVALUARE ȘI NOTARE
Varianta 1
Orice modalitate de rezolvare corectă a cerințelor se va puncta corespunzător
Subiectul I 25 puncte
A 13 puncte
1
2 2 2
4
4 2x y
x y yC H O x CO H O
2COV 20 3cm
2O consumatV = 70 ndash 45 = 253cm
2 2C H 3 puncte
2 a Formula de structură a tetra-terț-butilmetanului15 puncte
denumirea IUPAC a tetraterț-butilmetanului 2244-tetrametil-33-diterț-butilpentan 15 puncte
b 3 radicali divalenți provin de la tetraterț-butilmetan 075 puncte
3 a 13511-tridecatetraen-79-diină 15 puncte
b formula de structură a unui izomer de poziție al compusului Y care are două legături triple marginale
05 puncte
4 a
CH3 C
O
COOH 075 puncte
izopren K2Cr2O7 H2SO4 = 1 3 12 15 puncte
b 4 formule de structură 4 x 05 = 2 puncte
CH2 CH C
OH
CH3
CH3
CH2 CH C
OH
CH3
CH2H
CH3 CH C
OH
CH3
CH2
CH2 CH C
OH
CH3
CH22
B 12 puncte
a B și C au icircn moleculă cacircte 14 atomi de carbon terțiar și 6 atomi de carbon cuaternar
- compușii B și C 2 x 075 = 15 puncte
- nrat de carbon terțiar 025 puncte
- nrat de carbon cuaternar 025 puncte
b 3-fenil-3-m-tolil-3-p-tolilpropenă 125 puncte
pag 2 din 7
C
COOHCOOH
COOH
075 puncte
2
a b
2 formule x 1=2 puncte
3 a
formulele de structură ale celor 3 compuși izomeri notați cu literele XYZ sunt
CH2 CH CH CH CH CH2
Br Br
CH2 CH CH CH CH CH2
Br Br
CH2 CH CH CH CH CH2
Br Br
formulele de structură ale celor 3 compuși izomeri notați cu literele XYZ 3 x 075 p = 225puncte
produsul majoritar este 16-dibromo-24-hexadienă CH2 CH CH CH CH CH2
Br Br 075 puncte
b
formulele de structură ale substanțelor notate cu literele ABC sunt
O
CH2
OCH3
OCH3
OCH3
OCH3
CH2
OCH3
OCH3
O OCH3
OCH3
O
OCH3
OCH3 CH2
3 x 075p = 225puncte
produsul majoritar este
O
CH2
OCH3
OCH3
075 puncte
Subiectul II 20 puncte
A 8 puncte
a
formulele de structură ale celor 2 alcooli izomeri notați cu literele A și B
OH
OH
pag 3 din 7
formula de structură a compusului notat cu litera C
formula de structură a compusului notat cu litera D
formulele de structură ale celor doi mononitroderivați aromatici X și Y
N O2 NO2
formulele de structură ale compușilor notați cu literele A B C D X Y 6 x 05 =3 puncte
b
Reacția 1 2 x 05 =1punct
OH
H2SO4
-H2O
și
OHH2SO4
-H2O
Reacția 2 1punct
H2
Reacția 3 1punct
HNO3N O2
NO2
-H2O
COOH
NO2
COOH
acidul 3 nitro-12-benzendicarboxilic
formula de structură și denumirea IUPAC 05 + 05 = 1 punct
COOH
NO2
COOH
Acidul 4 nitro-12-benzendicarboxilic
formula de structură și denumirea IUPAC 05 + 05 = 1 punct B 7 puncte
a C6H10 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip075 puncte
b formulele de structură posibile ale hidrocarburii X
CH2 CH2 CH3 CH3CH2
CH3
formulele de structură helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 3 x 1 = 3 puncte
pag 4 din 7
c formulele de structură posibile ale substanței Y
CH3 CH2 CH2 C CH2 COOH
O acidul 3-cetohexanoic
CH3 CH2 CH2C CH2 COOH
O acidul 4-cetohexanoic
CH3 CH2 CH2C CH2 COOH
O acidul 5-cetohexanoic
formulele de structură helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 3 x 05 = 15 puncte
denumirile IUPAChelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 3 x 025 = 075 puncte
formulele de structură posibile ale substanței Z
CH3 CH2 CH2C CH3
O 2-pentanonă CH3 CH2 CH2C CH3
O 3-pentanonă
formulele de structură helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 2 x 025 = 05 puncte
denumirile IUPAChelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip2 x 025 = 05 puncte
C 5 puncte
a determinarea formulei moleculare a hidrocarburii A C16H12 14 puncte
b
[O]
KMnO4H+ 8
COOH
COOH
t0C
-2H2O
C
C
O
O
O2 2
A B
formulele de structură ale substanțelor notate cu literele A B C D X Y 6 x 06 = 36 puncte
2Br2
CCl4
BrBr
Br Br
KOHetanol
-4 HBr
C D
Hidratare
O
O
2
O
O
X Y
sau invers
pag 5 din 7
Subiectul III 20 puncte
A 5 puncte
1 etină rarr acetilură disodicărarr2-butinărarr cis-2-butenă helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 2 puncte
2 benzenrarranhidridă maleică
benzen+ anhidridă maleică acilare Friedel Crafts acid 3-benzoilpropenoic helliphelliphelliphelliphelliphellip 3 puncte
Obs Se acordă 60 din punctaj dacă numărul de etape este mai mare decacirct cel din cerință
B 5 puncte
a C H = 3 2 05 puncte
b C Br = 4 1 1 punct
c 30 covalențe sigmamoleculă T 075 puncte
d compusul A 1 punct
unde Ph- este C6H5- radicalul fenil
compusul B 1 punct
e 3middot48middotNA electroni π 075 puncte
C 10 puncte
a 12 12C H 2 puncte
b
2 puncte
O
O
O
O
O
O
2 puncte
c
c1
CH CH CH CH CH CH2
1 punct
1-fenil-135-hexatrienă 1 punct
c2 36 L soluție KMnO4 2 M 2 puncte
Subiectul IV 35 puncte
A 20 puncte
1 formulele de structură posibile ale hidrocarburii
2 puncte
pag 6 din 7
2 puncte
2a
3 2 2 3 2 2CH CH CH CH CH CH CH CH
formulele de structură ale substanțelor obținute 2 x 075 = 15 puncte
b
CH CH CH2 CH2
formulele de structură ale substanțelor obținute 2 x 075 = 15
puncte
c
CH2 CH2
formulele de structură ale substanțelor obținute 2 x 075 =15 puncte
3 a
helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 2 puncte
b
b1 formula de structură a polinorbornenei
helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 2 puncte
b2
COOHCHOO
helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 2 puncte
4 a 3-metil-139-decatrienă 075 puncte
b formula de structură a compusului 179 3decatrien onă 075 puncte
t0C KMnO4
H2SO4
(A)
COOH
C
OX Y
O
t0C KMnO4
H2SO4
O
COOH
COOH
O
WZ
formulele de structură ale substanțelor notate cu literele X Y Z Whelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 4 x 1 = 4 puncte
B 15 puncte
1 C7H16 1 punct
pag 7 din 7
CH3 CH2)5 CH3
CH3
4H2(
1 punct
2 După icircndepărtarea hidrogenul gazos amestecul rezultat este format din n-heptan lichid și toluen
Dacă pornim de la 1 mol de n-heptan după prima trecere prin reactor icircn faza lichidă obținem 015 mol toluen
După prima trecere
- 015 mol toluen
- 085 mol n-heptan
După a doua trecere
015 + 085015 = 02775 mol toluen
1 ndash 027 75= 07225 mol n-heptan
După a treia trecere
02775 + 07225015 = 03858 mol toluen
1 ndash 0386 = 0614 mol n-heptan
raționament corect 25 puncte
o conversie de peste 30 va fi realizată după 3 treceri 05 puncte
3 a
10000100
100X mol
C7H16 C7H8 + 4H2
ințial 100 0 0
consumat x 0 0
echilbru 100-x x 4x
Număr total de moli 100 + 4x
100 + 4x = PV RT
1000 27
4200082 784
mol
(100 minus x) + x + 4x = 420
unde x = 80 mol
p(H2) = (480 420) 27 = 2057 atm
p(C7H8) = (80 420) 27 = 514 atm
p(C7H16) = [(100ndash80) 420] 27 = 128 atm
raționament corect 25 puncte
valorile numerice ale celor 3 presiuni parțiale 3 x 05p =15 puncte
b conversie = 80 100 = 08 = 80 05 puncte
c constanta de echilibru
7 8 2
7 16
4
HC H
p
C H
p pK
p
= 718middot105 1 punct
4
a C7H8 + H2 C6H6 + CH4 15 puncte
b C7H8 + H2 C6H6 + CH4
Din constanta de echilibru a reacției de mai sus se determină conversia toluenului icircn benzen = 0861= 861
Raționament corect 25 puncte
Valoare numerică a conversiei 05 puncte
Barem elaborat de
Gheorghe Costel profesor la Colegiul Național Vlaicu Vodă Curtea de Argeș
Carmen Boteanu profesor la Şcoala Centrală Bucureşti
Dorina Facircntacircnă-Galeru profesor la Colegiul Naţional Militar Ştefan cel Mare Cacircmpulung Moldovenesc
Ministerul Educației Naționale
pag 1 din 4
OLIMPIADA DE CHIMIE etapa județeanăa municipiului Bucureşti
17 martie 2018
Clasa a XI-a
Varianta 1
Subiectul I helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 20 puncte
A 12 puncte
Pentru compușii de mai jos care au următoarele denumiri
A 123-triclorociclopentan
B 25-dibenzilidenciclopentanona
C acid ciclopentil-235-tricarboxilacetic
D acid trideca-3578-tetraen-1012-diinoic
E acid 4-cloro-25-heptadien-17-dioic
F 23-diclorobiciclo[221]heptan
G 24-dicloropentan-3-ol
H 25-diclorospiro[33]heptan
rescrieți tabelul de mai jos pe foaia de concurs și completați-l conform cerințelor
Compusul Formula de structură a
compusului Numărul stereoizomerilor
Numărul perechilor de
enantiomeri
A
B
C
D
E
F
G
H
B 8 puncte
O probă bdquoardquo dintr-un amestec echimolecular conține doi acizi saturați (A) un acid monocarboxilic
și (B) un acid dicarboxilic care are icircn moleculă un atom de carbon mai mult decacirct acidul (A) Dacă
proba bdquoardquo se tratează cu NaOH rezultă un amestec bdquobrdquo de trei săruri icircn care procentul masic de
sodiu este de 23 Dacă aceeași probă bdquoardquo se tratează cu PCl5 icircn exces și apoi este supusă
esterificării cu etanol luat icircn exces de 25 se obține un amestec organic bdquocrdquo care conține alături de
esteri și 12212 etanol (procente masice)
a Calculați masa probei bdquoardquo necesară obținerii a 500 g amestec bdquobrdquo
b Identificați cei doi acizi din proba bdquoardquo
c Calculați masa amestecului organic bdquocrdquo
Ministerul Educației Naționale
pag 2 din 4
Subiectul II 25 puncte
A
1 17 puncte
Determinati formula moleculară stabiliți formula de structură și denumirea pentru compusii (A)
(B) (C) și (D) despre care se cunosc următoarele informații
a Compusul (A) conține 3555 O (procent masic) are icircn moleculă un atom de carbon terțiar nu
reacționează cu NaOH icircn reacția cu sodiul eliberează 224 L (cn) H2 per mol (A) și consumă la
oxidare 1 L de solutie acidă de K2Cr2O7 13M per mol A
b Compusul (B) este o monoamină saturată are 4 stereoizomeri optici reacționează cu HNO2 iar
la arderea a 02 mol (B) se consumă 2184 L (cn) de aer (cu 20 O2 procente de volum)
c Compusul aromatic (C) (p-disubstituit) are 2 atomi de oxigen icircn moleculă și nu are atomi de
carbon cuaternar icircn reacție cu NaOH formează o sare monosodică iar icircn reacție cu anhidrida
acetică formează un compus monoacetilat masa molară a compusului (C) crescacircnd după acilare
cu 3043
d Compusul dihalogenat (D) are 2 stereoizomeri formează prin hidroliză un compus care tratat cu
reactivul Fehling formează un precipitat roșu Din 214 g (D) supuse analizei cantitative s-au
obținut 376 g precipitat gălbui
2 8 puncte
Stabiliți formulele de structură și numărul izomerilor pentru
a compușii izomeri de constituție care au aceeași formulă moleculară cu (A) și au unul sau mai
mulți atomi de carbon asimetric icircn moleculă
b compușii izomeri de constituție care au aceeași formulă moleculară cu (B) și nu reacționează cu
clorura de acetil
c compușii trisubstituiți izomeri care au aceeași formulă moleculară cu (C) și au comportament
chimic identic cu acesta
d compușii izomeri de constituție care au aceeași formulă moleculară cu (D) ai căror izomeri
geometrici sunt optic activi
Subiectul III helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25 puncte
A 13 puncte
Un acid gras saturat (A) este polietoxilat cu oxid de etenă formacircnd un hidroxiester (X) icircn care
procentul masic de oxigen este de 2666 și un diester (Y) icircn care procentul masic de oxigen este
de 2126 Pentru obținerea fiecărui ester s-a folosit aceeași cantitate de oxid de etenă Dacă se iau
icircn lucru 50 mol de acid (A) conversia oxidului de etenă este de 100 iar conversia totală a
acidului (A) este de 90
a Identificați acidul gras (A) scrieți formula de structură și denumirea acestuia
b Stabiliți formulele de structură ale celor doi esteri (X) și (Y)
c Calculați cantitatea (moli) de oxid de etenă luat icircn lucru
d Calculați procentul molar de acid (A) netransformat și procentul masic de hidroxiester (X) icircn
amestecul organic rezultat
Ministerul Educației Naționale
pag 3 din 4
B 12 puncte
Scrieți formulele de structură ale compușilor din schemele de transformări de mai jos
1)
X rarr A
rarr B
rarr C
Y
D
rarr E
rarr F
Z rarr G
rarr H
rarr I
icircn care X ndash anisolul Y ndash ciclohexanona Z ndash 2-butenilfenileterul
2)
L
rarr M rarr N
O
rarr P
rarr R(C7H15N)
R(C7H15N)
rarr S
- L este o hidrocarbură ciclică cu formula moleculară C5H8
- Reducerile se fac cu NaBH3CN și nu au loc la gruparea carbonil
- P este o bază azotată heterociclică supusă unor eliminări (degrădari) Hofmann
Subiectul IV helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 30 puncte
A 10 puncte
Salbutamolul este un bronhodilatator folosit icircn tratamentul astmului și al bronșitei cronice
Salbutamolul (notat cu F) se poate obtine conform schemei de mai jos
rarr
rarr
rarr
rarr
icircn care
- reacția 1 este o transpoziție Fries icircn care esterii fenolici se transforma icircn p-acilfenoli
- substanța (A) este un compus o-disubstituit
- compusul (B) are formula moleculară C9H8O4
- substanța notată cu X este N-benzilterțbutilamina
- F are formula moleculară C13H21O3N
a Scrieți formulele de structură și denumirile IUPAC pentru compușii (A) și (B)
b Realizați sinteza compusului X prin maxim 6 reacții pornind de la acidul benzoic și acidul
dimetilpropanoic specificacircnd condițiile de reacție
c Scrieți formulele de structură ale substanțelor C D E F și G
B 10 puncte
Identificați substanțele notate cu litere din schema de mai jos și scrieți formulele de structură ale
acestora
rarr
rarr
rarr rarr
utilizacircnd următoarele informații
- substanța A cu formula moleculară C10H16O2 reacționează cu H2Ni icircn raport molar 1 3 și
dă reacția iodoformului
Ministerul Educației Naționale
pag 4 din 4
- formula de structură a substanței C este
- DIAB (diizoamilboranul) este un reactiv de hidroborurare selectivă
- diazometanul este folosit pentru metilarea unor grupe acide
C 10 puncte
1 Explicați de ce separarea izomerilor orto și para ai nitrofenolului se poate face prin antrenare cu
vapori de apă
2 Un amestec echimolecular de dietilamină și trietilamină se tratează cu clorură de acetil icircn exces
Scrieți ecuațiile reacțiilor care au loc și notați denumirea compușilor din amestecul final
3 Scrieți maxim cinci ecuații ale reacțiilor prin care fenilizopropilcetona se poate transforma icircn
fenilterțbutilcetonă
Se dau
- masele atomice H- 1 C- 12 N- 14 O- 16 K- 39 Cr- 55 Br- 80 Ag- 108 I- 127
- volumul molar (cn) 3 1
mV 224 dm mol
NOTĂ Timp de lucru 3 ore
Subiecte elaborate și prelucrate de
prof Carmen Bodea Colegiul Național Silvania Zalău
Ministerul Educației Naționale
pag 5 din 4
prof Mariana Pop Liceul Teoretic Emil Racoviță Baia Mare
pag 1 din 7
OLIMPIADA DE CHIMIE etapa județeanăa municipiului Bucureşti
17 martie 2018
Clasa a XI-a Varianta 1
Orice modalitate corectă de rezolvare a cerințelor va fi punctată corespunzător
Subiectul I helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 20 puncte
A 12 puncte
Compusul Formula de structură a compusului Numărul
stereoizomerilor
Numărul
perechilor de
enantiomeri
A
4 1
B
3 -
C
16 8
D CH CndashC CndashCH=C=CHndashCH=CHndashCH=CHndashCH2ndashCOOH 8 4
E HOOCndashCH=CHndashCHClndashCH=CHndashCOOH 4 1
F
3 1
G CH3ndashCHClndashCHOHndashCHClndashCH3 4 1
H
4 2
formula de structură 05 puncte
număr de stereoizomeri 05 puncte
numărul perechilor de enantiomeri 05 puncte
Total 8 compuși x 15 puncte = 12 puncte
pag 2 din 7
B 8 puncte
a Icircn 500 g amestec bdquobrdquo sunt 5 mol Na+ 1 p
500 = m ndash 5 g (H) + 5 23 g Na rarr m = 390 g amestec bdquoardquo 1 p
b) Macid1 Macid2 = Macid1 + 44 Mester1= Macid1 + 28 Mester2= Macid1 + 100
x - mol de acizi 3x mol etanol reacționați y - mol alcool nereacționat
y = 025∙3x = 12212∙mamestec bdquocrdquo100 rarr mamestec bdquocrdquo = 2825x 1 p
mamestec bdquocrdquo= 2825x = x∙(Mac1 + 28) + x∙(Mac1 + 100) + x∙075∙46 2 p
Macid1= 60 g molrarr acid acetic (CH3-COOH) 05 p
Macid2= 104 gmol rarr acid malonic (HOOC-CH2-COOH) 05 p
c) x = 2378 mol acid 1 p
mamestec bdquocrdquo = 671785 g 1 p
Subiectul II helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25 puncte
A
1 17 puncte
a) 4 puncte
A H2 = 1 1 rArr diol M = 90 gmol
rArr C4H10O2 2 puncte
A [O] = 1 1 rarr 1 grupă -OH la Cp și 1 grupă -OH la Ct
A
15 puncte 2-metilpropan-12-diol 05 puncte
b) 4 puncte
B O2 = 02 195 = 1 975
CnH2n+3N + 975O2 rarr nCO2 + (n+15)H2O +
N2
2 middot 975 = 3n + 15 rArr n = 6
rArr C6H15N 3 puncte
B
05 puncte
2-amino-3-metilpentan 05 puncte
c) 5 puncte
Mc = 42 rArr Mc =
= 138 gmol
C CnH2n-6O2 rArr n = 8
rArr C8H10O2 3 puncte
C NaOH = 1 1 rArr 1 grupă OH fenolică
C anh = 1 1 rArr Nu exista alta grupă OH deci al doilea atom de oxigen va fi eteric
C HO ndash C6H4 ndash O ndash CH2 ndash CH3 15 puncte
p-etoxifenol 05 puncte
d) 4 puncte
D AgBr = 1 2
02 mol AgBr rArr 01 mol D
rArr MD = 214
rArr C4H6Br2 (NE=1) 2 puncte
D CH3 ndash CH = CH ndash CHBr2 15 puncte
11-dibromo-2-butena 05 puncte
pag 3 din 7
2 8 puncte
a) C4H10O2 (NE=0) dioli (3) + hidroxieteri (4) = 7 compuși izomeri x 025 puncte = 175 puncte
b) C6H15N - Amine terțiare izomere 7 x 025 puncte = 175 puncte
(=4)
(=2)
(=1)
c) C8H8O2 - 10 compuși izomeri (săgeata indică poziția grupei ndashOH) x 025 puncte = 25 puncte
d) C4H6Br2 (NE = 1) 5 compusi izomeri x 04 puncte = 2 puncte
pag 4 din 7
Subiectul III helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25 puncte
A 13 puncte
a) 7 puncte
A CH3-(CH2)a-COOH 05 p
X R-COO-(CH2-CH2-O-)nH 1 p
Y R-COO-(CH2-CH2-O-)nOC-R 1 p
(1) O (icircn X) = acid
16(2 n)x1002666
M 44n
1 p
(2) O (icircn Y) = acid
16(3 n)x1002126
2M 44n 18
1 p
din relațiile (1) și (2) rezultă Macid și n
MA = 200 gmol 2 p
CH3-(CH2)10-COOH acid dodecanoic (acid lauric) 05 p
b) 2 puncte
n=5 1 p
X CH3-(CH2)10-COO-(CH2-CH2-O-)5H 05 p
Y CH3-(CH2)10-COO-(CH2-CH2-O-)5-OC-(CH2)10-CH3 05 p
c) 25 puncte
A + 5 oxid de etenă rarr X 05 p
x mol 5x mol x mol
2A + 5 oxid de etenă rarr Y + apă 05 p
2x mol 5x mol x moli x mol
A rarr A
y moli y mol 05 p
Din Ctot rarr x = 15 mol 05 p
număr de moli de oxid de etenă = 150 moli 05 p
d) 15 puncte
y = 5 mol A (netransformat)
A (molar) netransformat= 10 05 p
mamorganic final = 16330 g
X (masic) = 3858 1 p
B 12 puncte
16 formule de structură x 075 puncte = 12 puncte
Formulele de structură ale compușilor X Y Z nu se punctează
X A B C
pag 5 din 7
Y D E F
Z G H I
2)
L M N O
P R S
(14-pentadiena)
Subiectul IV helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 30 puncte
A 10 puncte a 25 puncte
A B
05 puncte 1 punct
acid 2-oxietanoilbenzoic 05 puncte acid 5-etanoil-2-hidroxibenzoic 05 puncte
b) (6 ecuații x 0 5 = 3 puncte) Obs Se acordă 60 din punctaj dacă ecuațiile reacțiilor sunt
corecte dar numărul lor este diferit de cel din cerință
(CH3)3CndashCOOH rarr (CH3)3Cndash
(CH3)3CndashCONH2
(CH3)3CndashNH2 (terțbutilamina = Z)
C6H5ndashCOOH rarr C6H5ndashCOCl
rarr C6H5ndashCONHndashC(CH3)3
rarr C6H5ndashCH2ndashNHndashC(CH3)3
- red cu Na ndashOH sau LiAlH4
c) 45 puncte
4 formule de structură x 1 punct = 4 puncte
pag 6 din 7
C D
E F
G Toluen 05 puncte
B 10 puncte
Substanța A C10H16O2 (NE = 3)
A H2 = 1 3 rArr 3 legături π
Reactia iodoformului este o reacție specifică pentru grupa carbonil cetonic care are icircn poziția o
grupă metil
Reacția 1 (HO- - H2O) este o condensare crotonică intramoleculară
formula de structură a lui B este
formula de structură a lui A este
D E F G
CH3
CH
COOCH3
CH2OH
CH3
CH3
CH
COOH
CH2OH
CH3
Structura A = 5 puncte
B D E F G - 5 structuri x 1 = 5 puncte
pag 7 din 7
C 10 puncte
1 2 puncte
Izomerul orto formează legături de hidrogen intramoleculare (05 puncte)
Izomerul para formează legături de hidrogen intermoleculare (05 puncte)
Deci punctul de fierbere izomer para gt punctul de fierbere izomer orto izomerul para nu poate fi
antrenat cu vapori de apă (1 punct)
2 3 puncte
(C2H5)2NH + CH3-COCl rarr CH3-CON(C2H5)2 + HCl
(C2H5)3 + HCl rarr (C2H5)3NH+Cl
- 2 x 075 = 15 puncte
Amestecul final de reacție va conține următorii compuși
- NN-dietilacetamida clorura de trietilamoniu și excesul de clorură de acetil 3x05= 15 puncte
3 5 puncte
C6H
5 C
O
CH (CH3)2
CH3MgBr
C6H
5 C CH (CH3)2
CH3
OH
KMnO4H
2O
C6H
5 C
CH3
OH
C
CH3
OH
CH3 C
6H
5 C
O
C(CH3)3
1 +
2 + H2O
H2O3 --
4 +
5H+
H2O--
1 2 - adiție CH3MgBr (la grupa carbonil) urmată de hidroliză
3 4 - deshidratare și oxidarea dublei legături cu reactiv Baeyer
5 - transpoziție pinacolică
5 ecuații x 1punct = 5 puncte
Obs Se acordă 60 din punctaj dacă ecuațiile reacțiilor sunt corecte dar numărul lor este diferit de cel
din cerință
Barem elaborat de
prof Carmen Bodea Colegiul Național Silvania Zalău
prof Mariana Pop Liceul Teoretic Emil Racoviță Baia Mare
pag 1 din 3
OLIMPIADA DE CHIMIE
etapa județeanăa municipiului Bucureşti
17 martie 2018
Clasa a XII-a
Varianta 1
Subiectul I helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 20 puncte
A Un amestec de metanol şi benzen icircn raport molar 2 3 are puterea calorică inferioară de 3745 MJkg La
arderea unui mol de benzen se degajă de 45 ori mai multă căldură decacirct la arderea unui mol de metanol apa
obţinută fiind icircn stare gazoasă Se cer
a) calculaţi puterea calorică inferioară a unui amestec echimolar de metanol şi benzen
b) calculaţi puterea calorică superioară a metanolului știind că entalpia standard de vaporizare a apei este 0
2vap H O( )
H 44 kJmol l
B La 200 C icircntr-un calorimetru cu capacitatea calorică C = 3 JK se introduc 4 g NaOH şi 146 mL de apă
distilată ( 1 g mL ) După dizolvare sistemul calorimetric se răceşte la 200
C şi apoi soluţia de NaOH se
neutralizează cu o soluţie de HCl de concentraţie 1 M ( s 1 g mL ) avacircnd temperatura 200
C Toate soluţiile
au căldura specifică 1 1c 418 J g K Știind că entalpia molară de dizolvare a NaOH este
0
diz NaOH(s)H 413 kJmol şi entalpia de neutralizare a unui acid tare cu o bază tare este
0
neutrH 5725 kJmol de apă formată se cer
a) temperatura soluţiei obţinute după dizolvarea NaOH
b) temperatura soluţiei finale după neutralizare
Subiectul II helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25 puncte
Se cunosc datele termochimice din tabelul următor 0
subl K(s)H
(kJmol)
0
subl2 (s)I
H
(kJmol)
0
dis2I (g)
H
(kJmol)
K(g)I
(kJmol)
0
diz KI(s)H
(kJmol)
1 I(g)I
(kJmol)
0
f KI(s)H
(kJmol)
0
hidr(aq)K
H
(kJmol)
0
hidr(aq)I
H
(kJmol)
878 628 1525 + 4192 + 1935 10084 - 3279 - 320 - 308
icircn care 0
subl K(s)H - entalpia standard de sublimare a potasiului 2
0
subl I (s)H - entalpia standard de sublimare a
iodului K(g)I - energia de ionizare a potasiului 1 I(g)I - prima energie de ionizare a iodului 0
diz KI(s)H - entalpia
standard de dizolvare a iodurii de potasiu 0
f KI(s)H - entalpia standard de formare a iodurii de potasiu
0
hidr K (aq)H şi 0
hidr I (aq)H - entalpia standard de hidratare a ionului de K respectiv a ionului de I
De asemenea se dau ciclurile
K(s)
K(g)
K(g)
+ 12
I2(s)
I(g)
I(g)+
KI(s)
hidratareK(aq) I(aq)+
U0KI
subl
imar
e
I2(g)21
dis
oci
ere
sub
lim
are
A
dizo
lvar
e
IK
pag 2 din 3
A) Se dizolvă 1 mol de KI(s) icircntr-o cantitate mare de apă obţinacircndu-se o soluţie foarte diluată Folosind
ciclurile de mai sus şi datele termochimice din tabelul dat calculaţi
a) energia de rețea a iodurii de potasiu0
KI(s)U (energia care se degajă la formarea unui mol de KI(s) (cristal) ca
urmare a atracțiilor electrostatice icircntre ionii gazoși de sarcini opuse (g) (g) (s)K I K I )
b) I(g)A - afinitatea pentru electron a iodului
B) Molecula de iod se poate scinda icircn două moduri
2 (s) (g) (g)(1) I I I 2 (s) (g)(2) I 2I
Folosind datele termochimice corespunzătoare
a) calculaţi variaţia de entalpie ce icircnsoțește procesul (1)
b) calculaţi variaţia de entalpie ce icircnsoțește procesul 2 (g)(s)
I 2e 2I
c) consideracircndu-se procesele de recombinare a fragmentelor rezultate icircn scindările (1) şi (2) precizaţi care
proces este favorizat termodinamic
Subiectul III helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25 puncte
O lamă de zinc pur cu masa suficient de mare este pusă icircn contact cu o soluție apoasă bine oxigenată
(2OP = 1 atm = const) care conţine HCI și ZnCl2 Concentrația HCl și concentraţia ZnCl2 sunt HClC = 1 M
respectiv 2ZnClC = 1 M iar temperatura electrolitului este de 25
0 C bdquoDizolvareardquo Zn icircn această soluție ar putea fi
reprezentată prin ecuaţia
2 2 2
1Zn 2HCI O ZnCl H O
2
Cunoscacircndu-se potenţialele standard de reducere 0
2Zn Zn0762 V şi
2 2
0
O H H O1229 V se cere
a) precizaţi dacă Zn bdquose dizolvărdquo sau nu icircn soluția dată
b) dacă Zn bdquose dizolvărdquo icircn soluția dată consideracircndu-se volumul soluției constant determinaţi prin calcul
concentraţia molară a ionilor 2Zn
la care procesul spontan icircncetează Explicaţi concluzia la care aţi ajuns
Informație
Pentru procesul de reducere ox ne red ecuaţia lui Nernst pentru potenţialul de reducere la 250 C este
0
0059 [ ]lg
[ ]ox red ox red
ox
n red unde [ ]ox - concentrația formei oxidate [ ]red - concentrația formei
reduse n - numărul de electroni implicat icircn procesul redox
Subiectul IV helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 30 puncte
Ecuaţia reacţiei de descompunere a substanței X este X(g) 2Y(g) 2Z(g)
La descompunere presiunea totală (P) icircn sistem variază astfel
t (s) 0 200 400 600 800 1200 1600
P (Torr) 300 4632 5968 706 7957 929 10183
Temperatura se menține constantă şi este 298 K De asemenea volumul reactorului este constant şi amestecul de
reacție se comportă ca un gaz perfect Se cer
a) verificaţi faptul că reacţia de descompunere a substanței X este de ordinul 1
b) determinaţi constanta de viteză şi timpul de icircnjumătățire
c) calculaţi presiunea amestecului de reacție după 15 minute şi la sfacircrşitul reacţiei
pag 3 din 3
d) cunoscacircndu-se energia de activare 410 J molaE calculaţi temperatura la care icircn 800 s reacționează 90
din cantitatea inițială de substanță X
Informații
1) Pentru reacțiile de ordinul 1 0 (X)
X
Cln k t
C unde 0 (X)C - concentraţia inițială a reactantului X iar
XC - concentraţia la momentul t a reactantului X k - constanta de viteză
2) Timpul de icircnjumătățire 12t reprezintă timpul icircn care concentraţia inițială a reactantului scade la jumătate
Se dau
- mase atomice H ndash 1 C ndash 12 N ndash 14 O ndash 16 Na ndash 23 K ndash 39 I ndash 127 Zn ndash 65 Cl ndash 355
- volumul molar (cn) 3 1
mV 224 dm mol
- numărul lui Avogadro 23 1
AN 6022 10 mol
- constanta universală a gazelor 3 1 1 1 1R 0082 atm dm mol K 8314 J mol K
- numărul lui Faraday 1F 96485 C mol 51 atm 1013 10 Pa
NOTĂ Timp de lucru 3 ore
Subiecte elaborate şi prelucrate de
prof Irina Popescu Colegiul Naţional bdquoI L Caragialerdquo Ploieşti
prof Iuliana Costeniuc Colegiul Naţional bdquoGrigore Moisilrdquo Bucureşti
prof Vasile Sorohan Colegiul Naţional bdquoCostache Negruzzirdquo Iaşi
pag 1 din 5
OLIMPIADA DE CHIMIE
etapa județeanăa municipiului Bucureşti
17 martie 2018
Clasa a XII-a
Varianta 1
BAREM DE EVALUARE ȘI DE NOTARE
Orice modalitate corectă de rezolvare a cerințelor se va puncta corespunzător
Subiectul I helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 20 puncte
A) 10 puncte
a)
3
6 6
3 3
6 6 6 6
0
c CH OH( )
0
c C H ( )
3
CH OH CH OH
3
C H C H
3
am
H a kJmol
H 45a kJmol
n 2x moli m 64 10 x kg se degajă2xa kJ
n 3x moli m 234 10 x kg se degaja135xa kJ
m 298 10 x kg se dega
l
l
3
6 6
33
0
c CH OH( )
0
c C H ( )
jă Q =155x kJ
37450 298 10Q q m 155xa 37450 298 10 x a 720
155
H a 720 kJmol
H 45a 3240 kJmol
l
l
(3 p)
3 6 6CH OH C H amn n 1 mol m 110 g 011 kgse degajă (720 3240) kJ
3960q 36000 kJkg
011
(2 p)
b)
i c i
1000 1000q H q 720 22500 kJkg
M 32
s iq q n 44 unde n - numărul de moli de apă care rezultă la arderea unui kg de metanol
(2 p)
3 2
3 2 2 2
CH OH H O(g)
s i
3CH OH O CO (g) 2H O(g)
2
2m 1 kg n kmoli 625 moli
32
q q n 44 22500 625 44 25250 kJkg
(3 p)
pag 2 din 5
B) 10 puncte
a)
cedat primit
NaOH primit
0
s
s
0
i i
Q Q
n 01 moli Q 01 41300 4130 J
Q 4130Q (C m c) t t 655
C m c 3 150 418
t t t t t t 2655 C
(4 p)
b)
2NaOH H O(formata) neutr
primit
sf
sf
HCl s s
sf
n 01 moli n 01 moli H 01 ( 5725) 5725 kJ 5725 J
Q 5725 J
QQ (C m c) t t
C m c
n 01 moli V 01 L soluţie HCl m 100 g soluţie HCl
m 150 100 250 g soluţie NaC
l
(4 p)
0 0
f i f
5725t t t 546 t 2546 C
3 250 418
(2 p)
Subiectul II helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25 puncte
A) 10 puncte
Aplicacircnd legea lui Hess icircn ciclurile date rezultă
a) 0 0 0 0
KI(s) diz KI(s) hidr hidrK (aq) I (aq)U H H H
0 0 0 0
KI(s) hidr hidr diz KI(s)K (aq) I (aq)U H H H 64735 kJmol (5 p)
b) 2 2
0 0 0 0 0
f KI(s) subl K(s) subl I (s) disoc I (g) K(g) I(g) KI(s)
1 1H H H H I A U
2 2
2 2
0 0 0 0 0
I(g) f KI(s) subl K(s) subl I (s) disoc I (g) K(g) KI(s)
1 1A H H H H I U 2952 kJmol
2 2 (5 p)
B) 15 puncte
a) 2 (s) (g) (g)(1) I I I 0
1H
2
0
2 (s) 2 (g) subl I (s)I I H 628 kJmol
2
0
2 (g) (g) disoc I (g)I 2I H 1525 kJmol
(g) (g) 1 I(g)I I e I 10084 kJmol
(g) (g) I(g)I e I A 2952 kJmol
2 2
0 0 0
1 subl I (s) disoc I (g) 1 I(g) I(g)H H H I A 9285 kJmol (5 p)
b)
2 (s) (g)I 2e 2I
2
0
2 (s) 2 (g) subl I (s)I I H 628 kJmol
2
0
2 (g) (g) disoc I (g)I 2I H 1525 kJmol
pag 3 din 5
(g) (g) I(g)2I 2e 2I 2A 2 ( 2952) kJ
2 2
0 0 0
subl I (s) disoc I (g) I(g)H H H 2A 3751 kJmol (5 p)
c)
Consideracircndu-se procesele de recombinare a fragmentelor rezultate icircn scindările (1) şi (2)
(g) (g) 2 (s)I I I
2 2
0 0 0 0
1 1 subl I (s) disoc I (g) 1 I(g) I(g)
H H ( H H I A ) 9285 kJmol
(g) 2 (s)2I I
2 2
0 0 0
2 subl I (s) disoc I (g)
H ( H H ) 2153 kJmol (4 p)
Inversul procesului (1) este favorizat energetic deoarece recombinarea fragmentelor este un proces puternic
exoterm (1 p)
Subiectul III helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25 puncte
a)
2
2 0 2
1 Zn Zn
0059Oxidare Zn Zn 2e lg[Zn ]
2
(3 p)
22 2
0 2 12
2 2 2 OH OO H
1 0059Reducere 2H O 2e H O lg([H ] p )
2 2
(3 p)
2[Zn ] [H ] 1M 2OP 1 atm
2 22
0 0
2 1 H OO H Zn ZnE 1229 ( 0762) 1991 V gt 0 (3 p)
dizolvarea zincului icircn soluția data are loc spontan (1 p)
b) Icircn timpul dizolvării Zn concentrația ionilor Zn2+
crește iar cea a H+ scade Procesul icircncetează atunci cacircnd
concentrațiile Zn2+
și H+ ajung la astfel de valori icircncacirct forţa electromotoare E este egală cu zero (3 p)
2 2 2 22 2
2 20 0 0 0
2 1 2 2H O H OO H O HZn Zn Zn Zn
0059 [H ] 0059 [Zn ]E lg 0 lg
2 [Zn ] 2 [H ]
2 267
2 2
[Zn ] [Zn ]lg 6749 3 10
[H ] [H ]
(3 p)
Pe baza raportului de mai sus se pot evalua concentrațiile ionilor Zn2+
și H+ atunci cacircnd procesul icircncetează
Scăderea concentrației H+ este de două ori mai rapidă decacirct creșterea concentrației ionilor Zn
2+ Astfel
concentrațiile ionilor Zn2+
și H+ sunt date de ecuaţiile
2
2
Zn[Zn ] 1 C
şi 2H Zn[H ] 1 C 1 2 C
(4 p)
2
2 2 2
2
67 2 67Zn
2 Zn Zn Zn
Zn
1 C3 10 (1 4 C 4 C ) n 1 C unde n 3 10
(1 2 C )
2 2
2
Zn Zn4n C (4n 1) C n 1 0
4n 1 4n şi n 1 n
2 2 2 2
2
Zn Zn Zn Zn4n C 4n C n 0 2 C 1 C 05 şi 2H Zn
C 2 C 1 2[Zn ] 15M (3 p)
[H ] 0 adică bdquodizolvareardquo Zn icircncetează atunci cacircnd tot HCl s-a consumat icircn proces (2 p)
pag 4 din 5
Subiectul IV helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 30 puncte
a)
Fie - gradul de disociere al reactantului X
X (reacţ) X (reacţ)
0 (X) 0
C P
C P X (reacţ) 0 0 X (reacţ) 0XP P P P P (1 ) P unde XP - presiunea parţială a
reactantului X la momentul t
X(g) 2Y(g) 2Z(g)
Momentul PX PY PZ P
t 0 P0 - -
t 0(1 ) P 02 P 02 P 0(1 3 ) P
t 0 02P 02P 04P
k t0 0
X 0
0 (X)
X
C P P 1ln ln ln k t ln k t 1 e
C P (1 )P 1
La momentul t 0P (1 3 ) P k t k t
0 0 0 0P P 3(1 e )P P 4P 3P e
k t k t0 0
0 0
4P P 3Pe e
3P 4P P
0
0
3Pk t ln
4P P
0
0
3P1k ln
t 4P P
(6 p)
t = 200 s (1) 3 1
1k 10 s
t = 400 s (2) 3 1
1k 10 s
t = 600 s (3) 4 1
1k 999 10 s
t = 800 s (4) 3 1
1k 10 s
t = 1200 s (5) 3 1
1k 10 s
(1) (2) (3) (4) (5)
1 1 1 1 1k k k k k k rezultă că reacţia este de ordinul 1 (5 p)
b) Constanta de viteză la 298 K este 3 1k 10 s (1 p)
12 3
ln 2 0693n 1 t 693 s
k 10 (3 p)
c) La momentul t = 15 min de la icircnceputul reacţiei k t k t
0 0 0P 4P 3P e (4 3 e )P 834 Torr (3 p)
0P 4P 1200 Torr (3 p)
d) 0 0
X 0
P P 1 1 1ln ln k t ln k t k ln
P (1 )P 1 t 1
La t = 800 s 3 11 1
k ln 2878 10 s800 1 09
(4 p)
EaRTk A e
pag 5 din 5
E
RTa
k A e
a a
a a
E Ek R k 1 1 1 1 R kln ln ln T 40374 K
k RT RT E k T T T T E k (5 p)
Barem elaborat de
prof Irina Popescu Colegiul Naţional bdquoI L Caragialerdquo Ploieşti
prof Iuliana Costeniuc Colegiul Naţional bdquoGrigore Moisilrdquo Bucureşti
prof Vasile Sorohan Colegiul Naţional bdquoCostache Negruzzirdquo Iaşi
pag 3 din 7
B 7 puncte
Hidrocarbura X cu formula brută C3H5 conţine icircn moleculă un atom de carbon primar trei atomi de carbon
secundar un atom de carbon terţiar şi unul cuaternar Sub acţiunea K2Cr2O7H2SO4 compusul X se transformă icircn
substanţa Y care prin icircncălzire se decarboxilează (eliminare de CO2) transformacircndu-se icircn cetona Z
a Determinați formula moleculară a hidrocarburii X
b Cunoscacircnd raportul molar al reactanților icircn reacția de oxidare energică X K2Cr2O7 H2SO4 = 1 1 4
determinați formulele de structură posibile ale hidrocarburii X care corespund cerințelor problemei
c Scrieți formulele de structură posibile ale compușilor notați cu literele Y și Z care corespund cerințelor
problemei și notați denumirile IUPAC ale acestora
C 5 puncte
Hidrocarbura A cu raportul masic C H = 16 1 participă la următoarele transformări
04 2 4 2 2
8 4 32 2KMnO H SO t C H O
A B C H O
2 42 CCl etanol 4HBrBr KOHA C D
2 hidratareD X Y
a Determinați formula moleculară a hidrocarburii A
b Scrieți formulele de structură ale substanțelor notate cu literele A B C D X și Y
Subiectul III 20 puncte
Informații I Hidrogenarea alchinelor
Adiția hidrogenului la alchine poate conduce la trans-alchene sau la cis-alchene icircn funcție de condițiile de
reacție
R C C RPdPb+2
C C
R
H
R
H
H2
R C C R C C
H
R
R
H
H2
Na
NH3 lichid
II Reacţiile acetilurilor metalice cu aldehide sau cetone
Acetilurile sodice (cel mai bine icircn amoniac lichid) şi acetilurile magneziene (icircn eter) reacţionează cu aldehide şi
cetone dacircnd alcooli acetilenici (A E Favorski) de exemplu
CH3
C
CH3
O NaC CH
CH3
C
CH3
ONa
C CH
H2OCH3
C
CH3 C CH
OH
-12H2-NaOH
III Reacția Heck
Premiul Nobel pentru chimie a fost acordat icircn anul 2010 americanului Richard Heck și japonezilor Akira Suzuki
și Ei-ichi Negishi pentru cercetările lor asupra cuplajului icircncrucişat catalizat cu paladiurdquo Numită și reacția
Heck reacția de cuplare icircncrucișată catalizată de Pd este de o importanță deosebită deoarece permite substituția
pe atomii de carbon hibridizați sp2
unde X = I Br etc
R H R Ar CN etc
Această reacție de cuplare este stereoselectivă cu predilecție pentru trans-cuplare
pag 4 din 7
A 5 puncte
Scrieți ecuaţiile reacţiilor prin care se pot realiza următoarele transformări
1 pornind de la etină rarr cis-2-butenă (icircn cel mult 4 etape)
2 folosind doar benzen (ca sursă de carbon) rarr acid 3-benzoilpropenoic (icircn cel mult 3 etape)
B 5 puncte
Utilizacircnd reacția Heck a fost posibilă obținerea compusului B icircn condiții blacircnde și cu randament bun pornind de
la substanța T folosind schema
H2C CH C6H5 Pd
700C
(CH3COO)2A
PdCS
1500C-2H2
B(C48H32)
4 T
-4HBr Substanța T are următoarea formulă de structură
a Calculați formula brută a compusului B
b Determinați raportul atomic C Br icircn substanța T
c Determinați numărul de covalențe sigma din molecula substanței T
d Scrieți formulele de structură ale compușilor A și B
e Calculați numărul de electroni π (pi) din 3 mol de compus B
C 10 puncte La arderea unui mol de hidrocarbură X reacția fiind totală raportul molar X CO2 H2O = 1 12 6 Prin
oxidarea unui mol de hidrocarbură X cu dicromat de potasiu icircn soluție acidă se obțin substanțele C6O6 CO2
H2O icircn raport molar C6O6 CO2 H2O = 1 6 6
a Determinați formula moleculară a hidrocarburii X
b Scrieți formulele de structură ale substanțelor X și C6O6
c Hidrocarbura Y care este izomer de constituție al hidrocarburii X formează prin oxidare cu KMnO4 icircn
soluție acidă CO2 H2O și o substanță organică cu formula moleculară C7H6O2 pe care Mitscherlich a obţinut-o
icircn anul 1834 dintr-o răşină extrasă din arborele Styrax benzoin numită benzoe sau smirnă
c1 Scrieți formula structurală a hidrocarburii Y denumiți conform IUPAC hidrocarbura determinată
c2 Calculați volumul soluției acide de KMnO4 2 M necesar oxidării unui număr de moli de hidrocarbură
Y egal cu numărul atomilor de carbon din molecula acesteia
Subiectul IV 35 puncte
Informații
I Ozonoliza alchenelor
Ozonoliza constă practic icircntr-o succesiune de două reacţii
- Acţiunea moleculei de ozon asupra legăturii C=C cu formare de ozonidă instabilă explozivă
- Hidroliza ozonidei cu formarea de compuşi carbonilici corespunzători (aldehide sau cetone)
C C
RR
R H
1O3
2H2Ored
-H2O2
C
R
R
O + C
R
H
O
cetonatilde aldehidatilde De obicei icircn cazul formării aldehidelor pentru a evita posibila lor oxidare mai departe de către apa oxigenată
rezultată se introduce icircn amestecul de reacție icircn final un reducător (Zn NaHSO3 Na2S2O3 etc)
H2O2 + Zn rarr ZnO + H2O
II Metateza alchenelor (olefinelor)
Metateza alchenelor este o reacție organică care implică redistribuirea fragmentelor de alchene prin scindarea și
regenerarea dublei legături carbon-carbon icircn prezența unor catalizatori specifici icircn general pe bază de wolfram
Datorită simplității relative a metatezei alchenei acest proces creează mai puține produse secundare nedorite și
mai puține deșeuri periculoase decacirct cele rezultate din reacțiile organice alternative
pag 5 din 7
O altă reacție cu o aplicație practică mare este polimerizarea prin metateză cu deschiderea catenei ciclice
Datorită acestei reacții a devenit posibilă obținerea multor poliolefine care nu ar fi putut fi obținute prin
polimerizarea convențională cu monomeri vinilici
III Sinteze dien (Diels-Alder)
Sintezele dien (reacţii de cicloadiţie [4+2]) sunt reacţiile dintre un sistem dienic conjugat care reprezintă
componenta dienică şi un sistem alchenic (de obicei substituit cu grupe atrăgătoare de electroni) numit filodienă
(sau dienofilă) Produşii de reacţie cu structură ciclohexenică poartă numele de aducţi
Schema generală a reacţiei unei sinteze dien este următoarea
Icircn termenul cicloadiţie [4+2] 4 se referă la cei patru electroni π cu care diena participă la reacţie iar 2 la
electronii π ai filodienei Sintezele dien pot fi reacții intermoleculare sau intramoleculare
A 20 puncte
1 Determinați formulele de structură posibile ale hidrocarburii care prin ozonoliză reductivă formează numai
următorul compus
O=CH CH2 CH2 C
O
CH2 CH2
O
C CH O
2 Scrieți formulele de structură ale substanțelor care se obțin la metateza următoarelor olefine
a 1-butenă b
c
3 Norbornena se obține printr-o reacție Diels-Alder folosind ciclopentadienă și etenă
a Scrieți ecuația reacției de obținere a norbornenei
b Polinorbornena utilizată icircn industria cauciucului pentru antivibrație se obține printr-o reacție de
polimerizare prin metateză cu deschidere de ciclu icircn prezență de catalizatori specifici (RuCl3middotHClmiddotROH)
b1 Scrieți formula de structură a polinorbornenei
b2 Scrieți formula de structură a compusului majoritar care se obține la oxidarea energică a polinorbornenei
4 Se dau următoarele scheme de transformări
t0CX
KMnO4
H2SO4
Y
(A)
04 2 4H
179 3KMnO SOt Cdecatrien onă W Z
a Notați denumirea substanței A
b Scrieți formula de structură a compusului 179-decatrien-3-onă
c Știind că substanța Y are NE = 3 identificați substanțele notate cu literele X Y W și Z și scrieți formulele
de structură ale acestora
pag 6 din 7
B 15 puncte
Prin reformare catalitică o hidrocarbură lichidă X care conține 84 C procente masice este transformată icircntr-o
hidrocarbură aromatică Y Reacțiile care au loc icircn timpul procesului sunt de ciclizare și de dehidrogenare
Reformarea catalitică are loc icircntr-un reactor icircn prezența catalizatorilor (Al2O3Pt) la o temperatură de
aproximativ 500degC
1 Stabiliți formula moleculară a hidrocarburii X și scrieți ecuația reacției corespunzătoare transformării sale icircn
hidrocarbura aromatică Y
2 Conversia hidrocarburii X icircn hidrocarbură aromatică Y icircn reactor este de 15 Amestecul de reacție rezultat icircn
urma conversiei este supus următoarei proceduri este adus icircn condiții standard și după icircndepărtarea substanței
gazoase este supus din nou reformării catalitice Determinați de cacircte ori este necesară repetarea procedurii
descrise mai sus astfel icircncacirct conversia hidrocarburii X să fie mai mare de 30
3 Procesul descris mai sus a fost realizat la o presiune apropiată de cea atmosferică și icircn condiții de neechilibru
Procesul industrial real se produce la o presiune de cacircteva zeci de atmosfere și icircn condiții de echilibru Icircntr-un
reactor de 1 m3 conținacircnd catalizator necesar procesului de reformare catalitică s-au introdus 10 kg de substanță
X După un timp la o temperatură de 511deg C presiunea din reactor a devenit 27 atm Consideracircnd că icircn reactor
are loc numai conversia lui X icircn Y iar volumul ocupat de catalizator se neglijează determinați
a presiunile parțiale ale gazelor din reactor la echilibru
b conversia hidrocarburii X
c constanta de echilibru Kp
4 Amestecul de reacție obținut la punctul 3 icircncălzit la 600degC este introdus icircntr-un reactor icircn prezența
catalizatorilor de oxizi de siliciu și aluminiu Substanța Y este transformată icircn omologul inferior Z cu utilizare
practică mult mai mare decacirct Y conform procesului
Y + Z +
Se consideră că substanța X rămasă nu participă la acest proces și nu influențează echilibrul chimic
a Scrieți ecuația transformării hidrocarburii Y icircn omologul inferior Z
b Calculați conversia hidrocarburii Y icircn omologul inferior Z cunoscacircnd constanta de echilibru a procesului
Kp=17
NOTĂ Timp de lucru 3 ore
ANEXA TABELUL PERIODIC AL ELEMENTELOR
Volumul molar (cn) 3 1
mV 224 dm mol
Constanta universală a gazelor 3 1 1R 0082 atm dm mol K
Numărul lui Avogadro 23 1
AN 6022 10 mol
Subiecte selectate și prelucrate de
Gheorghe Costel profesor la Colegiul Național Vlaicu Vodă Curtea de Argeș
Carmen Boteanu profesor la Şcoala Centrală Bucureşti
Dorina Facircntacircnă-Galeru profesor la Colegiul Naţional Militar Ştefan cel Mare Cacircmpulung Moldovenesc
pag 7 din 7
ANEXA TABELUL PERIODIC AL ELEMENTELOR
pag 1 din 7
OLIMPIADA DE CHIMIE
etapa județeanăa municipiului Bucureşti
17 martie 2018
Clasa a X-a
BAREM DE EVALUARE ȘI NOTARE
Varianta 1
Orice modalitate de rezolvare corectă a cerințelor se va puncta corespunzător
Subiectul I 25 puncte
A 13 puncte
1
2 2 2
4
4 2x y
x y yC H O x CO H O
2COV 20 3cm
2O consumatV = 70 ndash 45 = 253cm
2 2C H 3 puncte
2 a Formula de structură a tetra-terț-butilmetanului15 puncte
denumirea IUPAC a tetraterț-butilmetanului 2244-tetrametil-33-diterț-butilpentan 15 puncte
b 3 radicali divalenți provin de la tetraterț-butilmetan 075 puncte
3 a 13511-tridecatetraen-79-diină 15 puncte
b formula de structură a unui izomer de poziție al compusului Y care are două legături triple marginale
05 puncte
4 a
CH3 C
O
COOH 075 puncte
izopren K2Cr2O7 H2SO4 = 1 3 12 15 puncte
b 4 formule de structură 4 x 05 = 2 puncte
CH2 CH C
OH
CH3
CH3
CH2 CH C
OH
CH3
CH2H
CH3 CH C
OH
CH3
CH2
CH2 CH C
OH
CH3
CH22
B 12 puncte
a B și C au icircn moleculă cacircte 14 atomi de carbon terțiar și 6 atomi de carbon cuaternar
- compușii B și C 2 x 075 = 15 puncte
- nrat de carbon terțiar 025 puncte
- nrat de carbon cuaternar 025 puncte
b 3-fenil-3-m-tolil-3-p-tolilpropenă 125 puncte
pag 2 din 7
C
COOHCOOH
COOH
075 puncte
2
a b
2 formule x 1=2 puncte
3 a
formulele de structură ale celor 3 compuși izomeri notați cu literele XYZ sunt
CH2 CH CH CH CH CH2
Br Br
CH2 CH CH CH CH CH2
Br Br
CH2 CH CH CH CH CH2
Br Br
formulele de structură ale celor 3 compuși izomeri notați cu literele XYZ 3 x 075 p = 225puncte
produsul majoritar este 16-dibromo-24-hexadienă CH2 CH CH CH CH CH2
Br Br 075 puncte
b
formulele de structură ale substanțelor notate cu literele ABC sunt
O
CH2
OCH3
OCH3
OCH3
OCH3
CH2
OCH3
OCH3
O OCH3
OCH3
O
OCH3
OCH3 CH2
3 x 075p = 225puncte
produsul majoritar este
O
CH2
OCH3
OCH3
075 puncte
Subiectul II 20 puncte
A 8 puncte
a
formulele de structură ale celor 2 alcooli izomeri notați cu literele A și B
OH
OH
pag 3 din 7
formula de structură a compusului notat cu litera C
formula de structură a compusului notat cu litera D
formulele de structură ale celor doi mononitroderivați aromatici X și Y
N O2 NO2
formulele de structură ale compușilor notați cu literele A B C D X Y 6 x 05 =3 puncte
b
Reacția 1 2 x 05 =1punct
OH
H2SO4
-H2O
și
OHH2SO4
-H2O
Reacția 2 1punct
H2
Reacția 3 1punct
HNO3N O2
NO2
-H2O
COOH
NO2
COOH
acidul 3 nitro-12-benzendicarboxilic
formula de structură și denumirea IUPAC 05 + 05 = 1 punct
COOH
NO2
COOH
Acidul 4 nitro-12-benzendicarboxilic
formula de structură și denumirea IUPAC 05 + 05 = 1 punct B 7 puncte
a C6H10 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip075 puncte
b formulele de structură posibile ale hidrocarburii X
CH2 CH2 CH3 CH3CH2
CH3
formulele de structură helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 3 x 1 = 3 puncte
pag 4 din 7
c formulele de structură posibile ale substanței Y
CH3 CH2 CH2 C CH2 COOH
O acidul 3-cetohexanoic
CH3 CH2 CH2C CH2 COOH
O acidul 4-cetohexanoic
CH3 CH2 CH2C CH2 COOH
O acidul 5-cetohexanoic
formulele de structură helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 3 x 05 = 15 puncte
denumirile IUPAChelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 3 x 025 = 075 puncte
formulele de structură posibile ale substanței Z
CH3 CH2 CH2C CH3
O 2-pentanonă CH3 CH2 CH2C CH3
O 3-pentanonă
formulele de structură helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 2 x 025 = 05 puncte
denumirile IUPAChelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip2 x 025 = 05 puncte
C 5 puncte
a determinarea formulei moleculare a hidrocarburii A C16H12 14 puncte
b
[O]
KMnO4H+ 8
COOH
COOH
t0C
-2H2O
C
C
O
O
O2 2
A B
formulele de structură ale substanțelor notate cu literele A B C D X Y 6 x 06 = 36 puncte
2Br2
CCl4
BrBr
Br Br
KOHetanol
-4 HBr
C D
Hidratare
O
O
2
O
O
X Y
sau invers
pag 5 din 7
Subiectul III 20 puncte
A 5 puncte
1 etină rarr acetilură disodicărarr2-butinărarr cis-2-butenă helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 2 puncte
2 benzenrarranhidridă maleică
benzen+ anhidridă maleică acilare Friedel Crafts acid 3-benzoilpropenoic helliphelliphelliphelliphelliphellip 3 puncte
Obs Se acordă 60 din punctaj dacă numărul de etape este mai mare decacirct cel din cerință
B 5 puncte
a C H = 3 2 05 puncte
b C Br = 4 1 1 punct
c 30 covalențe sigmamoleculă T 075 puncte
d compusul A 1 punct
unde Ph- este C6H5- radicalul fenil
compusul B 1 punct
e 3middot48middotNA electroni π 075 puncte
C 10 puncte
a 12 12C H 2 puncte
b
2 puncte
O
O
O
O
O
O
2 puncte
c
c1
CH CH CH CH CH CH2
1 punct
1-fenil-135-hexatrienă 1 punct
c2 36 L soluție KMnO4 2 M 2 puncte
Subiectul IV 35 puncte
A 20 puncte
1 formulele de structură posibile ale hidrocarburii
2 puncte
pag 6 din 7
2 puncte
2a
3 2 2 3 2 2CH CH CH CH CH CH CH CH
formulele de structură ale substanțelor obținute 2 x 075 = 15 puncte
b
CH CH CH2 CH2
formulele de structură ale substanțelor obținute 2 x 075 = 15
puncte
c
CH2 CH2
formulele de structură ale substanțelor obținute 2 x 075 =15 puncte
3 a
helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 2 puncte
b
b1 formula de structură a polinorbornenei
helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 2 puncte
b2
COOHCHOO
helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 2 puncte
4 a 3-metil-139-decatrienă 075 puncte
b formula de structură a compusului 179 3decatrien onă 075 puncte
t0C KMnO4
H2SO4
(A)
COOH
C
OX Y
O
t0C KMnO4
H2SO4
O
COOH
COOH
O
WZ
formulele de structură ale substanțelor notate cu literele X Y Z Whelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 4 x 1 = 4 puncte
B 15 puncte
1 C7H16 1 punct
pag 7 din 7
CH3 CH2)5 CH3
CH3
4H2(
1 punct
2 După icircndepărtarea hidrogenul gazos amestecul rezultat este format din n-heptan lichid și toluen
Dacă pornim de la 1 mol de n-heptan după prima trecere prin reactor icircn faza lichidă obținem 015 mol toluen
După prima trecere
- 015 mol toluen
- 085 mol n-heptan
După a doua trecere
015 + 085015 = 02775 mol toluen
1 ndash 027 75= 07225 mol n-heptan
După a treia trecere
02775 + 07225015 = 03858 mol toluen
1 ndash 0386 = 0614 mol n-heptan
raționament corect 25 puncte
o conversie de peste 30 va fi realizată după 3 treceri 05 puncte
3 a
10000100
100X mol
C7H16 C7H8 + 4H2
ințial 100 0 0
consumat x 0 0
echilbru 100-x x 4x
Număr total de moli 100 + 4x
100 + 4x = PV RT
1000 27
4200082 784
mol
(100 minus x) + x + 4x = 420
unde x = 80 mol
p(H2) = (480 420) 27 = 2057 atm
p(C7H8) = (80 420) 27 = 514 atm
p(C7H16) = [(100ndash80) 420] 27 = 128 atm
raționament corect 25 puncte
valorile numerice ale celor 3 presiuni parțiale 3 x 05p =15 puncte
b conversie = 80 100 = 08 = 80 05 puncte
c constanta de echilibru
7 8 2
7 16
4
HC H
p
C H
p pK
p
= 718middot105 1 punct
4
a C7H8 + H2 C6H6 + CH4 15 puncte
b C7H8 + H2 C6H6 + CH4
Din constanta de echilibru a reacției de mai sus se determină conversia toluenului icircn benzen = 0861= 861
Raționament corect 25 puncte
Valoare numerică a conversiei 05 puncte
Barem elaborat de
Gheorghe Costel profesor la Colegiul Național Vlaicu Vodă Curtea de Argeș
Carmen Boteanu profesor la Şcoala Centrală Bucureşti
Dorina Facircntacircnă-Galeru profesor la Colegiul Naţional Militar Ştefan cel Mare Cacircmpulung Moldovenesc
Ministerul Educației Naționale
pag 1 din 4
OLIMPIADA DE CHIMIE etapa județeanăa municipiului Bucureşti
17 martie 2018
Clasa a XI-a
Varianta 1
Subiectul I helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 20 puncte
A 12 puncte
Pentru compușii de mai jos care au următoarele denumiri
A 123-triclorociclopentan
B 25-dibenzilidenciclopentanona
C acid ciclopentil-235-tricarboxilacetic
D acid trideca-3578-tetraen-1012-diinoic
E acid 4-cloro-25-heptadien-17-dioic
F 23-diclorobiciclo[221]heptan
G 24-dicloropentan-3-ol
H 25-diclorospiro[33]heptan
rescrieți tabelul de mai jos pe foaia de concurs și completați-l conform cerințelor
Compusul Formula de structură a
compusului Numărul stereoizomerilor
Numărul perechilor de
enantiomeri
A
B
C
D
E
F
G
H
B 8 puncte
O probă bdquoardquo dintr-un amestec echimolecular conține doi acizi saturați (A) un acid monocarboxilic
și (B) un acid dicarboxilic care are icircn moleculă un atom de carbon mai mult decacirct acidul (A) Dacă
proba bdquoardquo se tratează cu NaOH rezultă un amestec bdquobrdquo de trei săruri icircn care procentul masic de
sodiu este de 23 Dacă aceeași probă bdquoardquo se tratează cu PCl5 icircn exces și apoi este supusă
esterificării cu etanol luat icircn exces de 25 se obține un amestec organic bdquocrdquo care conține alături de
esteri și 12212 etanol (procente masice)
a Calculați masa probei bdquoardquo necesară obținerii a 500 g amestec bdquobrdquo
b Identificați cei doi acizi din proba bdquoardquo
c Calculați masa amestecului organic bdquocrdquo
Ministerul Educației Naționale
pag 2 din 4
Subiectul II 25 puncte
A
1 17 puncte
Determinati formula moleculară stabiliți formula de structură și denumirea pentru compusii (A)
(B) (C) și (D) despre care se cunosc următoarele informații
a Compusul (A) conține 3555 O (procent masic) are icircn moleculă un atom de carbon terțiar nu
reacționează cu NaOH icircn reacția cu sodiul eliberează 224 L (cn) H2 per mol (A) și consumă la
oxidare 1 L de solutie acidă de K2Cr2O7 13M per mol A
b Compusul (B) este o monoamină saturată are 4 stereoizomeri optici reacționează cu HNO2 iar
la arderea a 02 mol (B) se consumă 2184 L (cn) de aer (cu 20 O2 procente de volum)
c Compusul aromatic (C) (p-disubstituit) are 2 atomi de oxigen icircn moleculă și nu are atomi de
carbon cuaternar icircn reacție cu NaOH formează o sare monosodică iar icircn reacție cu anhidrida
acetică formează un compus monoacetilat masa molară a compusului (C) crescacircnd după acilare
cu 3043
d Compusul dihalogenat (D) are 2 stereoizomeri formează prin hidroliză un compus care tratat cu
reactivul Fehling formează un precipitat roșu Din 214 g (D) supuse analizei cantitative s-au
obținut 376 g precipitat gălbui
2 8 puncte
Stabiliți formulele de structură și numărul izomerilor pentru
a compușii izomeri de constituție care au aceeași formulă moleculară cu (A) și au unul sau mai
mulți atomi de carbon asimetric icircn moleculă
b compușii izomeri de constituție care au aceeași formulă moleculară cu (B) și nu reacționează cu
clorura de acetil
c compușii trisubstituiți izomeri care au aceeași formulă moleculară cu (C) și au comportament
chimic identic cu acesta
d compușii izomeri de constituție care au aceeași formulă moleculară cu (D) ai căror izomeri
geometrici sunt optic activi
Subiectul III helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25 puncte
A 13 puncte
Un acid gras saturat (A) este polietoxilat cu oxid de etenă formacircnd un hidroxiester (X) icircn care
procentul masic de oxigen este de 2666 și un diester (Y) icircn care procentul masic de oxigen este
de 2126 Pentru obținerea fiecărui ester s-a folosit aceeași cantitate de oxid de etenă Dacă se iau
icircn lucru 50 mol de acid (A) conversia oxidului de etenă este de 100 iar conversia totală a
acidului (A) este de 90
a Identificați acidul gras (A) scrieți formula de structură și denumirea acestuia
b Stabiliți formulele de structură ale celor doi esteri (X) și (Y)
c Calculați cantitatea (moli) de oxid de etenă luat icircn lucru
d Calculați procentul molar de acid (A) netransformat și procentul masic de hidroxiester (X) icircn
amestecul organic rezultat
Ministerul Educației Naționale
pag 3 din 4
B 12 puncte
Scrieți formulele de structură ale compușilor din schemele de transformări de mai jos
1)
X rarr A
rarr B
rarr C
Y
D
rarr E
rarr F
Z rarr G
rarr H
rarr I
icircn care X ndash anisolul Y ndash ciclohexanona Z ndash 2-butenilfenileterul
2)
L
rarr M rarr N
O
rarr P
rarr R(C7H15N)
R(C7H15N)
rarr S
- L este o hidrocarbură ciclică cu formula moleculară C5H8
- Reducerile se fac cu NaBH3CN și nu au loc la gruparea carbonil
- P este o bază azotată heterociclică supusă unor eliminări (degrădari) Hofmann
Subiectul IV helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 30 puncte
A 10 puncte
Salbutamolul este un bronhodilatator folosit icircn tratamentul astmului și al bronșitei cronice
Salbutamolul (notat cu F) se poate obtine conform schemei de mai jos
rarr
rarr
rarr
rarr
icircn care
- reacția 1 este o transpoziție Fries icircn care esterii fenolici se transforma icircn p-acilfenoli
- substanța (A) este un compus o-disubstituit
- compusul (B) are formula moleculară C9H8O4
- substanța notată cu X este N-benzilterțbutilamina
- F are formula moleculară C13H21O3N
a Scrieți formulele de structură și denumirile IUPAC pentru compușii (A) și (B)
b Realizați sinteza compusului X prin maxim 6 reacții pornind de la acidul benzoic și acidul
dimetilpropanoic specificacircnd condițiile de reacție
c Scrieți formulele de structură ale substanțelor C D E F și G
B 10 puncte
Identificați substanțele notate cu litere din schema de mai jos și scrieți formulele de structură ale
acestora
rarr
rarr
rarr rarr
utilizacircnd următoarele informații
- substanța A cu formula moleculară C10H16O2 reacționează cu H2Ni icircn raport molar 1 3 și
dă reacția iodoformului
Ministerul Educației Naționale
pag 4 din 4
- formula de structură a substanței C este
- DIAB (diizoamilboranul) este un reactiv de hidroborurare selectivă
- diazometanul este folosit pentru metilarea unor grupe acide
C 10 puncte
1 Explicați de ce separarea izomerilor orto și para ai nitrofenolului se poate face prin antrenare cu
vapori de apă
2 Un amestec echimolecular de dietilamină și trietilamină se tratează cu clorură de acetil icircn exces
Scrieți ecuațiile reacțiilor care au loc și notați denumirea compușilor din amestecul final
3 Scrieți maxim cinci ecuații ale reacțiilor prin care fenilizopropilcetona se poate transforma icircn
fenilterțbutilcetonă
Se dau
- masele atomice H- 1 C- 12 N- 14 O- 16 K- 39 Cr- 55 Br- 80 Ag- 108 I- 127
- volumul molar (cn) 3 1
mV 224 dm mol
NOTĂ Timp de lucru 3 ore
Subiecte elaborate și prelucrate de
prof Carmen Bodea Colegiul Național Silvania Zalău
Ministerul Educației Naționale
pag 5 din 4
prof Mariana Pop Liceul Teoretic Emil Racoviță Baia Mare
pag 1 din 7
OLIMPIADA DE CHIMIE etapa județeanăa municipiului Bucureşti
17 martie 2018
Clasa a XI-a Varianta 1
Orice modalitate corectă de rezolvare a cerințelor va fi punctată corespunzător
Subiectul I helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 20 puncte
A 12 puncte
Compusul Formula de structură a compusului Numărul
stereoizomerilor
Numărul
perechilor de
enantiomeri
A
4 1
B
3 -
C
16 8
D CH CndashC CndashCH=C=CHndashCH=CHndashCH=CHndashCH2ndashCOOH 8 4
E HOOCndashCH=CHndashCHClndashCH=CHndashCOOH 4 1
F
3 1
G CH3ndashCHClndashCHOHndashCHClndashCH3 4 1
H
4 2
formula de structură 05 puncte
număr de stereoizomeri 05 puncte
numărul perechilor de enantiomeri 05 puncte
Total 8 compuși x 15 puncte = 12 puncte
pag 2 din 7
B 8 puncte
a Icircn 500 g amestec bdquobrdquo sunt 5 mol Na+ 1 p
500 = m ndash 5 g (H) + 5 23 g Na rarr m = 390 g amestec bdquoardquo 1 p
b) Macid1 Macid2 = Macid1 + 44 Mester1= Macid1 + 28 Mester2= Macid1 + 100
x - mol de acizi 3x mol etanol reacționați y - mol alcool nereacționat
y = 025∙3x = 12212∙mamestec bdquocrdquo100 rarr mamestec bdquocrdquo = 2825x 1 p
mamestec bdquocrdquo= 2825x = x∙(Mac1 + 28) + x∙(Mac1 + 100) + x∙075∙46 2 p
Macid1= 60 g molrarr acid acetic (CH3-COOH) 05 p
Macid2= 104 gmol rarr acid malonic (HOOC-CH2-COOH) 05 p
c) x = 2378 mol acid 1 p
mamestec bdquocrdquo = 671785 g 1 p
Subiectul II helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25 puncte
A
1 17 puncte
a) 4 puncte
A H2 = 1 1 rArr diol M = 90 gmol
rArr C4H10O2 2 puncte
A [O] = 1 1 rarr 1 grupă -OH la Cp și 1 grupă -OH la Ct
A
15 puncte 2-metilpropan-12-diol 05 puncte
b) 4 puncte
B O2 = 02 195 = 1 975
CnH2n+3N + 975O2 rarr nCO2 + (n+15)H2O +
N2
2 middot 975 = 3n + 15 rArr n = 6
rArr C6H15N 3 puncte
B
05 puncte
2-amino-3-metilpentan 05 puncte
c) 5 puncte
Mc = 42 rArr Mc =
= 138 gmol
C CnH2n-6O2 rArr n = 8
rArr C8H10O2 3 puncte
C NaOH = 1 1 rArr 1 grupă OH fenolică
C anh = 1 1 rArr Nu exista alta grupă OH deci al doilea atom de oxigen va fi eteric
C HO ndash C6H4 ndash O ndash CH2 ndash CH3 15 puncte
p-etoxifenol 05 puncte
d) 4 puncte
D AgBr = 1 2
02 mol AgBr rArr 01 mol D
rArr MD = 214
rArr C4H6Br2 (NE=1) 2 puncte
D CH3 ndash CH = CH ndash CHBr2 15 puncte
11-dibromo-2-butena 05 puncte
pag 3 din 7
2 8 puncte
a) C4H10O2 (NE=0) dioli (3) + hidroxieteri (4) = 7 compuși izomeri x 025 puncte = 175 puncte
b) C6H15N - Amine terțiare izomere 7 x 025 puncte = 175 puncte
(=4)
(=2)
(=1)
c) C8H8O2 - 10 compuși izomeri (săgeata indică poziția grupei ndashOH) x 025 puncte = 25 puncte
d) C4H6Br2 (NE = 1) 5 compusi izomeri x 04 puncte = 2 puncte
pag 4 din 7
Subiectul III helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25 puncte
A 13 puncte
a) 7 puncte
A CH3-(CH2)a-COOH 05 p
X R-COO-(CH2-CH2-O-)nH 1 p
Y R-COO-(CH2-CH2-O-)nOC-R 1 p
(1) O (icircn X) = acid
16(2 n)x1002666
M 44n
1 p
(2) O (icircn Y) = acid
16(3 n)x1002126
2M 44n 18
1 p
din relațiile (1) și (2) rezultă Macid și n
MA = 200 gmol 2 p
CH3-(CH2)10-COOH acid dodecanoic (acid lauric) 05 p
b) 2 puncte
n=5 1 p
X CH3-(CH2)10-COO-(CH2-CH2-O-)5H 05 p
Y CH3-(CH2)10-COO-(CH2-CH2-O-)5-OC-(CH2)10-CH3 05 p
c) 25 puncte
A + 5 oxid de etenă rarr X 05 p
x mol 5x mol x mol
2A + 5 oxid de etenă rarr Y + apă 05 p
2x mol 5x mol x moli x mol
A rarr A
y moli y mol 05 p
Din Ctot rarr x = 15 mol 05 p
număr de moli de oxid de etenă = 150 moli 05 p
d) 15 puncte
y = 5 mol A (netransformat)
A (molar) netransformat= 10 05 p
mamorganic final = 16330 g
X (masic) = 3858 1 p
B 12 puncte
16 formule de structură x 075 puncte = 12 puncte
Formulele de structură ale compușilor X Y Z nu se punctează
X A B C
pag 5 din 7
Y D E F
Z G H I
2)
L M N O
P R S
(14-pentadiena)
Subiectul IV helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 30 puncte
A 10 puncte a 25 puncte
A B
05 puncte 1 punct
acid 2-oxietanoilbenzoic 05 puncte acid 5-etanoil-2-hidroxibenzoic 05 puncte
b) (6 ecuații x 0 5 = 3 puncte) Obs Se acordă 60 din punctaj dacă ecuațiile reacțiilor sunt
corecte dar numărul lor este diferit de cel din cerință
(CH3)3CndashCOOH rarr (CH3)3Cndash
(CH3)3CndashCONH2
(CH3)3CndashNH2 (terțbutilamina = Z)
C6H5ndashCOOH rarr C6H5ndashCOCl
rarr C6H5ndashCONHndashC(CH3)3
rarr C6H5ndashCH2ndashNHndashC(CH3)3
- red cu Na ndashOH sau LiAlH4
c) 45 puncte
4 formule de structură x 1 punct = 4 puncte
pag 6 din 7
C D
E F
G Toluen 05 puncte
B 10 puncte
Substanța A C10H16O2 (NE = 3)
A H2 = 1 3 rArr 3 legături π
Reactia iodoformului este o reacție specifică pentru grupa carbonil cetonic care are icircn poziția o
grupă metil
Reacția 1 (HO- - H2O) este o condensare crotonică intramoleculară
formula de structură a lui B este
formula de structură a lui A este
D E F G
CH3
CH
COOCH3
CH2OH
CH3
CH3
CH
COOH
CH2OH
CH3
Structura A = 5 puncte
B D E F G - 5 structuri x 1 = 5 puncte
pag 7 din 7
C 10 puncte
1 2 puncte
Izomerul orto formează legături de hidrogen intramoleculare (05 puncte)
Izomerul para formează legături de hidrogen intermoleculare (05 puncte)
Deci punctul de fierbere izomer para gt punctul de fierbere izomer orto izomerul para nu poate fi
antrenat cu vapori de apă (1 punct)
2 3 puncte
(C2H5)2NH + CH3-COCl rarr CH3-CON(C2H5)2 + HCl
(C2H5)3 + HCl rarr (C2H5)3NH+Cl
- 2 x 075 = 15 puncte
Amestecul final de reacție va conține următorii compuși
- NN-dietilacetamida clorura de trietilamoniu și excesul de clorură de acetil 3x05= 15 puncte
3 5 puncte
C6H
5 C
O
CH (CH3)2
CH3MgBr
C6H
5 C CH (CH3)2
CH3
OH
KMnO4H
2O
C6H
5 C
CH3
OH
C
CH3
OH
CH3 C
6H
5 C
O
C(CH3)3
1 +
2 + H2O
H2O3 --
4 +
5H+
H2O--
1 2 - adiție CH3MgBr (la grupa carbonil) urmată de hidroliză
3 4 - deshidratare și oxidarea dublei legături cu reactiv Baeyer
5 - transpoziție pinacolică
5 ecuații x 1punct = 5 puncte
Obs Se acordă 60 din punctaj dacă ecuațiile reacțiilor sunt corecte dar numărul lor este diferit de cel
din cerință
Barem elaborat de
prof Carmen Bodea Colegiul Național Silvania Zalău
prof Mariana Pop Liceul Teoretic Emil Racoviță Baia Mare
pag 1 din 3
OLIMPIADA DE CHIMIE
etapa județeanăa municipiului Bucureşti
17 martie 2018
Clasa a XII-a
Varianta 1
Subiectul I helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 20 puncte
A Un amestec de metanol şi benzen icircn raport molar 2 3 are puterea calorică inferioară de 3745 MJkg La
arderea unui mol de benzen se degajă de 45 ori mai multă căldură decacirct la arderea unui mol de metanol apa
obţinută fiind icircn stare gazoasă Se cer
a) calculaţi puterea calorică inferioară a unui amestec echimolar de metanol şi benzen
b) calculaţi puterea calorică superioară a metanolului știind că entalpia standard de vaporizare a apei este 0
2vap H O( )
H 44 kJmol l
B La 200 C icircntr-un calorimetru cu capacitatea calorică C = 3 JK se introduc 4 g NaOH şi 146 mL de apă
distilată ( 1 g mL ) După dizolvare sistemul calorimetric se răceşte la 200
C şi apoi soluţia de NaOH se
neutralizează cu o soluţie de HCl de concentraţie 1 M ( s 1 g mL ) avacircnd temperatura 200
C Toate soluţiile
au căldura specifică 1 1c 418 J g K Știind că entalpia molară de dizolvare a NaOH este
0
diz NaOH(s)H 413 kJmol şi entalpia de neutralizare a unui acid tare cu o bază tare este
0
neutrH 5725 kJmol de apă formată se cer
a) temperatura soluţiei obţinute după dizolvarea NaOH
b) temperatura soluţiei finale după neutralizare
Subiectul II helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25 puncte
Se cunosc datele termochimice din tabelul următor 0
subl K(s)H
(kJmol)
0
subl2 (s)I
H
(kJmol)
0
dis2I (g)
H
(kJmol)
K(g)I
(kJmol)
0
diz KI(s)H
(kJmol)
1 I(g)I
(kJmol)
0
f KI(s)H
(kJmol)
0
hidr(aq)K
H
(kJmol)
0
hidr(aq)I
H
(kJmol)
878 628 1525 + 4192 + 1935 10084 - 3279 - 320 - 308
icircn care 0
subl K(s)H - entalpia standard de sublimare a potasiului 2
0
subl I (s)H - entalpia standard de sublimare a
iodului K(g)I - energia de ionizare a potasiului 1 I(g)I - prima energie de ionizare a iodului 0
diz KI(s)H - entalpia
standard de dizolvare a iodurii de potasiu 0
f KI(s)H - entalpia standard de formare a iodurii de potasiu
0
hidr K (aq)H şi 0
hidr I (aq)H - entalpia standard de hidratare a ionului de K respectiv a ionului de I
De asemenea se dau ciclurile
K(s)
K(g)
K(g)
+ 12
I2(s)
I(g)
I(g)+
KI(s)
hidratareK(aq) I(aq)+
U0KI
subl
imar
e
I2(g)21
dis
oci
ere
sub
lim
are
A
dizo
lvar
e
IK
pag 2 din 3
A) Se dizolvă 1 mol de KI(s) icircntr-o cantitate mare de apă obţinacircndu-se o soluţie foarte diluată Folosind
ciclurile de mai sus şi datele termochimice din tabelul dat calculaţi
a) energia de rețea a iodurii de potasiu0
KI(s)U (energia care se degajă la formarea unui mol de KI(s) (cristal) ca
urmare a atracțiilor electrostatice icircntre ionii gazoși de sarcini opuse (g) (g) (s)K I K I )
b) I(g)A - afinitatea pentru electron a iodului
B) Molecula de iod se poate scinda icircn două moduri
2 (s) (g) (g)(1) I I I 2 (s) (g)(2) I 2I
Folosind datele termochimice corespunzătoare
a) calculaţi variaţia de entalpie ce icircnsoțește procesul (1)
b) calculaţi variaţia de entalpie ce icircnsoțește procesul 2 (g)(s)
I 2e 2I
c) consideracircndu-se procesele de recombinare a fragmentelor rezultate icircn scindările (1) şi (2) precizaţi care
proces este favorizat termodinamic
Subiectul III helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25 puncte
O lamă de zinc pur cu masa suficient de mare este pusă icircn contact cu o soluție apoasă bine oxigenată
(2OP = 1 atm = const) care conţine HCI și ZnCl2 Concentrația HCl și concentraţia ZnCl2 sunt HClC = 1 M
respectiv 2ZnClC = 1 M iar temperatura electrolitului este de 25
0 C bdquoDizolvareardquo Zn icircn această soluție ar putea fi
reprezentată prin ecuaţia
2 2 2
1Zn 2HCI O ZnCl H O
2
Cunoscacircndu-se potenţialele standard de reducere 0
2Zn Zn0762 V şi
2 2
0
O H H O1229 V se cere
a) precizaţi dacă Zn bdquose dizolvărdquo sau nu icircn soluția dată
b) dacă Zn bdquose dizolvărdquo icircn soluția dată consideracircndu-se volumul soluției constant determinaţi prin calcul
concentraţia molară a ionilor 2Zn
la care procesul spontan icircncetează Explicaţi concluzia la care aţi ajuns
Informație
Pentru procesul de reducere ox ne red ecuaţia lui Nernst pentru potenţialul de reducere la 250 C este
0
0059 [ ]lg
[ ]ox red ox red
ox
n red unde [ ]ox - concentrația formei oxidate [ ]red - concentrația formei
reduse n - numărul de electroni implicat icircn procesul redox
Subiectul IV helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 30 puncte
Ecuaţia reacţiei de descompunere a substanței X este X(g) 2Y(g) 2Z(g)
La descompunere presiunea totală (P) icircn sistem variază astfel
t (s) 0 200 400 600 800 1200 1600
P (Torr) 300 4632 5968 706 7957 929 10183
Temperatura se menține constantă şi este 298 K De asemenea volumul reactorului este constant şi amestecul de
reacție se comportă ca un gaz perfect Se cer
a) verificaţi faptul că reacţia de descompunere a substanței X este de ordinul 1
b) determinaţi constanta de viteză şi timpul de icircnjumătățire
c) calculaţi presiunea amestecului de reacție după 15 minute şi la sfacircrşitul reacţiei
pag 3 din 3
d) cunoscacircndu-se energia de activare 410 J molaE calculaţi temperatura la care icircn 800 s reacționează 90
din cantitatea inițială de substanță X
Informații
1) Pentru reacțiile de ordinul 1 0 (X)
X
Cln k t
C unde 0 (X)C - concentraţia inițială a reactantului X iar
XC - concentraţia la momentul t a reactantului X k - constanta de viteză
2) Timpul de icircnjumătățire 12t reprezintă timpul icircn care concentraţia inițială a reactantului scade la jumătate
Se dau
- mase atomice H ndash 1 C ndash 12 N ndash 14 O ndash 16 Na ndash 23 K ndash 39 I ndash 127 Zn ndash 65 Cl ndash 355
- volumul molar (cn) 3 1
mV 224 dm mol
- numărul lui Avogadro 23 1
AN 6022 10 mol
- constanta universală a gazelor 3 1 1 1 1R 0082 atm dm mol K 8314 J mol K
- numărul lui Faraday 1F 96485 C mol 51 atm 1013 10 Pa
NOTĂ Timp de lucru 3 ore
Subiecte elaborate şi prelucrate de
prof Irina Popescu Colegiul Naţional bdquoI L Caragialerdquo Ploieşti
prof Iuliana Costeniuc Colegiul Naţional bdquoGrigore Moisilrdquo Bucureşti
prof Vasile Sorohan Colegiul Naţional bdquoCostache Negruzzirdquo Iaşi
pag 1 din 5
OLIMPIADA DE CHIMIE
etapa județeanăa municipiului Bucureşti
17 martie 2018
Clasa a XII-a
Varianta 1
BAREM DE EVALUARE ȘI DE NOTARE
Orice modalitate corectă de rezolvare a cerințelor se va puncta corespunzător
Subiectul I helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 20 puncte
A) 10 puncte
a)
3
6 6
3 3
6 6 6 6
0
c CH OH( )
0
c C H ( )
3
CH OH CH OH
3
C H C H
3
am
H a kJmol
H 45a kJmol
n 2x moli m 64 10 x kg se degajă2xa kJ
n 3x moli m 234 10 x kg se degaja135xa kJ
m 298 10 x kg se dega
l
l
3
6 6
33
0
c CH OH( )
0
c C H ( )
jă Q =155x kJ
37450 298 10Q q m 155xa 37450 298 10 x a 720
155
H a 720 kJmol
H 45a 3240 kJmol
l
l
(3 p)
3 6 6CH OH C H amn n 1 mol m 110 g 011 kgse degajă (720 3240) kJ
3960q 36000 kJkg
011
(2 p)
b)
i c i
1000 1000q H q 720 22500 kJkg
M 32
s iq q n 44 unde n - numărul de moli de apă care rezultă la arderea unui kg de metanol
(2 p)
3 2
3 2 2 2
CH OH H O(g)
s i
3CH OH O CO (g) 2H O(g)
2
2m 1 kg n kmoli 625 moli
32
q q n 44 22500 625 44 25250 kJkg
(3 p)
pag 2 din 5
B) 10 puncte
a)
cedat primit
NaOH primit
0
s
s
0
i i
Q Q
n 01 moli Q 01 41300 4130 J
Q 4130Q (C m c) t t 655
C m c 3 150 418
t t t t t t 2655 C
(4 p)
b)
2NaOH H O(formata) neutr
primit
sf
sf
HCl s s
sf
n 01 moli n 01 moli H 01 ( 5725) 5725 kJ 5725 J
Q 5725 J
QQ (C m c) t t
C m c
n 01 moli V 01 L soluţie HCl m 100 g soluţie HCl
m 150 100 250 g soluţie NaC
l
(4 p)
0 0
f i f
5725t t t 546 t 2546 C
3 250 418
(2 p)
Subiectul II helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25 puncte
A) 10 puncte
Aplicacircnd legea lui Hess icircn ciclurile date rezultă
a) 0 0 0 0
KI(s) diz KI(s) hidr hidrK (aq) I (aq)U H H H
0 0 0 0
KI(s) hidr hidr diz KI(s)K (aq) I (aq)U H H H 64735 kJmol (5 p)
b) 2 2
0 0 0 0 0
f KI(s) subl K(s) subl I (s) disoc I (g) K(g) I(g) KI(s)
1 1H H H H I A U
2 2
2 2
0 0 0 0 0
I(g) f KI(s) subl K(s) subl I (s) disoc I (g) K(g) KI(s)
1 1A H H H H I U 2952 kJmol
2 2 (5 p)
B) 15 puncte
a) 2 (s) (g) (g)(1) I I I 0
1H
2
0
2 (s) 2 (g) subl I (s)I I H 628 kJmol
2
0
2 (g) (g) disoc I (g)I 2I H 1525 kJmol
(g) (g) 1 I(g)I I e I 10084 kJmol
(g) (g) I(g)I e I A 2952 kJmol
2 2
0 0 0
1 subl I (s) disoc I (g) 1 I(g) I(g)H H H I A 9285 kJmol (5 p)
b)
2 (s) (g)I 2e 2I
2
0
2 (s) 2 (g) subl I (s)I I H 628 kJmol
2
0
2 (g) (g) disoc I (g)I 2I H 1525 kJmol
pag 3 din 5
(g) (g) I(g)2I 2e 2I 2A 2 ( 2952) kJ
2 2
0 0 0
subl I (s) disoc I (g) I(g)H H H 2A 3751 kJmol (5 p)
c)
Consideracircndu-se procesele de recombinare a fragmentelor rezultate icircn scindările (1) şi (2)
(g) (g) 2 (s)I I I
2 2
0 0 0 0
1 1 subl I (s) disoc I (g) 1 I(g) I(g)
H H ( H H I A ) 9285 kJmol
(g) 2 (s)2I I
2 2
0 0 0
2 subl I (s) disoc I (g)
H ( H H ) 2153 kJmol (4 p)
Inversul procesului (1) este favorizat energetic deoarece recombinarea fragmentelor este un proces puternic
exoterm (1 p)
Subiectul III helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25 puncte
a)
2
2 0 2
1 Zn Zn
0059Oxidare Zn Zn 2e lg[Zn ]
2
(3 p)
22 2
0 2 12
2 2 2 OH OO H
1 0059Reducere 2H O 2e H O lg([H ] p )
2 2
(3 p)
2[Zn ] [H ] 1M 2OP 1 atm
2 22
0 0
2 1 H OO H Zn ZnE 1229 ( 0762) 1991 V gt 0 (3 p)
dizolvarea zincului icircn soluția data are loc spontan (1 p)
b) Icircn timpul dizolvării Zn concentrația ionilor Zn2+
crește iar cea a H+ scade Procesul icircncetează atunci cacircnd
concentrațiile Zn2+
și H+ ajung la astfel de valori icircncacirct forţa electromotoare E este egală cu zero (3 p)
2 2 2 22 2
2 20 0 0 0
2 1 2 2H O H OO H O HZn Zn Zn Zn
0059 [H ] 0059 [Zn ]E lg 0 lg
2 [Zn ] 2 [H ]
2 267
2 2
[Zn ] [Zn ]lg 6749 3 10
[H ] [H ]
(3 p)
Pe baza raportului de mai sus se pot evalua concentrațiile ionilor Zn2+
și H+ atunci cacircnd procesul icircncetează
Scăderea concentrației H+ este de două ori mai rapidă decacirct creșterea concentrației ionilor Zn
2+ Astfel
concentrațiile ionilor Zn2+
și H+ sunt date de ecuaţiile
2
2
Zn[Zn ] 1 C
şi 2H Zn[H ] 1 C 1 2 C
(4 p)
2
2 2 2
2
67 2 67Zn
2 Zn Zn Zn
Zn
1 C3 10 (1 4 C 4 C ) n 1 C unde n 3 10
(1 2 C )
2 2
2
Zn Zn4n C (4n 1) C n 1 0
4n 1 4n şi n 1 n
2 2 2 2
2
Zn Zn Zn Zn4n C 4n C n 0 2 C 1 C 05 şi 2H Zn
C 2 C 1 2[Zn ] 15M (3 p)
[H ] 0 adică bdquodizolvareardquo Zn icircncetează atunci cacircnd tot HCl s-a consumat icircn proces (2 p)
pag 4 din 5
Subiectul IV helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 30 puncte
a)
Fie - gradul de disociere al reactantului X
X (reacţ) X (reacţ)
0 (X) 0
C P
C P X (reacţ) 0 0 X (reacţ) 0XP P P P P (1 ) P unde XP - presiunea parţială a
reactantului X la momentul t
X(g) 2Y(g) 2Z(g)
Momentul PX PY PZ P
t 0 P0 - -
t 0(1 ) P 02 P 02 P 0(1 3 ) P
t 0 02P 02P 04P
k t0 0
X 0
0 (X)
X
C P P 1ln ln ln k t ln k t 1 e
C P (1 )P 1
La momentul t 0P (1 3 ) P k t k t
0 0 0 0P P 3(1 e )P P 4P 3P e
k t k t0 0
0 0
4P P 3Pe e
3P 4P P
0
0
3Pk t ln
4P P
0
0
3P1k ln
t 4P P
(6 p)
t = 200 s (1) 3 1
1k 10 s
t = 400 s (2) 3 1
1k 10 s
t = 600 s (3) 4 1
1k 999 10 s
t = 800 s (4) 3 1
1k 10 s
t = 1200 s (5) 3 1
1k 10 s
(1) (2) (3) (4) (5)
1 1 1 1 1k k k k k k rezultă că reacţia este de ordinul 1 (5 p)
b) Constanta de viteză la 298 K este 3 1k 10 s (1 p)
12 3
ln 2 0693n 1 t 693 s
k 10 (3 p)
c) La momentul t = 15 min de la icircnceputul reacţiei k t k t
0 0 0P 4P 3P e (4 3 e )P 834 Torr (3 p)
0P 4P 1200 Torr (3 p)
d) 0 0
X 0
P P 1 1 1ln ln k t ln k t k ln
P (1 )P 1 t 1
La t = 800 s 3 11 1
k ln 2878 10 s800 1 09
(4 p)
EaRTk A e
pag 5 din 5
E
RTa
k A e
a a
a a
E Ek R k 1 1 1 1 R kln ln ln T 40374 K
k RT RT E k T T T T E k (5 p)
Barem elaborat de
prof Irina Popescu Colegiul Naţional bdquoI L Caragialerdquo Ploieşti
prof Iuliana Costeniuc Colegiul Naţional bdquoGrigore Moisilrdquo Bucureşti
prof Vasile Sorohan Colegiul Naţional bdquoCostache Negruzzirdquo Iaşi
pag 4 din 7
A 5 puncte
Scrieți ecuaţiile reacţiilor prin care se pot realiza următoarele transformări
1 pornind de la etină rarr cis-2-butenă (icircn cel mult 4 etape)
2 folosind doar benzen (ca sursă de carbon) rarr acid 3-benzoilpropenoic (icircn cel mult 3 etape)
B 5 puncte
Utilizacircnd reacția Heck a fost posibilă obținerea compusului B icircn condiții blacircnde și cu randament bun pornind de
la substanța T folosind schema
H2C CH C6H5 Pd
700C
(CH3COO)2A
PdCS
1500C-2H2
B(C48H32)
4 T
-4HBr Substanța T are următoarea formulă de structură
a Calculați formula brută a compusului B
b Determinați raportul atomic C Br icircn substanța T
c Determinați numărul de covalențe sigma din molecula substanței T
d Scrieți formulele de structură ale compușilor A și B
e Calculați numărul de electroni π (pi) din 3 mol de compus B
C 10 puncte La arderea unui mol de hidrocarbură X reacția fiind totală raportul molar X CO2 H2O = 1 12 6 Prin
oxidarea unui mol de hidrocarbură X cu dicromat de potasiu icircn soluție acidă se obțin substanțele C6O6 CO2
H2O icircn raport molar C6O6 CO2 H2O = 1 6 6
a Determinați formula moleculară a hidrocarburii X
b Scrieți formulele de structură ale substanțelor X și C6O6
c Hidrocarbura Y care este izomer de constituție al hidrocarburii X formează prin oxidare cu KMnO4 icircn
soluție acidă CO2 H2O și o substanță organică cu formula moleculară C7H6O2 pe care Mitscherlich a obţinut-o
icircn anul 1834 dintr-o răşină extrasă din arborele Styrax benzoin numită benzoe sau smirnă
c1 Scrieți formula structurală a hidrocarburii Y denumiți conform IUPAC hidrocarbura determinată
c2 Calculați volumul soluției acide de KMnO4 2 M necesar oxidării unui număr de moli de hidrocarbură
Y egal cu numărul atomilor de carbon din molecula acesteia
Subiectul IV 35 puncte
Informații
I Ozonoliza alchenelor
Ozonoliza constă practic icircntr-o succesiune de două reacţii
- Acţiunea moleculei de ozon asupra legăturii C=C cu formare de ozonidă instabilă explozivă
- Hidroliza ozonidei cu formarea de compuşi carbonilici corespunzători (aldehide sau cetone)
C C
RR
R H
1O3
2H2Ored
-H2O2
C
R
R
O + C
R
H
O
cetonatilde aldehidatilde De obicei icircn cazul formării aldehidelor pentru a evita posibila lor oxidare mai departe de către apa oxigenată
rezultată se introduce icircn amestecul de reacție icircn final un reducător (Zn NaHSO3 Na2S2O3 etc)
H2O2 + Zn rarr ZnO + H2O
II Metateza alchenelor (olefinelor)
Metateza alchenelor este o reacție organică care implică redistribuirea fragmentelor de alchene prin scindarea și
regenerarea dublei legături carbon-carbon icircn prezența unor catalizatori specifici icircn general pe bază de wolfram
Datorită simplității relative a metatezei alchenei acest proces creează mai puține produse secundare nedorite și
mai puține deșeuri periculoase decacirct cele rezultate din reacțiile organice alternative
pag 5 din 7
O altă reacție cu o aplicație practică mare este polimerizarea prin metateză cu deschiderea catenei ciclice
Datorită acestei reacții a devenit posibilă obținerea multor poliolefine care nu ar fi putut fi obținute prin
polimerizarea convențională cu monomeri vinilici
III Sinteze dien (Diels-Alder)
Sintezele dien (reacţii de cicloadiţie [4+2]) sunt reacţiile dintre un sistem dienic conjugat care reprezintă
componenta dienică şi un sistem alchenic (de obicei substituit cu grupe atrăgătoare de electroni) numit filodienă
(sau dienofilă) Produşii de reacţie cu structură ciclohexenică poartă numele de aducţi
Schema generală a reacţiei unei sinteze dien este următoarea
Icircn termenul cicloadiţie [4+2] 4 se referă la cei patru electroni π cu care diena participă la reacţie iar 2 la
electronii π ai filodienei Sintezele dien pot fi reacții intermoleculare sau intramoleculare
A 20 puncte
1 Determinați formulele de structură posibile ale hidrocarburii care prin ozonoliză reductivă formează numai
următorul compus
O=CH CH2 CH2 C
O
CH2 CH2
O
C CH O
2 Scrieți formulele de structură ale substanțelor care se obțin la metateza următoarelor olefine
a 1-butenă b
c
3 Norbornena se obține printr-o reacție Diels-Alder folosind ciclopentadienă și etenă
a Scrieți ecuația reacției de obținere a norbornenei
b Polinorbornena utilizată icircn industria cauciucului pentru antivibrație se obține printr-o reacție de
polimerizare prin metateză cu deschidere de ciclu icircn prezență de catalizatori specifici (RuCl3middotHClmiddotROH)
b1 Scrieți formula de structură a polinorbornenei
b2 Scrieți formula de structură a compusului majoritar care se obține la oxidarea energică a polinorbornenei
4 Se dau următoarele scheme de transformări
t0CX
KMnO4
H2SO4
Y
(A)
04 2 4H
179 3KMnO SOt Cdecatrien onă W Z
a Notați denumirea substanței A
b Scrieți formula de structură a compusului 179-decatrien-3-onă
c Știind că substanța Y are NE = 3 identificați substanțele notate cu literele X Y W și Z și scrieți formulele
de structură ale acestora
pag 6 din 7
B 15 puncte
Prin reformare catalitică o hidrocarbură lichidă X care conține 84 C procente masice este transformată icircntr-o
hidrocarbură aromatică Y Reacțiile care au loc icircn timpul procesului sunt de ciclizare și de dehidrogenare
Reformarea catalitică are loc icircntr-un reactor icircn prezența catalizatorilor (Al2O3Pt) la o temperatură de
aproximativ 500degC
1 Stabiliți formula moleculară a hidrocarburii X și scrieți ecuația reacției corespunzătoare transformării sale icircn
hidrocarbura aromatică Y
2 Conversia hidrocarburii X icircn hidrocarbură aromatică Y icircn reactor este de 15 Amestecul de reacție rezultat icircn
urma conversiei este supus următoarei proceduri este adus icircn condiții standard și după icircndepărtarea substanței
gazoase este supus din nou reformării catalitice Determinați de cacircte ori este necesară repetarea procedurii
descrise mai sus astfel icircncacirct conversia hidrocarburii X să fie mai mare de 30
3 Procesul descris mai sus a fost realizat la o presiune apropiată de cea atmosferică și icircn condiții de neechilibru
Procesul industrial real se produce la o presiune de cacircteva zeci de atmosfere și icircn condiții de echilibru Icircntr-un
reactor de 1 m3 conținacircnd catalizator necesar procesului de reformare catalitică s-au introdus 10 kg de substanță
X După un timp la o temperatură de 511deg C presiunea din reactor a devenit 27 atm Consideracircnd că icircn reactor
are loc numai conversia lui X icircn Y iar volumul ocupat de catalizator se neglijează determinați
a presiunile parțiale ale gazelor din reactor la echilibru
b conversia hidrocarburii X
c constanta de echilibru Kp
4 Amestecul de reacție obținut la punctul 3 icircncălzit la 600degC este introdus icircntr-un reactor icircn prezența
catalizatorilor de oxizi de siliciu și aluminiu Substanța Y este transformată icircn omologul inferior Z cu utilizare
practică mult mai mare decacirct Y conform procesului
Y + Z +
Se consideră că substanța X rămasă nu participă la acest proces și nu influențează echilibrul chimic
a Scrieți ecuația transformării hidrocarburii Y icircn omologul inferior Z
b Calculați conversia hidrocarburii Y icircn omologul inferior Z cunoscacircnd constanta de echilibru a procesului
Kp=17
NOTĂ Timp de lucru 3 ore
ANEXA TABELUL PERIODIC AL ELEMENTELOR
Volumul molar (cn) 3 1
mV 224 dm mol
Constanta universală a gazelor 3 1 1R 0082 atm dm mol K
Numărul lui Avogadro 23 1
AN 6022 10 mol
Subiecte selectate și prelucrate de
Gheorghe Costel profesor la Colegiul Național Vlaicu Vodă Curtea de Argeș
Carmen Boteanu profesor la Şcoala Centrală Bucureşti
Dorina Facircntacircnă-Galeru profesor la Colegiul Naţional Militar Ştefan cel Mare Cacircmpulung Moldovenesc
pag 7 din 7
ANEXA TABELUL PERIODIC AL ELEMENTELOR
pag 1 din 7
OLIMPIADA DE CHIMIE
etapa județeanăa municipiului Bucureşti
17 martie 2018
Clasa a X-a
BAREM DE EVALUARE ȘI NOTARE
Varianta 1
Orice modalitate de rezolvare corectă a cerințelor se va puncta corespunzător
Subiectul I 25 puncte
A 13 puncte
1
2 2 2
4
4 2x y
x y yC H O x CO H O
2COV 20 3cm
2O consumatV = 70 ndash 45 = 253cm
2 2C H 3 puncte
2 a Formula de structură a tetra-terț-butilmetanului15 puncte
denumirea IUPAC a tetraterț-butilmetanului 2244-tetrametil-33-diterț-butilpentan 15 puncte
b 3 radicali divalenți provin de la tetraterț-butilmetan 075 puncte
3 a 13511-tridecatetraen-79-diină 15 puncte
b formula de structură a unui izomer de poziție al compusului Y care are două legături triple marginale
05 puncte
4 a
CH3 C
O
COOH 075 puncte
izopren K2Cr2O7 H2SO4 = 1 3 12 15 puncte
b 4 formule de structură 4 x 05 = 2 puncte
CH2 CH C
OH
CH3
CH3
CH2 CH C
OH
CH3
CH2H
CH3 CH C
OH
CH3
CH2
CH2 CH C
OH
CH3
CH22
B 12 puncte
a B și C au icircn moleculă cacircte 14 atomi de carbon terțiar și 6 atomi de carbon cuaternar
- compușii B și C 2 x 075 = 15 puncte
- nrat de carbon terțiar 025 puncte
- nrat de carbon cuaternar 025 puncte
b 3-fenil-3-m-tolil-3-p-tolilpropenă 125 puncte
pag 2 din 7
C
COOHCOOH
COOH
075 puncte
2
a b
2 formule x 1=2 puncte
3 a
formulele de structură ale celor 3 compuși izomeri notați cu literele XYZ sunt
CH2 CH CH CH CH CH2
Br Br
CH2 CH CH CH CH CH2
Br Br
CH2 CH CH CH CH CH2
Br Br
formulele de structură ale celor 3 compuși izomeri notați cu literele XYZ 3 x 075 p = 225puncte
produsul majoritar este 16-dibromo-24-hexadienă CH2 CH CH CH CH CH2
Br Br 075 puncte
b
formulele de structură ale substanțelor notate cu literele ABC sunt
O
CH2
OCH3
OCH3
OCH3
OCH3
CH2
OCH3
OCH3
O OCH3
OCH3
O
OCH3
OCH3 CH2
3 x 075p = 225puncte
produsul majoritar este
O
CH2
OCH3
OCH3
075 puncte
Subiectul II 20 puncte
A 8 puncte
a
formulele de structură ale celor 2 alcooli izomeri notați cu literele A și B
OH
OH
pag 3 din 7
formula de structură a compusului notat cu litera C
formula de structură a compusului notat cu litera D
formulele de structură ale celor doi mononitroderivați aromatici X și Y
N O2 NO2
formulele de structură ale compușilor notați cu literele A B C D X Y 6 x 05 =3 puncte
b
Reacția 1 2 x 05 =1punct
OH
H2SO4
-H2O
și
OHH2SO4
-H2O
Reacția 2 1punct
H2
Reacția 3 1punct
HNO3N O2
NO2
-H2O
COOH
NO2
COOH
acidul 3 nitro-12-benzendicarboxilic
formula de structură și denumirea IUPAC 05 + 05 = 1 punct
COOH
NO2
COOH
Acidul 4 nitro-12-benzendicarboxilic
formula de structură și denumirea IUPAC 05 + 05 = 1 punct B 7 puncte
a C6H10 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip075 puncte
b formulele de structură posibile ale hidrocarburii X
CH2 CH2 CH3 CH3CH2
CH3
formulele de structură helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 3 x 1 = 3 puncte
pag 4 din 7
c formulele de structură posibile ale substanței Y
CH3 CH2 CH2 C CH2 COOH
O acidul 3-cetohexanoic
CH3 CH2 CH2C CH2 COOH
O acidul 4-cetohexanoic
CH3 CH2 CH2C CH2 COOH
O acidul 5-cetohexanoic
formulele de structură helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 3 x 05 = 15 puncte
denumirile IUPAChelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 3 x 025 = 075 puncte
formulele de structură posibile ale substanței Z
CH3 CH2 CH2C CH3
O 2-pentanonă CH3 CH2 CH2C CH3
O 3-pentanonă
formulele de structură helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 2 x 025 = 05 puncte
denumirile IUPAChelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip2 x 025 = 05 puncte
C 5 puncte
a determinarea formulei moleculare a hidrocarburii A C16H12 14 puncte
b
[O]
KMnO4H+ 8
COOH
COOH
t0C
-2H2O
C
C
O
O
O2 2
A B
formulele de structură ale substanțelor notate cu literele A B C D X Y 6 x 06 = 36 puncte
2Br2
CCl4
BrBr
Br Br
KOHetanol
-4 HBr
C D
Hidratare
O
O
2
O
O
X Y
sau invers
pag 5 din 7
Subiectul III 20 puncte
A 5 puncte
1 etină rarr acetilură disodicărarr2-butinărarr cis-2-butenă helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 2 puncte
2 benzenrarranhidridă maleică
benzen+ anhidridă maleică acilare Friedel Crafts acid 3-benzoilpropenoic helliphelliphelliphelliphelliphellip 3 puncte
Obs Se acordă 60 din punctaj dacă numărul de etape este mai mare decacirct cel din cerință
B 5 puncte
a C H = 3 2 05 puncte
b C Br = 4 1 1 punct
c 30 covalențe sigmamoleculă T 075 puncte
d compusul A 1 punct
unde Ph- este C6H5- radicalul fenil
compusul B 1 punct
e 3middot48middotNA electroni π 075 puncte
C 10 puncte
a 12 12C H 2 puncte
b
2 puncte
O
O
O
O
O
O
2 puncte
c
c1
CH CH CH CH CH CH2
1 punct
1-fenil-135-hexatrienă 1 punct
c2 36 L soluție KMnO4 2 M 2 puncte
Subiectul IV 35 puncte
A 20 puncte
1 formulele de structură posibile ale hidrocarburii
2 puncte
pag 6 din 7
2 puncte
2a
3 2 2 3 2 2CH CH CH CH CH CH CH CH
formulele de structură ale substanțelor obținute 2 x 075 = 15 puncte
b
CH CH CH2 CH2
formulele de structură ale substanțelor obținute 2 x 075 = 15
puncte
c
CH2 CH2
formulele de structură ale substanțelor obținute 2 x 075 =15 puncte
3 a
helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 2 puncte
b
b1 formula de structură a polinorbornenei
helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 2 puncte
b2
COOHCHOO
helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 2 puncte
4 a 3-metil-139-decatrienă 075 puncte
b formula de structură a compusului 179 3decatrien onă 075 puncte
t0C KMnO4
H2SO4
(A)
COOH
C
OX Y
O
t0C KMnO4
H2SO4
O
COOH
COOH
O
WZ
formulele de structură ale substanțelor notate cu literele X Y Z Whelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 4 x 1 = 4 puncte
B 15 puncte
1 C7H16 1 punct
pag 7 din 7
CH3 CH2)5 CH3
CH3
4H2(
1 punct
2 După icircndepărtarea hidrogenul gazos amestecul rezultat este format din n-heptan lichid și toluen
Dacă pornim de la 1 mol de n-heptan după prima trecere prin reactor icircn faza lichidă obținem 015 mol toluen
După prima trecere
- 015 mol toluen
- 085 mol n-heptan
După a doua trecere
015 + 085015 = 02775 mol toluen
1 ndash 027 75= 07225 mol n-heptan
După a treia trecere
02775 + 07225015 = 03858 mol toluen
1 ndash 0386 = 0614 mol n-heptan
raționament corect 25 puncte
o conversie de peste 30 va fi realizată după 3 treceri 05 puncte
3 a
10000100
100X mol
C7H16 C7H8 + 4H2
ințial 100 0 0
consumat x 0 0
echilbru 100-x x 4x
Număr total de moli 100 + 4x
100 + 4x = PV RT
1000 27
4200082 784
mol
(100 minus x) + x + 4x = 420
unde x = 80 mol
p(H2) = (480 420) 27 = 2057 atm
p(C7H8) = (80 420) 27 = 514 atm
p(C7H16) = [(100ndash80) 420] 27 = 128 atm
raționament corect 25 puncte
valorile numerice ale celor 3 presiuni parțiale 3 x 05p =15 puncte
b conversie = 80 100 = 08 = 80 05 puncte
c constanta de echilibru
7 8 2
7 16
4
HC H
p
C H
p pK
p
= 718middot105 1 punct
4
a C7H8 + H2 C6H6 + CH4 15 puncte
b C7H8 + H2 C6H6 + CH4
Din constanta de echilibru a reacției de mai sus se determină conversia toluenului icircn benzen = 0861= 861
Raționament corect 25 puncte
Valoare numerică a conversiei 05 puncte
Barem elaborat de
Gheorghe Costel profesor la Colegiul Național Vlaicu Vodă Curtea de Argeș
Carmen Boteanu profesor la Şcoala Centrală Bucureşti
Dorina Facircntacircnă-Galeru profesor la Colegiul Naţional Militar Ştefan cel Mare Cacircmpulung Moldovenesc
Ministerul Educației Naționale
pag 1 din 4
OLIMPIADA DE CHIMIE etapa județeanăa municipiului Bucureşti
17 martie 2018
Clasa a XI-a
Varianta 1
Subiectul I helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 20 puncte
A 12 puncte
Pentru compușii de mai jos care au următoarele denumiri
A 123-triclorociclopentan
B 25-dibenzilidenciclopentanona
C acid ciclopentil-235-tricarboxilacetic
D acid trideca-3578-tetraen-1012-diinoic
E acid 4-cloro-25-heptadien-17-dioic
F 23-diclorobiciclo[221]heptan
G 24-dicloropentan-3-ol
H 25-diclorospiro[33]heptan
rescrieți tabelul de mai jos pe foaia de concurs și completați-l conform cerințelor
Compusul Formula de structură a
compusului Numărul stereoizomerilor
Numărul perechilor de
enantiomeri
A
B
C
D
E
F
G
H
B 8 puncte
O probă bdquoardquo dintr-un amestec echimolecular conține doi acizi saturați (A) un acid monocarboxilic
și (B) un acid dicarboxilic care are icircn moleculă un atom de carbon mai mult decacirct acidul (A) Dacă
proba bdquoardquo se tratează cu NaOH rezultă un amestec bdquobrdquo de trei săruri icircn care procentul masic de
sodiu este de 23 Dacă aceeași probă bdquoardquo se tratează cu PCl5 icircn exces și apoi este supusă
esterificării cu etanol luat icircn exces de 25 se obține un amestec organic bdquocrdquo care conține alături de
esteri și 12212 etanol (procente masice)
a Calculați masa probei bdquoardquo necesară obținerii a 500 g amestec bdquobrdquo
b Identificați cei doi acizi din proba bdquoardquo
c Calculați masa amestecului organic bdquocrdquo
Ministerul Educației Naționale
pag 2 din 4
Subiectul II 25 puncte
A
1 17 puncte
Determinati formula moleculară stabiliți formula de structură și denumirea pentru compusii (A)
(B) (C) și (D) despre care se cunosc următoarele informații
a Compusul (A) conține 3555 O (procent masic) are icircn moleculă un atom de carbon terțiar nu
reacționează cu NaOH icircn reacția cu sodiul eliberează 224 L (cn) H2 per mol (A) și consumă la
oxidare 1 L de solutie acidă de K2Cr2O7 13M per mol A
b Compusul (B) este o monoamină saturată are 4 stereoizomeri optici reacționează cu HNO2 iar
la arderea a 02 mol (B) se consumă 2184 L (cn) de aer (cu 20 O2 procente de volum)
c Compusul aromatic (C) (p-disubstituit) are 2 atomi de oxigen icircn moleculă și nu are atomi de
carbon cuaternar icircn reacție cu NaOH formează o sare monosodică iar icircn reacție cu anhidrida
acetică formează un compus monoacetilat masa molară a compusului (C) crescacircnd după acilare
cu 3043
d Compusul dihalogenat (D) are 2 stereoizomeri formează prin hidroliză un compus care tratat cu
reactivul Fehling formează un precipitat roșu Din 214 g (D) supuse analizei cantitative s-au
obținut 376 g precipitat gălbui
2 8 puncte
Stabiliți formulele de structură și numărul izomerilor pentru
a compușii izomeri de constituție care au aceeași formulă moleculară cu (A) și au unul sau mai
mulți atomi de carbon asimetric icircn moleculă
b compușii izomeri de constituție care au aceeași formulă moleculară cu (B) și nu reacționează cu
clorura de acetil
c compușii trisubstituiți izomeri care au aceeași formulă moleculară cu (C) și au comportament
chimic identic cu acesta
d compușii izomeri de constituție care au aceeași formulă moleculară cu (D) ai căror izomeri
geometrici sunt optic activi
Subiectul III helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25 puncte
A 13 puncte
Un acid gras saturat (A) este polietoxilat cu oxid de etenă formacircnd un hidroxiester (X) icircn care
procentul masic de oxigen este de 2666 și un diester (Y) icircn care procentul masic de oxigen este
de 2126 Pentru obținerea fiecărui ester s-a folosit aceeași cantitate de oxid de etenă Dacă se iau
icircn lucru 50 mol de acid (A) conversia oxidului de etenă este de 100 iar conversia totală a
acidului (A) este de 90
a Identificați acidul gras (A) scrieți formula de structură și denumirea acestuia
b Stabiliți formulele de structură ale celor doi esteri (X) și (Y)
c Calculați cantitatea (moli) de oxid de etenă luat icircn lucru
d Calculați procentul molar de acid (A) netransformat și procentul masic de hidroxiester (X) icircn
amestecul organic rezultat
Ministerul Educației Naționale
pag 3 din 4
B 12 puncte
Scrieți formulele de structură ale compușilor din schemele de transformări de mai jos
1)
X rarr A
rarr B
rarr C
Y
D
rarr E
rarr F
Z rarr G
rarr H
rarr I
icircn care X ndash anisolul Y ndash ciclohexanona Z ndash 2-butenilfenileterul
2)
L
rarr M rarr N
O
rarr P
rarr R(C7H15N)
R(C7H15N)
rarr S
- L este o hidrocarbură ciclică cu formula moleculară C5H8
- Reducerile se fac cu NaBH3CN și nu au loc la gruparea carbonil
- P este o bază azotată heterociclică supusă unor eliminări (degrădari) Hofmann
Subiectul IV helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 30 puncte
A 10 puncte
Salbutamolul este un bronhodilatator folosit icircn tratamentul astmului și al bronșitei cronice
Salbutamolul (notat cu F) se poate obtine conform schemei de mai jos
rarr
rarr
rarr
rarr
icircn care
- reacția 1 este o transpoziție Fries icircn care esterii fenolici se transforma icircn p-acilfenoli
- substanța (A) este un compus o-disubstituit
- compusul (B) are formula moleculară C9H8O4
- substanța notată cu X este N-benzilterțbutilamina
- F are formula moleculară C13H21O3N
a Scrieți formulele de structură și denumirile IUPAC pentru compușii (A) și (B)
b Realizați sinteza compusului X prin maxim 6 reacții pornind de la acidul benzoic și acidul
dimetilpropanoic specificacircnd condițiile de reacție
c Scrieți formulele de structură ale substanțelor C D E F și G
B 10 puncte
Identificați substanțele notate cu litere din schema de mai jos și scrieți formulele de structură ale
acestora
rarr
rarr
rarr rarr
utilizacircnd următoarele informații
- substanța A cu formula moleculară C10H16O2 reacționează cu H2Ni icircn raport molar 1 3 și
dă reacția iodoformului
Ministerul Educației Naționale
pag 4 din 4
- formula de structură a substanței C este
- DIAB (diizoamilboranul) este un reactiv de hidroborurare selectivă
- diazometanul este folosit pentru metilarea unor grupe acide
C 10 puncte
1 Explicați de ce separarea izomerilor orto și para ai nitrofenolului se poate face prin antrenare cu
vapori de apă
2 Un amestec echimolecular de dietilamină și trietilamină se tratează cu clorură de acetil icircn exces
Scrieți ecuațiile reacțiilor care au loc și notați denumirea compușilor din amestecul final
3 Scrieți maxim cinci ecuații ale reacțiilor prin care fenilizopropilcetona se poate transforma icircn
fenilterțbutilcetonă
Se dau
- masele atomice H- 1 C- 12 N- 14 O- 16 K- 39 Cr- 55 Br- 80 Ag- 108 I- 127
- volumul molar (cn) 3 1
mV 224 dm mol
NOTĂ Timp de lucru 3 ore
Subiecte elaborate și prelucrate de
prof Carmen Bodea Colegiul Național Silvania Zalău
Ministerul Educației Naționale
pag 5 din 4
prof Mariana Pop Liceul Teoretic Emil Racoviță Baia Mare
pag 1 din 7
OLIMPIADA DE CHIMIE etapa județeanăa municipiului Bucureşti
17 martie 2018
Clasa a XI-a Varianta 1
Orice modalitate corectă de rezolvare a cerințelor va fi punctată corespunzător
Subiectul I helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 20 puncte
A 12 puncte
Compusul Formula de structură a compusului Numărul
stereoizomerilor
Numărul
perechilor de
enantiomeri
A
4 1
B
3 -
C
16 8
D CH CndashC CndashCH=C=CHndashCH=CHndashCH=CHndashCH2ndashCOOH 8 4
E HOOCndashCH=CHndashCHClndashCH=CHndashCOOH 4 1
F
3 1
G CH3ndashCHClndashCHOHndashCHClndashCH3 4 1
H
4 2
formula de structură 05 puncte
număr de stereoizomeri 05 puncte
numărul perechilor de enantiomeri 05 puncte
Total 8 compuși x 15 puncte = 12 puncte
pag 2 din 7
B 8 puncte
a Icircn 500 g amestec bdquobrdquo sunt 5 mol Na+ 1 p
500 = m ndash 5 g (H) + 5 23 g Na rarr m = 390 g amestec bdquoardquo 1 p
b) Macid1 Macid2 = Macid1 + 44 Mester1= Macid1 + 28 Mester2= Macid1 + 100
x - mol de acizi 3x mol etanol reacționați y - mol alcool nereacționat
y = 025∙3x = 12212∙mamestec bdquocrdquo100 rarr mamestec bdquocrdquo = 2825x 1 p
mamestec bdquocrdquo= 2825x = x∙(Mac1 + 28) + x∙(Mac1 + 100) + x∙075∙46 2 p
Macid1= 60 g molrarr acid acetic (CH3-COOH) 05 p
Macid2= 104 gmol rarr acid malonic (HOOC-CH2-COOH) 05 p
c) x = 2378 mol acid 1 p
mamestec bdquocrdquo = 671785 g 1 p
Subiectul II helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25 puncte
A
1 17 puncte
a) 4 puncte
A H2 = 1 1 rArr diol M = 90 gmol
rArr C4H10O2 2 puncte
A [O] = 1 1 rarr 1 grupă -OH la Cp și 1 grupă -OH la Ct
A
15 puncte 2-metilpropan-12-diol 05 puncte
b) 4 puncte
B O2 = 02 195 = 1 975
CnH2n+3N + 975O2 rarr nCO2 + (n+15)H2O +
N2
2 middot 975 = 3n + 15 rArr n = 6
rArr C6H15N 3 puncte
B
05 puncte
2-amino-3-metilpentan 05 puncte
c) 5 puncte
Mc = 42 rArr Mc =
= 138 gmol
C CnH2n-6O2 rArr n = 8
rArr C8H10O2 3 puncte
C NaOH = 1 1 rArr 1 grupă OH fenolică
C anh = 1 1 rArr Nu exista alta grupă OH deci al doilea atom de oxigen va fi eteric
C HO ndash C6H4 ndash O ndash CH2 ndash CH3 15 puncte
p-etoxifenol 05 puncte
d) 4 puncte
D AgBr = 1 2
02 mol AgBr rArr 01 mol D
rArr MD = 214
rArr C4H6Br2 (NE=1) 2 puncte
D CH3 ndash CH = CH ndash CHBr2 15 puncte
11-dibromo-2-butena 05 puncte
pag 3 din 7
2 8 puncte
a) C4H10O2 (NE=0) dioli (3) + hidroxieteri (4) = 7 compuși izomeri x 025 puncte = 175 puncte
b) C6H15N - Amine terțiare izomere 7 x 025 puncte = 175 puncte
(=4)
(=2)
(=1)
c) C8H8O2 - 10 compuși izomeri (săgeata indică poziția grupei ndashOH) x 025 puncte = 25 puncte
d) C4H6Br2 (NE = 1) 5 compusi izomeri x 04 puncte = 2 puncte
pag 4 din 7
Subiectul III helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25 puncte
A 13 puncte
a) 7 puncte
A CH3-(CH2)a-COOH 05 p
X R-COO-(CH2-CH2-O-)nH 1 p
Y R-COO-(CH2-CH2-O-)nOC-R 1 p
(1) O (icircn X) = acid
16(2 n)x1002666
M 44n
1 p
(2) O (icircn Y) = acid
16(3 n)x1002126
2M 44n 18
1 p
din relațiile (1) și (2) rezultă Macid și n
MA = 200 gmol 2 p
CH3-(CH2)10-COOH acid dodecanoic (acid lauric) 05 p
b) 2 puncte
n=5 1 p
X CH3-(CH2)10-COO-(CH2-CH2-O-)5H 05 p
Y CH3-(CH2)10-COO-(CH2-CH2-O-)5-OC-(CH2)10-CH3 05 p
c) 25 puncte
A + 5 oxid de etenă rarr X 05 p
x mol 5x mol x mol
2A + 5 oxid de etenă rarr Y + apă 05 p
2x mol 5x mol x moli x mol
A rarr A
y moli y mol 05 p
Din Ctot rarr x = 15 mol 05 p
număr de moli de oxid de etenă = 150 moli 05 p
d) 15 puncte
y = 5 mol A (netransformat)
A (molar) netransformat= 10 05 p
mamorganic final = 16330 g
X (masic) = 3858 1 p
B 12 puncte
16 formule de structură x 075 puncte = 12 puncte
Formulele de structură ale compușilor X Y Z nu se punctează
X A B C
pag 5 din 7
Y D E F
Z G H I
2)
L M N O
P R S
(14-pentadiena)
Subiectul IV helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 30 puncte
A 10 puncte a 25 puncte
A B
05 puncte 1 punct
acid 2-oxietanoilbenzoic 05 puncte acid 5-etanoil-2-hidroxibenzoic 05 puncte
b) (6 ecuații x 0 5 = 3 puncte) Obs Se acordă 60 din punctaj dacă ecuațiile reacțiilor sunt
corecte dar numărul lor este diferit de cel din cerință
(CH3)3CndashCOOH rarr (CH3)3Cndash
(CH3)3CndashCONH2
(CH3)3CndashNH2 (terțbutilamina = Z)
C6H5ndashCOOH rarr C6H5ndashCOCl
rarr C6H5ndashCONHndashC(CH3)3
rarr C6H5ndashCH2ndashNHndashC(CH3)3
- red cu Na ndashOH sau LiAlH4
c) 45 puncte
4 formule de structură x 1 punct = 4 puncte
pag 6 din 7
C D
E F
G Toluen 05 puncte
B 10 puncte
Substanța A C10H16O2 (NE = 3)
A H2 = 1 3 rArr 3 legături π
Reactia iodoformului este o reacție specifică pentru grupa carbonil cetonic care are icircn poziția o
grupă metil
Reacția 1 (HO- - H2O) este o condensare crotonică intramoleculară
formula de structură a lui B este
formula de structură a lui A este
D E F G
CH3
CH
COOCH3
CH2OH
CH3
CH3
CH
COOH
CH2OH
CH3
Structura A = 5 puncte
B D E F G - 5 structuri x 1 = 5 puncte
pag 7 din 7
C 10 puncte
1 2 puncte
Izomerul orto formează legături de hidrogen intramoleculare (05 puncte)
Izomerul para formează legături de hidrogen intermoleculare (05 puncte)
Deci punctul de fierbere izomer para gt punctul de fierbere izomer orto izomerul para nu poate fi
antrenat cu vapori de apă (1 punct)
2 3 puncte
(C2H5)2NH + CH3-COCl rarr CH3-CON(C2H5)2 + HCl
(C2H5)3 + HCl rarr (C2H5)3NH+Cl
- 2 x 075 = 15 puncte
Amestecul final de reacție va conține următorii compuși
- NN-dietilacetamida clorura de trietilamoniu și excesul de clorură de acetil 3x05= 15 puncte
3 5 puncte
C6H
5 C
O
CH (CH3)2
CH3MgBr
C6H
5 C CH (CH3)2
CH3
OH
KMnO4H
2O
C6H
5 C
CH3
OH
C
CH3
OH
CH3 C
6H
5 C
O
C(CH3)3
1 +
2 + H2O
H2O3 --
4 +
5H+
H2O--
1 2 - adiție CH3MgBr (la grupa carbonil) urmată de hidroliză
3 4 - deshidratare și oxidarea dublei legături cu reactiv Baeyer
5 - transpoziție pinacolică
5 ecuații x 1punct = 5 puncte
Obs Se acordă 60 din punctaj dacă ecuațiile reacțiilor sunt corecte dar numărul lor este diferit de cel
din cerință
Barem elaborat de
prof Carmen Bodea Colegiul Național Silvania Zalău
prof Mariana Pop Liceul Teoretic Emil Racoviță Baia Mare
pag 1 din 3
OLIMPIADA DE CHIMIE
etapa județeanăa municipiului Bucureşti
17 martie 2018
Clasa a XII-a
Varianta 1
Subiectul I helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 20 puncte
A Un amestec de metanol şi benzen icircn raport molar 2 3 are puterea calorică inferioară de 3745 MJkg La
arderea unui mol de benzen se degajă de 45 ori mai multă căldură decacirct la arderea unui mol de metanol apa
obţinută fiind icircn stare gazoasă Se cer
a) calculaţi puterea calorică inferioară a unui amestec echimolar de metanol şi benzen
b) calculaţi puterea calorică superioară a metanolului știind că entalpia standard de vaporizare a apei este 0
2vap H O( )
H 44 kJmol l
B La 200 C icircntr-un calorimetru cu capacitatea calorică C = 3 JK se introduc 4 g NaOH şi 146 mL de apă
distilată ( 1 g mL ) După dizolvare sistemul calorimetric se răceşte la 200
C şi apoi soluţia de NaOH se
neutralizează cu o soluţie de HCl de concentraţie 1 M ( s 1 g mL ) avacircnd temperatura 200
C Toate soluţiile
au căldura specifică 1 1c 418 J g K Știind că entalpia molară de dizolvare a NaOH este
0
diz NaOH(s)H 413 kJmol şi entalpia de neutralizare a unui acid tare cu o bază tare este
0
neutrH 5725 kJmol de apă formată se cer
a) temperatura soluţiei obţinute după dizolvarea NaOH
b) temperatura soluţiei finale după neutralizare
Subiectul II helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25 puncte
Se cunosc datele termochimice din tabelul următor 0
subl K(s)H
(kJmol)
0
subl2 (s)I
H
(kJmol)
0
dis2I (g)
H
(kJmol)
K(g)I
(kJmol)
0
diz KI(s)H
(kJmol)
1 I(g)I
(kJmol)
0
f KI(s)H
(kJmol)
0
hidr(aq)K
H
(kJmol)
0
hidr(aq)I
H
(kJmol)
878 628 1525 + 4192 + 1935 10084 - 3279 - 320 - 308
icircn care 0
subl K(s)H - entalpia standard de sublimare a potasiului 2
0
subl I (s)H - entalpia standard de sublimare a
iodului K(g)I - energia de ionizare a potasiului 1 I(g)I - prima energie de ionizare a iodului 0
diz KI(s)H - entalpia
standard de dizolvare a iodurii de potasiu 0
f KI(s)H - entalpia standard de formare a iodurii de potasiu
0
hidr K (aq)H şi 0
hidr I (aq)H - entalpia standard de hidratare a ionului de K respectiv a ionului de I
De asemenea se dau ciclurile
K(s)
K(g)
K(g)
+ 12
I2(s)
I(g)
I(g)+
KI(s)
hidratareK(aq) I(aq)+
U0KI
subl
imar
e
I2(g)21
dis
oci
ere
sub
lim
are
A
dizo
lvar
e
IK
pag 2 din 3
A) Se dizolvă 1 mol de KI(s) icircntr-o cantitate mare de apă obţinacircndu-se o soluţie foarte diluată Folosind
ciclurile de mai sus şi datele termochimice din tabelul dat calculaţi
a) energia de rețea a iodurii de potasiu0
KI(s)U (energia care se degajă la formarea unui mol de KI(s) (cristal) ca
urmare a atracțiilor electrostatice icircntre ionii gazoși de sarcini opuse (g) (g) (s)K I K I )
b) I(g)A - afinitatea pentru electron a iodului
B) Molecula de iod se poate scinda icircn două moduri
2 (s) (g) (g)(1) I I I 2 (s) (g)(2) I 2I
Folosind datele termochimice corespunzătoare
a) calculaţi variaţia de entalpie ce icircnsoțește procesul (1)
b) calculaţi variaţia de entalpie ce icircnsoțește procesul 2 (g)(s)
I 2e 2I
c) consideracircndu-se procesele de recombinare a fragmentelor rezultate icircn scindările (1) şi (2) precizaţi care
proces este favorizat termodinamic
Subiectul III helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25 puncte
O lamă de zinc pur cu masa suficient de mare este pusă icircn contact cu o soluție apoasă bine oxigenată
(2OP = 1 atm = const) care conţine HCI și ZnCl2 Concentrația HCl și concentraţia ZnCl2 sunt HClC = 1 M
respectiv 2ZnClC = 1 M iar temperatura electrolitului este de 25
0 C bdquoDizolvareardquo Zn icircn această soluție ar putea fi
reprezentată prin ecuaţia
2 2 2
1Zn 2HCI O ZnCl H O
2
Cunoscacircndu-se potenţialele standard de reducere 0
2Zn Zn0762 V şi
2 2
0
O H H O1229 V se cere
a) precizaţi dacă Zn bdquose dizolvărdquo sau nu icircn soluția dată
b) dacă Zn bdquose dizolvărdquo icircn soluția dată consideracircndu-se volumul soluției constant determinaţi prin calcul
concentraţia molară a ionilor 2Zn
la care procesul spontan icircncetează Explicaţi concluzia la care aţi ajuns
Informație
Pentru procesul de reducere ox ne red ecuaţia lui Nernst pentru potenţialul de reducere la 250 C este
0
0059 [ ]lg
[ ]ox red ox red
ox
n red unde [ ]ox - concentrația formei oxidate [ ]red - concentrația formei
reduse n - numărul de electroni implicat icircn procesul redox
Subiectul IV helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 30 puncte
Ecuaţia reacţiei de descompunere a substanței X este X(g) 2Y(g) 2Z(g)
La descompunere presiunea totală (P) icircn sistem variază astfel
t (s) 0 200 400 600 800 1200 1600
P (Torr) 300 4632 5968 706 7957 929 10183
Temperatura se menține constantă şi este 298 K De asemenea volumul reactorului este constant şi amestecul de
reacție se comportă ca un gaz perfect Se cer
a) verificaţi faptul că reacţia de descompunere a substanței X este de ordinul 1
b) determinaţi constanta de viteză şi timpul de icircnjumătățire
c) calculaţi presiunea amestecului de reacție după 15 minute şi la sfacircrşitul reacţiei
pag 3 din 3
d) cunoscacircndu-se energia de activare 410 J molaE calculaţi temperatura la care icircn 800 s reacționează 90
din cantitatea inițială de substanță X
Informații
1) Pentru reacțiile de ordinul 1 0 (X)
X
Cln k t
C unde 0 (X)C - concentraţia inițială a reactantului X iar
XC - concentraţia la momentul t a reactantului X k - constanta de viteză
2) Timpul de icircnjumătățire 12t reprezintă timpul icircn care concentraţia inițială a reactantului scade la jumătate
Se dau
- mase atomice H ndash 1 C ndash 12 N ndash 14 O ndash 16 Na ndash 23 K ndash 39 I ndash 127 Zn ndash 65 Cl ndash 355
- volumul molar (cn) 3 1
mV 224 dm mol
- numărul lui Avogadro 23 1
AN 6022 10 mol
- constanta universală a gazelor 3 1 1 1 1R 0082 atm dm mol K 8314 J mol K
- numărul lui Faraday 1F 96485 C mol 51 atm 1013 10 Pa
NOTĂ Timp de lucru 3 ore
Subiecte elaborate şi prelucrate de
prof Irina Popescu Colegiul Naţional bdquoI L Caragialerdquo Ploieşti
prof Iuliana Costeniuc Colegiul Naţional bdquoGrigore Moisilrdquo Bucureşti
prof Vasile Sorohan Colegiul Naţional bdquoCostache Negruzzirdquo Iaşi
pag 1 din 5
OLIMPIADA DE CHIMIE
etapa județeanăa municipiului Bucureşti
17 martie 2018
Clasa a XII-a
Varianta 1
BAREM DE EVALUARE ȘI DE NOTARE
Orice modalitate corectă de rezolvare a cerințelor se va puncta corespunzător
Subiectul I helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 20 puncte
A) 10 puncte
a)
3
6 6
3 3
6 6 6 6
0
c CH OH( )
0
c C H ( )
3
CH OH CH OH
3
C H C H
3
am
H a kJmol
H 45a kJmol
n 2x moli m 64 10 x kg se degajă2xa kJ
n 3x moli m 234 10 x kg se degaja135xa kJ
m 298 10 x kg se dega
l
l
3
6 6
33
0
c CH OH( )
0
c C H ( )
jă Q =155x kJ
37450 298 10Q q m 155xa 37450 298 10 x a 720
155
H a 720 kJmol
H 45a 3240 kJmol
l
l
(3 p)
3 6 6CH OH C H amn n 1 mol m 110 g 011 kgse degajă (720 3240) kJ
3960q 36000 kJkg
011
(2 p)
b)
i c i
1000 1000q H q 720 22500 kJkg
M 32
s iq q n 44 unde n - numărul de moli de apă care rezultă la arderea unui kg de metanol
(2 p)
3 2
3 2 2 2
CH OH H O(g)
s i
3CH OH O CO (g) 2H O(g)
2
2m 1 kg n kmoli 625 moli
32
q q n 44 22500 625 44 25250 kJkg
(3 p)
pag 2 din 5
B) 10 puncte
a)
cedat primit
NaOH primit
0
s
s
0
i i
Q Q
n 01 moli Q 01 41300 4130 J
Q 4130Q (C m c) t t 655
C m c 3 150 418
t t t t t t 2655 C
(4 p)
b)
2NaOH H O(formata) neutr
primit
sf
sf
HCl s s
sf
n 01 moli n 01 moli H 01 ( 5725) 5725 kJ 5725 J
Q 5725 J
QQ (C m c) t t
C m c
n 01 moli V 01 L soluţie HCl m 100 g soluţie HCl
m 150 100 250 g soluţie NaC
l
(4 p)
0 0
f i f
5725t t t 546 t 2546 C
3 250 418
(2 p)
Subiectul II helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25 puncte
A) 10 puncte
Aplicacircnd legea lui Hess icircn ciclurile date rezultă
a) 0 0 0 0
KI(s) diz KI(s) hidr hidrK (aq) I (aq)U H H H
0 0 0 0
KI(s) hidr hidr diz KI(s)K (aq) I (aq)U H H H 64735 kJmol (5 p)
b) 2 2
0 0 0 0 0
f KI(s) subl K(s) subl I (s) disoc I (g) K(g) I(g) KI(s)
1 1H H H H I A U
2 2
2 2
0 0 0 0 0
I(g) f KI(s) subl K(s) subl I (s) disoc I (g) K(g) KI(s)
1 1A H H H H I U 2952 kJmol
2 2 (5 p)
B) 15 puncte
a) 2 (s) (g) (g)(1) I I I 0
1H
2
0
2 (s) 2 (g) subl I (s)I I H 628 kJmol
2
0
2 (g) (g) disoc I (g)I 2I H 1525 kJmol
(g) (g) 1 I(g)I I e I 10084 kJmol
(g) (g) I(g)I e I A 2952 kJmol
2 2
0 0 0
1 subl I (s) disoc I (g) 1 I(g) I(g)H H H I A 9285 kJmol (5 p)
b)
2 (s) (g)I 2e 2I
2
0
2 (s) 2 (g) subl I (s)I I H 628 kJmol
2
0
2 (g) (g) disoc I (g)I 2I H 1525 kJmol
pag 3 din 5
(g) (g) I(g)2I 2e 2I 2A 2 ( 2952) kJ
2 2
0 0 0
subl I (s) disoc I (g) I(g)H H H 2A 3751 kJmol (5 p)
c)
Consideracircndu-se procesele de recombinare a fragmentelor rezultate icircn scindările (1) şi (2)
(g) (g) 2 (s)I I I
2 2
0 0 0 0
1 1 subl I (s) disoc I (g) 1 I(g) I(g)
H H ( H H I A ) 9285 kJmol
(g) 2 (s)2I I
2 2
0 0 0
2 subl I (s) disoc I (g)
H ( H H ) 2153 kJmol (4 p)
Inversul procesului (1) este favorizat energetic deoarece recombinarea fragmentelor este un proces puternic
exoterm (1 p)
Subiectul III helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25 puncte
a)
2
2 0 2
1 Zn Zn
0059Oxidare Zn Zn 2e lg[Zn ]
2
(3 p)
22 2
0 2 12
2 2 2 OH OO H
1 0059Reducere 2H O 2e H O lg([H ] p )
2 2
(3 p)
2[Zn ] [H ] 1M 2OP 1 atm
2 22
0 0
2 1 H OO H Zn ZnE 1229 ( 0762) 1991 V gt 0 (3 p)
dizolvarea zincului icircn soluția data are loc spontan (1 p)
b) Icircn timpul dizolvării Zn concentrația ionilor Zn2+
crește iar cea a H+ scade Procesul icircncetează atunci cacircnd
concentrațiile Zn2+
și H+ ajung la astfel de valori icircncacirct forţa electromotoare E este egală cu zero (3 p)
2 2 2 22 2
2 20 0 0 0
2 1 2 2H O H OO H O HZn Zn Zn Zn
0059 [H ] 0059 [Zn ]E lg 0 lg
2 [Zn ] 2 [H ]
2 267
2 2
[Zn ] [Zn ]lg 6749 3 10
[H ] [H ]
(3 p)
Pe baza raportului de mai sus se pot evalua concentrațiile ionilor Zn2+
și H+ atunci cacircnd procesul icircncetează
Scăderea concentrației H+ este de două ori mai rapidă decacirct creșterea concentrației ionilor Zn
2+ Astfel
concentrațiile ionilor Zn2+
și H+ sunt date de ecuaţiile
2
2
Zn[Zn ] 1 C
şi 2H Zn[H ] 1 C 1 2 C
(4 p)
2
2 2 2
2
67 2 67Zn
2 Zn Zn Zn
Zn
1 C3 10 (1 4 C 4 C ) n 1 C unde n 3 10
(1 2 C )
2 2
2
Zn Zn4n C (4n 1) C n 1 0
4n 1 4n şi n 1 n
2 2 2 2
2
Zn Zn Zn Zn4n C 4n C n 0 2 C 1 C 05 şi 2H Zn
C 2 C 1 2[Zn ] 15M (3 p)
[H ] 0 adică bdquodizolvareardquo Zn icircncetează atunci cacircnd tot HCl s-a consumat icircn proces (2 p)
pag 4 din 5
Subiectul IV helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 30 puncte
a)
Fie - gradul de disociere al reactantului X
X (reacţ) X (reacţ)
0 (X) 0
C P
C P X (reacţ) 0 0 X (reacţ) 0XP P P P P (1 ) P unde XP - presiunea parţială a
reactantului X la momentul t
X(g) 2Y(g) 2Z(g)
Momentul PX PY PZ P
t 0 P0 - -
t 0(1 ) P 02 P 02 P 0(1 3 ) P
t 0 02P 02P 04P
k t0 0
X 0
0 (X)
X
C P P 1ln ln ln k t ln k t 1 e
C P (1 )P 1
La momentul t 0P (1 3 ) P k t k t
0 0 0 0P P 3(1 e )P P 4P 3P e
k t k t0 0
0 0
4P P 3Pe e
3P 4P P
0
0
3Pk t ln
4P P
0
0
3P1k ln
t 4P P
(6 p)
t = 200 s (1) 3 1
1k 10 s
t = 400 s (2) 3 1
1k 10 s
t = 600 s (3) 4 1
1k 999 10 s
t = 800 s (4) 3 1
1k 10 s
t = 1200 s (5) 3 1
1k 10 s
(1) (2) (3) (4) (5)
1 1 1 1 1k k k k k k rezultă că reacţia este de ordinul 1 (5 p)
b) Constanta de viteză la 298 K este 3 1k 10 s (1 p)
12 3
ln 2 0693n 1 t 693 s
k 10 (3 p)
c) La momentul t = 15 min de la icircnceputul reacţiei k t k t
0 0 0P 4P 3P e (4 3 e )P 834 Torr (3 p)
0P 4P 1200 Torr (3 p)
d) 0 0
X 0
P P 1 1 1ln ln k t ln k t k ln
P (1 )P 1 t 1
La t = 800 s 3 11 1
k ln 2878 10 s800 1 09
(4 p)
EaRTk A e
pag 5 din 5
E
RTa
k A e
a a
a a
E Ek R k 1 1 1 1 R kln ln ln T 40374 K
k RT RT E k T T T T E k (5 p)
Barem elaborat de
prof Irina Popescu Colegiul Naţional bdquoI L Caragialerdquo Ploieşti
prof Iuliana Costeniuc Colegiul Naţional bdquoGrigore Moisilrdquo Bucureşti
prof Vasile Sorohan Colegiul Naţional bdquoCostache Negruzzirdquo Iaşi
pag 5 din 7
O altă reacție cu o aplicație practică mare este polimerizarea prin metateză cu deschiderea catenei ciclice
Datorită acestei reacții a devenit posibilă obținerea multor poliolefine care nu ar fi putut fi obținute prin
polimerizarea convențională cu monomeri vinilici
III Sinteze dien (Diels-Alder)
Sintezele dien (reacţii de cicloadiţie [4+2]) sunt reacţiile dintre un sistem dienic conjugat care reprezintă
componenta dienică şi un sistem alchenic (de obicei substituit cu grupe atrăgătoare de electroni) numit filodienă
(sau dienofilă) Produşii de reacţie cu structură ciclohexenică poartă numele de aducţi
Schema generală a reacţiei unei sinteze dien este următoarea
Icircn termenul cicloadiţie [4+2] 4 se referă la cei patru electroni π cu care diena participă la reacţie iar 2 la
electronii π ai filodienei Sintezele dien pot fi reacții intermoleculare sau intramoleculare
A 20 puncte
1 Determinați formulele de structură posibile ale hidrocarburii care prin ozonoliză reductivă formează numai
următorul compus
O=CH CH2 CH2 C
O
CH2 CH2
O
C CH O
2 Scrieți formulele de structură ale substanțelor care se obțin la metateza următoarelor olefine
a 1-butenă b
c
3 Norbornena se obține printr-o reacție Diels-Alder folosind ciclopentadienă și etenă
a Scrieți ecuația reacției de obținere a norbornenei
b Polinorbornena utilizată icircn industria cauciucului pentru antivibrație se obține printr-o reacție de
polimerizare prin metateză cu deschidere de ciclu icircn prezență de catalizatori specifici (RuCl3middotHClmiddotROH)
b1 Scrieți formula de structură a polinorbornenei
b2 Scrieți formula de structură a compusului majoritar care se obține la oxidarea energică a polinorbornenei
4 Se dau următoarele scheme de transformări
t0CX
KMnO4
H2SO4
Y
(A)
04 2 4H
179 3KMnO SOt Cdecatrien onă W Z
a Notați denumirea substanței A
b Scrieți formula de structură a compusului 179-decatrien-3-onă
c Știind că substanța Y are NE = 3 identificați substanțele notate cu literele X Y W și Z și scrieți formulele
de structură ale acestora
pag 6 din 7
B 15 puncte
Prin reformare catalitică o hidrocarbură lichidă X care conține 84 C procente masice este transformată icircntr-o
hidrocarbură aromatică Y Reacțiile care au loc icircn timpul procesului sunt de ciclizare și de dehidrogenare
Reformarea catalitică are loc icircntr-un reactor icircn prezența catalizatorilor (Al2O3Pt) la o temperatură de
aproximativ 500degC
1 Stabiliți formula moleculară a hidrocarburii X și scrieți ecuația reacției corespunzătoare transformării sale icircn
hidrocarbura aromatică Y
2 Conversia hidrocarburii X icircn hidrocarbură aromatică Y icircn reactor este de 15 Amestecul de reacție rezultat icircn
urma conversiei este supus următoarei proceduri este adus icircn condiții standard și după icircndepărtarea substanței
gazoase este supus din nou reformării catalitice Determinați de cacircte ori este necesară repetarea procedurii
descrise mai sus astfel icircncacirct conversia hidrocarburii X să fie mai mare de 30
3 Procesul descris mai sus a fost realizat la o presiune apropiată de cea atmosferică și icircn condiții de neechilibru
Procesul industrial real se produce la o presiune de cacircteva zeci de atmosfere și icircn condiții de echilibru Icircntr-un
reactor de 1 m3 conținacircnd catalizator necesar procesului de reformare catalitică s-au introdus 10 kg de substanță
X După un timp la o temperatură de 511deg C presiunea din reactor a devenit 27 atm Consideracircnd că icircn reactor
are loc numai conversia lui X icircn Y iar volumul ocupat de catalizator se neglijează determinați
a presiunile parțiale ale gazelor din reactor la echilibru
b conversia hidrocarburii X
c constanta de echilibru Kp
4 Amestecul de reacție obținut la punctul 3 icircncălzit la 600degC este introdus icircntr-un reactor icircn prezența
catalizatorilor de oxizi de siliciu și aluminiu Substanța Y este transformată icircn omologul inferior Z cu utilizare
practică mult mai mare decacirct Y conform procesului
Y + Z +
Se consideră că substanța X rămasă nu participă la acest proces și nu influențează echilibrul chimic
a Scrieți ecuația transformării hidrocarburii Y icircn omologul inferior Z
b Calculați conversia hidrocarburii Y icircn omologul inferior Z cunoscacircnd constanta de echilibru a procesului
Kp=17
NOTĂ Timp de lucru 3 ore
ANEXA TABELUL PERIODIC AL ELEMENTELOR
Volumul molar (cn) 3 1
mV 224 dm mol
Constanta universală a gazelor 3 1 1R 0082 atm dm mol K
Numărul lui Avogadro 23 1
AN 6022 10 mol
Subiecte selectate și prelucrate de
Gheorghe Costel profesor la Colegiul Național Vlaicu Vodă Curtea de Argeș
Carmen Boteanu profesor la Şcoala Centrală Bucureşti
Dorina Facircntacircnă-Galeru profesor la Colegiul Naţional Militar Ştefan cel Mare Cacircmpulung Moldovenesc
pag 7 din 7
ANEXA TABELUL PERIODIC AL ELEMENTELOR
pag 1 din 7
OLIMPIADA DE CHIMIE
etapa județeanăa municipiului Bucureşti
17 martie 2018
Clasa a X-a
BAREM DE EVALUARE ȘI NOTARE
Varianta 1
Orice modalitate de rezolvare corectă a cerințelor se va puncta corespunzător
Subiectul I 25 puncte
A 13 puncte
1
2 2 2
4
4 2x y
x y yC H O x CO H O
2COV 20 3cm
2O consumatV = 70 ndash 45 = 253cm
2 2C H 3 puncte
2 a Formula de structură a tetra-terț-butilmetanului15 puncte
denumirea IUPAC a tetraterț-butilmetanului 2244-tetrametil-33-diterț-butilpentan 15 puncte
b 3 radicali divalenți provin de la tetraterț-butilmetan 075 puncte
3 a 13511-tridecatetraen-79-diină 15 puncte
b formula de structură a unui izomer de poziție al compusului Y care are două legături triple marginale
05 puncte
4 a
CH3 C
O
COOH 075 puncte
izopren K2Cr2O7 H2SO4 = 1 3 12 15 puncte
b 4 formule de structură 4 x 05 = 2 puncte
CH2 CH C
OH
CH3
CH3
CH2 CH C
OH
CH3
CH2H
CH3 CH C
OH
CH3
CH2
CH2 CH C
OH
CH3
CH22
B 12 puncte
a B și C au icircn moleculă cacircte 14 atomi de carbon terțiar și 6 atomi de carbon cuaternar
- compușii B și C 2 x 075 = 15 puncte
- nrat de carbon terțiar 025 puncte
- nrat de carbon cuaternar 025 puncte
b 3-fenil-3-m-tolil-3-p-tolilpropenă 125 puncte
pag 2 din 7
C
COOHCOOH
COOH
075 puncte
2
a b
2 formule x 1=2 puncte
3 a
formulele de structură ale celor 3 compuși izomeri notați cu literele XYZ sunt
CH2 CH CH CH CH CH2
Br Br
CH2 CH CH CH CH CH2
Br Br
CH2 CH CH CH CH CH2
Br Br
formulele de structură ale celor 3 compuși izomeri notați cu literele XYZ 3 x 075 p = 225puncte
produsul majoritar este 16-dibromo-24-hexadienă CH2 CH CH CH CH CH2
Br Br 075 puncte
b
formulele de structură ale substanțelor notate cu literele ABC sunt
O
CH2
OCH3
OCH3
OCH3
OCH3
CH2
OCH3
OCH3
O OCH3
OCH3
O
OCH3
OCH3 CH2
3 x 075p = 225puncte
produsul majoritar este
O
CH2
OCH3
OCH3
075 puncte
Subiectul II 20 puncte
A 8 puncte
a
formulele de structură ale celor 2 alcooli izomeri notați cu literele A și B
OH
OH
pag 3 din 7
formula de structură a compusului notat cu litera C
formula de structură a compusului notat cu litera D
formulele de structură ale celor doi mononitroderivați aromatici X și Y
N O2 NO2
formulele de structură ale compușilor notați cu literele A B C D X Y 6 x 05 =3 puncte
b
Reacția 1 2 x 05 =1punct
OH
H2SO4
-H2O
și
OHH2SO4
-H2O
Reacția 2 1punct
H2
Reacția 3 1punct
HNO3N O2
NO2
-H2O
COOH
NO2
COOH
acidul 3 nitro-12-benzendicarboxilic
formula de structură și denumirea IUPAC 05 + 05 = 1 punct
COOH
NO2
COOH
Acidul 4 nitro-12-benzendicarboxilic
formula de structură și denumirea IUPAC 05 + 05 = 1 punct B 7 puncte
a C6H10 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip075 puncte
b formulele de structură posibile ale hidrocarburii X
CH2 CH2 CH3 CH3CH2
CH3
formulele de structură helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 3 x 1 = 3 puncte
pag 4 din 7
c formulele de structură posibile ale substanței Y
CH3 CH2 CH2 C CH2 COOH
O acidul 3-cetohexanoic
CH3 CH2 CH2C CH2 COOH
O acidul 4-cetohexanoic
CH3 CH2 CH2C CH2 COOH
O acidul 5-cetohexanoic
formulele de structură helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 3 x 05 = 15 puncte
denumirile IUPAChelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 3 x 025 = 075 puncte
formulele de structură posibile ale substanței Z
CH3 CH2 CH2C CH3
O 2-pentanonă CH3 CH2 CH2C CH3
O 3-pentanonă
formulele de structură helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 2 x 025 = 05 puncte
denumirile IUPAChelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip2 x 025 = 05 puncte
C 5 puncte
a determinarea formulei moleculare a hidrocarburii A C16H12 14 puncte
b
[O]
KMnO4H+ 8
COOH
COOH
t0C
-2H2O
C
C
O
O
O2 2
A B
formulele de structură ale substanțelor notate cu literele A B C D X Y 6 x 06 = 36 puncte
2Br2
CCl4
BrBr
Br Br
KOHetanol
-4 HBr
C D
Hidratare
O
O
2
O
O
X Y
sau invers
pag 5 din 7
Subiectul III 20 puncte
A 5 puncte
1 etină rarr acetilură disodicărarr2-butinărarr cis-2-butenă helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 2 puncte
2 benzenrarranhidridă maleică
benzen+ anhidridă maleică acilare Friedel Crafts acid 3-benzoilpropenoic helliphelliphelliphelliphelliphellip 3 puncte
Obs Se acordă 60 din punctaj dacă numărul de etape este mai mare decacirct cel din cerință
B 5 puncte
a C H = 3 2 05 puncte
b C Br = 4 1 1 punct
c 30 covalențe sigmamoleculă T 075 puncte
d compusul A 1 punct
unde Ph- este C6H5- radicalul fenil
compusul B 1 punct
e 3middot48middotNA electroni π 075 puncte
C 10 puncte
a 12 12C H 2 puncte
b
2 puncte
O
O
O
O
O
O
2 puncte
c
c1
CH CH CH CH CH CH2
1 punct
1-fenil-135-hexatrienă 1 punct
c2 36 L soluție KMnO4 2 M 2 puncte
Subiectul IV 35 puncte
A 20 puncte
1 formulele de structură posibile ale hidrocarburii
2 puncte
pag 6 din 7
2 puncte
2a
3 2 2 3 2 2CH CH CH CH CH CH CH CH
formulele de structură ale substanțelor obținute 2 x 075 = 15 puncte
b
CH CH CH2 CH2
formulele de structură ale substanțelor obținute 2 x 075 = 15
puncte
c
CH2 CH2
formulele de structură ale substanțelor obținute 2 x 075 =15 puncte
3 a
helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 2 puncte
b
b1 formula de structură a polinorbornenei
helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 2 puncte
b2
COOHCHOO
helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 2 puncte
4 a 3-metil-139-decatrienă 075 puncte
b formula de structură a compusului 179 3decatrien onă 075 puncte
t0C KMnO4
H2SO4
(A)
COOH
C
OX Y
O
t0C KMnO4
H2SO4
O
COOH
COOH
O
WZ
formulele de structură ale substanțelor notate cu literele X Y Z Whelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 4 x 1 = 4 puncte
B 15 puncte
1 C7H16 1 punct
pag 7 din 7
CH3 CH2)5 CH3
CH3
4H2(
1 punct
2 După icircndepărtarea hidrogenul gazos amestecul rezultat este format din n-heptan lichid și toluen
Dacă pornim de la 1 mol de n-heptan după prima trecere prin reactor icircn faza lichidă obținem 015 mol toluen
După prima trecere
- 015 mol toluen
- 085 mol n-heptan
După a doua trecere
015 + 085015 = 02775 mol toluen
1 ndash 027 75= 07225 mol n-heptan
După a treia trecere
02775 + 07225015 = 03858 mol toluen
1 ndash 0386 = 0614 mol n-heptan
raționament corect 25 puncte
o conversie de peste 30 va fi realizată după 3 treceri 05 puncte
3 a
10000100
100X mol
C7H16 C7H8 + 4H2
ințial 100 0 0
consumat x 0 0
echilbru 100-x x 4x
Număr total de moli 100 + 4x
100 + 4x = PV RT
1000 27
4200082 784
mol
(100 minus x) + x + 4x = 420
unde x = 80 mol
p(H2) = (480 420) 27 = 2057 atm
p(C7H8) = (80 420) 27 = 514 atm
p(C7H16) = [(100ndash80) 420] 27 = 128 atm
raționament corect 25 puncte
valorile numerice ale celor 3 presiuni parțiale 3 x 05p =15 puncte
b conversie = 80 100 = 08 = 80 05 puncte
c constanta de echilibru
7 8 2
7 16
4
HC H
p
C H
p pK
p
= 718middot105 1 punct
4
a C7H8 + H2 C6H6 + CH4 15 puncte
b C7H8 + H2 C6H6 + CH4
Din constanta de echilibru a reacției de mai sus se determină conversia toluenului icircn benzen = 0861= 861
Raționament corect 25 puncte
Valoare numerică a conversiei 05 puncte
Barem elaborat de
Gheorghe Costel profesor la Colegiul Național Vlaicu Vodă Curtea de Argeș
Carmen Boteanu profesor la Şcoala Centrală Bucureşti
Dorina Facircntacircnă-Galeru profesor la Colegiul Naţional Militar Ştefan cel Mare Cacircmpulung Moldovenesc
Ministerul Educației Naționale
pag 1 din 4
OLIMPIADA DE CHIMIE etapa județeanăa municipiului Bucureşti
17 martie 2018
Clasa a XI-a
Varianta 1
Subiectul I helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 20 puncte
A 12 puncte
Pentru compușii de mai jos care au următoarele denumiri
A 123-triclorociclopentan
B 25-dibenzilidenciclopentanona
C acid ciclopentil-235-tricarboxilacetic
D acid trideca-3578-tetraen-1012-diinoic
E acid 4-cloro-25-heptadien-17-dioic
F 23-diclorobiciclo[221]heptan
G 24-dicloropentan-3-ol
H 25-diclorospiro[33]heptan
rescrieți tabelul de mai jos pe foaia de concurs și completați-l conform cerințelor
Compusul Formula de structură a
compusului Numărul stereoizomerilor
Numărul perechilor de
enantiomeri
A
B
C
D
E
F
G
H
B 8 puncte
O probă bdquoardquo dintr-un amestec echimolecular conține doi acizi saturați (A) un acid monocarboxilic
și (B) un acid dicarboxilic care are icircn moleculă un atom de carbon mai mult decacirct acidul (A) Dacă
proba bdquoardquo se tratează cu NaOH rezultă un amestec bdquobrdquo de trei săruri icircn care procentul masic de
sodiu este de 23 Dacă aceeași probă bdquoardquo se tratează cu PCl5 icircn exces și apoi este supusă
esterificării cu etanol luat icircn exces de 25 se obține un amestec organic bdquocrdquo care conține alături de
esteri și 12212 etanol (procente masice)
a Calculați masa probei bdquoardquo necesară obținerii a 500 g amestec bdquobrdquo
b Identificați cei doi acizi din proba bdquoardquo
c Calculați masa amestecului organic bdquocrdquo
Ministerul Educației Naționale
pag 2 din 4
Subiectul II 25 puncte
A
1 17 puncte
Determinati formula moleculară stabiliți formula de structură și denumirea pentru compusii (A)
(B) (C) și (D) despre care se cunosc următoarele informații
a Compusul (A) conține 3555 O (procent masic) are icircn moleculă un atom de carbon terțiar nu
reacționează cu NaOH icircn reacția cu sodiul eliberează 224 L (cn) H2 per mol (A) și consumă la
oxidare 1 L de solutie acidă de K2Cr2O7 13M per mol A
b Compusul (B) este o monoamină saturată are 4 stereoizomeri optici reacționează cu HNO2 iar
la arderea a 02 mol (B) se consumă 2184 L (cn) de aer (cu 20 O2 procente de volum)
c Compusul aromatic (C) (p-disubstituit) are 2 atomi de oxigen icircn moleculă și nu are atomi de
carbon cuaternar icircn reacție cu NaOH formează o sare monosodică iar icircn reacție cu anhidrida
acetică formează un compus monoacetilat masa molară a compusului (C) crescacircnd după acilare
cu 3043
d Compusul dihalogenat (D) are 2 stereoizomeri formează prin hidroliză un compus care tratat cu
reactivul Fehling formează un precipitat roșu Din 214 g (D) supuse analizei cantitative s-au
obținut 376 g precipitat gălbui
2 8 puncte
Stabiliți formulele de structură și numărul izomerilor pentru
a compușii izomeri de constituție care au aceeași formulă moleculară cu (A) și au unul sau mai
mulți atomi de carbon asimetric icircn moleculă
b compușii izomeri de constituție care au aceeași formulă moleculară cu (B) și nu reacționează cu
clorura de acetil
c compușii trisubstituiți izomeri care au aceeași formulă moleculară cu (C) și au comportament
chimic identic cu acesta
d compușii izomeri de constituție care au aceeași formulă moleculară cu (D) ai căror izomeri
geometrici sunt optic activi
Subiectul III helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25 puncte
A 13 puncte
Un acid gras saturat (A) este polietoxilat cu oxid de etenă formacircnd un hidroxiester (X) icircn care
procentul masic de oxigen este de 2666 și un diester (Y) icircn care procentul masic de oxigen este
de 2126 Pentru obținerea fiecărui ester s-a folosit aceeași cantitate de oxid de etenă Dacă se iau
icircn lucru 50 mol de acid (A) conversia oxidului de etenă este de 100 iar conversia totală a
acidului (A) este de 90
a Identificați acidul gras (A) scrieți formula de structură și denumirea acestuia
b Stabiliți formulele de structură ale celor doi esteri (X) și (Y)
c Calculați cantitatea (moli) de oxid de etenă luat icircn lucru
d Calculați procentul molar de acid (A) netransformat și procentul masic de hidroxiester (X) icircn
amestecul organic rezultat
Ministerul Educației Naționale
pag 3 din 4
B 12 puncte
Scrieți formulele de structură ale compușilor din schemele de transformări de mai jos
1)
X rarr A
rarr B
rarr C
Y
D
rarr E
rarr F
Z rarr G
rarr H
rarr I
icircn care X ndash anisolul Y ndash ciclohexanona Z ndash 2-butenilfenileterul
2)
L
rarr M rarr N
O
rarr P
rarr R(C7H15N)
R(C7H15N)
rarr S
- L este o hidrocarbură ciclică cu formula moleculară C5H8
- Reducerile se fac cu NaBH3CN și nu au loc la gruparea carbonil
- P este o bază azotată heterociclică supusă unor eliminări (degrădari) Hofmann
Subiectul IV helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 30 puncte
A 10 puncte
Salbutamolul este un bronhodilatator folosit icircn tratamentul astmului și al bronșitei cronice
Salbutamolul (notat cu F) se poate obtine conform schemei de mai jos
rarr
rarr
rarr
rarr
icircn care
- reacția 1 este o transpoziție Fries icircn care esterii fenolici se transforma icircn p-acilfenoli
- substanța (A) este un compus o-disubstituit
- compusul (B) are formula moleculară C9H8O4
- substanța notată cu X este N-benzilterțbutilamina
- F are formula moleculară C13H21O3N
a Scrieți formulele de structură și denumirile IUPAC pentru compușii (A) și (B)
b Realizați sinteza compusului X prin maxim 6 reacții pornind de la acidul benzoic și acidul
dimetilpropanoic specificacircnd condițiile de reacție
c Scrieți formulele de structură ale substanțelor C D E F și G
B 10 puncte
Identificați substanțele notate cu litere din schema de mai jos și scrieți formulele de structură ale
acestora
rarr
rarr
rarr rarr
utilizacircnd următoarele informații
- substanța A cu formula moleculară C10H16O2 reacționează cu H2Ni icircn raport molar 1 3 și
dă reacția iodoformului
Ministerul Educației Naționale
pag 4 din 4
- formula de structură a substanței C este
- DIAB (diizoamilboranul) este un reactiv de hidroborurare selectivă
- diazometanul este folosit pentru metilarea unor grupe acide
C 10 puncte
1 Explicați de ce separarea izomerilor orto și para ai nitrofenolului se poate face prin antrenare cu
vapori de apă
2 Un amestec echimolecular de dietilamină și trietilamină se tratează cu clorură de acetil icircn exces
Scrieți ecuațiile reacțiilor care au loc și notați denumirea compușilor din amestecul final
3 Scrieți maxim cinci ecuații ale reacțiilor prin care fenilizopropilcetona se poate transforma icircn
fenilterțbutilcetonă
Se dau
- masele atomice H- 1 C- 12 N- 14 O- 16 K- 39 Cr- 55 Br- 80 Ag- 108 I- 127
- volumul molar (cn) 3 1
mV 224 dm mol
NOTĂ Timp de lucru 3 ore
Subiecte elaborate și prelucrate de
prof Carmen Bodea Colegiul Național Silvania Zalău
Ministerul Educației Naționale
pag 5 din 4
prof Mariana Pop Liceul Teoretic Emil Racoviță Baia Mare
pag 1 din 7
OLIMPIADA DE CHIMIE etapa județeanăa municipiului Bucureşti
17 martie 2018
Clasa a XI-a Varianta 1
Orice modalitate corectă de rezolvare a cerințelor va fi punctată corespunzător
Subiectul I helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 20 puncte
A 12 puncte
Compusul Formula de structură a compusului Numărul
stereoizomerilor
Numărul
perechilor de
enantiomeri
A
4 1
B
3 -
C
16 8
D CH CndashC CndashCH=C=CHndashCH=CHndashCH=CHndashCH2ndashCOOH 8 4
E HOOCndashCH=CHndashCHClndashCH=CHndashCOOH 4 1
F
3 1
G CH3ndashCHClndashCHOHndashCHClndashCH3 4 1
H
4 2
formula de structură 05 puncte
număr de stereoizomeri 05 puncte
numărul perechilor de enantiomeri 05 puncte
Total 8 compuși x 15 puncte = 12 puncte
pag 2 din 7
B 8 puncte
a Icircn 500 g amestec bdquobrdquo sunt 5 mol Na+ 1 p
500 = m ndash 5 g (H) + 5 23 g Na rarr m = 390 g amestec bdquoardquo 1 p
b) Macid1 Macid2 = Macid1 + 44 Mester1= Macid1 + 28 Mester2= Macid1 + 100
x - mol de acizi 3x mol etanol reacționați y - mol alcool nereacționat
y = 025∙3x = 12212∙mamestec bdquocrdquo100 rarr mamestec bdquocrdquo = 2825x 1 p
mamestec bdquocrdquo= 2825x = x∙(Mac1 + 28) + x∙(Mac1 + 100) + x∙075∙46 2 p
Macid1= 60 g molrarr acid acetic (CH3-COOH) 05 p
Macid2= 104 gmol rarr acid malonic (HOOC-CH2-COOH) 05 p
c) x = 2378 mol acid 1 p
mamestec bdquocrdquo = 671785 g 1 p
Subiectul II helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25 puncte
A
1 17 puncte
a) 4 puncte
A H2 = 1 1 rArr diol M = 90 gmol
rArr C4H10O2 2 puncte
A [O] = 1 1 rarr 1 grupă -OH la Cp și 1 grupă -OH la Ct
A
15 puncte 2-metilpropan-12-diol 05 puncte
b) 4 puncte
B O2 = 02 195 = 1 975
CnH2n+3N + 975O2 rarr nCO2 + (n+15)H2O +
N2
2 middot 975 = 3n + 15 rArr n = 6
rArr C6H15N 3 puncte
B
05 puncte
2-amino-3-metilpentan 05 puncte
c) 5 puncte
Mc = 42 rArr Mc =
= 138 gmol
C CnH2n-6O2 rArr n = 8
rArr C8H10O2 3 puncte
C NaOH = 1 1 rArr 1 grupă OH fenolică
C anh = 1 1 rArr Nu exista alta grupă OH deci al doilea atom de oxigen va fi eteric
C HO ndash C6H4 ndash O ndash CH2 ndash CH3 15 puncte
p-etoxifenol 05 puncte
d) 4 puncte
D AgBr = 1 2
02 mol AgBr rArr 01 mol D
rArr MD = 214
rArr C4H6Br2 (NE=1) 2 puncte
D CH3 ndash CH = CH ndash CHBr2 15 puncte
11-dibromo-2-butena 05 puncte
pag 3 din 7
2 8 puncte
a) C4H10O2 (NE=0) dioli (3) + hidroxieteri (4) = 7 compuși izomeri x 025 puncte = 175 puncte
b) C6H15N - Amine terțiare izomere 7 x 025 puncte = 175 puncte
(=4)
(=2)
(=1)
c) C8H8O2 - 10 compuși izomeri (săgeata indică poziția grupei ndashOH) x 025 puncte = 25 puncte
d) C4H6Br2 (NE = 1) 5 compusi izomeri x 04 puncte = 2 puncte
pag 4 din 7
Subiectul III helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25 puncte
A 13 puncte
a) 7 puncte
A CH3-(CH2)a-COOH 05 p
X R-COO-(CH2-CH2-O-)nH 1 p
Y R-COO-(CH2-CH2-O-)nOC-R 1 p
(1) O (icircn X) = acid
16(2 n)x1002666
M 44n
1 p
(2) O (icircn Y) = acid
16(3 n)x1002126
2M 44n 18
1 p
din relațiile (1) și (2) rezultă Macid și n
MA = 200 gmol 2 p
CH3-(CH2)10-COOH acid dodecanoic (acid lauric) 05 p
b) 2 puncte
n=5 1 p
X CH3-(CH2)10-COO-(CH2-CH2-O-)5H 05 p
Y CH3-(CH2)10-COO-(CH2-CH2-O-)5-OC-(CH2)10-CH3 05 p
c) 25 puncte
A + 5 oxid de etenă rarr X 05 p
x mol 5x mol x mol
2A + 5 oxid de etenă rarr Y + apă 05 p
2x mol 5x mol x moli x mol
A rarr A
y moli y mol 05 p
Din Ctot rarr x = 15 mol 05 p
număr de moli de oxid de etenă = 150 moli 05 p
d) 15 puncte
y = 5 mol A (netransformat)
A (molar) netransformat= 10 05 p
mamorganic final = 16330 g
X (masic) = 3858 1 p
B 12 puncte
16 formule de structură x 075 puncte = 12 puncte
Formulele de structură ale compușilor X Y Z nu se punctează
X A B C
pag 5 din 7
Y D E F
Z G H I
2)
L M N O
P R S
(14-pentadiena)
Subiectul IV helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 30 puncte
A 10 puncte a 25 puncte
A B
05 puncte 1 punct
acid 2-oxietanoilbenzoic 05 puncte acid 5-etanoil-2-hidroxibenzoic 05 puncte
b) (6 ecuații x 0 5 = 3 puncte) Obs Se acordă 60 din punctaj dacă ecuațiile reacțiilor sunt
corecte dar numărul lor este diferit de cel din cerință
(CH3)3CndashCOOH rarr (CH3)3Cndash
(CH3)3CndashCONH2
(CH3)3CndashNH2 (terțbutilamina = Z)
C6H5ndashCOOH rarr C6H5ndashCOCl
rarr C6H5ndashCONHndashC(CH3)3
rarr C6H5ndashCH2ndashNHndashC(CH3)3
- red cu Na ndashOH sau LiAlH4
c) 45 puncte
4 formule de structură x 1 punct = 4 puncte
pag 6 din 7
C D
E F
G Toluen 05 puncte
B 10 puncte
Substanța A C10H16O2 (NE = 3)
A H2 = 1 3 rArr 3 legături π
Reactia iodoformului este o reacție specifică pentru grupa carbonil cetonic care are icircn poziția o
grupă metil
Reacția 1 (HO- - H2O) este o condensare crotonică intramoleculară
formula de structură a lui B este
formula de structură a lui A este
D E F G
CH3
CH
COOCH3
CH2OH
CH3
CH3
CH
COOH
CH2OH
CH3
Structura A = 5 puncte
B D E F G - 5 structuri x 1 = 5 puncte
pag 7 din 7
C 10 puncte
1 2 puncte
Izomerul orto formează legături de hidrogen intramoleculare (05 puncte)
Izomerul para formează legături de hidrogen intermoleculare (05 puncte)
Deci punctul de fierbere izomer para gt punctul de fierbere izomer orto izomerul para nu poate fi
antrenat cu vapori de apă (1 punct)
2 3 puncte
(C2H5)2NH + CH3-COCl rarr CH3-CON(C2H5)2 + HCl
(C2H5)3 + HCl rarr (C2H5)3NH+Cl
- 2 x 075 = 15 puncte
Amestecul final de reacție va conține următorii compuși
- NN-dietilacetamida clorura de trietilamoniu și excesul de clorură de acetil 3x05= 15 puncte
3 5 puncte
C6H
5 C
O
CH (CH3)2
CH3MgBr
C6H
5 C CH (CH3)2
CH3
OH
KMnO4H
2O
C6H
5 C
CH3
OH
C
CH3
OH
CH3 C
6H
5 C
O
C(CH3)3
1 +
2 + H2O
H2O3 --
4 +
5H+
H2O--
1 2 - adiție CH3MgBr (la grupa carbonil) urmată de hidroliză
3 4 - deshidratare și oxidarea dublei legături cu reactiv Baeyer
5 - transpoziție pinacolică
5 ecuații x 1punct = 5 puncte
Obs Se acordă 60 din punctaj dacă ecuațiile reacțiilor sunt corecte dar numărul lor este diferit de cel
din cerință
Barem elaborat de
prof Carmen Bodea Colegiul Național Silvania Zalău
prof Mariana Pop Liceul Teoretic Emil Racoviță Baia Mare
pag 1 din 3
OLIMPIADA DE CHIMIE
etapa județeanăa municipiului Bucureşti
17 martie 2018
Clasa a XII-a
Varianta 1
Subiectul I helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 20 puncte
A Un amestec de metanol şi benzen icircn raport molar 2 3 are puterea calorică inferioară de 3745 MJkg La
arderea unui mol de benzen se degajă de 45 ori mai multă căldură decacirct la arderea unui mol de metanol apa
obţinută fiind icircn stare gazoasă Se cer
a) calculaţi puterea calorică inferioară a unui amestec echimolar de metanol şi benzen
b) calculaţi puterea calorică superioară a metanolului știind că entalpia standard de vaporizare a apei este 0
2vap H O( )
H 44 kJmol l
B La 200 C icircntr-un calorimetru cu capacitatea calorică C = 3 JK se introduc 4 g NaOH şi 146 mL de apă
distilată ( 1 g mL ) După dizolvare sistemul calorimetric se răceşte la 200
C şi apoi soluţia de NaOH se
neutralizează cu o soluţie de HCl de concentraţie 1 M ( s 1 g mL ) avacircnd temperatura 200
C Toate soluţiile
au căldura specifică 1 1c 418 J g K Știind că entalpia molară de dizolvare a NaOH este
0
diz NaOH(s)H 413 kJmol şi entalpia de neutralizare a unui acid tare cu o bază tare este
0
neutrH 5725 kJmol de apă formată se cer
a) temperatura soluţiei obţinute după dizolvarea NaOH
b) temperatura soluţiei finale după neutralizare
Subiectul II helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25 puncte
Se cunosc datele termochimice din tabelul următor 0
subl K(s)H
(kJmol)
0
subl2 (s)I
H
(kJmol)
0
dis2I (g)
H
(kJmol)
K(g)I
(kJmol)
0
diz KI(s)H
(kJmol)
1 I(g)I
(kJmol)
0
f KI(s)H
(kJmol)
0
hidr(aq)K
H
(kJmol)
0
hidr(aq)I
H
(kJmol)
878 628 1525 + 4192 + 1935 10084 - 3279 - 320 - 308
icircn care 0
subl K(s)H - entalpia standard de sublimare a potasiului 2
0
subl I (s)H - entalpia standard de sublimare a
iodului K(g)I - energia de ionizare a potasiului 1 I(g)I - prima energie de ionizare a iodului 0
diz KI(s)H - entalpia
standard de dizolvare a iodurii de potasiu 0
f KI(s)H - entalpia standard de formare a iodurii de potasiu
0
hidr K (aq)H şi 0
hidr I (aq)H - entalpia standard de hidratare a ionului de K respectiv a ionului de I
De asemenea se dau ciclurile
K(s)
K(g)
K(g)
+ 12
I2(s)
I(g)
I(g)+
KI(s)
hidratareK(aq) I(aq)+
U0KI
subl
imar
e
I2(g)21
dis
oci
ere
sub
lim
are
A
dizo
lvar
e
IK
pag 2 din 3
A) Se dizolvă 1 mol de KI(s) icircntr-o cantitate mare de apă obţinacircndu-se o soluţie foarte diluată Folosind
ciclurile de mai sus şi datele termochimice din tabelul dat calculaţi
a) energia de rețea a iodurii de potasiu0
KI(s)U (energia care se degajă la formarea unui mol de KI(s) (cristal) ca
urmare a atracțiilor electrostatice icircntre ionii gazoși de sarcini opuse (g) (g) (s)K I K I )
b) I(g)A - afinitatea pentru electron a iodului
B) Molecula de iod se poate scinda icircn două moduri
2 (s) (g) (g)(1) I I I 2 (s) (g)(2) I 2I
Folosind datele termochimice corespunzătoare
a) calculaţi variaţia de entalpie ce icircnsoțește procesul (1)
b) calculaţi variaţia de entalpie ce icircnsoțește procesul 2 (g)(s)
I 2e 2I
c) consideracircndu-se procesele de recombinare a fragmentelor rezultate icircn scindările (1) şi (2) precizaţi care
proces este favorizat termodinamic
Subiectul III helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25 puncte
O lamă de zinc pur cu masa suficient de mare este pusă icircn contact cu o soluție apoasă bine oxigenată
(2OP = 1 atm = const) care conţine HCI și ZnCl2 Concentrația HCl și concentraţia ZnCl2 sunt HClC = 1 M
respectiv 2ZnClC = 1 M iar temperatura electrolitului este de 25
0 C bdquoDizolvareardquo Zn icircn această soluție ar putea fi
reprezentată prin ecuaţia
2 2 2
1Zn 2HCI O ZnCl H O
2
Cunoscacircndu-se potenţialele standard de reducere 0
2Zn Zn0762 V şi
2 2
0
O H H O1229 V se cere
a) precizaţi dacă Zn bdquose dizolvărdquo sau nu icircn soluția dată
b) dacă Zn bdquose dizolvărdquo icircn soluția dată consideracircndu-se volumul soluției constant determinaţi prin calcul
concentraţia molară a ionilor 2Zn
la care procesul spontan icircncetează Explicaţi concluzia la care aţi ajuns
Informație
Pentru procesul de reducere ox ne red ecuaţia lui Nernst pentru potenţialul de reducere la 250 C este
0
0059 [ ]lg
[ ]ox red ox red
ox
n red unde [ ]ox - concentrația formei oxidate [ ]red - concentrația formei
reduse n - numărul de electroni implicat icircn procesul redox
Subiectul IV helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 30 puncte
Ecuaţia reacţiei de descompunere a substanței X este X(g) 2Y(g) 2Z(g)
La descompunere presiunea totală (P) icircn sistem variază astfel
t (s) 0 200 400 600 800 1200 1600
P (Torr) 300 4632 5968 706 7957 929 10183
Temperatura se menține constantă şi este 298 K De asemenea volumul reactorului este constant şi amestecul de
reacție se comportă ca un gaz perfect Se cer
a) verificaţi faptul că reacţia de descompunere a substanței X este de ordinul 1
b) determinaţi constanta de viteză şi timpul de icircnjumătățire
c) calculaţi presiunea amestecului de reacție după 15 minute şi la sfacircrşitul reacţiei
pag 3 din 3
d) cunoscacircndu-se energia de activare 410 J molaE calculaţi temperatura la care icircn 800 s reacționează 90
din cantitatea inițială de substanță X
Informații
1) Pentru reacțiile de ordinul 1 0 (X)
X
Cln k t
C unde 0 (X)C - concentraţia inițială a reactantului X iar
XC - concentraţia la momentul t a reactantului X k - constanta de viteză
2) Timpul de icircnjumătățire 12t reprezintă timpul icircn care concentraţia inițială a reactantului scade la jumătate
Se dau
- mase atomice H ndash 1 C ndash 12 N ndash 14 O ndash 16 Na ndash 23 K ndash 39 I ndash 127 Zn ndash 65 Cl ndash 355
- volumul molar (cn) 3 1
mV 224 dm mol
- numărul lui Avogadro 23 1
AN 6022 10 mol
- constanta universală a gazelor 3 1 1 1 1R 0082 atm dm mol K 8314 J mol K
- numărul lui Faraday 1F 96485 C mol 51 atm 1013 10 Pa
NOTĂ Timp de lucru 3 ore
Subiecte elaborate şi prelucrate de
prof Irina Popescu Colegiul Naţional bdquoI L Caragialerdquo Ploieşti
prof Iuliana Costeniuc Colegiul Naţional bdquoGrigore Moisilrdquo Bucureşti
prof Vasile Sorohan Colegiul Naţional bdquoCostache Negruzzirdquo Iaşi
pag 1 din 5
OLIMPIADA DE CHIMIE
etapa județeanăa municipiului Bucureşti
17 martie 2018
Clasa a XII-a
Varianta 1
BAREM DE EVALUARE ȘI DE NOTARE
Orice modalitate corectă de rezolvare a cerințelor se va puncta corespunzător
Subiectul I helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 20 puncte
A) 10 puncte
a)
3
6 6
3 3
6 6 6 6
0
c CH OH( )
0
c C H ( )
3
CH OH CH OH
3
C H C H
3
am
H a kJmol
H 45a kJmol
n 2x moli m 64 10 x kg se degajă2xa kJ
n 3x moli m 234 10 x kg se degaja135xa kJ
m 298 10 x kg se dega
l
l
3
6 6
33
0
c CH OH( )
0
c C H ( )
jă Q =155x kJ
37450 298 10Q q m 155xa 37450 298 10 x a 720
155
H a 720 kJmol
H 45a 3240 kJmol
l
l
(3 p)
3 6 6CH OH C H amn n 1 mol m 110 g 011 kgse degajă (720 3240) kJ
3960q 36000 kJkg
011
(2 p)
b)
i c i
1000 1000q H q 720 22500 kJkg
M 32
s iq q n 44 unde n - numărul de moli de apă care rezultă la arderea unui kg de metanol
(2 p)
3 2
3 2 2 2
CH OH H O(g)
s i
3CH OH O CO (g) 2H O(g)
2
2m 1 kg n kmoli 625 moli
32
q q n 44 22500 625 44 25250 kJkg
(3 p)
pag 2 din 5
B) 10 puncte
a)
cedat primit
NaOH primit
0
s
s
0
i i
Q Q
n 01 moli Q 01 41300 4130 J
Q 4130Q (C m c) t t 655
C m c 3 150 418
t t t t t t 2655 C
(4 p)
b)
2NaOH H O(formata) neutr
primit
sf
sf
HCl s s
sf
n 01 moli n 01 moli H 01 ( 5725) 5725 kJ 5725 J
Q 5725 J
QQ (C m c) t t
C m c
n 01 moli V 01 L soluţie HCl m 100 g soluţie HCl
m 150 100 250 g soluţie NaC
l
(4 p)
0 0
f i f
5725t t t 546 t 2546 C
3 250 418
(2 p)
Subiectul II helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25 puncte
A) 10 puncte
Aplicacircnd legea lui Hess icircn ciclurile date rezultă
a) 0 0 0 0
KI(s) diz KI(s) hidr hidrK (aq) I (aq)U H H H
0 0 0 0
KI(s) hidr hidr diz KI(s)K (aq) I (aq)U H H H 64735 kJmol (5 p)
b) 2 2
0 0 0 0 0
f KI(s) subl K(s) subl I (s) disoc I (g) K(g) I(g) KI(s)
1 1H H H H I A U
2 2
2 2
0 0 0 0 0
I(g) f KI(s) subl K(s) subl I (s) disoc I (g) K(g) KI(s)
1 1A H H H H I U 2952 kJmol
2 2 (5 p)
B) 15 puncte
a) 2 (s) (g) (g)(1) I I I 0
1H
2
0
2 (s) 2 (g) subl I (s)I I H 628 kJmol
2
0
2 (g) (g) disoc I (g)I 2I H 1525 kJmol
(g) (g) 1 I(g)I I e I 10084 kJmol
(g) (g) I(g)I e I A 2952 kJmol
2 2
0 0 0
1 subl I (s) disoc I (g) 1 I(g) I(g)H H H I A 9285 kJmol (5 p)
b)
2 (s) (g)I 2e 2I
2
0
2 (s) 2 (g) subl I (s)I I H 628 kJmol
2
0
2 (g) (g) disoc I (g)I 2I H 1525 kJmol
pag 3 din 5
(g) (g) I(g)2I 2e 2I 2A 2 ( 2952) kJ
2 2
0 0 0
subl I (s) disoc I (g) I(g)H H H 2A 3751 kJmol (5 p)
c)
Consideracircndu-se procesele de recombinare a fragmentelor rezultate icircn scindările (1) şi (2)
(g) (g) 2 (s)I I I
2 2
0 0 0 0
1 1 subl I (s) disoc I (g) 1 I(g) I(g)
H H ( H H I A ) 9285 kJmol
(g) 2 (s)2I I
2 2
0 0 0
2 subl I (s) disoc I (g)
H ( H H ) 2153 kJmol (4 p)
Inversul procesului (1) este favorizat energetic deoarece recombinarea fragmentelor este un proces puternic
exoterm (1 p)
Subiectul III helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25 puncte
a)
2
2 0 2
1 Zn Zn
0059Oxidare Zn Zn 2e lg[Zn ]
2
(3 p)
22 2
0 2 12
2 2 2 OH OO H
1 0059Reducere 2H O 2e H O lg([H ] p )
2 2
(3 p)
2[Zn ] [H ] 1M 2OP 1 atm
2 22
0 0
2 1 H OO H Zn ZnE 1229 ( 0762) 1991 V gt 0 (3 p)
dizolvarea zincului icircn soluția data are loc spontan (1 p)
b) Icircn timpul dizolvării Zn concentrația ionilor Zn2+
crește iar cea a H+ scade Procesul icircncetează atunci cacircnd
concentrațiile Zn2+
și H+ ajung la astfel de valori icircncacirct forţa electromotoare E este egală cu zero (3 p)
2 2 2 22 2
2 20 0 0 0
2 1 2 2H O H OO H O HZn Zn Zn Zn
0059 [H ] 0059 [Zn ]E lg 0 lg
2 [Zn ] 2 [H ]
2 267
2 2
[Zn ] [Zn ]lg 6749 3 10
[H ] [H ]
(3 p)
Pe baza raportului de mai sus se pot evalua concentrațiile ionilor Zn2+
și H+ atunci cacircnd procesul icircncetează
Scăderea concentrației H+ este de două ori mai rapidă decacirct creșterea concentrației ionilor Zn
2+ Astfel
concentrațiile ionilor Zn2+
și H+ sunt date de ecuaţiile
2
2
Zn[Zn ] 1 C
şi 2H Zn[H ] 1 C 1 2 C
(4 p)
2
2 2 2
2
67 2 67Zn
2 Zn Zn Zn
Zn
1 C3 10 (1 4 C 4 C ) n 1 C unde n 3 10
(1 2 C )
2 2
2
Zn Zn4n C (4n 1) C n 1 0
4n 1 4n şi n 1 n
2 2 2 2
2
Zn Zn Zn Zn4n C 4n C n 0 2 C 1 C 05 şi 2H Zn
C 2 C 1 2[Zn ] 15M (3 p)
[H ] 0 adică bdquodizolvareardquo Zn icircncetează atunci cacircnd tot HCl s-a consumat icircn proces (2 p)
pag 4 din 5
Subiectul IV helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 30 puncte
a)
Fie - gradul de disociere al reactantului X
X (reacţ) X (reacţ)
0 (X) 0
C P
C P X (reacţ) 0 0 X (reacţ) 0XP P P P P (1 ) P unde XP - presiunea parţială a
reactantului X la momentul t
X(g) 2Y(g) 2Z(g)
Momentul PX PY PZ P
t 0 P0 - -
t 0(1 ) P 02 P 02 P 0(1 3 ) P
t 0 02P 02P 04P
k t0 0
X 0
0 (X)
X
C P P 1ln ln ln k t ln k t 1 e
C P (1 )P 1
La momentul t 0P (1 3 ) P k t k t
0 0 0 0P P 3(1 e )P P 4P 3P e
k t k t0 0
0 0
4P P 3Pe e
3P 4P P
0
0
3Pk t ln
4P P
0
0
3P1k ln
t 4P P
(6 p)
t = 200 s (1) 3 1
1k 10 s
t = 400 s (2) 3 1
1k 10 s
t = 600 s (3) 4 1
1k 999 10 s
t = 800 s (4) 3 1
1k 10 s
t = 1200 s (5) 3 1
1k 10 s
(1) (2) (3) (4) (5)
1 1 1 1 1k k k k k k rezultă că reacţia este de ordinul 1 (5 p)
b) Constanta de viteză la 298 K este 3 1k 10 s (1 p)
12 3
ln 2 0693n 1 t 693 s
k 10 (3 p)
c) La momentul t = 15 min de la icircnceputul reacţiei k t k t
0 0 0P 4P 3P e (4 3 e )P 834 Torr (3 p)
0P 4P 1200 Torr (3 p)
d) 0 0
X 0
P P 1 1 1ln ln k t ln k t k ln
P (1 )P 1 t 1
La t = 800 s 3 11 1
k ln 2878 10 s800 1 09
(4 p)
EaRTk A e
pag 5 din 5
E
RTa
k A e
a a
a a
E Ek R k 1 1 1 1 R kln ln ln T 40374 K
k RT RT E k T T T T E k (5 p)
Barem elaborat de
prof Irina Popescu Colegiul Naţional bdquoI L Caragialerdquo Ploieşti
prof Iuliana Costeniuc Colegiul Naţional bdquoGrigore Moisilrdquo Bucureşti
prof Vasile Sorohan Colegiul Naţional bdquoCostache Negruzzirdquo Iaşi
pag 6 din 7
B 15 puncte
Prin reformare catalitică o hidrocarbură lichidă X care conține 84 C procente masice este transformată icircntr-o
hidrocarbură aromatică Y Reacțiile care au loc icircn timpul procesului sunt de ciclizare și de dehidrogenare
Reformarea catalitică are loc icircntr-un reactor icircn prezența catalizatorilor (Al2O3Pt) la o temperatură de
aproximativ 500degC
1 Stabiliți formula moleculară a hidrocarburii X și scrieți ecuația reacției corespunzătoare transformării sale icircn
hidrocarbura aromatică Y
2 Conversia hidrocarburii X icircn hidrocarbură aromatică Y icircn reactor este de 15 Amestecul de reacție rezultat icircn
urma conversiei este supus următoarei proceduri este adus icircn condiții standard și după icircndepărtarea substanței
gazoase este supus din nou reformării catalitice Determinați de cacircte ori este necesară repetarea procedurii
descrise mai sus astfel icircncacirct conversia hidrocarburii X să fie mai mare de 30
3 Procesul descris mai sus a fost realizat la o presiune apropiată de cea atmosferică și icircn condiții de neechilibru
Procesul industrial real se produce la o presiune de cacircteva zeci de atmosfere și icircn condiții de echilibru Icircntr-un
reactor de 1 m3 conținacircnd catalizator necesar procesului de reformare catalitică s-au introdus 10 kg de substanță
X După un timp la o temperatură de 511deg C presiunea din reactor a devenit 27 atm Consideracircnd că icircn reactor
are loc numai conversia lui X icircn Y iar volumul ocupat de catalizator se neglijează determinați
a presiunile parțiale ale gazelor din reactor la echilibru
b conversia hidrocarburii X
c constanta de echilibru Kp
4 Amestecul de reacție obținut la punctul 3 icircncălzit la 600degC este introdus icircntr-un reactor icircn prezența
catalizatorilor de oxizi de siliciu și aluminiu Substanța Y este transformată icircn omologul inferior Z cu utilizare
practică mult mai mare decacirct Y conform procesului
Y + Z +
Se consideră că substanța X rămasă nu participă la acest proces și nu influențează echilibrul chimic
a Scrieți ecuația transformării hidrocarburii Y icircn omologul inferior Z
b Calculați conversia hidrocarburii Y icircn omologul inferior Z cunoscacircnd constanta de echilibru a procesului
Kp=17
NOTĂ Timp de lucru 3 ore
ANEXA TABELUL PERIODIC AL ELEMENTELOR
Volumul molar (cn) 3 1
mV 224 dm mol
Constanta universală a gazelor 3 1 1R 0082 atm dm mol K
Numărul lui Avogadro 23 1
AN 6022 10 mol
Subiecte selectate și prelucrate de
Gheorghe Costel profesor la Colegiul Național Vlaicu Vodă Curtea de Argeș
Carmen Boteanu profesor la Şcoala Centrală Bucureşti
Dorina Facircntacircnă-Galeru profesor la Colegiul Naţional Militar Ştefan cel Mare Cacircmpulung Moldovenesc
pag 7 din 7
ANEXA TABELUL PERIODIC AL ELEMENTELOR
pag 1 din 7
OLIMPIADA DE CHIMIE
etapa județeanăa municipiului Bucureşti
17 martie 2018
Clasa a X-a
BAREM DE EVALUARE ȘI NOTARE
Varianta 1
Orice modalitate de rezolvare corectă a cerințelor se va puncta corespunzător
Subiectul I 25 puncte
A 13 puncte
1
2 2 2
4
4 2x y
x y yC H O x CO H O
2COV 20 3cm
2O consumatV = 70 ndash 45 = 253cm
2 2C H 3 puncte
2 a Formula de structură a tetra-terț-butilmetanului15 puncte
denumirea IUPAC a tetraterț-butilmetanului 2244-tetrametil-33-diterț-butilpentan 15 puncte
b 3 radicali divalenți provin de la tetraterț-butilmetan 075 puncte
3 a 13511-tridecatetraen-79-diină 15 puncte
b formula de structură a unui izomer de poziție al compusului Y care are două legături triple marginale
05 puncte
4 a
CH3 C
O
COOH 075 puncte
izopren K2Cr2O7 H2SO4 = 1 3 12 15 puncte
b 4 formule de structură 4 x 05 = 2 puncte
CH2 CH C
OH
CH3
CH3
CH2 CH C
OH
CH3
CH2H
CH3 CH C
OH
CH3
CH2
CH2 CH C
OH
CH3
CH22
B 12 puncte
a B și C au icircn moleculă cacircte 14 atomi de carbon terțiar și 6 atomi de carbon cuaternar
- compușii B și C 2 x 075 = 15 puncte
- nrat de carbon terțiar 025 puncte
- nrat de carbon cuaternar 025 puncte
b 3-fenil-3-m-tolil-3-p-tolilpropenă 125 puncte
pag 2 din 7
C
COOHCOOH
COOH
075 puncte
2
a b
2 formule x 1=2 puncte
3 a
formulele de structură ale celor 3 compuși izomeri notați cu literele XYZ sunt
CH2 CH CH CH CH CH2
Br Br
CH2 CH CH CH CH CH2
Br Br
CH2 CH CH CH CH CH2
Br Br
formulele de structură ale celor 3 compuși izomeri notați cu literele XYZ 3 x 075 p = 225puncte
produsul majoritar este 16-dibromo-24-hexadienă CH2 CH CH CH CH CH2
Br Br 075 puncte
b
formulele de structură ale substanțelor notate cu literele ABC sunt
O
CH2
OCH3
OCH3
OCH3
OCH3
CH2
OCH3
OCH3
O OCH3
OCH3
O
OCH3
OCH3 CH2
3 x 075p = 225puncte
produsul majoritar este
O
CH2
OCH3
OCH3
075 puncte
Subiectul II 20 puncte
A 8 puncte
a
formulele de structură ale celor 2 alcooli izomeri notați cu literele A și B
OH
OH
pag 3 din 7
formula de structură a compusului notat cu litera C
formula de structură a compusului notat cu litera D
formulele de structură ale celor doi mononitroderivați aromatici X și Y
N O2 NO2
formulele de structură ale compușilor notați cu literele A B C D X Y 6 x 05 =3 puncte
b
Reacția 1 2 x 05 =1punct
OH
H2SO4
-H2O
și
OHH2SO4
-H2O
Reacția 2 1punct
H2
Reacția 3 1punct
HNO3N O2
NO2
-H2O
COOH
NO2
COOH
acidul 3 nitro-12-benzendicarboxilic
formula de structură și denumirea IUPAC 05 + 05 = 1 punct
COOH
NO2
COOH
Acidul 4 nitro-12-benzendicarboxilic
formula de structură și denumirea IUPAC 05 + 05 = 1 punct B 7 puncte
a C6H10 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip075 puncte
b formulele de structură posibile ale hidrocarburii X
CH2 CH2 CH3 CH3CH2
CH3
formulele de structură helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 3 x 1 = 3 puncte
pag 4 din 7
c formulele de structură posibile ale substanței Y
CH3 CH2 CH2 C CH2 COOH
O acidul 3-cetohexanoic
CH3 CH2 CH2C CH2 COOH
O acidul 4-cetohexanoic
CH3 CH2 CH2C CH2 COOH
O acidul 5-cetohexanoic
formulele de structură helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 3 x 05 = 15 puncte
denumirile IUPAChelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 3 x 025 = 075 puncte
formulele de structură posibile ale substanței Z
CH3 CH2 CH2C CH3
O 2-pentanonă CH3 CH2 CH2C CH3
O 3-pentanonă
formulele de structură helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 2 x 025 = 05 puncte
denumirile IUPAChelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip2 x 025 = 05 puncte
C 5 puncte
a determinarea formulei moleculare a hidrocarburii A C16H12 14 puncte
b
[O]
KMnO4H+ 8
COOH
COOH
t0C
-2H2O
C
C
O
O
O2 2
A B
formulele de structură ale substanțelor notate cu literele A B C D X Y 6 x 06 = 36 puncte
2Br2
CCl4
BrBr
Br Br
KOHetanol
-4 HBr
C D
Hidratare
O
O
2
O
O
X Y
sau invers
pag 5 din 7
Subiectul III 20 puncte
A 5 puncte
1 etină rarr acetilură disodicărarr2-butinărarr cis-2-butenă helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 2 puncte
2 benzenrarranhidridă maleică
benzen+ anhidridă maleică acilare Friedel Crafts acid 3-benzoilpropenoic helliphelliphelliphelliphelliphellip 3 puncte
Obs Se acordă 60 din punctaj dacă numărul de etape este mai mare decacirct cel din cerință
B 5 puncte
a C H = 3 2 05 puncte
b C Br = 4 1 1 punct
c 30 covalențe sigmamoleculă T 075 puncte
d compusul A 1 punct
unde Ph- este C6H5- radicalul fenil
compusul B 1 punct
e 3middot48middotNA electroni π 075 puncte
C 10 puncte
a 12 12C H 2 puncte
b
2 puncte
O
O
O
O
O
O
2 puncte
c
c1
CH CH CH CH CH CH2
1 punct
1-fenil-135-hexatrienă 1 punct
c2 36 L soluție KMnO4 2 M 2 puncte
Subiectul IV 35 puncte
A 20 puncte
1 formulele de structură posibile ale hidrocarburii
2 puncte
pag 6 din 7
2 puncte
2a
3 2 2 3 2 2CH CH CH CH CH CH CH CH
formulele de structură ale substanțelor obținute 2 x 075 = 15 puncte
b
CH CH CH2 CH2
formulele de structură ale substanțelor obținute 2 x 075 = 15
puncte
c
CH2 CH2
formulele de structură ale substanțelor obținute 2 x 075 =15 puncte
3 a
helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 2 puncte
b
b1 formula de structură a polinorbornenei
helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 2 puncte
b2
COOHCHOO
helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 2 puncte
4 a 3-metil-139-decatrienă 075 puncte
b formula de structură a compusului 179 3decatrien onă 075 puncte
t0C KMnO4
H2SO4
(A)
COOH
C
OX Y
O
t0C KMnO4
H2SO4
O
COOH
COOH
O
WZ
formulele de structură ale substanțelor notate cu literele X Y Z Whelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 4 x 1 = 4 puncte
B 15 puncte
1 C7H16 1 punct
pag 7 din 7
CH3 CH2)5 CH3
CH3
4H2(
1 punct
2 După icircndepărtarea hidrogenul gazos amestecul rezultat este format din n-heptan lichid și toluen
Dacă pornim de la 1 mol de n-heptan după prima trecere prin reactor icircn faza lichidă obținem 015 mol toluen
După prima trecere
- 015 mol toluen
- 085 mol n-heptan
După a doua trecere
015 + 085015 = 02775 mol toluen
1 ndash 027 75= 07225 mol n-heptan
După a treia trecere
02775 + 07225015 = 03858 mol toluen
1 ndash 0386 = 0614 mol n-heptan
raționament corect 25 puncte
o conversie de peste 30 va fi realizată după 3 treceri 05 puncte
3 a
10000100
100X mol
C7H16 C7H8 + 4H2
ințial 100 0 0
consumat x 0 0
echilbru 100-x x 4x
Număr total de moli 100 + 4x
100 + 4x = PV RT
1000 27
4200082 784
mol
(100 minus x) + x + 4x = 420
unde x = 80 mol
p(H2) = (480 420) 27 = 2057 atm
p(C7H8) = (80 420) 27 = 514 atm
p(C7H16) = [(100ndash80) 420] 27 = 128 atm
raționament corect 25 puncte
valorile numerice ale celor 3 presiuni parțiale 3 x 05p =15 puncte
b conversie = 80 100 = 08 = 80 05 puncte
c constanta de echilibru
7 8 2
7 16
4
HC H
p
C H
p pK
p
= 718middot105 1 punct
4
a C7H8 + H2 C6H6 + CH4 15 puncte
b C7H8 + H2 C6H6 + CH4
Din constanta de echilibru a reacției de mai sus se determină conversia toluenului icircn benzen = 0861= 861
Raționament corect 25 puncte
Valoare numerică a conversiei 05 puncte
Barem elaborat de
Gheorghe Costel profesor la Colegiul Național Vlaicu Vodă Curtea de Argeș
Carmen Boteanu profesor la Şcoala Centrală Bucureşti
Dorina Facircntacircnă-Galeru profesor la Colegiul Naţional Militar Ştefan cel Mare Cacircmpulung Moldovenesc
Ministerul Educației Naționale
pag 1 din 4
OLIMPIADA DE CHIMIE etapa județeanăa municipiului Bucureşti
17 martie 2018
Clasa a XI-a
Varianta 1
Subiectul I helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 20 puncte
A 12 puncte
Pentru compușii de mai jos care au următoarele denumiri
A 123-triclorociclopentan
B 25-dibenzilidenciclopentanona
C acid ciclopentil-235-tricarboxilacetic
D acid trideca-3578-tetraen-1012-diinoic
E acid 4-cloro-25-heptadien-17-dioic
F 23-diclorobiciclo[221]heptan
G 24-dicloropentan-3-ol
H 25-diclorospiro[33]heptan
rescrieți tabelul de mai jos pe foaia de concurs și completați-l conform cerințelor
Compusul Formula de structură a
compusului Numărul stereoizomerilor
Numărul perechilor de
enantiomeri
A
B
C
D
E
F
G
H
B 8 puncte
O probă bdquoardquo dintr-un amestec echimolecular conține doi acizi saturați (A) un acid monocarboxilic
și (B) un acid dicarboxilic care are icircn moleculă un atom de carbon mai mult decacirct acidul (A) Dacă
proba bdquoardquo se tratează cu NaOH rezultă un amestec bdquobrdquo de trei săruri icircn care procentul masic de
sodiu este de 23 Dacă aceeași probă bdquoardquo se tratează cu PCl5 icircn exces și apoi este supusă
esterificării cu etanol luat icircn exces de 25 se obține un amestec organic bdquocrdquo care conține alături de
esteri și 12212 etanol (procente masice)
a Calculați masa probei bdquoardquo necesară obținerii a 500 g amestec bdquobrdquo
b Identificați cei doi acizi din proba bdquoardquo
c Calculați masa amestecului organic bdquocrdquo
Ministerul Educației Naționale
pag 2 din 4
Subiectul II 25 puncte
A
1 17 puncte
Determinati formula moleculară stabiliți formula de structură și denumirea pentru compusii (A)
(B) (C) și (D) despre care se cunosc următoarele informații
a Compusul (A) conține 3555 O (procent masic) are icircn moleculă un atom de carbon terțiar nu
reacționează cu NaOH icircn reacția cu sodiul eliberează 224 L (cn) H2 per mol (A) și consumă la
oxidare 1 L de solutie acidă de K2Cr2O7 13M per mol A
b Compusul (B) este o monoamină saturată are 4 stereoizomeri optici reacționează cu HNO2 iar
la arderea a 02 mol (B) se consumă 2184 L (cn) de aer (cu 20 O2 procente de volum)
c Compusul aromatic (C) (p-disubstituit) are 2 atomi de oxigen icircn moleculă și nu are atomi de
carbon cuaternar icircn reacție cu NaOH formează o sare monosodică iar icircn reacție cu anhidrida
acetică formează un compus monoacetilat masa molară a compusului (C) crescacircnd după acilare
cu 3043
d Compusul dihalogenat (D) are 2 stereoizomeri formează prin hidroliză un compus care tratat cu
reactivul Fehling formează un precipitat roșu Din 214 g (D) supuse analizei cantitative s-au
obținut 376 g precipitat gălbui
2 8 puncte
Stabiliți formulele de structură și numărul izomerilor pentru
a compușii izomeri de constituție care au aceeași formulă moleculară cu (A) și au unul sau mai
mulți atomi de carbon asimetric icircn moleculă
b compușii izomeri de constituție care au aceeași formulă moleculară cu (B) și nu reacționează cu
clorura de acetil
c compușii trisubstituiți izomeri care au aceeași formulă moleculară cu (C) și au comportament
chimic identic cu acesta
d compușii izomeri de constituție care au aceeași formulă moleculară cu (D) ai căror izomeri
geometrici sunt optic activi
Subiectul III helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25 puncte
A 13 puncte
Un acid gras saturat (A) este polietoxilat cu oxid de etenă formacircnd un hidroxiester (X) icircn care
procentul masic de oxigen este de 2666 și un diester (Y) icircn care procentul masic de oxigen este
de 2126 Pentru obținerea fiecărui ester s-a folosit aceeași cantitate de oxid de etenă Dacă se iau
icircn lucru 50 mol de acid (A) conversia oxidului de etenă este de 100 iar conversia totală a
acidului (A) este de 90
a Identificați acidul gras (A) scrieți formula de structură și denumirea acestuia
b Stabiliți formulele de structură ale celor doi esteri (X) și (Y)
c Calculați cantitatea (moli) de oxid de etenă luat icircn lucru
d Calculați procentul molar de acid (A) netransformat și procentul masic de hidroxiester (X) icircn
amestecul organic rezultat
Ministerul Educației Naționale
pag 3 din 4
B 12 puncte
Scrieți formulele de structură ale compușilor din schemele de transformări de mai jos
1)
X rarr A
rarr B
rarr C
Y
D
rarr E
rarr F
Z rarr G
rarr H
rarr I
icircn care X ndash anisolul Y ndash ciclohexanona Z ndash 2-butenilfenileterul
2)
L
rarr M rarr N
O
rarr P
rarr R(C7H15N)
R(C7H15N)
rarr S
- L este o hidrocarbură ciclică cu formula moleculară C5H8
- Reducerile se fac cu NaBH3CN și nu au loc la gruparea carbonil
- P este o bază azotată heterociclică supusă unor eliminări (degrădari) Hofmann
Subiectul IV helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 30 puncte
A 10 puncte
Salbutamolul este un bronhodilatator folosit icircn tratamentul astmului și al bronșitei cronice
Salbutamolul (notat cu F) se poate obtine conform schemei de mai jos
rarr
rarr
rarr
rarr
icircn care
- reacția 1 este o transpoziție Fries icircn care esterii fenolici se transforma icircn p-acilfenoli
- substanța (A) este un compus o-disubstituit
- compusul (B) are formula moleculară C9H8O4
- substanța notată cu X este N-benzilterțbutilamina
- F are formula moleculară C13H21O3N
a Scrieți formulele de structură și denumirile IUPAC pentru compușii (A) și (B)
b Realizați sinteza compusului X prin maxim 6 reacții pornind de la acidul benzoic și acidul
dimetilpropanoic specificacircnd condițiile de reacție
c Scrieți formulele de structură ale substanțelor C D E F și G
B 10 puncte
Identificați substanțele notate cu litere din schema de mai jos și scrieți formulele de structură ale
acestora
rarr
rarr
rarr rarr
utilizacircnd următoarele informații
- substanța A cu formula moleculară C10H16O2 reacționează cu H2Ni icircn raport molar 1 3 și
dă reacția iodoformului
Ministerul Educației Naționale
pag 4 din 4
- formula de structură a substanței C este
- DIAB (diizoamilboranul) este un reactiv de hidroborurare selectivă
- diazometanul este folosit pentru metilarea unor grupe acide
C 10 puncte
1 Explicați de ce separarea izomerilor orto și para ai nitrofenolului se poate face prin antrenare cu
vapori de apă
2 Un amestec echimolecular de dietilamină și trietilamină se tratează cu clorură de acetil icircn exces
Scrieți ecuațiile reacțiilor care au loc și notați denumirea compușilor din amestecul final
3 Scrieți maxim cinci ecuații ale reacțiilor prin care fenilizopropilcetona se poate transforma icircn
fenilterțbutilcetonă
Se dau
- masele atomice H- 1 C- 12 N- 14 O- 16 K- 39 Cr- 55 Br- 80 Ag- 108 I- 127
- volumul molar (cn) 3 1
mV 224 dm mol
NOTĂ Timp de lucru 3 ore
Subiecte elaborate și prelucrate de
prof Carmen Bodea Colegiul Național Silvania Zalău
Ministerul Educației Naționale
pag 5 din 4
prof Mariana Pop Liceul Teoretic Emil Racoviță Baia Mare
pag 1 din 7
OLIMPIADA DE CHIMIE etapa județeanăa municipiului Bucureşti
17 martie 2018
Clasa a XI-a Varianta 1
Orice modalitate corectă de rezolvare a cerințelor va fi punctată corespunzător
Subiectul I helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 20 puncte
A 12 puncte
Compusul Formula de structură a compusului Numărul
stereoizomerilor
Numărul
perechilor de
enantiomeri
A
4 1
B
3 -
C
16 8
D CH CndashC CndashCH=C=CHndashCH=CHndashCH=CHndashCH2ndashCOOH 8 4
E HOOCndashCH=CHndashCHClndashCH=CHndashCOOH 4 1
F
3 1
G CH3ndashCHClndashCHOHndashCHClndashCH3 4 1
H
4 2
formula de structură 05 puncte
număr de stereoizomeri 05 puncte
numărul perechilor de enantiomeri 05 puncte
Total 8 compuși x 15 puncte = 12 puncte
pag 2 din 7
B 8 puncte
a Icircn 500 g amestec bdquobrdquo sunt 5 mol Na+ 1 p
500 = m ndash 5 g (H) + 5 23 g Na rarr m = 390 g amestec bdquoardquo 1 p
b) Macid1 Macid2 = Macid1 + 44 Mester1= Macid1 + 28 Mester2= Macid1 + 100
x - mol de acizi 3x mol etanol reacționați y - mol alcool nereacționat
y = 025∙3x = 12212∙mamestec bdquocrdquo100 rarr mamestec bdquocrdquo = 2825x 1 p
mamestec bdquocrdquo= 2825x = x∙(Mac1 + 28) + x∙(Mac1 + 100) + x∙075∙46 2 p
Macid1= 60 g molrarr acid acetic (CH3-COOH) 05 p
Macid2= 104 gmol rarr acid malonic (HOOC-CH2-COOH) 05 p
c) x = 2378 mol acid 1 p
mamestec bdquocrdquo = 671785 g 1 p
Subiectul II helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25 puncte
A
1 17 puncte
a) 4 puncte
A H2 = 1 1 rArr diol M = 90 gmol
rArr C4H10O2 2 puncte
A [O] = 1 1 rarr 1 grupă -OH la Cp și 1 grupă -OH la Ct
A
15 puncte 2-metilpropan-12-diol 05 puncte
b) 4 puncte
B O2 = 02 195 = 1 975
CnH2n+3N + 975O2 rarr nCO2 + (n+15)H2O +
N2
2 middot 975 = 3n + 15 rArr n = 6
rArr C6H15N 3 puncte
B
05 puncte
2-amino-3-metilpentan 05 puncte
c) 5 puncte
Mc = 42 rArr Mc =
= 138 gmol
C CnH2n-6O2 rArr n = 8
rArr C8H10O2 3 puncte
C NaOH = 1 1 rArr 1 grupă OH fenolică
C anh = 1 1 rArr Nu exista alta grupă OH deci al doilea atom de oxigen va fi eteric
C HO ndash C6H4 ndash O ndash CH2 ndash CH3 15 puncte
p-etoxifenol 05 puncte
d) 4 puncte
D AgBr = 1 2
02 mol AgBr rArr 01 mol D
rArr MD = 214
rArr C4H6Br2 (NE=1) 2 puncte
D CH3 ndash CH = CH ndash CHBr2 15 puncte
11-dibromo-2-butena 05 puncte
pag 3 din 7
2 8 puncte
a) C4H10O2 (NE=0) dioli (3) + hidroxieteri (4) = 7 compuși izomeri x 025 puncte = 175 puncte
b) C6H15N - Amine terțiare izomere 7 x 025 puncte = 175 puncte
(=4)
(=2)
(=1)
c) C8H8O2 - 10 compuși izomeri (săgeata indică poziția grupei ndashOH) x 025 puncte = 25 puncte
d) C4H6Br2 (NE = 1) 5 compusi izomeri x 04 puncte = 2 puncte
pag 4 din 7
Subiectul III helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25 puncte
A 13 puncte
a) 7 puncte
A CH3-(CH2)a-COOH 05 p
X R-COO-(CH2-CH2-O-)nH 1 p
Y R-COO-(CH2-CH2-O-)nOC-R 1 p
(1) O (icircn X) = acid
16(2 n)x1002666
M 44n
1 p
(2) O (icircn Y) = acid
16(3 n)x1002126
2M 44n 18
1 p
din relațiile (1) și (2) rezultă Macid și n
MA = 200 gmol 2 p
CH3-(CH2)10-COOH acid dodecanoic (acid lauric) 05 p
b) 2 puncte
n=5 1 p
X CH3-(CH2)10-COO-(CH2-CH2-O-)5H 05 p
Y CH3-(CH2)10-COO-(CH2-CH2-O-)5-OC-(CH2)10-CH3 05 p
c) 25 puncte
A + 5 oxid de etenă rarr X 05 p
x mol 5x mol x mol
2A + 5 oxid de etenă rarr Y + apă 05 p
2x mol 5x mol x moli x mol
A rarr A
y moli y mol 05 p
Din Ctot rarr x = 15 mol 05 p
număr de moli de oxid de etenă = 150 moli 05 p
d) 15 puncte
y = 5 mol A (netransformat)
A (molar) netransformat= 10 05 p
mamorganic final = 16330 g
X (masic) = 3858 1 p
B 12 puncte
16 formule de structură x 075 puncte = 12 puncte
Formulele de structură ale compușilor X Y Z nu se punctează
X A B C
pag 5 din 7
Y D E F
Z G H I
2)
L M N O
P R S
(14-pentadiena)
Subiectul IV helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 30 puncte
A 10 puncte a 25 puncte
A B
05 puncte 1 punct
acid 2-oxietanoilbenzoic 05 puncte acid 5-etanoil-2-hidroxibenzoic 05 puncte
b) (6 ecuații x 0 5 = 3 puncte) Obs Se acordă 60 din punctaj dacă ecuațiile reacțiilor sunt
corecte dar numărul lor este diferit de cel din cerință
(CH3)3CndashCOOH rarr (CH3)3Cndash
(CH3)3CndashCONH2
(CH3)3CndashNH2 (terțbutilamina = Z)
C6H5ndashCOOH rarr C6H5ndashCOCl
rarr C6H5ndashCONHndashC(CH3)3
rarr C6H5ndashCH2ndashNHndashC(CH3)3
- red cu Na ndashOH sau LiAlH4
c) 45 puncte
4 formule de structură x 1 punct = 4 puncte
pag 6 din 7
C D
E F
G Toluen 05 puncte
B 10 puncte
Substanța A C10H16O2 (NE = 3)
A H2 = 1 3 rArr 3 legături π
Reactia iodoformului este o reacție specifică pentru grupa carbonil cetonic care are icircn poziția o
grupă metil
Reacția 1 (HO- - H2O) este o condensare crotonică intramoleculară
formula de structură a lui B este
formula de structură a lui A este
D E F G
CH3
CH
COOCH3
CH2OH
CH3
CH3
CH
COOH
CH2OH
CH3
Structura A = 5 puncte
B D E F G - 5 structuri x 1 = 5 puncte
pag 7 din 7
C 10 puncte
1 2 puncte
Izomerul orto formează legături de hidrogen intramoleculare (05 puncte)
Izomerul para formează legături de hidrogen intermoleculare (05 puncte)
Deci punctul de fierbere izomer para gt punctul de fierbere izomer orto izomerul para nu poate fi
antrenat cu vapori de apă (1 punct)
2 3 puncte
(C2H5)2NH + CH3-COCl rarr CH3-CON(C2H5)2 + HCl
(C2H5)3 + HCl rarr (C2H5)3NH+Cl
- 2 x 075 = 15 puncte
Amestecul final de reacție va conține următorii compuși
- NN-dietilacetamida clorura de trietilamoniu și excesul de clorură de acetil 3x05= 15 puncte
3 5 puncte
C6H
5 C
O
CH (CH3)2
CH3MgBr
C6H
5 C CH (CH3)2
CH3
OH
KMnO4H
2O
C6H
5 C
CH3
OH
C
CH3
OH
CH3 C
6H
5 C
O
C(CH3)3
1 +
2 + H2O
H2O3 --
4 +
5H+
H2O--
1 2 - adiție CH3MgBr (la grupa carbonil) urmată de hidroliză
3 4 - deshidratare și oxidarea dublei legături cu reactiv Baeyer
5 - transpoziție pinacolică
5 ecuații x 1punct = 5 puncte
Obs Se acordă 60 din punctaj dacă ecuațiile reacțiilor sunt corecte dar numărul lor este diferit de cel
din cerință
Barem elaborat de
prof Carmen Bodea Colegiul Național Silvania Zalău
prof Mariana Pop Liceul Teoretic Emil Racoviță Baia Mare
pag 1 din 3
OLIMPIADA DE CHIMIE
etapa județeanăa municipiului Bucureşti
17 martie 2018
Clasa a XII-a
Varianta 1
Subiectul I helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 20 puncte
A Un amestec de metanol şi benzen icircn raport molar 2 3 are puterea calorică inferioară de 3745 MJkg La
arderea unui mol de benzen se degajă de 45 ori mai multă căldură decacirct la arderea unui mol de metanol apa
obţinută fiind icircn stare gazoasă Se cer
a) calculaţi puterea calorică inferioară a unui amestec echimolar de metanol şi benzen
b) calculaţi puterea calorică superioară a metanolului știind că entalpia standard de vaporizare a apei este 0
2vap H O( )
H 44 kJmol l
B La 200 C icircntr-un calorimetru cu capacitatea calorică C = 3 JK se introduc 4 g NaOH şi 146 mL de apă
distilată ( 1 g mL ) După dizolvare sistemul calorimetric se răceşte la 200
C şi apoi soluţia de NaOH se
neutralizează cu o soluţie de HCl de concentraţie 1 M ( s 1 g mL ) avacircnd temperatura 200
C Toate soluţiile
au căldura specifică 1 1c 418 J g K Știind că entalpia molară de dizolvare a NaOH este
0
diz NaOH(s)H 413 kJmol şi entalpia de neutralizare a unui acid tare cu o bază tare este
0
neutrH 5725 kJmol de apă formată se cer
a) temperatura soluţiei obţinute după dizolvarea NaOH
b) temperatura soluţiei finale după neutralizare
Subiectul II helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25 puncte
Se cunosc datele termochimice din tabelul următor 0
subl K(s)H
(kJmol)
0
subl2 (s)I
H
(kJmol)
0
dis2I (g)
H
(kJmol)
K(g)I
(kJmol)
0
diz KI(s)H
(kJmol)
1 I(g)I
(kJmol)
0
f KI(s)H
(kJmol)
0
hidr(aq)K
H
(kJmol)
0
hidr(aq)I
H
(kJmol)
878 628 1525 + 4192 + 1935 10084 - 3279 - 320 - 308
icircn care 0
subl K(s)H - entalpia standard de sublimare a potasiului 2
0
subl I (s)H - entalpia standard de sublimare a
iodului K(g)I - energia de ionizare a potasiului 1 I(g)I - prima energie de ionizare a iodului 0
diz KI(s)H - entalpia
standard de dizolvare a iodurii de potasiu 0
f KI(s)H - entalpia standard de formare a iodurii de potasiu
0
hidr K (aq)H şi 0
hidr I (aq)H - entalpia standard de hidratare a ionului de K respectiv a ionului de I
De asemenea se dau ciclurile
K(s)
K(g)
K(g)
+ 12
I2(s)
I(g)
I(g)+
KI(s)
hidratareK(aq) I(aq)+
U0KI
subl
imar
e
I2(g)21
dis
oci
ere
sub
lim
are
A
dizo
lvar
e
IK
pag 2 din 3
A) Se dizolvă 1 mol de KI(s) icircntr-o cantitate mare de apă obţinacircndu-se o soluţie foarte diluată Folosind
ciclurile de mai sus şi datele termochimice din tabelul dat calculaţi
a) energia de rețea a iodurii de potasiu0
KI(s)U (energia care se degajă la formarea unui mol de KI(s) (cristal) ca
urmare a atracțiilor electrostatice icircntre ionii gazoși de sarcini opuse (g) (g) (s)K I K I )
b) I(g)A - afinitatea pentru electron a iodului
B) Molecula de iod se poate scinda icircn două moduri
2 (s) (g) (g)(1) I I I 2 (s) (g)(2) I 2I
Folosind datele termochimice corespunzătoare
a) calculaţi variaţia de entalpie ce icircnsoțește procesul (1)
b) calculaţi variaţia de entalpie ce icircnsoțește procesul 2 (g)(s)
I 2e 2I
c) consideracircndu-se procesele de recombinare a fragmentelor rezultate icircn scindările (1) şi (2) precizaţi care
proces este favorizat termodinamic
Subiectul III helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25 puncte
O lamă de zinc pur cu masa suficient de mare este pusă icircn contact cu o soluție apoasă bine oxigenată
(2OP = 1 atm = const) care conţine HCI și ZnCl2 Concentrația HCl și concentraţia ZnCl2 sunt HClC = 1 M
respectiv 2ZnClC = 1 M iar temperatura electrolitului este de 25
0 C bdquoDizolvareardquo Zn icircn această soluție ar putea fi
reprezentată prin ecuaţia
2 2 2
1Zn 2HCI O ZnCl H O
2
Cunoscacircndu-se potenţialele standard de reducere 0
2Zn Zn0762 V şi
2 2
0
O H H O1229 V se cere
a) precizaţi dacă Zn bdquose dizolvărdquo sau nu icircn soluția dată
b) dacă Zn bdquose dizolvărdquo icircn soluția dată consideracircndu-se volumul soluției constant determinaţi prin calcul
concentraţia molară a ionilor 2Zn
la care procesul spontan icircncetează Explicaţi concluzia la care aţi ajuns
Informație
Pentru procesul de reducere ox ne red ecuaţia lui Nernst pentru potenţialul de reducere la 250 C este
0
0059 [ ]lg
[ ]ox red ox red
ox
n red unde [ ]ox - concentrația formei oxidate [ ]red - concentrația formei
reduse n - numărul de electroni implicat icircn procesul redox
Subiectul IV helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 30 puncte
Ecuaţia reacţiei de descompunere a substanței X este X(g) 2Y(g) 2Z(g)
La descompunere presiunea totală (P) icircn sistem variază astfel
t (s) 0 200 400 600 800 1200 1600
P (Torr) 300 4632 5968 706 7957 929 10183
Temperatura se menține constantă şi este 298 K De asemenea volumul reactorului este constant şi amestecul de
reacție se comportă ca un gaz perfect Se cer
a) verificaţi faptul că reacţia de descompunere a substanței X este de ordinul 1
b) determinaţi constanta de viteză şi timpul de icircnjumătățire
c) calculaţi presiunea amestecului de reacție după 15 minute şi la sfacircrşitul reacţiei
pag 3 din 3
d) cunoscacircndu-se energia de activare 410 J molaE calculaţi temperatura la care icircn 800 s reacționează 90
din cantitatea inițială de substanță X
Informații
1) Pentru reacțiile de ordinul 1 0 (X)
X
Cln k t
C unde 0 (X)C - concentraţia inițială a reactantului X iar
XC - concentraţia la momentul t a reactantului X k - constanta de viteză
2) Timpul de icircnjumătățire 12t reprezintă timpul icircn care concentraţia inițială a reactantului scade la jumătate
Se dau
- mase atomice H ndash 1 C ndash 12 N ndash 14 O ndash 16 Na ndash 23 K ndash 39 I ndash 127 Zn ndash 65 Cl ndash 355
- volumul molar (cn) 3 1
mV 224 dm mol
- numărul lui Avogadro 23 1
AN 6022 10 mol
- constanta universală a gazelor 3 1 1 1 1R 0082 atm dm mol K 8314 J mol K
- numărul lui Faraday 1F 96485 C mol 51 atm 1013 10 Pa
NOTĂ Timp de lucru 3 ore
Subiecte elaborate şi prelucrate de
prof Irina Popescu Colegiul Naţional bdquoI L Caragialerdquo Ploieşti
prof Iuliana Costeniuc Colegiul Naţional bdquoGrigore Moisilrdquo Bucureşti
prof Vasile Sorohan Colegiul Naţional bdquoCostache Negruzzirdquo Iaşi
pag 1 din 5
OLIMPIADA DE CHIMIE
etapa județeanăa municipiului Bucureşti
17 martie 2018
Clasa a XII-a
Varianta 1
BAREM DE EVALUARE ȘI DE NOTARE
Orice modalitate corectă de rezolvare a cerințelor se va puncta corespunzător
Subiectul I helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 20 puncte
A) 10 puncte
a)
3
6 6
3 3
6 6 6 6
0
c CH OH( )
0
c C H ( )
3
CH OH CH OH
3
C H C H
3
am
H a kJmol
H 45a kJmol
n 2x moli m 64 10 x kg se degajă2xa kJ
n 3x moli m 234 10 x kg se degaja135xa kJ
m 298 10 x kg se dega
l
l
3
6 6
33
0
c CH OH( )
0
c C H ( )
jă Q =155x kJ
37450 298 10Q q m 155xa 37450 298 10 x a 720
155
H a 720 kJmol
H 45a 3240 kJmol
l
l
(3 p)
3 6 6CH OH C H amn n 1 mol m 110 g 011 kgse degajă (720 3240) kJ
3960q 36000 kJkg
011
(2 p)
b)
i c i
1000 1000q H q 720 22500 kJkg
M 32
s iq q n 44 unde n - numărul de moli de apă care rezultă la arderea unui kg de metanol
(2 p)
3 2
3 2 2 2
CH OH H O(g)
s i
3CH OH O CO (g) 2H O(g)
2
2m 1 kg n kmoli 625 moli
32
q q n 44 22500 625 44 25250 kJkg
(3 p)
pag 2 din 5
B) 10 puncte
a)
cedat primit
NaOH primit
0
s
s
0
i i
Q Q
n 01 moli Q 01 41300 4130 J
Q 4130Q (C m c) t t 655
C m c 3 150 418
t t t t t t 2655 C
(4 p)
b)
2NaOH H O(formata) neutr
primit
sf
sf
HCl s s
sf
n 01 moli n 01 moli H 01 ( 5725) 5725 kJ 5725 J
Q 5725 J
QQ (C m c) t t
C m c
n 01 moli V 01 L soluţie HCl m 100 g soluţie HCl
m 150 100 250 g soluţie NaC
l
(4 p)
0 0
f i f
5725t t t 546 t 2546 C
3 250 418
(2 p)
Subiectul II helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25 puncte
A) 10 puncte
Aplicacircnd legea lui Hess icircn ciclurile date rezultă
a) 0 0 0 0
KI(s) diz KI(s) hidr hidrK (aq) I (aq)U H H H
0 0 0 0
KI(s) hidr hidr diz KI(s)K (aq) I (aq)U H H H 64735 kJmol (5 p)
b) 2 2
0 0 0 0 0
f KI(s) subl K(s) subl I (s) disoc I (g) K(g) I(g) KI(s)
1 1H H H H I A U
2 2
2 2
0 0 0 0 0
I(g) f KI(s) subl K(s) subl I (s) disoc I (g) K(g) KI(s)
1 1A H H H H I U 2952 kJmol
2 2 (5 p)
B) 15 puncte
a) 2 (s) (g) (g)(1) I I I 0
1H
2
0
2 (s) 2 (g) subl I (s)I I H 628 kJmol
2
0
2 (g) (g) disoc I (g)I 2I H 1525 kJmol
(g) (g) 1 I(g)I I e I 10084 kJmol
(g) (g) I(g)I e I A 2952 kJmol
2 2
0 0 0
1 subl I (s) disoc I (g) 1 I(g) I(g)H H H I A 9285 kJmol (5 p)
b)
2 (s) (g)I 2e 2I
2
0
2 (s) 2 (g) subl I (s)I I H 628 kJmol
2
0
2 (g) (g) disoc I (g)I 2I H 1525 kJmol
pag 3 din 5
(g) (g) I(g)2I 2e 2I 2A 2 ( 2952) kJ
2 2
0 0 0
subl I (s) disoc I (g) I(g)H H H 2A 3751 kJmol (5 p)
c)
Consideracircndu-se procesele de recombinare a fragmentelor rezultate icircn scindările (1) şi (2)
(g) (g) 2 (s)I I I
2 2
0 0 0 0
1 1 subl I (s) disoc I (g) 1 I(g) I(g)
H H ( H H I A ) 9285 kJmol
(g) 2 (s)2I I
2 2
0 0 0
2 subl I (s) disoc I (g)
H ( H H ) 2153 kJmol (4 p)
Inversul procesului (1) este favorizat energetic deoarece recombinarea fragmentelor este un proces puternic
exoterm (1 p)
Subiectul III helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25 puncte
a)
2
2 0 2
1 Zn Zn
0059Oxidare Zn Zn 2e lg[Zn ]
2
(3 p)
22 2
0 2 12
2 2 2 OH OO H
1 0059Reducere 2H O 2e H O lg([H ] p )
2 2
(3 p)
2[Zn ] [H ] 1M 2OP 1 atm
2 22
0 0
2 1 H OO H Zn ZnE 1229 ( 0762) 1991 V gt 0 (3 p)
dizolvarea zincului icircn soluția data are loc spontan (1 p)
b) Icircn timpul dizolvării Zn concentrația ionilor Zn2+
crește iar cea a H+ scade Procesul icircncetează atunci cacircnd
concentrațiile Zn2+
și H+ ajung la astfel de valori icircncacirct forţa electromotoare E este egală cu zero (3 p)
2 2 2 22 2
2 20 0 0 0
2 1 2 2H O H OO H O HZn Zn Zn Zn
0059 [H ] 0059 [Zn ]E lg 0 lg
2 [Zn ] 2 [H ]
2 267
2 2
[Zn ] [Zn ]lg 6749 3 10
[H ] [H ]
(3 p)
Pe baza raportului de mai sus se pot evalua concentrațiile ionilor Zn2+
și H+ atunci cacircnd procesul icircncetează
Scăderea concentrației H+ este de două ori mai rapidă decacirct creșterea concentrației ionilor Zn
2+ Astfel
concentrațiile ionilor Zn2+
și H+ sunt date de ecuaţiile
2
2
Zn[Zn ] 1 C
şi 2H Zn[H ] 1 C 1 2 C
(4 p)
2
2 2 2
2
67 2 67Zn
2 Zn Zn Zn
Zn
1 C3 10 (1 4 C 4 C ) n 1 C unde n 3 10
(1 2 C )
2 2
2
Zn Zn4n C (4n 1) C n 1 0
4n 1 4n şi n 1 n
2 2 2 2
2
Zn Zn Zn Zn4n C 4n C n 0 2 C 1 C 05 şi 2H Zn
C 2 C 1 2[Zn ] 15M (3 p)
[H ] 0 adică bdquodizolvareardquo Zn icircncetează atunci cacircnd tot HCl s-a consumat icircn proces (2 p)
pag 4 din 5
Subiectul IV helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 30 puncte
a)
Fie - gradul de disociere al reactantului X
X (reacţ) X (reacţ)
0 (X) 0
C P
C P X (reacţ) 0 0 X (reacţ) 0XP P P P P (1 ) P unde XP - presiunea parţială a
reactantului X la momentul t
X(g) 2Y(g) 2Z(g)
Momentul PX PY PZ P
t 0 P0 - -
t 0(1 ) P 02 P 02 P 0(1 3 ) P
t 0 02P 02P 04P
k t0 0
X 0
0 (X)
X
C P P 1ln ln ln k t ln k t 1 e
C P (1 )P 1
La momentul t 0P (1 3 ) P k t k t
0 0 0 0P P 3(1 e )P P 4P 3P e
k t k t0 0
0 0
4P P 3Pe e
3P 4P P
0
0
3Pk t ln
4P P
0
0
3P1k ln
t 4P P
(6 p)
t = 200 s (1) 3 1
1k 10 s
t = 400 s (2) 3 1
1k 10 s
t = 600 s (3) 4 1
1k 999 10 s
t = 800 s (4) 3 1
1k 10 s
t = 1200 s (5) 3 1
1k 10 s
(1) (2) (3) (4) (5)
1 1 1 1 1k k k k k k rezultă că reacţia este de ordinul 1 (5 p)
b) Constanta de viteză la 298 K este 3 1k 10 s (1 p)
12 3
ln 2 0693n 1 t 693 s
k 10 (3 p)
c) La momentul t = 15 min de la icircnceputul reacţiei k t k t
0 0 0P 4P 3P e (4 3 e )P 834 Torr (3 p)
0P 4P 1200 Torr (3 p)
d) 0 0
X 0
P P 1 1 1ln ln k t ln k t k ln
P (1 )P 1 t 1
La t = 800 s 3 11 1
k ln 2878 10 s800 1 09
(4 p)
EaRTk A e
pag 5 din 5
E
RTa
k A e
a a
a a
E Ek R k 1 1 1 1 R kln ln ln T 40374 K
k RT RT E k T T T T E k (5 p)
Barem elaborat de
prof Irina Popescu Colegiul Naţional bdquoI L Caragialerdquo Ploieşti
prof Iuliana Costeniuc Colegiul Naţional bdquoGrigore Moisilrdquo Bucureşti
prof Vasile Sorohan Colegiul Naţional bdquoCostache Negruzzirdquo Iaşi
pag 7 din 7
ANEXA TABELUL PERIODIC AL ELEMENTELOR
pag 1 din 7
OLIMPIADA DE CHIMIE
etapa județeanăa municipiului Bucureşti
17 martie 2018
Clasa a X-a
BAREM DE EVALUARE ȘI NOTARE
Varianta 1
Orice modalitate de rezolvare corectă a cerințelor se va puncta corespunzător
Subiectul I 25 puncte
A 13 puncte
1
2 2 2
4
4 2x y
x y yC H O x CO H O
2COV 20 3cm
2O consumatV = 70 ndash 45 = 253cm
2 2C H 3 puncte
2 a Formula de structură a tetra-terț-butilmetanului15 puncte
denumirea IUPAC a tetraterț-butilmetanului 2244-tetrametil-33-diterț-butilpentan 15 puncte
b 3 radicali divalenți provin de la tetraterț-butilmetan 075 puncte
3 a 13511-tridecatetraen-79-diină 15 puncte
b formula de structură a unui izomer de poziție al compusului Y care are două legături triple marginale
05 puncte
4 a
CH3 C
O
COOH 075 puncte
izopren K2Cr2O7 H2SO4 = 1 3 12 15 puncte
b 4 formule de structură 4 x 05 = 2 puncte
CH2 CH C
OH
CH3
CH3
CH2 CH C
OH
CH3
CH2H
CH3 CH C
OH
CH3
CH2
CH2 CH C
OH
CH3
CH22
B 12 puncte
a B și C au icircn moleculă cacircte 14 atomi de carbon terțiar și 6 atomi de carbon cuaternar
- compușii B și C 2 x 075 = 15 puncte
- nrat de carbon terțiar 025 puncte
- nrat de carbon cuaternar 025 puncte
b 3-fenil-3-m-tolil-3-p-tolilpropenă 125 puncte
pag 2 din 7
C
COOHCOOH
COOH
075 puncte
2
a b
2 formule x 1=2 puncte
3 a
formulele de structură ale celor 3 compuși izomeri notați cu literele XYZ sunt
CH2 CH CH CH CH CH2
Br Br
CH2 CH CH CH CH CH2
Br Br
CH2 CH CH CH CH CH2
Br Br
formulele de structură ale celor 3 compuși izomeri notați cu literele XYZ 3 x 075 p = 225puncte
produsul majoritar este 16-dibromo-24-hexadienă CH2 CH CH CH CH CH2
Br Br 075 puncte
b
formulele de structură ale substanțelor notate cu literele ABC sunt
O
CH2
OCH3
OCH3
OCH3
OCH3
CH2
OCH3
OCH3
O OCH3
OCH3
O
OCH3
OCH3 CH2
3 x 075p = 225puncte
produsul majoritar este
O
CH2
OCH3
OCH3
075 puncte
Subiectul II 20 puncte
A 8 puncte
a
formulele de structură ale celor 2 alcooli izomeri notați cu literele A și B
OH
OH
pag 3 din 7
formula de structură a compusului notat cu litera C
formula de structură a compusului notat cu litera D
formulele de structură ale celor doi mononitroderivați aromatici X și Y
N O2 NO2
formulele de structură ale compușilor notați cu literele A B C D X Y 6 x 05 =3 puncte
b
Reacția 1 2 x 05 =1punct
OH
H2SO4
-H2O
și
OHH2SO4
-H2O
Reacția 2 1punct
H2
Reacția 3 1punct
HNO3N O2
NO2
-H2O
COOH
NO2
COOH
acidul 3 nitro-12-benzendicarboxilic
formula de structură și denumirea IUPAC 05 + 05 = 1 punct
COOH
NO2
COOH
Acidul 4 nitro-12-benzendicarboxilic
formula de structură și denumirea IUPAC 05 + 05 = 1 punct B 7 puncte
a C6H10 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip075 puncte
b formulele de structură posibile ale hidrocarburii X
CH2 CH2 CH3 CH3CH2
CH3
formulele de structură helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 3 x 1 = 3 puncte
pag 4 din 7
c formulele de structură posibile ale substanței Y
CH3 CH2 CH2 C CH2 COOH
O acidul 3-cetohexanoic
CH3 CH2 CH2C CH2 COOH
O acidul 4-cetohexanoic
CH3 CH2 CH2C CH2 COOH
O acidul 5-cetohexanoic
formulele de structură helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 3 x 05 = 15 puncte
denumirile IUPAChelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 3 x 025 = 075 puncte
formulele de structură posibile ale substanței Z
CH3 CH2 CH2C CH3
O 2-pentanonă CH3 CH2 CH2C CH3
O 3-pentanonă
formulele de structură helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 2 x 025 = 05 puncte
denumirile IUPAChelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip2 x 025 = 05 puncte
C 5 puncte
a determinarea formulei moleculare a hidrocarburii A C16H12 14 puncte
b
[O]
KMnO4H+ 8
COOH
COOH
t0C
-2H2O
C
C
O
O
O2 2
A B
formulele de structură ale substanțelor notate cu literele A B C D X Y 6 x 06 = 36 puncte
2Br2
CCl4
BrBr
Br Br
KOHetanol
-4 HBr
C D
Hidratare
O
O
2
O
O
X Y
sau invers
pag 5 din 7
Subiectul III 20 puncte
A 5 puncte
1 etină rarr acetilură disodicărarr2-butinărarr cis-2-butenă helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 2 puncte
2 benzenrarranhidridă maleică
benzen+ anhidridă maleică acilare Friedel Crafts acid 3-benzoilpropenoic helliphelliphelliphelliphelliphellip 3 puncte
Obs Se acordă 60 din punctaj dacă numărul de etape este mai mare decacirct cel din cerință
B 5 puncte
a C H = 3 2 05 puncte
b C Br = 4 1 1 punct
c 30 covalențe sigmamoleculă T 075 puncte
d compusul A 1 punct
unde Ph- este C6H5- radicalul fenil
compusul B 1 punct
e 3middot48middotNA electroni π 075 puncte
C 10 puncte
a 12 12C H 2 puncte
b
2 puncte
O
O
O
O
O
O
2 puncte
c
c1
CH CH CH CH CH CH2
1 punct
1-fenil-135-hexatrienă 1 punct
c2 36 L soluție KMnO4 2 M 2 puncte
Subiectul IV 35 puncte
A 20 puncte
1 formulele de structură posibile ale hidrocarburii
2 puncte
pag 6 din 7
2 puncte
2a
3 2 2 3 2 2CH CH CH CH CH CH CH CH
formulele de structură ale substanțelor obținute 2 x 075 = 15 puncte
b
CH CH CH2 CH2
formulele de structură ale substanțelor obținute 2 x 075 = 15
puncte
c
CH2 CH2
formulele de structură ale substanțelor obținute 2 x 075 =15 puncte
3 a
helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 2 puncte
b
b1 formula de structură a polinorbornenei
helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 2 puncte
b2
COOHCHOO
helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 2 puncte
4 a 3-metil-139-decatrienă 075 puncte
b formula de structură a compusului 179 3decatrien onă 075 puncte
t0C KMnO4
H2SO4
(A)
COOH
C
OX Y
O
t0C KMnO4
H2SO4
O
COOH
COOH
O
WZ
formulele de structură ale substanțelor notate cu literele X Y Z Whelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 4 x 1 = 4 puncte
B 15 puncte
1 C7H16 1 punct
pag 7 din 7
CH3 CH2)5 CH3
CH3
4H2(
1 punct
2 După icircndepărtarea hidrogenul gazos amestecul rezultat este format din n-heptan lichid și toluen
Dacă pornim de la 1 mol de n-heptan după prima trecere prin reactor icircn faza lichidă obținem 015 mol toluen
După prima trecere
- 015 mol toluen
- 085 mol n-heptan
După a doua trecere
015 + 085015 = 02775 mol toluen
1 ndash 027 75= 07225 mol n-heptan
După a treia trecere
02775 + 07225015 = 03858 mol toluen
1 ndash 0386 = 0614 mol n-heptan
raționament corect 25 puncte
o conversie de peste 30 va fi realizată după 3 treceri 05 puncte
3 a
10000100
100X mol
C7H16 C7H8 + 4H2
ințial 100 0 0
consumat x 0 0
echilbru 100-x x 4x
Număr total de moli 100 + 4x
100 + 4x = PV RT
1000 27
4200082 784
mol
(100 minus x) + x + 4x = 420
unde x = 80 mol
p(H2) = (480 420) 27 = 2057 atm
p(C7H8) = (80 420) 27 = 514 atm
p(C7H16) = [(100ndash80) 420] 27 = 128 atm
raționament corect 25 puncte
valorile numerice ale celor 3 presiuni parțiale 3 x 05p =15 puncte
b conversie = 80 100 = 08 = 80 05 puncte
c constanta de echilibru
7 8 2
7 16
4
HC H
p
C H
p pK
p
= 718middot105 1 punct
4
a C7H8 + H2 C6H6 + CH4 15 puncte
b C7H8 + H2 C6H6 + CH4
Din constanta de echilibru a reacției de mai sus se determină conversia toluenului icircn benzen = 0861= 861
Raționament corect 25 puncte
Valoare numerică a conversiei 05 puncte
Barem elaborat de
Gheorghe Costel profesor la Colegiul Național Vlaicu Vodă Curtea de Argeș
Carmen Boteanu profesor la Şcoala Centrală Bucureşti
Dorina Facircntacircnă-Galeru profesor la Colegiul Naţional Militar Ştefan cel Mare Cacircmpulung Moldovenesc
Ministerul Educației Naționale
pag 1 din 4
OLIMPIADA DE CHIMIE etapa județeanăa municipiului Bucureşti
17 martie 2018
Clasa a XI-a
Varianta 1
Subiectul I helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 20 puncte
A 12 puncte
Pentru compușii de mai jos care au următoarele denumiri
A 123-triclorociclopentan
B 25-dibenzilidenciclopentanona
C acid ciclopentil-235-tricarboxilacetic
D acid trideca-3578-tetraen-1012-diinoic
E acid 4-cloro-25-heptadien-17-dioic
F 23-diclorobiciclo[221]heptan
G 24-dicloropentan-3-ol
H 25-diclorospiro[33]heptan
rescrieți tabelul de mai jos pe foaia de concurs și completați-l conform cerințelor
Compusul Formula de structură a
compusului Numărul stereoizomerilor
Numărul perechilor de
enantiomeri
A
B
C
D
E
F
G
H
B 8 puncte
O probă bdquoardquo dintr-un amestec echimolecular conține doi acizi saturați (A) un acid monocarboxilic
și (B) un acid dicarboxilic care are icircn moleculă un atom de carbon mai mult decacirct acidul (A) Dacă
proba bdquoardquo se tratează cu NaOH rezultă un amestec bdquobrdquo de trei săruri icircn care procentul masic de
sodiu este de 23 Dacă aceeași probă bdquoardquo se tratează cu PCl5 icircn exces și apoi este supusă
esterificării cu etanol luat icircn exces de 25 se obține un amestec organic bdquocrdquo care conține alături de
esteri și 12212 etanol (procente masice)
a Calculați masa probei bdquoardquo necesară obținerii a 500 g amestec bdquobrdquo
b Identificați cei doi acizi din proba bdquoardquo
c Calculați masa amestecului organic bdquocrdquo
Ministerul Educației Naționale
pag 2 din 4
Subiectul II 25 puncte
A
1 17 puncte
Determinati formula moleculară stabiliți formula de structură și denumirea pentru compusii (A)
(B) (C) și (D) despre care se cunosc următoarele informații
a Compusul (A) conține 3555 O (procent masic) are icircn moleculă un atom de carbon terțiar nu
reacționează cu NaOH icircn reacția cu sodiul eliberează 224 L (cn) H2 per mol (A) și consumă la
oxidare 1 L de solutie acidă de K2Cr2O7 13M per mol A
b Compusul (B) este o monoamină saturată are 4 stereoizomeri optici reacționează cu HNO2 iar
la arderea a 02 mol (B) se consumă 2184 L (cn) de aer (cu 20 O2 procente de volum)
c Compusul aromatic (C) (p-disubstituit) are 2 atomi de oxigen icircn moleculă și nu are atomi de
carbon cuaternar icircn reacție cu NaOH formează o sare monosodică iar icircn reacție cu anhidrida
acetică formează un compus monoacetilat masa molară a compusului (C) crescacircnd după acilare
cu 3043
d Compusul dihalogenat (D) are 2 stereoizomeri formează prin hidroliză un compus care tratat cu
reactivul Fehling formează un precipitat roșu Din 214 g (D) supuse analizei cantitative s-au
obținut 376 g precipitat gălbui
2 8 puncte
Stabiliți formulele de structură și numărul izomerilor pentru
a compușii izomeri de constituție care au aceeași formulă moleculară cu (A) și au unul sau mai
mulți atomi de carbon asimetric icircn moleculă
b compușii izomeri de constituție care au aceeași formulă moleculară cu (B) și nu reacționează cu
clorura de acetil
c compușii trisubstituiți izomeri care au aceeași formulă moleculară cu (C) și au comportament
chimic identic cu acesta
d compușii izomeri de constituție care au aceeași formulă moleculară cu (D) ai căror izomeri
geometrici sunt optic activi
Subiectul III helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25 puncte
A 13 puncte
Un acid gras saturat (A) este polietoxilat cu oxid de etenă formacircnd un hidroxiester (X) icircn care
procentul masic de oxigen este de 2666 și un diester (Y) icircn care procentul masic de oxigen este
de 2126 Pentru obținerea fiecărui ester s-a folosit aceeași cantitate de oxid de etenă Dacă se iau
icircn lucru 50 mol de acid (A) conversia oxidului de etenă este de 100 iar conversia totală a
acidului (A) este de 90
a Identificați acidul gras (A) scrieți formula de structură și denumirea acestuia
b Stabiliți formulele de structură ale celor doi esteri (X) și (Y)
c Calculați cantitatea (moli) de oxid de etenă luat icircn lucru
d Calculați procentul molar de acid (A) netransformat și procentul masic de hidroxiester (X) icircn
amestecul organic rezultat
Ministerul Educației Naționale
pag 3 din 4
B 12 puncte
Scrieți formulele de structură ale compușilor din schemele de transformări de mai jos
1)
X rarr A
rarr B
rarr C
Y
D
rarr E
rarr F
Z rarr G
rarr H
rarr I
icircn care X ndash anisolul Y ndash ciclohexanona Z ndash 2-butenilfenileterul
2)
L
rarr M rarr N
O
rarr P
rarr R(C7H15N)
R(C7H15N)
rarr S
- L este o hidrocarbură ciclică cu formula moleculară C5H8
- Reducerile se fac cu NaBH3CN și nu au loc la gruparea carbonil
- P este o bază azotată heterociclică supusă unor eliminări (degrădari) Hofmann
Subiectul IV helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 30 puncte
A 10 puncte
Salbutamolul este un bronhodilatator folosit icircn tratamentul astmului și al bronșitei cronice
Salbutamolul (notat cu F) se poate obtine conform schemei de mai jos
rarr
rarr
rarr
rarr
icircn care
- reacția 1 este o transpoziție Fries icircn care esterii fenolici se transforma icircn p-acilfenoli
- substanța (A) este un compus o-disubstituit
- compusul (B) are formula moleculară C9H8O4
- substanța notată cu X este N-benzilterțbutilamina
- F are formula moleculară C13H21O3N
a Scrieți formulele de structură și denumirile IUPAC pentru compușii (A) și (B)
b Realizați sinteza compusului X prin maxim 6 reacții pornind de la acidul benzoic și acidul
dimetilpropanoic specificacircnd condițiile de reacție
c Scrieți formulele de structură ale substanțelor C D E F și G
B 10 puncte
Identificați substanțele notate cu litere din schema de mai jos și scrieți formulele de structură ale
acestora
rarr
rarr
rarr rarr
utilizacircnd următoarele informații
- substanța A cu formula moleculară C10H16O2 reacționează cu H2Ni icircn raport molar 1 3 și
dă reacția iodoformului
Ministerul Educației Naționale
pag 4 din 4
- formula de structură a substanței C este
- DIAB (diizoamilboranul) este un reactiv de hidroborurare selectivă
- diazometanul este folosit pentru metilarea unor grupe acide
C 10 puncte
1 Explicați de ce separarea izomerilor orto și para ai nitrofenolului se poate face prin antrenare cu
vapori de apă
2 Un amestec echimolecular de dietilamină și trietilamină se tratează cu clorură de acetil icircn exces
Scrieți ecuațiile reacțiilor care au loc și notați denumirea compușilor din amestecul final
3 Scrieți maxim cinci ecuații ale reacțiilor prin care fenilizopropilcetona se poate transforma icircn
fenilterțbutilcetonă
Se dau
- masele atomice H- 1 C- 12 N- 14 O- 16 K- 39 Cr- 55 Br- 80 Ag- 108 I- 127
- volumul molar (cn) 3 1
mV 224 dm mol
NOTĂ Timp de lucru 3 ore
Subiecte elaborate și prelucrate de
prof Carmen Bodea Colegiul Național Silvania Zalău
Ministerul Educației Naționale
pag 5 din 4
prof Mariana Pop Liceul Teoretic Emil Racoviță Baia Mare
pag 1 din 7
OLIMPIADA DE CHIMIE etapa județeanăa municipiului Bucureşti
17 martie 2018
Clasa a XI-a Varianta 1
Orice modalitate corectă de rezolvare a cerințelor va fi punctată corespunzător
Subiectul I helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 20 puncte
A 12 puncte
Compusul Formula de structură a compusului Numărul
stereoizomerilor
Numărul
perechilor de
enantiomeri
A
4 1
B
3 -
C
16 8
D CH CndashC CndashCH=C=CHndashCH=CHndashCH=CHndashCH2ndashCOOH 8 4
E HOOCndashCH=CHndashCHClndashCH=CHndashCOOH 4 1
F
3 1
G CH3ndashCHClndashCHOHndashCHClndashCH3 4 1
H
4 2
formula de structură 05 puncte
număr de stereoizomeri 05 puncte
numărul perechilor de enantiomeri 05 puncte
Total 8 compuși x 15 puncte = 12 puncte
pag 2 din 7
B 8 puncte
a Icircn 500 g amestec bdquobrdquo sunt 5 mol Na+ 1 p
500 = m ndash 5 g (H) + 5 23 g Na rarr m = 390 g amestec bdquoardquo 1 p
b) Macid1 Macid2 = Macid1 + 44 Mester1= Macid1 + 28 Mester2= Macid1 + 100
x - mol de acizi 3x mol etanol reacționați y - mol alcool nereacționat
y = 025∙3x = 12212∙mamestec bdquocrdquo100 rarr mamestec bdquocrdquo = 2825x 1 p
mamestec bdquocrdquo= 2825x = x∙(Mac1 + 28) + x∙(Mac1 + 100) + x∙075∙46 2 p
Macid1= 60 g molrarr acid acetic (CH3-COOH) 05 p
Macid2= 104 gmol rarr acid malonic (HOOC-CH2-COOH) 05 p
c) x = 2378 mol acid 1 p
mamestec bdquocrdquo = 671785 g 1 p
Subiectul II helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25 puncte
A
1 17 puncte
a) 4 puncte
A H2 = 1 1 rArr diol M = 90 gmol
rArr C4H10O2 2 puncte
A [O] = 1 1 rarr 1 grupă -OH la Cp și 1 grupă -OH la Ct
A
15 puncte 2-metilpropan-12-diol 05 puncte
b) 4 puncte
B O2 = 02 195 = 1 975
CnH2n+3N + 975O2 rarr nCO2 + (n+15)H2O +
N2
2 middot 975 = 3n + 15 rArr n = 6
rArr C6H15N 3 puncte
B
05 puncte
2-amino-3-metilpentan 05 puncte
c) 5 puncte
Mc = 42 rArr Mc =
= 138 gmol
C CnH2n-6O2 rArr n = 8
rArr C8H10O2 3 puncte
C NaOH = 1 1 rArr 1 grupă OH fenolică
C anh = 1 1 rArr Nu exista alta grupă OH deci al doilea atom de oxigen va fi eteric
C HO ndash C6H4 ndash O ndash CH2 ndash CH3 15 puncte
p-etoxifenol 05 puncte
d) 4 puncte
D AgBr = 1 2
02 mol AgBr rArr 01 mol D
rArr MD = 214
rArr C4H6Br2 (NE=1) 2 puncte
D CH3 ndash CH = CH ndash CHBr2 15 puncte
11-dibromo-2-butena 05 puncte
pag 3 din 7
2 8 puncte
a) C4H10O2 (NE=0) dioli (3) + hidroxieteri (4) = 7 compuși izomeri x 025 puncte = 175 puncte
b) C6H15N - Amine terțiare izomere 7 x 025 puncte = 175 puncte
(=4)
(=2)
(=1)
c) C8H8O2 - 10 compuși izomeri (săgeata indică poziția grupei ndashOH) x 025 puncte = 25 puncte
d) C4H6Br2 (NE = 1) 5 compusi izomeri x 04 puncte = 2 puncte
pag 4 din 7
Subiectul III helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25 puncte
A 13 puncte
a) 7 puncte
A CH3-(CH2)a-COOH 05 p
X R-COO-(CH2-CH2-O-)nH 1 p
Y R-COO-(CH2-CH2-O-)nOC-R 1 p
(1) O (icircn X) = acid
16(2 n)x1002666
M 44n
1 p
(2) O (icircn Y) = acid
16(3 n)x1002126
2M 44n 18
1 p
din relațiile (1) și (2) rezultă Macid și n
MA = 200 gmol 2 p
CH3-(CH2)10-COOH acid dodecanoic (acid lauric) 05 p
b) 2 puncte
n=5 1 p
X CH3-(CH2)10-COO-(CH2-CH2-O-)5H 05 p
Y CH3-(CH2)10-COO-(CH2-CH2-O-)5-OC-(CH2)10-CH3 05 p
c) 25 puncte
A + 5 oxid de etenă rarr X 05 p
x mol 5x mol x mol
2A + 5 oxid de etenă rarr Y + apă 05 p
2x mol 5x mol x moli x mol
A rarr A
y moli y mol 05 p
Din Ctot rarr x = 15 mol 05 p
număr de moli de oxid de etenă = 150 moli 05 p
d) 15 puncte
y = 5 mol A (netransformat)
A (molar) netransformat= 10 05 p
mamorganic final = 16330 g
X (masic) = 3858 1 p
B 12 puncte
16 formule de structură x 075 puncte = 12 puncte
Formulele de structură ale compușilor X Y Z nu se punctează
X A B C
pag 5 din 7
Y D E F
Z G H I
2)
L M N O
P R S
(14-pentadiena)
Subiectul IV helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 30 puncte
A 10 puncte a 25 puncte
A B
05 puncte 1 punct
acid 2-oxietanoilbenzoic 05 puncte acid 5-etanoil-2-hidroxibenzoic 05 puncte
b) (6 ecuații x 0 5 = 3 puncte) Obs Se acordă 60 din punctaj dacă ecuațiile reacțiilor sunt
corecte dar numărul lor este diferit de cel din cerință
(CH3)3CndashCOOH rarr (CH3)3Cndash
(CH3)3CndashCONH2
(CH3)3CndashNH2 (terțbutilamina = Z)
C6H5ndashCOOH rarr C6H5ndashCOCl
rarr C6H5ndashCONHndashC(CH3)3
rarr C6H5ndashCH2ndashNHndashC(CH3)3
- red cu Na ndashOH sau LiAlH4
c) 45 puncte
4 formule de structură x 1 punct = 4 puncte
pag 6 din 7
C D
E F
G Toluen 05 puncte
B 10 puncte
Substanța A C10H16O2 (NE = 3)
A H2 = 1 3 rArr 3 legături π
Reactia iodoformului este o reacție specifică pentru grupa carbonil cetonic care are icircn poziția o
grupă metil
Reacția 1 (HO- - H2O) este o condensare crotonică intramoleculară
formula de structură a lui B este
formula de structură a lui A este
D E F G
CH3
CH
COOCH3
CH2OH
CH3
CH3
CH
COOH
CH2OH
CH3
Structura A = 5 puncte
B D E F G - 5 structuri x 1 = 5 puncte
pag 7 din 7
C 10 puncte
1 2 puncte
Izomerul orto formează legături de hidrogen intramoleculare (05 puncte)
Izomerul para formează legături de hidrogen intermoleculare (05 puncte)
Deci punctul de fierbere izomer para gt punctul de fierbere izomer orto izomerul para nu poate fi
antrenat cu vapori de apă (1 punct)
2 3 puncte
(C2H5)2NH + CH3-COCl rarr CH3-CON(C2H5)2 + HCl
(C2H5)3 + HCl rarr (C2H5)3NH+Cl
- 2 x 075 = 15 puncte
Amestecul final de reacție va conține următorii compuși
- NN-dietilacetamida clorura de trietilamoniu și excesul de clorură de acetil 3x05= 15 puncte
3 5 puncte
C6H
5 C
O
CH (CH3)2
CH3MgBr
C6H
5 C CH (CH3)2
CH3
OH
KMnO4H
2O
C6H
5 C
CH3
OH
C
CH3
OH
CH3 C
6H
5 C
O
C(CH3)3
1 +
2 + H2O
H2O3 --
4 +
5H+
H2O--
1 2 - adiție CH3MgBr (la grupa carbonil) urmată de hidroliză
3 4 - deshidratare și oxidarea dublei legături cu reactiv Baeyer
5 - transpoziție pinacolică
5 ecuații x 1punct = 5 puncte
Obs Se acordă 60 din punctaj dacă ecuațiile reacțiilor sunt corecte dar numărul lor este diferit de cel
din cerință
Barem elaborat de
prof Carmen Bodea Colegiul Național Silvania Zalău
prof Mariana Pop Liceul Teoretic Emil Racoviță Baia Mare
pag 1 din 3
OLIMPIADA DE CHIMIE
etapa județeanăa municipiului Bucureşti
17 martie 2018
Clasa a XII-a
Varianta 1
Subiectul I helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 20 puncte
A Un amestec de metanol şi benzen icircn raport molar 2 3 are puterea calorică inferioară de 3745 MJkg La
arderea unui mol de benzen se degajă de 45 ori mai multă căldură decacirct la arderea unui mol de metanol apa
obţinută fiind icircn stare gazoasă Se cer
a) calculaţi puterea calorică inferioară a unui amestec echimolar de metanol şi benzen
b) calculaţi puterea calorică superioară a metanolului știind că entalpia standard de vaporizare a apei este 0
2vap H O( )
H 44 kJmol l
B La 200 C icircntr-un calorimetru cu capacitatea calorică C = 3 JK se introduc 4 g NaOH şi 146 mL de apă
distilată ( 1 g mL ) După dizolvare sistemul calorimetric se răceşte la 200
C şi apoi soluţia de NaOH se
neutralizează cu o soluţie de HCl de concentraţie 1 M ( s 1 g mL ) avacircnd temperatura 200
C Toate soluţiile
au căldura specifică 1 1c 418 J g K Știind că entalpia molară de dizolvare a NaOH este
0
diz NaOH(s)H 413 kJmol şi entalpia de neutralizare a unui acid tare cu o bază tare este
0
neutrH 5725 kJmol de apă formată se cer
a) temperatura soluţiei obţinute după dizolvarea NaOH
b) temperatura soluţiei finale după neutralizare
Subiectul II helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25 puncte
Se cunosc datele termochimice din tabelul următor 0
subl K(s)H
(kJmol)
0
subl2 (s)I
H
(kJmol)
0
dis2I (g)
H
(kJmol)
K(g)I
(kJmol)
0
diz KI(s)H
(kJmol)
1 I(g)I
(kJmol)
0
f KI(s)H
(kJmol)
0
hidr(aq)K
H
(kJmol)
0
hidr(aq)I
H
(kJmol)
878 628 1525 + 4192 + 1935 10084 - 3279 - 320 - 308
icircn care 0
subl K(s)H - entalpia standard de sublimare a potasiului 2
0
subl I (s)H - entalpia standard de sublimare a
iodului K(g)I - energia de ionizare a potasiului 1 I(g)I - prima energie de ionizare a iodului 0
diz KI(s)H - entalpia
standard de dizolvare a iodurii de potasiu 0
f KI(s)H - entalpia standard de formare a iodurii de potasiu
0
hidr K (aq)H şi 0
hidr I (aq)H - entalpia standard de hidratare a ionului de K respectiv a ionului de I
De asemenea se dau ciclurile
K(s)
K(g)
K(g)
+ 12
I2(s)
I(g)
I(g)+
KI(s)
hidratareK(aq) I(aq)+
U0KI
subl
imar
e
I2(g)21
dis
oci
ere
sub
lim
are
A
dizo
lvar
e
IK
pag 2 din 3
A) Se dizolvă 1 mol de KI(s) icircntr-o cantitate mare de apă obţinacircndu-se o soluţie foarte diluată Folosind
ciclurile de mai sus şi datele termochimice din tabelul dat calculaţi
a) energia de rețea a iodurii de potasiu0
KI(s)U (energia care se degajă la formarea unui mol de KI(s) (cristal) ca
urmare a atracțiilor electrostatice icircntre ionii gazoși de sarcini opuse (g) (g) (s)K I K I )
b) I(g)A - afinitatea pentru electron a iodului
B) Molecula de iod se poate scinda icircn două moduri
2 (s) (g) (g)(1) I I I 2 (s) (g)(2) I 2I
Folosind datele termochimice corespunzătoare
a) calculaţi variaţia de entalpie ce icircnsoțește procesul (1)
b) calculaţi variaţia de entalpie ce icircnsoțește procesul 2 (g)(s)
I 2e 2I
c) consideracircndu-se procesele de recombinare a fragmentelor rezultate icircn scindările (1) şi (2) precizaţi care
proces este favorizat termodinamic
Subiectul III helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25 puncte
O lamă de zinc pur cu masa suficient de mare este pusă icircn contact cu o soluție apoasă bine oxigenată
(2OP = 1 atm = const) care conţine HCI și ZnCl2 Concentrația HCl și concentraţia ZnCl2 sunt HClC = 1 M
respectiv 2ZnClC = 1 M iar temperatura electrolitului este de 25
0 C bdquoDizolvareardquo Zn icircn această soluție ar putea fi
reprezentată prin ecuaţia
2 2 2
1Zn 2HCI O ZnCl H O
2
Cunoscacircndu-se potenţialele standard de reducere 0
2Zn Zn0762 V şi
2 2
0
O H H O1229 V se cere
a) precizaţi dacă Zn bdquose dizolvărdquo sau nu icircn soluția dată
b) dacă Zn bdquose dizolvărdquo icircn soluția dată consideracircndu-se volumul soluției constant determinaţi prin calcul
concentraţia molară a ionilor 2Zn
la care procesul spontan icircncetează Explicaţi concluzia la care aţi ajuns
Informație
Pentru procesul de reducere ox ne red ecuaţia lui Nernst pentru potenţialul de reducere la 250 C este
0
0059 [ ]lg
[ ]ox red ox red
ox
n red unde [ ]ox - concentrația formei oxidate [ ]red - concentrația formei
reduse n - numărul de electroni implicat icircn procesul redox
Subiectul IV helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 30 puncte
Ecuaţia reacţiei de descompunere a substanței X este X(g) 2Y(g) 2Z(g)
La descompunere presiunea totală (P) icircn sistem variază astfel
t (s) 0 200 400 600 800 1200 1600
P (Torr) 300 4632 5968 706 7957 929 10183
Temperatura se menține constantă şi este 298 K De asemenea volumul reactorului este constant şi amestecul de
reacție se comportă ca un gaz perfect Se cer
a) verificaţi faptul că reacţia de descompunere a substanței X este de ordinul 1
b) determinaţi constanta de viteză şi timpul de icircnjumătățire
c) calculaţi presiunea amestecului de reacție după 15 minute şi la sfacircrşitul reacţiei
pag 3 din 3
d) cunoscacircndu-se energia de activare 410 J molaE calculaţi temperatura la care icircn 800 s reacționează 90
din cantitatea inițială de substanță X
Informații
1) Pentru reacțiile de ordinul 1 0 (X)
X
Cln k t
C unde 0 (X)C - concentraţia inițială a reactantului X iar
XC - concentraţia la momentul t a reactantului X k - constanta de viteză
2) Timpul de icircnjumătățire 12t reprezintă timpul icircn care concentraţia inițială a reactantului scade la jumătate
Se dau
- mase atomice H ndash 1 C ndash 12 N ndash 14 O ndash 16 Na ndash 23 K ndash 39 I ndash 127 Zn ndash 65 Cl ndash 355
- volumul molar (cn) 3 1
mV 224 dm mol
- numărul lui Avogadro 23 1
AN 6022 10 mol
- constanta universală a gazelor 3 1 1 1 1R 0082 atm dm mol K 8314 J mol K
- numărul lui Faraday 1F 96485 C mol 51 atm 1013 10 Pa
NOTĂ Timp de lucru 3 ore
Subiecte elaborate şi prelucrate de
prof Irina Popescu Colegiul Naţional bdquoI L Caragialerdquo Ploieşti
prof Iuliana Costeniuc Colegiul Naţional bdquoGrigore Moisilrdquo Bucureşti
prof Vasile Sorohan Colegiul Naţional bdquoCostache Negruzzirdquo Iaşi
pag 1 din 5
OLIMPIADA DE CHIMIE
etapa județeanăa municipiului Bucureşti
17 martie 2018
Clasa a XII-a
Varianta 1
BAREM DE EVALUARE ȘI DE NOTARE
Orice modalitate corectă de rezolvare a cerințelor se va puncta corespunzător
Subiectul I helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 20 puncte
A) 10 puncte
a)
3
6 6
3 3
6 6 6 6
0
c CH OH( )
0
c C H ( )
3
CH OH CH OH
3
C H C H
3
am
H a kJmol
H 45a kJmol
n 2x moli m 64 10 x kg se degajă2xa kJ
n 3x moli m 234 10 x kg se degaja135xa kJ
m 298 10 x kg se dega
l
l
3
6 6
33
0
c CH OH( )
0
c C H ( )
jă Q =155x kJ
37450 298 10Q q m 155xa 37450 298 10 x a 720
155
H a 720 kJmol
H 45a 3240 kJmol
l
l
(3 p)
3 6 6CH OH C H amn n 1 mol m 110 g 011 kgse degajă (720 3240) kJ
3960q 36000 kJkg
011
(2 p)
b)
i c i
1000 1000q H q 720 22500 kJkg
M 32
s iq q n 44 unde n - numărul de moli de apă care rezultă la arderea unui kg de metanol
(2 p)
3 2
3 2 2 2
CH OH H O(g)
s i
3CH OH O CO (g) 2H O(g)
2
2m 1 kg n kmoli 625 moli
32
q q n 44 22500 625 44 25250 kJkg
(3 p)
pag 2 din 5
B) 10 puncte
a)
cedat primit
NaOH primit
0
s
s
0
i i
Q Q
n 01 moli Q 01 41300 4130 J
Q 4130Q (C m c) t t 655
C m c 3 150 418
t t t t t t 2655 C
(4 p)
b)
2NaOH H O(formata) neutr
primit
sf
sf
HCl s s
sf
n 01 moli n 01 moli H 01 ( 5725) 5725 kJ 5725 J
Q 5725 J
QQ (C m c) t t
C m c
n 01 moli V 01 L soluţie HCl m 100 g soluţie HCl
m 150 100 250 g soluţie NaC
l
(4 p)
0 0
f i f
5725t t t 546 t 2546 C
3 250 418
(2 p)
Subiectul II helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25 puncte
A) 10 puncte
Aplicacircnd legea lui Hess icircn ciclurile date rezultă
a) 0 0 0 0
KI(s) diz KI(s) hidr hidrK (aq) I (aq)U H H H
0 0 0 0
KI(s) hidr hidr diz KI(s)K (aq) I (aq)U H H H 64735 kJmol (5 p)
b) 2 2
0 0 0 0 0
f KI(s) subl K(s) subl I (s) disoc I (g) K(g) I(g) KI(s)
1 1H H H H I A U
2 2
2 2
0 0 0 0 0
I(g) f KI(s) subl K(s) subl I (s) disoc I (g) K(g) KI(s)
1 1A H H H H I U 2952 kJmol
2 2 (5 p)
B) 15 puncte
a) 2 (s) (g) (g)(1) I I I 0
1H
2
0
2 (s) 2 (g) subl I (s)I I H 628 kJmol
2
0
2 (g) (g) disoc I (g)I 2I H 1525 kJmol
(g) (g) 1 I(g)I I e I 10084 kJmol
(g) (g) I(g)I e I A 2952 kJmol
2 2
0 0 0
1 subl I (s) disoc I (g) 1 I(g) I(g)H H H I A 9285 kJmol (5 p)
b)
2 (s) (g)I 2e 2I
2
0
2 (s) 2 (g) subl I (s)I I H 628 kJmol
2
0
2 (g) (g) disoc I (g)I 2I H 1525 kJmol
pag 3 din 5
(g) (g) I(g)2I 2e 2I 2A 2 ( 2952) kJ
2 2
0 0 0
subl I (s) disoc I (g) I(g)H H H 2A 3751 kJmol (5 p)
c)
Consideracircndu-se procesele de recombinare a fragmentelor rezultate icircn scindările (1) şi (2)
(g) (g) 2 (s)I I I
2 2
0 0 0 0
1 1 subl I (s) disoc I (g) 1 I(g) I(g)
H H ( H H I A ) 9285 kJmol
(g) 2 (s)2I I
2 2
0 0 0
2 subl I (s) disoc I (g)
H ( H H ) 2153 kJmol (4 p)
Inversul procesului (1) este favorizat energetic deoarece recombinarea fragmentelor este un proces puternic
exoterm (1 p)
Subiectul III helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25 puncte
a)
2
2 0 2
1 Zn Zn
0059Oxidare Zn Zn 2e lg[Zn ]
2
(3 p)
22 2
0 2 12
2 2 2 OH OO H
1 0059Reducere 2H O 2e H O lg([H ] p )
2 2
(3 p)
2[Zn ] [H ] 1M 2OP 1 atm
2 22
0 0
2 1 H OO H Zn ZnE 1229 ( 0762) 1991 V gt 0 (3 p)
dizolvarea zincului icircn soluția data are loc spontan (1 p)
b) Icircn timpul dizolvării Zn concentrația ionilor Zn2+
crește iar cea a H+ scade Procesul icircncetează atunci cacircnd
concentrațiile Zn2+
și H+ ajung la astfel de valori icircncacirct forţa electromotoare E este egală cu zero (3 p)
2 2 2 22 2
2 20 0 0 0
2 1 2 2H O H OO H O HZn Zn Zn Zn
0059 [H ] 0059 [Zn ]E lg 0 lg
2 [Zn ] 2 [H ]
2 267
2 2
[Zn ] [Zn ]lg 6749 3 10
[H ] [H ]
(3 p)
Pe baza raportului de mai sus se pot evalua concentrațiile ionilor Zn2+
și H+ atunci cacircnd procesul icircncetează
Scăderea concentrației H+ este de două ori mai rapidă decacirct creșterea concentrației ionilor Zn
2+ Astfel
concentrațiile ionilor Zn2+
și H+ sunt date de ecuaţiile
2
2
Zn[Zn ] 1 C
şi 2H Zn[H ] 1 C 1 2 C
(4 p)
2
2 2 2
2
67 2 67Zn
2 Zn Zn Zn
Zn
1 C3 10 (1 4 C 4 C ) n 1 C unde n 3 10
(1 2 C )
2 2
2
Zn Zn4n C (4n 1) C n 1 0
4n 1 4n şi n 1 n
2 2 2 2
2
Zn Zn Zn Zn4n C 4n C n 0 2 C 1 C 05 şi 2H Zn
C 2 C 1 2[Zn ] 15M (3 p)
[H ] 0 adică bdquodizolvareardquo Zn icircncetează atunci cacircnd tot HCl s-a consumat icircn proces (2 p)
pag 4 din 5
Subiectul IV helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 30 puncte
a)
Fie - gradul de disociere al reactantului X
X (reacţ) X (reacţ)
0 (X) 0
C P
C P X (reacţ) 0 0 X (reacţ) 0XP P P P P (1 ) P unde XP - presiunea parţială a
reactantului X la momentul t
X(g) 2Y(g) 2Z(g)
Momentul PX PY PZ P
t 0 P0 - -
t 0(1 ) P 02 P 02 P 0(1 3 ) P
t 0 02P 02P 04P
k t0 0
X 0
0 (X)
X
C P P 1ln ln ln k t ln k t 1 e
C P (1 )P 1
La momentul t 0P (1 3 ) P k t k t
0 0 0 0P P 3(1 e )P P 4P 3P e
k t k t0 0
0 0
4P P 3Pe e
3P 4P P
0
0
3Pk t ln
4P P
0
0
3P1k ln
t 4P P
(6 p)
t = 200 s (1) 3 1
1k 10 s
t = 400 s (2) 3 1
1k 10 s
t = 600 s (3) 4 1
1k 999 10 s
t = 800 s (4) 3 1
1k 10 s
t = 1200 s (5) 3 1
1k 10 s
(1) (2) (3) (4) (5)
1 1 1 1 1k k k k k k rezultă că reacţia este de ordinul 1 (5 p)
b) Constanta de viteză la 298 K este 3 1k 10 s (1 p)
12 3
ln 2 0693n 1 t 693 s
k 10 (3 p)
c) La momentul t = 15 min de la icircnceputul reacţiei k t k t
0 0 0P 4P 3P e (4 3 e )P 834 Torr (3 p)
0P 4P 1200 Torr (3 p)
d) 0 0
X 0
P P 1 1 1ln ln k t ln k t k ln
P (1 )P 1 t 1
La t = 800 s 3 11 1
k ln 2878 10 s800 1 09
(4 p)
EaRTk A e
pag 5 din 5
E
RTa
k A e
a a
a a
E Ek R k 1 1 1 1 R kln ln ln T 40374 K
k RT RT E k T T T T E k (5 p)
Barem elaborat de
prof Irina Popescu Colegiul Naţional bdquoI L Caragialerdquo Ploieşti
prof Iuliana Costeniuc Colegiul Naţional bdquoGrigore Moisilrdquo Bucureşti
prof Vasile Sorohan Colegiul Naţional bdquoCostache Negruzzirdquo Iaşi
pag 1 din 7
OLIMPIADA DE CHIMIE
etapa județeanăa municipiului Bucureşti
17 martie 2018
Clasa a X-a
BAREM DE EVALUARE ȘI NOTARE
Varianta 1
Orice modalitate de rezolvare corectă a cerințelor se va puncta corespunzător
Subiectul I 25 puncte
A 13 puncte
1
2 2 2
4
4 2x y
x y yC H O x CO H O
2COV 20 3cm
2O consumatV = 70 ndash 45 = 253cm
2 2C H 3 puncte
2 a Formula de structură a tetra-terț-butilmetanului15 puncte
denumirea IUPAC a tetraterț-butilmetanului 2244-tetrametil-33-diterț-butilpentan 15 puncte
b 3 radicali divalenți provin de la tetraterț-butilmetan 075 puncte
3 a 13511-tridecatetraen-79-diină 15 puncte
b formula de structură a unui izomer de poziție al compusului Y care are două legături triple marginale
05 puncte
4 a
CH3 C
O
COOH 075 puncte
izopren K2Cr2O7 H2SO4 = 1 3 12 15 puncte
b 4 formule de structură 4 x 05 = 2 puncte
CH2 CH C
OH
CH3
CH3
CH2 CH C
OH
CH3
CH2H
CH3 CH C
OH
CH3
CH2
CH2 CH C
OH
CH3
CH22
B 12 puncte
a B și C au icircn moleculă cacircte 14 atomi de carbon terțiar și 6 atomi de carbon cuaternar
- compușii B și C 2 x 075 = 15 puncte
- nrat de carbon terțiar 025 puncte
- nrat de carbon cuaternar 025 puncte
b 3-fenil-3-m-tolil-3-p-tolilpropenă 125 puncte
pag 2 din 7
C
COOHCOOH
COOH
075 puncte
2
a b
2 formule x 1=2 puncte
3 a
formulele de structură ale celor 3 compuși izomeri notați cu literele XYZ sunt
CH2 CH CH CH CH CH2
Br Br
CH2 CH CH CH CH CH2
Br Br
CH2 CH CH CH CH CH2
Br Br
formulele de structură ale celor 3 compuși izomeri notați cu literele XYZ 3 x 075 p = 225puncte
produsul majoritar este 16-dibromo-24-hexadienă CH2 CH CH CH CH CH2
Br Br 075 puncte
b
formulele de structură ale substanțelor notate cu literele ABC sunt
O
CH2
OCH3
OCH3
OCH3
OCH3
CH2
OCH3
OCH3
O OCH3
OCH3
O
OCH3
OCH3 CH2
3 x 075p = 225puncte
produsul majoritar este
O
CH2
OCH3
OCH3
075 puncte
Subiectul II 20 puncte
A 8 puncte
a
formulele de structură ale celor 2 alcooli izomeri notați cu literele A și B
OH
OH
pag 3 din 7
formula de structură a compusului notat cu litera C
formula de structură a compusului notat cu litera D
formulele de structură ale celor doi mononitroderivați aromatici X și Y
N O2 NO2
formulele de structură ale compușilor notați cu literele A B C D X Y 6 x 05 =3 puncte
b
Reacția 1 2 x 05 =1punct
OH
H2SO4
-H2O
și
OHH2SO4
-H2O
Reacția 2 1punct
H2
Reacția 3 1punct
HNO3N O2
NO2
-H2O
COOH
NO2
COOH
acidul 3 nitro-12-benzendicarboxilic
formula de structură și denumirea IUPAC 05 + 05 = 1 punct
COOH
NO2
COOH
Acidul 4 nitro-12-benzendicarboxilic
formula de structură și denumirea IUPAC 05 + 05 = 1 punct B 7 puncte
a C6H10 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip075 puncte
b formulele de structură posibile ale hidrocarburii X
CH2 CH2 CH3 CH3CH2
CH3
formulele de structură helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 3 x 1 = 3 puncte
pag 4 din 7
c formulele de structură posibile ale substanței Y
CH3 CH2 CH2 C CH2 COOH
O acidul 3-cetohexanoic
CH3 CH2 CH2C CH2 COOH
O acidul 4-cetohexanoic
CH3 CH2 CH2C CH2 COOH
O acidul 5-cetohexanoic
formulele de structură helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 3 x 05 = 15 puncte
denumirile IUPAChelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 3 x 025 = 075 puncte
formulele de structură posibile ale substanței Z
CH3 CH2 CH2C CH3
O 2-pentanonă CH3 CH2 CH2C CH3
O 3-pentanonă
formulele de structură helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 2 x 025 = 05 puncte
denumirile IUPAChelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip2 x 025 = 05 puncte
C 5 puncte
a determinarea formulei moleculare a hidrocarburii A C16H12 14 puncte
b
[O]
KMnO4H+ 8
COOH
COOH
t0C
-2H2O
C
C
O
O
O2 2
A B
formulele de structură ale substanțelor notate cu literele A B C D X Y 6 x 06 = 36 puncte
2Br2
CCl4
BrBr
Br Br
KOHetanol
-4 HBr
C D
Hidratare
O
O
2
O
O
X Y
sau invers
pag 5 din 7
Subiectul III 20 puncte
A 5 puncte
1 etină rarr acetilură disodicărarr2-butinărarr cis-2-butenă helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 2 puncte
2 benzenrarranhidridă maleică
benzen+ anhidridă maleică acilare Friedel Crafts acid 3-benzoilpropenoic helliphelliphelliphelliphelliphellip 3 puncte
Obs Se acordă 60 din punctaj dacă numărul de etape este mai mare decacirct cel din cerință
B 5 puncte
a C H = 3 2 05 puncte
b C Br = 4 1 1 punct
c 30 covalențe sigmamoleculă T 075 puncte
d compusul A 1 punct
unde Ph- este C6H5- radicalul fenil
compusul B 1 punct
e 3middot48middotNA electroni π 075 puncte
C 10 puncte
a 12 12C H 2 puncte
b
2 puncte
O
O
O
O
O
O
2 puncte
c
c1
CH CH CH CH CH CH2
1 punct
1-fenil-135-hexatrienă 1 punct
c2 36 L soluție KMnO4 2 M 2 puncte
Subiectul IV 35 puncte
A 20 puncte
1 formulele de structură posibile ale hidrocarburii
2 puncte
pag 6 din 7
2 puncte
2a
3 2 2 3 2 2CH CH CH CH CH CH CH CH
formulele de structură ale substanțelor obținute 2 x 075 = 15 puncte
b
CH CH CH2 CH2
formulele de structură ale substanțelor obținute 2 x 075 = 15
puncte
c
CH2 CH2
formulele de structură ale substanțelor obținute 2 x 075 =15 puncte
3 a
helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 2 puncte
b
b1 formula de structură a polinorbornenei
helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 2 puncte
b2
COOHCHOO
helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 2 puncte
4 a 3-metil-139-decatrienă 075 puncte
b formula de structură a compusului 179 3decatrien onă 075 puncte
t0C KMnO4
H2SO4
(A)
COOH
C
OX Y
O
t0C KMnO4
H2SO4
O
COOH
COOH
O
WZ
formulele de structură ale substanțelor notate cu literele X Y Z Whelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 4 x 1 = 4 puncte
B 15 puncte
1 C7H16 1 punct
pag 7 din 7
CH3 CH2)5 CH3
CH3
4H2(
1 punct
2 După icircndepărtarea hidrogenul gazos amestecul rezultat este format din n-heptan lichid și toluen
Dacă pornim de la 1 mol de n-heptan după prima trecere prin reactor icircn faza lichidă obținem 015 mol toluen
După prima trecere
- 015 mol toluen
- 085 mol n-heptan
După a doua trecere
015 + 085015 = 02775 mol toluen
1 ndash 027 75= 07225 mol n-heptan
După a treia trecere
02775 + 07225015 = 03858 mol toluen
1 ndash 0386 = 0614 mol n-heptan
raționament corect 25 puncte
o conversie de peste 30 va fi realizată după 3 treceri 05 puncte
3 a
10000100
100X mol
C7H16 C7H8 + 4H2
ințial 100 0 0
consumat x 0 0
echilbru 100-x x 4x
Număr total de moli 100 + 4x
100 + 4x = PV RT
1000 27
4200082 784
mol
(100 minus x) + x + 4x = 420
unde x = 80 mol
p(H2) = (480 420) 27 = 2057 atm
p(C7H8) = (80 420) 27 = 514 atm
p(C7H16) = [(100ndash80) 420] 27 = 128 atm
raționament corect 25 puncte
valorile numerice ale celor 3 presiuni parțiale 3 x 05p =15 puncte
b conversie = 80 100 = 08 = 80 05 puncte
c constanta de echilibru
7 8 2
7 16
4
HC H
p
C H
p pK
p
= 718middot105 1 punct
4
a C7H8 + H2 C6H6 + CH4 15 puncte
b C7H8 + H2 C6H6 + CH4
Din constanta de echilibru a reacției de mai sus se determină conversia toluenului icircn benzen = 0861= 861
Raționament corect 25 puncte
Valoare numerică a conversiei 05 puncte
Barem elaborat de
Gheorghe Costel profesor la Colegiul Național Vlaicu Vodă Curtea de Argeș
Carmen Boteanu profesor la Şcoala Centrală Bucureşti
Dorina Facircntacircnă-Galeru profesor la Colegiul Naţional Militar Ştefan cel Mare Cacircmpulung Moldovenesc
Ministerul Educației Naționale
pag 1 din 4
OLIMPIADA DE CHIMIE etapa județeanăa municipiului Bucureşti
17 martie 2018
Clasa a XI-a
Varianta 1
Subiectul I helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 20 puncte
A 12 puncte
Pentru compușii de mai jos care au următoarele denumiri
A 123-triclorociclopentan
B 25-dibenzilidenciclopentanona
C acid ciclopentil-235-tricarboxilacetic
D acid trideca-3578-tetraen-1012-diinoic
E acid 4-cloro-25-heptadien-17-dioic
F 23-diclorobiciclo[221]heptan
G 24-dicloropentan-3-ol
H 25-diclorospiro[33]heptan
rescrieți tabelul de mai jos pe foaia de concurs și completați-l conform cerințelor
Compusul Formula de structură a
compusului Numărul stereoizomerilor
Numărul perechilor de
enantiomeri
A
B
C
D
E
F
G
H
B 8 puncte
O probă bdquoardquo dintr-un amestec echimolecular conține doi acizi saturați (A) un acid monocarboxilic
și (B) un acid dicarboxilic care are icircn moleculă un atom de carbon mai mult decacirct acidul (A) Dacă
proba bdquoardquo se tratează cu NaOH rezultă un amestec bdquobrdquo de trei săruri icircn care procentul masic de
sodiu este de 23 Dacă aceeași probă bdquoardquo se tratează cu PCl5 icircn exces și apoi este supusă
esterificării cu etanol luat icircn exces de 25 se obține un amestec organic bdquocrdquo care conține alături de
esteri și 12212 etanol (procente masice)
a Calculați masa probei bdquoardquo necesară obținerii a 500 g amestec bdquobrdquo
b Identificați cei doi acizi din proba bdquoardquo
c Calculați masa amestecului organic bdquocrdquo
Ministerul Educației Naționale
pag 2 din 4
Subiectul II 25 puncte
A
1 17 puncte
Determinati formula moleculară stabiliți formula de structură și denumirea pentru compusii (A)
(B) (C) și (D) despre care se cunosc următoarele informații
a Compusul (A) conține 3555 O (procent masic) are icircn moleculă un atom de carbon terțiar nu
reacționează cu NaOH icircn reacția cu sodiul eliberează 224 L (cn) H2 per mol (A) și consumă la
oxidare 1 L de solutie acidă de K2Cr2O7 13M per mol A
b Compusul (B) este o monoamină saturată are 4 stereoizomeri optici reacționează cu HNO2 iar
la arderea a 02 mol (B) se consumă 2184 L (cn) de aer (cu 20 O2 procente de volum)
c Compusul aromatic (C) (p-disubstituit) are 2 atomi de oxigen icircn moleculă și nu are atomi de
carbon cuaternar icircn reacție cu NaOH formează o sare monosodică iar icircn reacție cu anhidrida
acetică formează un compus monoacetilat masa molară a compusului (C) crescacircnd după acilare
cu 3043
d Compusul dihalogenat (D) are 2 stereoizomeri formează prin hidroliză un compus care tratat cu
reactivul Fehling formează un precipitat roșu Din 214 g (D) supuse analizei cantitative s-au
obținut 376 g precipitat gălbui
2 8 puncte
Stabiliți formulele de structură și numărul izomerilor pentru
a compușii izomeri de constituție care au aceeași formulă moleculară cu (A) și au unul sau mai
mulți atomi de carbon asimetric icircn moleculă
b compușii izomeri de constituție care au aceeași formulă moleculară cu (B) și nu reacționează cu
clorura de acetil
c compușii trisubstituiți izomeri care au aceeași formulă moleculară cu (C) și au comportament
chimic identic cu acesta
d compușii izomeri de constituție care au aceeași formulă moleculară cu (D) ai căror izomeri
geometrici sunt optic activi
Subiectul III helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25 puncte
A 13 puncte
Un acid gras saturat (A) este polietoxilat cu oxid de etenă formacircnd un hidroxiester (X) icircn care
procentul masic de oxigen este de 2666 și un diester (Y) icircn care procentul masic de oxigen este
de 2126 Pentru obținerea fiecărui ester s-a folosit aceeași cantitate de oxid de etenă Dacă se iau
icircn lucru 50 mol de acid (A) conversia oxidului de etenă este de 100 iar conversia totală a
acidului (A) este de 90
a Identificați acidul gras (A) scrieți formula de structură și denumirea acestuia
b Stabiliți formulele de structură ale celor doi esteri (X) și (Y)
c Calculați cantitatea (moli) de oxid de etenă luat icircn lucru
d Calculați procentul molar de acid (A) netransformat și procentul masic de hidroxiester (X) icircn
amestecul organic rezultat
Ministerul Educației Naționale
pag 3 din 4
B 12 puncte
Scrieți formulele de structură ale compușilor din schemele de transformări de mai jos
1)
X rarr A
rarr B
rarr C
Y
D
rarr E
rarr F
Z rarr G
rarr H
rarr I
icircn care X ndash anisolul Y ndash ciclohexanona Z ndash 2-butenilfenileterul
2)
L
rarr M rarr N
O
rarr P
rarr R(C7H15N)
R(C7H15N)
rarr S
- L este o hidrocarbură ciclică cu formula moleculară C5H8
- Reducerile se fac cu NaBH3CN și nu au loc la gruparea carbonil
- P este o bază azotată heterociclică supusă unor eliminări (degrădari) Hofmann
Subiectul IV helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 30 puncte
A 10 puncte
Salbutamolul este un bronhodilatator folosit icircn tratamentul astmului și al bronșitei cronice
Salbutamolul (notat cu F) se poate obtine conform schemei de mai jos
rarr
rarr
rarr
rarr
icircn care
- reacția 1 este o transpoziție Fries icircn care esterii fenolici se transforma icircn p-acilfenoli
- substanța (A) este un compus o-disubstituit
- compusul (B) are formula moleculară C9H8O4
- substanța notată cu X este N-benzilterțbutilamina
- F are formula moleculară C13H21O3N
a Scrieți formulele de structură și denumirile IUPAC pentru compușii (A) și (B)
b Realizați sinteza compusului X prin maxim 6 reacții pornind de la acidul benzoic și acidul
dimetilpropanoic specificacircnd condițiile de reacție
c Scrieți formulele de structură ale substanțelor C D E F și G
B 10 puncte
Identificați substanțele notate cu litere din schema de mai jos și scrieți formulele de structură ale
acestora
rarr
rarr
rarr rarr
utilizacircnd următoarele informații
- substanța A cu formula moleculară C10H16O2 reacționează cu H2Ni icircn raport molar 1 3 și
dă reacția iodoformului
Ministerul Educației Naționale
pag 4 din 4
- formula de structură a substanței C este
- DIAB (diizoamilboranul) este un reactiv de hidroborurare selectivă
- diazometanul este folosit pentru metilarea unor grupe acide
C 10 puncte
1 Explicați de ce separarea izomerilor orto și para ai nitrofenolului se poate face prin antrenare cu
vapori de apă
2 Un amestec echimolecular de dietilamină și trietilamină se tratează cu clorură de acetil icircn exces
Scrieți ecuațiile reacțiilor care au loc și notați denumirea compușilor din amestecul final
3 Scrieți maxim cinci ecuații ale reacțiilor prin care fenilizopropilcetona se poate transforma icircn
fenilterțbutilcetonă
Se dau
- masele atomice H- 1 C- 12 N- 14 O- 16 K- 39 Cr- 55 Br- 80 Ag- 108 I- 127
- volumul molar (cn) 3 1
mV 224 dm mol
NOTĂ Timp de lucru 3 ore
Subiecte elaborate și prelucrate de
prof Carmen Bodea Colegiul Național Silvania Zalău
Ministerul Educației Naționale
pag 5 din 4
prof Mariana Pop Liceul Teoretic Emil Racoviță Baia Mare
pag 1 din 7
OLIMPIADA DE CHIMIE etapa județeanăa municipiului Bucureşti
17 martie 2018
Clasa a XI-a Varianta 1
Orice modalitate corectă de rezolvare a cerințelor va fi punctată corespunzător
Subiectul I helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 20 puncte
A 12 puncte
Compusul Formula de structură a compusului Numărul
stereoizomerilor
Numărul
perechilor de
enantiomeri
A
4 1
B
3 -
C
16 8
D CH CndashC CndashCH=C=CHndashCH=CHndashCH=CHndashCH2ndashCOOH 8 4
E HOOCndashCH=CHndashCHClndashCH=CHndashCOOH 4 1
F
3 1
G CH3ndashCHClndashCHOHndashCHClndashCH3 4 1
H
4 2
formula de structură 05 puncte
număr de stereoizomeri 05 puncte
numărul perechilor de enantiomeri 05 puncte
Total 8 compuși x 15 puncte = 12 puncte
pag 2 din 7
B 8 puncte
a Icircn 500 g amestec bdquobrdquo sunt 5 mol Na+ 1 p
500 = m ndash 5 g (H) + 5 23 g Na rarr m = 390 g amestec bdquoardquo 1 p
b) Macid1 Macid2 = Macid1 + 44 Mester1= Macid1 + 28 Mester2= Macid1 + 100
x - mol de acizi 3x mol etanol reacționați y - mol alcool nereacționat
y = 025∙3x = 12212∙mamestec bdquocrdquo100 rarr mamestec bdquocrdquo = 2825x 1 p
mamestec bdquocrdquo= 2825x = x∙(Mac1 + 28) + x∙(Mac1 + 100) + x∙075∙46 2 p
Macid1= 60 g molrarr acid acetic (CH3-COOH) 05 p
Macid2= 104 gmol rarr acid malonic (HOOC-CH2-COOH) 05 p
c) x = 2378 mol acid 1 p
mamestec bdquocrdquo = 671785 g 1 p
Subiectul II helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25 puncte
A
1 17 puncte
a) 4 puncte
A H2 = 1 1 rArr diol M = 90 gmol
rArr C4H10O2 2 puncte
A [O] = 1 1 rarr 1 grupă -OH la Cp și 1 grupă -OH la Ct
A
15 puncte 2-metilpropan-12-diol 05 puncte
b) 4 puncte
B O2 = 02 195 = 1 975
CnH2n+3N + 975O2 rarr nCO2 + (n+15)H2O +
N2
2 middot 975 = 3n + 15 rArr n = 6
rArr C6H15N 3 puncte
B
05 puncte
2-amino-3-metilpentan 05 puncte
c) 5 puncte
Mc = 42 rArr Mc =
= 138 gmol
C CnH2n-6O2 rArr n = 8
rArr C8H10O2 3 puncte
C NaOH = 1 1 rArr 1 grupă OH fenolică
C anh = 1 1 rArr Nu exista alta grupă OH deci al doilea atom de oxigen va fi eteric
C HO ndash C6H4 ndash O ndash CH2 ndash CH3 15 puncte
p-etoxifenol 05 puncte
d) 4 puncte
D AgBr = 1 2
02 mol AgBr rArr 01 mol D
rArr MD = 214
rArr C4H6Br2 (NE=1) 2 puncte
D CH3 ndash CH = CH ndash CHBr2 15 puncte
11-dibromo-2-butena 05 puncte
pag 3 din 7
2 8 puncte
a) C4H10O2 (NE=0) dioli (3) + hidroxieteri (4) = 7 compuși izomeri x 025 puncte = 175 puncte
b) C6H15N - Amine terțiare izomere 7 x 025 puncte = 175 puncte
(=4)
(=2)
(=1)
c) C8H8O2 - 10 compuși izomeri (săgeata indică poziția grupei ndashOH) x 025 puncte = 25 puncte
d) C4H6Br2 (NE = 1) 5 compusi izomeri x 04 puncte = 2 puncte
pag 4 din 7
Subiectul III helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25 puncte
A 13 puncte
a) 7 puncte
A CH3-(CH2)a-COOH 05 p
X R-COO-(CH2-CH2-O-)nH 1 p
Y R-COO-(CH2-CH2-O-)nOC-R 1 p
(1) O (icircn X) = acid
16(2 n)x1002666
M 44n
1 p
(2) O (icircn Y) = acid
16(3 n)x1002126
2M 44n 18
1 p
din relațiile (1) și (2) rezultă Macid și n
MA = 200 gmol 2 p
CH3-(CH2)10-COOH acid dodecanoic (acid lauric) 05 p
b) 2 puncte
n=5 1 p
X CH3-(CH2)10-COO-(CH2-CH2-O-)5H 05 p
Y CH3-(CH2)10-COO-(CH2-CH2-O-)5-OC-(CH2)10-CH3 05 p
c) 25 puncte
A + 5 oxid de etenă rarr X 05 p
x mol 5x mol x mol
2A + 5 oxid de etenă rarr Y + apă 05 p
2x mol 5x mol x moli x mol
A rarr A
y moli y mol 05 p
Din Ctot rarr x = 15 mol 05 p
număr de moli de oxid de etenă = 150 moli 05 p
d) 15 puncte
y = 5 mol A (netransformat)
A (molar) netransformat= 10 05 p
mamorganic final = 16330 g
X (masic) = 3858 1 p
B 12 puncte
16 formule de structură x 075 puncte = 12 puncte
Formulele de structură ale compușilor X Y Z nu se punctează
X A B C
pag 5 din 7
Y D E F
Z G H I
2)
L M N O
P R S
(14-pentadiena)
Subiectul IV helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 30 puncte
A 10 puncte a 25 puncte
A B
05 puncte 1 punct
acid 2-oxietanoilbenzoic 05 puncte acid 5-etanoil-2-hidroxibenzoic 05 puncte
b) (6 ecuații x 0 5 = 3 puncte) Obs Se acordă 60 din punctaj dacă ecuațiile reacțiilor sunt
corecte dar numărul lor este diferit de cel din cerință
(CH3)3CndashCOOH rarr (CH3)3Cndash
(CH3)3CndashCONH2
(CH3)3CndashNH2 (terțbutilamina = Z)
C6H5ndashCOOH rarr C6H5ndashCOCl
rarr C6H5ndashCONHndashC(CH3)3
rarr C6H5ndashCH2ndashNHndashC(CH3)3
- red cu Na ndashOH sau LiAlH4
c) 45 puncte
4 formule de structură x 1 punct = 4 puncte
pag 6 din 7
C D
E F
G Toluen 05 puncte
B 10 puncte
Substanța A C10H16O2 (NE = 3)
A H2 = 1 3 rArr 3 legături π
Reactia iodoformului este o reacție specifică pentru grupa carbonil cetonic care are icircn poziția o
grupă metil
Reacția 1 (HO- - H2O) este o condensare crotonică intramoleculară
formula de structură a lui B este
formula de structură a lui A este
D E F G
CH3
CH
COOCH3
CH2OH
CH3
CH3
CH
COOH
CH2OH
CH3
Structura A = 5 puncte
B D E F G - 5 structuri x 1 = 5 puncte
pag 7 din 7
C 10 puncte
1 2 puncte
Izomerul orto formează legături de hidrogen intramoleculare (05 puncte)
Izomerul para formează legături de hidrogen intermoleculare (05 puncte)
Deci punctul de fierbere izomer para gt punctul de fierbere izomer orto izomerul para nu poate fi
antrenat cu vapori de apă (1 punct)
2 3 puncte
(C2H5)2NH + CH3-COCl rarr CH3-CON(C2H5)2 + HCl
(C2H5)3 + HCl rarr (C2H5)3NH+Cl
- 2 x 075 = 15 puncte
Amestecul final de reacție va conține următorii compuși
- NN-dietilacetamida clorura de trietilamoniu și excesul de clorură de acetil 3x05= 15 puncte
3 5 puncte
C6H
5 C
O
CH (CH3)2
CH3MgBr
C6H
5 C CH (CH3)2
CH3
OH
KMnO4H
2O
C6H
5 C
CH3
OH
C
CH3
OH
CH3 C
6H
5 C
O
C(CH3)3
1 +
2 + H2O
H2O3 --
4 +
5H+
H2O--
1 2 - adiție CH3MgBr (la grupa carbonil) urmată de hidroliză
3 4 - deshidratare și oxidarea dublei legături cu reactiv Baeyer
5 - transpoziție pinacolică
5 ecuații x 1punct = 5 puncte
Obs Se acordă 60 din punctaj dacă ecuațiile reacțiilor sunt corecte dar numărul lor este diferit de cel
din cerință
Barem elaborat de
prof Carmen Bodea Colegiul Național Silvania Zalău
prof Mariana Pop Liceul Teoretic Emil Racoviță Baia Mare
pag 1 din 3
OLIMPIADA DE CHIMIE
etapa județeanăa municipiului Bucureşti
17 martie 2018
Clasa a XII-a
Varianta 1
Subiectul I helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 20 puncte
A Un amestec de metanol şi benzen icircn raport molar 2 3 are puterea calorică inferioară de 3745 MJkg La
arderea unui mol de benzen se degajă de 45 ori mai multă căldură decacirct la arderea unui mol de metanol apa
obţinută fiind icircn stare gazoasă Se cer
a) calculaţi puterea calorică inferioară a unui amestec echimolar de metanol şi benzen
b) calculaţi puterea calorică superioară a metanolului știind că entalpia standard de vaporizare a apei este 0
2vap H O( )
H 44 kJmol l
B La 200 C icircntr-un calorimetru cu capacitatea calorică C = 3 JK se introduc 4 g NaOH şi 146 mL de apă
distilată ( 1 g mL ) După dizolvare sistemul calorimetric se răceşte la 200
C şi apoi soluţia de NaOH se
neutralizează cu o soluţie de HCl de concentraţie 1 M ( s 1 g mL ) avacircnd temperatura 200
C Toate soluţiile
au căldura specifică 1 1c 418 J g K Știind că entalpia molară de dizolvare a NaOH este
0
diz NaOH(s)H 413 kJmol şi entalpia de neutralizare a unui acid tare cu o bază tare este
0
neutrH 5725 kJmol de apă formată se cer
a) temperatura soluţiei obţinute după dizolvarea NaOH
b) temperatura soluţiei finale după neutralizare
Subiectul II helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25 puncte
Se cunosc datele termochimice din tabelul următor 0
subl K(s)H
(kJmol)
0
subl2 (s)I
H
(kJmol)
0
dis2I (g)
H
(kJmol)
K(g)I
(kJmol)
0
diz KI(s)H
(kJmol)
1 I(g)I
(kJmol)
0
f KI(s)H
(kJmol)
0
hidr(aq)K
H
(kJmol)
0
hidr(aq)I
H
(kJmol)
878 628 1525 + 4192 + 1935 10084 - 3279 - 320 - 308
icircn care 0
subl K(s)H - entalpia standard de sublimare a potasiului 2
0
subl I (s)H - entalpia standard de sublimare a
iodului K(g)I - energia de ionizare a potasiului 1 I(g)I - prima energie de ionizare a iodului 0
diz KI(s)H - entalpia
standard de dizolvare a iodurii de potasiu 0
f KI(s)H - entalpia standard de formare a iodurii de potasiu
0
hidr K (aq)H şi 0
hidr I (aq)H - entalpia standard de hidratare a ionului de K respectiv a ionului de I
De asemenea se dau ciclurile
K(s)
K(g)
K(g)
+ 12
I2(s)
I(g)
I(g)+
KI(s)
hidratareK(aq) I(aq)+
U0KI
subl
imar
e
I2(g)21
dis
oci
ere
sub
lim
are
A
dizo
lvar
e
IK
pag 2 din 3
A) Se dizolvă 1 mol de KI(s) icircntr-o cantitate mare de apă obţinacircndu-se o soluţie foarte diluată Folosind
ciclurile de mai sus şi datele termochimice din tabelul dat calculaţi
a) energia de rețea a iodurii de potasiu0
KI(s)U (energia care se degajă la formarea unui mol de KI(s) (cristal) ca
urmare a atracțiilor electrostatice icircntre ionii gazoși de sarcini opuse (g) (g) (s)K I K I )
b) I(g)A - afinitatea pentru electron a iodului
B) Molecula de iod se poate scinda icircn două moduri
2 (s) (g) (g)(1) I I I 2 (s) (g)(2) I 2I
Folosind datele termochimice corespunzătoare
a) calculaţi variaţia de entalpie ce icircnsoțește procesul (1)
b) calculaţi variaţia de entalpie ce icircnsoțește procesul 2 (g)(s)
I 2e 2I
c) consideracircndu-se procesele de recombinare a fragmentelor rezultate icircn scindările (1) şi (2) precizaţi care
proces este favorizat termodinamic
Subiectul III helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25 puncte
O lamă de zinc pur cu masa suficient de mare este pusă icircn contact cu o soluție apoasă bine oxigenată
(2OP = 1 atm = const) care conţine HCI și ZnCl2 Concentrația HCl și concentraţia ZnCl2 sunt HClC = 1 M
respectiv 2ZnClC = 1 M iar temperatura electrolitului este de 25
0 C bdquoDizolvareardquo Zn icircn această soluție ar putea fi
reprezentată prin ecuaţia
2 2 2
1Zn 2HCI O ZnCl H O
2
Cunoscacircndu-se potenţialele standard de reducere 0
2Zn Zn0762 V şi
2 2
0
O H H O1229 V se cere
a) precizaţi dacă Zn bdquose dizolvărdquo sau nu icircn soluția dată
b) dacă Zn bdquose dizolvărdquo icircn soluția dată consideracircndu-se volumul soluției constant determinaţi prin calcul
concentraţia molară a ionilor 2Zn
la care procesul spontan icircncetează Explicaţi concluzia la care aţi ajuns
Informație
Pentru procesul de reducere ox ne red ecuaţia lui Nernst pentru potenţialul de reducere la 250 C este
0
0059 [ ]lg
[ ]ox red ox red
ox
n red unde [ ]ox - concentrația formei oxidate [ ]red - concentrația formei
reduse n - numărul de electroni implicat icircn procesul redox
Subiectul IV helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 30 puncte
Ecuaţia reacţiei de descompunere a substanței X este X(g) 2Y(g) 2Z(g)
La descompunere presiunea totală (P) icircn sistem variază astfel
t (s) 0 200 400 600 800 1200 1600
P (Torr) 300 4632 5968 706 7957 929 10183
Temperatura se menține constantă şi este 298 K De asemenea volumul reactorului este constant şi amestecul de
reacție se comportă ca un gaz perfect Se cer
a) verificaţi faptul că reacţia de descompunere a substanței X este de ordinul 1
b) determinaţi constanta de viteză şi timpul de icircnjumătățire
c) calculaţi presiunea amestecului de reacție după 15 minute şi la sfacircrşitul reacţiei
pag 3 din 3
d) cunoscacircndu-se energia de activare 410 J molaE calculaţi temperatura la care icircn 800 s reacționează 90
din cantitatea inițială de substanță X
Informații
1) Pentru reacțiile de ordinul 1 0 (X)
X
Cln k t
C unde 0 (X)C - concentraţia inițială a reactantului X iar
XC - concentraţia la momentul t a reactantului X k - constanta de viteză
2) Timpul de icircnjumătățire 12t reprezintă timpul icircn care concentraţia inițială a reactantului scade la jumătate
Se dau
- mase atomice H ndash 1 C ndash 12 N ndash 14 O ndash 16 Na ndash 23 K ndash 39 I ndash 127 Zn ndash 65 Cl ndash 355
- volumul molar (cn) 3 1
mV 224 dm mol
- numărul lui Avogadro 23 1
AN 6022 10 mol
- constanta universală a gazelor 3 1 1 1 1R 0082 atm dm mol K 8314 J mol K
- numărul lui Faraday 1F 96485 C mol 51 atm 1013 10 Pa
NOTĂ Timp de lucru 3 ore
Subiecte elaborate şi prelucrate de
prof Irina Popescu Colegiul Naţional bdquoI L Caragialerdquo Ploieşti
prof Iuliana Costeniuc Colegiul Naţional bdquoGrigore Moisilrdquo Bucureşti
prof Vasile Sorohan Colegiul Naţional bdquoCostache Negruzzirdquo Iaşi
pag 1 din 5
OLIMPIADA DE CHIMIE
etapa județeanăa municipiului Bucureşti
17 martie 2018
Clasa a XII-a
Varianta 1
BAREM DE EVALUARE ȘI DE NOTARE
Orice modalitate corectă de rezolvare a cerințelor se va puncta corespunzător
Subiectul I helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 20 puncte
A) 10 puncte
a)
3
6 6
3 3
6 6 6 6
0
c CH OH( )
0
c C H ( )
3
CH OH CH OH
3
C H C H
3
am
H a kJmol
H 45a kJmol
n 2x moli m 64 10 x kg se degajă2xa kJ
n 3x moli m 234 10 x kg se degaja135xa kJ
m 298 10 x kg se dega
l
l
3
6 6
33
0
c CH OH( )
0
c C H ( )
jă Q =155x kJ
37450 298 10Q q m 155xa 37450 298 10 x a 720
155
H a 720 kJmol
H 45a 3240 kJmol
l
l
(3 p)
3 6 6CH OH C H amn n 1 mol m 110 g 011 kgse degajă (720 3240) kJ
3960q 36000 kJkg
011
(2 p)
b)
i c i
1000 1000q H q 720 22500 kJkg
M 32
s iq q n 44 unde n - numărul de moli de apă care rezultă la arderea unui kg de metanol
(2 p)
3 2
3 2 2 2
CH OH H O(g)
s i
3CH OH O CO (g) 2H O(g)
2
2m 1 kg n kmoli 625 moli
32
q q n 44 22500 625 44 25250 kJkg
(3 p)
pag 2 din 5
B) 10 puncte
a)
cedat primit
NaOH primit
0
s
s
0
i i
Q Q
n 01 moli Q 01 41300 4130 J
Q 4130Q (C m c) t t 655
C m c 3 150 418
t t t t t t 2655 C
(4 p)
b)
2NaOH H O(formata) neutr
primit
sf
sf
HCl s s
sf
n 01 moli n 01 moli H 01 ( 5725) 5725 kJ 5725 J
Q 5725 J
QQ (C m c) t t
C m c
n 01 moli V 01 L soluţie HCl m 100 g soluţie HCl
m 150 100 250 g soluţie NaC
l
(4 p)
0 0
f i f
5725t t t 546 t 2546 C
3 250 418
(2 p)
Subiectul II helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25 puncte
A) 10 puncte
Aplicacircnd legea lui Hess icircn ciclurile date rezultă
a) 0 0 0 0
KI(s) diz KI(s) hidr hidrK (aq) I (aq)U H H H
0 0 0 0
KI(s) hidr hidr diz KI(s)K (aq) I (aq)U H H H 64735 kJmol (5 p)
b) 2 2
0 0 0 0 0
f KI(s) subl K(s) subl I (s) disoc I (g) K(g) I(g) KI(s)
1 1H H H H I A U
2 2
2 2
0 0 0 0 0
I(g) f KI(s) subl K(s) subl I (s) disoc I (g) K(g) KI(s)
1 1A H H H H I U 2952 kJmol
2 2 (5 p)
B) 15 puncte
a) 2 (s) (g) (g)(1) I I I 0
1H
2
0
2 (s) 2 (g) subl I (s)I I H 628 kJmol
2
0
2 (g) (g) disoc I (g)I 2I H 1525 kJmol
(g) (g) 1 I(g)I I e I 10084 kJmol
(g) (g) I(g)I e I A 2952 kJmol
2 2
0 0 0
1 subl I (s) disoc I (g) 1 I(g) I(g)H H H I A 9285 kJmol (5 p)
b)
2 (s) (g)I 2e 2I
2
0
2 (s) 2 (g) subl I (s)I I H 628 kJmol
2
0
2 (g) (g) disoc I (g)I 2I H 1525 kJmol
pag 3 din 5
(g) (g) I(g)2I 2e 2I 2A 2 ( 2952) kJ
2 2
0 0 0
subl I (s) disoc I (g) I(g)H H H 2A 3751 kJmol (5 p)
c)
Consideracircndu-se procesele de recombinare a fragmentelor rezultate icircn scindările (1) şi (2)
(g) (g) 2 (s)I I I
2 2
0 0 0 0
1 1 subl I (s) disoc I (g) 1 I(g) I(g)
H H ( H H I A ) 9285 kJmol
(g) 2 (s)2I I
2 2
0 0 0
2 subl I (s) disoc I (g)
H ( H H ) 2153 kJmol (4 p)
Inversul procesului (1) este favorizat energetic deoarece recombinarea fragmentelor este un proces puternic
exoterm (1 p)
Subiectul III helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25 puncte
a)
2
2 0 2
1 Zn Zn
0059Oxidare Zn Zn 2e lg[Zn ]
2
(3 p)
22 2
0 2 12
2 2 2 OH OO H
1 0059Reducere 2H O 2e H O lg([H ] p )
2 2
(3 p)
2[Zn ] [H ] 1M 2OP 1 atm
2 22
0 0
2 1 H OO H Zn ZnE 1229 ( 0762) 1991 V gt 0 (3 p)
dizolvarea zincului icircn soluția data are loc spontan (1 p)
b) Icircn timpul dizolvării Zn concentrația ionilor Zn2+
crește iar cea a H+ scade Procesul icircncetează atunci cacircnd
concentrațiile Zn2+
și H+ ajung la astfel de valori icircncacirct forţa electromotoare E este egală cu zero (3 p)
2 2 2 22 2
2 20 0 0 0
2 1 2 2H O H OO H O HZn Zn Zn Zn
0059 [H ] 0059 [Zn ]E lg 0 lg
2 [Zn ] 2 [H ]
2 267
2 2
[Zn ] [Zn ]lg 6749 3 10
[H ] [H ]
(3 p)
Pe baza raportului de mai sus se pot evalua concentrațiile ionilor Zn2+
și H+ atunci cacircnd procesul icircncetează
Scăderea concentrației H+ este de două ori mai rapidă decacirct creșterea concentrației ionilor Zn
2+ Astfel
concentrațiile ionilor Zn2+
și H+ sunt date de ecuaţiile
2
2
Zn[Zn ] 1 C
şi 2H Zn[H ] 1 C 1 2 C
(4 p)
2
2 2 2
2
67 2 67Zn
2 Zn Zn Zn
Zn
1 C3 10 (1 4 C 4 C ) n 1 C unde n 3 10
(1 2 C )
2 2
2
Zn Zn4n C (4n 1) C n 1 0
4n 1 4n şi n 1 n
2 2 2 2
2
Zn Zn Zn Zn4n C 4n C n 0 2 C 1 C 05 şi 2H Zn
C 2 C 1 2[Zn ] 15M (3 p)
[H ] 0 adică bdquodizolvareardquo Zn icircncetează atunci cacircnd tot HCl s-a consumat icircn proces (2 p)
pag 4 din 5
Subiectul IV helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 30 puncte
a)
Fie - gradul de disociere al reactantului X
X (reacţ) X (reacţ)
0 (X) 0
C P
C P X (reacţ) 0 0 X (reacţ) 0XP P P P P (1 ) P unde XP - presiunea parţială a
reactantului X la momentul t
X(g) 2Y(g) 2Z(g)
Momentul PX PY PZ P
t 0 P0 - -
t 0(1 ) P 02 P 02 P 0(1 3 ) P
t 0 02P 02P 04P
k t0 0
X 0
0 (X)
X
C P P 1ln ln ln k t ln k t 1 e
C P (1 )P 1
La momentul t 0P (1 3 ) P k t k t
0 0 0 0P P 3(1 e )P P 4P 3P e
k t k t0 0
0 0
4P P 3Pe e
3P 4P P
0
0
3Pk t ln
4P P
0
0
3P1k ln
t 4P P
(6 p)
t = 200 s (1) 3 1
1k 10 s
t = 400 s (2) 3 1
1k 10 s
t = 600 s (3) 4 1
1k 999 10 s
t = 800 s (4) 3 1
1k 10 s
t = 1200 s (5) 3 1
1k 10 s
(1) (2) (3) (4) (5)
1 1 1 1 1k k k k k k rezultă că reacţia este de ordinul 1 (5 p)
b) Constanta de viteză la 298 K este 3 1k 10 s (1 p)
12 3
ln 2 0693n 1 t 693 s
k 10 (3 p)
c) La momentul t = 15 min de la icircnceputul reacţiei k t k t
0 0 0P 4P 3P e (4 3 e )P 834 Torr (3 p)
0P 4P 1200 Torr (3 p)
d) 0 0
X 0
P P 1 1 1ln ln k t ln k t k ln
P (1 )P 1 t 1
La t = 800 s 3 11 1
k ln 2878 10 s800 1 09
(4 p)
EaRTk A e
pag 5 din 5
E
RTa
k A e
a a
a a
E Ek R k 1 1 1 1 R kln ln ln T 40374 K
k RT RT E k T T T T E k (5 p)
Barem elaborat de
prof Irina Popescu Colegiul Naţional bdquoI L Caragialerdquo Ploieşti
prof Iuliana Costeniuc Colegiul Naţional bdquoGrigore Moisilrdquo Bucureşti
prof Vasile Sorohan Colegiul Naţional bdquoCostache Negruzzirdquo Iaşi
pag 2 din 7
C
COOHCOOH
COOH
075 puncte
2
a b
2 formule x 1=2 puncte
3 a
formulele de structură ale celor 3 compuși izomeri notați cu literele XYZ sunt
CH2 CH CH CH CH CH2
Br Br
CH2 CH CH CH CH CH2
Br Br
CH2 CH CH CH CH CH2
Br Br
formulele de structură ale celor 3 compuși izomeri notați cu literele XYZ 3 x 075 p = 225puncte
produsul majoritar este 16-dibromo-24-hexadienă CH2 CH CH CH CH CH2
Br Br 075 puncte
b
formulele de structură ale substanțelor notate cu literele ABC sunt
O
CH2
OCH3
OCH3
OCH3
OCH3
CH2
OCH3
OCH3
O OCH3
OCH3
O
OCH3
OCH3 CH2
3 x 075p = 225puncte
produsul majoritar este
O
CH2
OCH3
OCH3
075 puncte
Subiectul II 20 puncte
A 8 puncte
a
formulele de structură ale celor 2 alcooli izomeri notați cu literele A și B
OH
OH
pag 3 din 7
formula de structură a compusului notat cu litera C
formula de structură a compusului notat cu litera D
formulele de structură ale celor doi mononitroderivați aromatici X și Y
N O2 NO2
formulele de structură ale compușilor notați cu literele A B C D X Y 6 x 05 =3 puncte
b
Reacția 1 2 x 05 =1punct
OH
H2SO4
-H2O
și
OHH2SO4
-H2O
Reacția 2 1punct
H2
Reacția 3 1punct
HNO3N O2
NO2
-H2O
COOH
NO2
COOH
acidul 3 nitro-12-benzendicarboxilic
formula de structură și denumirea IUPAC 05 + 05 = 1 punct
COOH
NO2
COOH
Acidul 4 nitro-12-benzendicarboxilic
formula de structură și denumirea IUPAC 05 + 05 = 1 punct B 7 puncte
a C6H10 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip075 puncte
b formulele de structură posibile ale hidrocarburii X
CH2 CH2 CH3 CH3CH2
CH3
formulele de structură helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 3 x 1 = 3 puncte
pag 4 din 7
c formulele de structură posibile ale substanței Y
CH3 CH2 CH2 C CH2 COOH
O acidul 3-cetohexanoic
CH3 CH2 CH2C CH2 COOH
O acidul 4-cetohexanoic
CH3 CH2 CH2C CH2 COOH
O acidul 5-cetohexanoic
formulele de structură helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 3 x 05 = 15 puncte
denumirile IUPAChelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 3 x 025 = 075 puncte
formulele de structură posibile ale substanței Z
CH3 CH2 CH2C CH3
O 2-pentanonă CH3 CH2 CH2C CH3
O 3-pentanonă
formulele de structură helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 2 x 025 = 05 puncte
denumirile IUPAChelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip2 x 025 = 05 puncte
C 5 puncte
a determinarea formulei moleculare a hidrocarburii A C16H12 14 puncte
b
[O]
KMnO4H+ 8
COOH
COOH
t0C
-2H2O
C
C
O
O
O2 2
A B
formulele de structură ale substanțelor notate cu literele A B C D X Y 6 x 06 = 36 puncte
2Br2
CCl4
BrBr
Br Br
KOHetanol
-4 HBr
C D
Hidratare
O
O
2
O
O
X Y
sau invers
pag 5 din 7
Subiectul III 20 puncte
A 5 puncte
1 etină rarr acetilură disodicărarr2-butinărarr cis-2-butenă helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 2 puncte
2 benzenrarranhidridă maleică
benzen+ anhidridă maleică acilare Friedel Crafts acid 3-benzoilpropenoic helliphelliphelliphelliphelliphellip 3 puncte
Obs Se acordă 60 din punctaj dacă numărul de etape este mai mare decacirct cel din cerință
B 5 puncte
a C H = 3 2 05 puncte
b C Br = 4 1 1 punct
c 30 covalențe sigmamoleculă T 075 puncte
d compusul A 1 punct
unde Ph- este C6H5- radicalul fenil
compusul B 1 punct
e 3middot48middotNA electroni π 075 puncte
C 10 puncte
a 12 12C H 2 puncte
b
2 puncte
O
O
O
O
O
O
2 puncte
c
c1
CH CH CH CH CH CH2
1 punct
1-fenil-135-hexatrienă 1 punct
c2 36 L soluție KMnO4 2 M 2 puncte
Subiectul IV 35 puncte
A 20 puncte
1 formulele de structură posibile ale hidrocarburii
2 puncte
pag 6 din 7
2 puncte
2a
3 2 2 3 2 2CH CH CH CH CH CH CH CH
formulele de structură ale substanțelor obținute 2 x 075 = 15 puncte
b
CH CH CH2 CH2
formulele de structură ale substanțelor obținute 2 x 075 = 15
puncte
c
CH2 CH2
formulele de structură ale substanțelor obținute 2 x 075 =15 puncte
3 a
helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 2 puncte
b
b1 formula de structură a polinorbornenei
helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 2 puncte
b2
COOHCHOO
helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 2 puncte
4 a 3-metil-139-decatrienă 075 puncte
b formula de structură a compusului 179 3decatrien onă 075 puncte
t0C KMnO4
H2SO4
(A)
COOH
C
OX Y
O
t0C KMnO4
H2SO4
O
COOH
COOH
O
WZ
formulele de structură ale substanțelor notate cu literele X Y Z Whelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 4 x 1 = 4 puncte
B 15 puncte
1 C7H16 1 punct
pag 7 din 7
CH3 CH2)5 CH3
CH3
4H2(
1 punct
2 După icircndepărtarea hidrogenul gazos amestecul rezultat este format din n-heptan lichid și toluen
Dacă pornim de la 1 mol de n-heptan după prima trecere prin reactor icircn faza lichidă obținem 015 mol toluen
După prima trecere
- 015 mol toluen
- 085 mol n-heptan
După a doua trecere
015 + 085015 = 02775 mol toluen
1 ndash 027 75= 07225 mol n-heptan
După a treia trecere
02775 + 07225015 = 03858 mol toluen
1 ndash 0386 = 0614 mol n-heptan
raționament corect 25 puncte
o conversie de peste 30 va fi realizată după 3 treceri 05 puncte
3 a
10000100
100X mol
C7H16 C7H8 + 4H2
ințial 100 0 0
consumat x 0 0
echilbru 100-x x 4x
Număr total de moli 100 + 4x
100 + 4x = PV RT
1000 27
4200082 784
mol
(100 minus x) + x + 4x = 420
unde x = 80 mol
p(H2) = (480 420) 27 = 2057 atm
p(C7H8) = (80 420) 27 = 514 atm
p(C7H16) = [(100ndash80) 420] 27 = 128 atm
raționament corect 25 puncte
valorile numerice ale celor 3 presiuni parțiale 3 x 05p =15 puncte
b conversie = 80 100 = 08 = 80 05 puncte
c constanta de echilibru
7 8 2
7 16
4
HC H
p
C H
p pK
p
= 718middot105 1 punct
4
a C7H8 + H2 C6H6 + CH4 15 puncte
b C7H8 + H2 C6H6 + CH4
Din constanta de echilibru a reacției de mai sus se determină conversia toluenului icircn benzen = 0861= 861
Raționament corect 25 puncte
Valoare numerică a conversiei 05 puncte
Barem elaborat de
Gheorghe Costel profesor la Colegiul Național Vlaicu Vodă Curtea de Argeș
Carmen Boteanu profesor la Şcoala Centrală Bucureşti
Dorina Facircntacircnă-Galeru profesor la Colegiul Naţional Militar Ştefan cel Mare Cacircmpulung Moldovenesc
Ministerul Educației Naționale
pag 1 din 4
OLIMPIADA DE CHIMIE etapa județeanăa municipiului Bucureşti
17 martie 2018
Clasa a XI-a
Varianta 1
Subiectul I helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 20 puncte
A 12 puncte
Pentru compușii de mai jos care au următoarele denumiri
A 123-triclorociclopentan
B 25-dibenzilidenciclopentanona
C acid ciclopentil-235-tricarboxilacetic
D acid trideca-3578-tetraen-1012-diinoic
E acid 4-cloro-25-heptadien-17-dioic
F 23-diclorobiciclo[221]heptan
G 24-dicloropentan-3-ol
H 25-diclorospiro[33]heptan
rescrieți tabelul de mai jos pe foaia de concurs și completați-l conform cerințelor
Compusul Formula de structură a
compusului Numărul stereoizomerilor
Numărul perechilor de
enantiomeri
A
B
C
D
E
F
G
H
B 8 puncte
O probă bdquoardquo dintr-un amestec echimolecular conține doi acizi saturați (A) un acid monocarboxilic
și (B) un acid dicarboxilic care are icircn moleculă un atom de carbon mai mult decacirct acidul (A) Dacă
proba bdquoardquo se tratează cu NaOH rezultă un amestec bdquobrdquo de trei săruri icircn care procentul masic de
sodiu este de 23 Dacă aceeași probă bdquoardquo se tratează cu PCl5 icircn exces și apoi este supusă
esterificării cu etanol luat icircn exces de 25 se obține un amestec organic bdquocrdquo care conține alături de
esteri și 12212 etanol (procente masice)
a Calculați masa probei bdquoardquo necesară obținerii a 500 g amestec bdquobrdquo
b Identificați cei doi acizi din proba bdquoardquo
c Calculați masa amestecului organic bdquocrdquo
Ministerul Educației Naționale
pag 2 din 4
Subiectul II 25 puncte
A
1 17 puncte
Determinati formula moleculară stabiliți formula de structură și denumirea pentru compusii (A)
(B) (C) și (D) despre care se cunosc următoarele informații
a Compusul (A) conține 3555 O (procent masic) are icircn moleculă un atom de carbon terțiar nu
reacționează cu NaOH icircn reacția cu sodiul eliberează 224 L (cn) H2 per mol (A) și consumă la
oxidare 1 L de solutie acidă de K2Cr2O7 13M per mol A
b Compusul (B) este o monoamină saturată are 4 stereoizomeri optici reacționează cu HNO2 iar
la arderea a 02 mol (B) se consumă 2184 L (cn) de aer (cu 20 O2 procente de volum)
c Compusul aromatic (C) (p-disubstituit) are 2 atomi de oxigen icircn moleculă și nu are atomi de
carbon cuaternar icircn reacție cu NaOH formează o sare monosodică iar icircn reacție cu anhidrida
acetică formează un compus monoacetilat masa molară a compusului (C) crescacircnd după acilare
cu 3043
d Compusul dihalogenat (D) are 2 stereoizomeri formează prin hidroliză un compus care tratat cu
reactivul Fehling formează un precipitat roșu Din 214 g (D) supuse analizei cantitative s-au
obținut 376 g precipitat gălbui
2 8 puncte
Stabiliți formulele de structură și numărul izomerilor pentru
a compușii izomeri de constituție care au aceeași formulă moleculară cu (A) și au unul sau mai
mulți atomi de carbon asimetric icircn moleculă
b compușii izomeri de constituție care au aceeași formulă moleculară cu (B) și nu reacționează cu
clorura de acetil
c compușii trisubstituiți izomeri care au aceeași formulă moleculară cu (C) și au comportament
chimic identic cu acesta
d compușii izomeri de constituție care au aceeași formulă moleculară cu (D) ai căror izomeri
geometrici sunt optic activi
Subiectul III helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25 puncte
A 13 puncte
Un acid gras saturat (A) este polietoxilat cu oxid de etenă formacircnd un hidroxiester (X) icircn care
procentul masic de oxigen este de 2666 și un diester (Y) icircn care procentul masic de oxigen este
de 2126 Pentru obținerea fiecărui ester s-a folosit aceeași cantitate de oxid de etenă Dacă se iau
icircn lucru 50 mol de acid (A) conversia oxidului de etenă este de 100 iar conversia totală a
acidului (A) este de 90
a Identificați acidul gras (A) scrieți formula de structură și denumirea acestuia
b Stabiliți formulele de structură ale celor doi esteri (X) și (Y)
c Calculați cantitatea (moli) de oxid de etenă luat icircn lucru
d Calculați procentul molar de acid (A) netransformat și procentul masic de hidroxiester (X) icircn
amestecul organic rezultat
Ministerul Educației Naționale
pag 3 din 4
B 12 puncte
Scrieți formulele de structură ale compușilor din schemele de transformări de mai jos
1)
X rarr A
rarr B
rarr C
Y
D
rarr E
rarr F
Z rarr G
rarr H
rarr I
icircn care X ndash anisolul Y ndash ciclohexanona Z ndash 2-butenilfenileterul
2)
L
rarr M rarr N
O
rarr P
rarr R(C7H15N)
R(C7H15N)
rarr S
- L este o hidrocarbură ciclică cu formula moleculară C5H8
- Reducerile se fac cu NaBH3CN și nu au loc la gruparea carbonil
- P este o bază azotată heterociclică supusă unor eliminări (degrădari) Hofmann
Subiectul IV helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 30 puncte
A 10 puncte
Salbutamolul este un bronhodilatator folosit icircn tratamentul astmului și al bronșitei cronice
Salbutamolul (notat cu F) se poate obtine conform schemei de mai jos
rarr
rarr
rarr
rarr
icircn care
- reacția 1 este o transpoziție Fries icircn care esterii fenolici se transforma icircn p-acilfenoli
- substanța (A) este un compus o-disubstituit
- compusul (B) are formula moleculară C9H8O4
- substanța notată cu X este N-benzilterțbutilamina
- F are formula moleculară C13H21O3N
a Scrieți formulele de structură și denumirile IUPAC pentru compușii (A) și (B)
b Realizați sinteza compusului X prin maxim 6 reacții pornind de la acidul benzoic și acidul
dimetilpropanoic specificacircnd condițiile de reacție
c Scrieți formulele de structură ale substanțelor C D E F și G
B 10 puncte
Identificați substanțele notate cu litere din schema de mai jos și scrieți formulele de structură ale
acestora
rarr
rarr
rarr rarr
utilizacircnd următoarele informații
- substanța A cu formula moleculară C10H16O2 reacționează cu H2Ni icircn raport molar 1 3 și
dă reacția iodoformului
Ministerul Educației Naționale
pag 4 din 4
- formula de structură a substanței C este
- DIAB (diizoamilboranul) este un reactiv de hidroborurare selectivă
- diazometanul este folosit pentru metilarea unor grupe acide
C 10 puncte
1 Explicați de ce separarea izomerilor orto și para ai nitrofenolului se poate face prin antrenare cu
vapori de apă
2 Un amestec echimolecular de dietilamină și trietilamină se tratează cu clorură de acetil icircn exces
Scrieți ecuațiile reacțiilor care au loc și notați denumirea compușilor din amestecul final
3 Scrieți maxim cinci ecuații ale reacțiilor prin care fenilizopropilcetona se poate transforma icircn
fenilterțbutilcetonă
Se dau
- masele atomice H- 1 C- 12 N- 14 O- 16 K- 39 Cr- 55 Br- 80 Ag- 108 I- 127
- volumul molar (cn) 3 1
mV 224 dm mol
NOTĂ Timp de lucru 3 ore
Subiecte elaborate și prelucrate de
prof Carmen Bodea Colegiul Național Silvania Zalău
Ministerul Educației Naționale
pag 5 din 4
prof Mariana Pop Liceul Teoretic Emil Racoviță Baia Mare
pag 1 din 7
OLIMPIADA DE CHIMIE etapa județeanăa municipiului Bucureşti
17 martie 2018
Clasa a XI-a Varianta 1
Orice modalitate corectă de rezolvare a cerințelor va fi punctată corespunzător
Subiectul I helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 20 puncte
A 12 puncte
Compusul Formula de structură a compusului Numărul
stereoizomerilor
Numărul
perechilor de
enantiomeri
A
4 1
B
3 -
C
16 8
D CH CndashC CndashCH=C=CHndashCH=CHndashCH=CHndashCH2ndashCOOH 8 4
E HOOCndashCH=CHndashCHClndashCH=CHndashCOOH 4 1
F
3 1
G CH3ndashCHClndashCHOHndashCHClndashCH3 4 1
H
4 2
formula de structură 05 puncte
număr de stereoizomeri 05 puncte
numărul perechilor de enantiomeri 05 puncte
Total 8 compuși x 15 puncte = 12 puncte
pag 2 din 7
B 8 puncte
a Icircn 500 g amestec bdquobrdquo sunt 5 mol Na+ 1 p
500 = m ndash 5 g (H) + 5 23 g Na rarr m = 390 g amestec bdquoardquo 1 p
b) Macid1 Macid2 = Macid1 + 44 Mester1= Macid1 + 28 Mester2= Macid1 + 100
x - mol de acizi 3x mol etanol reacționați y - mol alcool nereacționat
y = 025∙3x = 12212∙mamestec bdquocrdquo100 rarr mamestec bdquocrdquo = 2825x 1 p
mamestec bdquocrdquo= 2825x = x∙(Mac1 + 28) + x∙(Mac1 + 100) + x∙075∙46 2 p
Macid1= 60 g molrarr acid acetic (CH3-COOH) 05 p
Macid2= 104 gmol rarr acid malonic (HOOC-CH2-COOH) 05 p
c) x = 2378 mol acid 1 p
mamestec bdquocrdquo = 671785 g 1 p
Subiectul II helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25 puncte
A
1 17 puncte
a) 4 puncte
A H2 = 1 1 rArr diol M = 90 gmol
rArr C4H10O2 2 puncte
A [O] = 1 1 rarr 1 grupă -OH la Cp și 1 grupă -OH la Ct
A
15 puncte 2-metilpropan-12-diol 05 puncte
b) 4 puncte
B O2 = 02 195 = 1 975
CnH2n+3N + 975O2 rarr nCO2 + (n+15)H2O +
N2
2 middot 975 = 3n + 15 rArr n = 6
rArr C6H15N 3 puncte
B
05 puncte
2-amino-3-metilpentan 05 puncte
c) 5 puncte
Mc = 42 rArr Mc =
= 138 gmol
C CnH2n-6O2 rArr n = 8
rArr C8H10O2 3 puncte
C NaOH = 1 1 rArr 1 grupă OH fenolică
C anh = 1 1 rArr Nu exista alta grupă OH deci al doilea atom de oxigen va fi eteric
C HO ndash C6H4 ndash O ndash CH2 ndash CH3 15 puncte
p-etoxifenol 05 puncte
d) 4 puncte
D AgBr = 1 2
02 mol AgBr rArr 01 mol D
rArr MD = 214
rArr C4H6Br2 (NE=1) 2 puncte
D CH3 ndash CH = CH ndash CHBr2 15 puncte
11-dibromo-2-butena 05 puncte
pag 3 din 7
2 8 puncte
a) C4H10O2 (NE=0) dioli (3) + hidroxieteri (4) = 7 compuși izomeri x 025 puncte = 175 puncte
b) C6H15N - Amine terțiare izomere 7 x 025 puncte = 175 puncte
(=4)
(=2)
(=1)
c) C8H8O2 - 10 compuși izomeri (săgeata indică poziția grupei ndashOH) x 025 puncte = 25 puncte
d) C4H6Br2 (NE = 1) 5 compusi izomeri x 04 puncte = 2 puncte
pag 4 din 7
Subiectul III helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25 puncte
A 13 puncte
a) 7 puncte
A CH3-(CH2)a-COOH 05 p
X R-COO-(CH2-CH2-O-)nH 1 p
Y R-COO-(CH2-CH2-O-)nOC-R 1 p
(1) O (icircn X) = acid
16(2 n)x1002666
M 44n
1 p
(2) O (icircn Y) = acid
16(3 n)x1002126
2M 44n 18
1 p
din relațiile (1) și (2) rezultă Macid și n
MA = 200 gmol 2 p
CH3-(CH2)10-COOH acid dodecanoic (acid lauric) 05 p
b) 2 puncte
n=5 1 p
X CH3-(CH2)10-COO-(CH2-CH2-O-)5H 05 p
Y CH3-(CH2)10-COO-(CH2-CH2-O-)5-OC-(CH2)10-CH3 05 p
c) 25 puncte
A + 5 oxid de etenă rarr X 05 p
x mol 5x mol x mol
2A + 5 oxid de etenă rarr Y + apă 05 p
2x mol 5x mol x moli x mol
A rarr A
y moli y mol 05 p
Din Ctot rarr x = 15 mol 05 p
număr de moli de oxid de etenă = 150 moli 05 p
d) 15 puncte
y = 5 mol A (netransformat)
A (molar) netransformat= 10 05 p
mamorganic final = 16330 g
X (masic) = 3858 1 p
B 12 puncte
16 formule de structură x 075 puncte = 12 puncte
Formulele de structură ale compușilor X Y Z nu se punctează
X A B C
pag 5 din 7
Y D E F
Z G H I
2)
L M N O
P R S
(14-pentadiena)
Subiectul IV helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 30 puncte
A 10 puncte a 25 puncte
A B
05 puncte 1 punct
acid 2-oxietanoilbenzoic 05 puncte acid 5-etanoil-2-hidroxibenzoic 05 puncte
b) (6 ecuații x 0 5 = 3 puncte) Obs Se acordă 60 din punctaj dacă ecuațiile reacțiilor sunt
corecte dar numărul lor este diferit de cel din cerință
(CH3)3CndashCOOH rarr (CH3)3Cndash
(CH3)3CndashCONH2
(CH3)3CndashNH2 (terțbutilamina = Z)
C6H5ndashCOOH rarr C6H5ndashCOCl
rarr C6H5ndashCONHndashC(CH3)3
rarr C6H5ndashCH2ndashNHndashC(CH3)3
- red cu Na ndashOH sau LiAlH4
c) 45 puncte
4 formule de structură x 1 punct = 4 puncte
pag 6 din 7
C D
E F
G Toluen 05 puncte
B 10 puncte
Substanța A C10H16O2 (NE = 3)
A H2 = 1 3 rArr 3 legături π
Reactia iodoformului este o reacție specifică pentru grupa carbonil cetonic care are icircn poziția o
grupă metil
Reacția 1 (HO- - H2O) este o condensare crotonică intramoleculară
formula de structură a lui B este
formula de structură a lui A este
D E F G
CH3
CH
COOCH3
CH2OH
CH3
CH3
CH
COOH
CH2OH
CH3
Structura A = 5 puncte
B D E F G - 5 structuri x 1 = 5 puncte
pag 7 din 7
C 10 puncte
1 2 puncte
Izomerul orto formează legături de hidrogen intramoleculare (05 puncte)
Izomerul para formează legături de hidrogen intermoleculare (05 puncte)
Deci punctul de fierbere izomer para gt punctul de fierbere izomer orto izomerul para nu poate fi
antrenat cu vapori de apă (1 punct)
2 3 puncte
(C2H5)2NH + CH3-COCl rarr CH3-CON(C2H5)2 + HCl
(C2H5)3 + HCl rarr (C2H5)3NH+Cl
- 2 x 075 = 15 puncte
Amestecul final de reacție va conține următorii compuși
- NN-dietilacetamida clorura de trietilamoniu și excesul de clorură de acetil 3x05= 15 puncte
3 5 puncte
C6H
5 C
O
CH (CH3)2
CH3MgBr
C6H
5 C CH (CH3)2
CH3
OH
KMnO4H
2O
C6H
5 C
CH3
OH
C
CH3
OH
CH3 C
6H
5 C
O
C(CH3)3
1 +
2 + H2O
H2O3 --
4 +
5H+
H2O--
1 2 - adiție CH3MgBr (la grupa carbonil) urmată de hidroliză
3 4 - deshidratare și oxidarea dublei legături cu reactiv Baeyer
5 - transpoziție pinacolică
5 ecuații x 1punct = 5 puncte
Obs Se acordă 60 din punctaj dacă ecuațiile reacțiilor sunt corecte dar numărul lor este diferit de cel
din cerință
Barem elaborat de
prof Carmen Bodea Colegiul Național Silvania Zalău
prof Mariana Pop Liceul Teoretic Emil Racoviță Baia Mare
pag 1 din 3
OLIMPIADA DE CHIMIE
etapa județeanăa municipiului Bucureşti
17 martie 2018
Clasa a XII-a
Varianta 1
Subiectul I helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 20 puncte
A Un amestec de metanol şi benzen icircn raport molar 2 3 are puterea calorică inferioară de 3745 MJkg La
arderea unui mol de benzen se degajă de 45 ori mai multă căldură decacirct la arderea unui mol de metanol apa
obţinută fiind icircn stare gazoasă Se cer
a) calculaţi puterea calorică inferioară a unui amestec echimolar de metanol şi benzen
b) calculaţi puterea calorică superioară a metanolului știind că entalpia standard de vaporizare a apei este 0
2vap H O( )
H 44 kJmol l
B La 200 C icircntr-un calorimetru cu capacitatea calorică C = 3 JK se introduc 4 g NaOH şi 146 mL de apă
distilată ( 1 g mL ) După dizolvare sistemul calorimetric se răceşte la 200
C şi apoi soluţia de NaOH se
neutralizează cu o soluţie de HCl de concentraţie 1 M ( s 1 g mL ) avacircnd temperatura 200
C Toate soluţiile
au căldura specifică 1 1c 418 J g K Știind că entalpia molară de dizolvare a NaOH este
0
diz NaOH(s)H 413 kJmol şi entalpia de neutralizare a unui acid tare cu o bază tare este
0
neutrH 5725 kJmol de apă formată se cer
a) temperatura soluţiei obţinute după dizolvarea NaOH
b) temperatura soluţiei finale după neutralizare
Subiectul II helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25 puncte
Se cunosc datele termochimice din tabelul următor 0
subl K(s)H
(kJmol)
0
subl2 (s)I
H
(kJmol)
0
dis2I (g)
H
(kJmol)
K(g)I
(kJmol)
0
diz KI(s)H
(kJmol)
1 I(g)I
(kJmol)
0
f KI(s)H
(kJmol)
0
hidr(aq)K
H
(kJmol)
0
hidr(aq)I
H
(kJmol)
878 628 1525 + 4192 + 1935 10084 - 3279 - 320 - 308
icircn care 0
subl K(s)H - entalpia standard de sublimare a potasiului 2
0
subl I (s)H - entalpia standard de sublimare a
iodului K(g)I - energia de ionizare a potasiului 1 I(g)I - prima energie de ionizare a iodului 0
diz KI(s)H - entalpia
standard de dizolvare a iodurii de potasiu 0
f KI(s)H - entalpia standard de formare a iodurii de potasiu
0
hidr K (aq)H şi 0
hidr I (aq)H - entalpia standard de hidratare a ionului de K respectiv a ionului de I
De asemenea se dau ciclurile
K(s)
K(g)
K(g)
+ 12
I2(s)
I(g)
I(g)+
KI(s)
hidratareK(aq) I(aq)+
U0KI
subl
imar
e
I2(g)21
dis
oci
ere
sub
lim
are
A
dizo
lvar
e
IK
pag 2 din 3
A) Se dizolvă 1 mol de KI(s) icircntr-o cantitate mare de apă obţinacircndu-se o soluţie foarte diluată Folosind
ciclurile de mai sus şi datele termochimice din tabelul dat calculaţi
a) energia de rețea a iodurii de potasiu0
KI(s)U (energia care se degajă la formarea unui mol de KI(s) (cristal) ca
urmare a atracțiilor electrostatice icircntre ionii gazoși de sarcini opuse (g) (g) (s)K I K I )
b) I(g)A - afinitatea pentru electron a iodului
B) Molecula de iod se poate scinda icircn două moduri
2 (s) (g) (g)(1) I I I 2 (s) (g)(2) I 2I
Folosind datele termochimice corespunzătoare
a) calculaţi variaţia de entalpie ce icircnsoțește procesul (1)
b) calculaţi variaţia de entalpie ce icircnsoțește procesul 2 (g)(s)
I 2e 2I
c) consideracircndu-se procesele de recombinare a fragmentelor rezultate icircn scindările (1) şi (2) precizaţi care
proces este favorizat termodinamic
Subiectul III helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25 puncte
O lamă de zinc pur cu masa suficient de mare este pusă icircn contact cu o soluție apoasă bine oxigenată
(2OP = 1 atm = const) care conţine HCI și ZnCl2 Concentrația HCl și concentraţia ZnCl2 sunt HClC = 1 M
respectiv 2ZnClC = 1 M iar temperatura electrolitului este de 25
0 C bdquoDizolvareardquo Zn icircn această soluție ar putea fi
reprezentată prin ecuaţia
2 2 2
1Zn 2HCI O ZnCl H O
2
Cunoscacircndu-se potenţialele standard de reducere 0
2Zn Zn0762 V şi
2 2
0
O H H O1229 V se cere
a) precizaţi dacă Zn bdquose dizolvărdquo sau nu icircn soluția dată
b) dacă Zn bdquose dizolvărdquo icircn soluția dată consideracircndu-se volumul soluției constant determinaţi prin calcul
concentraţia molară a ionilor 2Zn
la care procesul spontan icircncetează Explicaţi concluzia la care aţi ajuns
Informație
Pentru procesul de reducere ox ne red ecuaţia lui Nernst pentru potenţialul de reducere la 250 C este
0
0059 [ ]lg
[ ]ox red ox red
ox
n red unde [ ]ox - concentrația formei oxidate [ ]red - concentrația formei
reduse n - numărul de electroni implicat icircn procesul redox
Subiectul IV helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 30 puncte
Ecuaţia reacţiei de descompunere a substanței X este X(g) 2Y(g) 2Z(g)
La descompunere presiunea totală (P) icircn sistem variază astfel
t (s) 0 200 400 600 800 1200 1600
P (Torr) 300 4632 5968 706 7957 929 10183
Temperatura se menține constantă şi este 298 K De asemenea volumul reactorului este constant şi amestecul de
reacție se comportă ca un gaz perfect Se cer
a) verificaţi faptul că reacţia de descompunere a substanței X este de ordinul 1
b) determinaţi constanta de viteză şi timpul de icircnjumătățire
c) calculaţi presiunea amestecului de reacție după 15 minute şi la sfacircrşitul reacţiei
pag 3 din 3
d) cunoscacircndu-se energia de activare 410 J molaE calculaţi temperatura la care icircn 800 s reacționează 90
din cantitatea inițială de substanță X
Informații
1) Pentru reacțiile de ordinul 1 0 (X)
X
Cln k t
C unde 0 (X)C - concentraţia inițială a reactantului X iar
XC - concentraţia la momentul t a reactantului X k - constanta de viteză
2) Timpul de icircnjumătățire 12t reprezintă timpul icircn care concentraţia inițială a reactantului scade la jumătate
Se dau
- mase atomice H ndash 1 C ndash 12 N ndash 14 O ndash 16 Na ndash 23 K ndash 39 I ndash 127 Zn ndash 65 Cl ndash 355
- volumul molar (cn) 3 1
mV 224 dm mol
- numărul lui Avogadro 23 1
AN 6022 10 mol
- constanta universală a gazelor 3 1 1 1 1R 0082 atm dm mol K 8314 J mol K
- numărul lui Faraday 1F 96485 C mol 51 atm 1013 10 Pa
NOTĂ Timp de lucru 3 ore
Subiecte elaborate şi prelucrate de
prof Irina Popescu Colegiul Naţional bdquoI L Caragialerdquo Ploieşti
prof Iuliana Costeniuc Colegiul Naţional bdquoGrigore Moisilrdquo Bucureşti
prof Vasile Sorohan Colegiul Naţional bdquoCostache Negruzzirdquo Iaşi
pag 1 din 5
OLIMPIADA DE CHIMIE
etapa județeanăa municipiului Bucureşti
17 martie 2018
Clasa a XII-a
Varianta 1
BAREM DE EVALUARE ȘI DE NOTARE
Orice modalitate corectă de rezolvare a cerințelor se va puncta corespunzător
Subiectul I helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 20 puncte
A) 10 puncte
a)
3
6 6
3 3
6 6 6 6
0
c CH OH( )
0
c C H ( )
3
CH OH CH OH
3
C H C H
3
am
H a kJmol
H 45a kJmol
n 2x moli m 64 10 x kg se degajă2xa kJ
n 3x moli m 234 10 x kg se degaja135xa kJ
m 298 10 x kg se dega
l
l
3
6 6
33
0
c CH OH( )
0
c C H ( )
jă Q =155x kJ
37450 298 10Q q m 155xa 37450 298 10 x a 720
155
H a 720 kJmol
H 45a 3240 kJmol
l
l
(3 p)
3 6 6CH OH C H amn n 1 mol m 110 g 011 kgse degajă (720 3240) kJ
3960q 36000 kJkg
011
(2 p)
b)
i c i
1000 1000q H q 720 22500 kJkg
M 32
s iq q n 44 unde n - numărul de moli de apă care rezultă la arderea unui kg de metanol
(2 p)
3 2
3 2 2 2
CH OH H O(g)
s i
3CH OH O CO (g) 2H O(g)
2
2m 1 kg n kmoli 625 moli
32
q q n 44 22500 625 44 25250 kJkg
(3 p)
pag 2 din 5
B) 10 puncte
a)
cedat primit
NaOH primit
0
s
s
0
i i
Q Q
n 01 moli Q 01 41300 4130 J
Q 4130Q (C m c) t t 655
C m c 3 150 418
t t t t t t 2655 C
(4 p)
b)
2NaOH H O(formata) neutr
primit
sf
sf
HCl s s
sf
n 01 moli n 01 moli H 01 ( 5725) 5725 kJ 5725 J
Q 5725 J
QQ (C m c) t t
C m c
n 01 moli V 01 L soluţie HCl m 100 g soluţie HCl
m 150 100 250 g soluţie NaC
l
(4 p)
0 0
f i f
5725t t t 546 t 2546 C
3 250 418
(2 p)
Subiectul II helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25 puncte
A) 10 puncte
Aplicacircnd legea lui Hess icircn ciclurile date rezultă
a) 0 0 0 0
KI(s) diz KI(s) hidr hidrK (aq) I (aq)U H H H
0 0 0 0
KI(s) hidr hidr diz KI(s)K (aq) I (aq)U H H H 64735 kJmol (5 p)
b) 2 2
0 0 0 0 0
f KI(s) subl K(s) subl I (s) disoc I (g) K(g) I(g) KI(s)
1 1H H H H I A U
2 2
2 2
0 0 0 0 0
I(g) f KI(s) subl K(s) subl I (s) disoc I (g) K(g) KI(s)
1 1A H H H H I U 2952 kJmol
2 2 (5 p)
B) 15 puncte
a) 2 (s) (g) (g)(1) I I I 0
1H
2
0
2 (s) 2 (g) subl I (s)I I H 628 kJmol
2
0
2 (g) (g) disoc I (g)I 2I H 1525 kJmol
(g) (g) 1 I(g)I I e I 10084 kJmol
(g) (g) I(g)I e I A 2952 kJmol
2 2
0 0 0
1 subl I (s) disoc I (g) 1 I(g) I(g)H H H I A 9285 kJmol (5 p)
b)
2 (s) (g)I 2e 2I
2
0
2 (s) 2 (g) subl I (s)I I H 628 kJmol
2
0
2 (g) (g) disoc I (g)I 2I H 1525 kJmol
pag 3 din 5
(g) (g) I(g)2I 2e 2I 2A 2 ( 2952) kJ
2 2
0 0 0
subl I (s) disoc I (g) I(g)H H H 2A 3751 kJmol (5 p)
c)
Consideracircndu-se procesele de recombinare a fragmentelor rezultate icircn scindările (1) şi (2)
(g) (g) 2 (s)I I I
2 2
0 0 0 0
1 1 subl I (s) disoc I (g) 1 I(g) I(g)
H H ( H H I A ) 9285 kJmol
(g) 2 (s)2I I
2 2
0 0 0
2 subl I (s) disoc I (g)
H ( H H ) 2153 kJmol (4 p)
Inversul procesului (1) este favorizat energetic deoarece recombinarea fragmentelor este un proces puternic
exoterm (1 p)
Subiectul III helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25 puncte
a)
2
2 0 2
1 Zn Zn
0059Oxidare Zn Zn 2e lg[Zn ]
2
(3 p)
22 2
0 2 12
2 2 2 OH OO H
1 0059Reducere 2H O 2e H O lg([H ] p )
2 2
(3 p)
2[Zn ] [H ] 1M 2OP 1 atm
2 22
0 0
2 1 H OO H Zn ZnE 1229 ( 0762) 1991 V gt 0 (3 p)
dizolvarea zincului icircn soluția data are loc spontan (1 p)
b) Icircn timpul dizolvării Zn concentrația ionilor Zn2+
crește iar cea a H+ scade Procesul icircncetează atunci cacircnd
concentrațiile Zn2+
și H+ ajung la astfel de valori icircncacirct forţa electromotoare E este egală cu zero (3 p)
2 2 2 22 2
2 20 0 0 0
2 1 2 2H O H OO H O HZn Zn Zn Zn
0059 [H ] 0059 [Zn ]E lg 0 lg
2 [Zn ] 2 [H ]
2 267
2 2
[Zn ] [Zn ]lg 6749 3 10
[H ] [H ]
(3 p)
Pe baza raportului de mai sus se pot evalua concentrațiile ionilor Zn2+
și H+ atunci cacircnd procesul icircncetează
Scăderea concentrației H+ este de două ori mai rapidă decacirct creșterea concentrației ionilor Zn
2+ Astfel
concentrațiile ionilor Zn2+
și H+ sunt date de ecuaţiile
2
2
Zn[Zn ] 1 C
şi 2H Zn[H ] 1 C 1 2 C
(4 p)
2
2 2 2
2
67 2 67Zn
2 Zn Zn Zn
Zn
1 C3 10 (1 4 C 4 C ) n 1 C unde n 3 10
(1 2 C )
2 2
2
Zn Zn4n C (4n 1) C n 1 0
4n 1 4n şi n 1 n
2 2 2 2
2
Zn Zn Zn Zn4n C 4n C n 0 2 C 1 C 05 şi 2H Zn
C 2 C 1 2[Zn ] 15M (3 p)
[H ] 0 adică bdquodizolvareardquo Zn icircncetează atunci cacircnd tot HCl s-a consumat icircn proces (2 p)
pag 4 din 5
Subiectul IV helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 30 puncte
a)
Fie - gradul de disociere al reactantului X
X (reacţ) X (reacţ)
0 (X) 0
C P
C P X (reacţ) 0 0 X (reacţ) 0XP P P P P (1 ) P unde XP - presiunea parţială a
reactantului X la momentul t
X(g) 2Y(g) 2Z(g)
Momentul PX PY PZ P
t 0 P0 - -
t 0(1 ) P 02 P 02 P 0(1 3 ) P
t 0 02P 02P 04P
k t0 0
X 0
0 (X)
X
C P P 1ln ln ln k t ln k t 1 e
C P (1 )P 1
La momentul t 0P (1 3 ) P k t k t
0 0 0 0P P 3(1 e )P P 4P 3P e
k t k t0 0
0 0
4P P 3Pe e
3P 4P P
0
0
3Pk t ln
4P P
0
0
3P1k ln
t 4P P
(6 p)
t = 200 s (1) 3 1
1k 10 s
t = 400 s (2) 3 1
1k 10 s
t = 600 s (3) 4 1
1k 999 10 s
t = 800 s (4) 3 1
1k 10 s
t = 1200 s (5) 3 1
1k 10 s
(1) (2) (3) (4) (5)
1 1 1 1 1k k k k k k rezultă că reacţia este de ordinul 1 (5 p)
b) Constanta de viteză la 298 K este 3 1k 10 s (1 p)
12 3
ln 2 0693n 1 t 693 s
k 10 (3 p)
c) La momentul t = 15 min de la icircnceputul reacţiei k t k t
0 0 0P 4P 3P e (4 3 e )P 834 Torr (3 p)
0P 4P 1200 Torr (3 p)
d) 0 0
X 0
P P 1 1 1ln ln k t ln k t k ln
P (1 )P 1 t 1
La t = 800 s 3 11 1
k ln 2878 10 s800 1 09
(4 p)
EaRTk A e
pag 5 din 5
E
RTa
k A e
a a
a a
E Ek R k 1 1 1 1 R kln ln ln T 40374 K
k RT RT E k T T T T E k (5 p)
Barem elaborat de
prof Irina Popescu Colegiul Naţional bdquoI L Caragialerdquo Ploieşti
prof Iuliana Costeniuc Colegiul Naţional bdquoGrigore Moisilrdquo Bucureşti
prof Vasile Sorohan Colegiul Naţional bdquoCostache Negruzzirdquo Iaşi
pag 3 din 7
formula de structură a compusului notat cu litera C
formula de structură a compusului notat cu litera D
formulele de structură ale celor doi mononitroderivați aromatici X și Y
N O2 NO2
formulele de structură ale compușilor notați cu literele A B C D X Y 6 x 05 =3 puncte
b
Reacția 1 2 x 05 =1punct
OH
H2SO4
-H2O
și
OHH2SO4
-H2O
Reacția 2 1punct
H2
Reacția 3 1punct
HNO3N O2
NO2
-H2O
COOH
NO2
COOH
acidul 3 nitro-12-benzendicarboxilic
formula de structură și denumirea IUPAC 05 + 05 = 1 punct
COOH
NO2
COOH
Acidul 4 nitro-12-benzendicarboxilic
formula de structură și denumirea IUPAC 05 + 05 = 1 punct B 7 puncte
a C6H10 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip075 puncte
b formulele de structură posibile ale hidrocarburii X
CH2 CH2 CH3 CH3CH2
CH3
formulele de structură helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 3 x 1 = 3 puncte
pag 4 din 7
c formulele de structură posibile ale substanței Y
CH3 CH2 CH2 C CH2 COOH
O acidul 3-cetohexanoic
CH3 CH2 CH2C CH2 COOH
O acidul 4-cetohexanoic
CH3 CH2 CH2C CH2 COOH
O acidul 5-cetohexanoic
formulele de structură helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 3 x 05 = 15 puncte
denumirile IUPAChelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 3 x 025 = 075 puncte
formulele de structură posibile ale substanței Z
CH3 CH2 CH2C CH3
O 2-pentanonă CH3 CH2 CH2C CH3
O 3-pentanonă
formulele de structură helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 2 x 025 = 05 puncte
denumirile IUPAChelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip2 x 025 = 05 puncte
C 5 puncte
a determinarea formulei moleculare a hidrocarburii A C16H12 14 puncte
b
[O]
KMnO4H+ 8
COOH
COOH
t0C
-2H2O
C
C
O
O
O2 2
A B
formulele de structură ale substanțelor notate cu literele A B C D X Y 6 x 06 = 36 puncte
2Br2
CCl4
BrBr
Br Br
KOHetanol
-4 HBr
C D
Hidratare
O
O
2
O
O
X Y
sau invers
pag 5 din 7
Subiectul III 20 puncte
A 5 puncte
1 etină rarr acetilură disodicărarr2-butinărarr cis-2-butenă helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 2 puncte
2 benzenrarranhidridă maleică
benzen+ anhidridă maleică acilare Friedel Crafts acid 3-benzoilpropenoic helliphelliphelliphelliphelliphellip 3 puncte
Obs Se acordă 60 din punctaj dacă numărul de etape este mai mare decacirct cel din cerință
B 5 puncte
a C H = 3 2 05 puncte
b C Br = 4 1 1 punct
c 30 covalențe sigmamoleculă T 075 puncte
d compusul A 1 punct
unde Ph- este C6H5- radicalul fenil
compusul B 1 punct
e 3middot48middotNA electroni π 075 puncte
C 10 puncte
a 12 12C H 2 puncte
b
2 puncte
O
O
O
O
O
O
2 puncte
c
c1
CH CH CH CH CH CH2
1 punct
1-fenil-135-hexatrienă 1 punct
c2 36 L soluție KMnO4 2 M 2 puncte
Subiectul IV 35 puncte
A 20 puncte
1 formulele de structură posibile ale hidrocarburii
2 puncte
pag 6 din 7
2 puncte
2a
3 2 2 3 2 2CH CH CH CH CH CH CH CH
formulele de structură ale substanțelor obținute 2 x 075 = 15 puncte
b
CH CH CH2 CH2
formulele de structură ale substanțelor obținute 2 x 075 = 15
puncte
c
CH2 CH2
formulele de structură ale substanțelor obținute 2 x 075 =15 puncte
3 a
helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 2 puncte
b
b1 formula de structură a polinorbornenei
helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 2 puncte
b2
COOHCHOO
helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 2 puncte
4 a 3-metil-139-decatrienă 075 puncte
b formula de structură a compusului 179 3decatrien onă 075 puncte
t0C KMnO4
H2SO4
(A)
COOH
C
OX Y
O
t0C KMnO4
H2SO4
O
COOH
COOH
O
WZ
formulele de structură ale substanțelor notate cu literele X Y Z Whelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 4 x 1 = 4 puncte
B 15 puncte
1 C7H16 1 punct
pag 7 din 7
CH3 CH2)5 CH3
CH3
4H2(
1 punct
2 După icircndepărtarea hidrogenul gazos amestecul rezultat este format din n-heptan lichid și toluen
Dacă pornim de la 1 mol de n-heptan după prima trecere prin reactor icircn faza lichidă obținem 015 mol toluen
După prima trecere
- 015 mol toluen
- 085 mol n-heptan
După a doua trecere
015 + 085015 = 02775 mol toluen
1 ndash 027 75= 07225 mol n-heptan
După a treia trecere
02775 + 07225015 = 03858 mol toluen
1 ndash 0386 = 0614 mol n-heptan
raționament corect 25 puncte
o conversie de peste 30 va fi realizată după 3 treceri 05 puncte
3 a
10000100
100X mol
C7H16 C7H8 + 4H2
ințial 100 0 0
consumat x 0 0
echilbru 100-x x 4x
Număr total de moli 100 + 4x
100 + 4x = PV RT
1000 27
4200082 784
mol
(100 minus x) + x + 4x = 420
unde x = 80 mol
p(H2) = (480 420) 27 = 2057 atm
p(C7H8) = (80 420) 27 = 514 atm
p(C7H16) = [(100ndash80) 420] 27 = 128 atm
raționament corect 25 puncte
valorile numerice ale celor 3 presiuni parțiale 3 x 05p =15 puncte
b conversie = 80 100 = 08 = 80 05 puncte
c constanta de echilibru
7 8 2
7 16
4
HC H
p
C H
p pK
p
= 718middot105 1 punct
4
a C7H8 + H2 C6H6 + CH4 15 puncte
b C7H8 + H2 C6H6 + CH4
Din constanta de echilibru a reacției de mai sus se determină conversia toluenului icircn benzen = 0861= 861
Raționament corect 25 puncte
Valoare numerică a conversiei 05 puncte
Barem elaborat de
Gheorghe Costel profesor la Colegiul Național Vlaicu Vodă Curtea de Argeș
Carmen Boteanu profesor la Şcoala Centrală Bucureşti
Dorina Facircntacircnă-Galeru profesor la Colegiul Naţional Militar Ştefan cel Mare Cacircmpulung Moldovenesc
Ministerul Educației Naționale
pag 1 din 4
OLIMPIADA DE CHIMIE etapa județeanăa municipiului Bucureşti
17 martie 2018
Clasa a XI-a
Varianta 1
Subiectul I helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 20 puncte
A 12 puncte
Pentru compușii de mai jos care au următoarele denumiri
A 123-triclorociclopentan
B 25-dibenzilidenciclopentanona
C acid ciclopentil-235-tricarboxilacetic
D acid trideca-3578-tetraen-1012-diinoic
E acid 4-cloro-25-heptadien-17-dioic
F 23-diclorobiciclo[221]heptan
G 24-dicloropentan-3-ol
H 25-diclorospiro[33]heptan
rescrieți tabelul de mai jos pe foaia de concurs și completați-l conform cerințelor
Compusul Formula de structură a
compusului Numărul stereoizomerilor
Numărul perechilor de
enantiomeri
A
B
C
D
E
F
G
H
B 8 puncte
O probă bdquoardquo dintr-un amestec echimolecular conține doi acizi saturați (A) un acid monocarboxilic
și (B) un acid dicarboxilic care are icircn moleculă un atom de carbon mai mult decacirct acidul (A) Dacă
proba bdquoardquo se tratează cu NaOH rezultă un amestec bdquobrdquo de trei săruri icircn care procentul masic de
sodiu este de 23 Dacă aceeași probă bdquoardquo se tratează cu PCl5 icircn exces și apoi este supusă
esterificării cu etanol luat icircn exces de 25 se obține un amestec organic bdquocrdquo care conține alături de
esteri și 12212 etanol (procente masice)
a Calculați masa probei bdquoardquo necesară obținerii a 500 g amestec bdquobrdquo
b Identificați cei doi acizi din proba bdquoardquo
c Calculați masa amestecului organic bdquocrdquo
Ministerul Educației Naționale
pag 2 din 4
Subiectul II 25 puncte
A
1 17 puncte
Determinati formula moleculară stabiliți formula de structură și denumirea pentru compusii (A)
(B) (C) și (D) despre care se cunosc următoarele informații
a Compusul (A) conține 3555 O (procent masic) are icircn moleculă un atom de carbon terțiar nu
reacționează cu NaOH icircn reacția cu sodiul eliberează 224 L (cn) H2 per mol (A) și consumă la
oxidare 1 L de solutie acidă de K2Cr2O7 13M per mol A
b Compusul (B) este o monoamină saturată are 4 stereoizomeri optici reacționează cu HNO2 iar
la arderea a 02 mol (B) se consumă 2184 L (cn) de aer (cu 20 O2 procente de volum)
c Compusul aromatic (C) (p-disubstituit) are 2 atomi de oxigen icircn moleculă și nu are atomi de
carbon cuaternar icircn reacție cu NaOH formează o sare monosodică iar icircn reacție cu anhidrida
acetică formează un compus monoacetilat masa molară a compusului (C) crescacircnd după acilare
cu 3043
d Compusul dihalogenat (D) are 2 stereoizomeri formează prin hidroliză un compus care tratat cu
reactivul Fehling formează un precipitat roșu Din 214 g (D) supuse analizei cantitative s-au
obținut 376 g precipitat gălbui
2 8 puncte
Stabiliți formulele de structură și numărul izomerilor pentru
a compușii izomeri de constituție care au aceeași formulă moleculară cu (A) și au unul sau mai
mulți atomi de carbon asimetric icircn moleculă
b compușii izomeri de constituție care au aceeași formulă moleculară cu (B) și nu reacționează cu
clorura de acetil
c compușii trisubstituiți izomeri care au aceeași formulă moleculară cu (C) și au comportament
chimic identic cu acesta
d compușii izomeri de constituție care au aceeași formulă moleculară cu (D) ai căror izomeri
geometrici sunt optic activi
Subiectul III helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25 puncte
A 13 puncte
Un acid gras saturat (A) este polietoxilat cu oxid de etenă formacircnd un hidroxiester (X) icircn care
procentul masic de oxigen este de 2666 și un diester (Y) icircn care procentul masic de oxigen este
de 2126 Pentru obținerea fiecărui ester s-a folosit aceeași cantitate de oxid de etenă Dacă se iau
icircn lucru 50 mol de acid (A) conversia oxidului de etenă este de 100 iar conversia totală a
acidului (A) este de 90
a Identificați acidul gras (A) scrieți formula de structură și denumirea acestuia
b Stabiliți formulele de structură ale celor doi esteri (X) și (Y)
c Calculați cantitatea (moli) de oxid de etenă luat icircn lucru
d Calculați procentul molar de acid (A) netransformat și procentul masic de hidroxiester (X) icircn
amestecul organic rezultat
Ministerul Educației Naționale
pag 3 din 4
B 12 puncte
Scrieți formulele de structură ale compușilor din schemele de transformări de mai jos
1)
X rarr A
rarr B
rarr C
Y
D
rarr E
rarr F
Z rarr G
rarr H
rarr I
icircn care X ndash anisolul Y ndash ciclohexanona Z ndash 2-butenilfenileterul
2)
L
rarr M rarr N
O
rarr P
rarr R(C7H15N)
R(C7H15N)
rarr S
- L este o hidrocarbură ciclică cu formula moleculară C5H8
- Reducerile se fac cu NaBH3CN și nu au loc la gruparea carbonil
- P este o bază azotată heterociclică supusă unor eliminări (degrădari) Hofmann
Subiectul IV helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 30 puncte
A 10 puncte
Salbutamolul este un bronhodilatator folosit icircn tratamentul astmului și al bronșitei cronice
Salbutamolul (notat cu F) se poate obtine conform schemei de mai jos
rarr
rarr
rarr
rarr
icircn care
- reacția 1 este o transpoziție Fries icircn care esterii fenolici se transforma icircn p-acilfenoli
- substanța (A) este un compus o-disubstituit
- compusul (B) are formula moleculară C9H8O4
- substanța notată cu X este N-benzilterțbutilamina
- F are formula moleculară C13H21O3N
a Scrieți formulele de structură și denumirile IUPAC pentru compușii (A) și (B)
b Realizați sinteza compusului X prin maxim 6 reacții pornind de la acidul benzoic și acidul
dimetilpropanoic specificacircnd condițiile de reacție
c Scrieți formulele de structură ale substanțelor C D E F și G
B 10 puncte
Identificați substanțele notate cu litere din schema de mai jos și scrieți formulele de structură ale
acestora
rarr
rarr
rarr rarr
utilizacircnd următoarele informații
- substanța A cu formula moleculară C10H16O2 reacționează cu H2Ni icircn raport molar 1 3 și
dă reacția iodoformului
Ministerul Educației Naționale
pag 4 din 4
- formula de structură a substanței C este
- DIAB (diizoamilboranul) este un reactiv de hidroborurare selectivă
- diazometanul este folosit pentru metilarea unor grupe acide
C 10 puncte
1 Explicați de ce separarea izomerilor orto și para ai nitrofenolului se poate face prin antrenare cu
vapori de apă
2 Un amestec echimolecular de dietilamină și trietilamină se tratează cu clorură de acetil icircn exces
Scrieți ecuațiile reacțiilor care au loc și notați denumirea compușilor din amestecul final
3 Scrieți maxim cinci ecuații ale reacțiilor prin care fenilizopropilcetona se poate transforma icircn
fenilterțbutilcetonă
Se dau
- masele atomice H- 1 C- 12 N- 14 O- 16 K- 39 Cr- 55 Br- 80 Ag- 108 I- 127
- volumul molar (cn) 3 1
mV 224 dm mol
NOTĂ Timp de lucru 3 ore
Subiecte elaborate și prelucrate de
prof Carmen Bodea Colegiul Național Silvania Zalău
Ministerul Educației Naționale
pag 5 din 4
prof Mariana Pop Liceul Teoretic Emil Racoviță Baia Mare
pag 1 din 7
OLIMPIADA DE CHIMIE etapa județeanăa municipiului Bucureşti
17 martie 2018
Clasa a XI-a Varianta 1
Orice modalitate corectă de rezolvare a cerințelor va fi punctată corespunzător
Subiectul I helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 20 puncte
A 12 puncte
Compusul Formula de structură a compusului Numărul
stereoizomerilor
Numărul
perechilor de
enantiomeri
A
4 1
B
3 -
C
16 8
D CH CndashC CndashCH=C=CHndashCH=CHndashCH=CHndashCH2ndashCOOH 8 4
E HOOCndashCH=CHndashCHClndashCH=CHndashCOOH 4 1
F
3 1
G CH3ndashCHClndashCHOHndashCHClndashCH3 4 1
H
4 2
formula de structură 05 puncte
număr de stereoizomeri 05 puncte
numărul perechilor de enantiomeri 05 puncte
Total 8 compuși x 15 puncte = 12 puncte
pag 2 din 7
B 8 puncte
a Icircn 500 g amestec bdquobrdquo sunt 5 mol Na+ 1 p
500 = m ndash 5 g (H) + 5 23 g Na rarr m = 390 g amestec bdquoardquo 1 p
b) Macid1 Macid2 = Macid1 + 44 Mester1= Macid1 + 28 Mester2= Macid1 + 100
x - mol de acizi 3x mol etanol reacționați y - mol alcool nereacționat
y = 025∙3x = 12212∙mamestec bdquocrdquo100 rarr mamestec bdquocrdquo = 2825x 1 p
mamestec bdquocrdquo= 2825x = x∙(Mac1 + 28) + x∙(Mac1 + 100) + x∙075∙46 2 p
Macid1= 60 g molrarr acid acetic (CH3-COOH) 05 p
Macid2= 104 gmol rarr acid malonic (HOOC-CH2-COOH) 05 p
c) x = 2378 mol acid 1 p
mamestec bdquocrdquo = 671785 g 1 p
Subiectul II helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25 puncte
A
1 17 puncte
a) 4 puncte
A H2 = 1 1 rArr diol M = 90 gmol
rArr C4H10O2 2 puncte
A [O] = 1 1 rarr 1 grupă -OH la Cp și 1 grupă -OH la Ct
A
15 puncte 2-metilpropan-12-diol 05 puncte
b) 4 puncte
B O2 = 02 195 = 1 975
CnH2n+3N + 975O2 rarr nCO2 + (n+15)H2O +
N2
2 middot 975 = 3n + 15 rArr n = 6
rArr C6H15N 3 puncte
B
05 puncte
2-amino-3-metilpentan 05 puncte
c) 5 puncte
Mc = 42 rArr Mc =
= 138 gmol
C CnH2n-6O2 rArr n = 8
rArr C8H10O2 3 puncte
C NaOH = 1 1 rArr 1 grupă OH fenolică
C anh = 1 1 rArr Nu exista alta grupă OH deci al doilea atom de oxigen va fi eteric
C HO ndash C6H4 ndash O ndash CH2 ndash CH3 15 puncte
p-etoxifenol 05 puncte
d) 4 puncte
D AgBr = 1 2
02 mol AgBr rArr 01 mol D
rArr MD = 214
rArr C4H6Br2 (NE=1) 2 puncte
D CH3 ndash CH = CH ndash CHBr2 15 puncte
11-dibromo-2-butena 05 puncte
pag 3 din 7
2 8 puncte
a) C4H10O2 (NE=0) dioli (3) + hidroxieteri (4) = 7 compuși izomeri x 025 puncte = 175 puncte
b) C6H15N - Amine terțiare izomere 7 x 025 puncte = 175 puncte
(=4)
(=2)
(=1)
c) C8H8O2 - 10 compuși izomeri (săgeata indică poziția grupei ndashOH) x 025 puncte = 25 puncte
d) C4H6Br2 (NE = 1) 5 compusi izomeri x 04 puncte = 2 puncte
pag 4 din 7
Subiectul III helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25 puncte
A 13 puncte
a) 7 puncte
A CH3-(CH2)a-COOH 05 p
X R-COO-(CH2-CH2-O-)nH 1 p
Y R-COO-(CH2-CH2-O-)nOC-R 1 p
(1) O (icircn X) = acid
16(2 n)x1002666
M 44n
1 p
(2) O (icircn Y) = acid
16(3 n)x1002126
2M 44n 18
1 p
din relațiile (1) și (2) rezultă Macid și n
MA = 200 gmol 2 p
CH3-(CH2)10-COOH acid dodecanoic (acid lauric) 05 p
b) 2 puncte
n=5 1 p
X CH3-(CH2)10-COO-(CH2-CH2-O-)5H 05 p
Y CH3-(CH2)10-COO-(CH2-CH2-O-)5-OC-(CH2)10-CH3 05 p
c) 25 puncte
A + 5 oxid de etenă rarr X 05 p
x mol 5x mol x mol
2A + 5 oxid de etenă rarr Y + apă 05 p
2x mol 5x mol x moli x mol
A rarr A
y moli y mol 05 p
Din Ctot rarr x = 15 mol 05 p
număr de moli de oxid de etenă = 150 moli 05 p
d) 15 puncte
y = 5 mol A (netransformat)
A (molar) netransformat= 10 05 p
mamorganic final = 16330 g
X (masic) = 3858 1 p
B 12 puncte
16 formule de structură x 075 puncte = 12 puncte
Formulele de structură ale compușilor X Y Z nu se punctează
X A B C
pag 5 din 7
Y D E F
Z G H I
2)
L M N O
P R S
(14-pentadiena)
Subiectul IV helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 30 puncte
A 10 puncte a 25 puncte
A B
05 puncte 1 punct
acid 2-oxietanoilbenzoic 05 puncte acid 5-etanoil-2-hidroxibenzoic 05 puncte
b) (6 ecuații x 0 5 = 3 puncte) Obs Se acordă 60 din punctaj dacă ecuațiile reacțiilor sunt
corecte dar numărul lor este diferit de cel din cerință
(CH3)3CndashCOOH rarr (CH3)3Cndash
(CH3)3CndashCONH2
(CH3)3CndashNH2 (terțbutilamina = Z)
C6H5ndashCOOH rarr C6H5ndashCOCl
rarr C6H5ndashCONHndashC(CH3)3
rarr C6H5ndashCH2ndashNHndashC(CH3)3
- red cu Na ndashOH sau LiAlH4
c) 45 puncte
4 formule de structură x 1 punct = 4 puncte
pag 6 din 7
C D
E F
G Toluen 05 puncte
B 10 puncte
Substanța A C10H16O2 (NE = 3)
A H2 = 1 3 rArr 3 legături π
Reactia iodoformului este o reacție specifică pentru grupa carbonil cetonic care are icircn poziția o
grupă metil
Reacția 1 (HO- - H2O) este o condensare crotonică intramoleculară
formula de structură a lui B este
formula de structură a lui A este
D E F G
CH3
CH
COOCH3
CH2OH
CH3
CH3
CH
COOH
CH2OH
CH3
Structura A = 5 puncte
B D E F G - 5 structuri x 1 = 5 puncte
pag 7 din 7
C 10 puncte
1 2 puncte
Izomerul orto formează legături de hidrogen intramoleculare (05 puncte)
Izomerul para formează legături de hidrogen intermoleculare (05 puncte)
Deci punctul de fierbere izomer para gt punctul de fierbere izomer orto izomerul para nu poate fi
antrenat cu vapori de apă (1 punct)
2 3 puncte
(C2H5)2NH + CH3-COCl rarr CH3-CON(C2H5)2 + HCl
(C2H5)3 + HCl rarr (C2H5)3NH+Cl
- 2 x 075 = 15 puncte
Amestecul final de reacție va conține următorii compuși
- NN-dietilacetamida clorura de trietilamoniu și excesul de clorură de acetil 3x05= 15 puncte
3 5 puncte
C6H
5 C
O
CH (CH3)2
CH3MgBr
C6H
5 C CH (CH3)2
CH3
OH
KMnO4H
2O
C6H
5 C
CH3
OH
C
CH3
OH
CH3 C
6H
5 C
O
C(CH3)3
1 +
2 + H2O
H2O3 --
4 +
5H+
H2O--
1 2 - adiție CH3MgBr (la grupa carbonil) urmată de hidroliză
3 4 - deshidratare și oxidarea dublei legături cu reactiv Baeyer
5 - transpoziție pinacolică
5 ecuații x 1punct = 5 puncte
Obs Se acordă 60 din punctaj dacă ecuațiile reacțiilor sunt corecte dar numărul lor este diferit de cel
din cerință
Barem elaborat de
prof Carmen Bodea Colegiul Național Silvania Zalău
prof Mariana Pop Liceul Teoretic Emil Racoviță Baia Mare
pag 1 din 3
OLIMPIADA DE CHIMIE
etapa județeanăa municipiului Bucureşti
17 martie 2018
Clasa a XII-a
Varianta 1
Subiectul I helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 20 puncte
A Un amestec de metanol şi benzen icircn raport molar 2 3 are puterea calorică inferioară de 3745 MJkg La
arderea unui mol de benzen se degajă de 45 ori mai multă căldură decacirct la arderea unui mol de metanol apa
obţinută fiind icircn stare gazoasă Se cer
a) calculaţi puterea calorică inferioară a unui amestec echimolar de metanol şi benzen
b) calculaţi puterea calorică superioară a metanolului știind că entalpia standard de vaporizare a apei este 0
2vap H O( )
H 44 kJmol l
B La 200 C icircntr-un calorimetru cu capacitatea calorică C = 3 JK se introduc 4 g NaOH şi 146 mL de apă
distilată ( 1 g mL ) După dizolvare sistemul calorimetric se răceşte la 200
C şi apoi soluţia de NaOH se
neutralizează cu o soluţie de HCl de concentraţie 1 M ( s 1 g mL ) avacircnd temperatura 200
C Toate soluţiile
au căldura specifică 1 1c 418 J g K Știind că entalpia molară de dizolvare a NaOH este
0
diz NaOH(s)H 413 kJmol şi entalpia de neutralizare a unui acid tare cu o bază tare este
0
neutrH 5725 kJmol de apă formată se cer
a) temperatura soluţiei obţinute după dizolvarea NaOH
b) temperatura soluţiei finale după neutralizare
Subiectul II helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25 puncte
Se cunosc datele termochimice din tabelul următor 0
subl K(s)H
(kJmol)
0
subl2 (s)I
H
(kJmol)
0
dis2I (g)
H
(kJmol)
K(g)I
(kJmol)
0
diz KI(s)H
(kJmol)
1 I(g)I
(kJmol)
0
f KI(s)H
(kJmol)
0
hidr(aq)K
H
(kJmol)
0
hidr(aq)I
H
(kJmol)
878 628 1525 + 4192 + 1935 10084 - 3279 - 320 - 308
icircn care 0
subl K(s)H - entalpia standard de sublimare a potasiului 2
0
subl I (s)H - entalpia standard de sublimare a
iodului K(g)I - energia de ionizare a potasiului 1 I(g)I - prima energie de ionizare a iodului 0
diz KI(s)H - entalpia
standard de dizolvare a iodurii de potasiu 0
f KI(s)H - entalpia standard de formare a iodurii de potasiu
0
hidr K (aq)H şi 0
hidr I (aq)H - entalpia standard de hidratare a ionului de K respectiv a ionului de I
De asemenea se dau ciclurile
K(s)
K(g)
K(g)
+ 12
I2(s)
I(g)
I(g)+
KI(s)
hidratareK(aq) I(aq)+
U0KI
subl
imar
e
I2(g)21
dis
oci
ere
sub
lim
are
A
dizo
lvar
e
IK
pag 2 din 3
A) Se dizolvă 1 mol de KI(s) icircntr-o cantitate mare de apă obţinacircndu-se o soluţie foarte diluată Folosind
ciclurile de mai sus şi datele termochimice din tabelul dat calculaţi
a) energia de rețea a iodurii de potasiu0
KI(s)U (energia care se degajă la formarea unui mol de KI(s) (cristal) ca
urmare a atracțiilor electrostatice icircntre ionii gazoși de sarcini opuse (g) (g) (s)K I K I )
b) I(g)A - afinitatea pentru electron a iodului
B) Molecula de iod se poate scinda icircn două moduri
2 (s) (g) (g)(1) I I I 2 (s) (g)(2) I 2I
Folosind datele termochimice corespunzătoare
a) calculaţi variaţia de entalpie ce icircnsoțește procesul (1)
b) calculaţi variaţia de entalpie ce icircnsoțește procesul 2 (g)(s)
I 2e 2I
c) consideracircndu-se procesele de recombinare a fragmentelor rezultate icircn scindările (1) şi (2) precizaţi care
proces este favorizat termodinamic
Subiectul III helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25 puncte
O lamă de zinc pur cu masa suficient de mare este pusă icircn contact cu o soluție apoasă bine oxigenată
(2OP = 1 atm = const) care conţine HCI și ZnCl2 Concentrația HCl și concentraţia ZnCl2 sunt HClC = 1 M
respectiv 2ZnClC = 1 M iar temperatura electrolitului este de 25
0 C bdquoDizolvareardquo Zn icircn această soluție ar putea fi
reprezentată prin ecuaţia
2 2 2
1Zn 2HCI O ZnCl H O
2
Cunoscacircndu-se potenţialele standard de reducere 0
2Zn Zn0762 V şi
2 2
0
O H H O1229 V se cere
a) precizaţi dacă Zn bdquose dizolvărdquo sau nu icircn soluția dată
b) dacă Zn bdquose dizolvărdquo icircn soluția dată consideracircndu-se volumul soluției constant determinaţi prin calcul
concentraţia molară a ionilor 2Zn
la care procesul spontan icircncetează Explicaţi concluzia la care aţi ajuns
Informație
Pentru procesul de reducere ox ne red ecuaţia lui Nernst pentru potenţialul de reducere la 250 C este
0
0059 [ ]lg
[ ]ox red ox red
ox
n red unde [ ]ox - concentrația formei oxidate [ ]red - concentrația formei
reduse n - numărul de electroni implicat icircn procesul redox
Subiectul IV helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 30 puncte
Ecuaţia reacţiei de descompunere a substanței X este X(g) 2Y(g) 2Z(g)
La descompunere presiunea totală (P) icircn sistem variază astfel
t (s) 0 200 400 600 800 1200 1600
P (Torr) 300 4632 5968 706 7957 929 10183
Temperatura se menține constantă şi este 298 K De asemenea volumul reactorului este constant şi amestecul de
reacție se comportă ca un gaz perfect Se cer
a) verificaţi faptul că reacţia de descompunere a substanței X este de ordinul 1
b) determinaţi constanta de viteză şi timpul de icircnjumătățire
c) calculaţi presiunea amestecului de reacție după 15 minute şi la sfacircrşitul reacţiei
pag 3 din 3
d) cunoscacircndu-se energia de activare 410 J molaE calculaţi temperatura la care icircn 800 s reacționează 90
din cantitatea inițială de substanță X
Informații
1) Pentru reacțiile de ordinul 1 0 (X)
X
Cln k t
C unde 0 (X)C - concentraţia inițială a reactantului X iar
XC - concentraţia la momentul t a reactantului X k - constanta de viteză
2) Timpul de icircnjumătățire 12t reprezintă timpul icircn care concentraţia inițială a reactantului scade la jumătate
Se dau
- mase atomice H ndash 1 C ndash 12 N ndash 14 O ndash 16 Na ndash 23 K ndash 39 I ndash 127 Zn ndash 65 Cl ndash 355
- volumul molar (cn) 3 1
mV 224 dm mol
- numărul lui Avogadro 23 1
AN 6022 10 mol
- constanta universală a gazelor 3 1 1 1 1R 0082 atm dm mol K 8314 J mol K
- numărul lui Faraday 1F 96485 C mol 51 atm 1013 10 Pa
NOTĂ Timp de lucru 3 ore
Subiecte elaborate şi prelucrate de
prof Irina Popescu Colegiul Naţional bdquoI L Caragialerdquo Ploieşti
prof Iuliana Costeniuc Colegiul Naţional bdquoGrigore Moisilrdquo Bucureşti
prof Vasile Sorohan Colegiul Naţional bdquoCostache Negruzzirdquo Iaşi
pag 1 din 5
OLIMPIADA DE CHIMIE
etapa județeanăa municipiului Bucureşti
17 martie 2018
Clasa a XII-a
Varianta 1
BAREM DE EVALUARE ȘI DE NOTARE
Orice modalitate corectă de rezolvare a cerințelor se va puncta corespunzător
Subiectul I helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 20 puncte
A) 10 puncte
a)
3
6 6
3 3
6 6 6 6
0
c CH OH( )
0
c C H ( )
3
CH OH CH OH
3
C H C H
3
am
H a kJmol
H 45a kJmol
n 2x moli m 64 10 x kg se degajă2xa kJ
n 3x moli m 234 10 x kg se degaja135xa kJ
m 298 10 x kg se dega
l
l
3
6 6
33
0
c CH OH( )
0
c C H ( )
jă Q =155x kJ
37450 298 10Q q m 155xa 37450 298 10 x a 720
155
H a 720 kJmol
H 45a 3240 kJmol
l
l
(3 p)
3 6 6CH OH C H amn n 1 mol m 110 g 011 kgse degajă (720 3240) kJ
3960q 36000 kJkg
011
(2 p)
b)
i c i
1000 1000q H q 720 22500 kJkg
M 32
s iq q n 44 unde n - numărul de moli de apă care rezultă la arderea unui kg de metanol
(2 p)
3 2
3 2 2 2
CH OH H O(g)
s i
3CH OH O CO (g) 2H O(g)
2
2m 1 kg n kmoli 625 moli
32
q q n 44 22500 625 44 25250 kJkg
(3 p)
pag 2 din 5
B) 10 puncte
a)
cedat primit
NaOH primit
0
s
s
0
i i
Q Q
n 01 moli Q 01 41300 4130 J
Q 4130Q (C m c) t t 655
C m c 3 150 418
t t t t t t 2655 C
(4 p)
b)
2NaOH H O(formata) neutr
primit
sf
sf
HCl s s
sf
n 01 moli n 01 moli H 01 ( 5725) 5725 kJ 5725 J
Q 5725 J
QQ (C m c) t t
C m c
n 01 moli V 01 L soluţie HCl m 100 g soluţie HCl
m 150 100 250 g soluţie NaC
l
(4 p)
0 0
f i f
5725t t t 546 t 2546 C
3 250 418
(2 p)
Subiectul II helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25 puncte
A) 10 puncte
Aplicacircnd legea lui Hess icircn ciclurile date rezultă
a) 0 0 0 0
KI(s) diz KI(s) hidr hidrK (aq) I (aq)U H H H
0 0 0 0
KI(s) hidr hidr diz KI(s)K (aq) I (aq)U H H H 64735 kJmol (5 p)
b) 2 2
0 0 0 0 0
f KI(s) subl K(s) subl I (s) disoc I (g) K(g) I(g) KI(s)
1 1H H H H I A U
2 2
2 2
0 0 0 0 0
I(g) f KI(s) subl K(s) subl I (s) disoc I (g) K(g) KI(s)
1 1A H H H H I U 2952 kJmol
2 2 (5 p)
B) 15 puncte
a) 2 (s) (g) (g)(1) I I I 0
1H
2
0
2 (s) 2 (g) subl I (s)I I H 628 kJmol
2
0
2 (g) (g) disoc I (g)I 2I H 1525 kJmol
(g) (g) 1 I(g)I I e I 10084 kJmol
(g) (g) I(g)I e I A 2952 kJmol
2 2
0 0 0
1 subl I (s) disoc I (g) 1 I(g) I(g)H H H I A 9285 kJmol (5 p)
b)
2 (s) (g)I 2e 2I
2
0
2 (s) 2 (g) subl I (s)I I H 628 kJmol
2
0
2 (g) (g) disoc I (g)I 2I H 1525 kJmol
pag 3 din 5
(g) (g) I(g)2I 2e 2I 2A 2 ( 2952) kJ
2 2
0 0 0
subl I (s) disoc I (g) I(g)H H H 2A 3751 kJmol (5 p)
c)
Consideracircndu-se procesele de recombinare a fragmentelor rezultate icircn scindările (1) şi (2)
(g) (g) 2 (s)I I I
2 2
0 0 0 0
1 1 subl I (s) disoc I (g) 1 I(g) I(g)
H H ( H H I A ) 9285 kJmol
(g) 2 (s)2I I
2 2
0 0 0
2 subl I (s) disoc I (g)
H ( H H ) 2153 kJmol (4 p)
Inversul procesului (1) este favorizat energetic deoarece recombinarea fragmentelor este un proces puternic
exoterm (1 p)
Subiectul III helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25 puncte
a)
2
2 0 2
1 Zn Zn
0059Oxidare Zn Zn 2e lg[Zn ]
2
(3 p)
22 2
0 2 12
2 2 2 OH OO H
1 0059Reducere 2H O 2e H O lg([H ] p )
2 2
(3 p)
2[Zn ] [H ] 1M 2OP 1 atm
2 22
0 0
2 1 H OO H Zn ZnE 1229 ( 0762) 1991 V gt 0 (3 p)
dizolvarea zincului icircn soluția data are loc spontan (1 p)
b) Icircn timpul dizolvării Zn concentrația ionilor Zn2+
crește iar cea a H+ scade Procesul icircncetează atunci cacircnd
concentrațiile Zn2+
și H+ ajung la astfel de valori icircncacirct forţa electromotoare E este egală cu zero (3 p)
2 2 2 22 2
2 20 0 0 0
2 1 2 2H O H OO H O HZn Zn Zn Zn
0059 [H ] 0059 [Zn ]E lg 0 lg
2 [Zn ] 2 [H ]
2 267
2 2
[Zn ] [Zn ]lg 6749 3 10
[H ] [H ]
(3 p)
Pe baza raportului de mai sus se pot evalua concentrațiile ionilor Zn2+
și H+ atunci cacircnd procesul icircncetează
Scăderea concentrației H+ este de două ori mai rapidă decacirct creșterea concentrației ionilor Zn
2+ Astfel
concentrațiile ionilor Zn2+
și H+ sunt date de ecuaţiile
2
2
Zn[Zn ] 1 C
şi 2H Zn[H ] 1 C 1 2 C
(4 p)
2
2 2 2
2
67 2 67Zn
2 Zn Zn Zn
Zn
1 C3 10 (1 4 C 4 C ) n 1 C unde n 3 10
(1 2 C )
2 2
2
Zn Zn4n C (4n 1) C n 1 0
4n 1 4n şi n 1 n
2 2 2 2
2
Zn Zn Zn Zn4n C 4n C n 0 2 C 1 C 05 şi 2H Zn
C 2 C 1 2[Zn ] 15M (3 p)
[H ] 0 adică bdquodizolvareardquo Zn icircncetează atunci cacircnd tot HCl s-a consumat icircn proces (2 p)
pag 4 din 5
Subiectul IV helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 30 puncte
a)
Fie - gradul de disociere al reactantului X
X (reacţ) X (reacţ)
0 (X) 0
C P
C P X (reacţ) 0 0 X (reacţ) 0XP P P P P (1 ) P unde XP - presiunea parţială a
reactantului X la momentul t
X(g) 2Y(g) 2Z(g)
Momentul PX PY PZ P
t 0 P0 - -
t 0(1 ) P 02 P 02 P 0(1 3 ) P
t 0 02P 02P 04P
k t0 0
X 0
0 (X)
X
C P P 1ln ln ln k t ln k t 1 e
C P (1 )P 1
La momentul t 0P (1 3 ) P k t k t
0 0 0 0P P 3(1 e )P P 4P 3P e
k t k t0 0
0 0
4P P 3Pe e
3P 4P P
0
0
3Pk t ln
4P P
0
0
3P1k ln
t 4P P
(6 p)
t = 200 s (1) 3 1
1k 10 s
t = 400 s (2) 3 1
1k 10 s
t = 600 s (3) 4 1
1k 999 10 s
t = 800 s (4) 3 1
1k 10 s
t = 1200 s (5) 3 1
1k 10 s
(1) (2) (3) (4) (5)
1 1 1 1 1k k k k k k rezultă că reacţia este de ordinul 1 (5 p)
b) Constanta de viteză la 298 K este 3 1k 10 s (1 p)
12 3
ln 2 0693n 1 t 693 s
k 10 (3 p)
c) La momentul t = 15 min de la icircnceputul reacţiei k t k t
0 0 0P 4P 3P e (4 3 e )P 834 Torr (3 p)
0P 4P 1200 Torr (3 p)
d) 0 0
X 0
P P 1 1 1ln ln k t ln k t k ln
P (1 )P 1 t 1
La t = 800 s 3 11 1
k ln 2878 10 s800 1 09
(4 p)
EaRTk A e
pag 5 din 5
E
RTa
k A e
a a
a a
E Ek R k 1 1 1 1 R kln ln ln T 40374 K
k RT RT E k T T T T E k (5 p)
Barem elaborat de
prof Irina Popescu Colegiul Naţional bdquoI L Caragialerdquo Ploieşti
prof Iuliana Costeniuc Colegiul Naţional bdquoGrigore Moisilrdquo Bucureşti
prof Vasile Sorohan Colegiul Naţional bdquoCostache Negruzzirdquo Iaşi
pag 4 din 7
c formulele de structură posibile ale substanței Y
CH3 CH2 CH2 C CH2 COOH
O acidul 3-cetohexanoic
CH3 CH2 CH2C CH2 COOH
O acidul 4-cetohexanoic
CH3 CH2 CH2C CH2 COOH
O acidul 5-cetohexanoic
formulele de structură helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 3 x 05 = 15 puncte
denumirile IUPAChelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 3 x 025 = 075 puncte
formulele de structură posibile ale substanței Z
CH3 CH2 CH2C CH3
O 2-pentanonă CH3 CH2 CH2C CH3
O 3-pentanonă
formulele de structură helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 2 x 025 = 05 puncte
denumirile IUPAChelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip2 x 025 = 05 puncte
C 5 puncte
a determinarea formulei moleculare a hidrocarburii A C16H12 14 puncte
b
[O]
KMnO4H+ 8
COOH
COOH
t0C
-2H2O
C
C
O
O
O2 2
A B
formulele de structură ale substanțelor notate cu literele A B C D X Y 6 x 06 = 36 puncte
2Br2
CCl4
BrBr
Br Br
KOHetanol
-4 HBr
C D
Hidratare
O
O
2
O
O
X Y
sau invers
pag 5 din 7
Subiectul III 20 puncte
A 5 puncte
1 etină rarr acetilură disodicărarr2-butinărarr cis-2-butenă helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 2 puncte
2 benzenrarranhidridă maleică
benzen+ anhidridă maleică acilare Friedel Crafts acid 3-benzoilpropenoic helliphelliphelliphelliphelliphellip 3 puncte
Obs Se acordă 60 din punctaj dacă numărul de etape este mai mare decacirct cel din cerință
B 5 puncte
a C H = 3 2 05 puncte
b C Br = 4 1 1 punct
c 30 covalențe sigmamoleculă T 075 puncte
d compusul A 1 punct
unde Ph- este C6H5- radicalul fenil
compusul B 1 punct
e 3middot48middotNA electroni π 075 puncte
C 10 puncte
a 12 12C H 2 puncte
b
2 puncte
O
O
O
O
O
O
2 puncte
c
c1
CH CH CH CH CH CH2
1 punct
1-fenil-135-hexatrienă 1 punct
c2 36 L soluție KMnO4 2 M 2 puncte
Subiectul IV 35 puncte
A 20 puncte
1 formulele de structură posibile ale hidrocarburii
2 puncte
pag 6 din 7
2 puncte
2a
3 2 2 3 2 2CH CH CH CH CH CH CH CH
formulele de structură ale substanțelor obținute 2 x 075 = 15 puncte
b
CH CH CH2 CH2
formulele de structură ale substanțelor obținute 2 x 075 = 15
puncte
c
CH2 CH2
formulele de structură ale substanțelor obținute 2 x 075 =15 puncte
3 a
helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 2 puncte
b
b1 formula de structură a polinorbornenei
helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 2 puncte
b2
COOHCHOO
helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 2 puncte
4 a 3-metil-139-decatrienă 075 puncte
b formula de structură a compusului 179 3decatrien onă 075 puncte
t0C KMnO4
H2SO4
(A)
COOH
C
OX Y
O
t0C KMnO4
H2SO4
O
COOH
COOH
O
WZ
formulele de structură ale substanțelor notate cu literele X Y Z Whelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 4 x 1 = 4 puncte
B 15 puncte
1 C7H16 1 punct
pag 7 din 7
CH3 CH2)5 CH3
CH3
4H2(
1 punct
2 După icircndepărtarea hidrogenul gazos amestecul rezultat este format din n-heptan lichid și toluen
Dacă pornim de la 1 mol de n-heptan după prima trecere prin reactor icircn faza lichidă obținem 015 mol toluen
După prima trecere
- 015 mol toluen
- 085 mol n-heptan
După a doua trecere
015 + 085015 = 02775 mol toluen
1 ndash 027 75= 07225 mol n-heptan
După a treia trecere
02775 + 07225015 = 03858 mol toluen
1 ndash 0386 = 0614 mol n-heptan
raționament corect 25 puncte
o conversie de peste 30 va fi realizată după 3 treceri 05 puncte
3 a
10000100
100X mol
C7H16 C7H8 + 4H2
ințial 100 0 0
consumat x 0 0
echilbru 100-x x 4x
Număr total de moli 100 + 4x
100 + 4x = PV RT
1000 27
4200082 784
mol
(100 minus x) + x + 4x = 420
unde x = 80 mol
p(H2) = (480 420) 27 = 2057 atm
p(C7H8) = (80 420) 27 = 514 atm
p(C7H16) = [(100ndash80) 420] 27 = 128 atm
raționament corect 25 puncte
valorile numerice ale celor 3 presiuni parțiale 3 x 05p =15 puncte
b conversie = 80 100 = 08 = 80 05 puncte
c constanta de echilibru
7 8 2
7 16
4
HC H
p
C H
p pK
p
= 718middot105 1 punct
4
a C7H8 + H2 C6H6 + CH4 15 puncte
b C7H8 + H2 C6H6 + CH4
Din constanta de echilibru a reacției de mai sus se determină conversia toluenului icircn benzen = 0861= 861
Raționament corect 25 puncte
Valoare numerică a conversiei 05 puncte
Barem elaborat de
Gheorghe Costel profesor la Colegiul Național Vlaicu Vodă Curtea de Argeș
Carmen Boteanu profesor la Şcoala Centrală Bucureşti
Dorina Facircntacircnă-Galeru profesor la Colegiul Naţional Militar Ştefan cel Mare Cacircmpulung Moldovenesc
Ministerul Educației Naționale
pag 1 din 4
OLIMPIADA DE CHIMIE etapa județeanăa municipiului Bucureşti
17 martie 2018
Clasa a XI-a
Varianta 1
Subiectul I helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 20 puncte
A 12 puncte
Pentru compușii de mai jos care au următoarele denumiri
A 123-triclorociclopentan
B 25-dibenzilidenciclopentanona
C acid ciclopentil-235-tricarboxilacetic
D acid trideca-3578-tetraen-1012-diinoic
E acid 4-cloro-25-heptadien-17-dioic
F 23-diclorobiciclo[221]heptan
G 24-dicloropentan-3-ol
H 25-diclorospiro[33]heptan
rescrieți tabelul de mai jos pe foaia de concurs și completați-l conform cerințelor
Compusul Formula de structură a
compusului Numărul stereoizomerilor
Numărul perechilor de
enantiomeri
A
B
C
D
E
F
G
H
B 8 puncte
O probă bdquoardquo dintr-un amestec echimolecular conține doi acizi saturați (A) un acid monocarboxilic
și (B) un acid dicarboxilic care are icircn moleculă un atom de carbon mai mult decacirct acidul (A) Dacă
proba bdquoardquo se tratează cu NaOH rezultă un amestec bdquobrdquo de trei săruri icircn care procentul masic de
sodiu este de 23 Dacă aceeași probă bdquoardquo se tratează cu PCl5 icircn exces și apoi este supusă
esterificării cu etanol luat icircn exces de 25 se obține un amestec organic bdquocrdquo care conține alături de
esteri și 12212 etanol (procente masice)
a Calculați masa probei bdquoardquo necesară obținerii a 500 g amestec bdquobrdquo
b Identificați cei doi acizi din proba bdquoardquo
c Calculați masa amestecului organic bdquocrdquo
Ministerul Educației Naționale
pag 2 din 4
Subiectul II 25 puncte
A
1 17 puncte
Determinati formula moleculară stabiliți formula de structură și denumirea pentru compusii (A)
(B) (C) și (D) despre care se cunosc următoarele informații
a Compusul (A) conține 3555 O (procent masic) are icircn moleculă un atom de carbon terțiar nu
reacționează cu NaOH icircn reacția cu sodiul eliberează 224 L (cn) H2 per mol (A) și consumă la
oxidare 1 L de solutie acidă de K2Cr2O7 13M per mol A
b Compusul (B) este o monoamină saturată are 4 stereoizomeri optici reacționează cu HNO2 iar
la arderea a 02 mol (B) se consumă 2184 L (cn) de aer (cu 20 O2 procente de volum)
c Compusul aromatic (C) (p-disubstituit) are 2 atomi de oxigen icircn moleculă și nu are atomi de
carbon cuaternar icircn reacție cu NaOH formează o sare monosodică iar icircn reacție cu anhidrida
acetică formează un compus monoacetilat masa molară a compusului (C) crescacircnd după acilare
cu 3043
d Compusul dihalogenat (D) are 2 stereoizomeri formează prin hidroliză un compus care tratat cu
reactivul Fehling formează un precipitat roșu Din 214 g (D) supuse analizei cantitative s-au
obținut 376 g precipitat gălbui
2 8 puncte
Stabiliți formulele de structură și numărul izomerilor pentru
a compușii izomeri de constituție care au aceeași formulă moleculară cu (A) și au unul sau mai
mulți atomi de carbon asimetric icircn moleculă
b compușii izomeri de constituție care au aceeași formulă moleculară cu (B) și nu reacționează cu
clorura de acetil
c compușii trisubstituiți izomeri care au aceeași formulă moleculară cu (C) și au comportament
chimic identic cu acesta
d compușii izomeri de constituție care au aceeași formulă moleculară cu (D) ai căror izomeri
geometrici sunt optic activi
Subiectul III helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25 puncte
A 13 puncte
Un acid gras saturat (A) este polietoxilat cu oxid de etenă formacircnd un hidroxiester (X) icircn care
procentul masic de oxigen este de 2666 și un diester (Y) icircn care procentul masic de oxigen este
de 2126 Pentru obținerea fiecărui ester s-a folosit aceeași cantitate de oxid de etenă Dacă se iau
icircn lucru 50 mol de acid (A) conversia oxidului de etenă este de 100 iar conversia totală a
acidului (A) este de 90
a Identificați acidul gras (A) scrieți formula de structură și denumirea acestuia
b Stabiliți formulele de structură ale celor doi esteri (X) și (Y)
c Calculați cantitatea (moli) de oxid de etenă luat icircn lucru
d Calculați procentul molar de acid (A) netransformat și procentul masic de hidroxiester (X) icircn
amestecul organic rezultat
Ministerul Educației Naționale
pag 3 din 4
B 12 puncte
Scrieți formulele de structură ale compușilor din schemele de transformări de mai jos
1)
X rarr A
rarr B
rarr C
Y
D
rarr E
rarr F
Z rarr G
rarr H
rarr I
icircn care X ndash anisolul Y ndash ciclohexanona Z ndash 2-butenilfenileterul
2)
L
rarr M rarr N
O
rarr P
rarr R(C7H15N)
R(C7H15N)
rarr S
- L este o hidrocarbură ciclică cu formula moleculară C5H8
- Reducerile se fac cu NaBH3CN și nu au loc la gruparea carbonil
- P este o bază azotată heterociclică supusă unor eliminări (degrădari) Hofmann
Subiectul IV helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 30 puncte
A 10 puncte
Salbutamolul este un bronhodilatator folosit icircn tratamentul astmului și al bronșitei cronice
Salbutamolul (notat cu F) se poate obtine conform schemei de mai jos
rarr
rarr
rarr
rarr
icircn care
- reacția 1 este o transpoziție Fries icircn care esterii fenolici se transforma icircn p-acilfenoli
- substanța (A) este un compus o-disubstituit
- compusul (B) are formula moleculară C9H8O4
- substanța notată cu X este N-benzilterțbutilamina
- F are formula moleculară C13H21O3N
a Scrieți formulele de structură și denumirile IUPAC pentru compușii (A) și (B)
b Realizați sinteza compusului X prin maxim 6 reacții pornind de la acidul benzoic și acidul
dimetilpropanoic specificacircnd condițiile de reacție
c Scrieți formulele de structură ale substanțelor C D E F și G
B 10 puncte
Identificați substanțele notate cu litere din schema de mai jos și scrieți formulele de structură ale
acestora
rarr
rarr
rarr rarr
utilizacircnd următoarele informații
- substanța A cu formula moleculară C10H16O2 reacționează cu H2Ni icircn raport molar 1 3 și
dă reacția iodoformului
Ministerul Educației Naționale
pag 4 din 4
- formula de structură a substanței C este
- DIAB (diizoamilboranul) este un reactiv de hidroborurare selectivă
- diazometanul este folosit pentru metilarea unor grupe acide
C 10 puncte
1 Explicați de ce separarea izomerilor orto și para ai nitrofenolului se poate face prin antrenare cu
vapori de apă
2 Un amestec echimolecular de dietilamină și trietilamină se tratează cu clorură de acetil icircn exces
Scrieți ecuațiile reacțiilor care au loc și notați denumirea compușilor din amestecul final
3 Scrieți maxim cinci ecuații ale reacțiilor prin care fenilizopropilcetona se poate transforma icircn
fenilterțbutilcetonă
Se dau
- masele atomice H- 1 C- 12 N- 14 O- 16 K- 39 Cr- 55 Br- 80 Ag- 108 I- 127
- volumul molar (cn) 3 1
mV 224 dm mol
NOTĂ Timp de lucru 3 ore
Subiecte elaborate și prelucrate de
prof Carmen Bodea Colegiul Național Silvania Zalău
Ministerul Educației Naționale
pag 5 din 4
prof Mariana Pop Liceul Teoretic Emil Racoviță Baia Mare
pag 1 din 7
OLIMPIADA DE CHIMIE etapa județeanăa municipiului Bucureşti
17 martie 2018
Clasa a XI-a Varianta 1
Orice modalitate corectă de rezolvare a cerințelor va fi punctată corespunzător
Subiectul I helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 20 puncte
A 12 puncte
Compusul Formula de structură a compusului Numărul
stereoizomerilor
Numărul
perechilor de
enantiomeri
A
4 1
B
3 -
C
16 8
D CH CndashC CndashCH=C=CHndashCH=CHndashCH=CHndashCH2ndashCOOH 8 4
E HOOCndashCH=CHndashCHClndashCH=CHndashCOOH 4 1
F
3 1
G CH3ndashCHClndashCHOHndashCHClndashCH3 4 1
H
4 2
formula de structură 05 puncte
număr de stereoizomeri 05 puncte
numărul perechilor de enantiomeri 05 puncte
Total 8 compuși x 15 puncte = 12 puncte
pag 2 din 7
B 8 puncte
a Icircn 500 g amestec bdquobrdquo sunt 5 mol Na+ 1 p
500 = m ndash 5 g (H) + 5 23 g Na rarr m = 390 g amestec bdquoardquo 1 p
b) Macid1 Macid2 = Macid1 + 44 Mester1= Macid1 + 28 Mester2= Macid1 + 100
x - mol de acizi 3x mol etanol reacționați y - mol alcool nereacționat
y = 025∙3x = 12212∙mamestec bdquocrdquo100 rarr mamestec bdquocrdquo = 2825x 1 p
mamestec bdquocrdquo= 2825x = x∙(Mac1 + 28) + x∙(Mac1 + 100) + x∙075∙46 2 p
Macid1= 60 g molrarr acid acetic (CH3-COOH) 05 p
Macid2= 104 gmol rarr acid malonic (HOOC-CH2-COOH) 05 p
c) x = 2378 mol acid 1 p
mamestec bdquocrdquo = 671785 g 1 p
Subiectul II helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25 puncte
A
1 17 puncte
a) 4 puncte
A H2 = 1 1 rArr diol M = 90 gmol
rArr C4H10O2 2 puncte
A [O] = 1 1 rarr 1 grupă -OH la Cp și 1 grupă -OH la Ct
A
15 puncte 2-metilpropan-12-diol 05 puncte
b) 4 puncte
B O2 = 02 195 = 1 975
CnH2n+3N + 975O2 rarr nCO2 + (n+15)H2O +
N2
2 middot 975 = 3n + 15 rArr n = 6
rArr C6H15N 3 puncte
B
05 puncte
2-amino-3-metilpentan 05 puncte
c) 5 puncte
Mc = 42 rArr Mc =
= 138 gmol
C CnH2n-6O2 rArr n = 8
rArr C8H10O2 3 puncte
C NaOH = 1 1 rArr 1 grupă OH fenolică
C anh = 1 1 rArr Nu exista alta grupă OH deci al doilea atom de oxigen va fi eteric
C HO ndash C6H4 ndash O ndash CH2 ndash CH3 15 puncte
p-etoxifenol 05 puncte
d) 4 puncte
D AgBr = 1 2
02 mol AgBr rArr 01 mol D
rArr MD = 214
rArr C4H6Br2 (NE=1) 2 puncte
D CH3 ndash CH = CH ndash CHBr2 15 puncte
11-dibromo-2-butena 05 puncte
pag 3 din 7
2 8 puncte
a) C4H10O2 (NE=0) dioli (3) + hidroxieteri (4) = 7 compuși izomeri x 025 puncte = 175 puncte
b) C6H15N - Amine terțiare izomere 7 x 025 puncte = 175 puncte
(=4)
(=2)
(=1)
c) C8H8O2 - 10 compuși izomeri (săgeata indică poziția grupei ndashOH) x 025 puncte = 25 puncte
d) C4H6Br2 (NE = 1) 5 compusi izomeri x 04 puncte = 2 puncte
pag 4 din 7
Subiectul III helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25 puncte
A 13 puncte
a) 7 puncte
A CH3-(CH2)a-COOH 05 p
X R-COO-(CH2-CH2-O-)nH 1 p
Y R-COO-(CH2-CH2-O-)nOC-R 1 p
(1) O (icircn X) = acid
16(2 n)x1002666
M 44n
1 p
(2) O (icircn Y) = acid
16(3 n)x1002126
2M 44n 18
1 p
din relațiile (1) și (2) rezultă Macid și n
MA = 200 gmol 2 p
CH3-(CH2)10-COOH acid dodecanoic (acid lauric) 05 p
b) 2 puncte
n=5 1 p
X CH3-(CH2)10-COO-(CH2-CH2-O-)5H 05 p
Y CH3-(CH2)10-COO-(CH2-CH2-O-)5-OC-(CH2)10-CH3 05 p
c) 25 puncte
A + 5 oxid de etenă rarr X 05 p
x mol 5x mol x mol
2A + 5 oxid de etenă rarr Y + apă 05 p
2x mol 5x mol x moli x mol
A rarr A
y moli y mol 05 p
Din Ctot rarr x = 15 mol 05 p
număr de moli de oxid de etenă = 150 moli 05 p
d) 15 puncte
y = 5 mol A (netransformat)
A (molar) netransformat= 10 05 p
mamorganic final = 16330 g
X (masic) = 3858 1 p
B 12 puncte
16 formule de structură x 075 puncte = 12 puncte
Formulele de structură ale compușilor X Y Z nu se punctează
X A B C
pag 5 din 7
Y D E F
Z G H I
2)
L M N O
P R S
(14-pentadiena)
Subiectul IV helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 30 puncte
A 10 puncte a 25 puncte
A B
05 puncte 1 punct
acid 2-oxietanoilbenzoic 05 puncte acid 5-etanoil-2-hidroxibenzoic 05 puncte
b) (6 ecuații x 0 5 = 3 puncte) Obs Se acordă 60 din punctaj dacă ecuațiile reacțiilor sunt
corecte dar numărul lor este diferit de cel din cerință
(CH3)3CndashCOOH rarr (CH3)3Cndash
(CH3)3CndashCONH2
(CH3)3CndashNH2 (terțbutilamina = Z)
C6H5ndashCOOH rarr C6H5ndashCOCl
rarr C6H5ndashCONHndashC(CH3)3
rarr C6H5ndashCH2ndashNHndashC(CH3)3
- red cu Na ndashOH sau LiAlH4
c) 45 puncte
4 formule de structură x 1 punct = 4 puncte
pag 6 din 7
C D
E F
G Toluen 05 puncte
B 10 puncte
Substanța A C10H16O2 (NE = 3)
A H2 = 1 3 rArr 3 legături π
Reactia iodoformului este o reacție specifică pentru grupa carbonil cetonic care are icircn poziția o
grupă metil
Reacția 1 (HO- - H2O) este o condensare crotonică intramoleculară
formula de structură a lui B este
formula de structură a lui A este
D E F G
CH3
CH
COOCH3
CH2OH
CH3
CH3
CH
COOH
CH2OH
CH3
Structura A = 5 puncte
B D E F G - 5 structuri x 1 = 5 puncte
pag 7 din 7
C 10 puncte
1 2 puncte
Izomerul orto formează legături de hidrogen intramoleculare (05 puncte)
Izomerul para formează legături de hidrogen intermoleculare (05 puncte)
Deci punctul de fierbere izomer para gt punctul de fierbere izomer orto izomerul para nu poate fi
antrenat cu vapori de apă (1 punct)
2 3 puncte
(C2H5)2NH + CH3-COCl rarr CH3-CON(C2H5)2 + HCl
(C2H5)3 + HCl rarr (C2H5)3NH+Cl
- 2 x 075 = 15 puncte
Amestecul final de reacție va conține următorii compuși
- NN-dietilacetamida clorura de trietilamoniu și excesul de clorură de acetil 3x05= 15 puncte
3 5 puncte
C6H
5 C
O
CH (CH3)2
CH3MgBr
C6H
5 C CH (CH3)2
CH3
OH
KMnO4H
2O
C6H
5 C
CH3
OH
C
CH3
OH
CH3 C
6H
5 C
O
C(CH3)3
1 +
2 + H2O
H2O3 --
4 +
5H+
H2O--
1 2 - adiție CH3MgBr (la grupa carbonil) urmată de hidroliză
3 4 - deshidratare și oxidarea dublei legături cu reactiv Baeyer
5 - transpoziție pinacolică
5 ecuații x 1punct = 5 puncte
Obs Se acordă 60 din punctaj dacă ecuațiile reacțiilor sunt corecte dar numărul lor este diferit de cel
din cerință
Barem elaborat de
prof Carmen Bodea Colegiul Național Silvania Zalău
prof Mariana Pop Liceul Teoretic Emil Racoviță Baia Mare
pag 1 din 3
OLIMPIADA DE CHIMIE
etapa județeanăa municipiului Bucureşti
17 martie 2018
Clasa a XII-a
Varianta 1
Subiectul I helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 20 puncte
A Un amestec de metanol şi benzen icircn raport molar 2 3 are puterea calorică inferioară de 3745 MJkg La
arderea unui mol de benzen se degajă de 45 ori mai multă căldură decacirct la arderea unui mol de metanol apa
obţinută fiind icircn stare gazoasă Se cer
a) calculaţi puterea calorică inferioară a unui amestec echimolar de metanol şi benzen
b) calculaţi puterea calorică superioară a metanolului știind că entalpia standard de vaporizare a apei este 0
2vap H O( )
H 44 kJmol l
B La 200 C icircntr-un calorimetru cu capacitatea calorică C = 3 JK se introduc 4 g NaOH şi 146 mL de apă
distilată ( 1 g mL ) După dizolvare sistemul calorimetric se răceşte la 200
C şi apoi soluţia de NaOH se
neutralizează cu o soluţie de HCl de concentraţie 1 M ( s 1 g mL ) avacircnd temperatura 200
C Toate soluţiile
au căldura specifică 1 1c 418 J g K Știind că entalpia molară de dizolvare a NaOH este
0
diz NaOH(s)H 413 kJmol şi entalpia de neutralizare a unui acid tare cu o bază tare este
0
neutrH 5725 kJmol de apă formată se cer
a) temperatura soluţiei obţinute după dizolvarea NaOH
b) temperatura soluţiei finale după neutralizare
Subiectul II helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25 puncte
Se cunosc datele termochimice din tabelul următor 0
subl K(s)H
(kJmol)
0
subl2 (s)I
H
(kJmol)
0
dis2I (g)
H
(kJmol)
K(g)I
(kJmol)
0
diz KI(s)H
(kJmol)
1 I(g)I
(kJmol)
0
f KI(s)H
(kJmol)
0
hidr(aq)K
H
(kJmol)
0
hidr(aq)I
H
(kJmol)
878 628 1525 + 4192 + 1935 10084 - 3279 - 320 - 308
icircn care 0
subl K(s)H - entalpia standard de sublimare a potasiului 2
0
subl I (s)H - entalpia standard de sublimare a
iodului K(g)I - energia de ionizare a potasiului 1 I(g)I - prima energie de ionizare a iodului 0
diz KI(s)H - entalpia
standard de dizolvare a iodurii de potasiu 0
f KI(s)H - entalpia standard de formare a iodurii de potasiu
0
hidr K (aq)H şi 0
hidr I (aq)H - entalpia standard de hidratare a ionului de K respectiv a ionului de I
De asemenea se dau ciclurile
K(s)
K(g)
K(g)
+ 12
I2(s)
I(g)
I(g)+
KI(s)
hidratareK(aq) I(aq)+
U0KI
subl
imar
e
I2(g)21
dis
oci
ere
sub
lim
are
A
dizo
lvar
e
IK
pag 2 din 3
A) Se dizolvă 1 mol de KI(s) icircntr-o cantitate mare de apă obţinacircndu-se o soluţie foarte diluată Folosind
ciclurile de mai sus şi datele termochimice din tabelul dat calculaţi
a) energia de rețea a iodurii de potasiu0
KI(s)U (energia care se degajă la formarea unui mol de KI(s) (cristal) ca
urmare a atracțiilor electrostatice icircntre ionii gazoși de sarcini opuse (g) (g) (s)K I K I )
b) I(g)A - afinitatea pentru electron a iodului
B) Molecula de iod se poate scinda icircn două moduri
2 (s) (g) (g)(1) I I I 2 (s) (g)(2) I 2I
Folosind datele termochimice corespunzătoare
a) calculaţi variaţia de entalpie ce icircnsoțește procesul (1)
b) calculaţi variaţia de entalpie ce icircnsoțește procesul 2 (g)(s)
I 2e 2I
c) consideracircndu-se procesele de recombinare a fragmentelor rezultate icircn scindările (1) şi (2) precizaţi care
proces este favorizat termodinamic
Subiectul III helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25 puncte
O lamă de zinc pur cu masa suficient de mare este pusă icircn contact cu o soluție apoasă bine oxigenată
(2OP = 1 atm = const) care conţine HCI și ZnCl2 Concentrația HCl și concentraţia ZnCl2 sunt HClC = 1 M
respectiv 2ZnClC = 1 M iar temperatura electrolitului este de 25
0 C bdquoDizolvareardquo Zn icircn această soluție ar putea fi
reprezentată prin ecuaţia
2 2 2
1Zn 2HCI O ZnCl H O
2
Cunoscacircndu-se potenţialele standard de reducere 0
2Zn Zn0762 V şi
2 2
0
O H H O1229 V se cere
a) precizaţi dacă Zn bdquose dizolvărdquo sau nu icircn soluția dată
b) dacă Zn bdquose dizolvărdquo icircn soluția dată consideracircndu-se volumul soluției constant determinaţi prin calcul
concentraţia molară a ionilor 2Zn
la care procesul spontan icircncetează Explicaţi concluzia la care aţi ajuns
Informație
Pentru procesul de reducere ox ne red ecuaţia lui Nernst pentru potenţialul de reducere la 250 C este
0
0059 [ ]lg
[ ]ox red ox red
ox
n red unde [ ]ox - concentrația formei oxidate [ ]red - concentrația formei
reduse n - numărul de electroni implicat icircn procesul redox
Subiectul IV helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 30 puncte
Ecuaţia reacţiei de descompunere a substanței X este X(g) 2Y(g) 2Z(g)
La descompunere presiunea totală (P) icircn sistem variază astfel
t (s) 0 200 400 600 800 1200 1600
P (Torr) 300 4632 5968 706 7957 929 10183
Temperatura se menține constantă şi este 298 K De asemenea volumul reactorului este constant şi amestecul de
reacție se comportă ca un gaz perfect Se cer
a) verificaţi faptul că reacţia de descompunere a substanței X este de ordinul 1
b) determinaţi constanta de viteză şi timpul de icircnjumătățire
c) calculaţi presiunea amestecului de reacție după 15 minute şi la sfacircrşitul reacţiei
pag 3 din 3
d) cunoscacircndu-se energia de activare 410 J molaE calculaţi temperatura la care icircn 800 s reacționează 90
din cantitatea inițială de substanță X
Informații
1) Pentru reacțiile de ordinul 1 0 (X)
X
Cln k t
C unde 0 (X)C - concentraţia inițială a reactantului X iar
XC - concentraţia la momentul t a reactantului X k - constanta de viteză
2) Timpul de icircnjumătățire 12t reprezintă timpul icircn care concentraţia inițială a reactantului scade la jumătate
Se dau
- mase atomice H ndash 1 C ndash 12 N ndash 14 O ndash 16 Na ndash 23 K ndash 39 I ndash 127 Zn ndash 65 Cl ndash 355
- volumul molar (cn) 3 1
mV 224 dm mol
- numărul lui Avogadro 23 1
AN 6022 10 mol
- constanta universală a gazelor 3 1 1 1 1R 0082 atm dm mol K 8314 J mol K
- numărul lui Faraday 1F 96485 C mol 51 atm 1013 10 Pa
NOTĂ Timp de lucru 3 ore
Subiecte elaborate şi prelucrate de
prof Irina Popescu Colegiul Naţional bdquoI L Caragialerdquo Ploieşti
prof Iuliana Costeniuc Colegiul Naţional bdquoGrigore Moisilrdquo Bucureşti
prof Vasile Sorohan Colegiul Naţional bdquoCostache Negruzzirdquo Iaşi
pag 1 din 5
OLIMPIADA DE CHIMIE
etapa județeanăa municipiului Bucureşti
17 martie 2018
Clasa a XII-a
Varianta 1
BAREM DE EVALUARE ȘI DE NOTARE
Orice modalitate corectă de rezolvare a cerințelor se va puncta corespunzător
Subiectul I helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 20 puncte
A) 10 puncte
a)
3
6 6
3 3
6 6 6 6
0
c CH OH( )
0
c C H ( )
3
CH OH CH OH
3
C H C H
3
am
H a kJmol
H 45a kJmol
n 2x moli m 64 10 x kg se degajă2xa kJ
n 3x moli m 234 10 x kg se degaja135xa kJ
m 298 10 x kg se dega
l
l
3
6 6
33
0
c CH OH( )
0
c C H ( )
jă Q =155x kJ
37450 298 10Q q m 155xa 37450 298 10 x a 720
155
H a 720 kJmol
H 45a 3240 kJmol
l
l
(3 p)
3 6 6CH OH C H amn n 1 mol m 110 g 011 kgse degajă (720 3240) kJ
3960q 36000 kJkg
011
(2 p)
b)
i c i
1000 1000q H q 720 22500 kJkg
M 32
s iq q n 44 unde n - numărul de moli de apă care rezultă la arderea unui kg de metanol
(2 p)
3 2
3 2 2 2
CH OH H O(g)
s i
3CH OH O CO (g) 2H O(g)
2
2m 1 kg n kmoli 625 moli
32
q q n 44 22500 625 44 25250 kJkg
(3 p)
pag 2 din 5
B) 10 puncte
a)
cedat primit
NaOH primit
0
s
s
0
i i
Q Q
n 01 moli Q 01 41300 4130 J
Q 4130Q (C m c) t t 655
C m c 3 150 418
t t t t t t 2655 C
(4 p)
b)
2NaOH H O(formata) neutr
primit
sf
sf
HCl s s
sf
n 01 moli n 01 moli H 01 ( 5725) 5725 kJ 5725 J
Q 5725 J
QQ (C m c) t t
C m c
n 01 moli V 01 L soluţie HCl m 100 g soluţie HCl
m 150 100 250 g soluţie NaC
l
(4 p)
0 0
f i f
5725t t t 546 t 2546 C
3 250 418
(2 p)
Subiectul II helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25 puncte
A) 10 puncte
Aplicacircnd legea lui Hess icircn ciclurile date rezultă
a) 0 0 0 0
KI(s) diz KI(s) hidr hidrK (aq) I (aq)U H H H
0 0 0 0
KI(s) hidr hidr diz KI(s)K (aq) I (aq)U H H H 64735 kJmol (5 p)
b) 2 2
0 0 0 0 0
f KI(s) subl K(s) subl I (s) disoc I (g) K(g) I(g) KI(s)
1 1H H H H I A U
2 2
2 2
0 0 0 0 0
I(g) f KI(s) subl K(s) subl I (s) disoc I (g) K(g) KI(s)
1 1A H H H H I U 2952 kJmol
2 2 (5 p)
B) 15 puncte
a) 2 (s) (g) (g)(1) I I I 0
1H
2
0
2 (s) 2 (g) subl I (s)I I H 628 kJmol
2
0
2 (g) (g) disoc I (g)I 2I H 1525 kJmol
(g) (g) 1 I(g)I I e I 10084 kJmol
(g) (g) I(g)I e I A 2952 kJmol
2 2
0 0 0
1 subl I (s) disoc I (g) 1 I(g) I(g)H H H I A 9285 kJmol (5 p)
b)
2 (s) (g)I 2e 2I
2
0
2 (s) 2 (g) subl I (s)I I H 628 kJmol
2
0
2 (g) (g) disoc I (g)I 2I H 1525 kJmol
pag 3 din 5
(g) (g) I(g)2I 2e 2I 2A 2 ( 2952) kJ
2 2
0 0 0
subl I (s) disoc I (g) I(g)H H H 2A 3751 kJmol (5 p)
c)
Consideracircndu-se procesele de recombinare a fragmentelor rezultate icircn scindările (1) şi (2)
(g) (g) 2 (s)I I I
2 2
0 0 0 0
1 1 subl I (s) disoc I (g) 1 I(g) I(g)
H H ( H H I A ) 9285 kJmol
(g) 2 (s)2I I
2 2
0 0 0
2 subl I (s) disoc I (g)
H ( H H ) 2153 kJmol (4 p)
Inversul procesului (1) este favorizat energetic deoarece recombinarea fragmentelor este un proces puternic
exoterm (1 p)
Subiectul III helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25 puncte
a)
2
2 0 2
1 Zn Zn
0059Oxidare Zn Zn 2e lg[Zn ]
2
(3 p)
22 2
0 2 12
2 2 2 OH OO H
1 0059Reducere 2H O 2e H O lg([H ] p )
2 2
(3 p)
2[Zn ] [H ] 1M 2OP 1 atm
2 22
0 0
2 1 H OO H Zn ZnE 1229 ( 0762) 1991 V gt 0 (3 p)
dizolvarea zincului icircn soluția data are loc spontan (1 p)
b) Icircn timpul dizolvării Zn concentrația ionilor Zn2+
crește iar cea a H+ scade Procesul icircncetează atunci cacircnd
concentrațiile Zn2+
și H+ ajung la astfel de valori icircncacirct forţa electromotoare E este egală cu zero (3 p)
2 2 2 22 2
2 20 0 0 0
2 1 2 2H O H OO H O HZn Zn Zn Zn
0059 [H ] 0059 [Zn ]E lg 0 lg
2 [Zn ] 2 [H ]
2 267
2 2
[Zn ] [Zn ]lg 6749 3 10
[H ] [H ]
(3 p)
Pe baza raportului de mai sus se pot evalua concentrațiile ionilor Zn2+
și H+ atunci cacircnd procesul icircncetează
Scăderea concentrației H+ este de două ori mai rapidă decacirct creșterea concentrației ionilor Zn
2+ Astfel
concentrațiile ionilor Zn2+
și H+ sunt date de ecuaţiile
2
2
Zn[Zn ] 1 C
şi 2H Zn[H ] 1 C 1 2 C
(4 p)
2
2 2 2
2
67 2 67Zn
2 Zn Zn Zn
Zn
1 C3 10 (1 4 C 4 C ) n 1 C unde n 3 10
(1 2 C )
2 2
2
Zn Zn4n C (4n 1) C n 1 0
4n 1 4n şi n 1 n
2 2 2 2
2
Zn Zn Zn Zn4n C 4n C n 0 2 C 1 C 05 şi 2H Zn
C 2 C 1 2[Zn ] 15M (3 p)
[H ] 0 adică bdquodizolvareardquo Zn icircncetează atunci cacircnd tot HCl s-a consumat icircn proces (2 p)
pag 4 din 5
Subiectul IV helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 30 puncte
a)
Fie - gradul de disociere al reactantului X
X (reacţ) X (reacţ)
0 (X) 0
C P
C P X (reacţ) 0 0 X (reacţ) 0XP P P P P (1 ) P unde XP - presiunea parţială a
reactantului X la momentul t
X(g) 2Y(g) 2Z(g)
Momentul PX PY PZ P
t 0 P0 - -
t 0(1 ) P 02 P 02 P 0(1 3 ) P
t 0 02P 02P 04P
k t0 0
X 0
0 (X)
X
C P P 1ln ln ln k t ln k t 1 e
C P (1 )P 1
La momentul t 0P (1 3 ) P k t k t
0 0 0 0P P 3(1 e )P P 4P 3P e
k t k t0 0
0 0
4P P 3Pe e
3P 4P P
0
0
3Pk t ln
4P P
0
0
3P1k ln
t 4P P
(6 p)
t = 200 s (1) 3 1
1k 10 s
t = 400 s (2) 3 1
1k 10 s
t = 600 s (3) 4 1
1k 999 10 s
t = 800 s (4) 3 1
1k 10 s
t = 1200 s (5) 3 1
1k 10 s
(1) (2) (3) (4) (5)
1 1 1 1 1k k k k k k rezultă că reacţia este de ordinul 1 (5 p)
b) Constanta de viteză la 298 K este 3 1k 10 s (1 p)
12 3
ln 2 0693n 1 t 693 s
k 10 (3 p)
c) La momentul t = 15 min de la icircnceputul reacţiei k t k t
0 0 0P 4P 3P e (4 3 e )P 834 Torr (3 p)
0P 4P 1200 Torr (3 p)
d) 0 0
X 0
P P 1 1 1ln ln k t ln k t k ln
P (1 )P 1 t 1
La t = 800 s 3 11 1
k ln 2878 10 s800 1 09
(4 p)
EaRTk A e
pag 5 din 5
E
RTa
k A e
a a
a a
E Ek R k 1 1 1 1 R kln ln ln T 40374 K
k RT RT E k T T T T E k (5 p)
Barem elaborat de
prof Irina Popescu Colegiul Naţional bdquoI L Caragialerdquo Ploieşti
prof Iuliana Costeniuc Colegiul Naţional bdquoGrigore Moisilrdquo Bucureşti
prof Vasile Sorohan Colegiul Naţional bdquoCostache Negruzzirdquo Iaşi
pag 5 din 7
Subiectul III 20 puncte
A 5 puncte
1 etină rarr acetilură disodicărarr2-butinărarr cis-2-butenă helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 2 puncte
2 benzenrarranhidridă maleică
benzen+ anhidridă maleică acilare Friedel Crafts acid 3-benzoilpropenoic helliphelliphelliphelliphelliphellip 3 puncte
Obs Se acordă 60 din punctaj dacă numărul de etape este mai mare decacirct cel din cerință
B 5 puncte
a C H = 3 2 05 puncte
b C Br = 4 1 1 punct
c 30 covalențe sigmamoleculă T 075 puncte
d compusul A 1 punct
unde Ph- este C6H5- radicalul fenil
compusul B 1 punct
e 3middot48middotNA electroni π 075 puncte
C 10 puncte
a 12 12C H 2 puncte
b
2 puncte
O
O
O
O
O
O
2 puncte
c
c1
CH CH CH CH CH CH2
1 punct
1-fenil-135-hexatrienă 1 punct
c2 36 L soluție KMnO4 2 M 2 puncte
Subiectul IV 35 puncte
A 20 puncte
1 formulele de structură posibile ale hidrocarburii
2 puncte
pag 6 din 7
2 puncte
2a
3 2 2 3 2 2CH CH CH CH CH CH CH CH
formulele de structură ale substanțelor obținute 2 x 075 = 15 puncte
b
CH CH CH2 CH2
formulele de structură ale substanțelor obținute 2 x 075 = 15
puncte
c
CH2 CH2
formulele de structură ale substanțelor obținute 2 x 075 =15 puncte
3 a
helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 2 puncte
b
b1 formula de structură a polinorbornenei
helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 2 puncte
b2
COOHCHOO
helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 2 puncte
4 a 3-metil-139-decatrienă 075 puncte
b formula de structură a compusului 179 3decatrien onă 075 puncte
t0C KMnO4
H2SO4
(A)
COOH
C
OX Y
O
t0C KMnO4
H2SO4
O
COOH
COOH
O
WZ
formulele de structură ale substanțelor notate cu literele X Y Z Whelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 4 x 1 = 4 puncte
B 15 puncte
1 C7H16 1 punct
pag 7 din 7
CH3 CH2)5 CH3
CH3
4H2(
1 punct
2 După icircndepărtarea hidrogenul gazos amestecul rezultat este format din n-heptan lichid și toluen
Dacă pornim de la 1 mol de n-heptan după prima trecere prin reactor icircn faza lichidă obținem 015 mol toluen
După prima trecere
- 015 mol toluen
- 085 mol n-heptan
După a doua trecere
015 + 085015 = 02775 mol toluen
1 ndash 027 75= 07225 mol n-heptan
După a treia trecere
02775 + 07225015 = 03858 mol toluen
1 ndash 0386 = 0614 mol n-heptan
raționament corect 25 puncte
o conversie de peste 30 va fi realizată după 3 treceri 05 puncte
3 a
10000100
100X mol
C7H16 C7H8 + 4H2
ințial 100 0 0
consumat x 0 0
echilbru 100-x x 4x
Număr total de moli 100 + 4x
100 + 4x = PV RT
1000 27
4200082 784
mol
(100 minus x) + x + 4x = 420
unde x = 80 mol
p(H2) = (480 420) 27 = 2057 atm
p(C7H8) = (80 420) 27 = 514 atm
p(C7H16) = [(100ndash80) 420] 27 = 128 atm
raționament corect 25 puncte
valorile numerice ale celor 3 presiuni parțiale 3 x 05p =15 puncte
b conversie = 80 100 = 08 = 80 05 puncte
c constanta de echilibru
7 8 2
7 16
4
HC H
p
C H
p pK
p
= 718middot105 1 punct
4
a C7H8 + H2 C6H6 + CH4 15 puncte
b C7H8 + H2 C6H6 + CH4
Din constanta de echilibru a reacției de mai sus se determină conversia toluenului icircn benzen = 0861= 861
Raționament corect 25 puncte
Valoare numerică a conversiei 05 puncte
Barem elaborat de
Gheorghe Costel profesor la Colegiul Național Vlaicu Vodă Curtea de Argeș
Carmen Boteanu profesor la Şcoala Centrală Bucureşti
Dorina Facircntacircnă-Galeru profesor la Colegiul Naţional Militar Ştefan cel Mare Cacircmpulung Moldovenesc
Ministerul Educației Naționale
pag 1 din 4
OLIMPIADA DE CHIMIE etapa județeanăa municipiului Bucureşti
17 martie 2018
Clasa a XI-a
Varianta 1
Subiectul I helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 20 puncte
A 12 puncte
Pentru compușii de mai jos care au următoarele denumiri
A 123-triclorociclopentan
B 25-dibenzilidenciclopentanona
C acid ciclopentil-235-tricarboxilacetic
D acid trideca-3578-tetraen-1012-diinoic
E acid 4-cloro-25-heptadien-17-dioic
F 23-diclorobiciclo[221]heptan
G 24-dicloropentan-3-ol
H 25-diclorospiro[33]heptan
rescrieți tabelul de mai jos pe foaia de concurs și completați-l conform cerințelor
Compusul Formula de structură a
compusului Numărul stereoizomerilor
Numărul perechilor de
enantiomeri
A
B
C
D
E
F
G
H
B 8 puncte
O probă bdquoardquo dintr-un amestec echimolecular conține doi acizi saturați (A) un acid monocarboxilic
și (B) un acid dicarboxilic care are icircn moleculă un atom de carbon mai mult decacirct acidul (A) Dacă
proba bdquoardquo se tratează cu NaOH rezultă un amestec bdquobrdquo de trei săruri icircn care procentul masic de
sodiu este de 23 Dacă aceeași probă bdquoardquo se tratează cu PCl5 icircn exces și apoi este supusă
esterificării cu etanol luat icircn exces de 25 se obține un amestec organic bdquocrdquo care conține alături de
esteri și 12212 etanol (procente masice)
a Calculați masa probei bdquoardquo necesară obținerii a 500 g amestec bdquobrdquo
b Identificați cei doi acizi din proba bdquoardquo
c Calculați masa amestecului organic bdquocrdquo
Ministerul Educației Naționale
pag 2 din 4
Subiectul II 25 puncte
A
1 17 puncte
Determinati formula moleculară stabiliți formula de structură și denumirea pentru compusii (A)
(B) (C) și (D) despre care se cunosc următoarele informații
a Compusul (A) conține 3555 O (procent masic) are icircn moleculă un atom de carbon terțiar nu
reacționează cu NaOH icircn reacția cu sodiul eliberează 224 L (cn) H2 per mol (A) și consumă la
oxidare 1 L de solutie acidă de K2Cr2O7 13M per mol A
b Compusul (B) este o monoamină saturată are 4 stereoizomeri optici reacționează cu HNO2 iar
la arderea a 02 mol (B) se consumă 2184 L (cn) de aer (cu 20 O2 procente de volum)
c Compusul aromatic (C) (p-disubstituit) are 2 atomi de oxigen icircn moleculă și nu are atomi de
carbon cuaternar icircn reacție cu NaOH formează o sare monosodică iar icircn reacție cu anhidrida
acetică formează un compus monoacetilat masa molară a compusului (C) crescacircnd după acilare
cu 3043
d Compusul dihalogenat (D) are 2 stereoizomeri formează prin hidroliză un compus care tratat cu
reactivul Fehling formează un precipitat roșu Din 214 g (D) supuse analizei cantitative s-au
obținut 376 g precipitat gălbui
2 8 puncte
Stabiliți formulele de structură și numărul izomerilor pentru
a compușii izomeri de constituție care au aceeași formulă moleculară cu (A) și au unul sau mai
mulți atomi de carbon asimetric icircn moleculă
b compușii izomeri de constituție care au aceeași formulă moleculară cu (B) și nu reacționează cu
clorura de acetil
c compușii trisubstituiți izomeri care au aceeași formulă moleculară cu (C) și au comportament
chimic identic cu acesta
d compușii izomeri de constituție care au aceeași formulă moleculară cu (D) ai căror izomeri
geometrici sunt optic activi
Subiectul III helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25 puncte
A 13 puncte
Un acid gras saturat (A) este polietoxilat cu oxid de etenă formacircnd un hidroxiester (X) icircn care
procentul masic de oxigen este de 2666 și un diester (Y) icircn care procentul masic de oxigen este
de 2126 Pentru obținerea fiecărui ester s-a folosit aceeași cantitate de oxid de etenă Dacă se iau
icircn lucru 50 mol de acid (A) conversia oxidului de etenă este de 100 iar conversia totală a
acidului (A) este de 90
a Identificați acidul gras (A) scrieți formula de structură și denumirea acestuia
b Stabiliți formulele de structură ale celor doi esteri (X) și (Y)
c Calculați cantitatea (moli) de oxid de etenă luat icircn lucru
d Calculați procentul molar de acid (A) netransformat și procentul masic de hidroxiester (X) icircn
amestecul organic rezultat
Ministerul Educației Naționale
pag 3 din 4
B 12 puncte
Scrieți formulele de structură ale compușilor din schemele de transformări de mai jos
1)
X rarr A
rarr B
rarr C
Y
D
rarr E
rarr F
Z rarr G
rarr H
rarr I
icircn care X ndash anisolul Y ndash ciclohexanona Z ndash 2-butenilfenileterul
2)
L
rarr M rarr N
O
rarr P
rarr R(C7H15N)
R(C7H15N)
rarr S
- L este o hidrocarbură ciclică cu formula moleculară C5H8
- Reducerile se fac cu NaBH3CN și nu au loc la gruparea carbonil
- P este o bază azotată heterociclică supusă unor eliminări (degrădari) Hofmann
Subiectul IV helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 30 puncte
A 10 puncte
Salbutamolul este un bronhodilatator folosit icircn tratamentul astmului și al bronșitei cronice
Salbutamolul (notat cu F) se poate obtine conform schemei de mai jos
rarr
rarr
rarr
rarr
icircn care
- reacția 1 este o transpoziție Fries icircn care esterii fenolici se transforma icircn p-acilfenoli
- substanța (A) este un compus o-disubstituit
- compusul (B) are formula moleculară C9H8O4
- substanța notată cu X este N-benzilterțbutilamina
- F are formula moleculară C13H21O3N
a Scrieți formulele de structură și denumirile IUPAC pentru compușii (A) și (B)
b Realizați sinteza compusului X prin maxim 6 reacții pornind de la acidul benzoic și acidul
dimetilpropanoic specificacircnd condițiile de reacție
c Scrieți formulele de structură ale substanțelor C D E F și G
B 10 puncte
Identificați substanțele notate cu litere din schema de mai jos și scrieți formulele de structură ale
acestora
rarr
rarr
rarr rarr
utilizacircnd următoarele informații
- substanța A cu formula moleculară C10H16O2 reacționează cu H2Ni icircn raport molar 1 3 și
dă reacția iodoformului
Ministerul Educației Naționale
pag 4 din 4
- formula de structură a substanței C este
- DIAB (diizoamilboranul) este un reactiv de hidroborurare selectivă
- diazometanul este folosit pentru metilarea unor grupe acide
C 10 puncte
1 Explicați de ce separarea izomerilor orto și para ai nitrofenolului se poate face prin antrenare cu
vapori de apă
2 Un amestec echimolecular de dietilamină și trietilamină se tratează cu clorură de acetil icircn exces
Scrieți ecuațiile reacțiilor care au loc și notați denumirea compușilor din amestecul final
3 Scrieți maxim cinci ecuații ale reacțiilor prin care fenilizopropilcetona se poate transforma icircn
fenilterțbutilcetonă
Se dau
- masele atomice H- 1 C- 12 N- 14 O- 16 K- 39 Cr- 55 Br- 80 Ag- 108 I- 127
- volumul molar (cn) 3 1
mV 224 dm mol
NOTĂ Timp de lucru 3 ore
Subiecte elaborate și prelucrate de
prof Carmen Bodea Colegiul Național Silvania Zalău
Ministerul Educației Naționale
pag 5 din 4
prof Mariana Pop Liceul Teoretic Emil Racoviță Baia Mare
pag 1 din 7
OLIMPIADA DE CHIMIE etapa județeanăa municipiului Bucureşti
17 martie 2018
Clasa a XI-a Varianta 1
Orice modalitate corectă de rezolvare a cerințelor va fi punctată corespunzător
Subiectul I helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 20 puncte
A 12 puncte
Compusul Formula de structură a compusului Numărul
stereoizomerilor
Numărul
perechilor de
enantiomeri
A
4 1
B
3 -
C
16 8
D CH CndashC CndashCH=C=CHndashCH=CHndashCH=CHndashCH2ndashCOOH 8 4
E HOOCndashCH=CHndashCHClndashCH=CHndashCOOH 4 1
F
3 1
G CH3ndashCHClndashCHOHndashCHClndashCH3 4 1
H
4 2
formula de structură 05 puncte
număr de stereoizomeri 05 puncte
numărul perechilor de enantiomeri 05 puncte
Total 8 compuși x 15 puncte = 12 puncte
pag 2 din 7
B 8 puncte
a Icircn 500 g amestec bdquobrdquo sunt 5 mol Na+ 1 p
500 = m ndash 5 g (H) + 5 23 g Na rarr m = 390 g amestec bdquoardquo 1 p
b) Macid1 Macid2 = Macid1 + 44 Mester1= Macid1 + 28 Mester2= Macid1 + 100
x - mol de acizi 3x mol etanol reacționați y - mol alcool nereacționat
y = 025∙3x = 12212∙mamestec bdquocrdquo100 rarr mamestec bdquocrdquo = 2825x 1 p
mamestec bdquocrdquo= 2825x = x∙(Mac1 + 28) + x∙(Mac1 + 100) + x∙075∙46 2 p
Macid1= 60 g molrarr acid acetic (CH3-COOH) 05 p
Macid2= 104 gmol rarr acid malonic (HOOC-CH2-COOH) 05 p
c) x = 2378 mol acid 1 p
mamestec bdquocrdquo = 671785 g 1 p
Subiectul II helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25 puncte
A
1 17 puncte
a) 4 puncte
A H2 = 1 1 rArr diol M = 90 gmol
rArr C4H10O2 2 puncte
A [O] = 1 1 rarr 1 grupă -OH la Cp și 1 grupă -OH la Ct
A
15 puncte 2-metilpropan-12-diol 05 puncte
b) 4 puncte
B O2 = 02 195 = 1 975
CnH2n+3N + 975O2 rarr nCO2 + (n+15)H2O +
N2
2 middot 975 = 3n + 15 rArr n = 6
rArr C6H15N 3 puncte
B
05 puncte
2-amino-3-metilpentan 05 puncte
c) 5 puncte
Mc = 42 rArr Mc =
= 138 gmol
C CnH2n-6O2 rArr n = 8
rArr C8H10O2 3 puncte
C NaOH = 1 1 rArr 1 grupă OH fenolică
C anh = 1 1 rArr Nu exista alta grupă OH deci al doilea atom de oxigen va fi eteric
C HO ndash C6H4 ndash O ndash CH2 ndash CH3 15 puncte
p-etoxifenol 05 puncte
d) 4 puncte
D AgBr = 1 2
02 mol AgBr rArr 01 mol D
rArr MD = 214
rArr C4H6Br2 (NE=1) 2 puncte
D CH3 ndash CH = CH ndash CHBr2 15 puncte
11-dibromo-2-butena 05 puncte
pag 3 din 7
2 8 puncte
a) C4H10O2 (NE=0) dioli (3) + hidroxieteri (4) = 7 compuși izomeri x 025 puncte = 175 puncte
b) C6H15N - Amine terțiare izomere 7 x 025 puncte = 175 puncte
(=4)
(=2)
(=1)
c) C8H8O2 - 10 compuși izomeri (săgeata indică poziția grupei ndashOH) x 025 puncte = 25 puncte
d) C4H6Br2 (NE = 1) 5 compusi izomeri x 04 puncte = 2 puncte
pag 4 din 7
Subiectul III helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25 puncte
A 13 puncte
a) 7 puncte
A CH3-(CH2)a-COOH 05 p
X R-COO-(CH2-CH2-O-)nH 1 p
Y R-COO-(CH2-CH2-O-)nOC-R 1 p
(1) O (icircn X) = acid
16(2 n)x1002666
M 44n
1 p
(2) O (icircn Y) = acid
16(3 n)x1002126
2M 44n 18
1 p
din relațiile (1) și (2) rezultă Macid și n
MA = 200 gmol 2 p
CH3-(CH2)10-COOH acid dodecanoic (acid lauric) 05 p
b) 2 puncte
n=5 1 p
X CH3-(CH2)10-COO-(CH2-CH2-O-)5H 05 p
Y CH3-(CH2)10-COO-(CH2-CH2-O-)5-OC-(CH2)10-CH3 05 p
c) 25 puncte
A + 5 oxid de etenă rarr X 05 p
x mol 5x mol x mol
2A + 5 oxid de etenă rarr Y + apă 05 p
2x mol 5x mol x moli x mol
A rarr A
y moli y mol 05 p
Din Ctot rarr x = 15 mol 05 p
număr de moli de oxid de etenă = 150 moli 05 p
d) 15 puncte
y = 5 mol A (netransformat)
A (molar) netransformat= 10 05 p
mamorganic final = 16330 g
X (masic) = 3858 1 p
B 12 puncte
16 formule de structură x 075 puncte = 12 puncte
Formulele de structură ale compușilor X Y Z nu se punctează
X A B C
pag 5 din 7
Y D E F
Z G H I
2)
L M N O
P R S
(14-pentadiena)
Subiectul IV helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 30 puncte
A 10 puncte a 25 puncte
A B
05 puncte 1 punct
acid 2-oxietanoilbenzoic 05 puncte acid 5-etanoil-2-hidroxibenzoic 05 puncte
b) (6 ecuații x 0 5 = 3 puncte) Obs Se acordă 60 din punctaj dacă ecuațiile reacțiilor sunt
corecte dar numărul lor este diferit de cel din cerință
(CH3)3CndashCOOH rarr (CH3)3Cndash
(CH3)3CndashCONH2
(CH3)3CndashNH2 (terțbutilamina = Z)
C6H5ndashCOOH rarr C6H5ndashCOCl
rarr C6H5ndashCONHndashC(CH3)3
rarr C6H5ndashCH2ndashNHndashC(CH3)3
- red cu Na ndashOH sau LiAlH4
c) 45 puncte
4 formule de structură x 1 punct = 4 puncte
pag 6 din 7
C D
E F
G Toluen 05 puncte
B 10 puncte
Substanța A C10H16O2 (NE = 3)
A H2 = 1 3 rArr 3 legături π
Reactia iodoformului este o reacție specifică pentru grupa carbonil cetonic care are icircn poziția o
grupă metil
Reacția 1 (HO- - H2O) este o condensare crotonică intramoleculară
formula de structură a lui B este
formula de structură a lui A este
D E F G
CH3
CH
COOCH3
CH2OH
CH3
CH3
CH
COOH
CH2OH
CH3
Structura A = 5 puncte
B D E F G - 5 structuri x 1 = 5 puncte
pag 7 din 7
C 10 puncte
1 2 puncte
Izomerul orto formează legături de hidrogen intramoleculare (05 puncte)
Izomerul para formează legături de hidrogen intermoleculare (05 puncte)
Deci punctul de fierbere izomer para gt punctul de fierbere izomer orto izomerul para nu poate fi
antrenat cu vapori de apă (1 punct)
2 3 puncte
(C2H5)2NH + CH3-COCl rarr CH3-CON(C2H5)2 + HCl
(C2H5)3 + HCl rarr (C2H5)3NH+Cl
- 2 x 075 = 15 puncte
Amestecul final de reacție va conține următorii compuși
- NN-dietilacetamida clorura de trietilamoniu și excesul de clorură de acetil 3x05= 15 puncte
3 5 puncte
C6H
5 C
O
CH (CH3)2
CH3MgBr
C6H
5 C CH (CH3)2
CH3
OH
KMnO4H
2O
C6H
5 C
CH3
OH
C
CH3
OH
CH3 C
6H
5 C
O
C(CH3)3
1 +
2 + H2O
H2O3 --
4 +
5H+
H2O--
1 2 - adiție CH3MgBr (la grupa carbonil) urmată de hidroliză
3 4 - deshidratare și oxidarea dublei legături cu reactiv Baeyer
5 - transpoziție pinacolică
5 ecuații x 1punct = 5 puncte
Obs Se acordă 60 din punctaj dacă ecuațiile reacțiilor sunt corecte dar numărul lor este diferit de cel
din cerință
Barem elaborat de
prof Carmen Bodea Colegiul Național Silvania Zalău
prof Mariana Pop Liceul Teoretic Emil Racoviță Baia Mare
pag 1 din 3
OLIMPIADA DE CHIMIE
etapa județeanăa municipiului Bucureşti
17 martie 2018
Clasa a XII-a
Varianta 1
Subiectul I helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 20 puncte
A Un amestec de metanol şi benzen icircn raport molar 2 3 are puterea calorică inferioară de 3745 MJkg La
arderea unui mol de benzen se degajă de 45 ori mai multă căldură decacirct la arderea unui mol de metanol apa
obţinută fiind icircn stare gazoasă Se cer
a) calculaţi puterea calorică inferioară a unui amestec echimolar de metanol şi benzen
b) calculaţi puterea calorică superioară a metanolului știind că entalpia standard de vaporizare a apei este 0
2vap H O( )
H 44 kJmol l
B La 200 C icircntr-un calorimetru cu capacitatea calorică C = 3 JK se introduc 4 g NaOH şi 146 mL de apă
distilată ( 1 g mL ) După dizolvare sistemul calorimetric se răceşte la 200
C şi apoi soluţia de NaOH se
neutralizează cu o soluţie de HCl de concentraţie 1 M ( s 1 g mL ) avacircnd temperatura 200
C Toate soluţiile
au căldura specifică 1 1c 418 J g K Știind că entalpia molară de dizolvare a NaOH este
0
diz NaOH(s)H 413 kJmol şi entalpia de neutralizare a unui acid tare cu o bază tare este
0
neutrH 5725 kJmol de apă formată se cer
a) temperatura soluţiei obţinute după dizolvarea NaOH
b) temperatura soluţiei finale după neutralizare
Subiectul II helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25 puncte
Se cunosc datele termochimice din tabelul următor 0
subl K(s)H
(kJmol)
0
subl2 (s)I
H
(kJmol)
0
dis2I (g)
H
(kJmol)
K(g)I
(kJmol)
0
diz KI(s)H
(kJmol)
1 I(g)I
(kJmol)
0
f KI(s)H
(kJmol)
0
hidr(aq)K
H
(kJmol)
0
hidr(aq)I
H
(kJmol)
878 628 1525 + 4192 + 1935 10084 - 3279 - 320 - 308
icircn care 0
subl K(s)H - entalpia standard de sublimare a potasiului 2
0
subl I (s)H - entalpia standard de sublimare a
iodului K(g)I - energia de ionizare a potasiului 1 I(g)I - prima energie de ionizare a iodului 0
diz KI(s)H - entalpia
standard de dizolvare a iodurii de potasiu 0
f KI(s)H - entalpia standard de formare a iodurii de potasiu
0
hidr K (aq)H şi 0
hidr I (aq)H - entalpia standard de hidratare a ionului de K respectiv a ionului de I
De asemenea se dau ciclurile
K(s)
K(g)
K(g)
+ 12
I2(s)
I(g)
I(g)+
KI(s)
hidratareK(aq) I(aq)+
U0KI
subl
imar
e
I2(g)21
dis
oci
ere
sub
lim
are
A
dizo
lvar
e
IK
pag 2 din 3
A) Se dizolvă 1 mol de KI(s) icircntr-o cantitate mare de apă obţinacircndu-se o soluţie foarte diluată Folosind
ciclurile de mai sus şi datele termochimice din tabelul dat calculaţi
a) energia de rețea a iodurii de potasiu0
KI(s)U (energia care se degajă la formarea unui mol de KI(s) (cristal) ca
urmare a atracțiilor electrostatice icircntre ionii gazoși de sarcini opuse (g) (g) (s)K I K I )
b) I(g)A - afinitatea pentru electron a iodului
B) Molecula de iod se poate scinda icircn două moduri
2 (s) (g) (g)(1) I I I 2 (s) (g)(2) I 2I
Folosind datele termochimice corespunzătoare
a) calculaţi variaţia de entalpie ce icircnsoțește procesul (1)
b) calculaţi variaţia de entalpie ce icircnsoțește procesul 2 (g)(s)
I 2e 2I
c) consideracircndu-se procesele de recombinare a fragmentelor rezultate icircn scindările (1) şi (2) precizaţi care
proces este favorizat termodinamic
Subiectul III helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25 puncte
O lamă de zinc pur cu masa suficient de mare este pusă icircn contact cu o soluție apoasă bine oxigenată
(2OP = 1 atm = const) care conţine HCI și ZnCl2 Concentrația HCl și concentraţia ZnCl2 sunt HClC = 1 M
respectiv 2ZnClC = 1 M iar temperatura electrolitului este de 25
0 C bdquoDizolvareardquo Zn icircn această soluție ar putea fi
reprezentată prin ecuaţia
2 2 2
1Zn 2HCI O ZnCl H O
2
Cunoscacircndu-se potenţialele standard de reducere 0
2Zn Zn0762 V şi
2 2
0
O H H O1229 V se cere
a) precizaţi dacă Zn bdquose dizolvărdquo sau nu icircn soluția dată
b) dacă Zn bdquose dizolvărdquo icircn soluția dată consideracircndu-se volumul soluției constant determinaţi prin calcul
concentraţia molară a ionilor 2Zn
la care procesul spontan icircncetează Explicaţi concluzia la care aţi ajuns
Informație
Pentru procesul de reducere ox ne red ecuaţia lui Nernst pentru potenţialul de reducere la 250 C este
0
0059 [ ]lg
[ ]ox red ox red
ox
n red unde [ ]ox - concentrația formei oxidate [ ]red - concentrația formei
reduse n - numărul de electroni implicat icircn procesul redox
Subiectul IV helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 30 puncte
Ecuaţia reacţiei de descompunere a substanței X este X(g) 2Y(g) 2Z(g)
La descompunere presiunea totală (P) icircn sistem variază astfel
t (s) 0 200 400 600 800 1200 1600
P (Torr) 300 4632 5968 706 7957 929 10183
Temperatura se menține constantă şi este 298 K De asemenea volumul reactorului este constant şi amestecul de
reacție se comportă ca un gaz perfect Se cer
a) verificaţi faptul că reacţia de descompunere a substanței X este de ordinul 1
b) determinaţi constanta de viteză şi timpul de icircnjumătățire
c) calculaţi presiunea amestecului de reacție după 15 minute şi la sfacircrşitul reacţiei
pag 3 din 3
d) cunoscacircndu-se energia de activare 410 J molaE calculaţi temperatura la care icircn 800 s reacționează 90
din cantitatea inițială de substanță X
Informații
1) Pentru reacțiile de ordinul 1 0 (X)
X
Cln k t
C unde 0 (X)C - concentraţia inițială a reactantului X iar
XC - concentraţia la momentul t a reactantului X k - constanta de viteză
2) Timpul de icircnjumătățire 12t reprezintă timpul icircn care concentraţia inițială a reactantului scade la jumătate
Se dau
- mase atomice H ndash 1 C ndash 12 N ndash 14 O ndash 16 Na ndash 23 K ndash 39 I ndash 127 Zn ndash 65 Cl ndash 355
- volumul molar (cn) 3 1
mV 224 dm mol
- numărul lui Avogadro 23 1
AN 6022 10 mol
- constanta universală a gazelor 3 1 1 1 1R 0082 atm dm mol K 8314 J mol K
- numărul lui Faraday 1F 96485 C mol 51 atm 1013 10 Pa
NOTĂ Timp de lucru 3 ore
Subiecte elaborate şi prelucrate de
prof Irina Popescu Colegiul Naţional bdquoI L Caragialerdquo Ploieşti
prof Iuliana Costeniuc Colegiul Naţional bdquoGrigore Moisilrdquo Bucureşti
prof Vasile Sorohan Colegiul Naţional bdquoCostache Negruzzirdquo Iaşi
pag 1 din 5
OLIMPIADA DE CHIMIE
etapa județeanăa municipiului Bucureşti
17 martie 2018
Clasa a XII-a
Varianta 1
BAREM DE EVALUARE ȘI DE NOTARE
Orice modalitate corectă de rezolvare a cerințelor se va puncta corespunzător
Subiectul I helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 20 puncte
A) 10 puncte
a)
3
6 6
3 3
6 6 6 6
0
c CH OH( )
0
c C H ( )
3
CH OH CH OH
3
C H C H
3
am
H a kJmol
H 45a kJmol
n 2x moli m 64 10 x kg se degajă2xa kJ
n 3x moli m 234 10 x kg se degaja135xa kJ
m 298 10 x kg se dega
l
l
3
6 6
33
0
c CH OH( )
0
c C H ( )
jă Q =155x kJ
37450 298 10Q q m 155xa 37450 298 10 x a 720
155
H a 720 kJmol
H 45a 3240 kJmol
l
l
(3 p)
3 6 6CH OH C H amn n 1 mol m 110 g 011 kgse degajă (720 3240) kJ
3960q 36000 kJkg
011
(2 p)
b)
i c i
1000 1000q H q 720 22500 kJkg
M 32
s iq q n 44 unde n - numărul de moli de apă care rezultă la arderea unui kg de metanol
(2 p)
3 2
3 2 2 2
CH OH H O(g)
s i
3CH OH O CO (g) 2H O(g)
2
2m 1 kg n kmoli 625 moli
32
q q n 44 22500 625 44 25250 kJkg
(3 p)
pag 2 din 5
B) 10 puncte
a)
cedat primit
NaOH primit
0
s
s
0
i i
Q Q
n 01 moli Q 01 41300 4130 J
Q 4130Q (C m c) t t 655
C m c 3 150 418
t t t t t t 2655 C
(4 p)
b)
2NaOH H O(formata) neutr
primit
sf
sf
HCl s s
sf
n 01 moli n 01 moli H 01 ( 5725) 5725 kJ 5725 J
Q 5725 J
QQ (C m c) t t
C m c
n 01 moli V 01 L soluţie HCl m 100 g soluţie HCl
m 150 100 250 g soluţie NaC
l
(4 p)
0 0
f i f
5725t t t 546 t 2546 C
3 250 418
(2 p)
Subiectul II helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25 puncte
A) 10 puncte
Aplicacircnd legea lui Hess icircn ciclurile date rezultă
a) 0 0 0 0
KI(s) diz KI(s) hidr hidrK (aq) I (aq)U H H H
0 0 0 0
KI(s) hidr hidr diz KI(s)K (aq) I (aq)U H H H 64735 kJmol (5 p)
b) 2 2
0 0 0 0 0
f KI(s) subl K(s) subl I (s) disoc I (g) K(g) I(g) KI(s)
1 1H H H H I A U
2 2
2 2
0 0 0 0 0
I(g) f KI(s) subl K(s) subl I (s) disoc I (g) K(g) KI(s)
1 1A H H H H I U 2952 kJmol
2 2 (5 p)
B) 15 puncte
a) 2 (s) (g) (g)(1) I I I 0
1H
2
0
2 (s) 2 (g) subl I (s)I I H 628 kJmol
2
0
2 (g) (g) disoc I (g)I 2I H 1525 kJmol
(g) (g) 1 I(g)I I e I 10084 kJmol
(g) (g) I(g)I e I A 2952 kJmol
2 2
0 0 0
1 subl I (s) disoc I (g) 1 I(g) I(g)H H H I A 9285 kJmol (5 p)
b)
2 (s) (g)I 2e 2I
2
0
2 (s) 2 (g) subl I (s)I I H 628 kJmol
2
0
2 (g) (g) disoc I (g)I 2I H 1525 kJmol
pag 3 din 5
(g) (g) I(g)2I 2e 2I 2A 2 ( 2952) kJ
2 2
0 0 0
subl I (s) disoc I (g) I(g)H H H 2A 3751 kJmol (5 p)
c)
Consideracircndu-se procesele de recombinare a fragmentelor rezultate icircn scindările (1) şi (2)
(g) (g) 2 (s)I I I
2 2
0 0 0 0
1 1 subl I (s) disoc I (g) 1 I(g) I(g)
H H ( H H I A ) 9285 kJmol
(g) 2 (s)2I I
2 2
0 0 0
2 subl I (s) disoc I (g)
H ( H H ) 2153 kJmol (4 p)
Inversul procesului (1) este favorizat energetic deoarece recombinarea fragmentelor este un proces puternic
exoterm (1 p)
Subiectul III helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25 puncte
a)
2
2 0 2
1 Zn Zn
0059Oxidare Zn Zn 2e lg[Zn ]
2
(3 p)
22 2
0 2 12
2 2 2 OH OO H
1 0059Reducere 2H O 2e H O lg([H ] p )
2 2
(3 p)
2[Zn ] [H ] 1M 2OP 1 atm
2 22
0 0
2 1 H OO H Zn ZnE 1229 ( 0762) 1991 V gt 0 (3 p)
dizolvarea zincului icircn soluția data are loc spontan (1 p)
b) Icircn timpul dizolvării Zn concentrația ionilor Zn2+
crește iar cea a H+ scade Procesul icircncetează atunci cacircnd
concentrațiile Zn2+
și H+ ajung la astfel de valori icircncacirct forţa electromotoare E este egală cu zero (3 p)
2 2 2 22 2
2 20 0 0 0
2 1 2 2H O H OO H O HZn Zn Zn Zn
0059 [H ] 0059 [Zn ]E lg 0 lg
2 [Zn ] 2 [H ]
2 267
2 2
[Zn ] [Zn ]lg 6749 3 10
[H ] [H ]
(3 p)
Pe baza raportului de mai sus se pot evalua concentrațiile ionilor Zn2+
și H+ atunci cacircnd procesul icircncetează
Scăderea concentrației H+ este de două ori mai rapidă decacirct creșterea concentrației ionilor Zn
2+ Astfel
concentrațiile ionilor Zn2+
și H+ sunt date de ecuaţiile
2
2
Zn[Zn ] 1 C
şi 2H Zn[H ] 1 C 1 2 C
(4 p)
2
2 2 2
2
67 2 67Zn
2 Zn Zn Zn
Zn
1 C3 10 (1 4 C 4 C ) n 1 C unde n 3 10
(1 2 C )
2 2
2
Zn Zn4n C (4n 1) C n 1 0
4n 1 4n şi n 1 n
2 2 2 2
2
Zn Zn Zn Zn4n C 4n C n 0 2 C 1 C 05 şi 2H Zn
C 2 C 1 2[Zn ] 15M (3 p)
[H ] 0 adică bdquodizolvareardquo Zn icircncetează atunci cacircnd tot HCl s-a consumat icircn proces (2 p)
pag 4 din 5
Subiectul IV helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 30 puncte
a)
Fie - gradul de disociere al reactantului X
X (reacţ) X (reacţ)
0 (X) 0
C P
C P X (reacţ) 0 0 X (reacţ) 0XP P P P P (1 ) P unde XP - presiunea parţială a
reactantului X la momentul t
X(g) 2Y(g) 2Z(g)
Momentul PX PY PZ P
t 0 P0 - -
t 0(1 ) P 02 P 02 P 0(1 3 ) P
t 0 02P 02P 04P
k t0 0
X 0
0 (X)
X
C P P 1ln ln ln k t ln k t 1 e
C P (1 )P 1
La momentul t 0P (1 3 ) P k t k t
0 0 0 0P P 3(1 e )P P 4P 3P e
k t k t0 0
0 0
4P P 3Pe e
3P 4P P
0
0
3Pk t ln
4P P
0
0
3P1k ln
t 4P P
(6 p)
t = 200 s (1) 3 1
1k 10 s
t = 400 s (2) 3 1
1k 10 s
t = 600 s (3) 4 1
1k 999 10 s
t = 800 s (4) 3 1
1k 10 s
t = 1200 s (5) 3 1
1k 10 s
(1) (2) (3) (4) (5)
1 1 1 1 1k k k k k k rezultă că reacţia este de ordinul 1 (5 p)
b) Constanta de viteză la 298 K este 3 1k 10 s (1 p)
12 3
ln 2 0693n 1 t 693 s
k 10 (3 p)
c) La momentul t = 15 min de la icircnceputul reacţiei k t k t
0 0 0P 4P 3P e (4 3 e )P 834 Torr (3 p)
0P 4P 1200 Torr (3 p)
d) 0 0
X 0
P P 1 1 1ln ln k t ln k t k ln
P (1 )P 1 t 1
La t = 800 s 3 11 1
k ln 2878 10 s800 1 09
(4 p)
EaRTk A e
pag 5 din 5
E
RTa
k A e
a a
a a
E Ek R k 1 1 1 1 R kln ln ln T 40374 K
k RT RT E k T T T T E k (5 p)
Barem elaborat de
prof Irina Popescu Colegiul Naţional bdquoI L Caragialerdquo Ploieşti
prof Iuliana Costeniuc Colegiul Naţional bdquoGrigore Moisilrdquo Bucureşti
prof Vasile Sorohan Colegiul Naţional bdquoCostache Negruzzirdquo Iaşi
pag 6 din 7
2 puncte
2a
3 2 2 3 2 2CH CH CH CH CH CH CH CH
formulele de structură ale substanțelor obținute 2 x 075 = 15 puncte
b
CH CH CH2 CH2
formulele de structură ale substanțelor obținute 2 x 075 = 15
puncte
c
CH2 CH2
formulele de structură ale substanțelor obținute 2 x 075 =15 puncte
3 a
helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 2 puncte
b
b1 formula de structură a polinorbornenei
helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 2 puncte
b2
COOHCHOO
helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 2 puncte
4 a 3-metil-139-decatrienă 075 puncte
b formula de structură a compusului 179 3decatrien onă 075 puncte
t0C KMnO4
H2SO4
(A)
COOH
C
OX Y
O
t0C KMnO4
H2SO4
O
COOH
COOH
O
WZ
formulele de structură ale substanțelor notate cu literele X Y Z Whelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 4 x 1 = 4 puncte
B 15 puncte
1 C7H16 1 punct
pag 7 din 7
CH3 CH2)5 CH3
CH3
4H2(
1 punct
2 După icircndepărtarea hidrogenul gazos amestecul rezultat este format din n-heptan lichid și toluen
Dacă pornim de la 1 mol de n-heptan după prima trecere prin reactor icircn faza lichidă obținem 015 mol toluen
După prima trecere
- 015 mol toluen
- 085 mol n-heptan
După a doua trecere
015 + 085015 = 02775 mol toluen
1 ndash 027 75= 07225 mol n-heptan
După a treia trecere
02775 + 07225015 = 03858 mol toluen
1 ndash 0386 = 0614 mol n-heptan
raționament corect 25 puncte
o conversie de peste 30 va fi realizată după 3 treceri 05 puncte
3 a
10000100
100X mol
C7H16 C7H8 + 4H2
ințial 100 0 0
consumat x 0 0
echilbru 100-x x 4x
Număr total de moli 100 + 4x
100 + 4x = PV RT
1000 27
4200082 784
mol
(100 minus x) + x + 4x = 420
unde x = 80 mol
p(H2) = (480 420) 27 = 2057 atm
p(C7H8) = (80 420) 27 = 514 atm
p(C7H16) = [(100ndash80) 420] 27 = 128 atm
raționament corect 25 puncte
valorile numerice ale celor 3 presiuni parțiale 3 x 05p =15 puncte
b conversie = 80 100 = 08 = 80 05 puncte
c constanta de echilibru
7 8 2
7 16
4
HC H
p
C H
p pK
p
= 718middot105 1 punct
4
a C7H8 + H2 C6H6 + CH4 15 puncte
b C7H8 + H2 C6H6 + CH4
Din constanta de echilibru a reacției de mai sus se determină conversia toluenului icircn benzen = 0861= 861
Raționament corect 25 puncte
Valoare numerică a conversiei 05 puncte
Barem elaborat de
Gheorghe Costel profesor la Colegiul Național Vlaicu Vodă Curtea de Argeș
Carmen Boteanu profesor la Şcoala Centrală Bucureşti
Dorina Facircntacircnă-Galeru profesor la Colegiul Naţional Militar Ştefan cel Mare Cacircmpulung Moldovenesc
Ministerul Educației Naționale
pag 1 din 4
OLIMPIADA DE CHIMIE etapa județeanăa municipiului Bucureşti
17 martie 2018
Clasa a XI-a
Varianta 1
Subiectul I helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 20 puncte
A 12 puncte
Pentru compușii de mai jos care au următoarele denumiri
A 123-triclorociclopentan
B 25-dibenzilidenciclopentanona
C acid ciclopentil-235-tricarboxilacetic
D acid trideca-3578-tetraen-1012-diinoic
E acid 4-cloro-25-heptadien-17-dioic
F 23-diclorobiciclo[221]heptan
G 24-dicloropentan-3-ol
H 25-diclorospiro[33]heptan
rescrieți tabelul de mai jos pe foaia de concurs și completați-l conform cerințelor
Compusul Formula de structură a
compusului Numărul stereoizomerilor
Numărul perechilor de
enantiomeri
A
B
C
D
E
F
G
H
B 8 puncte
O probă bdquoardquo dintr-un amestec echimolecular conține doi acizi saturați (A) un acid monocarboxilic
și (B) un acid dicarboxilic care are icircn moleculă un atom de carbon mai mult decacirct acidul (A) Dacă
proba bdquoardquo se tratează cu NaOH rezultă un amestec bdquobrdquo de trei săruri icircn care procentul masic de
sodiu este de 23 Dacă aceeași probă bdquoardquo se tratează cu PCl5 icircn exces și apoi este supusă
esterificării cu etanol luat icircn exces de 25 se obține un amestec organic bdquocrdquo care conține alături de
esteri și 12212 etanol (procente masice)
a Calculați masa probei bdquoardquo necesară obținerii a 500 g amestec bdquobrdquo
b Identificați cei doi acizi din proba bdquoardquo
c Calculați masa amestecului organic bdquocrdquo
Ministerul Educației Naționale
pag 2 din 4
Subiectul II 25 puncte
A
1 17 puncte
Determinati formula moleculară stabiliți formula de structură și denumirea pentru compusii (A)
(B) (C) și (D) despre care se cunosc următoarele informații
a Compusul (A) conține 3555 O (procent masic) are icircn moleculă un atom de carbon terțiar nu
reacționează cu NaOH icircn reacția cu sodiul eliberează 224 L (cn) H2 per mol (A) și consumă la
oxidare 1 L de solutie acidă de K2Cr2O7 13M per mol A
b Compusul (B) este o monoamină saturată are 4 stereoizomeri optici reacționează cu HNO2 iar
la arderea a 02 mol (B) se consumă 2184 L (cn) de aer (cu 20 O2 procente de volum)
c Compusul aromatic (C) (p-disubstituit) are 2 atomi de oxigen icircn moleculă și nu are atomi de
carbon cuaternar icircn reacție cu NaOH formează o sare monosodică iar icircn reacție cu anhidrida
acetică formează un compus monoacetilat masa molară a compusului (C) crescacircnd după acilare
cu 3043
d Compusul dihalogenat (D) are 2 stereoizomeri formează prin hidroliză un compus care tratat cu
reactivul Fehling formează un precipitat roșu Din 214 g (D) supuse analizei cantitative s-au
obținut 376 g precipitat gălbui
2 8 puncte
Stabiliți formulele de structură și numărul izomerilor pentru
a compușii izomeri de constituție care au aceeași formulă moleculară cu (A) și au unul sau mai
mulți atomi de carbon asimetric icircn moleculă
b compușii izomeri de constituție care au aceeași formulă moleculară cu (B) și nu reacționează cu
clorura de acetil
c compușii trisubstituiți izomeri care au aceeași formulă moleculară cu (C) și au comportament
chimic identic cu acesta
d compușii izomeri de constituție care au aceeași formulă moleculară cu (D) ai căror izomeri
geometrici sunt optic activi
Subiectul III helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25 puncte
A 13 puncte
Un acid gras saturat (A) este polietoxilat cu oxid de etenă formacircnd un hidroxiester (X) icircn care
procentul masic de oxigen este de 2666 și un diester (Y) icircn care procentul masic de oxigen este
de 2126 Pentru obținerea fiecărui ester s-a folosit aceeași cantitate de oxid de etenă Dacă se iau
icircn lucru 50 mol de acid (A) conversia oxidului de etenă este de 100 iar conversia totală a
acidului (A) este de 90
a Identificați acidul gras (A) scrieți formula de structură și denumirea acestuia
b Stabiliți formulele de structură ale celor doi esteri (X) și (Y)
c Calculați cantitatea (moli) de oxid de etenă luat icircn lucru
d Calculați procentul molar de acid (A) netransformat și procentul masic de hidroxiester (X) icircn
amestecul organic rezultat
Ministerul Educației Naționale
pag 3 din 4
B 12 puncte
Scrieți formulele de structură ale compușilor din schemele de transformări de mai jos
1)
X rarr A
rarr B
rarr C
Y
D
rarr E
rarr F
Z rarr G
rarr H
rarr I
icircn care X ndash anisolul Y ndash ciclohexanona Z ndash 2-butenilfenileterul
2)
L
rarr M rarr N
O
rarr P
rarr R(C7H15N)
R(C7H15N)
rarr S
- L este o hidrocarbură ciclică cu formula moleculară C5H8
- Reducerile se fac cu NaBH3CN și nu au loc la gruparea carbonil
- P este o bază azotată heterociclică supusă unor eliminări (degrădari) Hofmann
Subiectul IV helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 30 puncte
A 10 puncte
Salbutamolul este un bronhodilatator folosit icircn tratamentul astmului și al bronșitei cronice
Salbutamolul (notat cu F) se poate obtine conform schemei de mai jos
rarr
rarr
rarr
rarr
icircn care
- reacția 1 este o transpoziție Fries icircn care esterii fenolici se transforma icircn p-acilfenoli
- substanța (A) este un compus o-disubstituit
- compusul (B) are formula moleculară C9H8O4
- substanța notată cu X este N-benzilterțbutilamina
- F are formula moleculară C13H21O3N
a Scrieți formulele de structură și denumirile IUPAC pentru compușii (A) și (B)
b Realizați sinteza compusului X prin maxim 6 reacții pornind de la acidul benzoic și acidul
dimetilpropanoic specificacircnd condițiile de reacție
c Scrieți formulele de structură ale substanțelor C D E F și G
B 10 puncte
Identificați substanțele notate cu litere din schema de mai jos și scrieți formulele de structură ale
acestora
rarr
rarr
rarr rarr
utilizacircnd următoarele informații
- substanța A cu formula moleculară C10H16O2 reacționează cu H2Ni icircn raport molar 1 3 și
dă reacția iodoformului
Ministerul Educației Naționale
pag 4 din 4
- formula de structură a substanței C este
- DIAB (diizoamilboranul) este un reactiv de hidroborurare selectivă
- diazometanul este folosit pentru metilarea unor grupe acide
C 10 puncte
1 Explicați de ce separarea izomerilor orto și para ai nitrofenolului se poate face prin antrenare cu
vapori de apă
2 Un amestec echimolecular de dietilamină și trietilamină se tratează cu clorură de acetil icircn exces
Scrieți ecuațiile reacțiilor care au loc și notați denumirea compușilor din amestecul final
3 Scrieți maxim cinci ecuații ale reacțiilor prin care fenilizopropilcetona se poate transforma icircn
fenilterțbutilcetonă
Se dau
- masele atomice H- 1 C- 12 N- 14 O- 16 K- 39 Cr- 55 Br- 80 Ag- 108 I- 127
- volumul molar (cn) 3 1
mV 224 dm mol
NOTĂ Timp de lucru 3 ore
Subiecte elaborate și prelucrate de
prof Carmen Bodea Colegiul Național Silvania Zalău
Ministerul Educației Naționale
pag 5 din 4
prof Mariana Pop Liceul Teoretic Emil Racoviță Baia Mare
pag 1 din 7
OLIMPIADA DE CHIMIE etapa județeanăa municipiului Bucureşti
17 martie 2018
Clasa a XI-a Varianta 1
Orice modalitate corectă de rezolvare a cerințelor va fi punctată corespunzător
Subiectul I helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 20 puncte
A 12 puncte
Compusul Formula de structură a compusului Numărul
stereoizomerilor
Numărul
perechilor de
enantiomeri
A
4 1
B
3 -
C
16 8
D CH CndashC CndashCH=C=CHndashCH=CHndashCH=CHndashCH2ndashCOOH 8 4
E HOOCndashCH=CHndashCHClndashCH=CHndashCOOH 4 1
F
3 1
G CH3ndashCHClndashCHOHndashCHClndashCH3 4 1
H
4 2
formula de structură 05 puncte
număr de stereoizomeri 05 puncte
numărul perechilor de enantiomeri 05 puncte
Total 8 compuși x 15 puncte = 12 puncte
pag 2 din 7
B 8 puncte
a Icircn 500 g amestec bdquobrdquo sunt 5 mol Na+ 1 p
500 = m ndash 5 g (H) + 5 23 g Na rarr m = 390 g amestec bdquoardquo 1 p
b) Macid1 Macid2 = Macid1 + 44 Mester1= Macid1 + 28 Mester2= Macid1 + 100
x - mol de acizi 3x mol etanol reacționați y - mol alcool nereacționat
y = 025∙3x = 12212∙mamestec bdquocrdquo100 rarr mamestec bdquocrdquo = 2825x 1 p
mamestec bdquocrdquo= 2825x = x∙(Mac1 + 28) + x∙(Mac1 + 100) + x∙075∙46 2 p
Macid1= 60 g molrarr acid acetic (CH3-COOH) 05 p
Macid2= 104 gmol rarr acid malonic (HOOC-CH2-COOH) 05 p
c) x = 2378 mol acid 1 p
mamestec bdquocrdquo = 671785 g 1 p
Subiectul II helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25 puncte
A
1 17 puncte
a) 4 puncte
A H2 = 1 1 rArr diol M = 90 gmol
rArr C4H10O2 2 puncte
A [O] = 1 1 rarr 1 grupă -OH la Cp și 1 grupă -OH la Ct
A
15 puncte 2-metilpropan-12-diol 05 puncte
b) 4 puncte
B O2 = 02 195 = 1 975
CnH2n+3N + 975O2 rarr nCO2 + (n+15)H2O +
N2
2 middot 975 = 3n + 15 rArr n = 6
rArr C6H15N 3 puncte
B
05 puncte
2-amino-3-metilpentan 05 puncte
c) 5 puncte
Mc = 42 rArr Mc =
= 138 gmol
C CnH2n-6O2 rArr n = 8
rArr C8H10O2 3 puncte
C NaOH = 1 1 rArr 1 grupă OH fenolică
C anh = 1 1 rArr Nu exista alta grupă OH deci al doilea atom de oxigen va fi eteric
C HO ndash C6H4 ndash O ndash CH2 ndash CH3 15 puncte
p-etoxifenol 05 puncte
d) 4 puncte
D AgBr = 1 2
02 mol AgBr rArr 01 mol D
rArr MD = 214
rArr C4H6Br2 (NE=1) 2 puncte
D CH3 ndash CH = CH ndash CHBr2 15 puncte
11-dibromo-2-butena 05 puncte
pag 3 din 7
2 8 puncte
a) C4H10O2 (NE=0) dioli (3) + hidroxieteri (4) = 7 compuși izomeri x 025 puncte = 175 puncte
b) C6H15N - Amine terțiare izomere 7 x 025 puncte = 175 puncte
(=4)
(=2)
(=1)
c) C8H8O2 - 10 compuși izomeri (săgeata indică poziția grupei ndashOH) x 025 puncte = 25 puncte
d) C4H6Br2 (NE = 1) 5 compusi izomeri x 04 puncte = 2 puncte
pag 4 din 7
Subiectul III helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25 puncte
A 13 puncte
a) 7 puncte
A CH3-(CH2)a-COOH 05 p
X R-COO-(CH2-CH2-O-)nH 1 p
Y R-COO-(CH2-CH2-O-)nOC-R 1 p
(1) O (icircn X) = acid
16(2 n)x1002666
M 44n
1 p
(2) O (icircn Y) = acid
16(3 n)x1002126
2M 44n 18
1 p
din relațiile (1) și (2) rezultă Macid și n
MA = 200 gmol 2 p
CH3-(CH2)10-COOH acid dodecanoic (acid lauric) 05 p
b) 2 puncte
n=5 1 p
X CH3-(CH2)10-COO-(CH2-CH2-O-)5H 05 p
Y CH3-(CH2)10-COO-(CH2-CH2-O-)5-OC-(CH2)10-CH3 05 p
c) 25 puncte
A + 5 oxid de etenă rarr X 05 p
x mol 5x mol x mol
2A + 5 oxid de etenă rarr Y + apă 05 p
2x mol 5x mol x moli x mol
A rarr A
y moli y mol 05 p
Din Ctot rarr x = 15 mol 05 p
număr de moli de oxid de etenă = 150 moli 05 p
d) 15 puncte
y = 5 mol A (netransformat)
A (molar) netransformat= 10 05 p
mamorganic final = 16330 g
X (masic) = 3858 1 p
B 12 puncte
16 formule de structură x 075 puncte = 12 puncte
Formulele de structură ale compușilor X Y Z nu se punctează
X A B C
pag 5 din 7
Y D E F
Z G H I
2)
L M N O
P R S
(14-pentadiena)
Subiectul IV helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 30 puncte
A 10 puncte a 25 puncte
A B
05 puncte 1 punct
acid 2-oxietanoilbenzoic 05 puncte acid 5-etanoil-2-hidroxibenzoic 05 puncte
b) (6 ecuații x 0 5 = 3 puncte) Obs Se acordă 60 din punctaj dacă ecuațiile reacțiilor sunt
corecte dar numărul lor este diferit de cel din cerință
(CH3)3CndashCOOH rarr (CH3)3Cndash
(CH3)3CndashCONH2
(CH3)3CndashNH2 (terțbutilamina = Z)
C6H5ndashCOOH rarr C6H5ndashCOCl
rarr C6H5ndashCONHndashC(CH3)3
rarr C6H5ndashCH2ndashNHndashC(CH3)3
- red cu Na ndashOH sau LiAlH4
c) 45 puncte
4 formule de structură x 1 punct = 4 puncte
pag 6 din 7
C D
E F
G Toluen 05 puncte
B 10 puncte
Substanța A C10H16O2 (NE = 3)
A H2 = 1 3 rArr 3 legături π
Reactia iodoformului este o reacție specifică pentru grupa carbonil cetonic care are icircn poziția o
grupă metil
Reacția 1 (HO- - H2O) este o condensare crotonică intramoleculară
formula de structură a lui B este
formula de structură a lui A este
D E F G
CH3
CH
COOCH3
CH2OH
CH3
CH3
CH
COOH
CH2OH
CH3
Structura A = 5 puncte
B D E F G - 5 structuri x 1 = 5 puncte
pag 7 din 7
C 10 puncte
1 2 puncte
Izomerul orto formează legături de hidrogen intramoleculare (05 puncte)
Izomerul para formează legături de hidrogen intermoleculare (05 puncte)
Deci punctul de fierbere izomer para gt punctul de fierbere izomer orto izomerul para nu poate fi
antrenat cu vapori de apă (1 punct)
2 3 puncte
(C2H5)2NH + CH3-COCl rarr CH3-CON(C2H5)2 + HCl
(C2H5)3 + HCl rarr (C2H5)3NH+Cl
- 2 x 075 = 15 puncte
Amestecul final de reacție va conține următorii compuși
- NN-dietilacetamida clorura de trietilamoniu și excesul de clorură de acetil 3x05= 15 puncte
3 5 puncte
C6H
5 C
O
CH (CH3)2
CH3MgBr
C6H
5 C CH (CH3)2
CH3
OH
KMnO4H
2O
C6H
5 C
CH3
OH
C
CH3
OH
CH3 C
6H
5 C
O
C(CH3)3
1 +
2 + H2O
H2O3 --
4 +
5H+
H2O--
1 2 - adiție CH3MgBr (la grupa carbonil) urmată de hidroliză
3 4 - deshidratare și oxidarea dublei legături cu reactiv Baeyer
5 - transpoziție pinacolică
5 ecuații x 1punct = 5 puncte
Obs Se acordă 60 din punctaj dacă ecuațiile reacțiilor sunt corecte dar numărul lor este diferit de cel
din cerință
Barem elaborat de
prof Carmen Bodea Colegiul Național Silvania Zalău
prof Mariana Pop Liceul Teoretic Emil Racoviță Baia Mare
pag 1 din 3
OLIMPIADA DE CHIMIE
etapa județeanăa municipiului Bucureşti
17 martie 2018
Clasa a XII-a
Varianta 1
Subiectul I helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 20 puncte
A Un amestec de metanol şi benzen icircn raport molar 2 3 are puterea calorică inferioară de 3745 MJkg La
arderea unui mol de benzen se degajă de 45 ori mai multă căldură decacirct la arderea unui mol de metanol apa
obţinută fiind icircn stare gazoasă Se cer
a) calculaţi puterea calorică inferioară a unui amestec echimolar de metanol şi benzen
b) calculaţi puterea calorică superioară a metanolului știind că entalpia standard de vaporizare a apei este 0
2vap H O( )
H 44 kJmol l
B La 200 C icircntr-un calorimetru cu capacitatea calorică C = 3 JK se introduc 4 g NaOH şi 146 mL de apă
distilată ( 1 g mL ) După dizolvare sistemul calorimetric se răceşte la 200
C şi apoi soluţia de NaOH se
neutralizează cu o soluţie de HCl de concentraţie 1 M ( s 1 g mL ) avacircnd temperatura 200
C Toate soluţiile
au căldura specifică 1 1c 418 J g K Știind că entalpia molară de dizolvare a NaOH este
0
diz NaOH(s)H 413 kJmol şi entalpia de neutralizare a unui acid tare cu o bază tare este
0
neutrH 5725 kJmol de apă formată se cer
a) temperatura soluţiei obţinute după dizolvarea NaOH
b) temperatura soluţiei finale după neutralizare
Subiectul II helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25 puncte
Se cunosc datele termochimice din tabelul următor 0
subl K(s)H
(kJmol)
0
subl2 (s)I
H
(kJmol)
0
dis2I (g)
H
(kJmol)
K(g)I
(kJmol)
0
diz KI(s)H
(kJmol)
1 I(g)I
(kJmol)
0
f KI(s)H
(kJmol)
0
hidr(aq)K
H
(kJmol)
0
hidr(aq)I
H
(kJmol)
878 628 1525 + 4192 + 1935 10084 - 3279 - 320 - 308
icircn care 0
subl K(s)H - entalpia standard de sublimare a potasiului 2
0
subl I (s)H - entalpia standard de sublimare a
iodului K(g)I - energia de ionizare a potasiului 1 I(g)I - prima energie de ionizare a iodului 0
diz KI(s)H - entalpia
standard de dizolvare a iodurii de potasiu 0
f KI(s)H - entalpia standard de formare a iodurii de potasiu
0
hidr K (aq)H şi 0
hidr I (aq)H - entalpia standard de hidratare a ionului de K respectiv a ionului de I
De asemenea se dau ciclurile
K(s)
K(g)
K(g)
+ 12
I2(s)
I(g)
I(g)+
KI(s)
hidratareK(aq) I(aq)+
U0KI
subl
imar
e
I2(g)21
dis
oci
ere
sub
lim
are
A
dizo
lvar
e
IK
pag 2 din 3
A) Se dizolvă 1 mol de KI(s) icircntr-o cantitate mare de apă obţinacircndu-se o soluţie foarte diluată Folosind
ciclurile de mai sus şi datele termochimice din tabelul dat calculaţi
a) energia de rețea a iodurii de potasiu0
KI(s)U (energia care se degajă la formarea unui mol de KI(s) (cristal) ca
urmare a atracțiilor electrostatice icircntre ionii gazoși de sarcini opuse (g) (g) (s)K I K I )
b) I(g)A - afinitatea pentru electron a iodului
B) Molecula de iod se poate scinda icircn două moduri
2 (s) (g) (g)(1) I I I 2 (s) (g)(2) I 2I
Folosind datele termochimice corespunzătoare
a) calculaţi variaţia de entalpie ce icircnsoțește procesul (1)
b) calculaţi variaţia de entalpie ce icircnsoțește procesul 2 (g)(s)
I 2e 2I
c) consideracircndu-se procesele de recombinare a fragmentelor rezultate icircn scindările (1) şi (2) precizaţi care
proces este favorizat termodinamic
Subiectul III helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25 puncte
O lamă de zinc pur cu masa suficient de mare este pusă icircn contact cu o soluție apoasă bine oxigenată
(2OP = 1 atm = const) care conţine HCI și ZnCl2 Concentrația HCl și concentraţia ZnCl2 sunt HClC = 1 M
respectiv 2ZnClC = 1 M iar temperatura electrolitului este de 25
0 C bdquoDizolvareardquo Zn icircn această soluție ar putea fi
reprezentată prin ecuaţia
2 2 2
1Zn 2HCI O ZnCl H O
2
Cunoscacircndu-se potenţialele standard de reducere 0
2Zn Zn0762 V şi
2 2
0
O H H O1229 V se cere
a) precizaţi dacă Zn bdquose dizolvărdquo sau nu icircn soluția dată
b) dacă Zn bdquose dizolvărdquo icircn soluția dată consideracircndu-se volumul soluției constant determinaţi prin calcul
concentraţia molară a ionilor 2Zn
la care procesul spontan icircncetează Explicaţi concluzia la care aţi ajuns
Informație
Pentru procesul de reducere ox ne red ecuaţia lui Nernst pentru potenţialul de reducere la 250 C este
0
0059 [ ]lg
[ ]ox red ox red
ox
n red unde [ ]ox - concentrația formei oxidate [ ]red - concentrația formei
reduse n - numărul de electroni implicat icircn procesul redox
Subiectul IV helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 30 puncte
Ecuaţia reacţiei de descompunere a substanței X este X(g) 2Y(g) 2Z(g)
La descompunere presiunea totală (P) icircn sistem variază astfel
t (s) 0 200 400 600 800 1200 1600
P (Torr) 300 4632 5968 706 7957 929 10183
Temperatura se menține constantă şi este 298 K De asemenea volumul reactorului este constant şi amestecul de
reacție se comportă ca un gaz perfect Se cer
a) verificaţi faptul că reacţia de descompunere a substanței X este de ordinul 1
b) determinaţi constanta de viteză şi timpul de icircnjumătățire
c) calculaţi presiunea amestecului de reacție după 15 minute şi la sfacircrşitul reacţiei
pag 3 din 3
d) cunoscacircndu-se energia de activare 410 J molaE calculaţi temperatura la care icircn 800 s reacționează 90
din cantitatea inițială de substanță X
Informații
1) Pentru reacțiile de ordinul 1 0 (X)
X
Cln k t
C unde 0 (X)C - concentraţia inițială a reactantului X iar
XC - concentraţia la momentul t a reactantului X k - constanta de viteză
2) Timpul de icircnjumătățire 12t reprezintă timpul icircn care concentraţia inițială a reactantului scade la jumătate
Se dau
- mase atomice H ndash 1 C ndash 12 N ndash 14 O ndash 16 Na ndash 23 K ndash 39 I ndash 127 Zn ndash 65 Cl ndash 355
- volumul molar (cn) 3 1
mV 224 dm mol
- numărul lui Avogadro 23 1
AN 6022 10 mol
- constanta universală a gazelor 3 1 1 1 1R 0082 atm dm mol K 8314 J mol K
- numărul lui Faraday 1F 96485 C mol 51 atm 1013 10 Pa
NOTĂ Timp de lucru 3 ore
Subiecte elaborate şi prelucrate de
prof Irina Popescu Colegiul Naţional bdquoI L Caragialerdquo Ploieşti
prof Iuliana Costeniuc Colegiul Naţional bdquoGrigore Moisilrdquo Bucureşti
prof Vasile Sorohan Colegiul Naţional bdquoCostache Negruzzirdquo Iaşi
pag 1 din 5
OLIMPIADA DE CHIMIE
etapa județeanăa municipiului Bucureşti
17 martie 2018
Clasa a XII-a
Varianta 1
BAREM DE EVALUARE ȘI DE NOTARE
Orice modalitate corectă de rezolvare a cerințelor se va puncta corespunzător
Subiectul I helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 20 puncte
A) 10 puncte
a)
3
6 6
3 3
6 6 6 6
0
c CH OH( )
0
c C H ( )
3
CH OH CH OH
3
C H C H
3
am
H a kJmol
H 45a kJmol
n 2x moli m 64 10 x kg se degajă2xa kJ
n 3x moli m 234 10 x kg se degaja135xa kJ
m 298 10 x kg se dega
l
l
3
6 6
33
0
c CH OH( )
0
c C H ( )
jă Q =155x kJ
37450 298 10Q q m 155xa 37450 298 10 x a 720
155
H a 720 kJmol
H 45a 3240 kJmol
l
l
(3 p)
3 6 6CH OH C H amn n 1 mol m 110 g 011 kgse degajă (720 3240) kJ
3960q 36000 kJkg
011
(2 p)
b)
i c i
1000 1000q H q 720 22500 kJkg
M 32
s iq q n 44 unde n - numărul de moli de apă care rezultă la arderea unui kg de metanol
(2 p)
3 2
3 2 2 2
CH OH H O(g)
s i
3CH OH O CO (g) 2H O(g)
2
2m 1 kg n kmoli 625 moli
32
q q n 44 22500 625 44 25250 kJkg
(3 p)
pag 2 din 5
B) 10 puncte
a)
cedat primit
NaOH primit
0
s
s
0
i i
Q Q
n 01 moli Q 01 41300 4130 J
Q 4130Q (C m c) t t 655
C m c 3 150 418
t t t t t t 2655 C
(4 p)
b)
2NaOH H O(formata) neutr
primit
sf
sf
HCl s s
sf
n 01 moli n 01 moli H 01 ( 5725) 5725 kJ 5725 J
Q 5725 J
QQ (C m c) t t
C m c
n 01 moli V 01 L soluţie HCl m 100 g soluţie HCl
m 150 100 250 g soluţie NaC
l
(4 p)
0 0
f i f
5725t t t 546 t 2546 C
3 250 418
(2 p)
Subiectul II helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25 puncte
A) 10 puncte
Aplicacircnd legea lui Hess icircn ciclurile date rezultă
a) 0 0 0 0
KI(s) diz KI(s) hidr hidrK (aq) I (aq)U H H H
0 0 0 0
KI(s) hidr hidr diz KI(s)K (aq) I (aq)U H H H 64735 kJmol (5 p)
b) 2 2
0 0 0 0 0
f KI(s) subl K(s) subl I (s) disoc I (g) K(g) I(g) KI(s)
1 1H H H H I A U
2 2
2 2
0 0 0 0 0
I(g) f KI(s) subl K(s) subl I (s) disoc I (g) K(g) KI(s)
1 1A H H H H I U 2952 kJmol
2 2 (5 p)
B) 15 puncte
a) 2 (s) (g) (g)(1) I I I 0
1H
2
0
2 (s) 2 (g) subl I (s)I I H 628 kJmol
2
0
2 (g) (g) disoc I (g)I 2I H 1525 kJmol
(g) (g) 1 I(g)I I e I 10084 kJmol
(g) (g) I(g)I e I A 2952 kJmol
2 2
0 0 0
1 subl I (s) disoc I (g) 1 I(g) I(g)H H H I A 9285 kJmol (5 p)
b)
2 (s) (g)I 2e 2I
2
0
2 (s) 2 (g) subl I (s)I I H 628 kJmol
2
0
2 (g) (g) disoc I (g)I 2I H 1525 kJmol
pag 3 din 5
(g) (g) I(g)2I 2e 2I 2A 2 ( 2952) kJ
2 2
0 0 0
subl I (s) disoc I (g) I(g)H H H 2A 3751 kJmol (5 p)
c)
Consideracircndu-se procesele de recombinare a fragmentelor rezultate icircn scindările (1) şi (2)
(g) (g) 2 (s)I I I
2 2
0 0 0 0
1 1 subl I (s) disoc I (g) 1 I(g) I(g)
H H ( H H I A ) 9285 kJmol
(g) 2 (s)2I I
2 2
0 0 0
2 subl I (s) disoc I (g)
H ( H H ) 2153 kJmol (4 p)
Inversul procesului (1) este favorizat energetic deoarece recombinarea fragmentelor este un proces puternic
exoterm (1 p)
Subiectul III helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25 puncte
a)
2
2 0 2
1 Zn Zn
0059Oxidare Zn Zn 2e lg[Zn ]
2
(3 p)
22 2
0 2 12
2 2 2 OH OO H
1 0059Reducere 2H O 2e H O lg([H ] p )
2 2
(3 p)
2[Zn ] [H ] 1M 2OP 1 atm
2 22
0 0
2 1 H OO H Zn ZnE 1229 ( 0762) 1991 V gt 0 (3 p)
dizolvarea zincului icircn soluția data are loc spontan (1 p)
b) Icircn timpul dizolvării Zn concentrația ionilor Zn2+
crește iar cea a H+ scade Procesul icircncetează atunci cacircnd
concentrațiile Zn2+
și H+ ajung la astfel de valori icircncacirct forţa electromotoare E este egală cu zero (3 p)
2 2 2 22 2
2 20 0 0 0
2 1 2 2H O H OO H O HZn Zn Zn Zn
0059 [H ] 0059 [Zn ]E lg 0 lg
2 [Zn ] 2 [H ]
2 267
2 2
[Zn ] [Zn ]lg 6749 3 10
[H ] [H ]
(3 p)
Pe baza raportului de mai sus se pot evalua concentrațiile ionilor Zn2+
și H+ atunci cacircnd procesul icircncetează
Scăderea concentrației H+ este de două ori mai rapidă decacirct creșterea concentrației ionilor Zn
2+ Astfel
concentrațiile ionilor Zn2+
și H+ sunt date de ecuaţiile
2
2
Zn[Zn ] 1 C
şi 2H Zn[H ] 1 C 1 2 C
(4 p)
2
2 2 2
2
67 2 67Zn
2 Zn Zn Zn
Zn
1 C3 10 (1 4 C 4 C ) n 1 C unde n 3 10
(1 2 C )
2 2
2
Zn Zn4n C (4n 1) C n 1 0
4n 1 4n şi n 1 n
2 2 2 2
2
Zn Zn Zn Zn4n C 4n C n 0 2 C 1 C 05 şi 2H Zn
C 2 C 1 2[Zn ] 15M (3 p)
[H ] 0 adică bdquodizolvareardquo Zn icircncetează atunci cacircnd tot HCl s-a consumat icircn proces (2 p)
pag 4 din 5
Subiectul IV helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 30 puncte
a)
Fie - gradul de disociere al reactantului X
X (reacţ) X (reacţ)
0 (X) 0
C P
C P X (reacţ) 0 0 X (reacţ) 0XP P P P P (1 ) P unde XP - presiunea parţială a
reactantului X la momentul t
X(g) 2Y(g) 2Z(g)
Momentul PX PY PZ P
t 0 P0 - -
t 0(1 ) P 02 P 02 P 0(1 3 ) P
t 0 02P 02P 04P
k t0 0
X 0
0 (X)
X
C P P 1ln ln ln k t ln k t 1 e
C P (1 )P 1
La momentul t 0P (1 3 ) P k t k t
0 0 0 0P P 3(1 e )P P 4P 3P e
k t k t0 0
0 0
4P P 3Pe e
3P 4P P
0
0
3Pk t ln
4P P
0
0
3P1k ln
t 4P P
(6 p)
t = 200 s (1) 3 1
1k 10 s
t = 400 s (2) 3 1
1k 10 s
t = 600 s (3) 4 1
1k 999 10 s
t = 800 s (4) 3 1
1k 10 s
t = 1200 s (5) 3 1
1k 10 s
(1) (2) (3) (4) (5)
1 1 1 1 1k k k k k k rezultă că reacţia este de ordinul 1 (5 p)
b) Constanta de viteză la 298 K este 3 1k 10 s (1 p)
12 3
ln 2 0693n 1 t 693 s
k 10 (3 p)
c) La momentul t = 15 min de la icircnceputul reacţiei k t k t
0 0 0P 4P 3P e (4 3 e )P 834 Torr (3 p)
0P 4P 1200 Torr (3 p)
d) 0 0
X 0
P P 1 1 1ln ln k t ln k t k ln
P (1 )P 1 t 1
La t = 800 s 3 11 1
k ln 2878 10 s800 1 09
(4 p)
EaRTk A e
pag 5 din 5
E
RTa
k A e
a a
a a
E Ek R k 1 1 1 1 R kln ln ln T 40374 K
k RT RT E k T T T T E k (5 p)
Barem elaborat de
prof Irina Popescu Colegiul Naţional bdquoI L Caragialerdquo Ploieşti
prof Iuliana Costeniuc Colegiul Naţional bdquoGrigore Moisilrdquo Bucureşti
prof Vasile Sorohan Colegiul Naţional bdquoCostache Negruzzirdquo Iaşi
pag 7 din 7
CH3 CH2)5 CH3
CH3
4H2(
1 punct
2 După icircndepărtarea hidrogenul gazos amestecul rezultat este format din n-heptan lichid și toluen
Dacă pornim de la 1 mol de n-heptan după prima trecere prin reactor icircn faza lichidă obținem 015 mol toluen
După prima trecere
- 015 mol toluen
- 085 mol n-heptan
După a doua trecere
015 + 085015 = 02775 mol toluen
1 ndash 027 75= 07225 mol n-heptan
După a treia trecere
02775 + 07225015 = 03858 mol toluen
1 ndash 0386 = 0614 mol n-heptan
raționament corect 25 puncte
o conversie de peste 30 va fi realizată după 3 treceri 05 puncte
3 a
10000100
100X mol
C7H16 C7H8 + 4H2
ințial 100 0 0
consumat x 0 0
echilbru 100-x x 4x
Număr total de moli 100 + 4x
100 + 4x = PV RT
1000 27
4200082 784
mol
(100 minus x) + x + 4x = 420
unde x = 80 mol
p(H2) = (480 420) 27 = 2057 atm
p(C7H8) = (80 420) 27 = 514 atm
p(C7H16) = [(100ndash80) 420] 27 = 128 atm
raționament corect 25 puncte
valorile numerice ale celor 3 presiuni parțiale 3 x 05p =15 puncte
b conversie = 80 100 = 08 = 80 05 puncte
c constanta de echilibru
7 8 2
7 16
4
HC H
p
C H
p pK
p
= 718middot105 1 punct
4
a C7H8 + H2 C6H6 + CH4 15 puncte
b C7H8 + H2 C6H6 + CH4
Din constanta de echilibru a reacției de mai sus se determină conversia toluenului icircn benzen = 0861= 861
Raționament corect 25 puncte
Valoare numerică a conversiei 05 puncte
Barem elaborat de
Gheorghe Costel profesor la Colegiul Național Vlaicu Vodă Curtea de Argeș
Carmen Boteanu profesor la Şcoala Centrală Bucureşti
Dorina Facircntacircnă-Galeru profesor la Colegiul Naţional Militar Ştefan cel Mare Cacircmpulung Moldovenesc
Ministerul Educației Naționale
pag 1 din 4
OLIMPIADA DE CHIMIE etapa județeanăa municipiului Bucureşti
17 martie 2018
Clasa a XI-a
Varianta 1
Subiectul I helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 20 puncte
A 12 puncte
Pentru compușii de mai jos care au următoarele denumiri
A 123-triclorociclopentan
B 25-dibenzilidenciclopentanona
C acid ciclopentil-235-tricarboxilacetic
D acid trideca-3578-tetraen-1012-diinoic
E acid 4-cloro-25-heptadien-17-dioic
F 23-diclorobiciclo[221]heptan
G 24-dicloropentan-3-ol
H 25-diclorospiro[33]heptan
rescrieți tabelul de mai jos pe foaia de concurs și completați-l conform cerințelor
Compusul Formula de structură a
compusului Numărul stereoizomerilor
Numărul perechilor de
enantiomeri
A
B
C
D
E
F
G
H
B 8 puncte
O probă bdquoardquo dintr-un amestec echimolecular conține doi acizi saturați (A) un acid monocarboxilic
și (B) un acid dicarboxilic care are icircn moleculă un atom de carbon mai mult decacirct acidul (A) Dacă
proba bdquoardquo se tratează cu NaOH rezultă un amestec bdquobrdquo de trei săruri icircn care procentul masic de
sodiu este de 23 Dacă aceeași probă bdquoardquo se tratează cu PCl5 icircn exces și apoi este supusă
esterificării cu etanol luat icircn exces de 25 se obține un amestec organic bdquocrdquo care conține alături de
esteri și 12212 etanol (procente masice)
a Calculați masa probei bdquoardquo necesară obținerii a 500 g amestec bdquobrdquo
b Identificați cei doi acizi din proba bdquoardquo
c Calculați masa amestecului organic bdquocrdquo
Ministerul Educației Naționale
pag 2 din 4
Subiectul II 25 puncte
A
1 17 puncte
Determinati formula moleculară stabiliți formula de structură și denumirea pentru compusii (A)
(B) (C) și (D) despre care se cunosc următoarele informații
a Compusul (A) conține 3555 O (procent masic) are icircn moleculă un atom de carbon terțiar nu
reacționează cu NaOH icircn reacția cu sodiul eliberează 224 L (cn) H2 per mol (A) și consumă la
oxidare 1 L de solutie acidă de K2Cr2O7 13M per mol A
b Compusul (B) este o monoamină saturată are 4 stereoizomeri optici reacționează cu HNO2 iar
la arderea a 02 mol (B) se consumă 2184 L (cn) de aer (cu 20 O2 procente de volum)
c Compusul aromatic (C) (p-disubstituit) are 2 atomi de oxigen icircn moleculă și nu are atomi de
carbon cuaternar icircn reacție cu NaOH formează o sare monosodică iar icircn reacție cu anhidrida
acetică formează un compus monoacetilat masa molară a compusului (C) crescacircnd după acilare
cu 3043
d Compusul dihalogenat (D) are 2 stereoizomeri formează prin hidroliză un compus care tratat cu
reactivul Fehling formează un precipitat roșu Din 214 g (D) supuse analizei cantitative s-au
obținut 376 g precipitat gălbui
2 8 puncte
Stabiliți formulele de structură și numărul izomerilor pentru
a compușii izomeri de constituție care au aceeași formulă moleculară cu (A) și au unul sau mai
mulți atomi de carbon asimetric icircn moleculă
b compușii izomeri de constituție care au aceeași formulă moleculară cu (B) și nu reacționează cu
clorura de acetil
c compușii trisubstituiți izomeri care au aceeași formulă moleculară cu (C) și au comportament
chimic identic cu acesta
d compușii izomeri de constituție care au aceeași formulă moleculară cu (D) ai căror izomeri
geometrici sunt optic activi
Subiectul III helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25 puncte
A 13 puncte
Un acid gras saturat (A) este polietoxilat cu oxid de etenă formacircnd un hidroxiester (X) icircn care
procentul masic de oxigen este de 2666 și un diester (Y) icircn care procentul masic de oxigen este
de 2126 Pentru obținerea fiecărui ester s-a folosit aceeași cantitate de oxid de etenă Dacă se iau
icircn lucru 50 mol de acid (A) conversia oxidului de etenă este de 100 iar conversia totală a
acidului (A) este de 90
a Identificați acidul gras (A) scrieți formula de structură și denumirea acestuia
b Stabiliți formulele de structură ale celor doi esteri (X) și (Y)
c Calculați cantitatea (moli) de oxid de etenă luat icircn lucru
d Calculați procentul molar de acid (A) netransformat și procentul masic de hidroxiester (X) icircn
amestecul organic rezultat
Ministerul Educației Naționale
pag 3 din 4
B 12 puncte
Scrieți formulele de structură ale compușilor din schemele de transformări de mai jos
1)
X rarr A
rarr B
rarr C
Y
D
rarr E
rarr F
Z rarr G
rarr H
rarr I
icircn care X ndash anisolul Y ndash ciclohexanona Z ndash 2-butenilfenileterul
2)
L
rarr M rarr N
O
rarr P
rarr R(C7H15N)
R(C7H15N)
rarr S
- L este o hidrocarbură ciclică cu formula moleculară C5H8
- Reducerile se fac cu NaBH3CN și nu au loc la gruparea carbonil
- P este o bază azotată heterociclică supusă unor eliminări (degrădari) Hofmann
Subiectul IV helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 30 puncte
A 10 puncte
Salbutamolul este un bronhodilatator folosit icircn tratamentul astmului și al bronșitei cronice
Salbutamolul (notat cu F) se poate obtine conform schemei de mai jos
rarr
rarr
rarr
rarr
icircn care
- reacția 1 este o transpoziție Fries icircn care esterii fenolici se transforma icircn p-acilfenoli
- substanța (A) este un compus o-disubstituit
- compusul (B) are formula moleculară C9H8O4
- substanța notată cu X este N-benzilterțbutilamina
- F are formula moleculară C13H21O3N
a Scrieți formulele de structură și denumirile IUPAC pentru compușii (A) și (B)
b Realizați sinteza compusului X prin maxim 6 reacții pornind de la acidul benzoic și acidul
dimetilpropanoic specificacircnd condițiile de reacție
c Scrieți formulele de structură ale substanțelor C D E F și G
B 10 puncte
Identificați substanțele notate cu litere din schema de mai jos și scrieți formulele de structură ale
acestora
rarr
rarr
rarr rarr
utilizacircnd următoarele informații
- substanța A cu formula moleculară C10H16O2 reacționează cu H2Ni icircn raport molar 1 3 și
dă reacția iodoformului
Ministerul Educației Naționale
pag 4 din 4
- formula de structură a substanței C este
- DIAB (diizoamilboranul) este un reactiv de hidroborurare selectivă
- diazometanul este folosit pentru metilarea unor grupe acide
C 10 puncte
1 Explicați de ce separarea izomerilor orto și para ai nitrofenolului se poate face prin antrenare cu
vapori de apă
2 Un amestec echimolecular de dietilamină și trietilamină se tratează cu clorură de acetil icircn exces
Scrieți ecuațiile reacțiilor care au loc și notați denumirea compușilor din amestecul final
3 Scrieți maxim cinci ecuații ale reacțiilor prin care fenilizopropilcetona se poate transforma icircn
fenilterțbutilcetonă
Se dau
- masele atomice H- 1 C- 12 N- 14 O- 16 K- 39 Cr- 55 Br- 80 Ag- 108 I- 127
- volumul molar (cn) 3 1
mV 224 dm mol
NOTĂ Timp de lucru 3 ore
Subiecte elaborate și prelucrate de
prof Carmen Bodea Colegiul Național Silvania Zalău
Ministerul Educației Naționale
pag 5 din 4
prof Mariana Pop Liceul Teoretic Emil Racoviță Baia Mare
pag 1 din 7
OLIMPIADA DE CHIMIE etapa județeanăa municipiului Bucureşti
17 martie 2018
Clasa a XI-a Varianta 1
Orice modalitate corectă de rezolvare a cerințelor va fi punctată corespunzător
Subiectul I helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 20 puncte
A 12 puncte
Compusul Formula de structură a compusului Numărul
stereoizomerilor
Numărul
perechilor de
enantiomeri
A
4 1
B
3 -
C
16 8
D CH CndashC CndashCH=C=CHndashCH=CHndashCH=CHndashCH2ndashCOOH 8 4
E HOOCndashCH=CHndashCHClndashCH=CHndashCOOH 4 1
F
3 1
G CH3ndashCHClndashCHOHndashCHClndashCH3 4 1
H
4 2
formula de structură 05 puncte
număr de stereoizomeri 05 puncte
numărul perechilor de enantiomeri 05 puncte
Total 8 compuși x 15 puncte = 12 puncte
pag 2 din 7
B 8 puncte
a Icircn 500 g amestec bdquobrdquo sunt 5 mol Na+ 1 p
500 = m ndash 5 g (H) + 5 23 g Na rarr m = 390 g amestec bdquoardquo 1 p
b) Macid1 Macid2 = Macid1 + 44 Mester1= Macid1 + 28 Mester2= Macid1 + 100
x - mol de acizi 3x mol etanol reacționați y - mol alcool nereacționat
y = 025∙3x = 12212∙mamestec bdquocrdquo100 rarr mamestec bdquocrdquo = 2825x 1 p
mamestec bdquocrdquo= 2825x = x∙(Mac1 + 28) + x∙(Mac1 + 100) + x∙075∙46 2 p
Macid1= 60 g molrarr acid acetic (CH3-COOH) 05 p
Macid2= 104 gmol rarr acid malonic (HOOC-CH2-COOH) 05 p
c) x = 2378 mol acid 1 p
mamestec bdquocrdquo = 671785 g 1 p
Subiectul II helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25 puncte
A
1 17 puncte
a) 4 puncte
A H2 = 1 1 rArr diol M = 90 gmol
rArr C4H10O2 2 puncte
A [O] = 1 1 rarr 1 grupă -OH la Cp și 1 grupă -OH la Ct
A
15 puncte 2-metilpropan-12-diol 05 puncte
b) 4 puncte
B O2 = 02 195 = 1 975
CnH2n+3N + 975O2 rarr nCO2 + (n+15)H2O +
N2
2 middot 975 = 3n + 15 rArr n = 6
rArr C6H15N 3 puncte
B
05 puncte
2-amino-3-metilpentan 05 puncte
c) 5 puncte
Mc = 42 rArr Mc =
= 138 gmol
C CnH2n-6O2 rArr n = 8
rArr C8H10O2 3 puncte
C NaOH = 1 1 rArr 1 grupă OH fenolică
C anh = 1 1 rArr Nu exista alta grupă OH deci al doilea atom de oxigen va fi eteric
C HO ndash C6H4 ndash O ndash CH2 ndash CH3 15 puncte
p-etoxifenol 05 puncte
d) 4 puncte
D AgBr = 1 2
02 mol AgBr rArr 01 mol D
rArr MD = 214
rArr C4H6Br2 (NE=1) 2 puncte
D CH3 ndash CH = CH ndash CHBr2 15 puncte
11-dibromo-2-butena 05 puncte
pag 3 din 7
2 8 puncte
a) C4H10O2 (NE=0) dioli (3) + hidroxieteri (4) = 7 compuși izomeri x 025 puncte = 175 puncte
b) C6H15N - Amine terțiare izomere 7 x 025 puncte = 175 puncte
(=4)
(=2)
(=1)
c) C8H8O2 - 10 compuși izomeri (săgeata indică poziția grupei ndashOH) x 025 puncte = 25 puncte
d) C4H6Br2 (NE = 1) 5 compusi izomeri x 04 puncte = 2 puncte
pag 4 din 7
Subiectul III helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25 puncte
A 13 puncte
a) 7 puncte
A CH3-(CH2)a-COOH 05 p
X R-COO-(CH2-CH2-O-)nH 1 p
Y R-COO-(CH2-CH2-O-)nOC-R 1 p
(1) O (icircn X) = acid
16(2 n)x1002666
M 44n
1 p
(2) O (icircn Y) = acid
16(3 n)x1002126
2M 44n 18
1 p
din relațiile (1) și (2) rezultă Macid și n
MA = 200 gmol 2 p
CH3-(CH2)10-COOH acid dodecanoic (acid lauric) 05 p
b) 2 puncte
n=5 1 p
X CH3-(CH2)10-COO-(CH2-CH2-O-)5H 05 p
Y CH3-(CH2)10-COO-(CH2-CH2-O-)5-OC-(CH2)10-CH3 05 p
c) 25 puncte
A + 5 oxid de etenă rarr X 05 p
x mol 5x mol x mol
2A + 5 oxid de etenă rarr Y + apă 05 p
2x mol 5x mol x moli x mol
A rarr A
y moli y mol 05 p
Din Ctot rarr x = 15 mol 05 p
număr de moli de oxid de etenă = 150 moli 05 p
d) 15 puncte
y = 5 mol A (netransformat)
A (molar) netransformat= 10 05 p
mamorganic final = 16330 g
X (masic) = 3858 1 p
B 12 puncte
16 formule de structură x 075 puncte = 12 puncte
Formulele de structură ale compușilor X Y Z nu se punctează
X A B C
pag 5 din 7
Y D E F
Z G H I
2)
L M N O
P R S
(14-pentadiena)
Subiectul IV helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 30 puncte
A 10 puncte a 25 puncte
A B
05 puncte 1 punct
acid 2-oxietanoilbenzoic 05 puncte acid 5-etanoil-2-hidroxibenzoic 05 puncte
b) (6 ecuații x 0 5 = 3 puncte) Obs Se acordă 60 din punctaj dacă ecuațiile reacțiilor sunt
corecte dar numărul lor este diferit de cel din cerință
(CH3)3CndashCOOH rarr (CH3)3Cndash
(CH3)3CndashCONH2
(CH3)3CndashNH2 (terțbutilamina = Z)
C6H5ndashCOOH rarr C6H5ndashCOCl
rarr C6H5ndashCONHndashC(CH3)3
rarr C6H5ndashCH2ndashNHndashC(CH3)3
- red cu Na ndashOH sau LiAlH4
c) 45 puncte
4 formule de structură x 1 punct = 4 puncte
pag 6 din 7
C D
E F
G Toluen 05 puncte
B 10 puncte
Substanța A C10H16O2 (NE = 3)
A H2 = 1 3 rArr 3 legături π
Reactia iodoformului este o reacție specifică pentru grupa carbonil cetonic care are icircn poziția o
grupă metil
Reacția 1 (HO- - H2O) este o condensare crotonică intramoleculară
formula de structură a lui B este
formula de structură a lui A este
D E F G
CH3
CH
COOCH3
CH2OH
CH3
CH3
CH
COOH
CH2OH
CH3
Structura A = 5 puncte
B D E F G - 5 structuri x 1 = 5 puncte
pag 7 din 7
C 10 puncte
1 2 puncte
Izomerul orto formează legături de hidrogen intramoleculare (05 puncte)
Izomerul para formează legături de hidrogen intermoleculare (05 puncte)
Deci punctul de fierbere izomer para gt punctul de fierbere izomer orto izomerul para nu poate fi
antrenat cu vapori de apă (1 punct)
2 3 puncte
(C2H5)2NH + CH3-COCl rarr CH3-CON(C2H5)2 + HCl
(C2H5)3 + HCl rarr (C2H5)3NH+Cl
- 2 x 075 = 15 puncte
Amestecul final de reacție va conține următorii compuși
- NN-dietilacetamida clorura de trietilamoniu și excesul de clorură de acetil 3x05= 15 puncte
3 5 puncte
C6H
5 C
O
CH (CH3)2
CH3MgBr
C6H
5 C CH (CH3)2
CH3
OH
KMnO4H
2O
C6H
5 C
CH3
OH
C
CH3
OH
CH3 C
6H
5 C
O
C(CH3)3
1 +
2 + H2O
H2O3 --
4 +
5H+
H2O--
1 2 - adiție CH3MgBr (la grupa carbonil) urmată de hidroliză
3 4 - deshidratare și oxidarea dublei legături cu reactiv Baeyer
5 - transpoziție pinacolică
5 ecuații x 1punct = 5 puncte
Obs Se acordă 60 din punctaj dacă ecuațiile reacțiilor sunt corecte dar numărul lor este diferit de cel
din cerință
Barem elaborat de
prof Carmen Bodea Colegiul Național Silvania Zalău
prof Mariana Pop Liceul Teoretic Emil Racoviță Baia Mare
pag 1 din 3
OLIMPIADA DE CHIMIE
etapa județeanăa municipiului Bucureşti
17 martie 2018
Clasa a XII-a
Varianta 1
Subiectul I helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 20 puncte
A Un amestec de metanol şi benzen icircn raport molar 2 3 are puterea calorică inferioară de 3745 MJkg La
arderea unui mol de benzen se degajă de 45 ori mai multă căldură decacirct la arderea unui mol de metanol apa
obţinută fiind icircn stare gazoasă Se cer
a) calculaţi puterea calorică inferioară a unui amestec echimolar de metanol şi benzen
b) calculaţi puterea calorică superioară a metanolului știind că entalpia standard de vaporizare a apei este 0
2vap H O( )
H 44 kJmol l
B La 200 C icircntr-un calorimetru cu capacitatea calorică C = 3 JK se introduc 4 g NaOH şi 146 mL de apă
distilată ( 1 g mL ) După dizolvare sistemul calorimetric se răceşte la 200
C şi apoi soluţia de NaOH se
neutralizează cu o soluţie de HCl de concentraţie 1 M ( s 1 g mL ) avacircnd temperatura 200
C Toate soluţiile
au căldura specifică 1 1c 418 J g K Știind că entalpia molară de dizolvare a NaOH este
0
diz NaOH(s)H 413 kJmol şi entalpia de neutralizare a unui acid tare cu o bază tare este
0
neutrH 5725 kJmol de apă formată se cer
a) temperatura soluţiei obţinute după dizolvarea NaOH
b) temperatura soluţiei finale după neutralizare
Subiectul II helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25 puncte
Se cunosc datele termochimice din tabelul următor 0
subl K(s)H
(kJmol)
0
subl2 (s)I
H
(kJmol)
0
dis2I (g)
H
(kJmol)
K(g)I
(kJmol)
0
diz KI(s)H
(kJmol)
1 I(g)I
(kJmol)
0
f KI(s)H
(kJmol)
0
hidr(aq)K
H
(kJmol)
0
hidr(aq)I
H
(kJmol)
878 628 1525 + 4192 + 1935 10084 - 3279 - 320 - 308
icircn care 0
subl K(s)H - entalpia standard de sublimare a potasiului 2
0
subl I (s)H - entalpia standard de sublimare a
iodului K(g)I - energia de ionizare a potasiului 1 I(g)I - prima energie de ionizare a iodului 0
diz KI(s)H - entalpia
standard de dizolvare a iodurii de potasiu 0
f KI(s)H - entalpia standard de formare a iodurii de potasiu
0
hidr K (aq)H şi 0
hidr I (aq)H - entalpia standard de hidratare a ionului de K respectiv a ionului de I
De asemenea se dau ciclurile
K(s)
K(g)
K(g)
+ 12
I2(s)
I(g)
I(g)+
KI(s)
hidratareK(aq) I(aq)+
U0KI
subl
imar
e
I2(g)21
dis
oci
ere
sub
lim
are
A
dizo
lvar
e
IK
pag 2 din 3
A) Se dizolvă 1 mol de KI(s) icircntr-o cantitate mare de apă obţinacircndu-se o soluţie foarte diluată Folosind
ciclurile de mai sus şi datele termochimice din tabelul dat calculaţi
a) energia de rețea a iodurii de potasiu0
KI(s)U (energia care se degajă la formarea unui mol de KI(s) (cristal) ca
urmare a atracțiilor electrostatice icircntre ionii gazoși de sarcini opuse (g) (g) (s)K I K I )
b) I(g)A - afinitatea pentru electron a iodului
B) Molecula de iod se poate scinda icircn două moduri
2 (s) (g) (g)(1) I I I 2 (s) (g)(2) I 2I
Folosind datele termochimice corespunzătoare
a) calculaţi variaţia de entalpie ce icircnsoțește procesul (1)
b) calculaţi variaţia de entalpie ce icircnsoțește procesul 2 (g)(s)
I 2e 2I
c) consideracircndu-se procesele de recombinare a fragmentelor rezultate icircn scindările (1) şi (2) precizaţi care
proces este favorizat termodinamic
Subiectul III helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25 puncte
O lamă de zinc pur cu masa suficient de mare este pusă icircn contact cu o soluție apoasă bine oxigenată
(2OP = 1 atm = const) care conţine HCI și ZnCl2 Concentrația HCl și concentraţia ZnCl2 sunt HClC = 1 M
respectiv 2ZnClC = 1 M iar temperatura electrolitului este de 25
0 C bdquoDizolvareardquo Zn icircn această soluție ar putea fi
reprezentată prin ecuaţia
2 2 2
1Zn 2HCI O ZnCl H O
2
Cunoscacircndu-se potenţialele standard de reducere 0
2Zn Zn0762 V şi
2 2
0
O H H O1229 V se cere
a) precizaţi dacă Zn bdquose dizolvărdquo sau nu icircn soluția dată
b) dacă Zn bdquose dizolvărdquo icircn soluția dată consideracircndu-se volumul soluției constant determinaţi prin calcul
concentraţia molară a ionilor 2Zn
la care procesul spontan icircncetează Explicaţi concluzia la care aţi ajuns
Informație
Pentru procesul de reducere ox ne red ecuaţia lui Nernst pentru potenţialul de reducere la 250 C este
0
0059 [ ]lg
[ ]ox red ox red
ox
n red unde [ ]ox - concentrația formei oxidate [ ]red - concentrația formei
reduse n - numărul de electroni implicat icircn procesul redox
Subiectul IV helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 30 puncte
Ecuaţia reacţiei de descompunere a substanței X este X(g) 2Y(g) 2Z(g)
La descompunere presiunea totală (P) icircn sistem variază astfel
t (s) 0 200 400 600 800 1200 1600
P (Torr) 300 4632 5968 706 7957 929 10183
Temperatura se menține constantă şi este 298 K De asemenea volumul reactorului este constant şi amestecul de
reacție se comportă ca un gaz perfect Se cer
a) verificaţi faptul că reacţia de descompunere a substanței X este de ordinul 1
b) determinaţi constanta de viteză şi timpul de icircnjumătățire
c) calculaţi presiunea amestecului de reacție după 15 minute şi la sfacircrşitul reacţiei
pag 3 din 3
d) cunoscacircndu-se energia de activare 410 J molaE calculaţi temperatura la care icircn 800 s reacționează 90
din cantitatea inițială de substanță X
Informații
1) Pentru reacțiile de ordinul 1 0 (X)
X
Cln k t
C unde 0 (X)C - concentraţia inițială a reactantului X iar
XC - concentraţia la momentul t a reactantului X k - constanta de viteză
2) Timpul de icircnjumătățire 12t reprezintă timpul icircn care concentraţia inițială a reactantului scade la jumătate
Se dau
- mase atomice H ndash 1 C ndash 12 N ndash 14 O ndash 16 Na ndash 23 K ndash 39 I ndash 127 Zn ndash 65 Cl ndash 355
- volumul molar (cn) 3 1
mV 224 dm mol
- numărul lui Avogadro 23 1
AN 6022 10 mol
- constanta universală a gazelor 3 1 1 1 1R 0082 atm dm mol K 8314 J mol K
- numărul lui Faraday 1F 96485 C mol 51 atm 1013 10 Pa
NOTĂ Timp de lucru 3 ore
Subiecte elaborate şi prelucrate de
prof Irina Popescu Colegiul Naţional bdquoI L Caragialerdquo Ploieşti
prof Iuliana Costeniuc Colegiul Naţional bdquoGrigore Moisilrdquo Bucureşti
prof Vasile Sorohan Colegiul Naţional bdquoCostache Negruzzirdquo Iaşi
pag 1 din 5
OLIMPIADA DE CHIMIE
etapa județeanăa municipiului Bucureşti
17 martie 2018
Clasa a XII-a
Varianta 1
BAREM DE EVALUARE ȘI DE NOTARE
Orice modalitate corectă de rezolvare a cerințelor se va puncta corespunzător
Subiectul I helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 20 puncte
A) 10 puncte
a)
3
6 6
3 3
6 6 6 6
0
c CH OH( )
0
c C H ( )
3
CH OH CH OH
3
C H C H
3
am
H a kJmol
H 45a kJmol
n 2x moli m 64 10 x kg se degajă2xa kJ
n 3x moli m 234 10 x kg se degaja135xa kJ
m 298 10 x kg se dega
l
l
3
6 6
33
0
c CH OH( )
0
c C H ( )
jă Q =155x kJ
37450 298 10Q q m 155xa 37450 298 10 x a 720
155
H a 720 kJmol
H 45a 3240 kJmol
l
l
(3 p)
3 6 6CH OH C H amn n 1 mol m 110 g 011 kgse degajă (720 3240) kJ
3960q 36000 kJkg
011
(2 p)
b)
i c i
1000 1000q H q 720 22500 kJkg
M 32
s iq q n 44 unde n - numărul de moli de apă care rezultă la arderea unui kg de metanol
(2 p)
3 2
3 2 2 2
CH OH H O(g)
s i
3CH OH O CO (g) 2H O(g)
2
2m 1 kg n kmoli 625 moli
32
q q n 44 22500 625 44 25250 kJkg
(3 p)
pag 2 din 5
B) 10 puncte
a)
cedat primit
NaOH primit
0
s
s
0
i i
Q Q
n 01 moli Q 01 41300 4130 J
Q 4130Q (C m c) t t 655
C m c 3 150 418
t t t t t t 2655 C
(4 p)
b)
2NaOH H O(formata) neutr
primit
sf
sf
HCl s s
sf
n 01 moli n 01 moli H 01 ( 5725) 5725 kJ 5725 J
Q 5725 J
QQ (C m c) t t
C m c
n 01 moli V 01 L soluţie HCl m 100 g soluţie HCl
m 150 100 250 g soluţie NaC
l
(4 p)
0 0
f i f
5725t t t 546 t 2546 C
3 250 418
(2 p)
Subiectul II helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25 puncte
A) 10 puncte
Aplicacircnd legea lui Hess icircn ciclurile date rezultă
a) 0 0 0 0
KI(s) diz KI(s) hidr hidrK (aq) I (aq)U H H H
0 0 0 0
KI(s) hidr hidr diz KI(s)K (aq) I (aq)U H H H 64735 kJmol (5 p)
b) 2 2
0 0 0 0 0
f KI(s) subl K(s) subl I (s) disoc I (g) K(g) I(g) KI(s)
1 1H H H H I A U
2 2
2 2
0 0 0 0 0
I(g) f KI(s) subl K(s) subl I (s) disoc I (g) K(g) KI(s)
1 1A H H H H I U 2952 kJmol
2 2 (5 p)
B) 15 puncte
a) 2 (s) (g) (g)(1) I I I 0
1H
2
0
2 (s) 2 (g) subl I (s)I I H 628 kJmol
2
0
2 (g) (g) disoc I (g)I 2I H 1525 kJmol
(g) (g) 1 I(g)I I e I 10084 kJmol
(g) (g) I(g)I e I A 2952 kJmol
2 2
0 0 0
1 subl I (s) disoc I (g) 1 I(g) I(g)H H H I A 9285 kJmol (5 p)
b)
2 (s) (g)I 2e 2I
2
0
2 (s) 2 (g) subl I (s)I I H 628 kJmol
2
0
2 (g) (g) disoc I (g)I 2I H 1525 kJmol
pag 3 din 5
(g) (g) I(g)2I 2e 2I 2A 2 ( 2952) kJ
2 2
0 0 0
subl I (s) disoc I (g) I(g)H H H 2A 3751 kJmol (5 p)
c)
Consideracircndu-se procesele de recombinare a fragmentelor rezultate icircn scindările (1) şi (2)
(g) (g) 2 (s)I I I
2 2
0 0 0 0
1 1 subl I (s) disoc I (g) 1 I(g) I(g)
H H ( H H I A ) 9285 kJmol
(g) 2 (s)2I I
2 2
0 0 0
2 subl I (s) disoc I (g)
H ( H H ) 2153 kJmol (4 p)
Inversul procesului (1) este favorizat energetic deoarece recombinarea fragmentelor este un proces puternic
exoterm (1 p)
Subiectul III helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25 puncte
a)
2
2 0 2
1 Zn Zn
0059Oxidare Zn Zn 2e lg[Zn ]
2
(3 p)
22 2
0 2 12
2 2 2 OH OO H
1 0059Reducere 2H O 2e H O lg([H ] p )
2 2
(3 p)
2[Zn ] [H ] 1M 2OP 1 atm
2 22
0 0
2 1 H OO H Zn ZnE 1229 ( 0762) 1991 V gt 0 (3 p)
dizolvarea zincului icircn soluția data are loc spontan (1 p)
b) Icircn timpul dizolvării Zn concentrația ionilor Zn2+
crește iar cea a H+ scade Procesul icircncetează atunci cacircnd
concentrațiile Zn2+
și H+ ajung la astfel de valori icircncacirct forţa electromotoare E este egală cu zero (3 p)
2 2 2 22 2
2 20 0 0 0
2 1 2 2H O H OO H O HZn Zn Zn Zn
0059 [H ] 0059 [Zn ]E lg 0 lg
2 [Zn ] 2 [H ]
2 267
2 2
[Zn ] [Zn ]lg 6749 3 10
[H ] [H ]
(3 p)
Pe baza raportului de mai sus se pot evalua concentrațiile ionilor Zn2+
și H+ atunci cacircnd procesul icircncetează
Scăderea concentrației H+ este de două ori mai rapidă decacirct creșterea concentrației ionilor Zn
2+ Astfel
concentrațiile ionilor Zn2+
și H+ sunt date de ecuaţiile
2
2
Zn[Zn ] 1 C
şi 2H Zn[H ] 1 C 1 2 C
(4 p)
2
2 2 2
2
67 2 67Zn
2 Zn Zn Zn
Zn
1 C3 10 (1 4 C 4 C ) n 1 C unde n 3 10
(1 2 C )
2 2
2
Zn Zn4n C (4n 1) C n 1 0
4n 1 4n şi n 1 n
2 2 2 2
2
Zn Zn Zn Zn4n C 4n C n 0 2 C 1 C 05 şi 2H Zn
C 2 C 1 2[Zn ] 15M (3 p)
[H ] 0 adică bdquodizolvareardquo Zn icircncetează atunci cacircnd tot HCl s-a consumat icircn proces (2 p)
pag 4 din 5
Subiectul IV helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 30 puncte
a)
Fie - gradul de disociere al reactantului X
X (reacţ) X (reacţ)
0 (X) 0
C P
C P X (reacţ) 0 0 X (reacţ) 0XP P P P P (1 ) P unde XP - presiunea parţială a
reactantului X la momentul t
X(g) 2Y(g) 2Z(g)
Momentul PX PY PZ P
t 0 P0 - -
t 0(1 ) P 02 P 02 P 0(1 3 ) P
t 0 02P 02P 04P
k t0 0
X 0
0 (X)
X
C P P 1ln ln ln k t ln k t 1 e
C P (1 )P 1
La momentul t 0P (1 3 ) P k t k t
0 0 0 0P P 3(1 e )P P 4P 3P e
k t k t0 0
0 0
4P P 3Pe e
3P 4P P
0
0
3Pk t ln
4P P
0
0
3P1k ln
t 4P P
(6 p)
t = 200 s (1) 3 1
1k 10 s
t = 400 s (2) 3 1
1k 10 s
t = 600 s (3) 4 1
1k 999 10 s
t = 800 s (4) 3 1
1k 10 s
t = 1200 s (5) 3 1
1k 10 s
(1) (2) (3) (4) (5)
1 1 1 1 1k k k k k k rezultă că reacţia este de ordinul 1 (5 p)
b) Constanta de viteză la 298 K este 3 1k 10 s (1 p)
12 3
ln 2 0693n 1 t 693 s
k 10 (3 p)
c) La momentul t = 15 min de la icircnceputul reacţiei k t k t
0 0 0P 4P 3P e (4 3 e )P 834 Torr (3 p)
0P 4P 1200 Torr (3 p)
d) 0 0
X 0
P P 1 1 1ln ln k t ln k t k ln
P (1 )P 1 t 1
La t = 800 s 3 11 1
k ln 2878 10 s800 1 09
(4 p)
EaRTk A e
pag 5 din 5
E
RTa
k A e
a a
a a
E Ek R k 1 1 1 1 R kln ln ln T 40374 K
k RT RT E k T T T T E k (5 p)
Barem elaborat de
prof Irina Popescu Colegiul Naţional bdquoI L Caragialerdquo Ploieşti
prof Iuliana Costeniuc Colegiul Naţional bdquoGrigore Moisilrdquo Bucureşti
prof Vasile Sorohan Colegiul Naţional bdquoCostache Negruzzirdquo Iaşi
Ministerul Educației Naționale
pag 1 din 4
OLIMPIADA DE CHIMIE etapa județeanăa municipiului Bucureşti
17 martie 2018
Clasa a XI-a
Varianta 1
Subiectul I helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 20 puncte
A 12 puncte
Pentru compușii de mai jos care au următoarele denumiri
A 123-triclorociclopentan
B 25-dibenzilidenciclopentanona
C acid ciclopentil-235-tricarboxilacetic
D acid trideca-3578-tetraen-1012-diinoic
E acid 4-cloro-25-heptadien-17-dioic
F 23-diclorobiciclo[221]heptan
G 24-dicloropentan-3-ol
H 25-diclorospiro[33]heptan
rescrieți tabelul de mai jos pe foaia de concurs și completați-l conform cerințelor
Compusul Formula de structură a
compusului Numărul stereoizomerilor
Numărul perechilor de
enantiomeri
A
B
C
D
E
F
G
H
B 8 puncte
O probă bdquoardquo dintr-un amestec echimolecular conține doi acizi saturați (A) un acid monocarboxilic
și (B) un acid dicarboxilic care are icircn moleculă un atom de carbon mai mult decacirct acidul (A) Dacă
proba bdquoardquo se tratează cu NaOH rezultă un amestec bdquobrdquo de trei săruri icircn care procentul masic de
sodiu este de 23 Dacă aceeași probă bdquoardquo se tratează cu PCl5 icircn exces și apoi este supusă
esterificării cu etanol luat icircn exces de 25 se obține un amestec organic bdquocrdquo care conține alături de
esteri și 12212 etanol (procente masice)
a Calculați masa probei bdquoardquo necesară obținerii a 500 g amestec bdquobrdquo
b Identificați cei doi acizi din proba bdquoardquo
c Calculați masa amestecului organic bdquocrdquo
Ministerul Educației Naționale
pag 2 din 4
Subiectul II 25 puncte
A
1 17 puncte
Determinati formula moleculară stabiliți formula de structură și denumirea pentru compusii (A)
(B) (C) și (D) despre care se cunosc următoarele informații
a Compusul (A) conține 3555 O (procent masic) are icircn moleculă un atom de carbon terțiar nu
reacționează cu NaOH icircn reacția cu sodiul eliberează 224 L (cn) H2 per mol (A) și consumă la
oxidare 1 L de solutie acidă de K2Cr2O7 13M per mol A
b Compusul (B) este o monoamină saturată are 4 stereoizomeri optici reacționează cu HNO2 iar
la arderea a 02 mol (B) se consumă 2184 L (cn) de aer (cu 20 O2 procente de volum)
c Compusul aromatic (C) (p-disubstituit) are 2 atomi de oxigen icircn moleculă și nu are atomi de
carbon cuaternar icircn reacție cu NaOH formează o sare monosodică iar icircn reacție cu anhidrida
acetică formează un compus monoacetilat masa molară a compusului (C) crescacircnd după acilare
cu 3043
d Compusul dihalogenat (D) are 2 stereoizomeri formează prin hidroliză un compus care tratat cu
reactivul Fehling formează un precipitat roșu Din 214 g (D) supuse analizei cantitative s-au
obținut 376 g precipitat gălbui
2 8 puncte
Stabiliți formulele de structură și numărul izomerilor pentru
a compușii izomeri de constituție care au aceeași formulă moleculară cu (A) și au unul sau mai
mulți atomi de carbon asimetric icircn moleculă
b compușii izomeri de constituție care au aceeași formulă moleculară cu (B) și nu reacționează cu
clorura de acetil
c compușii trisubstituiți izomeri care au aceeași formulă moleculară cu (C) și au comportament
chimic identic cu acesta
d compușii izomeri de constituție care au aceeași formulă moleculară cu (D) ai căror izomeri
geometrici sunt optic activi
Subiectul III helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25 puncte
A 13 puncte
Un acid gras saturat (A) este polietoxilat cu oxid de etenă formacircnd un hidroxiester (X) icircn care
procentul masic de oxigen este de 2666 și un diester (Y) icircn care procentul masic de oxigen este
de 2126 Pentru obținerea fiecărui ester s-a folosit aceeași cantitate de oxid de etenă Dacă se iau
icircn lucru 50 mol de acid (A) conversia oxidului de etenă este de 100 iar conversia totală a
acidului (A) este de 90
a Identificați acidul gras (A) scrieți formula de structură și denumirea acestuia
b Stabiliți formulele de structură ale celor doi esteri (X) și (Y)
c Calculați cantitatea (moli) de oxid de etenă luat icircn lucru
d Calculați procentul molar de acid (A) netransformat și procentul masic de hidroxiester (X) icircn
amestecul organic rezultat
Ministerul Educației Naționale
pag 3 din 4
B 12 puncte
Scrieți formulele de structură ale compușilor din schemele de transformări de mai jos
1)
X rarr A
rarr B
rarr C
Y
D
rarr E
rarr F
Z rarr G
rarr H
rarr I
icircn care X ndash anisolul Y ndash ciclohexanona Z ndash 2-butenilfenileterul
2)
L
rarr M rarr N
O
rarr P
rarr R(C7H15N)
R(C7H15N)
rarr S
- L este o hidrocarbură ciclică cu formula moleculară C5H8
- Reducerile se fac cu NaBH3CN și nu au loc la gruparea carbonil
- P este o bază azotată heterociclică supusă unor eliminări (degrădari) Hofmann
Subiectul IV helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 30 puncte
A 10 puncte
Salbutamolul este un bronhodilatator folosit icircn tratamentul astmului și al bronșitei cronice
Salbutamolul (notat cu F) se poate obtine conform schemei de mai jos
rarr
rarr
rarr
rarr
icircn care
- reacția 1 este o transpoziție Fries icircn care esterii fenolici se transforma icircn p-acilfenoli
- substanța (A) este un compus o-disubstituit
- compusul (B) are formula moleculară C9H8O4
- substanța notată cu X este N-benzilterțbutilamina
- F are formula moleculară C13H21O3N
a Scrieți formulele de structură și denumirile IUPAC pentru compușii (A) și (B)
b Realizați sinteza compusului X prin maxim 6 reacții pornind de la acidul benzoic și acidul
dimetilpropanoic specificacircnd condițiile de reacție
c Scrieți formulele de structură ale substanțelor C D E F și G
B 10 puncte
Identificați substanțele notate cu litere din schema de mai jos și scrieți formulele de structură ale
acestora
rarr
rarr
rarr rarr
utilizacircnd următoarele informații
- substanța A cu formula moleculară C10H16O2 reacționează cu H2Ni icircn raport molar 1 3 și
dă reacția iodoformului
Ministerul Educației Naționale
pag 4 din 4
- formula de structură a substanței C este
- DIAB (diizoamilboranul) este un reactiv de hidroborurare selectivă
- diazometanul este folosit pentru metilarea unor grupe acide
C 10 puncte
1 Explicați de ce separarea izomerilor orto și para ai nitrofenolului se poate face prin antrenare cu
vapori de apă
2 Un amestec echimolecular de dietilamină și trietilamină se tratează cu clorură de acetil icircn exces
Scrieți ecuațiile reacțiilor care au loc și notați denumirea compușilor din amestecul final
3 Scrieți maxim cinci ecuații ale reacțiilor prin care fenilizopropilcetona se poate transforma icircn
fenilterțbutilcetonă
Se dau
- masele atomice H- 1 C- 12 N- 14 O- 16 K- 39 Cr- 55 Br- 80 Ag- 108 I- 127
- volumul molar (cn) 3 1
mV 224 dm mol
NOTĂ Timp de lucru 3 ore
Subiecte elaborate și prelucrate de
prof Carmen Bodea Colegiul Național Silvania Zalău
Ministerul Educației Naționale
pag 5 din 4
prof Mariana Pop Liceul Teoretic Emil Racoviță Baia Mare
pag 1 din 7
OLIMPIADA DE CHIMIE etapa județeanăa municipiului Bucureşti
17 martie 2018
Clasa a XI-a Varianta 1
Orice modalitate corectă de rezolvare a cerințelor va fi punctată corespunzător
Subiectul I helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 20 puncte
A 12 puncte
Compusul Formula de structură a compusului Numărul
stereoizomerilor
Numărul
perechilor de
enantiomeri
A
4 1
B
3 -
C
16 8
D CH CndashC CndashCH=C=CHndashCH=CHndashCH=CHndashCH2ndashCOOH 8 4
E HOOCndashCH=CHndashCHClndashCH=CHndashCOOH 4 1
F
3 1
G CH3ndashCHClndashCHOHndashCHClndashCH3 4 1
H
4 2
formula de structură 05 puncte
număr de stereoizomeri 05 puncte
numărul perechilor de enantiomeri 05 puncte
Total 8 compuși x 15 puncte = 12 puncte
pag 2 din 7
B 8 puncte
a Icircn 500 g amestec bdquobrdquo sunt 5 mol Na+ 1 p
500 = m ndash 5 g (H) + 5 23 g Na rarr m = 390 g amestec bdquoardquo 1 p
b) Macid1 Macid2 = Macid1 + 44 Mester1= Macid1 + 28 Mester2= Macid1 + 100
x - mol de acizi 3x mol etanol reacționați y - mol alcool nereacționat
y = 025∙3x = 12212∙mamestec bdquocrdquo100 rarr mamestec bdquocrdquo = 2825x 1 p
mamestec bdquocrdquo= 2825x = x∙(Mac1 + 28) + x∙(Mac1 + 100) + x∙075∙46 2 p
Macid1= 60 g molrarr acid acetic (CH3-COOH) 05 p
Macid2= 104 gmol rarr acid malonic (HOOC-CH2-COOH) 05 p
c) x = 2378 mol acid 1 p
mamestec bdquocrdquo = 671785 g 1 p
Subiectul II helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25 puncte
A
1 17 puncte
a) 4 puncte
A H2 = 1 1 rArr diol M = 90 gmol
rArr C4H10O2 2 puncte
A [O] = 1 1 rarr 1 grupă -OH la Cp și 1 grupă -OH la Ct
A
15 puncte 2-metilpropan-12-diol 05 puncte
b) 4 puncte
B O2 = 02 195 = 1 975
CnH2n+3N + 975O2 rarr nCO2 + (n+15)H2O +
N2
2 middot 975 = 3n + 15 rArr n = 6
rArr C6H15N 3 puncte
B
05 puncte
2-amino-3-metilpentan 05 puncte
c) 5 puncte
Mc = 42 rArr Mc =
= 138 gmol
C CnH2n-6O2 rArr n = 8
rArr C8H10O2 3 puncte
C NaOH = 1 1 rArr 1 grupă OH fenolică
C anh = 1 1 rArr Nu exista alta grupă OH deci al doilea atom de oxigen va fi eteric
C HO ndash C6H4 ndash O ndash CH2 ndash CH3 15 puncte
p-etoxifenol 05 puncte
d) 4 puncte
D AgBr = 1 2
02 mol AgBr rArr 01 mol D
rArr MD = 214
rArr C4H6Br2 (NE=1) 2 puncte
D CH3 ndash CH = CH ndash CHBr2 15 puncte
11-dibromo-2-butena 05 puncte
pag 3 din 7
2 8 puncte
a) C4H10O2 (NE=0) dioli (3) + hidroxieteri (4) = 7 compuși izomeri x 025 puncte = 175 puncte
b) C6H15N - Amine terțiare izomere 7 x 025 puncte = 175 puncte
(=4)
(=2)
(=1)
c) C8H8O2 - 10 compuși izomeri (săgeata indică poziția grupei ndashOH) x 025 puncte = 25 puncte
d) C4H6Br2 (NE = 1) 5 compusi izomeri x 04 puncte = 2 puncte
pag 4 din 7
Subiectul III helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25 puncte
A 13 puncte
a) 7 puncte
A CH3-(CH2)a-COOH 05 p
X R-COO-(CH2-CH2-O-)nH 1 p
Y R-COO-(CH2-CH2-O-)nOC-R 1 p
(1) O (icircn X) = acid
16(2 n)x1002666
M 44n
1 p
(2) O (icircn Y) = acid
16(3 n)x1002126
2M 44n 18
1 p
din relațiile (1) și (2) rezultă Macid și n
MA = 200 gmol 2 p
CH3-(CH2)10-COOH acid dodecanoic (acid lauric) 05 p
b) 2 puncte
n=5 1 p
X CH3-(CH2)10-COO-(CH2-CH2-O-)5H 05 p
Y CH3-(CH2)10-COO-(CH2-CH2-O-)5-OC-(CH2)10-CH3 05 p
c) 25 puncte
A + 5 oxid de etenă rarr X 05 p
x mol 5x mol x mol
2A + 5 oxid de etenă rarr Y + apă 05 p
2x mol 5x mol x moli x mol
A rarr A
y moli y mol 05 p
Din Ctot rarr x = 15 mol 05 p
număr de moli de oxid de etenă = 150 moli 05 p
d) 15 puncte
y = 5 mol A (netransformat)
A (molar) netransformat= 10 05 p
mamorganic final = 16330 g
X (masic) = 3858 1 p
B 12 puncte
16 formule de structură x 075 puncte = 12 puncte
Formulele de structură ale compușilor X Y Z nu se punctează
X A B C
pag 5 din 7
Y D E F
Z G H I
2)
L M N O
P R S
(14-pentadiena)
Subiectul IV helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 30 puncte
A 10 puncte a 25 puncte
A B
05 puncte 1 punct
acid 2-oxietanoilbenzoic 05 puncte acid 5-etanoil-2-hidroxibenzoic 05 puncte
b) (6 ecuații x 0 5 = 3 puncte) Obs Se acordă 60 din punctaj dacă ecuațiile reacțiilor sunt
corecte dar numărul lor este diferit de cel din cerință
(CH3)3CndashCOOH rarr (CH3)3Cndash
(CH3)3CndashCONH2
(CH3)3CndashNH2 (terțbutilamina = Z)
C6H5ndashCOOH rarr C6H5ndashCOCl
rarr C6H5ndashCONHndashC(CH3)3
rarr C6H5ndashCH2ndashNHndashC(CH3)3
- red cu Na ndashOH sau LiAlH4
c) 45 puncte
4 formule de structură x 1 punct = 4 puncte
pag 6 din 7
C D
E F
G Toluen 05 puncte
B 10 puncte
Substanța A C10H16O2 (NE = 3)
A H2 = 1 3 rArr 3 legături π
Reactia iodoformului este o reacție specifică pentru grupa carbonil cetonic care are icircn poziția o
grupă metil
Reacția 1 (HO- - H2O) este o condensare crotonică intramoleculară
formula de structură a lui B este
formula de structură a lui A este
D E F G
CH3
CH
COOCH3
CH2OH
CH3
CH3
CH
COOH
CH2OH
CH3
Structura A = 5 puncte
B D E F G - 5 structuri x 1 = 5 puncte
pag 7 din 7
C 10 puncte
1 2 puncte
Izomerul orto formează legături de hidrogen intramoleculare (05 puncte)
Izomerul para formează legături de hidrogen intermoleculare (05 puncte)
Deci punctul de fierbere izomer para gt punctul de fierbere izomer orto izomerul para nu poate fi
antrenat cu vapori de apă (1 punct)
2 3 puncte
(C2H5)2NH + CH3-COCl rarr CH3-CON(C2H5)2 + HCl
(C2H5)3 + HCl rarr (C2H5)3NH+Cl
- 2 x 075 = 15 puncte
Amestecul final de reacție va conține următorii compuși
- NN-dietilacetamida clorura de trietilamoniu și excesul de clorură de acetil 3x05= 15 puncte
3 5 puncte
C6H
5 C
O
CH (CH3)2
CH3MgBr
C6H
5 C CH (CH3)2
CH3
OH
KMnO4H
2O
C6H
5 C
CH3
OH
C
CH3
OH
CH3 C
6H
5 C
O
C(CH3)3
1 +
2 + H2O
H2O3 --
4 +
5H+
H2O--
1 2 - adiție CH3MgBr (la grupa carbonil) urmată de hidroliză
3 4 - deshidratare și oxidarea dublei legături cu reactiv Baeyer
5 - transpoziție pinacolică
5 ecuații x 1punct = 5 puncte
Obs Se acordă 60 din punctaj dacă ecuațiile reacțiilor sunt corecte dar numărul lor este diferit de cel
din cerință
Barem elaborat de
prof Carmen Bodea Colegiul Național Silvania Zalău
prof Mariana Pop Liceul Teoretic Emil Racoviță Baia Mare
pag 1 din 3
OLIMPIADA DE CHIMIE
etapa județeanăa municipiului Bucureşti
17 martie 2018
Clasa a XII-a
Varianta 1
Subiectul I helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 20 puncte
A Un amestec de metanol şi benzen icircn raport molar 2 3 are puterea calorică inferioară de 3745 MJkg La
arderea unui mol de benzen se degajă de 45 ori mai multă căldură decacirct la arderea unui mol de metanol apa
obţinută fiind icircn stare gazoasă Se cer
a) calculaţi puterea calorică inferioară a unui amestec echimolar de metanol şi benzen
b) calculaţi puterea calorică superioară a metanolului știind că entalpia standard de vaporizare a apei este 0
2vap H O( )
H 44 kJmol l
B La 200 C icircntr-un calorimetru cu capacitatea calorică C = 3 JK se introduc 4 g NaOH şi 146 mL de apă
distilată ( 1 g mL ) După dizolvare sistemul calorimetric se răceşte la 200
C şi apoi soluţia de NaOH se
neutralizează cu o soluţie de HCl de concentraţie 1 M ( s 1 g mL ) avacircnd temperatura 200
C Toate soluţiile
au căldura specifică 1 1c 418 J g K Știind că entalpia molară de dizolvare a NaOH este
0
diz NaOH(s)H 413 kJmol şi entalpia de neutralizare a unui acid tare cu o bază tare este
0
neutrH 5725 kJmol de apă formată se cer
a) temperatura soluţiei obţinute după dizolvarea NaOH
b) temperatura soluţiei finale după neutralizare
Subiectul II helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25 puncte
Se cunosc datele termochimice din tabelul următor 0
subl K(s)H
(kJmol)
0
subl2 (s)I
H
(kJmol)
0
dis2I (g)
H
(kJmol)
K(g)I
(kJmol)
0
diz KI(s)H
(kJmol)
1 I(g)I
(kJmol)
0
f KI(s)H
(kJmol)
0
hidr(aq)K
H
(kJmol)
0
hidr(aq)I
H
(kJmol)
878 628 1525 + 4192 + 1935 10084 - 3279 - 320 - 308
icircn care 0
subl K(s)H - entalpia standard de sublimare a potasiului 2
0
subl I (s)H - entalpia standard de sublimare a
iodului K(g)I - energia de ionizare a potasiului 1 I(g)I - prima energie de ionizare a iodului 0
diz KI(s)H - entalpia
standard de dizolvare a iodurii de potasiu 0
f KI(s)H - entalpia standard de formare a iodurii de potasiu
0
hidr K (aq)H şi 0
hidr I (aq)H - entalpia standard de hidratare a ionului de K respectiv a ionului de I
De asemenea se dau ciclurile
K(s)
K(g)
K(g)
+ 12
I2(s)
I(g)
I(g)+
KI(s)
hidratareK(aq) I(aq)+
U0KI
subl
imar
e
I2(g)21
dis
oci
ere
sub
lim
are
A
dizo
lvar
e
IK
pag 2 din 3
A) Se dizolvă 1 mol de KI(s) icircntr-o cantitate mare de apă obţinacircndu-se o soluţie foarte diluată Folosind
ciclurile de mai sus şi datele termochimice din tabelul dat calculaţi
a) energia de rețea a iodurii de potasiu0
KI(s)U (energia care se degajă la formarea unui mol de KI(s) (cristal) ca
urmare a atracțiilor electrostatice icircntre ionii gazoși de sarcini opuse (g) (g) (s)K I K I )
b) I(g)A - afinitatea pentru electron a iodului
B) Molecula de iod se poate scinda icircn două moduri
2 (s) (g) (g)(1) I I I 2 (s) (g)(2) I 2I
Folosind datele termochimice corespunzătoare
a) calculaţi variaţia de entalpie ce icircnsoțește procesul (1)
b) calculaţi variaţia de entalpie ce icircnsoțește procesul 2 (g)(s)
I 2e 2I
c) consideracircndu-se procesele de recombinare a fragmentelor rezultate icircn scindările (1) şi (2) precizaţi care
proces este favorizat termodinamic
Subiectul III helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25 puncte
O lamă de zinc pur cu masa suficient de mare este pusă icircn contact cu o soluție apoasă bine oxigenată
(2OP = 1 atm = const) care conţine HCI și ZnCl2 Concentrația HCl și concentraţia ZnCl2 sunt HClC = 1 M
respectiv 2ZnClC = 1 M iar temperatura electrolitului este de 25
0 C bdquoDizolvareardquo Zn icircn această soluție ar putea fi
reprezentată prin ecuaţia
2 2 2
1Zn 2HCI O ZnCl H O
2
Cunoscacircndu-se potenţialele standard de reducere 0
2Zn Zn0762 V şi
2 2
0
O H H O1229 V se cere
a) precizaţi dacă Zn bdquose dizolvărdquo sau nu icircn soluția dată
b) dacă Zn bdquose dizolvărdquo icircn soluția dată consideracircndu-se volumul soluției constant determinaţi prin calcul
concentraţia molară a ionilor 2Zn
la care procesul spontan icircncetează Explicaţi concluzia la care aţi ajuns
Informație
Pentru procesul de reducere ox ne red ecuaţia lui Nernst pentru potenţialul de reducere la 250 C este
0
0059 [ ]lg
[ ]ox red ox red
ox
n red unde [ ]ox - concentrația formei oxidate [ ]red - concentrația formei
reduse n - numărul de electroni implicat icircn procesul redox
Subiectul IV helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 30 puncte
Ecuaţia reacţiei de descompunere a substanței X este X(g) 2Y(g) 2Z(g)
La descompunere presiunea totală (P) icircn sistem variază astfel
t (s) 0 200 400 600 800 1200 1600
P (Torr) 300 4632 5968 706 7957 929 10183
Temperatura se menține constantă şi este 298 K De asemenea volumul reactorului este constant şi amestecul de
reacție se comportă ca un gaz perfect Se cer
a) verificaţi faptul că reacţia de descompunere a substanței X este de ordinul 1
b) determinaţi constanta de viteză şi timpul de icircnjumătățire
c) calculaţi presiunea amestecului de reacție după 15 minute şi la sfacircrşitul reacţiei
pag 3 din 3
d) cunoscacircndu-se energia de activare 410 J molaE calculaţi temperatura la care icircn 800 s reacționează 90
din cantitatea inițială de substanță X
Informații
1) Pentru reacțiile de ordinul 1 0 (X)
X
Cln k t
C unde 0 (X)C - concentraţia inițială a reactantului X iar
XC - concentraţia la momentul t a reactantului X k - constanta de viteză
2) Timpul de icircnjumătățire 12t reprezintă timpul icircn care concentraţia inițială a reactantului scade la jumătate
Se dau
- mase atomice H ndash 1 C ndash 12 N ndash 14 O ndash 16 Na ndash 23 K ndash 39 I ndash 127 Zn ndash 65 Cl ndash 355
- volumul molar (cn) 3 1
mV 224 dm mol
- numărul lui Avogadro 23 1
AN 6022 10 mol
- constanta universală a gazelor 3 1 1 1 1R 0082 atm dm mol K 8314 J mol K
- numărul lui Faraday 1F 96485 C mol 51 atm 1013 10 Pa
NOTĂ Timp de lucru 3 ore
Subiecte elaborate şi prelucrate de
prof Irina Popescu Colegiul Naţional bdquoI L Caragialerdquo Ploieşti
prof Iuliana Costeniuc Colegiul Naţional bdquoGrigore Moisilrdquo Bucureşti
prof Vasile Sorohan Colegiul Naţional bdquoCostache Negruzzirdquo Iaşi
pag 1 din 5
OLIMPIADA DE CHIMIE
etapa județeanăa municipiului Bucureşti
17 martie 2018
Clasa a XII-a
Varianta 1
BAREM DE EVALUARE ȘI DE NOTARE
Orice modalitate corectă de rezolvare a cerințelor se va puncta corespunzător
Subiectul I helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 20 puncte
A) 10 puncte
a)
3
6 6
3 3
6 6 6 6
0
c CH OH( )
0
c C H ( )
3
CH OH CH OH
3
C H C H
3
am
H a kJmol
H 45a kJmol
n 2x moli m 64 10 x kg se degajă2xa kJ
n 3x moli m 234 10 x kg se degaja135xa kJ
m 298 10 x kg se dega
l
l
3
6 6
33
0
c CH OH( )
0
c C H ( )
jă Q =155x kJ
37450 298 10Q q m 155xa 37450 298 10 x a 720
155
H a 720 kJmol
H 45a 3240 kJmol
l
l
(3 p)
3 6 6CH OH C H amn n 1 mol m 110 g 011 kgse degajă (720 3240) kJ
3960q 36000 kJkg
011
(2 p)
b)
i c i
1000 1000q H q 720 22500 kJkg
M 32
s iq q n 44 unde n - numărul de moli de apă care rezultă la arderea unui kg de metanol
(2 p)
3 2
3 2 2 2
CH OH H O(g)
s i
3CH OH O CO (g) 2H O(g)
2
2m 1 kg n kmoli 625 moli
32
q q n 44 22500 625 44 25250 kJkg
(3 p)
pag 2 din 5
B) 10 puncte
a)
cedat primit
NaOH primit
0
s
s
0
i i
Q Q
n 01 moli Q 01 41300 4130 J
Q 4130Q (C m c) t t 655
C m c 3 150 418
t t t t t t 2655 C
(4 p)
b)
2NaOH H O(formata) neutr
primit
sf
sf
HCl s s
sf
n 01 moli n 01 moli H 01 ( 5725) 5725 kJ 5725 J
Q 5725 J
QQ (C m c) t t
C m c
n 01 moli V 01 L soluţie HCl m 100 g soluţie HCl
m 150 100 250 g soluţie NaC
l
(4 p)
0 0
f i f
5725t t t 546 t 2546 C
3 250 418
(2 p)
Subiectul II helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25 puncte
A) 10 puncte
Aplicacircnd legea lui Hess icircn ciclurile date rezultă
a) 0 0 0 0
KI(s) diz KI(s) hidr hidrK (aq) I (aq)U H H H
0 0 0 0
KI(s) hidr hidr diz KI(s)K (aq) I (aq)U H H H 64735 kJmol (5 p)
b) 2 2
0 0 0 0 0
f KI(s) subl K(s) subl I (s) disoc I (g) K(g) I(g) KI(s)
1 1H H H H I A U
2 2
2 2
0 0 0 0 0
I(g) f KI(s) subl K(s) subl I (s) disoc I (g) K(g) KI(s)
1 1A H H H H I U 2952 kJmol
2 2 (5 p)
B) 15 puncte
a) 2 (s) (g) (g)(1) I I I 0
1H
2
0
2 (s) 2 (g) subl I (s)I I H 628 kJmol
2
0
2 (g) (g) disoc I (g)I 2I H 1525 kJmol
(g) (g) 1 I(g)I I e I 10084 kJmol
(g) (g) I(g)I e I A 2952 kJmol
2 2
0 0 0
1 subl I (s) disoc I (g) 1 I(g) I(g)H H H I A 9285 kJmol (5 p)
b)
2 (s) (g)I 2e 2I
2
0
2 (s) 2 (g) subl I (s)I I H 628 kJmol
2
0
2 (g) (g) disoc I (g)I 2I H 1525 kJmol
pag 3 din 5
(g) (g) I(g)2I 2e 2I 2A 2 ( 2952) kJ
2 2
0 0 0
subl I (s) disoc I (g) I(g)H H H 2A 3751 kJmol (5 p)
c)
Consideracircndu-se procesele de recombinare a fragmentelor rezultate icircn scindările (1) şi (2)
(g) (g) 2 (s)I I I
2 2
0 0 0 0
1 1 subl I (s) disoc I (g) 1 I(g) I(g)
H H ( H H I A ) 9285 kJmol
(g) 2 (s)2I I
2 2
0 0 0
2 subl I (s) disoc I (g)
H ( H H ) 2153 kJmol (4 p)
Inversul procesului (1) este favorizat energetic deoarece recombinarea fragmentelor este un proces puternic
exoterm (1 p)
Subiectul III helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25 puncte
a)
2
2 0 2
1 Zn Zn
0059Oxidare Zn Zn 2e lg[Zn ]
2
(3 p)
22 2
0 2 12
2 2 2 OH OO H
1 0059Reducere 2H O 2e H O lg([H ] p )
2 2
(3 p)
2[Zn ] [H ] 1M 2OP 1 atm
2 22
0 0
2 1 H OO H Zn ZnE 1229 ( 0762) 1991 V gt 0 (3 p)
dizolvarea zincului icircn soluția data are loc spontan (1 p)
b) Icircn timpul dizolvării Zn concentrația ionilor Zn2+
crește iar cea a H+ scade Procesul icircncetează atunci cacircnd
concentrațiile Zn2+
și H+ ajung la astfel de valori icircncacirct forţa electromotoare E este egală cu zero (3 p)
2 2 2 22 2
2 20 0 0 0
2 1 2 2H O H OO H O HZn Zn Zn Zn
0059 [H ] 0059 [Zn ]E lg 0 lg
2 [Zn ] 2 [H ]
2 267
2 2
[Zn ] [Zn ]lg 6749 3 10
[H ] [H ]
(3 p)
Pe baza raportului de mai sus se pot evalua concentrațiile ionilor Zn2+
și H+ atunci cacircnd procesul icircncetează
Scăderea concentrației H+ este de două ori mai rapidă decacirct creșterea concentrației ionilor Zn
2+ Astfel
concentrațiile ionilor Zn2+
și H+ sunt date de ecuaţiile
2
2
Zn[Zn ] 1 C
şi 2H Zn[H ] 1 C 1 2 C
(4 p)
2
2 2 2
2
67 2 67Zn
2 Zn Zn Zn
Zn
1 C3 10 (1 4 C 4 C ) n 1 C unde n 3 10
(1 2 C )
2 2
2
Zn Zn4n C (4n 1) C n 1 0
4n 1 4n şi n 1 n
2 2 2 2
2
Zn Zn Zn Zn4n C 4n C n 0 2 C 1 C 05 şi 2H Zn
C 2 C 1 2[Zn ] 15M (3 p)
[H ] 0 adică bdquodizolvareardquo Zn icircncetează atunci cacircnd tot HCl s-a consumat icircn proces (2 p)
pag 4 din 5
Subiectul IV helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 30 puncte
a)
Fie - gradul de disociere al reactantului X
X (reacţ) X (reacţ)
0 (X) 0
C P
C P X (reacţ) 0 0 X (reacţ) 0XP P P P P (1 ) P unde XP - presiunea parţială a
reactantului X la momentul t
X(g) 2Y(g) 2Z(g)
Momentul PX PY PZ P
t 0 P0 - -
t 0(1 ) P 02 P 02 P 0(1 3 ) P
t 0 02P 02P 04P
k t0 0
X 0
0 (X)
X
C P P 1ln ln ln k t ln k t 1 e
C P (1 )P 1
La momentul t 0P (1 3 ) P k t k t
0 0 0 0P P 3(1 e )P P 4P 3P e
k t k t0 0
0 0
4P P 3Pe e
3P 4P P
0
0
3Pk t ln
4P P
0
0
3P1k ln
t 4P P
(6 p)
t = 200 s (1) 3 1
1k 10 s
t = 400 s (2) 3 1
1k 10 s
t = 600 s (3) 4 1
1k 999 10 s
t = 800 s (4) 3 1
1k 10 s
t = 1200 s (5) 3 1
1k 10 s
(1) (2) (3) (4) (5)
1 1 1 1 1k k k k k k rezultă că reacţia este de ordinul 1 (5 p)
b) Constanta de viteză la 298 K este 3 1k 10 s (1 p)
12 3
ln 2 0693n 1 t 693 s
k 10 (3 p)
c) La momentul t = 15 min de la icircnceputul reacţiei k t k t
0 0 0P 4P 3P e (4 3 e )P 834 Torr (3 p)
0P 4P 1200 Torr (3 p)
d) 0 0
X 0
P P 1 1 1ln ln k t ln k t k ln
P (1 )P 1 t 1
La t = 800 s 3 11 1
k ln 2878 10 s800 1 09
(4 p)
EaRTk A e
pag 5 din 5
E
RTa
k A e
a a
a a
E Ek R k 1 1 1 1 R kln ln ln T 40374 K
k RT RT E k T T T T E k (5 p)
Barem elaborat de
prof Irina Popescu Colegiul Naţional bdquoI L Caragialerdquo Ploieşti
prof Iuliana Costeniuc Colegiul Naţional bdquoGrigore Moisilrdquo Bucureşti
prof Vasile Sorohan Colegiul Naţional bdquoCostache Negruzzirdquo Iaşi
Ministerul Educației Naționale
pag 2 din 4
Subiectul II 25 puncte
A
1 17 puncte
Determinati formula moleculară stabiliți formula de structură și denumirea pentru compusii (A)
(B) (C) și (D) despre care se cunosc următoarele informații
a Compusul (A) conține 3555 O (procent masic) are icircn moleculă un atom de carbon terțiar nu
reacționează cu NaOH icircn reacția cu sodiul eliberează 224 L (cn) H2 per mol (A) și consumă la
oxidare 1 L de solutie acidă de K2Cr2O7 13M per mol A
b Compusul (B) este o monoamină saturată are 4 stereoizomeri optici reacționează cu HNO2 iar
la arderea a 02 mol (B) se consumă 2184 L (cn) de aer (cu 20 O2 procente de volum)
c Compusul aromatic (C) (p-disubstituit) are 2 atomi de oxigen icircn moleculă și nu are atomi de
carbon cuaternar icircn reacție cu NaOH formează o sare monosodică iar icircn reacție cu anhidrida
acetică formează un compus monoacetilat masa molară a compusului (C) crescacircnd după acilare
cu 3043
d Compusul dihalogenat (D) are 2 stereoizomeri formează prin hidroliză un compus care tratat cu
reactivul Fehling formează un precipitat roșu Din 214 g (D) supuse analizei cantitative s-au
obținut 376 g precipitat gălbui
2 8 puncte
Stabiliți formulele de structură și numărul izomerilor pentru
a compușii izomeri de constituție care au aceeași formulă moleculară cu (A) și au unul sau mai
mulți atomi de carbon asimetric icircn moleculă
b compușii izomeri de constituție care au aceeași formulă moleculară cu (B) și nu reacționează cu
clorura de acetil
c compușii trisubstituiți izomeri care au aceeași formulă moleculară cu (C) și au comportament
chimic identic cu acesta
d compușii izomeri de constituție care au aceeași formulă moleculară cu (D) ai căror izomeri
geometrici sunt optic activi
Subiectul III helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25 puncte
A 13 puncte
Un acid gras saturat (A) este polietoxilat cu oxid de etenă formacircnd un hidroxiester (X) icircn care
procentul masic de oxigen este de 2666 și un diester (Y) icircn care procentul masic de oxigen este
de 2126 Pentru obținerea fiecărui ester s-a folosit aceeași cantitate de oxid de etenă Dacă se iau
icircn lucru 50 mol de acid (A) conversia oxidului de etenă este de 100 iar conversia totală a
acidului (A) este de 90
a Identificați acidul gras (A) scrieți formula de structură și denumirea acestuia
b Stabiliți formulele de structură ale celor doi esteri (X) și (Y)
c Calculați cantitatea (moli) de oxid de etenă luat icircn lucru
d Calculați procentul molar de acid (A) netransformat și procentul masic de hidroxiester (X) icircn
amestecul organic rezultat
Ministerul Educației Naționale
pag 3 din 4
B 12 puncte
Scrieți formulele de structură ale compușilor din schemele de transformări de mai jos
1)
X rarr A
rarr B
rarr C
Y
D
rarr E
rarr F
Z rarr G
rarr H
rarr I
icircn care X ndash anisolul Y ndash ciclohexanona Z ndash 2-butenilfenileterul
2)
L
rarr M rarr N
O
rarr P
rarr R(C7H15N)
R(C7H15N)
rarr S
- L este o hidrocarbură ciclică cu formula moleculară C5H8
- Reducerile se fac cu NaBH3CN și nu au loc la gruparea carbonil
- P este o bază azotată heterociclică supusă unor eliminări (degrădari) Hofmann
Subiectul IV helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 30 puncte
A 10 puncte
Salbutamolul este un bronhodilatator folosit icircn tratamentul astmului și al bronșitei cronice
Salbutamolul (notat cu F) se poate obtine conform schemei de mai jos
rarr
rarr
rarr
rarr
icircn care
- reacția 1 este o transpoziție Fries icircn care esterii fenolici se transforma icircn p-acilfenoli
- substanța (A) este un compus o-disubstituit
- compusul (B) are formula moleculară C9H8O4
- substanța notată cu X este N-benzilterțbutilamina
- F are formula moleculară C13H21O3N
a Scrieți formulele de structură și denumirile IUPAC pentru compușii (A) și (B)
b Realizați sinteza compusului X prin maxim 6 reacții pornind de la acidul benzoic și acidul
dimetilpropanoic specificacircnd condițiile de reacție
c Scrieți formulele de structură ale substanțelor C D E F și G
B 10 puncte
Identificați substanțele notate cu litere din schema de mai jos și scrieți formulele de structură ale
acestora
rarr
rarr
rarr rarr
utilizacircnd următoarele informații
- substanța A cu formula moleculară C10H16O2 reacționează cu H2Ni icircn raport molar 1 3 și
dă reacția iodoformului
Ministerul Educației Naționale
pag 4 din 4
- formula de structură a substanței C este
- DIAB (diizoamilboranul) este un reactiv de hidroborurare selectivă
- diazometanul este folosit pentru metilarea unor grupe acide
C 10 puncte
1 Explicați de ce separarea izomerilor orto și para ai nitrofenolului se poate face prin antrenare cu
vapori de apă
2 Un amestec echimolecular de dietilamină și trietilamină se tratează cu clorură de acetil icircn exces
Scrieți ecuațiile reacțiilor care au loc și notați denumirea compușilor din amestecul final
3 Scrieți maxim cinci ecuații ale reacțiilor prin care fenilizopropilcetona se poate transforma icircn
fenilterțbutilcetonă
Se dau
- masele atomice H- 1 C- 12 N- 14 O- 16 K- 39 Cr- 55 Br- 80 Ag- 108 I- 127
- volumul molar (cn) 3 1
mV 224 dm mol
NOTĂ Timp de lucru 3 ore
Subiecte elaborate și prelucrate de
prof Carmen Bodea Colegiul Național Silvania Zalău
Ministerul Educației Naționale
pag 5 din 4
prof Mariana Pop Liceul Teoretic Emil Racoviță Baia Mare
pag 1 din 7
OLIMPIADA DE CHIMIE etapa județeanăa municipiului Bucureşti
17 martie 2018
Clasa a XI-a Varianta 1
Orice modalitate corectă de rezolvare a cerințelor va fi punctată corespunzător
Subiectul I helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 20 puncte
A 12 puncte
Compusul Formula de structură a compusului Numărul
stereoizomerilor
Numărul
perechilor de
enantiomeri
A
4 1
B
3 -
C
16 8
D CH CndashC CndashCH=C=CHndashCH=CHndashCH=CHndashCH2ndashCOOH 8 4
E HOOCndashCH=CHndashCHClndashCH=CHndashCOOH 4 1
F
3 1
G CH3ndashCHClndashCHOHndashCHClndashCH3 4 1
H
4 2
formula de structură 05 puncte
număr de stereoizomeri 05 puncte
numărul perechilor de enantiomeri 05 puncte
Total 8 compuși x 15 puncte = 12 puncte
pag 2 din 7
B 8 puncte
a Icircn 500 g amestec bdquobrdquo sunt 5 mol Na+ 1 p
500 = m ndash 5 g (H) + 5 23 g Na rarr m = 390 g amestec bdquoardquo 1 p
b) Macid1 Macid2 = Macid1 + 44 Mester1= Macid1 + 28 Mester2= Macid1 + 100
x - mol de acizi 3x mol etanol reacționați y - mol alcool nereacționat
y = 025∙3x = 12212∙mamestec bdquocrdquo100 rarr mamestec bdquocrdquo = 2825x 1 p
mamestec bdquocrdquo= 2825x = x∙(Mac1 + 28) + x∙(Mac1 + 100) + x∙075∙46 2 p
Macid1= 60 g molrarr acid acetic (CH3-COOH) 05 p
Macid2= 104 gmol rarr acid malonic (HOOC-CH2-COOH) 05 p
c) x = 2378 mol acid 1 p
mamestec bdquocrdquo = 671785 g 1 p
Subiectul II helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25 puncte
A
1 17 puncte
a) 4 puncte
A H2 = 1 1 rArr diol M = 90 gmol
rArr C4H10O2 2 puncte
A [O] = 1 1 rarr 1 grupă -OH la Cp și 1 grupă -OH la Ct
A
15 puncte 2-metilpropan-12-diol 05 puncte
b) 4 puncte
B O2 = 02 195 = 1 975
CnH2n+3N + 975O2 rarr nCO2 + (n+15)H2O +
N2
2 middot 975 = 3n + 15 rArr n = 6
rArr C6H15N 3 puncte
B
05 puncte
2-amino-3-metilpentan 05 puncte
c) 5 puncte
Mc = 42 rArr Mc =
= 138 gmol
C CnH2n-6O2 rArr n = 8
rArr C8H10O2 3 puncte
C NaOH = 1 1 rArr 1 grupă OH fenolică
C anh = 1 1 rArr Nu exista alta grupă OH deci al doilea atom de oxigen va fi eteric
C HO ndash C6H4 ndash O ndash CH2 ndash CH3 15 puncte
p-etoxifenol 05 puncte
d) 4 puncte
D AgBr = 1 2
02 mol AgBr rArr 01 mol D
rArr MD = 214
rArr C4H6Br2 (NE=1) 2 puncte
D CH3 ndash CH = CH ndash CHBr2 15 puncte
11-dibromo-2-butena 05 puncte
pag 3 din 7
2 8 puncte
a) C4H10O2 (NE=0) dioli (3) + hidroxieteri (4) = 7 compuși izomeri x 025 puncte = 175 puncte
b) C6H15N - Amine terțiare izomere 7 x 025 puncte = 175 puncte
(=4)
(=2)
(=1)
c) C8H8O2 - 10 compuși izomeri (săgeata indică poziția grupei ndashOH) x 025 puncte = 25 puncte
d) C4H6Br2 (NE = 1) 5 compusi izomeri x 04 puncte = 2 puncte
pag 4 din 7
Subiectul III helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25 puncte
A 13 puncte
a) 7 puncte
A CH3-(CH2)a-COOH 05 p
X R-COO-(CH2-CH2-O-)nH 1 p
Y R-COO-(CH2-CH2-O-)nOC-R 1 p
(1) O (icircn X) = acid
16(2 n)x1002666
M 44n
1 p
(2) O (icircn Y) = acid
16(3 n)x1002126
2M 44n 18
1 p
din relațiile (1) și (2) rezultă Macid și n
MA = 200 gmol 2 p
CH3-(CH2)10-COOH acid dodecanoic (acid lauric) 05 p
b) 2 puncte
n=5 1 p
X CH3-(CH2)10-COO-(CH2-CH2-O-)5H 05 p
Y CH3-(CH2)10-COO-(CH2-CH2-O-)5-OC-(CH2)10-CH3 05 p
c) 25 puncte
A + 5 oxid de etenă rarr X 05 p
x mol 5x mol x mol
2A + 5 oxid de etenă rarr Y + apă 05 p
2x mol 5x mol x moli x mol
A rarr A
y moli y mol 05 p
Din Ctot rarr x = 15 mol 05 p
număr de moli de oxid de etenă = 150 moli 05 p
d) 15 puncte
y = 5 mol A (netransformat)
A (molar) netransformat= 10 05 p
mamorganic final = 16330 g
X (masic) = 3858 1 p
B 12 puncte
16 formule de structură x 075 puncte = 12 puncte
Formulele de structură ale compușilor X Y Z nu se punctează
X A B C
pag 5 din 7
Y D E F
Z G H I
2)
L M N O
P R S
(14-pentadiena)
Subiectul IV helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 30 puncte
A 10 puncte a 25 puncte
A B
05 puncte 1 punct
acid 2-oxietanoilbenzoic 05 puncte acid 5-etanoil-2-hidroxibenzoic 05 puncte
b) (6 ecuații x 0 5 = 3 puncte) Obs Se acordă 60 din punctaj dacă ecuațiile reacțiilor sunt
corecte dar numărul lor este diferit de cel din cerință
(CH3)3CndashCOOH rarr (CH3)3Cndash
(CH3)3CndashCONH2
(CH3)3CndashNH2 (terțbutilamina = Z)
C6H5ndashCOOH rarr C6H5ndashCOCl
rarr C6H5ndashCONHndashC(CH3)3
rarr C6H5ndashCH2ndashNHndashC(CH3)3
- red cu Na ndashOH sau LiAlH4
c) 45 puncte
4 formule de structură x 1 punct = 4 puncte
pag 6 din 7
C D
E F
G Toluen 05 puncte
B 10 puncte
Substanța A C10H16O2 (NE = 3)
A H2 = 1 3 rArr 3 legături π
Reactia iodoformului este o reacție specifică pentru grupa carbonil cetonic care are icircn poziția o
grupă metil
Reacția 1 (HO- - H2O) este o condensare crotonică intramoleculară
formula de structură a lui B este
formula de structură a lui A este
D E F G
CH3
CH
COOCH3
CH2OH
CH3
CH3
CH
COOH
CH2OH
CH3
Structura A = 5 puncte
B D E F G - 5 structuri x 1 = 5 puncte
pag 7 din 7
C 10 puncte
1 2 puncte
Izomerul orto formează legături de hidrogen intramoleculare (05 puncte)
Izomerul para formează legături de hidrogen intermoleculare (05 puncte)
Deci punctul de fierbere izomer para gt punctul de fierbere izomer orto izomerul para nu poate fi
antrenat cu vapori de apă (1 punct)
2 3 puncte
(C2H5)2NH + CH3-COCl rarr CH3-CON(C2H5)2 + HCl
(C2H5)3 + HCl rarr (C2H5)3NH+Cl
- 2 x 075 = 15 puncte
Amestecul final de reacție va conține următorii compuși
- NN-dietilacetamida clorura de trietilamoniu și excesul de clorură de acetil 3x05= 15 puncte
3 5 puncte
C6H
5 C
O
CH (CH3)2
CH3MgBr
C6H
5 C CH (CH3)2
CH3
OH
KMnO4H
2O
C6H
5 C
CH3
OH
C
CH3
OH
CH3 C
6H
5 C
O
C(CH3)3
1 +
2 + H2O
H2O3 --
4 +
5H+
H2O--
1 2 - adiție CH3MgBr (la grupa carbonil) urmată de hidroliză
3 4 - deshidratare și oxidarea dublei legături cu reactiv Baeyer
5 - transpoziție pinacolică
5 ecuații x 1punct = 5 puncte
Obs Se acordă 60 din punctaj dacă ecuațiile reacțiilor sunt corecte dar numărul lor este diferit de cel
din cerință
Barem elaborat de
prof Carmen Bodea Colegiul Național Silvania Zalău
prof Mariana Pop Liceul Teoretic Emil Racoviță Baia Mare
pag 1 din 3
OLIMPIADA DE CHIMIE
etapa județeanăa municipiului Bucureşti
17 martie 2018
Clasa a XII-a
Varianta 1
Subiectul I helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 20 puncte
A Un amestec de metanol şi benzen icircn raport molar 2 3 are puterea calorică inferioară de 3745 MJkg La
arderea unui mol de benzen se degajă de 45 ori mai multă căldură decacirct la arderea unui mol de metanol apa
obţinută fiind icircn stare gazoasă Se cer
a) calculaţi puterea calorică inferioară a unui amestec echimolar de metanol şi benzen
b) calculaţi puterea calorică superioară a metanolului știind că entalpia standard de vaporizare a apei este 0
2vap H O( )
H 44 kJmol l
B La 200 C icircntr-un calorimetru cu capacitatea calorică C = 3 JK se introduc 4 g NaOH şi 146 mL de apă
distilată ( 1 g mL ) După dizolvare sistemul calorimetric se răceşte la 200
C şi apoi soluţia de NaOH se
neutralizează cu o soluţie de HCl de concentraţie 1 M ( s 1 g mL ) avacircnd temperatura 200
C Toate soluţiile
au căldura specifică 1 1c 418 J g K Știind că entalpia molară de dizolvare a NaOH este
0
diz NaOH(s)H 413 kJmol şi entalpia de neutralizare a unui acid tare cu o bază tare este
0
neutrH 5725 kJmol de apă formată se cer
a) temperatura soluţiei obţinute după dizolvarea NaOH
b) temperatura soluţiei finale după neutralizare
Subiectul II helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25 puncte
Se cunosc datele termochimice din tabelul următor 0
subl K(s)H
(kJmol)
0
subl2 (s)I
H
(kJmol)
0
dis2I (g)
H
(kJmol)
K(g)I
(kJmol)
0
diz KI(s)H
(kJmol)
1 I(g)I
(kJmol)
0
f KI(s)H
(kJmol)
0
hidr(aq)K
H
(kJmol)
0
hidr(aq)I
H
(kJmol)
878 628 1525 + 4192 + 1935 10084 - 3279 - 320 - 308
icircn care 0
subl K(s)H - entalpia standard de sublimare a potasiului 2
0
subl I (s)H - entalpia standard de sublimare a
iodului K(g)I - energia de ionizare a potasiului 1 I(g)I - prima energie de ionizare a iodului 0
diz KI(s)H - entalpia
standard de dizolvare a iodurii de potasiu 0
f KI(s)H - entalpia standard de formare a iodurii de potasiu
0
hidr K (aq)H şi 0
hidr I (aq)H - entalpia standard de hidratare a ionului de K respectiv a ionului de I
De asemenea se dau ciclurile
K(s)
K(g)
K(g)
+ 12
I2(s)
I(g)
I(g)+
KI(s)
hidratareK(aq) I(aq)+
U0KI
subl
imar
e
I2(g)21
dis
oci
ere
sub
lim
are
A
dizo
lvar
e
IK
pag 2 din 3
A) Se dizolvă 1 mol de KI(s) icircntr-o cantitate mare de apă obţinacircndu-se o soluţie foarte diluată Folosind
ciclurile de mai sus şi datele termochimice din tabelul dat calculaţi
a) energia de rețea a iodurii de potasiu0
KI(s)U (energia care se degajă la formarea unui mol de KI(s) (cristal) ca
urmare a atracțiilor electrostatice icircntre ionii gazoși de sarcini opuse (g) (g) (s)K I K I )
b) I(g)A - afinitatea pentru electron a iodului
B) Molecula de iod se poate scinda icircn două moduri
2 (s) (g) (g)(1) I I I 2 (s) (g)(2) I 2I
Folosind datele termochimice corespunzătoare
a) calculaţi variaţia de entalpie ce icircnsoțește procesul (1)
b) calculaţi variaţia de entalpie ce icircnsoțește procesul 2 (g)(s)
I 2e 2I
c) consideracircndu-se procesele de recombinare a fragmentelor rezultate icircn scindările (1) şi (2) precizaţi care
proces este favorizat termodinamic
Subiectul III helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25 puncte
O lamă de zinc pur cu masa suficient de mare este pusă icircn contact cu o soluție apoasă bine oxigenată
(2OP = 1 atm = const) care conţine HCI și ZnCl2 Concentrația HCl și concentraţia ZnCl2 sunt HClC = 1 M
respectiv 2ZnClC = 1 M iar temperatura electrolitului este de 25
0 C bdquoDizolvareardquo Zn icircn această soluție ar putea fi
reprezentată prin ecuaţia
2 2 2
1Zn 2HCI O ZnCl H O
2
Cunoscacircndu-se potenţialele standard de reducere 0
2Zn Zn0762 V şi
2 2
0
O H H O1229 V se cere
a) precizaţi dacă Zn bdquose dizolvărdquo sau nu icircn soluția dată
b) dacă Zn bdquose dizolvărdquo icircn soluția dată consideracircndu-se volumul soluției constant determinaţi prin calcul
concentraţia molară a ionilor 2Zn
la care procesul spontan icircncetează Explicaţi concluzia la care aţi ajuns
Informație
Pentru procesul de reducere ox ne red ecuaţia lui Nernst pentru potenţialul de reducere la 250 C este
0
0059 [ ]lg
[ ]ox red ox red
ox
n red unde [ ]ox - concentrația formei oxidate [ ]red - concentrația formei
reduse n - numărul de electroni implicat icircn procesul redox
Subiectul IV helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 30 puncte
Ecuaţia reacţiei de descompunere a substanței X este X(g) 2Y(g) 2Z(g)
La descompunere presiunea totală (P) icircn sistem variază astfel
t (s) 0 200 400 600 800 1200 1600
P (Torr) 300 4632 5968 706 7957 929 10183
Temperatura se menține constantă şi este 298 K De asemenea volumul reactorului este constant şi amestecul de
reacție se comportă ca un gaz perfect Se cer
a) verificaţi faptul că reacţia de descompunere a substanței X este de ordinul 1
b) determinaţi constanta de viteză şi timpul de icircnjumătățire
c) calculaţi presiunea amestecului de reacție după 15 minute şi la sfacircrşitul reacţiei
pag 3 din 3
d) cunoscacircndu-se energia de activare 410 J molaE calculaţi temperatura la care icircn 800 s reacționează 90
din cantitatea inițială de substanță X
Informații
1) Pentru reacțiile de ordinul 1 0 (X)
X
Cln k t
C unde 0 (X)C - concentraţia inițială a reactantului X iar
XC - concentraţia la momentul t a reactantului X k - constanta de viteză
2) Timpul de icircnjumătățire 12t reprezintă timpul icircn care concentraţia inițială a reactantului scade la jumătate
Se dau
- mase atomice H ndash 1 C ndash 12 N ndash 14 O ndash 16 Na ndash 23 K ndash 39 I ndash 127 Zn ndash 65 Cl ndash 355
- volumul molar (cn) 3 1
mV 224 dm mol
- numărul lui Avogadro 23 1
AN 6022 10 mol
- constanta universală a gazelor 3 1 1 1 1R 0082 atm dm mol K 8314 J mol K
- numărul lui Faraday 1F 96485 C mol 51 atm 1013 10 Pa
NOTĂ Timp de lucru 3 ore
Subiecte elaborate şi prelucrate de
prof Irina Popescu Colegiul Naţional bdquoI L Caragialerdquo Ploieşti
prof Iuliana Costeniuc Colegiul Naţional bdquoGrigore Moisilrdquo Bucureşti
prof Vasile Sorohan Colegiul Naţional bdquoCostache Negruzzirdquo Iaşi
pag 1 din 5
OLIMPIADA DE CHIMIE
etapa județeanăa municipiului Bucureşti
17 martie 2018
Clasa a XII-a
Varianta 1
BAREM DE EVALUARE ȘI DE NOTARE
Orice modalitate corectă de rezolvare a cerințelor se va puncta corespunzător
Subiectul I helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 20 puncte
A) 10 puncte
a)
3
6 6
3 3
6 6 6 6
0
c CH OH( )
0
c C H ( )
3
CH OH CH OH
3
C H C H
3
am
H a kJmol
H 45a kJmol
n 2x moli m 64 10 x kg se degajă2xa kJ
n 3x moli m 234 10 x kg se degaja135xa kJ
m 298 10 x kg se dega
l
l
3
6 6
33
0
c CH OH( )
0
c C H ( )
jă Q =155x kJ
37450 298 10Q q m 155xa 37450 298 10 x a 720
155
H a 720 kJmol
H 45a 3240 kJmol
l
l
(3 p)
3 6 6CH OH C H amn n 1 mol m 110 g 011 kgse degajă (720 3240) kJ
3960q 36000 kJkg
011
(2 p)
b)
i c i
1000 1000q H q 720 22500 kJkg
M 32
s iq q n 44 unde n - numărul de moli de apă care rezultă la arderea unui kg de metanol
(2 p)
3 2
3 2 2 2
CH OH H O(g)
s i
3CH OH O CO (g) 2H O(g)
2
2m 1 kg n kmoli 625 moli
32
q q n 44 22500 625 44 25250 kJkg
(3 p)
pag 2 din 5
B) 10 puncte
a)
cedat primit
NaOH primit
0
s
s
0
i i
Q Q
n 01 moli Q 01 41300 4130 J
Q 4130Q (C m c) t t 655
C m c 3 150 418
t t t t t t 2655 C
(4 p)
b)
2NaOH H O(formata) neutr
primit
sf
sf
HCl s s
sf
n 01 moli n 01 moli H 01 ( 5725) 5725 kJ 5725 J
Q 5725 J
QQ (C m c) t t
C m c
n 01 moli V 01 L soluţie HCl m 100 g soluţie HCl
m 150 100 250 g soluţie NaC
l
(4 p)
0 0
f i f
5725t t t 546 t 2546 C
3 250 418
(2 p)
Subiectul II helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25 puncte
A) 10 puncte
Aplicacircnd legea lui Hess icircn ciclurile date rezultă
a) 0 0 0 0
KI(s) diz KI(s) hidr hidrK (aq) I (aq)U H H H
0 0 0 0
KI(s) hidr hidr diz KI(s)K (aq) I (aq)U H H H 64735 kJmol (5 p)
b) 2 2
0 0 0 0 0
f KI(s) subl K(s) subl I (s) disoc I (g) K(g) I(g) KI(s)
1 1H H H H I A U
2 2
2 2
0 0 0 0 0
I(g) f KI(s) subl K(s) subl I (s) disoc I (g) K(g) KI(s)
1 1A H H H H I U 2952 kJmol
2 2 (5 p)
B) 15 puncte
a) 2 (s) (g) (g)(1) I I I 0
1H
2
0
2 (s) 2 (g) subl I (s)I I H 628 kJmol
2
0
2 (g) (g) disoc I (g)I 2I H 1525 kJmol
(g) (g) 1 I(g)I I e I 10084 kJmol
(g) (g) I(g)I e I A 2952 kJmol
2 2
0 0 0
1 subl I (s) disoc I (g) 1 I(g) I(g)H H H I A 9285 kJmol (5 p)
b)
2 (s) (g)I 2e 2I
2
0
2 (s) 2 (g) subl I (s)I I H 628 kJmol
2
0
2 (g) (g) disoc I (g)I 2I H 1525 kJmol
pag 3 din 5
(g) (g) I(g)2I 2e 2I 2A 2 ( 2952) kJ
2 2
0 0 0
subl I (s) disoc I (g) I(g)H H H 2A 3751 kJmol (5 p)
c)
Consideracircndu-se procesele de recombinare a fragmentelor rezultate icircn scindările (1) şi (2)
(g) (g) 2 (s)I I I
2 2
0 0 0 0
1 1 subl I (s) disoc I (g) 1 I(g) I(g)
H H ( H H I A ) 9285 kJmol
(g) 2 (s)2I I
2 2
0 0 0
2 subl I (s) disoc I (g)
H ( H H ) 2153 kJmol (4 p)
Inversul procesului (1) este favorizat energetic deoarece recombinarea fragmentelor este un proces puternic
exoterm (1 p)
Subiectul III helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25 puncte
a)
2
2 0 2
1 Zn Zn
0059Oxidare Zn Zn 2e lg[Zn ]
2
(3 p)
22 2
0 2 12
2 2 2 OH OO H
1 0059Reducere 2H O 2e H O lg([H ] p )
2 2
(3 p)
2[Zn ] [H ] 1M 2OP 1 atm
2 22
0 0
2 1 H OO H Zn ZnE 1229 ( 0762) 1991 V gt 0 (3 p)
dizolvarea zincului icircn soluția data are loc spontan (1 p)
b) Icircn timpul dizolvării Zn concentrația ionilor Zn2+
crește iar cea a H+ scade Procesul icircncetează atunci cacircnd
concentrațiile Zn2+
și H+ ajung la astfel de valori icircncacirct forţa electromotoare E este egală cu zero (3 p)
2 2 2 22 2
2 20 0 0 0
2 1 2 2H O H OO H O HZn Zn Zn Zn
0059 [H ] 0059 [Zn ]E lg 0 lg
2 [Zn ] 2 [H ]
2 267
2 2
[Zn ] [Zn ]lg 6749 3 10
[H ] [H ]
(3 p)
Pe baza raportului de mai sus se pot evalua concentrațiile ionilor Zn2+
și H+ atunci cacircnd procesul icircncetează
Scăderea concentrației H+ este de două ori mai rapidă decacirct creșterea concentrației ionilor Zn
2+ Astfel
concentrațiile ionilor Zn2+
și H+ sunt date de ecuaţiile
2
2
Zn[Zn ] 1 C
şi 2H Zn[H ] 1 C 1 2 C
(4 p)
2
2 2 2
2
67 2 67Zn
2 Zn Zn Zn
Zn
1 C3 10 (1 4 C 4 C ) n 1 C unde n 3 10
(1 2 C )
2 2
2
Zn Zn4n C (4n 1) C n 1 0
4n 1 4n şi n 1 n
2 2 2 2
2
Zn Zn Zn Zn4n C 4n C n 0 2 C 1 C 05 şi 2H Zn
C 2 C 1 2[Zn ] 15M (3 p)
[H ] 0 adică bdquodizolvareardquo Zn icircncetează atunci cacircnd tot HCl s-a consumat icircn proces (2 p)
pag 4 din 5
Subiectul IV helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 30 puncte
a)
Fie - gradul de disociere al reactantului X
X (reacţ) X (reacţ)
0 (X) 0
C P
C P X (reacţ) 0 0 X (reacţ) 0XP P P P P (1 ) P unde XP - presiunea parţială a
reactantului X la momentul t
X(g) 2Y(g) 2Z(g)
Momentul PX PY PZ P
t 0 P0 - -
t 0(1 ) P 02 P 02 P 0(1 3 ) P
t 0 02P 02P 04P
k t0 0
X 0
0 (X)
X
C P P 1ln ln ln k t ln k t 1 e
C P (1 )P 1
La momentul t 0P (1 3 ) P k t k t
0 0 0 0P P 3(1 e )P P 4P 3P e
k t k t0 0
0 0
4P P 3Pe e
3P 4P P
0
0
3Pk t ln
4P P
0
0
3P1k ln
t 4P P
(6 p)
t = 200 s (1) 3 1
1k 10 s
t = 400 s (2) 3 1
1k 10 s
t = 600 s (3) 4 1
1k 999 10 s
t = 800 s (4) 3 1
1k 10 s
t = 1200 s (5) 3 1
1k 10 s
(1) (2) (3) (4) (5)
1 1 1 1 1k k k k k k rezultă că reacţia este de ordinul 1 (5 p)
b) Constanta de viteză la 298 K este 3 1k 10 s (1 p)
12 3
ln 2 0693n 1 t 693 s
k 10 (3 p)
c) La momentul t = 15 min de la icircnceputul reacţiei k t k t
0 0 0P 4P 3P e (4 3 e )P 834 Torr (3 p)
0P 4P 1200 Torr (3 p)
d) 0 0
X 0
P P 1 1 1ln ln k t ln k t k ln
P (1 )P 1 t 1
La t = 800 s 3 11 1
k ln 2878 10 s800 1 09
(4 p)
EaRTk A e
pag 5 din 5
E
RTa
k A e
a a
a a
E Ek R k 1 1 1 1 R kln ln ln T 40374 K
k RT RT E k T T T T E k (5 p)
Barem elaborat de
prof Irina Popescu Colegiul Naţional bdquoI L Caragialerdquo Ploieşti
prof Iuliana Costeniuc Colegiul Naţional bdquoGrigore Moisilrdquo Bucureşti
prof Vasile Sorohan Colegiul Naţional bdquoCostache Negruzzirdquo Iaşi
Ministerul Educației Naționale
pag 3 din 4
B 12 puncte
Scrieți formulele de structură ale compușilor din schemele de transformări de mai jos
1)
X rarr A
rarr B
rarr C
Y
D
rarr E
rarr F
Z rarr G
rarr H
rarr I
icircn care X ndash anisolul Y ndash ciclohexanona Z ndash 2-butenilfenileterul
2)
L
rarr M rarr N
O
rarr P
rarr R(C7H15N)
R(C7H15N)
rarr S
- L este o hidrocarbură ciclică cu formula moleculară C5H8
- Reducerile se fac cu NaBH3CN și nu au loc la gruparea carbonil
- P este o bază azotată heterociclică supusă unor eliminări (degrădari) Hofmann
Subiectul IV helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 30 puncte
A 10 puncte
Salbutamolul este un bronhodilatator folosit icircn tratamentul astmului și al bronșitei cronice
Salbutamolul (notat cu F) se poate obtine conform schemei de mai jos
rarr
rarr
rarr
rarr
icircn care
- reacția 1 este o transpoziție Fries icircn care esterii fenolici se transforma icircn p-acilfenoli
- substanța (A) este un compus o-disubstituit
- compusul (B) are formula moleculară C9H8O4
- substanța notată cu X este N-benzilterțbutilamina
- F are formula moleculară C13H21O3N
a Scrieți formulele de structură și denumirile IUPAC pentru compușii (A) și (B)
b Realizați sinteza compusului X prin maxim 6 reacții pornind de la acidul benzoic și acidul
dimetilpropanoic specificacircnd condițiile de reacție
c Scrieți formulele de structură ale substanțelor C D E F și G
B 10 puncte
Identificați substanțele notate cu litere din schema de mai jos și scrieți formulele de structură ale
acestora
rarr
rarr
rarr rarr
utilizacircnd următoarele informații
- substanța A cu formula moleculară C10H16O2 reacționează cu H2Ni icircn raport molar 1 3 și
dă reacția iodoformului
Ministerul Educației Naționale
pag 4 din 4
- formula de structură a substanței C este
- DIAB (diizoamilboranul) este un reactiv de hidroborurare selectivă
- diazometanul este folosit pentru metilarea unor grupe acide
C 10 puncte
1 Explicați de ce separarea izomerilor orto și para ai nitrofenolului se poate face prin antrenare cu
vapori de apă
2 Un amestec echimolecular de dietilamină și trietilamină se tratează cu clorură de acetil icircn exces
Scrieți ecuațiile reacțiilor care au loc și notați denumirea compușilor din amestecul final
3 Scrieți maxim cinci ecuații ale reacțiilor prin care fenilizopropilcetona se poate transforma icircn
fenilterțbutilcetonă
Se dau
- masele atomice H- 1 C- 12 N- 14 O- 16 K- 39 Cr- 55 Br- 80 Ag- 108 I- 127
- volumul molar (cn) 3 1
mV 224 dm mol
NOTĂ Timp de lucru 3 ore
Subiecte elaborate și prelucrate de
prof Carmen Bodea Colegiul Național Silvania Zalău
Ministerul Educației Naționale
pag 5 din 4
prof Mariana Pop Liceul Teoretic Emil Racoviță Baia Mare
pag 1 din 7
OLIMPIADA DE CHIMIE etapa județeanăa municipiului Bucureşti
17 martie 2018
Clasa a XI-a Varianta 1
Orice modalitate corectă de rezolvare a cerințelor va fi punctată corespunzător
Subiectul I helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 20 puncte
A 12 puncte
Compusul Formula de structură a compusului Numărul
stereoizomerilor
Numărul
perechilor de
enantiomeri
A
4 1
B
3 -
C
16 8
D CH CndashC CndashCH=C=CHndashCH=CHndashCH=CHndashCH2ndashCOOH 8 4
E HOOCndashCH=CHndashCHClndashCH=CHndashCOOH 4 1
F
3 1
G CH3ndashCHClndashCHOHndashCHClndashCH3 4 1
H
4 2
formula de structură 05 puncte
număr de stereoizomeri 05 puncte
numărul perechilor de enantiomeri 05 puncte
Total 8 compuși x 15 puncte = 12 puncte
pag 2 din 7
B 8 puncte
a Icircn 500 g amestec bdquobrdquo sunt 5 mol Na+ 1 p
500 = m ndash 5 g (H) + 5 23 g Na rarr m = 390 g amestec bdquoardquo 1 p
b) Macid1 Macid2 = Macid1 + 44 Mester1= Macid1 + 28 Mester2= Macid1 + 100
x - mol de acizi 3x mol etanol reacționați y - mol alcool nereacționat
y = 025∙3x = 12212∙mamestec bdquocrdquo100 rarr mamestec bdquocrdquo = 2825x 1 p
mamestec bdquocrdquo= 2825x = x∙(Mac1 + 28) + x∙(Mac1 + 100) + x∙075∙46 2 p
Macid1= 60 g molrarr acid acetic (CH3-COOH) 05 p
Macid2= 104 gmol rarr acid malonic (HOOC-CH2-COOH) 05 p
c) x = 2378 mol acid 1 p
mamestec bdquocrdquo = 671785 g 1 p
Subiectul II helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25 puncte
A
1 17 puncte
a) 4 puncte
A H2 = 1 1 rArr diol M = 90 gmol
rArr C4H10O2 2 puncte
A [O] = 1 1 rarr 1 grupă -OH la Cp și 1 grupă -OH la Ct
A
15 puncte 2-metilpropan-12-diol 05 puncte
b) 4 puncte
B O2 = 02 195 = 1 975
CnH2n+3N + 975O2 rarr nCO2 + (n+15)H2O +
N2
2 middot 975 = 3n + 15 rArr n = 6
rArr C6H15N 3 puncte
B
05 puncte
2-amino-3-metilpentan 05 puncte
c) 5 puncte
Mc = 42 rArr Mc =
= 138 gmol
C CnH2n-6O2 rArr n = 8
rArr C8H10O2 3 puncte
C NaOH = 1 1 rArr 1 grupă OH fenolică
C anh = 1 1 rArr Nu exista alta grupă OH deci al doilea atom de oxigen va fi eteric
C HO ndash C6H4 ndash O ndash CH2 ndash CH3 15 puncte
p-etoxifenol 05 puncte
d) 4 puncte
D AgBr = 1 2
02 mol AgBr rArr 01 mol D
rArr MD = 214
rArr C4H6Br2 (NE=1) 2 puncte
D CH3 ndash CH = CH ndash CHBr2 15 puncte
11-dibromo-2-butena 05 puncte
pag 3 din 7
2 8 puncte
a) C4H10O2 (NE=0) dioli (3) + hidroxieteri (4) = 7 compuși izomeri x 025 puncte = 175 puncte
b) C6H15N - Amine terțiare izomere 7 x 025 puncte = 175 puncte
(=4)
(=2)
(=1)
c) C8H8O2 - 10 compuși izomeri (săgeata indică poziția grupei ndashOH) x 025 puncte = 25 puncte
d) C4H6Br2 (NE = 1) 5 compusi izomeri x 04 puncte = 2 puncte
pag 4 din 7
Subiectul III helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25 puncte
A 13 puncte
a) 7 puncte
A CH3-(CH2)a-COOH 05 p
X R-COO-(CH2-CH2-O-)nH 1 p
Y R-COO-(CH2-CH2-O-)nOC-R 1 p
(1) O (icircn X) = acid
16(2 n)x1002666
M 44n
1 p
(2) O (icircn Y) = acid
16(3 n)x1002126
2M 44n 18
1 p
din relațiile (1) și (2) rezultă Macid și n
MA = 200 gmol 2 p
CH3-(CH2)10-COOH acid dodecanoic (acid lauric) 05 p
b) 2 puncte
n=5 1 p
X CH3-(CH2)10-COO-(CH2-CH2-O-)5H 05 p
Y CH3-(CH2)10-COO-(CH2-CH2-O-)5-OC-(CH2)10-CH3 05 p
c) 25 puncte
A + 5 oxid de etenă rarr X 05 p
x mol 5x mol x mol
2A + 5 oxid de etenă rarr Y + apă 05 p
2x mol 5x mol x moli x mol
A rarr A
y moli y mol 05 p
Din Ctot rarr x = 15 mol 05 p
număr de moli de oxid de etenă = 150 moli 05 p
d) 15 puncte
y = 5 mol A (netransformat)
A (molar) netransformat= 10 05 p
mamorganic final = 16330 g
X (masic) = 3858 1 p
B 12 puncte
16 formule de structură x 075 puncte = 12 puncte
Formulele de structură ale compușilor X Y Z nu se punctează
X A B C
pag 5 din 7
Y D E F
Z G H I
2)
L M N O
P R S
(14-pentadiena)
Subiectul IV helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 30 puncte
A 10 puncte a 25 puncte
A B
05 puncte 1 punct
acid 2-oxietanoilbenzoic 05 puncte acid 5-etanoil-2-hidroxibenzoic 05 puncte
b) (6 ecuații x 0 5 = 3 puncte) Obs Se acordă 60 din punctaj dacă ecuațiile reacțiilor sunt
corecte dar numărul lor este diferit de cel din cerință
(CH3)3CndashCOOH rarr (CH3)3Cndash
(CH3)3CndashCONH2
(CH3)3CndashNH2 (terțbutilamina = Z)
C6H5ndashCOOH rarr C6H5ndashCOCl
rarr C6H5ndashCONHndashC(CH3)3
rarr C6H5ndashCH2ndashNHndashC(CH3)3
- red cu Na ndashOH sau LiAlH4
c) 45 puncte
4 formule de structură x 1 punct = 4 puncte
pag 6 din 7
C D
E F
G Toluen 05 puncte
B 10 puncte
Substanța A C10H16O2 (NE = 3)
A H2 = 1 3 rArr 3 legături π
Reactia iodoformului este o reacție specifică pentru grupa carbonil cetonic care are icircn poziția o
grupă metil
Reacția 1 (HO- - H2O) este o condensare crotonică intramoleculară
formula de structură a lui B este
formula de structură a lui A este
D E F G
CH3
CH
COOCH3
CH2OH
CH3
CH3
CH
COOH
CH2OH
CH3
Structura A = 5 puncte
B D E F G - 5 structuri x 1 = 5 puncte
pag 7 din 7
C 10 puncte
1 2 puncte
Izomerul orto formează legături de hidrogen intramoleculare (05 puncte)
Izomerul para formează legături de hidrogen intermoleculare (05 puncte)
Deci punctul de fierbere izomer para gt punctul de fierbere izomer orto izomerul para nu poate fi
antrenat cu vapori de apă (1 punct)
2 3 puncte
(C2H5)2NH + CH3-COCl rarr CH3-CON(C2H5)2 + HCl
(C2H5)3 + HCl rarr (C2H5)3NH+Cl
- 2 x 075 = 15 puncte
Amestecul final de reacție va conține următorii compuși
- NN-dietilacetamida clorura de trietilamoniu și excesul de clorură de acetil 3x05= 15 puncte
3 5 puncte
C6H
5 C
O
CH (CH3)2
CH3MgBr
C6H
5 C CH (CH3)2
CH3
OH
KMnO4H
2O
C6H
5 C
CH3
OH
C
CH3
OH
CH3 C
6H
5 C
O
C(CH3)3
1 +
2 + H2O
H2O3 --
4 +
5H+
H2O--
1 2 - adiție CH3MgBr (la grupa carbonil) urmată de hidroliză
3 4 - deshidratare și oxidarea dublei legături cu reactiv Baeyer
5 - transpoziție pinacolică
5 ecuații x 1punct = 5 puncte
Obs Se acordă 60 din punctaj dacă ecuațiile reacțiilor sunt corecte dar numărul lor este diferit de cel
din cerință
Barem elaborat de
prof Carmen Bodea Colegiul Național Silvania Zalău
prof Mariana Pop Liceul Teoretic Emil Racoviță Baia Mare
pag 1 din 3
OLIMPIADA DE CHIMIE
etapa județeanăa municipiului Bucureşti
17 martie 2018
Clasa a XII-a
Varianta 1
Subiectul I helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 20 puncte
A Un amestec de metanol şi benzen icircn raport molar 2 3 are puterea calorică inferioară de 3745 MJkg La
arderea unui mol de benzen se degajă de 45 ori mai multă căldură decacirct la arderea unui mol de metanol apa
obţinută fiind icircn stare gazoasă Se cer
a) calculaţi puterea calorică inferioară a unui amestec echimolar de metanol şi benzen
b) calculaţi puterea calorică superioară a metanolului știind că entalpia standard de vaporizare a apei este 0
2vap H O( )
H 44 kJmol l
B La 200 C icircntr-un calorimetru cu capacitatea calorică C = 3 JK se introduc 4 g NaOH şi 146 mL de apă
distilată ( 1 g mL ) După dizolvare sistemul calorimetric se răceşte la 200
C şi apoi soluţia de NaOH se
neutralizează cu o soluţie de HCl de concentraţie 1 M ( s 1 g mL ) avacircnd temperatura 200
C Toate soluţiile
au căldura specifică 1 1c 418 J g K Știind că entalpia molară de dizolvare a NaOH este
0
diz NaOH(s)H 413 kJmol şi entalpia de neutralizare a unui acid tare cu o bază tare este
0
neutrH 5725 kJmol de apă formată se cer
a) temperatura soluţiei obţinute după dizolvarea NaOH
b) temperatura soluţiei finale după neutralizare
Subiectul II helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25 puncte
Se cunosc datele termochimice din tabelul următor 0
subl K(s)H
(kJmol)
0
subl2 (s)I
H
(kJmol)
0
dis2I (g)
H
(kJmol)
K(g)I
(kJmol)
0
diz KI(s)H
(kJmol)
1 I(g)I
(kJmol)
0
f KI(s)H
(kJmol)
0
hidr(aq)K
H
(kJmol)
0
hidr(aq)I
H
(kJmol)
878 628 1525 + 4192 + 1935 10084 - 3279 - 320 - 308
icircn care 0
subl K(s)H - entalpia standard de sublimare a potasiului 2
0
subl I (s)H - entalpia standard de sublimare a
iodului K(g)I - energia de ionizare a potasiului 1 I(g)I - prima energie de ionizare a iodului 0
diz KI(s)H - entalpia
standard de dizolvare a iodurii de potasiu 0
f KI(s)H - entalpia standard de formare a iodurii de potasiu
0
hidr K (aq)H şi 0
hidr I (aq)H - entalpia standard de hidratare a ionului de K respectiv a ionului de I
De asemenea se dau ciclurile
K(s)
K(g)
K(g)
+ 12
I2(s)
I(g)
I(g)+
KI(s)
hidratareK(aq) I(aq)+
U0KI
subl
imar
e
I2(g)21
dis
oci
ere
sub
lim
are
A
dizo
lvar
e
IK
pag 2 din 3
A) Se dizolvă 1 mol de KI(s) icircntr-o cantitate mare de apă obţinacircndu-se o soluţie foarte diluată Folosind
ciclurile de mai sus şi datele termochimice din tabelul dat calculaţi
a) energia de rețea a iodurii de potasiu0
KI(s)U (energia care se degajă la formarea unui mol de KI(s) (cristal) ca
urmare a atracțiilor electrostatice icircntre ionii gazoși de sarcini opuse (g) (g) (s)K I K I )
b) I(g)A - afinitatea pentru electron a iodului
B) Molecula de iod se poate scinda icircn două moduri
2 (s) (g) (g)(1) I I I 2 (s) (g)(2) I 2I
Folosind datele termochimice corespunzătoare
a) calculaţi variaţia de entalpie ce icircnsoțește procesul (1)
b) calculaţi variaţia de entalpie ce icircnsoțește procesul 2 (g)(s)
I 2e 2I
c) consideracircndu-se procesele de recombinare a fragmentelor rezultate icircn scindările (1) şi (2) precizaţi care
proces este favorizat termodinamic
Subiectul III helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25 puncte
O lamă de zinc pur cu masa suficient de mare este pusă icircn contact cu o soluție apoasă bine oxigenată
(2OP = 1 atm = const) care conţine HCI și ZnCl2 Concentrația HCl și concentraţia ZnCl2 sunt HClC = 1 M
respectiv 2ZnClC = 1 M iar temperatura electrolitului este de 25
0 C bdquoDizolvareardquo Zn icircn această soluție ar putea fi
reprezentată prin ecuaţia
2 2 2
1Zn 2HCI O ZnCl H O
2
Cunoscacircndu-se potenţialele standard de reducere 0
2Zn Zn0762 V şi
2 2
0
O H H O1229 V se cere
a) precizaţi dacă Zn bdquose dizolvărdquo sau nu icircn soluția dată
b) dacă Zn bdquose dizolvărdquo icircn soluția dată consideracircndu-se volumul soluției constant determinaţi prin calcul
concentraţia molară a ionilor 2Zn
la care procesul spontan icircncetează Explicaţi concluzia la care aţi ajuns
Informație
Pentru procesul de reducere ox ne red ecuaţia lui Nernst pentru potenţialul de reducere la 250 C este
0
0059 [ ]lg
[ ]ox red ox red
ox
n red unde [ ]ox - concentrația formei oxidate [ ]red - concentrația formei
reduse n - numărul de electroni implicat icircn procesul redox
Subiectul IV helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 30 puncte
Ecuaţia reacţiei de descompunere a substanței X este X(g) 2Y(g) 2Z(g)
La descompunere presiunea totală (P) icircn sistem variază astfel
t (s) 0 200 400 600 800 1200 1600
P (Torr) 300 4632 5968 706 7957 929 10183
Temperatura se menține constantă şi este 298 K De asemenea volumul reactorului este constant şi amestecul de
reacție se comportă ca un gaz perfect Se cer
a) verificaţi faptul că reacţia de descompunere a substanței X este de ordinul 1
b) determinaţi constanta de viteză şi timpul de icircnjumătățire
c) calculaţi presiunea amestecului de reacție după 15 minute şi la sfacircrşitul reacţiei
pag 3 din 3
d) cunoscacircndu-se energia de activare 410 J molaE calculaţi temperatura la care icircn 800 s reacționează 90
din cantitatea inițială de substanță X
Informații
1) Pentru reacțiile de ordinul 1 0 (X)
X
Cln k t
C unde 0 (X)C - concentraţia inițială a reactantului X iar
XC - concentraţia la momentul t a reactantului X k - constanta de viteză
2) Timpul de icircnjumătățire 12t reprezintă timpul icircn care concentraţia inițială a reactantului scade la jumătate
Se dau
- mase atomice H ndash 1 C ndash 12 N ndash 14 O ndash 16 Na ndash 23 K ndash 39 I ndash 127 Zn ndash 65 Cl ndash 355
- volumul molar (cn) 3 1
mV 224 dm mol
- numărul lui Avogadro 23 1
AN 6022 10 mol
- constanta universală a gazelor 3 1 1 1 1R 0082 atm dm mol K 8314 J mol K
- numărul lui Faraday 1F 96485 C mol 51 atm 1013 10 Pa
NOTĂ Timp de lucru 3 ore
Subiecte elaborate şi prelucrate de
prof Irina Popescu Colegiul Naţional bdquoI L Caragialerdquo Ploieşti
prof Iuliana Costeniuc Colegiul Naţional bdquoGrigore Moisilrdquo Bucureşti
prof Vasile Sorohan Colegiul Naţional bdquoCostache Negruzzirdquo Iaşi
pag 1 din 5
OLIMPIADA DE CHIMIE
etapa județeanăa municipiului Bucureşti
17 martie 2018
Clasa a XII-a
Varianta 1
BAREM DE EVALUARE ȘI DE NOTARE
Orice modalitate corectă de rezolvare a cerințelor se va puncta corespunzător
Subiectul I helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 20 puncte
A) 10 puncte
a)
3
6 6
3 3
6 6 6 6
0
c CH OH( )
0
c C H ( )
3
CH OH CH OH
3
C H C H
3
am
H a kJmol
H 45a kJmol
n 2x moli m 64 10 x kg se degajă2xa kJ
n 3x moli m 234 10 x kg se degaja135xa kJ
m 298 10 x kg se dega
l
l
3
6 6
33
0
c CH OH( )
0
c C H ( )
jă Q =155x kJ
37450 298 10Q q m 155xa 37450 298 10 x a 720
155
H a 720 kJmol
H 45a 3240 kJmol
l
l
(3 p)
3 6 6CH OH C H amn n 1 mol m 110 g 011 kgse degajă (720 3240) kJ
3960q 36000 kJkg
011
(2 p)
b)
i c i
1000 1000q H q 720 22500 kJkg
M 32
s iq q n 44 unde n - numărul de moli de apă care rezultă la arderea unui kg de metanol
(2 p)
3 2
3 2 2 2
CH OH H O(g)
s i
3CH OH O CO (g) 2H O(g)
2
2m 1 kg n kmoli 625 moli
32
q q n 44 22500 625 44 25250 kJkg
(3 p)
pag 2 din 5
B) 10 puncte
a)
cedat primit
NaOH primit
0
s
s
0
i i
Q Q
n 01 moli Q 01 41300 4130 J
Q 4130Q (C m c) t t 655
C m c 3 150 418
t t t t t t 2655 C
(4 p)
b)
2NaOH H O(formata) neutr
primit
sf
sf
HCl s s
sf
n 01 moli n 01 moli H 01 ( 5725) 5725 kJ 5725 J
Q 5725 J
QQ (C m c) t t
C m c
n 01 moli V 01 L soluţie HCl m 100 g soluţie HCl
m 150 100 250 g soluţie NaC
l
(4 p)
0 0
f i f
5725t t t 546 t 2546 C
3 250 418
(2 p)
Subiectul II helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25 puncte
A) 10 puncte
Aplicacircnd legea lui Hess icircn ciclurile date rezultă
a) 0 0 0 0
KI(s) diz KI(s) hidr hidrK (aq) I (aq)U H H H
0 0 0 0
KI(s) hidr hidr diz KI(s)K (aq) I (aq)U H H H 64735 kJmol (5 p)
b) 2 2
0 0 0 0 0
f KI(s) subl K(s) subl I (s) disoc I (g) K(g) I(g) KI(s)
1 1H H H H I A U
2 2
2 2
0 0 0 0 0
I(g) f KI(s) subl K(s) subl I (s) disoc I (g) K(g) KI(s)
1 1A H H H H I U 2952 kJmol
2 2 (5 p)
B) 15 puncte
a) 2 (s) (g) (g)(1) I I I 0
1H
2
0
2 (s) 2 (g) subl I (s)I I H 628 kJmol
2
0
2 (g) (g) disoc I (g)I 2I H 1525 kJmol
(g) (g) 1 I(g)I I e I 10084 kJmol
(g) (g) I(g)I e I A 2952 kJmol
2 2
0 0 0
1 subl I (s) disoc I (g) 1 I(g) I(g)H H H I A 9285 kJmol (5 p)
b)
2 (s) (g)I 2e 2I
2
0
2 (s) 2 (g) subl I (s)I I H 628 kJmol
2
0
2 (g) (g) disoc I (g)I 2I H 1525 kJmol
pag 3 din 5
(g) (g) I(g)2I 2e 2I 2A 2 ( 2952) kJ
2 2
0 0 0
subl I (s) disoc I (g) I(g)H H H 2A 3751 kJmol (5 p)
c)
Consideracircndu-se procesele de recombinare a fragmentelor rezultate icircn scindările (1) şi (2)
(g) (g) 2 (s)I I I
2 2
0 0 0 0
1 1 subl I (s) disoc I (g) 1 I(g) I(g)
H H ( H H I A ) 9285 kJmol
(g) 2 (s)2I I
2 2
0 0 0
2 subl I (s) disoc I (g)
H ( H H ) 2153 kJmol (4 p)
Inversul procesului (1) este favorizat energetic deoarece recombinarea fragmentelor este un proces puternic
exoterm (1 p)
Subiectul III helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25 puncte
a)
2
2 0 2
1 Zn Zn
0059Oxidare Zn Zn 2e lg[Zn ]
2
(3 p)
22 2
0 2 12
2 2 2 OH OO H
1 0059Reducere 2H O 2e H O lg([H ] p )
2 2
(3 p)
2[Zn ] [H ] 1M 2OP 1 atm
2 22
0 0
2 1 H OO H Zn ZnE 1229 ( 0762) 1991 V gt 0 (3 p)
dizolvarea zincului icircn soluția data are loc spontan (1 p)
b) Icircn timpul dizolvării Zn concentrația ionilor Zn2+
crește iar cea a H+ scade Procesul icircncetează atunci cacircnd
concentrațiile Zn2+
și H+ ajung la astfel de valori icircncacirct forţa electromotoare E este egală cu zero (3 p)
2 2 2 22 2
2 20 0 0 0
2 1 2 2H O H OO H O HZn Zn Zn Zn
0059 [H ] 0059 [Zn ]E lg 0 lg
2 [Zn ] 2 [H ]
2 267
2 2
[Zn ] [Zn ]lg 6749 3 10
[H ] [H ]
(3 p)
Pe baza raportului de mai sus se pot evalua concentrațiile ionilor Zn2+
și H+ atunci cacircnd procesul icircncetează
Scăderea concentrației H+ este de două ori mai rapidă decacirct creșterea concentrației ionilor Zn
2+ Astfel
concentrațiile ionilor Zn2+
și H+ sunt date de ecuaţiile
2
2
Zn[Zn ] 1 C
şi 2H Zn[H ] 1 C 1 2 C
(4 p)
2
2 2 2
2
67 2 67Zn
2 Zn Zn Zn
Zn
1 C3 10 (1 4 C 4 C ) n 1 C unde n 3 10
(1 2 C )
2 2
2
Zn Zn4n C (4n 1) C n 1 0
4n 1 4n şi n 1 n
2 2 2 2
2
Zn Zn Zn Zn4n C 4n C n 0 2 C 1 C 05 şi 2H Zn
C 2 C 1 2[Zn ] 15M (3 p)
[H ] 0 adică bdquodizolvareardquo Zn icircncetează atunci cacircnd tot HCl s-a consumat icircn proces (2 p)
pag 4 din 5
Subiectul IV helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 30 puncte
a)
Fie - gradul de disociere al reactantului X
X (reacţ) X (reacţ)
0 (X) 0
C P
C P X (reacţ) 0 0 X (reacţ) 0XP P P P P (1 ) P unde XP - presiunea parţială a
reactantului X la momentul t
X(g) 2Y(g) 2Z(g)
Momentul PX PY PZ P
t 0 P0 - -
t 0(1 ) P 02 P 02 P 0(1 3 ) P
t 0 02P 02P 04P
k t0 0
X 0
0 (X)
X
C P P 1ln ln ln k t ln k t 1 e
C P (1 )P 1
La momentul t 0P (1 3 ) P k t k t
0 0 0 0P P 3(1 e )P P 4P 3P e
k t k t0 0
0 0
4P P 3Pe e
3P 4P P
0
0
3Pk t ln
4P P
0
0
3P1k ln
t 4P P
(6 p)
t = 200 s (1) 3 1
1k 10 s
t = 400 s (2) 3 1
1k 10 s
t = 600 s (3) 4 1
1k 999 10 s
t = 800 s (4) 3 1
1k 10 s
t = 1200 s (5) 3 1
1k 10 s
(1) (2) (3) (4) (5)
1 1 1 1 1k k k k k k rezultă că reacţia este de ordinul 1 (5 p)
b) Constanta de viteză la 298 K este 3 1k 10 s (1 p)
12 3
ln 2 0693n 1 t 693 s
k 10 (3 p)
c) La momentul t = 15 min de la icircnceputul reacţiei k t k t
0 0 0P 4P 3P e (4 3 e )P 834 Torr (3 p)
0P 4P 1200 Torr (3 p)
d) 0 0
X 0
P P 1 1 1ln ln k t ln k t k ln
P (1 )P 1 t 1
La t = 800 s 3 11 1
k ln 2878 10 s800 1 09
(4 p)
EaRTk A e
pag 5 din 5
E
RTa
k A e
a a
a a
E Ek R k 1 1 1 1 R kln ln ln T 40374 K
k RT RT E k T T T T E k (5 p)
Barem elaborat de
prof Irina Popescu Colegiul Naţional bdquoI L Caragialerdquo Ploieşti
prof Iuliana Costeniuc Colegiul Naţional bdquoGrigore Moisilrdquo Bucureşti
prof Vasile Sorohan Colegiul Naţional bdquoCostache Negruzzirdquo Iaşi
Ministerul Educației Naționale
pag 4 din 4
- formula de structură a substanței C este
- DIAB (diizoamilboranul) este un reactiv de hidroborurare selectivă
- diazometanul este folosit pentru metilarea unor grupe acide
C 10 puncte
1 Explicați de ce separarea izomerilor orto și para ai nitrofenolului se poate face prin antrenare cu
vapori de apă
2 Un amestec echimolecular de dietilamină și trietilamină se tratează cu clorură de acetil icircn exces
Scrieți ecuațiile reacțiilor care au loc și notați denumirea compușilor din amestecul final
3 Scrieți maxim cinci ecuații ale reacțiilor prin care fenilizopropilcetona se poate transforma icircn
fenilterțbutilcetonă
Se dau
- masele atomice H- 1 C- 12 N- 14 O- 16 K- 39 Cr- 55 Br- 80 Ag- 108 I- 127
- volumul molar (cn) 3 1
mV 224 dm mol
NOTĂ Timp de lucru 3 ore
Subiecte elaborate și prelucrate de
prof Carmen Bodea Colegiul Național Silvania Zalău
Ministerul Educației Naționale
pag 5 din 4
prof Mariana Pop Liceul Teoretic Emil Racoviță Baia Mare
pag 1 din 7
OLIMPIADA DE CHIMIE etapa județeanăa municipiului Bucureşti
17 martie 2018
Clasa a XI-a Varianta 1
Orice modalitate corectă de rezolvare a cerințelor va fi punctată corespunzător
Subiectul I helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 20 puncte
A 12 puncte
Compusul Formula de structură a compusului Numărul
stereoizomerilor
Numărul
perechilor de
enantiomeri
A
4 1
B
3 -
C
16 8
D CH CndashC CndashCH=C=CHndashCH=CHndashCH=CHndashCH2ndashCOOH 8 4
E HOOCndashCH=CHndashCHClndashCH=CHndashCOOH 4 1
F
3 1
G CH3ndashCHClndashCHOHndashCHClndashCH3 4 1
H
4 2
formula de structură 05 puncte
număr de stereoizomeri 05 puncte
numărul perechilor de enantiomeri 05 puncte
Total 8 compuși x 15 puncte = 12 puncte
pag 2 din 7
B 8 puncte
a Icircn 500 g amestec bdquobrdquo sunt 5 mol Na+ 1 p
500 = m ndash 5 g (H) + 5 23 g Na rarr m = 390 g amestec bdquoardquo 1 p
b) Macid1 Macid2 = Macid1 + 44 Mester1= Macid1 + 28 Mester2= Macid1 + 100
x - mol de acizi 3x mol etanol reacționați y - mol alcool nereacționat
y = 025∙3x = 12212∙mamestec bdquocrdquo100 rarr mamestec bdquocrdquo = 2825x 1 p
mamestec bdquocrdquo= 2825x = x∙(Mac1 + 28) + x∙(Mac1 + 100) + x∙075∙46 2 p
Macid1= 60 g molrarr acid acetic (CH3-COOH) 05 p
Macid2= 104 gmol rarr acid malonic (HOOC-CH2-COOH) 05 p
c) x = 2378 mol acid 1 p
mamestec bdquocrdquo = 671785 g 1 p
Subiectul II helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25 puncte
A
1 17 puncte
a) 4 puncte
A H2 = 1 1 rArr diol M = 90 gmol
rArr C4H10O2 2 puncte
A [O] = 1 1 rarr 1 grupă -OH la Cp și 1 grupă -OH la Ct
A
15 puncte 2-metilpropan-12-diol 05 puncte
b) 4 puncte
B O2 = 02 195 = 1 975
CnH2n+3N + 975O2 rarr nCO2 + (n+15)H2O +
N2
2 middot 975 = 3n + 15 rArr n = 6
rArr C6H15N 3 puncte
B
05 puncte
2-amino-3-metilpentan 05 puncte
c) 5 puncte
Mc = 42 rArr Mc =
= 138 gmol
C CnH2n-6O2 rArr n = 8
rArr C8H10O2 3 puncte
C NaOH = 1 1 rArr 1 grupă OH fenolică
C anh = 1 1 rArr Nu exista alta grupă OH deci al doilea atom de oxigen va fi eteric
C HO ndash C6H4 ndash O ndash CH2 ndash CH3 15 puncte
p-etoxifenol 05 puncte
d) 4 puncte
D AgBr = 1 2
02 mol AgBr rArr 01 mol D
rArr MD = 214
rArr C4H6Br2 (NE=1) 2 puncte
D CH3 ndash CH = CH ndash CHBr2 15 puncte
11-dibromo-2-butena 05 puncte
pag 3 din 7
2 8 puncte
a) C4H10O2 (NE=0) dioli (3) + hidroxieteri (4) = 7 compuși izomeri x 025 puncte = 175 puncte
b) C6H15N - Amine terțiare izomere 7 x 025 puncte = 175 puncte
(=4)
(=2)
(=1)
c) C8H8O2 - 10 compuși izomeri (săgeata indică poziția grupei ndashOH) x 025 puncte = 25 puncte
d) C4H6Br2 (NE = 1) 5 compusi izomeri x 04 puncte = 2 puncte
pag 4 din 7
Subiectul III helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25 puncte
A 13 puncte
a) 7 puncte
A CH3-(CH2)a-COOH 05 p
X R-COO-(CH2-CH2-O-)nH 1 p
Y R-COO-(CH2-CH2-O-)nOC-R 1 p
(1) O (icircn X) = acid
16(2 n)x1002666
M 44n
1 p
(2) O (icircn Y) = acid
16(3 n)x1002126
2M 44n 18
1 p
din relațiile (1) și (2) rezultă Macid și n
MA = 200 gmol 2 p
CH3-(CH2)10-COOH acid dodecanoic (acid lauric) 05 p
b) 2 puncte
n=5 1 p
X CH3-(CH2)10-COO-(CH2-CH2-O-)5H 05 p
Y CH3-(CH2)10-COO-(CH2-CH2-O-)5-OC-(CH2)10-CH3 05 p
c) 25 puncte
A + 5 oxid de etenă rarr X 05 p
x mol 5x mol x mol
2A + 5 oxid de etenă rarr Y + apă 05 p
2x mol 5x mol x moli x mol
A rarr A
y moli y mol 05 p
Din Ctot rarr x = 15 mol 05 p
număr de moli de oxid de etenă = 150 moli 05 p
d) 15 puncte
y = 5 mol A (netransformat)
A (molar) netransformat= 10 05 p
mamorganic final = 16330 g
X (masic) = 3858 1 p
B 12 puncte
16 formule de structură x 075 puncte = 12 puncte
Formulele de structură ale compușilor X Y Z nu se punctează
X A B C
pag 5 din 7
Y D E F
Z G H I
2)
L M N O
P R S
(14-pentadiena)
Subiectul IV helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 30 puncte
A 10 puncte a 25 puncte
A B
05 puncte 1 punct
acid 2-oxietanoilbenzoic 05 puncte acid 5-etanoil-2-hidroxibenzoic 05 puncte
b) (6 ecuații x 0 5 = 3 puncte) Obs Se acordă 60 din punctaj dacă ecuațiile reacțiilor sunt
corecte dar numărul lor este diferit de cel din cerință
(CH3)3CndashCOOH rarr (CH3)3Cndash
(CH3)3CndashCONH2
(CH3)3CndashNH2 (terțbutilamina = Z)
C6H5ndashCOOH rarr C6H5ndashCOCl
rarr C6H5ndashCONHndashC(CH3)3
rarr C6H5ndashCH2ndashNHndashC(CH3)3
- red cu Na ndashOH sau LiAlH4
c) 45 puncte
4 formule de structură x 1 punct = 4 puncte
pag 6 din 7
C D
E F
G Toluen 05 puncte
B 10 puncte
Substanța A C10H16O2 (NE = 3)
A H2 = 1 3 rArr 3 legături π
Reactia iodoformului este o reacție specifică pentru grupa carbonil cetonic care are icircn poziția o
grupă metil
Reacția 1 (HO- - H2O) este o condensare crotonică intramoleculară
formula de structură a lui B este
formula de structură a lui A este
D E F G
CH3
CH
COOCH3
CH2OH
CH3
CH3
CH
COOH
CH2OH
CH3
Structura A = 5 puncte
B D E F G - 5 structuri x 1 = 5 puncte
pag 7 din 7
C 10 puncte
1 2 puncte
Izomerul orto formează legături de hidrogen intramoleculare (05 puncte)
Izomerul para formează legături de hidrogen intermoleculare (05 puncte)
Deci punctul de fierbere izomer para gt punctul de fierbere izomer orto izomerul para nu poate fi
antrenat cu vapori de apă (1 punct)
2 3 puncte
(C2H5)2NH + CH3-COCl rarr CH3-CON(C2H5)2 + HCl
(C2H5)3 + HCl rarr (C2H5)3NH+Cl
- 2 x 075 = 15 puncte
Amestecul final de reacție va conține următorii compuși
- NN-dietilacetamida clorura de trietilamoniu și excesul de clorură de acetil 3x05= 15 puncte
3 5 puncte
C6H
5 C
O
CH (CH3)2
CH3MgBr
C6H
5 C CH (CH3)2
CH3
OH
KMnO4H
2O
C6H
5 C
CH3
OH
C
CH3
OH
CH3 C
6H
5 C
O
C(CH3)3
1 +
2 + H2O
H2O3 --
4 +
5H+
H2O--
1 2 - adiție CH3MgBr (la grupa carbonil) urmată de hidroliză
3 4 - deshidratare și oxidarea dublei legături cu reactiv Baeyer
5 - transpoziție pinacolică
5 ecuații x 1punct = 5 puncte
Obs Se acordă 60 din punctaj dacă ecuațiile reacțiilor sunt corecte dar numărul lor este diferit de cel
din cerință
Barem elaborat de
prof Carmen Bodea Colegiul Național Silvania Zalău
prof Mariana Pop Liceul Teoretic Emil Racoviță Baia Mare
pag 1 din 3
OLIMPIADA DE CHIMIE
etapa județeanăa municipiului Bucureşti
17 martie 2018
Clasa a XII-a
Varianta 1
Subiectul I helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 20 puncte
A Un amestec de metanol şi benzen icircn raport molar 2 3 are puterea calorică inferioară de 3745 MJkg La
arderea unui mol de benzen se degajă de 45 ori mai multă căldură decacirct la arderea unui mol de metanol apa
obţinută fiind icircn stare gazoasă Se cer
a) calculaţi puterea calorică inferioară a unui amestec echimolar de metanol şi benzen
b) calculaţi puterea calorică superioară a metanolului știind că entalpia standard de vaporizare a apei este 0
2vap H O( )
H 44 kJmol l
B La 200 C icircntr-un calorimetru cu capacitatea calorică C = 3 JK se introduc 4 g NaOH şi 146 mL de apă
distilată ( 1 g mL ) După dizolvare sistemul calorimetric se răceşte la 200
C şi apoi soluţia de NaOH se
neutralizează cu o soluţie de HCl de concentraţie 1 M ( s 1 g mL ) avacircnd temperatura 200
C Toate soluţiile
au căldura specifică 1 1c 418 J g K Știind că entalpia molară de dizolvare a NaOH este
0
diz NaOH(s)H 413 kJmol şi entalpia de neutralizare a unui acid tare cu o bază tare este
0
neutrH 5725 kJmol de apă formată se cer
a) temperatura soluţiei obţinute după dizolvarea NaOH
b) temperatura soluţiei finale după neutralizare
Subiectul II helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25 puncte
Se cunosc datele termochimice din tabelul următor 0
subl K(s)H
(kJmol)
0
subl2 (s)I
H
(kJmol)
0
dis2I (g)
H
(kJmol)
K(g)I
(kJmol)
0
diz KI(s)H
(kJmol)
1 I(g)I
(kJmol)
0
f KI(s)H
(kJmol)
0
hidr(aq)K
H
(kJmol)
0
hidr(aq)I
H
(kJmol)
878 628 1525 + 4192 + 1935 10084 - 3279 - 320 - 308
icircn care 0
subl K(s)H - entalpia standard de sublimare a potasiului 2
0
subl I (s)H - entalpia standard de sublimare a
iodului K(g)I - energia de ionizare a potasiului 1 I(g)I - prima energie de ionizare a iodului 0
diz KI(s)H - entalpia
standard de dizolvare a iodurii de potasiu 0
f KI(s)H - entalpia standard de formare a iodurii de potasiu
0
hidr K (aq)H şi 0
hidr I (aq)H - entalpia standard de hidratare a ionului de K respectiv a ionului de I
De asemenea se dau ciclurile
K(s)
K(g)
K(g)
+ 12
I2(s)
I(g)
I(g)+
KI(s)
hidratareK(aq) I(aq)+
U0KI
subl
imar
e
I2(g)21
dis
oci
ere
sub
lim
are
A
dizo
lvar
e
IK
pag 2 din 3
A) Se dizolvă 1 mol de KI(s) icircntr-o cantitate mare de apă obţinacircndu-se o soluţie foarte diluată Folosind
ciclurile de mai sus şi datele termochimice din tabelul dat calculaţi
a) energia de rețea a iodurii de potasiu0
KI(s)U (energia care se degajă la formarea unui mol de KI(s) (cristal) ca
urmare a atracțiilor electrostatice icircntre ionii gazoși de sarcini opuse (g) (g) (s)K I K I )
b) I(g)A - afinitatea pentru electron a iodului
B) Molecula de iod se poate scinda icircn două moduri
2 (s) (g) (g)(1) I I I 2 (s) (g)(2) I 2I
Folosind datele termochimice corespunzătoare
a) calculaţi variaţia de entalpie ce icircnsoțește procesul (1)
b) calculaţi variaţia de entalpie ce icircnsoțește procesul 2 (g)(s)
I 2e 2I
c) consideracircndu-se procesele de recombinare a fragmentelor rezultate icircn scindările (1) şi (2) precizaţi care
proces este favorizat termodinamic
Subiectul III helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25 puncte
O lamă de zinc pur cu masa suficient de mare este pusă icircn contact cu o soluție apoasă bine oxigenată
(2OP = 1 atm = const) care conţine HCI și ZnCl2 Concentrația HCl și concentraţia ZnCl2 sunt HClC = 1 M
respectiv 2ZnClC = 1 M iar temperatura electrolitului este de 25
0 C bdquoDizolvareardquo Zn icircn această soluție ar putea fi
reprezentată prin ecuaţia
2 2 2
1Zn 2HCI O ZnCl H O
2
Cunoscacircndu-se potenţialele standard de reducere 0
2Zn Zn0762 V şi
2 2
0
O H H O1229 V se cere
a) precizaţi dacă Zn bdquose dizolvărdquo sau nu icircn soluția dată
b) dacă Zn bdquose dizolvărdquo icircn soluția dată consideracircndu-se volumul soluției constant determinaţi prin calcul
concentraţia molară a ionilor 2Zn
la care procesul spontan icircncetează Explicaţi concluzia la care aţi ajuns
Informație
Pentru procesul de reducere ox ne red ecuaţia lui Nernst pentru potenţialul de reducere la 250 C este
0
0059 [ ]lg
[ ]ox red ox red
ox
n red unde [ ]ox - concentrația formei oxidate [ ]red - concentrația formei
reduse n - numărul de electroni implicat icircn procesul redox
Subiectul IV helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 30 puncte
Ecuaţia reacţiei de descompunere a substanței X este X(g) 2Y(g) 2Z(g)
La descompunere presiunea totală (P) icircn sistem variază astfel
t (s) 0 200 400 600 800 1200 1600
P (Torr) 300 4632 5968 706 7957 929 10183
Temperatura se menține constantă şi este 298 K De asemenea volumul reactorului este constant şi amestecul de
reacție se comportă ca un gaz perfect Se cer
a) verificaţi faptul că reacţia de descompunere a substanței X este de ordinul 1
b) determinaţi constanta de viteză şi timpul de icircnjumătățire
c) calculaţi presiunea amestecului de reacție după 15 minute şi la sfacircrşitul reacţiei
pag 3 din 3
d) cunoscacircndu-se energia de activare 410 J molaE calculaţi temperatura la care icircn 800 s reacționează 90
din cantitatea inițială de substanță X
Informații
1) Pentru reacțiile de ordinul 1 0 (X)
X
Cln k t
C unde 0 (X)C - concentraţia inițială a reactantului X iar
XC - concentraţia la momentul t a reactantului X k - constanta de viteză
2) Timpul de icircnjumătățire 12t reprezintă timpul icircn care concentraţia inițială a reactantului scade la jumătate
Se dau
- mase atomice H ndash 1 C ndash 12 N ndash 14 O ndash 16 Na ndash 23 K ndash 39 I ndash 127 Zn ndash 65 Cl ndash 355
- volumul molar (cn) 3 1
mV 224 dm mol
- numărul lui Avogadro 23 1
AN 6022 10 mol
- constanta universală a gazelor 3 1 1 1 1R 0082 atm dm mol K 8314 J mol K
- numărul lui Faraday 1F 96485 C mol 51 atm 1013 10 Pa
NOTĂ Timp de lucru 3 ore
Subiecte elaborate şi prelucrate de
prof Irina Popescu Colegiul Naţional bdquoI L Caragialerdquo Ploieşti
prof Iuliana Costeniuc Colegiul Naţional bdquoGrigore Moisilrdquo Bucureşti
prof Vasile Sorohan Colegiul Naţional bdquoCostache Negruzzirdquo Iaşi
pag 1 din 5
OLIMPIADA DE CHIMIE
etapa județeanăa municipiului Bucureşti
17 martie 2018
Clasa a XII-a
Varianta 1
BAREM DE EVALUARE ȘI DE NOTARE
Orice modalitate corectă de rezolvare a cerințelor se va puncta corespunzător
Subiectul I helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 20 puncte
A) 10 puncte
a)
3
6 6
3 3
6 6 6 6
0
c CH OH( )
0
c C H ( )
3
CH OH CH OH
3
C H C H
3
am
H a kJmol
H 45a kJmol
n 2x moli m 64 10 x kg se degajă2xa kJ
n 3x moli m 234 10 x kg se degaja135xa kJ
m 298 10 x kg se dega
l
l
3
6 6
33
0
c CH OH( )
0
c C H ( )
jă Q =155x kJ
37450 298 10Q q m 155xa 37450 298 10 x a 720
155
H a 720 kJmol
H 45a 3240 kJmol
l
l
(3 p)
3 6 6CH OH C H amn n 1 mol m 110 g 011 kgse degajă (720 3240) kJ
3960q 36000 kJkg
011
(2 p)
b)
i c i
1000 1000q H q 720 22500 kJkg
M 32
s iq q n 44 unde n - numărul de moli de apă care rezultă la arderea unui kg de metanol
(2 p)
3 2
3 2 2 2
CH OH H O(g)
s i
3CH OH O CO (g) 2H O(g)
2
2m 1 kg n kmoli 625 moli
32
q q n 44 22500 625 44 25250 kJkg
(3 p)
pag 2 din 5
B) 10 puncte
a)
cedat primit
NaOH primit
0
s
s
0
i i
Q Q
n 01 moli Q 01 41300 4130 J
Q 4130Q (C m c) t t 655
C m c 3 150 418
t t t t t t 2655 C
(4 p)
b)
2NaOH H O(formata) neutr
primit
sf
sf
HCl s s
sf
n 01 moli n 01 moli H 01 ( 5725) 5725 kJ 5725 J
Q 5725 J
QQ (C m c) t t
C m c
n 01 moli V 01 L soluţie HCl m 100 g soluţie HCl
m 150 100 250 g soluţie NaC
l
(4 p)
0 0
f i f
5725t t t 546 t 2546 C
3 250 418
(2 p)
Subiectul II helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25 puncte
A) 10 puncte
Aplicacircnd legea lui Hess icircn ciclurile date rezultă
a) 0 0 0 0
KI(s) diz KI(s) hidr hidrK (aq) I (aq)U H H H
0 0 0 0
KI(s) hidr hidr diz KI(s)K (aq) I (aq)U H H H 64735 kJmol (5 p)
b) 2 2
0 0 0 0 0
f KI(s) subl K(s) subl I (s) disoc I (g) K(g) I(g) KI(s)
1 1H H H H I A U
2 2
2 2
0 0 0 0 0
I(g) f KI(s) subl K(s) subl I (s) disoc I (g) K(g) KI(s)
1 1A H H H H I U 2952 kJmol
2 2 (5 p)
B) 15 puncte
a) 2 (s) (g) (g)(1) I I I 0
1H
2
0
2 (s) 2 (g) subl I (s)I I H 628 kJmol
2
0
2 (g) (g) disoc I (g)I 2I H 1525 kJmol
(g) (g) 1 I(g)I I e I 10084 kJmol
(g) (g) I(g)I e I A 2952 kJmol
2 2
0 0 0
1 subl I (s) disoc I (g) 1 I(g) I(g)H H H I A 9285 kJmol (5 p)
b)
2 (s) (g)I 2e 2I
2
0
2 (s) 2 (g) subl I (s)I I H 628 kJmol
2
0
2 (g) (g) disoc I (g)I 2I H 1525 kJmol
pag 3 din 5
(g) (g) I(g)2I 2e 2I 2A 2 ( 2952) kJ
2 2
0 0 0
subl I (s) disoc I (g) I(g)H H H 2A 3751 kJmol (5 p)
c)
Consideracircndu-se procesele de recombinare a fragmentelor rezultate icircn scindările (1) şi (2)
(g) (g) 2 (s)I I I
2 2
0 0 0 0
1 1 subl I (s) disoc I (g) 1 I(g) I(g)
H H ( H H I A ) 9285 kJmol
(g) 2 (s)2I I
2 2
0 0 0
2 subl I (s) disoc I (g)
H ( H H ) 2153 kJmol (4 p)
Inversul procesului (1) este favorizat energetic deoarece recombinarea fragmentelor este un proces puternic
exoterm (1 p)
Subiectul III helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25 puncte
a)
2
2 0 2
1 Zn Zn
0059Oxidare Zn Zn 2e lg[Zn ]
2
(3 p)
22 2
0 2 12
2 2 2 OH OO H
1 0059Reducere 2H O 2e H O lg([H ] p )
2 2
(3 p)
2[Zn ] [H ] 1M 2OP 1 atm
2 22
0 0
2 1 H OO H Zn ZnE 1229 ( 0762) 1991 V gt 0 (3 p)
dizolvarea zincului icircn soluția data are loc spontan (1 p)
b) Icircn timpul dizolvării Zn concentrația ionilor Zn2+
crește iar cea a H+ scade Procesul icircncetează atunci cacircnd
concentrațiile Zn2+
și H+ ajung la astfel de valori icircncacirct forţa electromotoare E este egală cu zero (3 p)
2 2 2 22 2
2 20 0 0 0
2 1 2 2H O H OO H O HZn Zn Zn Zn
0059 [H ] 0059 [Zn ]E lg 0 lg
2 [Zn ] 2 [H ]
2 267
2 2
[Zn ] [Zn ]lg 6749 3 10
[H ] [H ]
(3 p)
Pe baza raportului de mai sus se pot evalua concentrațiile ionilor Zn2+
și H+ atunci cacircnd procesul icircncetează
Scăderea concentrației H+ este de două ori mai rapidă decacirct creșterea concentrației ionilor Zn
2+ Astfel
concentrațiile ionilor Zn2+
și H+ sunt date de ecuaţiile
2
2
Zn[Zn ] 1 C
şi 2H Zn[H ] 1 C 1 2 C
(4 p)
2
2 2 2
2
67 2 67Zn
2 Zn Zn Zn
Zn
1 C3 10 (1 4 C 4 C ) n 1 C unde n 3 10
(1 2 C )
2 2
2
Zn Zn4n C (4n 1) C n 1 0
4n 1 4n şi n 1 n
2 2 2 2
2
Zn Zn Zn Zn4n C 4n C n 0 2 C 1 C 05 şi 2H Zn
C 2 C 1 2[Zn ] 15M (3 p)
[H ] 0 adică bdquodizolvareardquo Zn icircncetează atunci cacircnd tot HCl s-a consumat icircn proces (2 p)
pag 4 din 5
Subiectul IV helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 30 puncte
a)
Fie - gradul de disociere al reactantului X
X (reacţ) X (reacţ)
0 (X) 0
C P
C P X (reacţ) 0 0 X (reacţ) 0XP P P P P (1 ) P unde XP - presiunea parţială a
reactantului X la momentul t
X(g) 2Y(g) 2Z(g)
Momentul PX PY PZ P
t 0 P0 - -
t 0(1 ) P 02 P 02 P 0(1 3 ) P
t 0 02P 02P 04P
k t0 0
X 0
0 (X)
X
C P P 1ln ln ln k t ln k t 1 e
C P (1 )P 1
La momentul t 0P (1 3 ) P k t k t
0 0 0 0P P 3(1 e )P P 4P 3P e
k t k t0 0
0 0
4P P 3Pe e
3P 4P P
0
0
3Pk t ln
4P P
0
0
3P1k ln
t 4P P
(6 p)
t = 200 s (1) 3 1
1k 10 s
t = 400 s (2) 3 1
1k 10 s
t = 600 s (3) 4 1
1k 999 10 s
t = 800 s (4) 3 1
1k 10 s
t = 1200 s (5) 3 1
1k 10 s
(1) (2) (3) (4) (5)
1 1 1 1 1k k k k k k rezultă că reacţia este de ordinul 1 (5 p)
b) Constanta de viteză la 298 K este 3 1k 10 s (1 p)
12 3
ln 2 0693n 1 t 693 s
k 10 (3 p)
c) La momentul t = 15 min de la icircnceputul reacţiei k t k t
0 0 0P 4P 3P e (4 3 e )P 834 Torr (3 p)
0P 4P 1200 Torr (3 p)
d) 0 0
X 0
P P 1 1 1ln ln k t ln k t k ln
P (1 )P 1 t 1
La t = 800 s 3 11 1
k ln 2878 10 s800 1 09
(4 p)
EaRTk A e
pag 5 din 5
E
RTa
k A e
a a
a a
E Ek R k 1 1 1 1 R kln ln ln T 40374 K
k RT RT E k T T T T E k (5 p)
Barem elaborat de
prof Irina Popescu Colegiul Naţional bdquoI L Caragialerdquo Ploieşti
prof Iuliana Costeniuc Colegiul Naţional bdquoGrigore Moisilrdquo Bucureşti
prof Vasile Sorohan Colegiul Naţional bdquoCostache Negruzzirdquo Iaşi
Ministerul Educației Naționale
pag 5 din 4
prof Mariana Pop Liceul Teoretic Emil Racoviță Baia Mare
pag 1 din 7
OLIMPIADA DE CHIMIE etapa județeanăa municipiului Bucureşti
17 martie 2018
Clasa a XI-a Varianta 1
Orice modalitate corectă de rezolvare a cerințelor va fi punctată corespunzător
Subiectul I helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 20 puncte
A 12 puncte
Compusul Formula de structură a compusului Numărul
stereoizomerilor
Numărul
perechilor de
enantiomeri
A
4 1
B
3 -
C
16 8
D CH CndashC CndashCH=C=CHndashCH=CHndashCH=CHndashCH2ndashCOOH 8 4
E HOOCndashCH=CHndashCHClndashCH=CHndashCOOH 4 1
F
3 1
G CH3ndashCHClndashCHOHndashCHClndashCH3 4 1
H
4 2
formula de structură 05 puncte
număr de stereoizomeri 05 puncte
numărul perechilor de enantiomeri 05 puncte
Total 8 compuși x 15 puncte = 12 puncte
pag 2 din 7
B 8 puncte
a Icircn 500 g amestec bdquobrdquo sunt 5 mol Na+ 1 p
500 = m ndash 5 g (H) + 5 23 g Na rarr m = 390 g amestec bdquoardquo 1 p
b) Macid1 Macid2 = Macid1 + 44 Mester1= Macid1 + 28 Mester2= Macid1 + 100
x - mol de acizi 3x mol etanol reacționați y - mol alcool nereacționat
y = 025∙3x = 12212∙mamestec bdquocrdquo100 rarr mamestec bdquocrdquo = 2825x 1 p
mamestec bdquocrdquo= 2825x = x∙(Mac1 + 28) + x∙(Mac1 + 100) + x∙075∙46 2 p
Macid1= 60 g molrarr acid acetic (CH3-COOH) 05 p
Macid2= 104 gmol rarr acid malonic (HOOC-CH2-COOH) 05 p
c) x = 2378 mol acid 1 p
mamestec bdquocrdquo = 671785 g 1 p
Subiectul II helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25 puncte
A
1 17 puncte
a) 4 puncte
A H2 = 1 1 rArr diol M = 90 gmol
rArr C4H10O2 2 puncte
A [O] = 1 1 rarr 1 grupă -OH la Cp și 1 grupă -OH la Ct
A
15 puncte 2-metilpropan-12-diol 05 puncte
b) 4 puncte
B O2 = 02 195 = 1 975
CnH2n+3N + 975O2 rarr nCO2 + (n+15)H2O +
N2
2 middot 975 = 3n + 15 rArr n = 6
rArr C6H15N 3 puncte
B
05 puncte
2-amino-3-metilpentan 05 puncte
c) 5 puncte
Mc = 42 rArr Mc =
= 138 gmol
C CnH2n-6O2 rArr n = 8
rArr C8H10O2 3 puncte
C NaOH = 1 1 rArr 1 grupă OH fenolică
C anh = 1 1 rArr Nu exista alta grupă OH deci al doilea atom de oxigen va fi eteric
C HO ndash C6H4 ndash O ndash CH2 ndash CH3 15 puncte
p-etoxifenol 05 puncte
d) 4 puncte
D AgBr = 1 2
02 mol AgBr rArr 01 mol D
rArr MD = 214
rArr C4H6Br2 (NE=1) 2 puncte
D CH3 ndash CH = CH ndash CHBr2 15 puncte
11-dibromo-2-butena 05 puncte
pag 3 din 7
2 8 puncte
a) C4H10O2 (NE=0) dioli (3) + hidroxieteri (4) = 7 compuși izomeri x 025 puncte = 175 puncte
b) C6H15N - Amine terțiare izomere 7 x 025 puncte = 175 puncte
(=4)
(=2)
(=1)
c) C8H8O2 - 10 compuși izomeri (săgeata indică poziția grupei ndashOH) x 025 puncte = 25 puncte
d) C4H6Br2 (NE = 1) 5 compusi izomeri x 04 puncte = 2 puncte
pag 4 din 7
Subiectul III helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25 puncte
A 13 puncte
a) 7 puncte
A CH3-(CH2)a-COOH 05 p
X R-COO-(CH2-CH2-O-)nH 1 p
Y R-COO-(CH2-CH2-O-)nOC-R 1 p
(1) O (icircn X) = acid
16(2 n)x1002666
M 44n
1 p
(2) O (icircn Y) = acid
16(3 n)x1002126
2M 44n 18
1 p
din relațiile (1) și (2) rezultă Macid și n
MA = 200 gmol 2 p
CH3-(CH2)10-COOH acid dodecanoic (acid lauric) 05 p
b) 2 puncte
n=5 1 p
X CH3-(CH2)10-COO-(CH2-CH2-O-)5H 05 p
Y CH3-(CH2)10-COO-(CH2-CH2-O-)5-OC-(CH2)10-CH3 05 p
c) 25 puncte
A + 5 oxid de etenă rarr X 05 p
x mol 5x mol x mol
2A + 5 oxid de etenă rarr Y + apă 05 p
2x mol 5x mol x moli x mol
A rarr A
y moli y mol 05 p
Din Ctot rarr x = 15 mol 05 p
număr de moli de oxid de etenă = 150 moli 05 p
d) 15 puncte
y = 5 mol A (netransformat)
A (molar) netransformat= 10 05 p
mamorganic final = 16330 g
X (masic) = 3858 1 p
B 12 puncte
16 formule de structură x 075 puncte = 12 puncte
Formulele de structură ale compușilor X Y Z nu se punctează
X A B C
pag 5 din 7
Y D E F
Z G H I
2)
L M N O
P R S
(14-pentadiena)
Subiectul IV helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 30 puncte
A 10 puncte a 25 puncte
A B
05 puncte 1 punct
acid 2-oxietanoilbenzoic 05 puncte acid 5-etanoil-2-hidroxibenzoic 05 puncte
b) (6 ecuații x 0 5 = 3 puncte) Obs Se acordă 60 din punctaj dacă ecuațiile reacțiilor sunt
corecte dar numărul lor este diferit de cel din cerință
(CH3)3CndashCOOH rarr (CH3)3Cndash
(CH3)3CndashCONH2
(CH3)3CndashNH2 (terțbutilamina = Z)
C6H5ndashCOOH rarr C6H5ndashCOCl
rarr C6H5ndashCONHndashC(CH3)3
rarr C6H5ndashCH2ndashNHndashC(CH3)3
- red cu Na ndashOH sau LiAlH4
c) 45 puncte
4 formule de structură x 1 punct = 4 puncte
pag 6 din 7
C D
E F
G Toluen 05 puncte
B 10 puncte
Substanța A C10H16O2 (NE = 3)
A H2 = 1 3 rArr 3 legături π
Reactia iodoformului este o reacție specifică pentru grupa carbonil cetonic care are icircn poziția o
grupă metil
Reacția 1 (HO- - H2O) este o condensare crotonică intramoleculară
formula de structură a lui B este
formula de structură a lui A este
D E F G
CH3
CH
COOCH3
CH2OH
CH3
CH3
CH
COOH
CH2OH
CH3
Structura A = 5 puncte
B D E F G - 5 structuri x 1 = 5 puncte
pag 7 din 7
C 10 puncte
1 2 puncte
Izomerul orto formează legături de hidrogen intramoleculare (05 puncte)
Izomerul para formează legături de hidrogen intermoleculare (05 puncte)
Deci punctul de fierbere izomer para gt punctul de fierbere izomer orto izomerul para nu poate fi
antrenat cu vapori de apă (1 punct)
2 3 puncte
(C2H5)2NH + CH3-COCl rarr CH3-CON(C2H5)2 + HCl
(C2H5)3 + HCl rarr (C2H5)3NH+Cl
- 2 x 075 = 15 puncte
Amestecul final de reacție va conține următorii compuși
- NN-dietilacetamida clorura de trietilamoniu și excesul de clorură de acetil 3x05= 15 puncte
3 5 puncte
C6H
5 C
O
CH (CH3)2
CH3MgBr
C6H
5 C CH (CH3)2
CH3
OH
KMnO4H
2O
C6H
5 C
CH3
OH
C
CH3
OH
CH3 C
6H
5 C
O
C(CH3)3
1 +
2 + H2O
H2O3 --
4 +
5H+
H2O--
1 2 - adiție CH3MgBr (la grupa carbonil) urmată de hidroliză
3 4 - deshidratare și oxidarea dublei legături cu reactiv Baeyer
5 - transpoziție pinacolică
5 ecuații x 1punct = 5 puncte
Obs Se acordă 60 din punctaj dacă ecuațiile reacțiilor sunt corecte dar numărul lor este diferit de cel
din cerință
Barem elaborat de
prof Carmen Bodea Colegiul Național Silvania Zalău
prof Mariana Pop Liceul Teoretic Emil Racoviță Baia Mare
pag 1 din 3
OLIMPIADA DE CHIMIE
etapa județeanăa municipiului Bucureşti
17 martie 2018
Clasa a XII-a
Varianta 1
Subiectul I helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 20 puncte
A Un amestec de metanol şi benzen icircn raport molar 2 3 are puterea calorică inferioară de 3745 MJkg La
arderea unui mol de benzen se degajă de 45 ori mai multă căldură decacirct la arderea unui mol de metanol apa
obţinută fiind icircn stare gazoasă Se cer
a) calculaţi puterea calorică inferioară a unui amestec echimolar de metanol şi benzen
b) calculaţi puterea calorică superioară a metanolului știind că entalpia standard de vaporizare a apei este 0
2vap H O( )
H 44 kJmol l
B La 200 C icircntr-un calorimetru cu capacitatea calorică C = 3 JK se introduc 4 g NaOH şi 146 mL de apă
distilată ( 1 g mL ) După dizolvare sistemul calorimetric se răceşte la 200
C şi apoi soluţia de NaOH se
neutralizează cu o soluţie de HCl de concentraţie 1 M ( s 1 g mL ) avacircnd temperatura 200
C Toate soluţiile
au căldura specifică 1 1c 418 J g K Știind că entalpia molară de dizolvare a NaOH este
0
diz NaOH(s)H 413 kJmol şi entalpia de neutralizare a unui acid tare cu o bază tare este
0
neutrH 5725 kJmol de apă formată se cer
a) temperatura soluţiei obţinute după dizolvarea NaOH
b) temperatura soluţiei finale după neutralizare
Subiectul II helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25 puncte
Se cunosc datele termochimice din tabelul următor 0
subl K(s)H
(kJmol)
0
subl2 (s)I
H
(kJmol)
0
dis2I (g)
H
(kJmol)
K(g)I
(kJmol)
0
diz KI(s)H
(kJmol)
1 I(g)I
(kJmol)
0
f KI(s)H
(kJmol)
0
hidr(aq)K
H
(kJmol)
0
hidr(aq)I
H
(kJmol)
878 628 1525 + 4192 + 1935 10084 - 3279 - 320 - 308
icircn care 0
subl K(s)H - entalpia standard de sublimare a potasiului 2
0
subl I (s)H - entalpia standard de sublimare a
iodului K(g)I - energia de ionizare a potasiului 1 I(g)I - prima energie de ionizare a iodului 0
diz KI(s)H - entalpia
standard de dizolvare a iodurii de potasiu 0
f KI(s)H - entalpia standard de formare a iodurii de potasiu
0
hidr K (aq)H şi 0
hidr I (aq)H - entalpia standard de hidratare a ionului de K respectiv a ionului de I
De asemenea se dau ciclurile
K(s)
K(g)
K(g)
+ 12
I2(s)
I(g)
I(g)+
KI(s)
hidratareK(aq) I(aq)+
U0KI
subl
imar
e
I2(g)21
dis
oci
ere
sub
lim
are
A
dizo
lvar
e
IK
pag 2 din 3
A) Se dizolvă 1 mol de KI(s) icircntr-o cantitate mare de apă obţinacircndu-se o soluţie foarte diluată Folosind
ciclurile de mai sus şi datele termochimice din tabelul dat calculaţi
a) energia de rețea a iodurii de potasiu0
KI(s)U (energia care se degajă la formarea unui mol de KI(s) (cristal) ca
urmare a atracțiilor electrostatice icircntre ionii gazoși de sarcini opuse (g) (g) (s)K I K I )
b) I(g)A - afinitatea pentru electron a iodului
B) Molecula de iod se poate scinda icircn două moduri
2 (s) (g) (g)(1) I I I 2 (s) (g)(2) I 2I
Folosind datele termochimice corespunzătoare
a) calculaţi variaţia de entalpie ce icircnsoțește procesul (1)
b) calculaţi variaţia de entalpie ce icircnsoțește procesul 2 (g)(s)
I 2e 2I
c) consideracircndu-se procesele de recombinare a fragmentelor rezultate icircn scindările (1) şi (2) precizaţi care
proces este favorizat termodinamic
Subiectul III helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25 puncte
O lamă de zinc pur cu masa suficient de mare este pusă icircn contact cu o soluție apoasă bine oxigenată
(2OP = 1 atm = const) care conţine HCI și ZnCl2 Concentrația HCl și concentraţia ZnCl2 sunt HClC = 1 M
respectiv 2ZnClC = 1 M iar temperatura electrolitului este de 25
0 C bdquoDizolvareardquo Zn icircn această soluție ar putea fi
reprezentată prin ecuaţia
2 2 2
1Zn 2HCI O ZnCl H O
2
Cunoscacircndu-se potenţialele standard de reducere 0
2Zn Zn0762 V şi
2 2
0
O H H O1229 V se cere
a) precizaţi dacă Zn bdquose dizolvărdquo sau nu icircn soluția dată
b) dacă Zn bdquose dizolvărdquo icircn soluția dată consideracircndu-se volumul soluției constant determinaţi prin calcul
concentraţia molară a ionilor 2Zn
la care procesul spontan icircncetează Explicaţi concluzia la care aţi ajuns
Informație
Pentru procesul de reducere ox ne red ecuaţia lui Nernst pentru potenţialul de reducere la 250 C este
0
0059 [ ]lg
[ ]ox red ox red
ox
n red unde [ ]ox - concentrația formei oxidate [ ]red - concentrația formei
reduse n - numărul de electroni implicat icircn procesul redox
Subiectul IV helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 30 puncte
Ecuaţia reacţiei de descompunere a substanței X este X(g) 2Y(g) 2Z(g)
La descompunere presiunea totală (P) icircn sistem variază astfel
t (s) 0 200 400 600 800 1200 1600
P (Torr) 300 4632 5968 706 7957 929 10183
Temperatura se menține constantă şi este 298 K De asemenea volumul reactorului este constant şi amestecul de
reacție se comportă ca un gaz perfect Se cer
a) verificaţi faptul că reacţia de descompunere a substanței X este de ordinul 1
b) determinaţi constanta de viteză şi timpul de icircnjumătățire
c) calculaţi presiunea amestecului de reacție după 15 minute şi la sfacircrşitul reacţiei
pag 3 din 3
d) cunoscacircndu-se energia de activare 410 J molaE calculaţi temperatura la care icircn 800 s reacționează 90
din cantitatea inițială de substanță X
Informații
1) Pentru reacțiile de ordinul 1 0 (X)
X
Cln k t
C unde 0 (X)C - concentraţia inițială a reactantului X iar
XC - concentraţia la momentul t a reactantului X k - constanta de viteză
2) Timpul de icircnjumătățire 12t reprezintă timpul icircn care concentraţia inițială a reactantului scade la jumătate
Se dau
- mase atomice H ndash 1 C ndash 12 N ndash 14 O ndash 16 Na ndash 23 K ndash 39 I ndash 127 Zn ndash 65 Cl ndash 355
- volumul molar (cn) 3 1
mV 224 dm mol
- numărul lui Avogadro 23 1
AN 6022 10 mol
- constanta universală a gazelor 3 1 1 1 1R 0082 atm dm mol K 8314 J mol K
- numărul lui Faraday 1F 96485 C mol 51 atm 1013 10 Pa
NOTĂ Timp de lucru 3 ore
Subiecte elaborate şi prelucrate de
prof Irina Popescu Colegiul Naţional bdquoI L Caragialerdquo Ploieşti
prof Iuliana Costeniuc Colegiul Naţional bdquoGrigore Moisilrdquo Bucureşti
prof Vasile Sorohan Colegiul Naţional bdquoCostache Negruzzirdquo Iaşi
pag 1 din 5
OLIMPIADA DE CHIMIE
etapa județeanăa municipiului Bucureşti
17 martie 2018
Clasa a XII-a
Varianta 1
BAREM DE EVALUARE ȘI DE NOTARE
Orice modalitate corectă de rezolvare a cerințelor se va puncta corespunzător
Subiectul I helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 20 puncte
A) 10 puncte
a)
3
6 6
3 3
6 6 6 6
0
c CH OH( )
0
c C H ( )
3
CH OH CH OH
3
C H C H
3
am
H a kJmol
H 45a kJmol
n 2x moli m 64 10 x kg se degajă2xa kJ
n 3x moli m 234 10 x kg se degaja135xa kJ
m 298 10 x kg se dega
l
l
3
6 6
33
0
c CH OH( )
0
c C H ( )
jă Q =155x kJ
37450 298 10Q q m 155xa 37450 298 10 x a 720
155
H a 720 kJmol
H 45a 3240 kJmol
l
l
(3 p)
3 6 6CH OH C H amn n 1 mol m 110 g 011 kgse degajă (720 3240) kJ
3960q 36000 kJkg
011
(2 p)
b)
i c i
1000 1000q H q 720 22500 kJkg
M 32
s iq q n 44 unde n - numărul de moli de apă care rezultă la arderea unui kg de metanol
(2 p)
3 2
3 2 2 2
CH OH H O(g)
s i
3CH OH O CO (g) 2H O(g)
2
2m 1 kg n kmoli 625 moli
32
q q n 44 22500 625 44 25250 kJkg
(3 p)
pag 2 din 5
B) 10 puncte
a)
cedat primit
NaOH primit
0
s
s
0
i i
Q Q
n 01 moli Q 01 41300 4130 J
Q 4130Q (C m c) t t 655
C m c 3 150 418
t t t t t t 2655 C
(4 p)
b)
2NaOH H O(formata) neutr
primit
sf
sf
HCl s s
sf
n 01 moli n 01 moli H 01 ( 5725) 5725 kJ 5725 J
Q 5725 J
QQ (C m c) t t
C m c
n 01 moli V 01 L soluţie HCl m 100 g soluţie HCl
m 150 100 250 g soluţie NaC
l
(4 p)
0 0
f i f
5725t t t 546 t 2546 C
3 250 418
(2 p)
Subiectul II helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25 puncte
A) 10 puncte
Aplicacircnd legea lui Hess icircn ciclurile date rezultă
a) 0 0 0 0
KI(s) diz KI(s) hidr hidrK (aq) I (aq)U H H H
0 0 0 0
KI(s) hidr hidr diz KI(s)K (aq) I (aq)U H H H 64735 kJmol (5 p)
b) 2 2
0 0 0 0 0
f KI(s) subl K(s) subl I (s) disoc I (g) K(g) I(g) KI(s)
1 1H H H H I A U
2 2
2 2
0 0 0 0 0
I(g) f KI(s) subl K(s) subl I (s) disoc I (g) K(g) KI(s)
1 1A H H H H I U 2952 kJmol
2 2 (5 p)
B) 15 puncte
a) 2 (s) (g) (g)(1) I I I 0
1H
2
0
2 (s) 2 (g) subl I (s)I I H 628 kJmol
2
0
2 (g) (g) disoc I (g)I 2I H 1525 kJmol
(g) (g) 1 I(g)I I e I 10084 kJmol
(g) (g) I(g)I e I A 2952 kJmol
2 2
0 0 0
1 subl I (s) disoc I (g) 1 I(g) I(g)H H H I A 9285 kJmol (5 p)
b)
2 (s) (g)I 2e 2I
2
0
2 (s) 2 (g) subl I (s)I I H 628 kJmol
2
0
2 (g) (g) disoc I (g)I 2I H 1525 kJmol
pag 3 din 5
(g) (g) I(g)2I 2e 2I 2A 2 ( 2952) kJ
2 2
0 0 0
subl I (s) disoc I (g) I(g)H H H 2A 3751 kJmol (5 p)
c)
Consideracircndu-se procesele de recombinare a fragmentelor rezultate icircn scindările (1) şi (2)
(g) (g) 2 (s)I I I
2 2
0 0 0 0
1 1 subl I (s) disoc I (g) 1 I(g) I(g)
H H ( H H I A ) 9285 kJmol
(g) 2 (s)2I I
2 2
0 0 0
2 subl I (s) disoc I (g)
H ( H H ) 2153 kJmol (4 p)
Inversul procesului (1) este favorizat energetic deoarece recombinarea fragmentelor este un proces puternic
exoterm (1 p)
Subiectul III helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25 puncte
a)
2
2 0 2
1 Zn Zn
0059Oxidare Zn Zn 2e lg[Zn ]
2
(3 p)
22 2
0 2 12
2 2 2 OH OO H
1 0059Reducere 2H O 2e H O lg([H ] p )
2 2
(3 p)
2[Zn ] [H ] 1M 2OP 1 atm
2 22
0 0
2 1 H OO H Zn ZnE 1229 ( 0762) 1991 V gt 0 (3 p)
dizolvarea zincului icircn soluția data are loc spontan (1 p)
b) Icircn timpul dizolvării Zn concentrația ionilor Zn2+
crește iar cea a H+ scade Procesul icircncetează atunci cacircnd
concentrațiile Zn2+
și H+ ajung la astfel de valori icircncacirct forţa electromotoare E este egală cu zero (3 p)
2 2 2 22 2
2 20 0 0 0
2 1 2 2H O H OO H O HZn Zn Zn Zn
0059 [H ] 0059 [Zn ]E lg 0 lg
2 [Zn ] 2 [H ]
2 267
2 2
[Zn ] [Zn ]lg 6749 3 10
[H ] [H ]
(3 p)
Pe baza raportului de mai sus se pot evalua concentrațiile ionilor Zn2+
și H+ atunci cacircnd procesul icircncetează
Scăderea concentrației H+ este de două ori mai rapidă decacirct creșterea concentrației ionilor Zn
2+ Astfel
concentrațiile ionilor Zn2+
și H+ sunt date de ecuaţiile
2
2
Zn[Zn ] 1 C
şi 2H Zn[H ] 1 C 1 2 C
(4 p)
2
2 2 2
2
67 2 67Zn
2 Zn Zn Zn
Zn
1 C3 10 (1 4 C 4 C ) n 1 C unde n 3 10
(1 2 C )
2 2
2
Zn Zn4n C (4n 1) C n 1 0
4n 1 4n şi n 1 n
2 2 2 2
2
Zn Zn Zn Zn4n C 4n C n 0 2 C 1 C 05 şi 2H Zn
C 2 C 1 2[Zn ] 15M (3 p)
[H ] 0 adică bdquodizolvareardquo Zn icircncetează atunci cacircnd tot HCl s-a consumat icircn proces (2 p)
pag 4 din 5
Subiectul IV helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 30 puncte
a)
Fie - gradul de disociere al reactantului X
X (reacţ) X (reacţ)
0 (X) 0
C P
C P X (reacţ) 0 0 X (reacţ) 0XP P P P P (1 ) P unde XP - presiunea parţială a
reactantului X la momentul t
X(g) 2Y(g) 2Z(g)
Momentul PX PY PZ P
t 0 P0 - -
t 0(1 ) P 02 P 02 P 0(1 3 ) P
t 0 02P 02P 04P
k t0 0
X 0
0 (X)
X
C P P 1ln ln ln k t ln k t 1 e
C P (1 )P 1
La momentul t 0P (1 3 ) P k t k t
0 0 0 0P P 3(1 e )P P 4P 3P e
k t k t0 0
0 0
4P P 3Pe e
3P 4P P
0
0
3Pk t ln
4P P
0
0
3P1k ln
t 4P P
(6 p)
t = 200 s (1) 3 1
1k 10 s
t = 400 s (2) 3 1
1k 10 s
t = 600 s (3) 4 1
1k 999 10 s
t = 800 s (4) 3 1
1k 10 s
t = 1200 s (5) 3 1
1k 10 s
(1) (2) (3) (4) (5)
1 1 1 1 1k k k k k k rezultă că reacţia este de ordinul 1 (5 p)
b) Constanta de viteză la 298 K este 3 1k 10 s (1 p)
12 3
ln 2 0693n 1 t 693 s
k 10 (3 p)
c) La momentul t = 15 min de la icircnceputul reacţiei k t k t
0 0 0P 4P 3P e (4 3 e )P 834 Torr (3 p)
0P 4P 1200 Torr (3 p)
d) 0 0
X 0
P P 1 1 1ln ln k t ln k t k ln
P (1 )P 1 t 1
La t = 800 s 3 11 1
k ln 2878 10 s800 1 09
(4 p)
EaRTk A e
pag 5 din 5
E
RTa
k A e
a a
a a
E Ek R k 1 1 1 1 R kln ln ln T 40374 K
k RT RT E k T T T T E k (5 p)
Barem elaborat de
prof Irina Popescu Colegiul Naţional bdquoI L Caragialerdquo Ploieşti
prof Iuliana Costeniuc Colegiul Naţional bdquoGrigore Moisilrdquo Bucureşti
prof Vasile Sorohan Colegiul Naţional bdquoCostache Negruzzirdquo Iaşi
pag 1 din 7
OLIMPIADA DE CHIMIE etapa județeanăa municipiului Bucureşti
17 martie 2018
Clasa a XI-a Varianta 1
Orice modalitate corectă de rezolvare a cerințelor va fi punctată corespunzător
Subiectul I helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 20 puncte
A 12 puncte
Compusul Formula de structură a compusului Numărul
stereoizomerilor
Numărul
perechilor de
enantiomeri
A
4 1
B
3 -
C
16 8
D CH CndashC CndashCH=C=CHndashCH=CHndashCH=CHndashCH2ndashCOOH 8 4
E HOOCndashCH=CHndashCHClndashCH=CHndashCOOH 4 1
F
3 1
G CH3ndashCHClndashCHOHndashCHClndashCH3 4 1
H
4 2
formula de structură 05 puncte
număr de stereoizomeri 05 puncte
numărul perechilor de enantiomeri 05 puncte
Total 8 compuși x 15 puncte = 12 puncte
pag 2 din 7
B 8 puncte
a Icircn 500 g amestec bdquobrdquo sunt 5 mol Na+ 1 p
500 = m ndash 5 g (H) + 5 23 g Na rarr m = 390 g amestec bdquoardquo 1 p
b) Macid1 Macid2 = Macid1 + 44 Mester1= Macid1 + 28 Mester2= Macid1 + 100
x - mol de acizi 3x mol etanol reacționați y - mol alcool nereacționat
y = 025∙3x = 12212∙mamestec bdquocrdquo100 rarr mamestec bdquocrdquo = 2825x 1 p
mamestec bdquocrdquo= 2825x = x∙(Mac1 + 28) + x∙(Mac1 + 100) + x∙075∙46 2 p
Macid1= 60 g molrarr acid acetic (CH3-COOH) 05 p
Macid2= 104 gmol rarr acid malonic (HOOC-CH2-COOH) 05 p
c) x = 2378 mol acid 1 p
mamestec bdquocrdquo = 671785 g 1 p
Subiectul II helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25 puncte
A
1 17 puncte
a) 4 puncte
A H2 = 1 1 rArr diol M = 90 gmol
rArr C4H10O2 2 puncte
A [O] = 1 1 rarr 1 grupă -OH la Cp și 1 grupă -OH la Ct
A
15 puncte 2-metilpropan-12-diol 05 puncte
b) 4 puncte
B O2 = 02 195 = 1 975
CnH2n+3N + 975O2 rarr nCO2 + (n+15)H2O +
N2
2 middot 975 = 3n + 15 rArr n = 6
rArr C6H15N 3 puncte
B
05 puncte
2-amino-3-metilpentan 05 puncte
c) 5 puncte
Mc = 42 rArr Mc =
= 138 gmol
C CnH2n-6O2 rArr n = 8
rArr C8H10O2 3 puncte
C NaOH = 1 1 rArr 1 grupă OH fenolică
C anh = 1 1 rArr Nu exista alta grupă OH deci al doilea atom de oxigen va fi eteric
C HO ndash C6H4 ndash O ndash CH2 ndash CH3 15 puncte
p-etoxifenol 05 puncte
d) 4 puncte
D AgBr = 1 2
02 mol AgBr rArr 01 mol D
rArr MD = 214
rArr C4H6Br2 (NE=1) 2 puncte
D CH3 ndash CH = CH ndash CHBr2 15 puncte
11-dibromo-2-butena 05 puncte
pag 3 din 7
2 8 puncte
a) C4H10O2 (NE=0) dioli (3) + hidroxieteri (4) = 7 compuși izomeri x 025 puncte = 175 puncte
b) C6H15N - Amine terțiare izomere 7 x 025 puncte = 175 puncte
(=4)
(=2)
(=1)
c) C8H8O2 - 10 compuși izomeri (săgeata indică poziția grupei ndashOH) x 025 puncte = 25 puncte
d) C4H6Br2 (NE = 1) 5 compusi izomeri x 04 puncte = 2 puncte
pag 4 din 7
Subiectul III helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25 puncte
A 13 puncte
a) 7 puncte
A CH3-(CH2)a-COOH 05 p
X R-COO-(CH2-CH2-O-)nH 1 p
Y R-COO-(CH2-CH2-O-)nOC-R 1 p
(1) O (icircn X) = acid
16(2 n)x1002666
M 44n
1 p
(2) O (icircn Y) = acid
16(3 n)x1002126
2M 44n 18
1 p
din relațiile (1) și (2) rezultă Macid și n
MA = 200 gmol 2 p
CH3-(CH2)10-COOH acid dodecanoic (acid lauric) 05 p
b) 2 puncte
n=5 1 p
X CH3-(CH2)10-COO-(CH2-CH2-O-)5H 05 p
Y CH3-(CH2)10-COO-(CH2-CH2-O-)5-OC-(CH2)10-CH3 05 p
c) 25 puncte
A + 5 oxid de etenă rarr X 05 p
x mol 5x mol x mol
2A + 5 oxid de etenă rarr Y + apă 05 p
2x mol 5x mol x moli x mol
A rarr A
y moli y mol 05 p
Din Ctot rarr x = 15 mol 05 p
număr de moli de oxid de etenă = 150 moli 05 p
d) 15 puncte
y = 5 mol A (netransformat)
A (molar) netransformat= 10 05 p
mamorganic final = 16330 g
X (masic) = 3858 1 p
B 12 puncte
16 formule de structură x 075 puncte = 12 puncte
Formulele de structură ale compușilor X Y Z nu se punctează
X A B C
pag 5 din 7
Y D E F
Z G H I
2)
L M N O
P R S
(14-pentadiena)
Subiectul IV helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 30 puncte
A 10 puncte a 25 puncte
A B
05 puncte 1 punct
acid 2-oxietanoilbenzoic 05 puncte acid 5-etanoil-2-hidroxibenzoic 05 puncte
b) (6 ecuații x 0 5 = 3 puncte) Obs Se acordă 60 din punctaj dacă ecuațiile reacțiilor sunt
corecte dar numărul lor este diferit de cel din cerință
(CH3)3CndashCOOH rarr (CH3)3Cndash
(CH3)3CndashCONH2
(CH3)3CndashNH2 (terțbutilamina = Z)
C6H5ndashCOOH rarr C6H5ndashCOCl
rarr C6H5ndashCONHndashC(CH3)3
rarr C6H5ndashCH2ndashNHndashC(CH3)3
- red cu Na ndashOH sau LiAlH4
c) 45 puncte
4 formule de structură x 1 punct = 4 puncte
pag 6 din 7
C D
E F
G Toluen 05 puncte
B 10 puncte
Substanța A C10H16O2 (NE = 3)
A H2 = 1 3 rArr 3 legături π
Reactia iodoformului este o reacție specifică pentru grupa carbonil cetonic care are icircn poziția o
grupă metil
Reacția 1 (HO- - H2O) este o condensare crotonică intramoleculară
formula de structură a lui B este
formula de structură a lui A este
D E F G
CH3
CH
COOCH3
CH2OH
CH3
CH3
CH
COOH
CH2OH
CH3
Structura A = 5 puncte
B D E F G - 5 structuri x 1 = 5 puncte
pag 7 din 7
C 10 puncte
1 2 puncte
Izomerul orto formează legături de hidrogen intramoleculare (05 puncte)
Izomerul para formează legături de hidrogen intermoleculare (05 puncte)
Deci punctul de fierbere izomer para gt punctul de fierbere izomer orto izomerul para nu poate fi
antrenat cu vapori de apă (1 punct)
2 3 puncte
(C2H5)2NH + CH3-COCl rarr CH3-CON(C2H5)2 + HCl
(C2H5)3 + HCl rarr (C2H5)3NH+Cl
- 2 x 075 = 15 puncte
Amestecul final de reacție va conține următorii compuși
- NN-dietilacetamida clorura de trietilamoniu și excesul de clorură de acetil 3x05= 15 puncte
3 5 puncte
C6H
5 C
O
CH (CH3)2
CH3MgBr
C6H
5 C CH (CH3)2
CH3
OH
KMnO4H
2O
C6H
5 C
CH3
OH
C
CH3
OH
CH3 C
6H
5 C
O
C(CH3)3
1 +
2 + H2O
H2O3 --
4 +
5H+
H2O--
1 2 - adiție CH3MgBr (la grupa carbonil) urmată de hidroliză
3 4 - deshidratare și oxidarea dublei legături cu reactiv Baeyer
5 - transpoziție pinacolică
5 ecuații x 1punct = 5 puncte
Obs Se acordă 60 din punctaj dacă ecuațiile reacțiilor sunt corecte dar numărul lor este diferit de cel
din cerință
Barem elaborat de
prof Carmen Bodea Colegiul Național Silvania Zalău
prof Mariana Pop Liceul Teoretic Emil Racoviță Baia Mare
pag 1 din 3
OLIMPIADA DE CHIMIE
etapa județeanăa municipiului Bucureşti
17 martie 2018
Clasa a XII-a
Varianta 1
Subiectul I helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 20 puncte
A Un amestec de metanol şi benzen icircn raport molar 2 3 are puterea calorică inferioară de 3745 MJkg La
arderea unui mol de benzen se degajă de 45 ori mai multă căldură decacirct la arderea unui mol de metanol apa
obţinută fiind icircn stare gazoasă Se cer
a) calculaţi puterea calorică inferioară a unui amestec echimolar de metanol şi benzen
b) calculaţi puterea calorică superioară a metanolului știind că entalpia standard de vaporizare a apei este 0
2vap H O( )
H 44 kJmol l
B La 200 C icircntr-un calorimetru cu capacitatea calorică C = 3 JK se introduc 4 g NaOH şi 146 mL de apă
distilată ( 1 g mL ) După dizolvare sistemul calorimetric se răceşte la 200
C şi apoi soluţia de NaOH se
neutralizează cu o soluţie de HCl de concentraţie 1 M ( s 1 g mL ) avacircnd temperatura 200
C Toate soluţiile
au căldura specifică 1 1c 418 J g K Știind că entalpia molară de dizolvare a NaOH este
0
diz NaOH(s)H 413 kJmol şi entalpia de neutralizare a unui acid tare cu o bază tare este
0
neutrH 5725 kJmol de apă formată se cer
a) temperatura soluţiei obţinute după dizolvarea NaOH
b) temperatura soluţiei finale după neutralizare
Subiectul II helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25 puncte
Se cunosc datele termochimice din tabelul următor 0
subl K(s)H
(kJmol)
0
subl2 (s)I
H
(kJmol)
0
dis2I (g)
H
(kJmol)
K(g)I
(kJmol)
0
diz KI(s)H
(kJmol)
1 I(g)I
(kJmol)
0
f KI(s)H
(kJmol)
0
hidr(aq)K
H
(kJmol)
0
hidr(aq)I
H
(kJmol)
878 628 1525 + 4192 + 1935 10084 - 3279 - 320 - 308
icircn care 0
subl K(s)H - entalpia standard de sublimare a potasiului 2
0
subl I (s)H - entalpia standard de sublimare a
iodului K(g)I - energia de ionizare a potasiului 1 I(g)I - prima energie de ionizare a iodului 0
diz KI(s)H - entalpia
standard de dizolvare a iodurii de potasiu 0
f KI(s)H - entalpia standard de formare a iodurii de potasiu
0
hidr K (aq)H şi 0
hidr I (aq)H - entalpia standard de hidratare a ionului de K respectiv a ionului de I
De asemenea se dau ciclurile
K(s)
K(g)
K(g)
+ 12
I2(s)
I(g)
I(g)+
KI(s)
hidratareK(aq) I(aq)+
U0KI
subl
imar
e
I2(g)21
dis
oci
ere
sub
lim
are
A
dizo
lvar
e
IK
pag 2 din 3
A) Se dizolvă 1 mol de KI(s) icircntr-o cantitate mare de apă obţinacircndu-se o soluţie foarte diluată Folosind
ciclurile de mai sus şi datele termochimice din tabelul dat calculaţi
a) energia de rețea a iodurii de potasiu0
KI(s)U (energia care se degajă la formarea unui mol de KI(s) (cristal) ca
urmare a atracțiilor electrostatice icircntre ionii gazoși de sarcini opuse (g) (g) (s)K I K I )
b) I(g)A - afinitatea pentru electron a iodului
B) Molecula de iod se poate scinda icircn două moduri
2 (s) (g) (g)(1) I I I 2 (s) (g)(2) I 2I
Folosind datele termochimice corespunzătoare
a) calculaţi variaţia de entalpie ce icircnsoțește procesul (1)
b) calculaţi variaţia de entalpie ce icircnsoțește procesul 2 (g)(s)
I 2e 2I
c) consideracircndu-se procesele de recombinare a fragmentelor rezultate icircn scindările (1) şi (2) precizaţi care
proces este favorizat termodinamic
Subiectul III helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25 puncte
O lamă de zinc pur cu masa suficient de mare este pusă icircn contact cu o soluție apoasă bine oxigenată
(2OP = 1 atm = const) care conţine HCI și ZnCl2 Concentrația HCl și concentraţia ZnCl2 sunt HClC = 1 M
respectiv 2ZnClC = 1 M iar temperatura electrolitului este de 25
0 C bdquoDizolvareardquo Zn icircn această soluție ar putea fi
reprezentată prin ecuaţia
2 2 2
1Zn 2HCI O ZnCl H O
2
Cunoscacircndu-se potenţialele standard de reducere 0
2Zn Zn0762 V şi
2 2
0
O H H O1229 V se cere
a) precizaţi dacă Zn bdquose dizolvărdquo sau nu icircn soluția dată
b) dacă Zn bdquose dizolvărdquo icircn soluția dată consideracircndu-se volumul soluției constant determinaţi prin calcul
concentraţia molară a ionilor 2Zn
la care procesul spontan icircncetează Explicaţi concluzia la care aţi ajuns
Informație
Pentru procesul de reducere ox ne red ecuaţia lui Nernst pentru potenţialul de reducere la 250 C este
0
0059 [ ]lg
[ ]ox red ox red
ox
n red unde [ ]ox - concentrația formei oxidate [ ]red - concentrația formei
reduse n - numărul de electroni implicat icircn procesul redox
Subiectul IV helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 30 puncte
Ecuaţia reacţiei de descompunere a substanței X este X(g) 2Y(g) 2Z(g)
La descompunere presiunea totală (P) icircn sistem variază astfel
t (s) 0 200 400 600 800 1200 1600
P (Torr) 300 4632 5968 706 7957 929 10183
Temperatura se menține constantă şi este 298 K De asemenea volumul reactorului este constant şi amestecul de
reacție se comportă ca un gaz perfect Se cer
a) verificaţi faptul că reacţia de descompunere a substanței X este de ordinul 1
b) determinaţi constanta de viteză şi timpul de icircnjumătățire
c) calculaţi presiunea amestecului de reacție după 15 minute şi la sfacircrşitul reacţiei
pag 3 din 3
d) cunoscacircndu-se energia de activare 410 J molaE calculaţi temperatura la care icircn 800 s reacționează 90
din cantitatea inițială de substanță X
Informații
1) Pentru reacțiile de ordinul 1 0 (X)
X
Cln k t
C unde 0 (X)C - concentraţia inițială a reactantului X iar
XC - concentraţia la momentul t a reactantului X k - constanta de viteză
2) Timpul de icircnjumătățire 12t reprezintă timpul icircn care concentraţia inițială a reactantului scade la jumătate
Se dau
- mase atomice H ndash 1 C ndash 12 N ndash 14 O ndash 16 Na ndash 23 K ndash 39 I ndash 127 Zn ndash 65 Cl ndash 355
- volumul molar (cn) 3 1
mV 224 dm mol
- numărul lui Avogadro 23 1
AN 6022 10 mol
- constanta universală a gazelor 3 1 1 1 1R 0082 atm dm mol K 8314 J mol K
- numărul lui Faraday 1F 96485 C mol 51 atm 1013 10 Pa
NOTĂ Timp de lucru 3 ore
Subiecte elaborate şi prelucrate de
prof Irina Popescu Colegiul Naţional bdquoI L Caragialerdquo Ploieşti
prof Iuliana Costeniuc Colegiul Naţional bdquoGrigore Moisilrdquo Bucureşti
prof Vasile Sorohan Colegiul Naţional bdquoCostache Negruzzirdquo Iaşi
pag 1 din 5
OLIMPIADA DE CHIMIE
etapa județeanăa municipiului Bucureşti
17 martie 2018
Clasa a XII-a
Varianta 1
BAREM DE EVALUARE ȘI DE NOTARE
Orice modalitate corectă de rezolvare a cerințelor se va puncta corespunzător
Subiectul I helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 20 puncte
A) 10 puncte
a)
3
6 6
3 3
6 6 6 6
0
c CH OH( )
0
c C H ( )
3
CH OH CH OH
3
C H C H
3
am
H a kJmol
H 45a kJmol
n 2x moli m 64 10 x kg se degajă2xa kJ
n 3x moli m 234 10 x kg se degaja135xa kJ
m 298 10 x kg se dega
l
l
3
6 6
33
0
c CH OH( )
0
c C H ( )
jă Q =155x kJ
37450 298 10Q q m 155xa 37450 298 10 x a 720
155
H a 720 kJmol
H 45a 3240 kJmol
l
l
(3 p)
3 6 6CH OH C H amn n 1 mol m 110 g 011 kgse degajă (720 3240) kJ
3960q 36000 kJkg
011
(2 p)
b)
i c i
1000 1000q H q 720 22500 kJkg
M 32
s iq q n 44 unde n - numărul de moli de apă care rezultă la arderea unui kg de metanol
(2 p)
3 2
3 2 2 2
CH OH H O(g)
s i
3CH OH O CO (g) 2H O(g)
2
2m 1 kg n kmoli 625 moli
32
q q n 44 22500 625 44 25250 kJkg
(3 p)
pag 2 din 5
B) 10 puncte
a)
cedat primit
NaOH primit
0
s
s
0
i i
Q Q
n 01 moli Q 01 41300 4130 J
Q 4130Q (C m c) t t 655
C m c 3 150 418
t t t t t t 2655 C
(4 p)
b)
2NaOH H O(formata) neutr
primit
sf
sf
HCl s s
sf
n 01 moli n 01 moli H 01 ( 5725) 5725 kJ 5725 J
Q 5725 J
QQ (C m c) t t
C m c
n 01 moli V 01 L soluţie HCl m 100 g soluţie HCl
m 150 100 250 g soluţie NaC
l
(4 p)
0 0
f i f
5725t t t 546 t 2546 C
3 250 418
(2 p)
Subiectul II helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25 puncte
A) 10 puncte
Aplicacircnd legea lui Hess icircn ciclurile date rezultă
a) 0 0 0 0
KI(s) diz KI(s) hidr hidrK (aq) I (aq)U H H H
0 0 0 0
KI(s) hidr hidr diz KI(s)K (aq) I (aq)U H H H 64735 kJmol (5 p)
b) 2 2
0 0 0 0 0
f KI(s) subl K(s) subl I (s) disoc I (g) K(g) I(g) KI(s)
1 1H H H H I A U
2 2
2 2
0 0 0 0 0
I(g) f KI(s) subl K(s) subl I (s) disoc I (g) K(g) KI(s)
1 1A H H H H I U 2952 kJmol
2 2 (5 p)
B) 15 puncte
a) 2 (s) (g) (g)(1) I I I 0
1H
2
0
2 (s) 2 (g) subl I (s)I I H 628 kJmol
2
0
2 (g) (g) disoc I (g)I 2I H 1525 kJmol
(g) (g) 1 I(g)I I e I 10084 kJmol
(g) (g) I(g)I e I A 2952 kJmol
2 2
0 0 0
1 subl I (s) disoc I (g) 1 I(g) I(g)H H H I A 9285 kJmol (5 p)
b)
2 (s) (g)I 2e 2I
2
0
2 (s) 2 (g) subl I (s)I I H 628 kJmol
2
0
2 (g) (g) disoc I (g)I 2I H 1525 kJmol
pag 3 din 5
(g) (g) I(g)2I 2e 2I 2A 2 ( 2952) kJ
2 2
0 0 0
subl I (s) disoc I (g) I(g)H H H 2A 3751 kJmol (5 p)
c)
Consideracircndu-se procesele de recombinare a fragmentelor rezultate icircn scindările (1) şi (2)
(g) (g) 2 (s)I I I
2 2
0 0 0 0
1 1 subl I (s) disoc I (g) 1 I(g) I(g)
H H ( H H I A ) 9285 kJmol
(g) 2 (s)2I I
2 2
0 0 0
2 subl I (s) disoc I (g)
H ( H H ) 2153 kJmol (4 p)
Inversul procesului (1) este favorizat energetic deoarece recombinarea fragmentelor este un proces puternic
exoterm (1 p)
Subiectul III helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25 puncte
a)
2
2 0 2
1 Zn Zn
0059Oxidare Zn Zn 2e lg[Zn ]
2
(3 p)
22 2
0 2 12
2 2 2 OH OO H
1 0059Reducere 2H O 2e H O lg([H ] p )
2 2
(3 p)
2[Zn ] [H ] 1M 2OP 1 atm
2 22
0 0
2 1 H OO H Zn ZnE 1229 ( 0762) 1991 V gt 0 (3 p)
dizolvarea zincului icircn soluția data are loc spontan (1 p)
b) Icircn timpul dizolvării Zn concentrația ionilor Zn2+
crește iar cea a H+ scade Procesul icircncetează atunci cacircnd
concentrațiile Zn2+
și H+ ajung la astfel de valori icircncacirct forţa electromotoare E este egală cu zero (3 p)
2 2 2 22 2
2 20 0 0 0
2 1 2 2H O H OO H O HZn Zn Zn Zn
0059 [H ] 0059 [Zn ]E lg 0 lg
2 [Zn ] 2 [H ]
2 267
2 2
[Zn ] [Zn ]lg 6749 3 10
[H ] [H ]
(3 p)
Pe baza raportului de mai sus se pot evalua concentrațiile ionilor Zn2+
și H+ atunci cacircnd procesul icircncetează
Scăderea concentrației H+ este de două ori mai rapidă decacirct creșterea concentrației ionilor Zn
2+ Astfel
concentrațiile ionilor Zn2+
și H+ sunt date de ecuaţiile
2
2
Zn[Zn ] 1 C
şi 2H Zn[H ] 1 C 1 2 C
(4 p)
2
2 2 2
2
67 2 67Zn
2 Zn Zn Zn
Zn
1 C3 10 (1 4 C 4 C ) n 1 C unde n 3 10
(1 2 C )
2 2
2
Zn Zn4n C (4n 1) C n 1 0
4n 1 4n şi n 1 n
2 2 2 2
2
Zn Zn Zn Zn4n C 4n C n 0 2 C 1 C 05 şi 2H Zn
C 2 C 1 2[Zn ] 15M (3 p)
[H ] 0 adică bdquodizolvareardquo Zn icircncetează atunci cacircnd tot HCl s-a consumat icircn proces (2 p)
pag 4 din 5
Subiectul IV helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 30 puncte
a)
Fie - gradul de disociere al reactantului X
X (reacţ) X (reacţ)
0 (X) 0
C P
C P X (reacţ) 0 0 X (reacţ) 0XP P P P P (1 ) P unde XP - presiunea parţială a
reactantului X la momentul t
X(g) 2Y(g) 2Z(g)
Momentul PX PY PZ P
t 0 P0 - -
t 0(1 ) P 02 P 02 P 0(1 3 ) P
t 0 02P 02P 04P
k t0 0
X 0
0 (X)
X
C P P 1ln ln ln k t ln k t 1 e
C P (1 )P 1
La momentul t 0P (1 3 ) P k t k t
0 0 0 0P P 3(1 e )P P 4P 3P e
k t k t0 0
0 0
4P P 3Pe e
3P 4P P
0
0
3Pk t ln
4P P
0
0
3P1k ln
t 4P P
(6 p)
t = 200 s (1) 3 1
1k 10 s
t = 400 s (2) 3 1
1k 10 s
t = 600 s (3) 4 1
1k 999 10 s
t = 800 s (4) 3 1
1k 10 s
t = 1200 s (5) 3 1
1k 10 s
(1) (2) (3) (4) (5)
1 1 1 1 1k k k k k k rezultă că reacţia este de ordinul 1 (5 p)
b) Constanta de viteză la 298 K este 3 1k 10 s (1 p)
12 3
ln 2 0693n 1 t 693 s
k 10 (3 p)
c) La momentul t = 15 min de la icircnceputul reacţiei k t k t
0 0 0P 4P 3P e (4 3 e )P 834 Torr (3 p)
0P 4P 1200 Torr (3 p)
d) 0 0
X 0
P P 1 1 1ln ln k t ln k t k ln
P (1 )P 1 t 1
La t = 800 s 3 11 1
k ln 2878 10 s800 1 09
(4 p)
EaRTk A e
pag 5 din 5
E
RTa
k A e
a a
a a
E Ek R k 1 1 1 1 R kln ln ln T 40374 K
k RT RT E k T T T T E k (5 p)
Barem elaborat de
prof Irina Popescu Colegiul Naţional bdquoI L Caragialerdquo Ploieşti
prof Iuliana Costeniuc Colegiul Naţional bdquoGrigore Moisilrdquo Bucureşti
prof Vasile Sorohan Colegiul Naţional bdquoCostache Negruzzirdquo Iaşi
pag 2 din 7
B 8 puncte
a Icircn 500 g amestec bdquobrdquo sunt 5 mol Na+ 1 p
500 = m ndash 5 g (H) + 5 23 g Na rarr m = 390 g amestec bdquoardquo 1 p
b) Macid1 Macid2 = Macid1 + 44 Mester1= Macid1 + 28 Mester2= Macid1 + 100
x - mol de acizi 3x mol etanol reacționați y - mol alcool nereacționat
y = 025∙3x = 12212∙mamestec bdquocrdquo100 rarr mamestec bdquocrdquo = 2825x 1 p
mamestec bdquocrdquo= 2825x = x∙(Mac1 + 28) + x∙(Mac1 + 100) + x∙075∙46 2 p
Macid1= 60 g molrarr acid acetic (CH3-COOH) 05 p
Macid2= 104 gmol rarr acid malonic (HOOC-CH2-COOH) 05 p
c) x = 2378 mol acid 1 p
mamestec bdquocrdquo = 671785 g 1 p
Subiectul II helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25 puncte
A
1 17 puncte
a) 4 puncte
A H2 = 1 1 rArr diol M = 90 gmol
rArr C4H10O2 2 puncte
A [O] = 1 1 rarr 1 grupă -OH la Cp și 1 grupă -OH la Ct
A
15 puncte 2-metilpropan-12-diol 05 puncte
b) 4 puncte
B O2 = 02 195 = 1 975
CnH2n+3N + 975O2 rarr nCO2 + (n+15)H2O +
N2
2 middot 975 = 3n + 15 rArr n = 6
rArr C6H15N 3 puncte
B
05 puncte
2-amino-3-metilpentan 05 puncte
c) 5 puncte
Mc = 42 rArr Mc =
= 138 gmol
C CnH2n-6O2 rArr n = 8
rArr C8H10O2 3 puncte
C NaOH = 1 1 rArr 1 grupă OH fenolică
C anh = 1 1 rArr Nu exista alta grupă OH deci al doilea atom de oxigen va fi eteric
C HO ndash C6H4 ndash O ndash CH2 ndash CH3 15 puncte
p-etoxifenol 05 puncte
d) 4 puncte
D AgBr = 1 2
02 mol AgBr rArr 01 mol D
rArr MD = 214
rArr C4H6Br2 (NE=1) 2 puncte
D CH3 ndash CH = CH ndash CHBr2 15 puncte
11-dibromo-2-butena 05 puncte
pag 3 din 7
2 8 puncte
a) C4H10O2 (NE=0) dioli (3) + hidroxieteri (4) = 7 compuși izomeri x 025 puncte = 175 puncte
b) C6H15N - Amine terțiare izomere 7 x 025 puncte = 175 puncte
(=4)
(=2)
(=1)
c) C8H8O2 - 10 compuși izomeri (săgeata indică poziția grupei ndashOH) x 025 puncte = 25 puncte
d) C4H6Br2 (NE = 1) 5 compusi izomeri x 04 puncte = 2 puncte
pag 4 din 7
Subiectul III helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25 puncte
A 13 puncte
a) 7 puncte
A CH3-(CH2)a-COOH 05 p
X R-COO-(CH2-CH2-O-)nH 1 p
Y R-COO-(CH2-CH2-O-)nOC-R 1 p
(1) O (icircn X) = acid
16(2 n)x1002666
M 44n
1 p
(2) O (icircn Y) = acid
16(3 n)x1002126
2M 44n 18
1 p
din relațiile (1) și (2) rezultă Macid și n
MA = 200 gmol 2 p
CH3-(CH2)10-COOH acid dodecanoic (acid lauric) 05 p
b) 2 puncte
n=5 1 p
X CH3-(CH2)10-COO-(CH2-CH2-O-)5H 05 p
Y CH3-(CH2)10-COO-(CH2-CH2-O-)5-OC-(CH2)10-CH3 05 p
c) 25 puncte
A + 5 oxid de etenă rarr X 05 p
x mol 5x mol x mol
2A + 5 oxid de etenă rarr Y + apă 05 p
2x mol 5x mol x moli x mol
A rarr A
y moli y mol 05 p
Din Ctot rarr x = 15 mol 05 p
număr de moli de oxid de etenă = 150 moli 05 p
d) 15 puncte
y = 5 mol A (netransformat)
A (molar) netransformat= 10 05 p
mamorganic final = 16330 g
X (masic) = 3858 1 p
B 12 puncte
16 formule de structură x 075 puncte = 12 puncte
Formulele de structură ale compușilor X Y Z nu se punctează
X A B C
pag 5 din 7
Y D E F
Z G H I
2)
L M N O
P R S
(14-pentadiena)
Subiectul IV helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 30 puncte
A 10 puncte a 25 puncte
A B
05 puncte 1 punct
acid 2-oxietanoilbenzoic 05 puncte acid 5-etanoil-2-hidroxibenzoic 05 puncte
b) (6 ecuații x 0 5 = 3 puncte) Obs Se acordă 60 din punctaj dacă ecuațiile reacțiilor sunt
corecte dar numărul lor este diferit de cel din cerință
(CH3)3CndashCOOH rarr (CH3)3Cndash
(CH3)3CndashCONH2
(CH3)3CndashNH2 (terțbutilamina = Z)
C6H5ndashCOOH rarr C6H5ndashCOCl
rarr C6H5ndashCONHndashC(CH3)3
rarr C6H5ndashCH2ndashNHndashC(CH3)3
- red cu Na ndashOH sau LiAlH4
c) 45 puncte
4 formule de structură x 1 punct = 4 puncte
pag 6 din 7
C D
E F
G Toluen 05 puncte
B 10 puncte
Substanța A C10H16O2 (NE = 3)
A H2 = 1 3 rArr 3 legături π
Reactia iodoformului este o reacție specifică pentru grupa carbonil cetonic care are icircn poziția o
grupă metil
Reacția 1 (HO- - H2O) este o condensare crotonică intramoleculară
formula de structură a lui B este
formula de structură a lui A este
D E F G
CH3
CH
COOCH3
CH2OH
CH3
CH3
CH
COOH
CH2OH
CH3
Structura A = 5 puncte
B D E F G - 5 structuri x 1 = 5 puncte
pag 7 din 7
C 10 puncte
1 2 puncte
Izomerul orto formează legături de hidrogen intramoleculare (05 puncte)
Izomerul para formează legături de hidrogen intermoleculare (05 puncte)
Deci punctul de fierbere izomer para gt punctul de fierbere izomer orto izomerul para nu poate fi
antrenat cu vapori de apă (1 punct)
2 3 puncte
(C2H5)2NH + CH3-COCl rarr CH3-CON(C2H5)2 + HCl
(C2H5)3 + HCl rarr (C2H5)3NH+Cl
- 2 x 075 = 15 puncte
Amestecul final de reacție va conține următorii compuși
- NN-dietilacetamida clorura de trietilamoniu și excesul de clorură de acetil 3x05= 15 puncte
3 5 puncte
C6H
5 C
O
CH (CH3)2
CH3MgBr
C6H
5 C CH (CH3)2
CH3
OH
KMnO4H
2O
C6H
5 C
CH3
OH
C
CH3
OH
CH3 C
6H
5 C
O
C(CH3)3
1 +
2 + H2O
H2O3 --
4 +
5H+
H2O--
1 2 - adiție CH3MgBr (la grupa carbonil) urmată de hidroliză
3 4 - deshidratare și oxidarea dublei legături cu reactiv Baeyer
5 - transpoziție pinacolică
5 ecuații x 1punct = 5 puncte
Obs Se acordă 60 din punctaj dacă ecuațiile reacțiilor sunt corecte dar numărul lor este diferit de cel
din cerință
Barem elaborat de
prof Carmen Bodea Colegiul Național Silvania Zalău
prof Mariana Pop Liceul Teoretic Emil Racoviță Baia Mare
pag 1 din 3
OLIMPIADA DE CHIMIE
etapa județeanăa municipiului Bucureşti
17 martie 2018
Clasa a XII-a
Varianta 1
Subiectul I helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 20 puncte
A Un amestec de metanol şi benzen icircn raport molar 2 3 are puterea calorică inferioară de 3745 MJkg La
arderea unui mol de benzen se degajă de 45 ori mai multă căldură decacirct la arderea unui mol de metanol apa
obţinută fiind icircn stare gazoasă Se cer
a) calculaţi puterea calorică inferioară a unui amestec echimolar de metanol şi benzen
b) calculaţi puterea calorică superioară a metanolului știind că entalpia standard de vaporizare a apei este 0
2vap H O( )
H 44 kJmol l
B La 200 C icircntr-un calorimetru cu capacitatea calorică C = 3 JK se introduc 4 g NaOH şi 146 mL de apă
distilată ( 1 g mL ) După dizolvare sistemul calorimetric se răceşte la 200
C şi apoi soluţia de NaOH se
neutralizează cu o soluţie de HCl de concentraţie 1 M ( s 1 g mL ) avacircnd temperatura 200
C Toate soluţiile
au căldura specifică 1 1c 418 J g K Știind că entalpia molară de dizolvare a NaOH este
0
diz NaOH(s)H 413 kJmol şi entalpia de neutralizare a unui acid tare cu o bază tare este
0
neutrH 5725 kJmol de apă formată se cer
a) temperatura soluţiei obţinute după dizolvarea NaOH
b) temperatura soluţiei finale după neutralizare
Subiectul II helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25 puncte
Se cunosc datele termochimice din tabelul următor 0
subl K(s)H
(kJmol)
0
subl2 (s)I
H
(kJmol)
0
dis2I (g)
H
(kJmol)
K(g)I
(kJmol)
0
diz KI(s)H
(kJmol)
1 I(g)I
(kJmol)
0
f KI(s)H
(kJmol)
0
hidr(aq)K
H
(kJmol)
0
hidr(aq)I
H
(kJmol)
878 628 1525 + 4192 + 1935 10084 - 3279 - 320 - 308
icircn care 0
subl K(s)H - entalpia standard de sublimare a potasiului 2
0
subl I (s)H - entalpia standard de sublimare a
iodului K(g)I - energia de ionizare a potasiului 1 I(g)I - prima energie de ionizare a iodului 0
diz KI(s)H - entalpia
standard de dizolvare a iodurii de potasiu 0
f KI(s)H - entalpia standard de formare a iodurii de potasiu
0
hidr K (aq)H şi 0
hidr I (aq)H - entalpia standard de hidratare a ionului de K respectiv a ionului de I
De asemenea se dau ciclurile
K(s)
K(g)
K(g)
+ 12
I2(s)
I(g)
I(g)+
KI(s)
hidratareK(aq) I(aq)+
U0KI
subl
imar
e
I2(g)21
dis
oci
ere
sub
lim
are
A
dizo
lvar
e
IK
pag 2 din 3
A) Se dizolvă 1 mol de KI(s) icircntr-o cantitate mare de apă obţinacircndu-se o soluţie foarte diluată Folosind
ciclurile de mai sus şi datele termochimice din tabelul dat calculaţi
a) energia de rețea a iodurii de potasiu0
KI(s)U (energia care se degajă la formarea unui mol de KI(s) (cristal) ca
urmare a atracțiilor electrostatice icircntre ionii gazoși de sarcini opuse (g) (g) (s)K I K I )
b) I(g)A - afinitatea pentru electron a iodului
B) Molecula de iod se poate scinda icircn două moduri
2 (s) (g) (g)(1) I I I 2 (s) (g)(2) I 2I
Folosind datele termochimice corespunzătoare
a) calculaţi variaţia de entalpie ce icircnsoțește procesul (1)
b) calculaţi variaţia de entalpie ce icircnsoțește procesul 2 (g)(s)
I 2e 2I
c) consideracircndu-se procesele de recombinare a fragmentelor rezultate icircn scindările (1) şi (2) precizaţi care
proces este favorizat termodinamic
Subiectul III helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25 puncte
O lamă de zinc pur cu masa suficient de mare este pusă icircn contact cu o soluție apoasă bine oxigenată
(2OP = 1 atm = const) care conţine HCI și ZnCl2 Concentrația HCl și concentraţia ZnCl2 sunt HClC = 1 M
respectiv 2ZnClC = 1 M iar temperatura electrolitului este de 25
0 C bdquoDizolvareardquo Zn icircn această soluție ar putea fi
reprezentată prin ecuaţia
2 2 2
1Zn 2HCI O ZnCl H O
2
Cunoscacircndu-se potenţialele standard de reducere 0
2Zn Zn0762 V şi
2 2
0
O H H O1229 V se cere
a) precizaţi dacă Zn bdquose dizolvărdquo sau nu icircn soluția dată
b) dacă Zn bdquose dizolvărdquo icircn soluția dată consideracircndu-se volumul soluției constant determinaţi prin calcul
concentraţia molară a ionilor 2Zn
la care procesul spontan icircncetează Explicaţi concluzia la care aţi ajuns
Informație
Pentru procesul de reducere ox ne red ecuaţia lui Nernst pentru potenţialul de reducere la 250 C este
0
0059 [ ]lg
[ ]ox red ox red
ox
n red unde [ ]ox - concentrația formei oxidate [ ]red - concentrația formei
reduse n - numărul de electroni implicat icircn procesul redox
Subiectul IV helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 30 puncte
Ecuaţia reacţiei de descompunere a substanței X este X(g) 2Y(g) 2Z(g)
La descompunere presiunea totală (P) icircn sistem variază astfel
t (s) 0 200 400 600 800 1200 1600
P (Torr) 300 4632 5968 706 7957 929 10183
Temperatura se menține constantă şi este 298 K De asemenea volumul reactorului este constant şi amestecul de
reacție se comportă ca un gaz perfect Se cer
a) verificaţi faptul că reacţia de descompunere a substanței X este de ordinul 1
b) determinaţi constanta de viteză şi timpul de icircnjumătățire
c) calculaţi presiunea amestecului de reacție după 15 minute şi la sfacircrşitul reacţiei
pag 3 din 3
d) cunoscacircndu-se energia de activare 410 J molaE calculaţi temperatura la care icircn 800 s reacționează 90
din cantitatea inițială de substanță X
Informații
1) Pentru reacțiile de ordinul 1 0 (X)
X
Cln k t
C unde 0 (X)C - concentraţia inițială a reactantului X iar
XC - concentraţia la momentul t a reactantului X k - constanta de viteză
2) Timpul de icircnjumătățire 12t reprezintă timpul icircn care concentraţia inițială a reactantului scade la jumătate
Se dau
- mase atomice H ndash 1 C ndash 12 N ndash 14 O ndash 16 Na ndash 23 K ndash 39 I ndash 127 Zn ndash 65 Cl ndash 355
- volumul molar (cn) 3 1
mV 224 dm mol
- numărul lui Avogadro 23 1
AN 6022 10 mol
- constanta universală a gazelor 3 1 1 1 1R 0082 atm dm mol K 8314 J mol K
- numărul lui Faraday 1F 96485 C mol 51 atm 1013 10 Pa
NOTĂ Timp de lucru 3 ore
Subiecte elaborate şi prelucrate de
prof Irina Popescu Colegiul Naţional bdquoI L Caragialerdquo Ploieşti
prof Iuliana Costeniuc Colegiul Naţional bdquoGrigore Moisilrdquo Bucureşti
prof Vasile Sorohan Colegiul Naţional bdquoCostache Negruzzirdquo Iaşi
pag 1 din 5
OLIMPIADA DE CHIMIE
etapa județeanăa municipiului Bucureşti
17 martie 2018
Clasa a XII-a
Varianta 1
BAREM DE EVALUARE ȘI DE NOTARE
Orice modalitate corectă de rezolvare a cerințelor se va puncta corespunzător
Subiectul I helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 20 puncte
A) 10 puncte
a)
3
6 6
3 3
6 6 6 6
0
c CH OH( )
0
c C H ( )
3
CH OH CH OH
3
C H C H
3
am
H a kJmol
H 45a kJmol
n 2x moli m 64 10 x kg se degajă2xa kJ
n 3x moli m 234 10 x kg se degaja135xa kJ
m 298 10 x kg se dega
l
l
3
6 6
33
0
c CH OH( )
0
c C H ( )
jă Q =155x kJ
37450 298 10Q q m 155xa 37450 298 10 x a 720
155
H a 720 kJmol
H 45a 3240 kJmol
l
l
(3 p)
3 6 6CH OH C H amn n 1 mol m 110 g 011 kgse degajă (720 3240) kJ
3960q 36000 kJkg
011
(2 p)
b)
i c i
1000 1000q H q 720 22500 kJkg
M 32
s iq q n 44 unde n - numărul de moli de apă care rezultă la arderea unui kg de metanol
(2 p)
3 2
3 2 2 2
CH OH H O(g)
s i
3CH OH O CO (g) 2H O(g)
2
2m 1 kg n kmoli 625 moli
32
q q n 44 22500 625 44 25250 kJkg
(3 p)
pag 2 din 5
B) 10 puncte
a)
cedat primit
NaOH primit
0
s
s
0
i i
Q Q
n 01 moli Q 01 41300 4130 J
Q 4130Q (C m c) t t 655
C m c 3 150 418
t t t t t t 2655 C
(4 p)
b)
2NaOH H O(formata) neutr
primit
sf
sf
HCl s s
sf
n 01 moli n 01 moli H 01 ( 5725) 5725 kJ 5725 J
Q 5725 J
QQ (C m c) t t
C m c
n 01 moli V 01 L soluţie HCl m 100 g soluţie HCl
m 150 100 250 g soluţie NaC
l
(4 p)
0 0
f i f
5725t t t 546 t 2546 C
3 250 418
(2 p)
Subiectul II helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25 puncte
A) 10 puncte
Aplicacircnd legea lui Hess icircn ciclurile date rezultă
a) 0 0 0 0
KI(s) diz KI(s) hidr hidrK (aq) I (aq)U H H H
0 0 0 0
KI(s) hidr hidr diz KI(s)K (aq) I (aq)U H H H 64735 kJmol (5 p)
b) 2 2
0 0 0 0 0
f KI(s) subl K(s) subl I (s) disoc I (g) K(g) I(g) KI(s)
1 1H H H H I A U
2 2
2 2
0 0 0 0 0
I(g) f KI(s) subl K(s) subl I (s) disoc I (g) K(g) KI(s)
1 1A H H H H I U 2952 kJmol
2 2 (5 p)
B) 15 puncte
a) 2 (s) (g) (g)(1) I I I 0
1H
2
0
2 (s) 2 (g) subl I (s)I I H 628 kJmol
2
0
2 (g) (g) disoc I (g)I 2I H 1525 kJmol
(g) (g) 1 I(g)I I e I 10084 kJmol
(g) (g) I(g)I e I A 2952 kJmol
2 2
0 0 0
1 subl I (s) disoc I (g) 1 I(g) I(g)H H H I A 9285 kJmol (5 p)
b)
2 (s) (g)I 2e 2I
2
0
2 (s) 2 (g) subl I (s)I I H 628 kJmol
2
0
2 (g) (g) disoc I (g)I 2I H 1525 kJmol
pag 3 din 5
(g) (g) I(g)2I 2e 2I 2A 2 ( 2952) kJ
2 2
0 0 0
subl I (s) disoc I (g) I(g)H H H 2A 3751 kJmol (5 p)
c)
Consideracircndu-se procesele de recombinare a fragmentelor rezultate icircn scindările (1) şi (2)
(g) (g) 2 (s)I I I
2 2
0 0 0 0
1 1 subl I (s) disoc I (g) 1 I(g) I(g)
H H ( H H I A ) 9285 kJmol
(g) 2 (s)2I I
2 2
0 0 0
2 subl I (s) disoc I (g)
H ( H H ) 2153 kJmol (4 p)
Inversul procesului (1) este favorizat energetic deoarece recombinarea fragmentelor este un proces puternic
exoterm (1 p)
Subiectul III helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25 puncte
a)
2
2 0 2
1 Zn Zn
0059Oxidare Zn Zn 2e lg[Zn ]
2
(3 p)
22 2
0 2 12
2 2 2 OH OO H
1 0059Reducere 2H O 2e H O lg([H ] p )
2 2
(3 p)
2[Zn ] [H ] 1M 2OP 1 atm
2 22
0 0
2 1 H OO H Zn ZnE 1229 ( 0762) 1991 V gt 0 (3 p)
dizolvarea zincului icircn soluția data are loc spontan (1 p)
b) Icircn timpul dizolvării Zn concentrația ionilor Zn2+
crește iar cea a H+ scade Procesul icircncetează atunci cacircnd
concentrațiile Zn2+
și H+ ajung la astfel de valori icircncacirct forţa electromotoare E este egală cu zero (3 p)
2 2 2 22 2
2 20 0 0 0
2 1 2 2H O H OO H O HZn Zn Zn Zn
0059 [H ] 0059 [Zn ]E lg 0 lg
2 [Zn ] 2 [H ]
2 267
2 2
[Zn ] [Zn ]lg 6749 3 10
[H ] [H ]
(3 p)
Pe baza raportului de mai sus se pot evalua concentrațiile ionilor Zn2+
și H+ atunci cacircnd procesul icircncetează
Scăderea concentrației H+ este de două ori mai rapidă decacirct creșterea concentrației ionilor Zn
2+ Astfel
concentrațiile ionilor Zn2+
și H+ sunt date de ecuaţiile
2
2
Zn[Zn ] 1 C
şi 2H Zn[H ] 1 C 1 2 C
(4 p)
2
2 2 2
2
67 2 67Zn
2 Zn Zn Zn
Zn
1 C3 10 (1 4 C 4 C ) n 1 C unde n 3 10
(1 2 C )
2 2
2
Zn Zn4n C (4n 1) C n 1 0
4n 1 4n şi n 1 n
2 2 2 2
2
Zn Zn Zn Zn4n C 4n C n 0 2 C 1 C 05 şi 2H Zn
C 2 C 1 2[Zn ] 15M (3 p)
[H ] 0 adică bdquodizolvareardquo Zn icircncetează atunci cacircnd tot HCl s-a consumat icircn proces (2 p)
pag 4 din 5
Subiectul IV helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 30 puncte
a)
Fie - gradul de disociere al reactantului X
X (reacţ) X (reacţ)
0 (X) 0
C P
C P X (reacţ) 0 0 X (reacţ) 0XP P P P P (1 ) P unde XP - presiunea parţială a
reactantului X la momentul t
X(g) 2Y(g) 2Z(g)
Momentul PX PY PZ P
t 0 P0 - -
t 0(1 ) P 02 P 02 P 0(1 3 ) P
t 0 02P 02P 04P
k t0 0
X 0
0 (X)
X
C P P 1ln ln ln k t ln k t 1 e
C P (1 )P 1
La momentul t 0P (1 3 ) P k t k t
0 0 0 0P P 3(1 e )P P 4P 3P e
k t k t0 0
0 0
4P P 3Pe e
3P 4P P
0
0
3Pk t ln
4P P
0
0
3P1k ln
t 4P P
(6 p)
t = 200 s (1) 3 1
1k 10 s
t = 400 s (2) 3 1
1k 10 s
t = 600 s (3) 4 1
1k 999 10 s
t = 800 s (4) 3 1
1k 10 s
t = 1200 s (5) 3 1
1k 10 s
(1) (2) (3) (4) (5)
1 1 1 1 1k k k k k k rezultă că reacţia este de ordinul 1 (5 p)
b) Constanta de viteză la 298 K este 3 1k 10 s (1 p)
12 3
ln 2 0693n 1 t 693 s
k 10 (3 p)
c) La momentul t = 15 min de la icircnceputul reacţiei k t k t
0 0 0P 4P 3P e (4 3 e )P 834 Torr (3 p)
0P 4P 1200 Torr (3 p)
d) 0 0
X 0
P P 1 1 1ln ln k t ln k t k ln
P (1 )P 1 t 1
La t = 800 s 3 11 1
k ln 2878 10 s800 1 09
(4 p)
EaRTk A e
pag 5 din 5
E
RTa
k A e
a a
a a
E Ek R k 1 1 1 1 R kln ln ln T 40374 K
k RT RT E k T T T T E k (5 p)
Barem elaborat de
prof Irina Popescu Colegiul Naţional bdquoI L Caragialerdquo Ploieşti
prof Iuliana Costeniuc Colegiul Naţional bdquoGrigore Moisilrdquo Bucureşti
prof Vasile Sorohan Colegiul Naţional bdquoCostache Negruzzirdquo Iaşi
pag 3 din 7
2 8 puncte
a) C4H10O2 (NE=0) dioli (3) + hidroxieteri (4) = 7 compuși izomeri x 025 puncte = 175 puncte
b) C6H15N - Amine terțiare izomere 7 x 025 puncte = 175 puncte
(=4)
(=2)
(=1)
c) C8H8O2 - 10 compuși izomeri (săgeata indică poziția grupei ndashOH) x 025 puncte = 25 puncte
d) C4H6Br2 (NE = 1) 5 compusi izomeri x 04 puncte = 2 puncte
pag 4 din 7
Subiectul III helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25 puncte
A 13 puncte
a) 7 puncte
A CH3-(CH2)a-COOH 05 p
X R-COO-(CH2-CH2-O-)nH 1 p
Y R-COO-(CH2-CH2-O-)nOC-R 1 p
(1) O (icircn X) = acid
16(2 n)x1002666
M 44n
1 p
(2) O (icircn Y) = acid
16(3 n)x1002126
2M 44n 18
1 p
din relațiile (1) și (2) rezultă Macid și n
MA = 200 gmol 2 p
CH3-(CH2)10-COOH acid dodecanoic (acid lauric) 05 p
b) 2 puncte
n=5 1 p
X CH3-(CH2)10-COO-(CH2-CH2-O-)5H 05 p
Y CH3-(CH2)10-COO-(CH2-CH2-O-)5-OC-(CH2)10-CH3 05 p
c) 25 puncte
A + 5 oxid de etenă rarr X 05 p
x mol 5x mol x mol
2A + 5 oxid de etenă rarr Y + apă 05 p
2x mol 5x mol x moli x mol
A rarr A
y moli y mol 05 p
Din Ctot rarr x = 15 mol 05 p
număr de moli de oxid de etenă = 150 moli 05 p
d) 15 puncte
y = 5 mol A (netransformat)
A (molar) netransformat= 10 05 p
mamorganic final = 16330 g
X (masic) = 3858 1 p
B 12 puncte
16 formule de structură x 075 puncte = 12 puncte
Formulele de structură ale compușilor X Y Z nu se punctează
X A B C
pag 5 din 7
Y D E F
Z G H I
2)
L M N O
P R S
(14-pentadiena)
Subiectul IV helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 30 puncte
A 10 puncte a 25 puncte
A B
05 puncte 1 punct
acid 2-oxietanoilbenzoic 05 puncte acid 5-etanoil-2-hidroxibenzoic 05 puncte
b) (6 ecuații x 0 5 = 3 puncte) Obs Se acordă 60 din punctaj dacă ecuațiile reacțiilor sunt
corecte dar numărul lor este diferit de cel din cerință
(CH3)3CndashCOOH rarr (CH3)3Cndash
(CH3)3CndashCONH2
(CH3)3CndashNH2 (terțbutilamina = Z)
C6H5ndashCOOH rarr C6H5ndashCOCl
rarr C6H5ndashCONHndashC(CH3)3
rarr C6H5ndashCH2ndashNHndashC(CH3)3
- red cu Na ndashOH sau LiAlH4
c) 45 puncte
4 formule de structură x 1 punct = 4 puncte
pag 6 din 7
C D
E F
G Toluen 05 puncte
B 10 puncte
Substanța A C10H16O2 (NE = 3)
A H2 = 1 3 rArr 3 legături π
Reactia iodoformului este o reacție specifică pentru grupa carbonil cetonic care are icircn poziția o
grupă metil
Reacția 1 (HO- - H2O) este o condensare crotonică intramoleculară
formula de structură a lui B este
formula de structură a lui A este
D E F G
CH3
CH
COOCH3
CH2OH
CH3
CH3
CH
COOH
CH2OH
CH3
Structura A = 5 puncte
B D E F G - 5 structuri x 1 = 5 puncte
pag 7 din 7
C 10 puncte
1 2 puncte
Izomerul orto formează legături de hidrogen intramoleculare (05 puncte)
Izomerul para formează legături de hidrogen intermoleculare (05 puncte)
Deci punctul de fierbere izomer para gt punctul de fierbere izomer orto izomerul para nu poate fi
antrenat cu vapori de apă (1 punct)
2 3 puncte
(C2H5)2NH + CH3-COCl rarr CH3-CON(C2H5)2 + HCl
(C2H5)3 + HCl rarr (C2H5)3NH+Cl
- 2 x 075 = 15 puncte
Amestecul final de reacție va conține următorii compuși
- NN-dietilacetamida clorura de trietilamoniu și excesul de clorură de acetil 3x05= 15 puncte
3 5 puncte
C6H
5 C
O
CH (CH3)2
CH3MgBr
C6H
5 C CH (CH3)2
CH3
OH
KMnO4H
2O
C6H
5 C
CH3
OH
C
CH3
OH
CH3 C
6H
5 C
O
C(CH3)3
1 +
2 + H2O
H2O3 --
4 +
5H+
H2O--
1 2 - adiție CH3MgBr (la grupa carbonil) urmată de hidroliză
3 4 - deshidratare și oxidarea dublei legături cu reactiv Baeyer
5 - transpoziție pinacolică
5 ecuații x 1punct = 5 puncte
Obs Se acordă 60 din punctaj dacă ecuațiile reacțiilor sunt corecte dar numărul lor este diferit de cel
din cerință
Barem elaborat de
prof Carmen Bodea Colegiul Național Silvania Zalău
prof Mariana Pop Liceul Teoretic Emil Racoviță Baia Mare
pag 1 din 3
OLIMPIADA DE CHIMIE
etapa județeanăa municipiului Bucureşti
17 martie 2018
Clasa a XII-a
Varianta 1
Subiectul I helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 20 puncte
A Un amestec de metanol şi benzen icircn raport molar 2 3 are puterea calorică inferioară de 3745 MJkg La
arderea unui mol de benzen se degajă de 45 ori mai multă căldură decacirct la arderea unui mol de metanol apa
obţinută fiind icircn stare gazoasă Se cer
a) calculaţi puterea calorică inferioară a unui amestec echimolar de metanol şi benzen
b) calculaţi puterea calorică superioară a metanolului știind că entalpia standard de vaporizare a apei este 0
2vap H O( )
H 44 kJmol l
B La 200 C icircntr-un calorimetru cu capacitatea calorică C = 3 JK se introduc 4 g NaOH şi 146 mL de apă
distilată ( 1 g mL ) După dizolvare sistemul calorimetric se răceşte la 200
C şi apoi soluţia de NaOH se
neutralizează cu o soluţie de HCl de concentraţie 1 M ( s 1 g mL ) avacircnd temperatura 200
C Toate soluţiile
au căldura specifică 1 1c 418 J g K Știind că entalpia molară de dizolvare a NaOH este
0
diz NaOH(s)H 413 kJmol şi entalpia de neutralizare a unui acid tare cu o bază tare este
0
neutrH 5725 kJmol de apă formată se cer
a) temperatura soluţiei obţinute după dizolvarea NaOH
b) temperatura soluţiei finale după neutralizare
Subiectul II helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25 puncte
Se cunosc datele termochimice din tabelul următor 0
subl K(s)H
(kJmol)
0
subl2 (s)I
H
(kJmol)
0
dis2I (g)
H
(kJmol)
K(g)I
(kJmol)
0
diz KI(s)H
(kJmol)
1 I(g)I
(kJmol)
0
f KI(s)H
(kJmol)
0
hidr(aq)K
H
(kJmol)
0
hidr(aq)I
H
(kJmol)
878 628 1525 + 4192 + 1935 10084 - 3279 - 320 - 308
icircn care 0
subl K(s)H - entalpia standard de sublimare a potasiului 2
0
subl I (s)H - entalpia standard de sublimare a
iodului K(g)I - energia de ionizare a potasiului 1 I(g)I - prima energie de ionizare a iodului 0
diz KI(s)H - entalpia
standard de dizolvare a iodurii de potasiu 0
f KI(s)H - entalpia standard de formare a iodurii de potasiu
0
hidr K (aq)H şi 0
hidr I (aq)H - entalpia standard de hidratare a ionului de K respectiv a ionului de I
De asemenea se dau ciclurile
K(s)
K(g)
K(g)
+ 12
I2(s)
I(g)
I(g)+
KI(s)
hidratareK(aq) I(aq)+
U0KI
subl
imar
e
I2(g)21
dis
oci
ere
sub
lim
are
A
dizo
lvar
e
IK
pag 2 din 3
A) Se dizolvă 1 mol de KI(s) icircntr-o cantitate mare de apă obţinacircndu-se o soluţie foarte diluată Folosind
ciclurile de mai sus şi datele termochimice din tabelul dat calculaţi
a) energia de rețea a iodurii de potasiu0
KI(s)U (energia care se degajă la formarea unui mol de KI(s) (cristal) ca
urmare a atracțiilor electrostatice icircntre ionii gazoși de sarcini opuse (g) (g) (s)K I K I )
b) I(g)A - afinitatea pentru electron a iodului
B) Molecula de iod se poate scinda icircn două moduri
2 (s) (g) (g)(1) I I I 2 (s) (g)(2) I 2I
Folosind datele termochimice corespunzătoare
a) calculaţi variaţia de entalpie ce icircnsoțește procesul (1)
b) calculaţi variaţia de entalpie ce icircnsoțește procesul 2 (g)(s)
I 2e 2I
c) consideracircndu-se procesele de recombinare a fragmentelor rezultate icircn scindările (1) şi (2) precizaţi care
proces este favorizat termodinamic
Subiectul III helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25 puncte
O lamă de zinc pur cu masa suficient de mare este pusă icircn contact cu o soluție apoasă bine oxigenată
(2OP = 1 atm = const) care conţine HCI și ZnCl2 Concentrația HCl și concentraţia ZnCl2 sunt HClC = 1 M
respectiv 2ZnClC = 1 M iar temperatura electrolitului este de 25
0 C bdquoDizolvareardquo Zn icircn această soluție ar putea fi
reprezentată prin ecuaţia
2 2 2
1Zn 2HCI O ZnCl H O
2
Cunoscacircndu-se potenţialele standard de reducere 0
2Zn Zn0762 V şi
2 2
0
O H H O1229 V se cere
a) precizaţi dacă Zn bdquose dizolvărdquo sau nu icircn soluția dată
b) dacă Zn bdquose dizolvărdquo icircn soluția dată consideracircndu-se volumul soluției constant determinaţi prin calcul
concentraţia molară a ionilor 2Zn
la care procesul spontan icircncetează Explicaţi concluzia la care aţi ajuns
Informație
Pentru procesul de reducere ox ne red ecuaţia lui Nernst pentru potenţialul de reducere la 250 C este
0
0059 [ ]lg
[ ]ox red ox red
ox
n red unde [ ]ox - concentrația formei oxidate [ ]red - concentrația formei
reduse n - numărul de electroni implicat icircn procesul redox
Subiectul IV helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 30 puncte
Ecuaţia reacţiei de descompunere a substanței X este X(g) 2Y(g) 2Z(g)
La descompunere presiunea totală (P) icircn sistem variază astfel
t (s) 0 200 400 600 800 1200 1600
P (Torr) 300 4632 5968 706 7957 929 10183
Temperatura se menține constantă şi este 298 K De asemenea volumul reactorului este constant şi amestecul de
reacție se comportă ca un gaz perfect Se cer
a) verificaţi faptul că reacţia de descompunere a substanței X este de ordinul 1
b) determinaţi constanta de viteză şi timpul de icircnjumătățire
c) calculaţi presiunea amestecului de reacție după 15 minute şi la sfacircrşitul reacţiei
pag 3 din 3
d) cunoscacircndu-se energia de activare 410 J molaE calculaţi temperatura la care icircn 800 s reacționează 90
din cantitatea inițială de substanță X
Informații
1) Pentru reacțiile de ordinul 1 0 (X)
X
Cln k t
C unde 0 (X)C - concentraţia inițială a reactantului X iar
XC - concentraţia la momentul t a reactantului X k - constanta de viteză
2) Timpul de icircnjumătățire 12t reprezintă timpul icircn care concentraţia inițială a reactantului scade la jumătate
Se dau
- mase atomice H ndash 1 C ndash 12 N ndash 14 O ndash 16 Na ndash 23 K ndash 39 I ndash 127 Zn ndash 65 Cl ndash 355
- volumul molar (cn) 3 1
mV 224 dm mol
- numărul lui Avogadro 23 1
AN 6022 10 mol
- constanta universală a gazelor 3 1 1 1 1R 0082 atm dm mol K 8314 J mol K
- numărul lui Faraday 1F 96485 C mol 51 atm 1013 10 Pa
NOTĂ Timp de lucru 3 ore
Subiecte elaborate şi prelucrate de
prof Irina Popescu Colegiul Naţional bdquoI L Caragialerdquo Ploieşti
prof Iuliana Costeniuc Colegiul Naţional bdquoGrigore Moisilrdquo Bucureşti
prof Vasile Sorohan Colegiul Naţional bdquoCostache Negruzzirdquo Iaşi
pag 1 din 5
OLIMPIADA DE CHIMIE
etapa județeanăa municipiului Bucureşti
17 martie 2018
Clasa a XII-a
Varianta 1
BAREM DE EVALUARE ȘI DE NOTARE
Orice modalitate corectă de rezolvare a cerințelor se va puncta corespunzător
Subiectul I helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 20 puncte
A) 10 puncte
a)
3
6 6
3 3
6 6 6 6
0
c CH OH( )
0
c C H ( )
3
CH OH CH OH
3
C H C H
3
am
H a kJmol
H 45a kJmol
n 2x moli m 64 10 x kg se degajă2xa kJ
n 3x moli m 234 10 x kg se degaja135xa kJ
m 298 10 x kg se dega
l
l
3
6 6
33
0
c CH OH( )
0
c C H ( )
jă Q =155x kJ
37450 298 10Q q m 155xa 37450 298 10 x a 720
155
H a 720 kJmol
H 45a 3240 kJmol
l
l
(3 p)
3 6 6CH OH C H amn n 1 mol m 110 g 011 kgse degajă (720 3240) kJ
3960q 36000 kJkg
011
(2 p)
b)
i c i
1000 1000q H q 720 22500 kJkg
M 32
s iq q n 44 unde n - numărul de moli de apă care rezultă la arderea unui kg de metanol
(2 p)
3 2
3 2 2 2
CH OH H O(g)
s i
3CH OH O CO (g) 2H O(g)
2
2m 1 kg n kmoli 625 moli
32
q q n 44 22500 625 44 25250 kJkg
(3 p)
pag 2 din 5
B) 10 puncte
a)
cedat primit
NaOH primit
0
s
s
0
i i
Q Q
n 01 moli Q 01 41300 4130 J
Q 4130Q (C m c) t t 655
C m c 3 150 418
t t t t t t 2655 C
(4 p)
b)
2NaOH H O(formata) neutr
primit
sf
sf
HCl s s
sf
n 01 moli n 01 moli H 01 ( 5725) 5725 kJ 5725 J
Q 5725 J
QQ (C m c) t t
C m c
n 01 moli V 01 L soluţie HCl m 100 g soluţie HCl
m 150 100 250 g soluţie NaC
l
(4 p)
0 0
f i f
5725t t t 546 t 2546 C
3 250 418
(2 p)
Subiectul II helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25 puncte
A) 10 puncte
Aplicacircnd legea lui Hess icircn ciclurile date rezultă
a) 0 0 0 0
KI(s) diz KI(s) hidr hidrK (aq) I (aq)U H H H
0 0 0 0
KI(s) hidr hidr diz KI(s)K (aq) I (aq)U H H H 64735 kJmol (5 p)
b) 2 2
0 0 0 0 0
f KI(s) subl K(s) subl I (s) disoc I (g) K(g) I(g) KI(s)
1 1H H H H I A U
2 2
2 2
0 0 0 0 0
I(g) f KI(s) subl K(s) subl I (s) disoc I (g) K(g) KI(s)
1 1A H H H H I U 2952 kJmol
2 2 (5 p)
B) 15 puncte
a) 2 (s) (g) (g)(1) I I I 0
1H
2
0
2 (s) 2 (g) subl I (s)I I H 628 kJmol
2
0
2 (g) (g) disoc I (g)I 2I H 1525 kJmol
(g) (g) 1 I(g)I I e I 10084 kJmol
(g) (g) I(g)I e I A 2952 kJmol
2 2
0 0 0
1 subl I (s) disoc I (g) 1 I(g) I(g)H H H I A 9285 kJmol (5 p)
b)
2 (s) (g)I 2e 2I
2
0
2 (s) 2 (g) subl I (s)I I H 628 kJmol
2
0
2 (g) (g) disoc I (g)I 2I H 1525 kJmol
pag 3 din 5
(g) (g) I(g)2I 2e 2I 2A 2 ( 2952) kJ
2 2
0 0 0
subl I (s) disoc I (g) I(g)H H H 2A 3751 kJmol (5 p)
c)
Consideracircndu-se procesele de recombinare a fragmentelor rezultate icircn scindările (1) şi (2)
(g) (g) 2 (s)I I I
2 2
0 0 0 0
1 1 subl I (s) disoc I (g) 1 I(g) I(g)
H H ( H H I A ) 9285 kJmol
(g) 2 (s)2I I
2 2
0 0 0
2 subl I (s) disoc I (g)
H ( H H ) 2153 kJmol (4 p)
Inversul procesului (1) este favorizat energetic deoarece recombinarea fragmentelor este un proces puternic
exoterm (1 p)
Subiectul III helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25 puncte
a)
2
2 0 2
1 Zn Zn
0059Oxidare Zn Zn 2e lg[Zn ]
2
(3 p)
22 2
0 2 12
2 2 2 OH OO H
1 0059Reducere 2H O 2e H O lg([H ] p )
2 2
(3 p)
2[Zn ] [H ] 1M 2OP 1 atm
2 22
0 0
2 1 H OO H Zn ZnE 1229 ( 0762) 1991 V gt 0 (3 p)
dizolvarea zincului icircn soluția data are loc spontan (1 p)
b) Icircn timpul dizolvării Zn concentrația ionilor Zn2+
crește iar cea a H+ scade Procesul icircncetează atunci cacircnd
concentrațiile Zn2+
și H+ ajung la astfel de valori icircncacirct forţa electromotoare E este egală cu zero (3 p)
2 2 2 22 2
2 20 0 0 0
2 1 2 2H O H OO H O HZn Zn Zn Zn
0059 [H ] 0059 [Zn ]E lg 0 lg
2 [Zn ] 2 [H ]
2 267
2 2
[Zn ] [Zn ]lg 6749 3 10
[H ] [H ]
(3 p)
Pe baza raportului de mai sus se pot evalua concentrațiile ionilor Zn2+
și H+ atunci cacircnd procesul icircncetează
Scăderea concentrației H+ este de două ori mai rapidă decacirct creșterea concentrației ionilor Zn
2+ Astfel
concentrațiile ionilor Zn2+
și H+ sunt date de ecuaţiile
2
2
Zn[Zn ] 1 C
şi 2H Zn[H ] 1 C 1 2 C
(4 p)
2
2 2 2
2
67 2 67Zn
2 Zn Zn Zn
Zn
1 C3 10 (1 4 C 4 C ) n 1 C unde n 3 10
(1 2 C )
2 2
2
Zn Zn4n C (4n 1) C n 1 0
4n 1 4n şi n 1 n
2 2 2 2
2
Zn Zn Zn Zn4n C 4n C n 0 2 C 1 C 05 şi 2H Zn
C 2 C 1 2[Zn ] 15M (3 p)
[H ] 0 adică bdquodizolvareardquo Zn icircncetează atunci cacircnd tot HCl s-a consumat icircn proces (2 p)
pag 4 din 5
Subiectul IV helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 30 puncte
a)
Fie - gradul de disociere al reactantului X
X (reacţ) X (reacţ)
0 (X) 0
C P
C P X (reacţ) 0 0 X (reacţ) 0XP P P P P (1 ) P unde XP - presiunea parţială a
reactantului X la momentul t
X(g) 2Y(g) 2Z(g)
Momentul PX PY PZ P
t 0 P0 - -
t 0(1 ) P 02 P 02 P 0(1 3 ) P
t 0 02P 02P 04P
k t0 0
X 0
0 (X)
X
C P P 1ln ln ln k t ln k t 1 e
C P (1 )P 1
La momentul t 0P (1 3 ) P k t k t
0 0 0 0P P 3(1 e )P P 4P 3P e
k t k t0 0
0 0
4P P 3Pe e
3P 4P P
0
0
3Pk t ln
4P P
0
0
3P1k ln
t 4P P
(6 p)
t = 200 s (1) 3 1
1k 10 s
t = 400 s (2) 3 1
1k 10 s
t = 600 s (3) 4 1
1k 999 10 s
t = 800 s (4) 3 1
1k 10 s
t = 1200 s (5) 3 1
1k 10 s
(1) (2) (3) (4) (5)
1 1 1 1 1k k k k k k rezultă că reacţia este de ordinul 1 (5 p)
b) Constanta de viteză la 298 K este 3 1k 10 s (1 p)
12 3
ln 2 0693n 1 t 693 s
k 10 (3 p)
c) La momentul t = 15 min de la icircnceputul reacţiei k t k t
0 0 0P 4P 3P e (4 3 e )P 834 Torr (3 p)
0P 4P 1200 Torr (3 p)
d) 0 0
X 0
P P 1 1 1ln ln k t ln k t k ln
P (1 )P 1 t 1
La t = 800 s 3 11 1
k ln 2878 10 s800 1 09
(4 p)
EaRTk A e
pag 5 din 5
E
RTa
k A e
a a
a a
E Ek R k 1 1 1 1 R kln ln ln T 40374 K
k RT RT E k T T T T E k (5 p)
Barem elaborat de
prof Irina Popescu Colegiul Naţional bdquoI L Caragialerdquo Ploieşti
prof Iuliana Costeniuc Colegiul Naţional bdquoGrigore Moisilrdquo Bucureşti
prof Vasile Sorohan Colegiul Naţional bdquoCostache Negruzzirdquo Iaşi
pag 4 din 7
Subiectul III helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25 puncte
A 13 puncte
a) 7 puncte
A CH3-(CH2)a-COOH 05 p
X R-COO-(CH2-CH2-O-)nH 1 p
Y R-COO-(CH2-CH2-O-)nOC-R 1 p
(1) O (icircn X) = acid
16(2 n)x1002666
M 44n
1 p
(2) O (icircn Y) = acid
16(3 n)x1002126
2M 44n 18
1 p
din relațiile (1) și (2) rezultă Macid și n
MA = 200 gmol 2 p
CH3-(CH2)10-COOH acid dodecanoic (acid lauric) 05 p
b) 2 puncte
n=5 1 p
X CH3-(CH2)10-COO-(CH2-CH2-O-)5H 05 p
Y CH3-(CH2)10-COO-(CH2-CH2-O-)5-OC-(CH2)10-CH3 05 p
c) 25 puncte
A + 5 oxid de etenă rarr X 05 p
x mol 5x mol x mol
2A + 5 oxid de etenă rarr Y + apă 05 p
2x mol 5x mol x moli x mol
A rarr A
y moli y mol 05 p
Din Ctot rarr x = 15 mol 05 p
număr de moli de oxid de etenă = 150 moli 05 p
d) 15 puncte
y = 5 mol A (netransformat)
A (molar) netransformat= 10 05 p
mamorganic final = 16330 g
X (masic) = 3858 1 p
B 12 puncte
16 formule de structură x 075 puncte = 12 puncte
Formulele de structură ale compușilor X Y Z nu se punctează
X A B C
pag 5 din 7
Y D E F
Z G H I
2)
L M N O
P R S
(14-pentadiena)
Subiectul IV helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 30 puncte
A 10 puncte a 25 puncte
A B
05 puncte 1 punct
acid 2-oxietanoilbenzoic 05 puncte acid 5-etanoil-2-hidroxibenzoic 05 puncte
b) (6 ecuații x 0 5 = 3 puncte) Obs Se acordă 60 din punctaj dacă ecuațiile reacțiilor sunt
corecte dar numărul lor este diferit de cel din cerință
(CH3)3CndashCOOH rarr (CH3)3Cndash
(CH3)3CndashCONH2
(CH3)3CndashNH2 (terțbutilamina = Z)
C6H5ndashCOOH rarr C6H5ndashCOCl
rarr C6H5ndashCONHndashC(CH3)3
rarr C6H5ndashCH2ndashNHndashC(CH3)3
- red cu Na ndashOH sau LiAlH4
c) 45 puncte
4 formule de structură x 1 punct = 4 puncte
pag 6 din 7
C D
E F
G Toluen 05 puncte
B 10 puncte
Substanța A C10H16O2 (NE = 3)
A H2 = 1 3 rArr 3 legături π
Reactia iodoformului este o reacție specifică pentru grupa carbonil cetonic care are icircn poziția o
grupă metil
Reacția 1 (HO- - H2O) este o condensare crotonică intramoleculară
formula de structură a lui B este
formula de structură a lui A este
D E F G
CH3
CH
COOCH3
CH2OH
CH3
CH3
CH
COOH
CH2OH
CH3
Structura A = 5 puncte
B D E F G - 5 structuri x 1 = 5 puncte
pag 7 din 7
C 10 puncte
1 2 puncte
Izomerul orto formează legături de hidrogen intramoleculare (05 puncte)
Izomerul para formează legături de hidrogen intermoleculare (05 puncte)
Deci punctul de fierbere izomer para gt punctul de fierbere izomer orto izomerul para nu poate fi
antrenat cu vapori de apă (1 punct)
2 3 puncte
(C2H5)2NH + CH3-COCl rarr CH3-CON(C2H5)2 + HCl
(C2H5)3 + HCl rarr (C2H5)3NH+Cl
- 2 x 075 = 15 puncte
Amestecul final de reacție va conține următorii compuși
- NN-dietilacetamida clorura de trietilamoniu și excesul de clorură de acetil 3x05= 15 puncte
3 5 puncte
C6H
5 C
O
CH (CH3)2
CH3MgBr
C6H
5 C CH (CH3)2
CH3
OH
KMnO4H
2O
C6H
5 C
CH3
OH
C
CH3
OH
CH3 C
6H
5 C
O
C(CH3)3
1 +
2 + H2O
H2O3 --
4 +
5H+
H2O--
1 2 - adiție CH3MgBr (la grupa carbonil) urmată de hidroliză
3 4 - deshidratare și oxidarea dublei legături cu reactiv Baeyer
5 - transpoziție pinacolică
5 ecuații x 1punct = 5 puncte
Obs Se acordă 60 din punctaj dacă ecuațiile reacțiilor sunt corecte dar numărul lor este diferit de cel
din cerință
Barem elaborat de
prof Carmen Bodea Colegiul Național Silvania Zalău
prof Mariana Pop Liceul Teoretic Emil Racoviță Baia Mare
pag 1 din 3
OLIMPIADA DE CHIMIE
etapa județeanăa municipiului Bucureşti
17 martie 2018
Clasa a XII-a
Varianta 1
Subiectul I helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 20 puncte
A Un amestec de metanol şi benzen icircn raport molar 2 3 are puterea calorică inferioară de 3745 MJkg La
arderea unui mol de benzen se degajă de 45 ori mai multă căldură decacirct la arderea unui mol de metanol apa
obţinută fiind icircn stare gazoasă Se cer
a) calculaţi puterea calorică inferioară a unui amestec echimolar de metanol şi benzen
b) calculaţi puterea calorică superioară a metanolului știind că entalpia standard de vaporizare a apei este 0
2vap H O( )
H 44 kJmol l
B La 200 C icircntr-un calorimetru cu capacitatea calorică C = 3 JK se introduc 4 g NaOH şi 146 mL de apă
distilată ( 1 g mL ) După dizolvare sistemul calorimetric se răceşte la 200
C şi apoi soluţia de NaOH se
neutralizează cu o soluţie de HCl de concentraţie 1 M ( s 1 g mL ) avacircnd temperatura 200
C Toate soluţiile
au căldura specifică 1 1c 418 J g K Știind că entalpia molară de dizolvare a NaOH este
0
diz NaOH(s)H 413 kJmol şi entalpia de neutralizare a unui acid tare cu o bază tare este
0
neutrH 5725 kJmol de apă formată se cer
a) temperatura soluţiei obţinute după dizolvarea NaOH
b) temperatura soluţiei finale după neutralizare
Subiectul II helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25 puncte
Se cunosc datele termochimice din tabelul următor 0
subl K(s)H
(kJmol)
0
subl2 (s)I
H
(kJmol)
0
dis2I (g)
H
(kJmol)
K(g)I
(kJmol)
0
diz KI(s)H
(kJmol)
1 I(g)I
(kJmol)
0
f KI(s)H
(kJmol)
0
hidr(aq)K
H
(kJmol)
0
hidr(aq)I
H
(kJmol)
878 628 1525 + 4192 + 1935 10084 - 3279 - 320 - 308
icircn care 0
subl K(s)H - entalpia standard de sublimare a potasiului 2
0
subl I (s)H - entalpia standard de sublimare a
iodului K(g)I - energia de ionizare a potasiului 1 I(g)I - prima energie de ionizare a iodului 0
diz KI(s)H - entalpia
standard de dizolvare a iodurii de potasiu 0
f KI(s)H - entalpia standard de formare a iodurii de potasiu
0
hidr K (aq)H şi 0
hidr I (aq)H - entalpia standard de hidratare a ionului de K respectiv a ionului de I
De asemenea se dau ciclurile
K(s)
K(g)
K(g)
+ 12
I2(s)
I(g)
I(g)+
KI(s)
hidratareK(aq) I(aq)+
U0KI
subl
imar
e
I2(g)21
dis
oci
ere
sub
lim
are
A
dizo
lvar
e
IK
pag 2 din 3
A) Se dizolvă 1 mol de KI(s) icircntr-o cantitate mare de apă obţinacircndu-se o soluţie foarte diluată Folosind
ciclurile de mai sus şi datele termochimice din tabelul dat calculaţi
a) energia de rețea a iodurii de potasiu0
KI(s)U (energia care se degajă la formarea unui mol de KI(s) (cristal) ca
urmare a atracțiilor electrostatice icircntre ionii gazoși de sarcini opuse (g) (g) (s)K I K I )
b) I(g)A - afinitatea pentru electron a iodului
B) Molecula de iod se poate scinda icircn două moduri
2 (s) (g) (g)(1) I I I 2 (s) (g)(2) I 2I
Folosind datele termochimice corespunzătoare
a) calculaţi variaţia de entalpie ce icircnsoțește procesul (1)
b) calculaţi variaţia de entalpie ce icircnsoțește procesul 2 (g)(s)
I 2e 2I
c) consideracircndu-se procesele de recombinare a fragmentelor rezultate icircn scindările (1) şi (2) precizaţi care
proces este favorizat termodinamic
Subiectul III helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25 puncte
O lamă de zinc pur cu masa suficient de mare este pusă icircn contact cu o soluție apoasă bine oxigenată
(2OP = 1 atm = const) care conţine HCI și ZnCl2 Concentrația HCl și concentraţia ZnCl2 sunt HClC = 1 M
respectiv 2ZnClC = 1 M iar temperatura electrolitului este de 25
0 C bdquoDizolvareardquo Zn icircn această soluție ar putea fi
reprezentată prin ecuaţia
2 2 2
1Zn 2HCI O ZnCl H O
2
Cunoscacircndu-se potenţialele standard de reducere 0
2Zn Zn0762 V şi
2 2
0
O H H O1229 V se cere
a) precizaţi dacă Zn bdquose dizolvărdquo sau nu icircn soluția dată
b) dacă Zn bdquose dizolvărdquo icircn soluția dată consideracircndu-se volumul soluției constant determinaţi prin calcul
concentraţia molară a ionilor 2Zn
la care procesul spontan icircncetează Explicaţi concluzia la care aţi ajuns
Informație
Pentru procesul de reducere ox ne red ecuaţia lui Nernst pentru potenţialul de reducere la 250 C este
0
0059 [ ]lg
[ ]ox red ox red
ox
n red unde [ ]ox - concentrația formei oxidate [ ]red - concentrația formei
reduse n - numărul de electroni implicat icircn procesul redox
Subiectul IV helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 30 puncte
Ecuaţia reacţiei de descompunere a substanței X este X(g) 2Y(g) 2Z(g)
La descompunere presiunea totală (P) icircn sistem variază astfel
t (s) 0 200 400 600 800 1200 1600
P (Torr) 300 4632 5968 706 7957 929 10183
Temperatura se menține constantă şi este 298 K De asemenea volumul reactorului este constant şi amestecul de
reacție se comportă ca un gaz perfect Se cer
a) verificaţi faptul că reacţia de descompunere a substanței X este de ordinul 1
b) determinaţi constanta de viteză şi timpul de icircnjumătățire
c) calculaţi presiunea amestecului de reacție după 15 minute şi la sfacircrşitul reacţiei
pag 3 din 3
d) cunoscacircndu-se energia de activare 410 J molaE calculaţi temperatura la care icircn 800 s reacționează 90
din cantitatea inițială de substanță X
Informații
1) Pentru reacțiile de ordinul 1 0 (X)
X
Cln k t
C unde 0 (X)C - concentraţia inițială a reactantului X iar
XC - concentraţia la momentul t a reactantului X k - constanta de viteză
2) Timpul de icircnjumătățire 12t reprezintă timpul icircn care concentraţia inițială a reactantului scade la jumătate
Se dau
- mase atomice H ndash 1 C ndash 12 N ndash 14 O ndash 16 Na ndash 23 K ndash 39 I ndash 127 Zn ndash 65 Cl ndash 355
- volumul molar (cn) 3 1
mV 224 dm mol
- numărul lui Avogadro 23 1
AN 6022 10 mol
- constanta universală a gazelor 3 1 1 1 1R 0082 atm dm mol K 8314 J mol K
- numărul lui Faraday 1F 96485 C mol 51 atm 1013 10 Pa
NOTĂ Timp de lucru 3 ore
Subiecte elaborate şi prelucrate de
prof Irina Popescu Colegiul Naţional bdquoI L Caragialerdquo Ploieşti
prof Iuliana Costeniuc Colegiul Naţional bdquoGrigore Moisilrdquo Bucureşti
prof Vasile Sorohan Colegiul Naţional bdquoCostache Negruzzirdquo Iaşi
pag 1 din 5
OLIMPIADA DE CHIMIE
etapa județeanăa municipiului Bucureşti
17 martie 2018
Clasa a XII-a
Varianta 1
BAREM DE EVALUARE ȘI DE NOTARE
Orice modalitate corectă de rezolvare a cerințelor se va puncta corespunzător
Subiectul I helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 20 puncte
A) 10 puncte
a)
3
6 6
3 3
6 6 6 6
0
c CH OH( )
0
c C H ( )
3
CH OH CH OH
3
C H C H
3
am
H a kJmol
H 45a kJmol
n 2x moli m 64 10 x kg se degajă2xa kJ
n 3x moli m 234 10 x kg se degaja135xa kJ
m 298 10 x kg se dega
l
l
3
6 6
33
0
c CH OH( )
0
c C H ( )
jă Q =155x kJ
37450 298 10Q q m 155xa 37450 298 10 x a 720
155
H a 720 kJmol
H 45a 3240 kJmol
l
l
(3 p)
3 6 6CH OH C H amn n 1 mol m 110 g 011 kgse degajă (720 3240) kJ
3960q 36000 kJkg
011
(2 p)
b)
i c i
1000 1000q H q 720 22500 kJkg
M 32
s iq q n 44 unde n - numărul de moli de apă care rezultă la arderea unui kg de metanol
(2 p)
3 2
3 2 2 2
CH OH H O(g)
s i
3CH OH O CO (g) 2H O(g)
2
2m 1 kg n kmoli 625 moli
32
q q n 44 22500 625 44 25250 kJkg
(3 p)
pag 2 din 5
B) 10 puncte
a)
cedat primit
NaOH primit
0
s
s
0
i i
Q Q
n 01 moli Q 01 41300 4130 J
Q 4130Q (C m c) t t 655
C m c 3 150 418
t t t t t t 2655 C
(4 p)
b)
2NaOH H O(formata) neutr
primit
sf
sf
HCl s s
sf
n 01 moli n 01 moli H 01 ( 5725) 5725 kJ 5725 J
Q 5725 J
QQ (C m c) t t
C m c
n 01 moli V 01 L soluţie HCl m 100 g soluţie HCl
m 150 100 250 g soluţie NaC
l
(4 p)
0 0
f i f
5725t t t 546 t 2546 C
3 250 418
(2 p)
Subiectul II helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25 puncte
A) 10 puncte
Aplicacircnd legea lui Hess icircn ciclurile date rezultă
a) 0 0 0 0
KI(s) diz KI(s) hidr hidrK (aq) I (aq)U H H H
0 0 0 0
KI(s) hidr hidr diz KI(s)K (aq) I (aq)U H H H 64735 kJmol (5 p)
b) 2 2
0 0 0 0 0
f KI(s) subl K(s) subl I (s) disoc I (g) K(g) I(g) KI(s)
1 1H H H H I A U
2 2
2 2
0 0 0 0 0
I(g) f KI(s) subl K(s) subl I (s) disoc I (g) K(g) KI(s)
1 1A H H H H I U 2952 kJmol
2 2 (5 p)
B) 15 puncte
a) 2 (s) (g) (g)(1) I I I 0
1H
2
0
2 (s) 2 (g) subl I (s)I I H 628 kJmol
2
0
2 (g) (g) disoc I (g)I 2I H 1525 kJmol
(g) (g) 1 I(g)I I e I 10084 kJmol
(g) (g) I(g)I e I A 2952 kJmol
2 2
0 0 0
1 subl I (s) disoc I (g) 1 I(g) I(g)H H H I A 9285 kJmol (5 p)
b)
2 (s) (g)I 2e 2I
2
0
2 (s) 2 (g) subl I (s)I I H 628 kJmol
2
0
2 (g) (g) disoc I (g)I 2I H 1525 kJmol
pag 3 din 5
(g) (g) I(g)2I 2e 2I 2A 2 ( 2952) kJ
2 2
0 0 0
subl I (s) disoc I (g) I(g)H H H 2A 3751 kJmol (5 p)
c)
Consideracircndu-se procesele de recombinare a fragmentelor rezultate icircn scindările (1) şi (2)
(g) (g) 2 (s)I I I
2 2
0 0 0 0
1 1 subl I (s) disoc I (g) 1 I(g) I(g)
H H ( H H I A ) 9285 kJmol
(g) 2 (s)2I I
2 2
0 0 0
2 subl I (s) disoc I (g)
H ( H H ) 2153 kJmol (4 p)
Inversul procesului (1) este favorizat energetic deoarece recombinarea fragmentelor este un proces puternic
exoterm (1 p)
Subiectul III helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25 puncte
a)
2
2 0 2
1 Zn Zn
0059Oxidare Zn Zn 2e lg[Zn ]
2
(3 p)
22 2
0 2 12
2 2 2 OH OO H
1 0059Reducere 2H O 2e H O lg([H ] p )
2 2
(3 p)
2[Zn ] [H ] 1M 2OP 1 atm
2 22
0 0
2 1 H OO H Zn ZnE 1229 ( 0762) 1991 V gt 0 (3 p)
dizolvarea zincului icircn soluția data are loc spontan (1 p)
b) Icircn timpul dizolvării Zn concentrația ionilor Zn2+
crește iar cea a H+ scade Procesul icircncetează atunci cacircnd
concentrațiile Zn2+
și H+ ajung la astfel de valori icircncacirct forţa electromotoare E este egală cu zero (3 p)
2 2 2 22 2
2 20 0 0 0
2 1 2 2H O H OO H O HZn Zn Zn Zn
0059 [H ] 0059 [Zn ]E lg 0 lg
2 [Zn ] 2 [H ]
2 267
2 2
[Zn ] [Zn ]lg 6749 3 10
[H ] [H ]
(3 p)
Pe baza raportului de mai sus se pot evalua concentrațiile ionilor Zn2+
și H+ atunci cacircnd procesul icircncetează
Scăderea concentrației H+ este de două ori mai rapidă decacirct creșterea concentrației ionilor Zn
2+ Astfel
concentrațiile ionilor Zn2+
și H+ sunt date de ecuaţiile
2
2
Zn[Zn ] 1 C
şi 2H Zn[H ] 1 C 1 2 C
(4 p)
2
2 2 2
2
67 2 67Zn
2 Zn Zn Zn
Zn
1 C3 10 (1 4 C 4 C ) n 1 C unde n 3 10
(1 2 C )
2 2
2
Zn Zn4n C (4n 1) C n 1 0
4n 1 4n şi n 1 n
2 2 2 2
2
Zn Zn Zn Zn4n C 4n C n 0 2 C 1 C 05 şi 2H Zn
C 2 C 1 2[Zn ] 15M (3 p)
[H ] 0 adică bdquodizolvareardquo Zn icircncetează atunci cacircnd tot HCl s-a consumat icircn proces (2 p)
pag 4 din 5
Subiectul IV helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 30 puncte
a)
Fie - gradul de disociere al reactantului X
X (reacţ) X (reacţ)
0 (X) 0
C P
C P X (reacţ) 0 0 X (reacţ) 0XP P P P P (1 ) P unde XP - presiunea parţială a
reactantului X la momentul t
X(g) 2Y(g) 2Z(g)
Momentul PX PY PZ P
t 0 P0 - -
t 0(1 ) P 02 P 02 P 0(1 3 ) P
t 0 02P 02P 04P
k t0 0
X 0
0 (X)
X
C P P 1ln ln ln k t ln k t 1 e
C P (1 )P 1
La momentul t 0P (1 3 ) P k t k t
0 0 0 0P P 3(1 e )P P 4P 3P e
k t k t0 0
0 0
4P P 3Pe e
3P 4P P
0
0
3Pk t ln
4P P
0
0
3P1k ln
t 4P P
(6 p)
t = 200 s (1) 3 1
1k 10 s
t = 400 s (2) 3 1
1k 10 s
t = 600 s (3) 4 1
1k 999 10 s
t = 800 s (4) 3 1
1k 10 s
t = 1200 s (5) 3 1
1k 10 s
(1) (2) (3) (4) (5)
1 1 1 1 1k k k k k k rezultă că reacţia este de ordinul 1 (5 p)
b) Constanta de viteză la 298 K este 3 1k 10 s (1 p)
12 3
ln 2 0693n 1 t 693 s
k 10 (3 p)
c) La momentul t = 15 min de la icircnceputul reacţiei k t k t
0 0 0P 4P 3P e (4 3 e )P 834 Torr (3 p)
0P 4P 1200 Torr (3 p)
d) 0 0
X 0
P P 1 1 1ln ln k t ln k t k ln
P (1 )P 1 t 1
La t = 800 s 3 11 1
k ln 2878 10 s800 1 09
(4 p)
EaRTk A e
pag 5 din 5
E
RTa
k A e
a a
a a
E Ek R k 1 1 1 1 R kln ln ln T 40374 K
k RT RT E k T T T T E k (5 p)
Barem elaborat de
prof Irina Popescu Colegiul Naţional bdquoI L Caragialerdquo Ploieşti
prof Iuliana Costeniuc Colegiul Naţional bdquoGrigore Moisilrdquo Bucureşti
prof Vasile Sorohan Colegiul Naţional bdquoCostache Negruzzirdquo Iaşi
pag 5 din 7
Y D E F
Z G H I
2)
L M N O
P R S
(14-pentadiena)
Subiectul IV helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 30 puncte
A 10 puncte a 25 puncte
A B
05 puncte 1 punct
acid 2-oxietanoilbenzoic 05 puncte acid 5-etanoil-2-hidroxibenzoic 05 puncte
b) (6 ecuații x 0 5 = 3 puncte) Obs Se acordă 60 din punctaj dacă ecuațiile reacțiilor sunt
corecte dar numărul lor este diferit de cel din cerință
(CH3)3CndashCOOH rarr (CH3)3Cndash
(CH3)3CndashCONH2
(CH3)3CndashNH2 (terțbutilamina = Z)
C6H5ndashCOOH rarr C6H5ndashCOCl
rarr C6H5ndashCONHndashC(CH3)3
rarr C6H5ndashCH2ndashNHndashC(CH3)3
- red cu Na ndashOH sau LiAlH4
c) 45 puncte
4 formule de structură x 1 punct = 4 puncte
pag 6 din 7
C D
E F
G Toluen 05 puncte
B 10 puncte
Substanța A C10H16O2 (NE = 3)
A H2 = 1 3 rArr 3 legături π
Reactia iodoformului este o reacție specifică pentru grupa carbonil cetonic care are icircn poziția o
grupă metil
Reacția 1 (HO- - H2O) este o condensare crotonică intramoleculară
formula de structură a lui B este
formula de structură a lui A este
D E F G
CH3
CH
COOCH3
CH2OH
CH3
CH3
CH
COOH
CH2OH
CH3
Structura A = 5 puncte
B D E F G - 5 structuri x 1 = 5 puncte
pag 7 din 7
C 10 puncte
1 2 puncte
Izomerul orto formează legături de hidrogen intramoleculare (05 puncte)
Izomerul para formează legături de hidrogen intermoleculare (05 puncte)
Deci punctul de fierbere izomer para gt punctul de fierbere izomer orto izomerul para nu poate fi
antrenat cu vapori de apă (1 punct)
2 3 puncte
(C2H5)2NH + CH3-COCl rarr CH3-CON(C2H5)2 + HCl
(C2H5)3 + HCl rarr (C2H5)3NH+Cl
- 2 x 075 = 15 puncte
Amestecul final de reacție va conține următorii compuși
- NN-dietilacetamida clorura de trietilamoniu și excesul de clorură de acetil 3x05= 15 puncte
3 5 puncte
C6H
5 C
O
CH (CH3)2
CH3MgBr
C6H
5 C CH (CH3)2
CH3
OH
KMnO4H
2O
C6H
5 C
CH3
OH
C
CH3
OH
CH3 C
6H
5 C
O
C(CH3)3
1 +
2 + H2O
H2O3 --
4 +
5H+
H2O--
1 2 - adiție CH3MgBr (la grupa carbonil) urmată de hidroliză
3 4 - deshidratare și oxidarea dublei legături cu reactiv Baeyer
5 - transpoziție pinacolică
5 ecuații x 1punct = 5 puncte
Obs Se acordă 60 din punctaj dacă ecuațiile reacțiilor sunt corecte dar numărul lor este diferit de cel
din cerință
Barem elaborat de
prof Carmen Bodea Colegiul Național Silvania Zalău
prof Mariana Pop Liceul Teoretic Emil Racoviță Baia Mare
pag 1 din 3
OLIMPIADA DE CHIMIE
etapa județeanăa municipiului Bucureşti
17 martie 2018
Clasa a XII-a
Varianta 1
Subiectul I helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 20 puncte
A Un amestec de metanol şi benzen icircn raport molar 2 3 are puterea calorică inferioară de 3745 MJkg La
arderea unui mol de benzen se degajă de 45 ori mai multă căldură decacirct la arderea unui mol de metanol apa
obţinută fiind icircn stare gazoasă Se cer
a) calculaţi puterea calorică inferioară a unui amestec echimolar de metanol şi benzen
b) calculaţi puterea calorică superioară a metanolului știind că entalpia standard de vaporizare a apei este 0
2vap H O( )
H 44 kJmol l
B La 200 C icircntr-un calorimetru cu capacitatea calorică C = 3 JK se introduc 4 g NaOH şi 146 mL de apă
distilată ( 1 g mL ) După dizolvare sistemul calorimetric se răceşte la 200
C şi apoi soluţia de NaOH se
neutralizează cu o soluţie de HCl de concentraţie 1 M ( s 1 g mL ) avacircnd temperatura 200
C Toate soluţiile
au căldura specifică 1 1c 418 J g K Știind că entalpia molară de dizolvare a NaOH este
0
diz NaOH(s)H 413 kJmol şi entalpia de neutralizare a unui acid tare cu o bază tare este
0
neutrH 5725 kJmol de apă formată se cer
a) temperatura soluţiei obţinute după dizolvarea NaOH
b) temperatura soluţiei finale după neutralizare
Subiectul II helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25 puncte
Se cunosc datele termochimice din tabelul următor 0
subl K(s)H
(kJmol)
0
subl2 (s)I
H
(kJmol)
0
dis2I (g)
H
(kJmol)
K(g)I
(kJmol)
0
diz KI(s)H
(kJmol)
1 I(g)I
(kJmol)
0
f KI(s)H
(kJmol)
0
hidr(aq)K
H
(kJmol)
0
hidr(aq)I
H
(kJmol)
878 628 1525 + 4192 + 1935 10084 - 3279 - 320 - 308
icircn care 0
subl K(s)H - entalpia standard de sublimare a potasiului 2
0
subl I (s)H - entalpia standard de sublimare a
iodului K(g)I - energia de ionizare a potasiului 1 I(g)I - prima energie de ionizare a iodului 0
diz KI(s)H - entalpia
standard de dizolvare a iodurii de potasiu 0
f KI(s)H - entalpia standard de formare a iodurii de potasiu
0
hidr K (aq)H şi 0
hidr I (aq)H - entalpia standard de hidratare a ionului de K respectiv a ionului de I
De asemenea se dau ciclurile
K(s)
K(g)
K(g)
+ 12
I2(s)
I(g)
I(g)+
KI(s)
hidratareK(aq) I(aq)+
U0KI
subl
imar
e
I2(g)21
dis
oci
ere
sub
lim
are
A
dizo
lvar
e
IK
pag 2 din 3
A) Se dizolvă 1 mol de KI(s) icircntr-o cantitate mare de apă obţinacircndu-se o soluţie foarte diluată Folosind
ciclurile de mai sus şi datele termochimice din tabelul dat calculaţi
a) energia de rețea a iodurii de potasiu0
KI(s)U (energia care se degajă la formarea unui mol de KI(s) (cristal) ca
urmare a atracțiilor electrostatice icircntre ionii gazoși de sarcini opuse (g) (g) (s)K I K I )
b) I(g)A - afinitatea pentru electron a iodului
B) Molecula de iod se poate scinda icircn două moduri
2 (s) (g) (g)(1) I I I 2 (s) (g)(2) I 2I
Folosind datele termochimice corespunzătoare
a) calculaţi variaţia de entalpie ce icircnsoțește procesul (1)
b) calculaţi variaţia de entalpie ce icircnsoțește procesul 2 (g)(s)
I 2e 2I
c) consideracircndu-se procesele de recombinare a fragmentelor rezultate icircn scindările (1) şi (2) precizaţi care
proces este favorizat termodinamic
Subiectul III helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25 puncte
O lamă de zinc pur cu masa suficient de mare este pusă icircn contact cu o soluție apoasă bine oxigenată
(2OP = 1 atm = const) care conţine HCI și ZnCl2 Concentrația HCl și concentraţia ZnCl2 sunt HClC = 1 M
respectiv 2ZnClC = 1 M iar temperatura electrolitului este de 25
0 C bdquoDizolvareardquo Zn icircn această soluție ar putea fi
reprezentată prin ecuaţia
2 2 2
1Zn 2HCI O ZnCl H O
2
Cunoscacircndu-se potenţialele standard de reducere 0
2Zn Zn0762 V şi
2 2
0
O H H O1229 V se cere
a) precizaţi dacă Zn bdquose dizolvărdquo sau nu icircn soluția dată
b) dacă Zn bdquose dizolvărdquo icircn soluția dată consideracircndu-se volumul soluției constant determinaţi prin calcul
concentraţia molară a ionilor 2Zn
la care procesul spontan icircncetează Explicaţi concluzia la care aţi ajuns
Informație
Pentru procesul de reducere ox ne red ecuaţia lui Nernst pentru potenţialul de reducere la 250 C este
0
0059 [ ]lg
[ ]ox red ox red
ox
n red unde [ ]ox - concentrația formei oxidate [ ]red - concentrația formei
reduse n - numărul de electroni implicat icircn procesul redox
Subiectul IV helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 30 puncte
Ecuaţia reacţiei de descompunere a substanței X este X(g) 2Y(g) 2Z(g)
La descompunere presiunea totală (P) icircn sistem variază astfel
t (s) 0 200 400 600 800 1200 1600
P (Torr) 300 4632 5968 706 7957 929 10183
Temperatura se menține constantă şi este 298 K De asemenea volumul reactorului este constant şi amestecul de
reacție se comportă ca un gaz perfect Se cer
a) verificaţi faptul că reacţia de descompunere a substanței X este de ordinul 1
b) determinaţi constanta de viteză şi timpul de icircnjumătățire
c) calculaţi presiunea amestecului de reacție după 15 minute şi la sfacircrşitul reacţiei
pag 3 din 3
d) cunoscacircndu-se energia de activare 410 J molaE calculaţi temperatura la care icircn 800 s reacționează 90
din cantitatea inițială de substanță X
Informații
1) Pentru reacțiile de ordinul 1 0 (X)
X
Cln k t
C unde 0 (X)C - concentraţia inițială a reactantului X iar
XC - concentraţia la momentul t a reactantului X k - constanta de viteză
2) Timpul de icircnjumătățire 12t reprezintă timpul icircn care concentraţia inițială a reactantului scade la jumătate
Se dau
- mase atomice H ndash 1 C ndash 12 N ndash 14 O ndash 16 Na ndash 23 K ndash 39 I ndash 127 Zn ndash 65 Cl ndash 355
- volumul molar (cn) 3 1
mV 224 dm mol
- numărul lui Avogadro 23 1
AN 6022 10 mol
- constanta universală a gazelor 3 1 1 1 1R 0082 atm dm mol K 8314 J mol K
- numărul lui Faraday 1F 96485 C mol 51 atm 1013 10 Pa
NOTĂ Timp de lucru 3 ore
Subiecte elaborate şi prelucrate de
prof Irina Popescu Colegiul Naţional bdquoI L Caragialerdquo Ploieşti
prof Iuliana Costeniuc Colegiul Naţional bdquoGrigore Moisilrdquo Bucureşti
prof Vasile Sorohan Colegiul Naţional bdquoCostache Negruzzirdquo Iaşi
pag 1 din 5
OLIMPIADA DE CHIMIE
etapa județeanăa municipiului Bucureşti
17 martie 2018
Clasa a XII-a
Varianta 1
BAREM DE EVALUARE ȘI DE NOTARE
Orice modalitate corectă de rezolvare a cerințelor se va puncta corespunzător
Subiectul I helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 20 puncte
A) 10 puncte
a)
3
6 6
3 3
6 6 6 6
0
c CH OH( )
0
c C H ( )
3
CH OH CH OH
3
C H C H
3
am
H a kJmol
H 45a kJmol
n 2x moli m 64 10 x kg se degajă2xa kJ
n 3x moli m 234 10 x kg se degaja135xa kJ
m 298 10 x kg se dega
l
l
3
6 6
33
0
c CH OH( )
0
c C H ( )
jă Q =155x kJ
37450 298 10Q q m 155xa 37450 298 10 x a 720
155
H a 720 kJmol
H 45a 3240 kJmol
l
l
(3 p)
3 6 6CH OH C H amn n 1 mol m 110 g 011 kgse degajă (720 3240) kJ
3960q 36000 kJkg
011
(2 p)
b)
i c i
1000 1000q H q 720 22500 kJkg
M 32
s iq q n 44 unde n - numărul de moli de apă care rezultă la arderea unui kg de metanol
(2 p)
3 2
3 2 2 2
CH OH H O(g)
s i
3CH OH O CO (g) 2H O(g)
2
2m 1 kg n kmoli 625 moli
32
q q n 44 22500 625 44 25250 kJkg
(3 p)
pag 2 din 5
B) 10 puncte
a)
cedat primit
NaOH primit
0
s
s
0
i i
Q Q
n 01 moli Q 01 41300 4130 J
Q 4130Q (C m c) t t 655
C m c 3 150 418
t t t t t t 2655 C
(4 p)
b)
2NaOH H O(formata) neutr
primit
sf
sf
HCl s s
sf
n 01 moli n 01 moli H 01 ( 5725) 5725 kJ 5725 J
Q 5725 J
QQ (C m c) t t
C m c
n 01 moli V 01 L soluţie HCl m 100 g soluţie HCl
m 150 100 250 g soluţie NaC
l
(4 p)
0 0
f i f
5725t t t 546 t 2546 C
3 250 418
(2 p)
Subiectul II helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25 puncte
A) 10 puncte
Aplicacircnd legea lui Hess icircn ciclurile date rezultă
a) 0 0 0 0
KI(s) diz KI(s) hidr hidrK (aq) I (aq)U H H H
0 0 0 0
KI(s) hidr hidr diz KI(s)K (aq) I (aq)U H H H 64735 kJmol (5 p)
b) 2 2
0 0 0 0 0
f KI(s) subl K(s) subl I (s) disoc I (g) K(g) I(g) KI(s)
1 1H H H H I A U
2 2
2 2
0 0 0 0 0
I(g) f KI(s) subl K(s) subl I (s) disoc I (g) K(g) KI(s)
1 1A H H H H I U 2952 kJmol
2 2 (5 p)
B) 15 puncte
a) 2 (s) (g) (g)(1) I I I 0
1H
2
0
2 (s) 2 (g) subl I (s)I I H 628 kJmol
2
0
2 (g) (g) disoc I (g)I 2I H 1525 kJmol
(g) (g) 1 I(g)I I e I 10084 kJmol
(g) (g) I(g)I e I A 2952 kJmol
2 2
0 0 0
1 subl I (s) disoc I (g) 1 I(g) I(g)H H H I A 9285 kJmol (5 p)
b)
2 (s) (g)I 2e 2I
2
0
2 (s) 2 (g) subl I (s)I I H 628 kJmol
2
0
2 (g) (g) disoc I (g)I 2I H 1525 kJmol
pag 3 din 5
(g) (g) I(g)2I 2e 2I 2A 2 ( 2952) kJ
2 2
0 0 0
subl I (s) disoc I (g) I(g)H H H 2A 3751 kJmol (5 p)
c)
Consideracircndu-se procesele de recombinare a fragmentelor rezultate icircn scindările (1) şi (2)
(g) (g) 2 (s)I I I
2 2
0 0 0 0
1 1 subl I (s) disoc I (g) 1 I(g) I(g)
H H ( H H I A ) 9285 kJmol
(g) 2 (s)2I I
2 2
0 0 0
2 subl I (s) disoc I (g)
H ( H H ) 2153 kJmol (4 p)
Inversul procesului (1) este favorizat energetic deoarece recombinarea fragmentelor este un proces puternic
exoterm (1 p)
Subiectul III helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25 puncte
a)
2
2 0 2
1 Zn Zn
0059Oxidare Zn Zn 2e lg[Zn ]
2
(3 p)
22 2
0 2 12
2 2 2 OH OO H
1 0059Reducere 2H O 2e H O lg([H ] p )
2 2
(3 p)
2[Zn ] [H ] 1M 2OP 1 atm
2 22
0 0
2 1 H OO H Zn ZnE 1229 ( 0762) 1991 V gt 0 (3 p)
dizolvarea zincului icircn soluția data are loc spontan (1 p)
b) Icircn timpul dizolvării Zn concentrația ionilor Zn2+
crește iar cea a H+ scade Procesul icircncetează atunci cacircnd
concentrațiile Zn2+
și H+ ajung la astfel de valori icircncacirct forţa electromotoare E este egală cu zero (3 p)
2 2 2 22 2
2 20 0 0 0
2 1 2 2H O H OO H O HZn Zn Zn Zn
0059 [H ] 0059 [Zn ]E lg 0 lg
2 [Zn ] 2 [H ]
2 267
2 2
[Zn ] [Zn ]lg 6749 3 10
[H ] [H ]
(3 p)
Pe baza raportului de mai sus se pot evalua concentrațiile ionilor Zn2+
și H+ atunci cacircnd procesul icircncetează
Scăderea concentrației H+ este de două ori mai rapidă decacirct creșterea concentrației ionilor Zn
2+ Astfel
concentrațiile ionilor Zn2+
și H+ sunt date de ecuaţiile
2
2
Zn[Zn ] 1 C
şi 2H Zn[H ] 1 C 1 2 C
(4 p)
2
2 2 2
2
67 2 67Zn
2 Zn Zn Zn
Zn
1 C3 10 (1 4 C 4 C ) n 1 C unde n 3 10
(1 2 C )
2 2
2
Zn Zn4n C (4n 1) C n 1 0
4n 1 4n şi n 1 n
2 2 2 2
2
Zn Zn Zn Zn4n C 4n C n 0 2 C 1 C 05 şi 2H Zn
C 2 C 1 2[Zn ] 15M (3 p)
[H ] 0 adică bdquodizolvareardquo Zn icircncetează atunci cacircnd tot HCl s-a consumat icircn proces (2 p)
pag 4 din 5
Subiectul IV helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 30 puncte
a)
Fie - gradul de disociere al reactantului X
X (reacţ) X (reacţ)
0 (X) 0
C P
C P X (reacţ) 0 0 X (reacţ) 0XP P P P P (1 ) P unde XP - presiunea parţială a
reactantului X la momentul t
X(g) 2Y(g) 2Z(g)
Momentul PX PY PZ P
t 0 P0 - -
t 0(1 ) P 02 P 02 P 0(1 3 ) P
t 0 02P 02P 04P
k t0 0
X 0
0 (X)
X
C P P 1ln ln ln k t ln k t 1 e
C P (1 )P 1
La momentul t 0P (1 3 ) P k t k t
0 0 0 0P P 3(1 e )P P 4P 3P e
k t k t0 0
0 0
4P P 3Pe e
3P 4P P
0
0
3Pk t ln
4P P
0
0
3P1k ln
t 4P P
(6 p)
t = 200 s (1) 3 1
1k 10 s
t = 400 s (2) 3 1
1k 10 s
t = 600 s (3) 4 1
1k 999 10 s
t = 800 s (4) 3 1
1k 10 s
t = 1200 s (5) 3 1
1k 10 s
(1) (2) (3) (4) (5)
1 1 1 1 1k k k k k k rezultă că reacţia este de ordinul 1 (5 p)
b) Constanta de viteză la 298 K este 3 1k 10 s (1 p)
12 3
ln 2 0693n 1 t 693 s
k 10 (3 p)
c) La momentul t = 15 min de la icircnceputul reacţiei k t k t
0 0 0P 4P 3P e (4 3 e )P 834 Torr (3 p)
0P 4P 1200 Torr (3 p)
d) 0 0
X 0
P P 1 1 1ln ln k t ln k t k ln
P (1 )P 1 t 1
La t = 800 s 3 11 1
k ln 2878 10 s800 1 09
(4 p)
EaRTk A e
pag 5 din 5
E
RTa
k A e
a a
a a
E Ek R k 1 1 1 1 R kln ln ln T 40374 K
k RT RT E k T T T T E k (5 p)
Barem elaborat de
prof Irina Popescu Colegiul Naţional bdquoI L Caragialerdquo Ploieşti
prof Iuliana Costeniuc Colegiul Naţional bdquoGrigore Moisilrdquo Bucureşti
prof Vasile Sorohan Colegiul Naţional bdquoCostache Negruzzirdquo Iaşi
pag 6 din 7
C D
E F
G Toluen 05 puncte
B 10 puncte
Substanța A C10H16O2 (NE = 3)
A H2 = 1 3 rArr 3 legături π
Reactia iodoformului este o reacție specifică pentru grupa carbonil cetonic care are icircn poziția o
grupă metil
Reacția 1 (HO- - H2O) este o condensare crotonică intramoleculară
formula de structură a lui B este
formula de structură a lui A este
D E F G
CH3
CH
COOCH3
CH2OH
CH3
CH3
CH
COOH
CH2OH
CH3
Structura A = 5 puncte
B D E F G - 5 structuri x 1 = 5 puncte
pag 7 din 7
C 10 puncte
1 2 puncte
Izomerul orto formează legături de hidrogen intramoleculare (05 puncte)
Izomerul para formează legături de hidrogen intermoleculare (05 puncte)
Deci punctul de fierbere izomer para gt punctul de fierbere izomer orto izomerul para nu poate fi
antrenat cu vapori de apă (1 punct)
2 3 puncte
(C2H5)2NH + CH3-COCl rarr CH3-CON(C2H5)2 + HCl
(C2H5)3 + HCl rarr (C2H5)3NH+Cl
- 2 x 075 = 15 puncte
Amestecul final de reacție va conține următorii compuși
- NN-dietilacetamida clorura de trietilamoniu și excesul de clorură de acetil 3x05= 15 puncte
3 5 puncte
C6H
5 C
O
CH (CH3)2
CH3MgBr
C6H
5 C CH (CH3)2
CH3
OH
KMnO4H
2O
C6H
5 C
CH3
OH
C
CH3
OH
CH3 C
6H
5 C
O
C(CH3)3
1 +
2 + H2O
H2O3 --
4 +
5H+
H2O--
1 2 - adiție CH3MgBr (la grupa carbonil) urmată de hidroliză
3 4 - deshidratare și oxidarea dublei legături cu reactiv Baeyer
5 - transpoziție pinacolică
5 ecuații x 1punct = 5 puncte
Obs Se acordă 60 din punctaj dacă ecuațiile reacțiilor sunt corecte dar numărul lor este diferit de cel
din cerință
Barem elaborat de
prof Carmen Bodea Colegiul Național Silvania Zalău
prof Mariana Pop Liceul Teoretic Emil Racoviță Baia Mare
pag 1 din 3
OLIMPIADA DE CHIMIE
etapa județeanăa municipiului Bucureşti
17 martie 2018
Clasa a XII-a
Varianta 1
Subiectul I helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 20 puncte
A Un amestec de metanol şi benzen icircn raport molar 2 3 are puterea calorică inferioară de 3745 MJkg La
arderea unui mol de benzen se degajă de 45 ori mai multă căldură decacirct la arderea unui mol de metanol apa
obţinută fiind icircn stare gazoasă Se cer
a) calculaţi puterea calorică inferioară a unui amestec echimolar de metanol şi benzen
b) calculaţi puterea calorică superioară a metanolului știind că entalpia standard de vaporizare a apei este 0
2vap H O( )
H 44 kJmol l
B La 200 C icircntr-un calorimetru cu capacitatea calorică C = 3 JK se introduc 4 g NaOH şi 146 mL de apă
distilată ( 1 g mL ) După dizolvare sistemul calorimetric se răceşte la 200
C şi apoi soluţia de NaOH se
neutralizează cu o soluţie de HCl de concentraţie 1 M ( s 1 g mL ) avacircnd temperatura 200
C Toate soluţiile
au căldura specifică 1 1c 418 J g K Știind că entalpia molară de dizolvare a NaOH este
0
diz NaOH(s)H 413 kJmol şi entalpia de neutralizare a unui acid tare cu o bază tare este
0
neutrH 5725 kJmol de apă formată se cer
a) temperatura soluţiei obţinute după dizolvarea NaOH
b) temperatura soluţiei finale după neutralizare
Subiectul II helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25 puncte
Se cunosc datele termochimice din tabelul următor 0
subl K(s)H
(kJmol)
0
subl2 (s)I
H
(kJmol)
0
dis2I (g)
H
(kJmol)
K(g)I
(kJmol)
0
diz KI(s)H
(kJmol)
1 I(g)I
(kJmol)
0
f KI(s)H
(kJmol)
0
hidr(aq)K
H
(kJmol)
0
hidr(aq)I
H
(kJmol)
878 628 1525 + 4192 + 1935 10084 - 3279 - 320 - 308
icircn care 0
subl K(s)H - entalpia standard de sublimare a potasiului 2
0
subl I (s)H - entalpia standard de sublimare a
iodului K(g)I - energia de ionizare a potasiului 1 I(g)I - prima energie de ionizare a iodului 0
diz KI(s)H - entalpia
standard de dizolvare a iodurii de potasiu 0
f KI(s)H - entalpia standard de formare a iodurii de potasiu
0
hidr K (aq)H şi 0
hidr I (aq)H - entalpia standard de hidratare a ionului de K respectiv a ionului de I
De asemenea se dau ciclurile
K(s)
K(g)
K(g)
+ 12
I2(s)
I(g)
I(g)+
KI(s)
hidratareK(aq) I(aq)+
U0KI
subl
imar
e
I2(g)21
dis
oci
ere
sub
lim
are
A
dizo
lvar
e
IK
pag 2 din 3
A) Se dizolvă 1 mol de KI(s) icircntr-o cantitate mare de apă obţinacircndu-se o soluţie foarte diluată Folosind
ciclurile de mai sus şi datele termochimice din tabelul dat calculaţi
a) energia de rețea a iodurii de potasiu0
KI(s)U (energia care se degajă la formarea unui mol de KI(s) (cristal) ca
urmare a atracțiilor electrostatice icircntre ionii gazoși de sarcini opuse (g) (g) (s)K I K I )
b) I(g)A - afinitatea pentru electron a iodului
B) Molecula de iod se poate scinda icircn două moduri
2 (s) (g) (g)(1) I I I 2 (s) (g)(2) I 2I
Folosind datele termochimice corespunzătoare
a) calculaţi variaţia de entalpie ce icircnsoțește procesul (1)
b) calculaţi variaţia de entalpie ce icircnsoțește procesul 2 (g)(s)
I 2e 2I
c) consideracircndu-se procesele de recombinare a fragmentelor rezultate icircn scindările (1) şi (2) precizaţi care
proces este favorizat termodinamic
Subiectul III helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25 puncte
O lamă de zinc pur cu masa suficient de mare este pusă icircn contact cu o soluție apoasă bine oxigenată
(2OP = 1 atm = const) care conţine HCI și ZnCl2 Concentrația HCl și concentraţia ZnCl2 sunt HClC = 1 M
respectiv 2ZnClC = 1 M iar temperatura electrolitului este de 25
0 C bdquoDizolvareardquo Zn icircn această soluție ar putea fi
reprezentată prin ecuaţia
2 2 2
1Zn 2HCI O ZnCl H O
2
Cunoscacircndu-se potenţialele standard de reducere 0
2Zn Zn0762 V şi
2 2
0
O H H O1229 V se cere
a) precizaţi dacă Zn bdquose dizolvărdquo sau nu icircn soluția dată
b) dacă Zn bdquose dizolvărdquo icircn soluția dată consideracircndu-se volumul soluției constant determinaţi prin calcul
concentraţia molară a ionilor 2Zn
la care procesul spontan icircncetează Explicaţi concluzia la care aţi ajuns
Informație
Pentru procesul de reducere ox ne red ecuaţia lui Nernst pentru potenţialul de reducere la 250 C este
0
0059 [ ]lg
[ ]ox red ox red
ox
n red unde [ ]ox - concentrația formei oxidate [ ]red - concentrația formei
reduse n - numărul de electroni implicat icircn procesul redox
Subiectul IV helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 30 puncte
Ecuaţia reacţiei de descompunere a substanței X este X(g) 2Y(g) 2Z(g)
La descompunere presiunea totală (P) icircn sistem variază astfel
t (s) 0 200 400 600 800 1200 1600
P (Torr) 300 4632 5968 706 7957 929 10183
Temperatura se menține constantă şi este 298 K De asemenea volumul reactorului este constant şi amestecul de
reacție se comportă ca un gaz perfect Se cer
a) verificaţi faptul că reacţia de descompunere a substanței X este de ordinul 1
b) determinaţi constanta de viteză şi timpul de icircnjumătățire
c) calculaţi presiunea amestecului de reacție după 15 minute şi la sfacircrşitul reacţiei
pag 3 din 3
d) cunoscacircndu-se energia de activare 410 J molaE calculaţi temperatura la care icircn 800 s reacționează 90
din cantitatea inițială de substanță X
Informații
1) Pentru reacțiile de ordinul 1 0 (X)
X
Cln k t
C unde 0 (X)C - concentraţia inițială a reactantului X iar
XC - concentraţia la momentul t a reactantului X k - constanta de viteză
2) Timpul de icircnjumătățire 12t reprezintă timpul icircn care concentraţia inițială a reactantului scade la jumătate
Se dau
- mase atomice H ndash 1 C ndash 12 N ndash 14 O ndash 16 Na ndash 23 K ndash 39 I ndash 127 Zn ndash 65 Cl ndash 355
- volumul molar (cn) 3 1
mV 224 dm mol
- numărul lui Avogadro 23 1
AN 6022 10 mol
- constanta universală a gazelor 3 1 1 1 1R 0082 atm dm mol K 8314 J mol K
- numărul lui Faraday 1F 96485 C mol 51 atm 1013 10 Pa
NOTĂ Timp de lucru 3 ore
Subiecte elaborate şi prelucrate de
prof Irina Popescu Colegiul Naţional bdquoI L Caragialerdquo Ploieşti
prof Iuliana Costeniuc Colegiul Naţional bdquoGrigore Moisilrdquo Bucureşti
prof Vasile Sorohan Colegiul Naţional bdquoCostache Negruzzirdquo Iaşi
pag 1 din 5
OLIMPIADA DE CHIMIE
etapa județeanăa municipiului Bucureşti
17 martie 2018
Clasa a XII-a
Varianta 1
BAREM DE EVALUARE ȘI DE NOTARE
Orice modalitate corectă de rezolvare a cerințelor se va puncta corespunzător
Subiectul I helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 20 puncte
A) 10 puncte
a)
3
6 6
3 3
6 6 6 6
0
c CH OH( )
0
c C H ( )
3
CH OH CH OH
3
C H C H
3
am
H a kJmol
H 45a kJmol
n 2x moli m 64 10 x kg se degajă2xa kJ
n 3x moli m 234 10 x kg se degaja135xa kJ
m 298 10 x kg se dega
l
l
3
6 6
33
0
c CH OH( )
0
c C H ( )
jă Q =155x kJ
37450 298 10Q q m 155xa 37450 298 10 x a 720
155
H a 720 kJmol
H 45a 3240 kJmol
l
l
(3 p)
3 6 6CH OH C H amn n 1 mol m 110 g 011 kgse degajă (720 3240) kJ
3960q 36000 kJkg
011
(2 p)
b)
i c i
1000 1000q H q 720 22500 kJkg
M 32
s iq q n 44 unde n - numărul de moli de apă care rezultă la arderea unui kg de metanol
(2 p)
3 2
3 2 2 2
CH OH H O(g)
s i
3CH OH O CO (g) 2H O(g)
2
2m 1 kg n kmoli 625 moli
32
q q n 44 22500 625 44 25250 kJkg
(3 p)
pag 2 din 5
B) 10 puncte
a)
cedat primit
NaOH primit
0
s
s
0
i i
Q Q
n 01 moli Q 01 41300 4130 J
Q 4130Q (C m c) t t 655
C m c 3 150 418
t t t t t t 2655 C
(4 p)
b)
2NaOH H O(formata) neutr
primit
sf
sf
HCl s s
sf
n 01 moli n 01 moli H 01 ( 5725) 5725 kJ 5725 J
Q 5725 J
QQ (C m c) t t
C m c
n 01 moli V 01 L soluţie HCl m 100 g soluţie HCl
m 150 100 250 g soluţie NaC
l
(4 p)
0 0
f i f
5725t t t 546 t 2546 C
3 250 418
(2 p)
Subiectul II helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25 puncte
A) 10 puncte
Aplicacircnd legea lui Hess icircn ciclurile date rezultă
a) 0 0 0 0
KI(s) diz KI(s) hidr hidrK (aq) I (aq)U H H H
0 0 0 0
KI(s) hidr hidr diz KI(s)K (aq) I (aq)U H H H 64735 kJmol (5 p)
b) 2 2
0 0 0 0 0
f KI(s) subl K(s) subl I (s) disoc I (g) K(g) I(g) KI(s)
1 1H H H H I A U
2 2
2 2
0 0 0 0 0
I(g) f KI(s) subl K(s) subl I (s) disoc I (g) K(g) KI(s)
1 1A H H H H I U 2952 kJmol
2 2 (5 p)
B) 15 puncte
a) 2 (s) (g) (g)(1) I I I 0
1H
2
0
2 (s) 2 (g) subl I (s)I I H 628 kJmol
2
0
2 (g) (g) disoc I (g)I 2I H 1525 kJmol
(g) (g) 1 I(g)I I e I 10084 kJmol
(g) (g) I(g)I e I A 2952 kJmol
2 2
0 0 0
1 subl I (s) disoc I (g) 1 I(g) I(g)H H H I A 9285 kJmol (5 p)
b)
2 (s) (g)I 2e 2I
2
0
2 (s) 2 (g) subl I (s)I I H 628 kJmol
2
0
2 (g) (g) disoc I (g)I 2I H 1525 kJmol
pag 3 din 5
(g) (g) I(g)2I 2e 2I 2A 2 ( 2952) kJ
2 2
0 0 0
subl I (s) disoc I (g) I(g)H H H 2A 3751 kJmol (5 p)
c)
Consideracircndu-se procesele de recombinare a fragmentelor rezultate icircn scindările (1) şi (2)
(g) (g) 2 (s)I I I
2 2
0 0 0 0
1 1 subl I (s) disoc I (g) 1 I(g) I(g)
H H ( H H I A ) 9285 kJmol
(g) 2 (s)2I I
2 2
0 0 0
2 subl I (s) disoc I (g)
H ( H H ) 2153 kJmol (4 p)
Inversul procesului (1) este favorizat energetic deoarece recombinarea fragmentelor este un proces puternic
exoterm (1 p)
Subiectul III helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25 puncte
a)
2
2 0 2
1 Zn Zn
0059Oxidare Zn Zn 2e lg[Zn ]
2
(3 p)
22 2
0 2 12
2 2 2 OH OO H
1 0059Reducere 2H O 2e H O lg([H ] p )
2 2
(3 p)
2[Zn ] [H ] 1M 2OP 1 atm
2 22
0 0
2 1 H OO H Zn ZnE 1229 ( 0762) 1991 V gt 0 (3 p)
dizolvarea zincului icircn soluția data are loc spontan (1 p)
b) Icircn timpul dizolvării Zn concentrația ionilor Zn2+
crește iar cea a H+ scade Procesul icircncetează atunci cacircnd
concentrațiile Zn2+
și H+ ajung la astfel de valori icircncacirct forţa electromotoare E este egală cu zero (3 p)
2 2 2 22 2
2 20 0 0 0
2 1 2 2H O H OO H O HZn Zn Zn Zn
0059 [H ] 0059 [Zn ]E lg 0 lg
2 [Zn ] 2 [H ]
2 267
2 2
[Zn ] [Zn ]lg 6749 3 10
[H ] [H ]
(3 p)
Pe baza raportului de mai sus se pot evalua concentrațiile ionilor Zn2+
și H+ atunci cacircnd procesul icircncetează
Scăderea concentrației H+ este de două ori mai rapidă decacirct creșterea concentrației ionilor Zn
2+ Astfel
concentrațiile ionilor Zn2+
și H+ sunt date de ecuaţiile
2
2
Zn[Zn ] 1 C
şi 2H Zn[H ] 1 C 1 2 C
(4 p)
2
2 2 2
2
67 2 67Zn
2 Zn Zn Zn
Zn
1 C3 10 (1 4 C 4 C ) n 1 C unde n 3 10
(1 2 C )
2 2
2
Zn Zn4n C (4n 1) C n 1 0
4n 1 4n şi n 1 n
2 2 2 2
2
Zn Zn Zn Zn4n C 4n C n 0 2 C 1 C 05 şi 2H Zn
C 2 C 1 2[Zn ] 15M (3 p)
[H ] 0 adică bdquodizolvareardquo Zn icircncetează atunci cacircnd tot HCl s-a consumat icircn proces (2 p)
pag 4 din 5
Subiectul IV helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 30 puncte
a)
Fie - gradul de disociere al reactantului X
X (reacţ) X (reacţ)
0 (X) 0
C P
C P X (reacţ) 0 0 X (reacţ) 0XP P P P P (1 ) P unde XP - presiunea parţială a
reactantului X la momentul t
X(g) 2Y(g) 2Z(g)
Momentul PX PY PZ P
t 0 P0 - -
t 0(1 ) P 02 P 02 P 0(1 3 ) P
t 0 02P 02P 04P
k t0 0
X 0
0 (X)
X
C P P 1ln ln ln k t ln k t 1 e
C P (1 )P 1
La momentul t 0P (1 3 ) P k t k t
0 0 0 0P P 3(1 e )P P 4P 3P e
k t k t0 0
0 0
4P P 3Pe e
3P 4P P
0
0
3Pk t ln
4P P
0
0
3P1k ln
t 4P P
(6 p)
t = 200 s (1) 3 1
1k 10 s
t = 400 s (2) 3 1
1k 10 s
t = 600 s (3) 4 1
1k 999 10 s
t = 800 s (4) 3 1
1k 10 s
t = 1200 s (5) 3 1
1k 10 s
(1) (2) (3) (4) (5)
1 1 1 1 1k k k k k k rezultă că reacţia este de ordinul 1 (5 p)
b) Constanta de viteză la 298 K este 3 1k 10 s (1 p)
12 3
ln 2 0693n 1 t 693 s
k 10 (3 p)
c) La momentul t = 15 min de la icircnceputul reacţiei k t k t
0 0 0P 4P 3P e (4 3 e )P 834 Torr (3 p)
0P 4P 1200 Torr (3 p)
d) 0 0
X 0
P P 1 1 1ln ln k t ln k t k ln
P (1 )P 1 t 1
La t = 800 s 3 11 1
k ln 2878 10 s800 1 09
(4 p)
EaRTk A e
pag 5 din 5
E
RTa
k A e
a a
a a
E Ek R k 1 1 1 1 R kln ln ln T 40374 K
k RT RT E k T T T T E k (5 p)
Barem elaborat de
prof Irina Popescu Colegiul Naţional bdquoI L Caragialerdquo Ploieşti
prof Iuliana Costeniuc Colegiul Naţional bdquoGrigore Moisilrdquo Bucureşti
prof Vasile Sorohan Colegiul Naţional bdquoCostache Negruzzirdquo Iaşi
pag 7 din 7
C 10 puncte
1 2 puncte
Izomerul orto formează legături de hidrogen intramoleculare (05 puncte)
Izomerul para formează legături de hidrogen intermoleculare (05 puncte)
Deci punctul de fierbere izomer para gt punctul de fierbere izomer orto izomerul para nu poate fi
antrenat cu vapori de apă (1 punct)
2 3 puncte
(C2H5)2NH + CH3-COCl rarr CH3-CON(C2H5)2 + HCl
(C2H5)3 + HCl rarr (C2H5)3NH+Cl
- 2 x 075 = 15 puncte
Amestecul final de reacție va conține următorii compuși
- NN-dietilacetamida clorura de trietilamoniu și excesul de clorură de acetil 3x05= 15 puncte
3 5 puncte
C6H
5 C
O
CH (CH3)2
CH3MgBr
C6H
5 C CH (CH3)2
CH3
OH
KMnO4H
2O
C6H
5 C
CH3
OH
C
CH3
OH
CH3 C
6H
5 C
O
C(CH3)3
1 +
2 + H2O
H2O3 --
4 +
5H+
H2O--
1 2 - adiție CH3MgBr (la grupa carbonil) urmată de hidroliză
3 4 - deshidratare și oxidarea dublei legături cu reactiv Baeyer
5 - transpoziție pinacolică
5 ecuații x 1punct = 5 puncte
Obs Se acordă 60 din punctaj dacă ecuațiile reacțiilor sunt corecte dar numărul lor este diferit de cel
din cerință
Barem elaborat de
prof Carmen Bodea Colegiul Național Silvania Zalău
prof Mariana Pop Liceul Teoretic Emil Racoviță Baia Mare
pag 1 din 3
OLIMPIADA DE CHIMIE
etapa județeanăa municipiului Bucureşti
17 martie 2018
Clasa a XII-a
Varianta 1
Subiectul I helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 20 puncte
A Un amestec de metanol şi benzen icircn raport molar 2 3 are puterea calorică inferioară de 3745 MJkg La
arderea unui mol de benzen se degajă de 45 ori mai multă căldură decacirct la arderea unui mol de metanol apa
obţinută fiind icircn stare gazoasă Se cer
a) calculaţi puterea calorică inferioară a unui amestec echimolar de metanol şi benzen
b) calculaţi puterea calorică superioară a metanolului știind că entalpia standard de vaporizare a apei este 0
2vap H O( )
H 44 kJmol l
B La 200 C icircntr-un calorimetru cu capacitatea calorică C = 3 JK se introduc 4 g NaOH şi 146 mL de apă
distilată ( 1 g mL ) După dizolvare sistemul calorimetric se răceşte la 200
C şi apoi soluţia de NaOH se
neutralizează cu o soluţie de HCl de concentraţie 1 M ( s 1 g mL ) avacircnd temperatura 200
C Toate soluţiile
au căldura specifică 1 1c 418 J g K Știind că entalpia molară de dizolvare a NaOH este
0
diz NaOH(s)H 413 kJmol şi entalpia de neutralizare a unui acid tare cu o bază tare este
0
neutrH 5725 kJmol de apă formată se cer
a) temperatura soluţiei obţinute după dizolvarea NaOH
b) temperatura soluţiei finale după neutralizare
Subiectul II helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25 puncte
Se cunosc datele termochimice din tabelul următor 0
subl K(s)H
(kJmol)
0
subl2 (s)I
H
(kJmol)
0
dis2I (g)
H
(kJmol)
K(g)I
(kJmol)
0
diz KI(s)H
(kJmol)
1 I(g)I
(kJmol)
0
f KI(s)H
(kJmol)
0
hidr(aq)K
H
(kJmol)
0
hidr(aq)I
H
(kJmol)
878 628 1525 + 4192 + 1935 10084 - 3279 - 320 - 308
icircn care 0
subl K(s)H - entalpia standard de sublimare a potasiului 2
0
subl I (s)H - entalpia standard de sublimare a
iodului K(g)I - energia de ionizare a potasiului 1 I(g)I - prima energie de ionizare a iodului 0
diz KI(s)H - entalpia
standard de dizolvare a iodurii de potasiu 0
f KI(s)H - entalpia standard de formare a iodurii de potasiu
0
hidr K (aq)H şi 0
hidr I (aq)H - entalpia standard de hidratare a ionului de K respectiv a ionului de I
De asemenea se dau ciclurile
K(s)
K(g)
K(g)
+ 12
I2(s)
I(g)
I(g)+
KI(s)
hidratareK(aq) I(aq)+
U0KI
subl
imar
e
I2(g)21
dis
oci
ere
sub
lim
are
A
dizo
lvar
e
IK
pag 2 din 3
A) Se dizolvă 1 mol de KI(s) icircntr-o cantitate mare de apă obţinacircndu-se o soluţie foarte diluată Folosind
ciclurile de mai sus şi datele termochimice din tabelul dat calculaţi
a) energia de rețea a iodurii de potasiu0
KI(s)U (energia care se degajă la formarea unui mol de KI(s) (cristal) ca
urmare a atracțiilor electrostatice icircntre ionii gazoși de sarcini opuse (g) (g) (s)K I K I )
b) I(g)A - afinitatea pentru electron a iodului
B) Molecula de iod se poate scinda icircn două moduri
2 (s) (g) (g)(1) I I I 2 (s) (g)(2) I 2I
Folosind datele termochimice corespunzătoare
a) calculaţi variaţia de entalpie ce icircnsoțește procesul (1)
b) calculaţi variaţia de entalpie ce icircnsoțește procesul 2 (g)(s)
I 2e 2I
c) consideracircndu-se procesele de recombinare a fragmentelor rezultate icircn scindările (1) şi (2) precizaţi care
proces este favorizat termodinamic
Subiectul III helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25 puncte
O lamă de zinc pur cu masa suficient de mare este pusă icircn contact cu o soluție apoasă bine oxigenată
(2OP = 1 atm = const) care conţine HCI și ZnCl2 Concentrația HCl și concentraţia ZnCl2 sunt HClC = 1 M
respectiv 2ZnClC = 1 M iar temperatura electrolitului este de 25
0 C bdquoDizolvareardquo Zn icircn această soluție ar putea fi
reprezentată prin ecuaţia
2 2 2
1Zn 2HCI O ZnCl H O
2
Cunoscacircndu-se potenţialele standard de reducere 0
2Zn Zn0762 V şi
2 2
0
O H H O1229 V se cere
a) precizaţi dacă Zn bdquose dizolvărdquo sau nu icircn soluția dată
b) dacă Zn bdquose dizolvărdquo icircn soluția dată consideracircndu-se volumul soluției constant determinaţi prin calcul
concentraţia molară a ionilor 2Zn
la care procesul spontan icircncetează Explicaţi concluzia la care aţi ajuns
Informație
Pentru procesul de reducere ox ne red ecuaţia lui Nernst pentru potenţialul de reducere la 250 C este
0
0059 [ ]lg
[ ]ox red ox red
ox
n red unde [ ]ox - concentrația formei oxidate [ ]red - concentrația formei
reduse n - numărul de electroni implicat icircn procesul redox
Subiectul IV helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 30 puncte
Ecuaţia reacţiei de descompunere a substanței X este X(g) 2Y(g) 2Z(g)
La descompunere presiunea totală (P) icircn sistem variază astfel
t (s) 0 200 400 600 800 1200 1600
P (Torr) 300 4632 5968 706 7957 929 10183
Temperatura se menține constantă şi este 298 K De asemenea volumul reactorului este constant şi amestecul de
reacție se comportă ca un gaz perfect Se cer
a) verificaţi faptul că reacţia de descompunere a substanței X este de ordinul 1
b) determinaţi constanta de viteză şi timpul de icircnjumătățire
c) calculaţi presiunea amestecului de reacție după 15 minute şi la sfacircrşitul reacţiei
pag 3 din 3
d) cunoscacircndu-se energia de activare 410 J molaE calculaţi temperatura la care icircn 800 s reacționează 90
din cantitatea inițială de substanță X
Informații
1) Pentru reacțiile de ordinul 1 0 (X)
X
Cln k t
C unde 0 (X)C - concentraţia inițială a reactantului X iar
XC - concentraţia la momentul t a reactantului X k - constanta de viteză
2) Timpul de icircnjumătățire 12t reprezintă timpul icircn care concentraţia inițială a reactantului scade la jumătate
Se dau
- mase atomice H ndash 1 C ndash 12 N ndash 14 O ndash 16 Na ndash 23 K ndash 39 I ndash 127 Zn ndash 65 Cl ndash 355
- volumul molar (cn) 3 1
mV 224 dm mol
- numărul lui Avogadro 23 1
AN 6022 10 mol
- constanta universală a gazelor 3 1 1 1 1R 0082 atm dm mol K 8314 J mol K
- numărul lui Faraday 1F 96485 C mol 51 atm 1013 10 Pa
NOTĂ Timp de lucru 3 ore
Subiecte elaborate şi prelucrate de
prof Irina Popescu Colegiul Naţional bdquoI L Caragialerdquo Ploieşti
prof Iuliana Costeniuc Colegiul Naţional bdquoGrigore Moisilrdquo Bucureşti
prof Vasile Sorohan Colegiul Naţional bdquoCostache Negruzzirdquo Iaşi
pag 1 din 5
OLIMPIADA DE CHIMIE
etapa județeanăa municipiului Bucureşti
17 martie 2018
Clasa a XII-a
Varianta 1
BAREM DE EVALUARE ȘI DE NOTARE
Orice modalitate corectă de rezolvare a cerințelor se va puncta corespunzător
Subiectul I helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 20 puncte
A) 10 puncte
a)
3
6 6
3 3
6 6 6 6
0
c CH OH( )
0
c C H ( )
3
CH OH CH OH
3
C H C H
3
am
H a kJmol
H 45a kJmol
n 2x moli m 64 10 x kg se degajă2xa kJ
n 3x moli m 234 10 x kg se degaja135xa kJ
m 298 10 x kg se dega
l
l
3
6 6
33
0
c CH OH( )
0
c C H ( )
jă Q =155x kJ
37450 298 10Q q m 155xa 37450 298 10 x a 720
155
H a 720 kJmol
H 45a 3240 kJmol
l
l
(3 p)
3 6 6CH OH C H amn n 1 mol m 110 g 011 kgse degajă (720 3240) kJ
3960q 36000 kJkg
011
(2 p)
b)
i c i
1000 1000q H q 720 22500 kJkg
M 32
s iq q n 44 unde n - numărul de moli de apă care rezultă la arderea unui kg de metanol
(2 p)
3 2
3 2 2 2
CH OH H O(g)
s i
3CH OH O CO (g) 2H O(g)
2
2m 1 kg n kmoli 625 moli
32
q q n 44 22500 625 44 25250 kJkg
(3 p)
pag 2 din 5
B) 10 puncte
a)
cedat primit
NaOH primit
0
s
s
0
i i
Q Q
n 01 moli Q 01 41300 4130 J
Q 4130Q (C m c) t t 655
C m c 3 150 418
t t t t t t 2655 C
(4 p)
b)
2NaOH H O(formata) neutr
primit
sf
sf
HCl s s
sf
n 01 moli n 01 moli H 01 ( 5725) 5725 kJ 5725 J
Q 5725 J
QQ (C m c) t t
C m c
n 01 moli V 01 L soluţie HCl m 100 g soluţie HCl
m 150 100 250 g soluţie NaC
l
(4 p)
0 0
f i f
5725t t t 546 t 2546 C
3 250 418
(2 p)
Subiectul II helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25 puncte
A) 10 puncte
Aplicacircnd legea lui Hess icircn ciclurile date rezultă
a) 0 0 0 0
KI(s) diz KI(s) hidr hidrK (aq) I (aq)U H H H
0 0 0 0
KI(s) hidr hidr diz KI(s)K (aq) I (aq)U H H H 64735 kJmol (5 p)
b) 2 2
0 0 0 0 0
f KI(s) subl K(s) subl I (s) disoc I (g) K(g) I(g) KI(s)
1 1H H H H I A U
2 2
2 2
0 0 0 0 0
I(g) f KI(s) subl K(s) subl I (s) disoc I (g) K(g) KI(s)
1 1A H H H H I U 2952 kJmol
2 2 (5 p)
B) 15 puncte
a) 2 (s) (g) (g)(1) I I I 0
1H
2
0
2 (s) 2 (g) subl I (s)I I H 628 kJmol
2
0
2 (g) (g) disoc I (g)I 2I H 1525 kJmol
(g) (g) 1 I(g)I I e I 10084 kJmol
(g) (g) I(g)I e I A 2952 kJmol
2 2
0 0 0
1 subl I (s) disoc I (g) 1 I(g) I(g)H H H I A 9285 kJmol (5 p)
b)
2 (s) (g)I 2e 2I
2
0
2 (s) 2 (g) subl I (s)I I H 628 kJmol
2
0
2 (g) (g) disoc I (g)I 2I H 1525 kJmol
pag 3 din 5
(g) (g) I(g)2I 2e 2I 2A 2 ( 2952) kJ
2 2
0 0 0
subl I (s) disoc I (g) I(g)H H H 2A 3751 kJmol (5 p)
c)
Consideracircndu-se procesele de recombinare a fragmentelor rezultate icircn scindările (1) şi (2)
(g) (g) 2 (s)I I I
2 2
0 0 0 0
1 1 subl I (s) disoc I (g) 1 I(g) I(g)
H H ( H H I A ) 9285 kJmol
(g) 2 (s)2I I
2 2
0 0 0
2 subl I (s) disoc I (g)
H ( H H ) 2153 kJmol (4 p)
Inversul procesului (1) este favorizat energetic deoarece recombinarea fragmentelor este un proces puternic
exoterm (1 p)
Subiectul III helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25 puncte
a)
2
2 0 2
1 Zn Zn
0059Oxidare Zn Zn 2e lg[Zn ]
2
(3 p)
22 2
0 2 12
2 2 2 OH OO H
1 0059Reducere 2H O 2e H O lg([H ] p )
2 2
(3 p)
2[Zn ] [H ] 1M 2OP 1 atm
2 22
0 0
2 1 H OO H Zn ZnE 1229 ( 0762) 1991 V gt 0 (3 p)
dizolvarea zincului icircn soluția data are loc spontan (1 p)
b) Icircn timpul dizolvării Zn concentrația ionilor Zn2+
crește iar cea a H+ scade Procesul icircncetează atunci cacircnd
concentrațiile Zn2+
și H+ ajung la astfel de valori icircncacirct forţa electromotoare E este egală cu zero (3 p)
2 2 2 22 2
2 20 0 0 0
2 1 2 2H O H OO H O HZn Zn Zn Zn
0059 [H ] 0059 [Zn ]E lg 0 lg
2 [Zn ] 2 [H ]
2 267
2 2
[Zn ] [Zn ]lg 6749 3 10
[H ] [H ]
(3 p)
Pe baza raportului de mai sus se pot evalua concentrațiile ionilor Zn2+
și H+ atunci cacircnd procesul icircncetează
Scăderea concentrației H+ este de două ori mai rapidă decacirct creșterea concentrației ionilor Zn
2+ Astfel
concentrațiile ionilor Zn2+
și H+ sunt date de ecuaţiile
2
2
Zn[Zn ] 1 C
şi 2H Zn[H ] 1 C 1 2 C
(4 p)
2
2 2 2
2
67 2 67Zn
2 Zn Zn Zn
Zn
1 C3 10 (1 4 C 4 C ) n 1 C unde n 3 10
(1 2 C )
2 2
2
Zn Zn4n C (4n 1) C n 1 0
4n 1 4n şi n 1 n
2 2 2 2
2
Zn Zn Zn Zn4n C 4n C n 0 2 C 1 C 05 şi 2H Zn
C 2 C 1 2[Zn ] 15M (3 p)
[H ] 0 adică bdquodizolvareardquo Zn icircncetează atunci cacircnd tot HCl s-a consumat icircn proces (2 p)
pag 4 din 5
Subiectul IV helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 30 puncte
a)
Fie - gradul de disociere al reactantului X
X (reacţ) X (reacţ)
0 (X) 0
C P
C P X (reacţ) 0 0 X (reacţ) 0XP P P P P (1 ) P unde XP - presiunea parţială a
reactantului X la momentul t
X(g) 2Y(g) 2Z(g)
Momentul PX PY PZ P
t 0 P0 - -
t 0(1 ) P 02 P 02 P 0(1 3 ) P
t 0 02P 02P 04P
k t0 0
X 0
0 (X)
X
C P P 1ln ln ln k t ln k t 1 e
C P (1 )P 1
La momentul t 0P (1 3 ) P k t k t
0 0 0 0P P 3(1 e )P P 4P 3P e
k t k t0 0
0 0
4P P 3Pe e
3P 4P P
0
0
3Pk t ln
4P P
0
0
3P1k ln
t 4P P
(6 p)
t = 200 s (1) 3 1
1k 10 s
t = 400 s (2) 3 1
1k 10 s
t = 600 s (3) 4 1
1k 999 10 s
t = 800 s (4) 3 1
1k 10 s
t = 1200 s (5) 3 1
1k 10 s
(1) (2) (3) (4) (5)
1 1 1 1 1k k k k k k rezultă că reacţia este de ordinul 1 (5 p)
b) Constanta de viteză la 298 K este 3 1k 10 s (1 p)
12 3
ln 2 0693n 1 t 693 s
k 10 (3 p)
c) La momentul t = 15 min de la icircnceputul reacţiei k t k t
0 0 0P 4P 3P e (4 3 e )P 834 Torr (3 p)
0P 4P 1200 Torr (3 p)
d) 0 0
X 0
P P 1 1 1ln ln k t ln k t k ln
P (1 )P 1 t 1
La t = 800 s 3 11 1
k ln 2878 10 s800 1 09
(4 p)
EaRTk A e
pag 5 din 5
E
RTa
k A e
a a
a a
E Ek R k 1 1 1 1 R kln ln ln T 40374 K
k RT RT E k T T T T E k (5 p)
Barem elaborat de
prof Irina Popescu Colegiul Naţional bdquoI L Caragialerdquo Ploieşti
prof Iuliana Costeniuc Colegiul Naţional bdquoGrigore Moisilrdquo Bucureşti
prof Vasile Sorohan Colegiul Naţional bdquoCostache Negruzzirdquo Iaşi
pag 1 din 3
OLIMPIADA DE CHIMIE
etapa județeanăa municipiului Bucureşti
17 martie 2018
Clasa a XII-a
Varianta 1
Subiectul I helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 20 puncte
A Un amestec de metanol şi benzen icircn raport molar 2 3 are puterea calorică inferioară de 3745 MJkg La
arderea unui mol de benzen se degajă de 45 ori mai multă căldură decacirct la arderea unui mol de metanol apa
obţinută fiind icircn stare gazoasă Se cer
a) calculaţi puterea calorică inferioară a unui amestec echimolar de metanol şi benzen
b) calculaţi puterea calorică superioară a metanolului știind că entalpia standard de vaporizare a apei este 0
2vap H O( )
H 44 kJmol l
B La 200 C icircntr-un calorimetru cu capacitatea calorică C = 3 JK se introduc 4 g NaOH şi 146 mL de apă
distilată ( 1 g mL ) După dizolvare sistemul calorimetric se răceşte la 200
C şi apoi soluţia de NaOH se
neutralizează cu o soluţie de HCl de concentraţie 1 M ( s 1 g mL ) avacircnd temperatura 200
C Toate soluţiile
au căldura specifică 1 1c 418 J g K Știind că entalpia molară de dizolvare a NaOH este
0
diz NaOH(s)H 413 kJmol şi entalpia de neutralizare a unui acid tare cu o bază tare este
0
neutrH 5725 kJmol de apă formată se cer
a) temperatura soluţiei obţinute după dizolvarea NaOH
b) temperatura soluţiei finale după neutralizare
Subiectul II helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25 puncte
Se cunosc datele termochimice din tabelul următor 0
subl K(s)H
(kJmol)
0
subl2 (s)I
H
(kJmol)
0
dis2I (g)
H
(kJmol)
K(g)I
(kJmol)
0
diz KI(s)H
(kJmol)
1 I(g)I
(kJmol)
0
f KI(s)H
(kJmol)
0
hidr(aq)K
H
(kJmol)
0
hidr(aq)I
H
(kJmol)
878 628 1525 + 4192 + 1935 10084 - 3279 - 320 - 308
icircn care 0
subl K(s)H - entalpia standard de sublimare a potasiului 2
0
subl I (s)H - entalpia standard de sublimare a
iodului K(g)I - energia de ionizare a potasiului 1 I(g)I - prima energie de ionizare a iodului 0
diz KI(s)H - entalpia
standard de dizolvare a iodurii de potasiu 0
f KI(s)H - entalpia standard de formare a iodurii de potasiu
0
hidr K (aq)H şi 0
hidr I (aq)H - entalpia standard de hidratare a ionului de K respectiv a ionului de I
De asemenea se dau ciclurile
K(s)
K(g)
K(g)
+ 12
I2(s)
I(g)
I(g)+
KI(s)
hidratareK(aq) I(aq)+
U0KI
subl
imar
e
I2(g)21
dis
oci
ere
sub
lim
are
A
dizo
lvar
e
IK
pag 2 din 3
A) Se dizolvă 1 mol de KI(s) icircntr-o cantitate mare de apă obţinacircndu-se o soluţie foarte diluată Folosind
ciclurile de mai sus şi datele termochimice din tabelul dat calculaţi
a) energia de rețea a iodurii de potasiu0
KI(s)U (energia care se degajă la formarea unui mol de KI(s) (cristal) ca
urmare a atracțiilor electrostatice icircntre ionii gazoși de sarcini opuse (g) (g) (s)K I K I )
b) I(g)A - afinitatea pentru electron a iodului
B) Molecula de iod se poate scinda icircn două moduri
2 (s) (g) (g)(1) I I I 2 (s) (g)(2) I 2I
Folosind datele termochimice corespunzătoare
a) calculaţi variaţia de entalpie ce icircnsoțește procesul (1)
b) calculaţi variaţia de entalpie ce icircnsoțește procesul 2 (g)(s)
I 2e 2I
c) consideracircndu-se procesele de recombinare a fragmentelor rezultate icircn scindările (1) şi (2) precizaţi care
proces este favorizat termodinamic
Subiectul III helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25 puncte
O lamă de zinc pur cu masa suficient de mare este pusă icircn contact cu o soluție apoasă bine oxigenată
(2OP = 1 atm = const) care conţine HCI și ZnCl2 Concentrația HCl și concentraţia ZnCl2 sunt HClC = 1 M
respectiv 2ZnClC = 1 M iar temperatura electrolitului este de 25
0 C bdquoDizolvareardquo Zn icircn această soluție ar putea fi
reprezentată prin ecuaţia
2 2 2
1Zn 2HCI O ZnCl H O
2
Cunoscacircndu-se potenţialele standard de reducere 0
2Zn Zn0762 V şi
2 2
0
O H H O1229 V se cere
a) precizaţi dacă Zn bdquose dizolvărdquo sau nu icircn soluția dată
b) dacă Zn bdquose dizolvărdquo icircn soluția dată consideracircndu-se volumul soluției constant determinaţi prin calcul
concentraţia molară a ionilor 2Zn
la care procesul spontan icircncetează Explicaţi concluzia la care aţi ajuns
Informație
Pentru procesul de reducere ox ne red ecuaţia lui Nernst pentru potenţialul de reducere la 250 C este
0
0059 [ ]lg
[ ]ox red ox red
ox
n red unde [ ]ox - concentrația formei oxidate [ ]red - concentrația formei
reduse n - numărul de electroni implicat icircn procesul redox
Subiectul IV helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 30 puncte
Ecuaţia reacţiei de descompunere a substanței X este X(g) 2Y(g) 2Z(g)
La descompunere presiunea totală (P) icircn sistem variază astfel
t (s) 0 200 400 600 800 1200 1600
P (Torr) 300 4632 5968 706 7957 929 10183
Temperatura se menține constantă şi este 298 K De asemenea volumul reactorului este constant şi amestecul de
reacție se comportă ca un gaz perfect Se cer
a) verificaţi faptul că reacţia de descompunere a substanței X este de ordinul 1
b) determinaţi constanta de viteză şi timpul de icircnjumătățire
c) calculaţi presiunea amestecului de reacție după 15 minute şi la sfacircrşitul reacţiei
pag 3 din 3
d) cunoscacircndu-se energia de activare 410 J molaE calculaţi temperatura la care icircn 800 s reacționează 90
din cantitatea inițială de substanță X
Informații
1) Pentru reacțiile de ordinul 1 0 (X)
X
Cln k t
C unde 0 (X)C - concentraţia inițială a reactantului X iar
XC - concentraţia la momentul t a reactantului X k - constanta de viteză
2) Timpul de icircnjumătățire 12t reprezintă timpul icircn care concentraţia inițială a reactantului scade la jumătate
Se dau
- mase atomice H ndash 1 C ndash 12 N ndash 14 O ndash 16 Na ndash 23 K ndash 39 I ndash 127 Zn ndash 65 Cl ndash 355
- volumul molar (cn) 3 1
mV 224 dm mol
- numărul lui Avogadro 23 1
AN 6022 10 mol
- constanta universală a gazelor 3 1 1 1 1R 0082 atm dm mol K 8314 J mol K
- numărul lui Faraday 1F 96485 C mol 51 atm 1013 10 Pa
NOTĂ Timp de lucru 3 ore
Subiecte elaborate şi prelucrate de
prof Irina Popescu Colegiul Naţional bdquoI L Caragialerdquo Ploieşti
prof Iuliana Costeniuc Colegiul Naţional bdquoGrigore Moisilrdquo Bucureşti
prof Vasile Sorohan Colegiul Naţional bdquoCostache Negruzzirdquo Iaşi
pag 1 din 5
OLIMPIADA DE CHIMIE
etapa județeanăa municipiului Bucureşti
17 martie 2018
Clasa a XII-a
Varianta 1
BAREM DE EVALUARE ȘI DE NOTARE
Orice modalitate corectă de rezolvare a cerințelor se va puncta corespunzător
Subiectul I helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 20 puncte
A) 10 puncte
a)
3
6 6
3 3
6 6 6 6
0
c CH OH( )
0
c C H ( )
3
CH OH CH OH
3
C H C H
3
am
H a kJmol
H 45a kJmol
n 2x moli m 64 10 x kg se degajă2xa kJ
n 3x moli m 234 10 x kg se degaja135xa kJ
m 298 10 x kg se dega
l
l
3
6 6
33
0
c CH OH( )
0
c C H ( )
jă Q =155x kJ
37450 298 10Q q m 155xa 37450 298 10 x a 720
155
H a 720 kJmol
H 45a 3240 kJmol
l
l
(3 p)
3 6 6CH OH C H amn n 1 mol m 110 g 011 kgse degajă (720 3240) kJ
3960q 36000 kJkg
011
(2 p)
b)
i c i
1000 1000q H q 720 22500 kJkg
M 32
s iq q n 44 unde n - numărul de moli de apă care rezultă la arderea unui kg de metanol
(2 p)
3 2
3 2 2 2
CH OH H O(g)
s i
3CH OH O CO (g) 2H O(g)
2
2m 1 kg n kmoli 625 moli
32
q q n 44 22500 625 44 25250 kJkg
(3 p)
pag 2 din 5
B) 10 puncte
a)
cedat primit
NaOH primit
0
s
s
0
i i
Q Q
n 01 moli Q 01 41300 4130 J
Q 4130Q (C m c) t t 655
C m c 3 150 418
t t t t t t 2655 C
(4 p)
b)
2NaOH H O(formata) neutr
primit
sf
sf
HCl s s
sf
n 01 moli n 01 moli H 01 ( 5725) 5725 kJ 5725 J
Q 5725 J
QQ (C m c) t t
C m c
n 01 moli V 01 L soluţie HCl m 100 g soluţie HCl
m 150 100 250 g soluţie NaC
l
(4 p)
0 0
f i f
5725t t t 546 t 2546 C
3 250 418
(2 p)
Subiectul II helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25 puncte
A) 10 puncte
Aplicacircnd legea lui Hess icircn ciclurile date rezultă
a) 0 0 0 0
KI(s) diz KI(s) hidr hidrK (aq) I (aq)U H H H
0 0 0 0
KI(s) hidr hidr diz KI(s)K (aq) I (aq)U H H H 64735 kJmol (5 p)
b) 2 2
0 0 0 0 0
f KI(s) subl K(s) subl I (s) disoc I (g) K(g) I(g) KI(s)
1 1H H H H I A U
2 2
2 2
0 0 0 0 0
I(g) f KI(s) subl K(s) subl I (s) disoc I (g) K(g) KI(s)
1 1A H H H H I U 2952 kJmol
2 2 (5 p)
B) 15 puncte
a) 2 (s) (g) (g)(1) I I I 0
1H
2
0
2 (s) 2 (g) subl I (s)I I H 628 kJmol
2
0
2 (g) (g) disoc I (g)I 2I H 1525 kJmol
(g) (g) 1 I(g)I I e I 10084 kJmol
(g) (g) I(g)I e I A 2952 kJmol
2 2
0 0 0
1 subl I (s) disoc I (g) 1 I(g) I(g)H H H I A 9285 kJmol (5 p)
b)
2 (s) (g)I 2e 2I
2
0
2 (s) 2 (g) subl I (s)I I H 628 kJmol
2
0
2 (g) (g) disoc I (g)I 2I H 1525 kJmol
pag 3 din 5
(g) (g) I(g)2I 2e 2I 2A 2 ( 2952) kJ
2 2
0 0 0
subl I (s) disoc I (g) I(g)H H H 2A 3751 kJmol (5 p)
c)
Consideracircndu-se procesele de recombinare a fragmentelor rezultate icircn scindările (1) şi (2)
(g) (g) 2 (s)I I I
2 2
0 0 0 0
1 1 subl I (s) disoc I (g) 1 I(g) I(g)
H H ( H H I A ) 9285 kJmol
(g) 2 (s)2I I
2 2
0 0 0
2 subl I (s) disoc I (g)
H ( H H ) 2153 kJmol (4 p)
Inversul procesului (1) este favorizat energetic deoarece recombinarea fragmentelor este un proces puternic
exoterm (1 p)
Subiectul III helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25 puncte
a)
2
2 0 2
1 Zn Zn
0059Oxidare Zn Zn 2e lg[Zn ]
2
(3 p)
22 2
0 2 12
2 2 2 OH OO H
1 0059Reducere 2H O 2e H O lg([H ] p )
2 2
(3 p)
2[Zn ] [H ] 1M 2OP 1 atm
2 22
0 0
2 1 H OO H Zn ZnE 1229 ( 0762) 1991 V gt 0 (3 p)
dizolvarea zincului icircn soluția data are loc spontan (1 p)
b) Icircn timpul dizolvării Zn concentrația ionilor Zn2+
crește iar cea a H+ scade Procesul icircncetează atunci cacircnd
concentrațiile Zn2+
și H+ ajung la astfel de valori icircncacirct forţa electromotoare E este egală cu zero (3 p)
2 2 2 22 2
2 20 0 0 0
2 1 2 2H O H OO H O HZn Zn Zn Zn
0059 [H ] 0059 [Zn ]E lg 0 lg
2 [Zn ] 2 [H ]
2 267
2 2
[Zn ] [Zn ]lg 6749 3 10
[H ] [H ]
(3 p)
Pe baza raportului de mai sus se pot evalua concentrațiile ionilor Zn2+
și H+ atunci cacircnd procesul icircncetează
Scăderea concentrației H+ este de două ori mai rapidă decacirct creșterea concentrației ionilor Zn
2+ Astfel
concentrațiile ionilor Zn2+
și H+ sunt date de ecuaţiile
2
2
Zn[Zn ] 1 C
şi 2H Zn[H ] 1 C 1 2 C
(4 p)
2
2 2 2
2
67 2 67Zn
2 Zn Zn Zn
Zn
1 C3 10 (1 4 C 4 C ) n 1 C unde n 3 10
(1 2 C )
2 2
2
Zn Zn4n C (4n 1) C n 1 0
4n 1 4n şi n 1 n
2 2 2 2
2
Zn Zn Zn Zn4n C 4n C n 0 2 C 1 C 05 şi 2H Zn
C 2 C 1 2[Zn ] 15M (3 p)
[H ] 0 adică bdquodizolvareardquo Zn icircncetează atunci cacircnd tot HCl s-a consumat icircn proces (2 p)
pag 4 din 5
Subiectul IV helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 30 puncte
a)
Fie - gradul de disociere al reactantului X
X (reacţ) X (reacţ)
0 (X) 0
C P
C P X (reacţ) 0 0 X (reacţ) 0XP P P P P (1 ) P unde XP - presiunea parţială a
reactantului X la momentul t
X(g) 2Y(g) 2Z(g)
Momentul PX PY PZ P
t 0 P0 - -
t 0(1 ) P 02 P 02 P 0(1 3 ) P
t 0 02P 02P 04P
k t0 0
X 0
0 (X)
X
C P P 1ln ln ln k t ln k t 1 e
C P (1 )P 1
La momentul t 0P (1 3 ) P k t k t
0 0 0 0P P 3(1 e )P P 4P 3P e
k t k t0 0
0 0
4P P 3Pe e
3P 4P P
0
0
3Pk t ln
4P P
0
0
3P1k ln
t 4P P
(6 p)
t = 200 s (1) 3 1
1k 10 s
t = 400 s (2) 3 1
1k 10 s
t = 600 s (3) 4 1
1k 999 10 s
t = 800 s (4) 3 1
1k 10 s
t = 1200 s (5) 3 1
1k 10 s
(1) (2) (3) (4) (5)
1 1 1 1 1k k k k k k rezultă că reacţia este de ordinul 1 (5 p)
b) Constanta de viteză la 298 K este 3 1k 10 s (1 p)
12 3
ln 2 0693n 1 t 693 s
k 10 (3 p)
c) La momentul t = 15 min de la icircnceputul reacţiei k t k t
0 0 0P 4P 3P e (4 3 e )P 834 Torr (3 p)
0P 4P 1200 Torr (3 p)
d) 0 0
X 0
P P 1 1 1ln ln k t ln k t k ln
P (1 )P 1 t 1
La t = 800 s 3 11 1
k ln 2878 10 s800 1 09
(4 p)
EaRTk A e
pag 5 din 5
E
RTa
k A e
a a
a a
E Ek R k 1 1 1 1 R kln ln ln T 40374 K
k RT RT E k T T T T E k (5 p)
Barem elaborat de
prof Irina Popescu Colegiul Naţional bdquoI L Caragialerdquo Ploieşti
prof Iuliana Costeniuc Colegiul Naţional bdquoGrigore Moisilrdquo Bucureşti
prof Vasile Sorohan Colegiul Naţional bdquoCostache Negruzzirdquo Iaşi
pag 2 din 3
A) Se dizolvă 1 mol de KI(s) icircntr-o cantitate mare de apă obţinacircndu-se o soluţie foarte diluată Folosind
ciclurile de mai sus şi datele termochimice din tabelul dat calculaţi
a) energia de rețea a iodurii de potasiu0
KI(s)U (energia care se degajă la formarea unui mol de KI(s) (cristal) ca
urmare a atracțiilor electrostatice icircntre ionii gazoși de sarcini opuse (g) (g) (s)K I K I )
b) I(g)A - afinitatea pentru electron a iodului
B) Molecula de iod se poate scinda icircn două moduri
2 (s) (g) (g)(1) I I I 2 (s) (g)(2) I 2I
Folosind datele termochimice corespunzătoare
a) calculaţi variaţia de entalpie ce icircnsoțește procesul (1)
b) calculaţi variaţia de entalpie ce icircnsoțește procesul 2 (g)(s)
I 2e 2I
c) consideracircndu-se procesele de recombinare a fragmentelor rezultate icircn scindările (1) şi (2) precizaţi care
proces este favorizat termodinamic
Subiectul III helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25 puncte
O lamă de zinc pur cu masa suficient de mare este pusă icircn contact cu o soluție apoasă bine oxigenată
(2OP = 1 atm = const) care conţine HCI și ZnCl2 Concentrația HCl și concentraţia ZnCl2 sunt HClC = 1 M
respectiv 2ZnClC = 1 M iar temperatura electrolitului este de 25
0 C bdquoDizolvareardquo Zn icircn această soluție ar putea fi
reprezentată prin ecuaţia
2 2 2
1Zn 2HCI O ZnCl H O
2
Cunoscacircndu-se potenţialele standard de reducere 0
2Zn Zn0762 V şi
2 2
0
O H H O1229 V se cere
a) precizaţi dacă Zn bdquose dizolvărdquo sau nu icircn soluția dată
b) dacă Zn bdquose dizolvărdquo icircn soluția dată consideracircndu-se volumul soluției constant determinaţi prin calcul
concentraţia molară a ionilor 2Zn
la care procesul spontan icircncetează Explicaţi concluzia la care aţi ajuns
Informație
Pentru procesul de reducere ox ne red ecuaţia lui Nernst pentru potenţialul de reducere la 250 C este
0
0059 [ ]lg
[ ]ox red ox red
ox
n red unde [ ]ox - concentrația formei oxidate [ ]red - concentrația formei
reduse n - numărul de electroni implicat icircn procesul redox
Subiectul IV helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 30 puncte
Ecuaţia reacţiei de descompunere a substanței X este X(g) 2Y(g) 2Z(g)
La descompunere presiunea totală (P) icircn sistem variază astfel
t (s) 0 200 400 600 800 1200 1600
P (Torr) 300 4632 5968 706 7957 929 10183
Temperatura se menține constantă şi este 298 K De asemenea volumul reactorului este constant şi amestecul de
reacție se comportă ca un gaz perfect Se cer
a) verificaţi faptul că reacţia de descompunere a substanței X este de ordinul 1
b) determinaţi constanta de viteză şi timpul de icircnjumătățire
c) calculaţi presiunea amestecului de reacție după 15 minute şi la sfacircrşitul reacţiei
pag 3 din 3
d) cunoscacircndu-se energia de activare 410 J molaE calculaţi temperatura la care icircn 800 s reacționează 90
din cantitatea inițială de substanță X
Informații
1) Pentru reacțiile de ordinul 1 0 (X)
X
Cln k t
C unde 0 (X)C - concentraţia inițială a reactantului X iar
XC - concentraţia la momentul t a reactantului X k - constanta de viteză
2) Timpul de icircnjumătățire 12t reprezintă timpul icircn care concentraţia inițială a reactantului scade la jumătate
Se dau
- mase atomice H ndash 1 C ndash 12 N ndash 14 O ndash 16 Na ndash 23 K ndash 39 I ndash 127 Zn ndash 65 Cl ndash 355
- volumul molar (cn) 3 1
mV 224 dm mol
- numărul lui Avogadro 23 1
AN 6022 10 mol
- constanta universală a gazelor 3 1 1 1 1R 0082 atm dm mol K 8314 J mol K
- numărul lui Faraday 1F 96485 C mol 51 atm 1013 10 Pa
NOTĂ Timp de lucru 3 ore
Subiecte elaborate şi prelucrate de
prof Irina Popescu Colegiul Naţional bdquoI L Caragialerdquo Ploieşti
prof Iuliana Costeniuc Colegiul Naţional bdquoGrigore Moisilrdquo Bucureşti
prof Vasile Sorohan Colegiul Naţional bdquoCostache Negruzzirdquo Iaşi
pag 1 din 5
OLIMPIADA DE CHIMIE
etapa județeanăa municipiului Bucureşti
17 martie 2018
Clasa a XII-a
Varianta 1
BAREM DE EVALUARE ȘI DE NOTARE
Orice modalitate corectă de rezolvare a cerințelor se va puncta corespunzător
Subiectul I helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 20 puncte
A) 10 puncte
a)
3
6 6
3 3
6 6 6 6
0
c CH OH( )
0
c C H ( )
3
CH OH CH OH
3
C H C H
3
am
H a kJmol
H 45a kJmol
n 2x moli m 64 10 x kg se degajă2xa kJ
n 3x moli m 234 10 x kg se degaja135xa kJ
m 298 10 x kg se dega
l
l
3
6 6
33
0
c CH OH( )
0
c C H ( )
jă Q =155x kJ
37450 298 10Q q m 155xa 37450 298 10 x a 720
155
H a 720 kJmol
H 45a 3240 kJmol
l
l
(3 p)
3 6 6CH OH C H amn n 1 mol m 110 g 011 kgse degajă (720 3240) kJ
3960q 36000 kJkg
011
(2 p)
b)
i c i
1000 1000q H q 720 22500 kJkg
M 32
s iq q n 44 unde n - numărul de moli de apă care rezultă la arderea unui kg de metanol
(2 p)
3 2
3 2 2 2
CH OH H O(g)
s i
3CH OH O CO (g) 2H O(g)
2
2m 1 kg n kmoli 625 moli
32
q q n 44 22500 625 44 25250 kJkg
(3 p)
pag 2 din 5
B) 10 puncte
a)
cedat primit
NaOH primit
0
s
s
0
i i
Q Q
n 01 moli Q 01 41300 4130 J
Q 4130Q (C m c) t t 655
C m c 3 150 418
t t t t t t 2655 C
(4 p)
b)
2NaOH H O(formata) neutr
primit
sf
sf
HCl s s
sf
n 01 moli n 01 moli H 01 ( 5725) 5725 kJ 5725 J
Q 5725 J
QQ (C m c) t t
C m c
n 01 moli V 01 L soluţie HCl m 100 g soluţie HCl
m 150 100 250 g soluţie NaC
l
(4 p)
0 0
f i f
5725t t t 546 t 2546 C
3 250 418
(2 p)
Subiectul II helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25 puncte
A) 10 puncte
Aplicacircnd legea lui Hess icircn ciclurile date rezultă
a) 0 0 0 0
KI(s) diz KI(s) hidr hidrK (aq) I (aq)U H H H
0 0 0 0
KI(s) hidr hidr diz KI(s)K (aq) I (aq)U H H H 64735 kJmol (5 p)
b) 2 2
0 0 0 0 0
f KI(s) subl K(s) subl I (s) disoc I (g) K(g) I(g) KI(s)
1 1H H H H I A U
2 2
2 2
0 0 0 0 0
I(g) f KI(s) subl K(s) subl I (s) disoc I (g) K(g) KI(s)
1 1A H H H H I U 2952 kJmol
2 2 (5 p)
B) 15 puncte
a) 2 (s) (g) (g)(1) I I I 0
1H
2
0
2 (s) 2 (g) subl I (s)I I H 628 kJmol
2
0
2 (g) (g) disoc I (g)I 2I H 1525 kJmol
(g) (g) 1 I(g)I I e I 10084 kJmol
(g) (g) I(g)I e I A 2952 kJmol
2 2
0 0 0
1 subl I (s) disoc I (g) 1 I(g) I(g)H H H I A 9285 kJmol (5 p)
b)
2 (s) (g)I 2e 2I
2
0
2 (s) 2 (g) subl I (s)I I H 628 kJmol
2
0
2 (g) (g) disoc I (g)I 2I H 1525 kJmol
pag 3 din 5
(g) (g) I(g)2I 2e 2I 2A 2 ( 2952) kJ
2 2
0 0 0
subl I (s) disoc I (g) I(g)H H H 2A 3751 kJmol (5 p)
c)
Consideracircndu-se procesele de recombinare a fragmentelor rezultate icircn scindările (1) şi (2)
(g) (g) 2 (s)I I I
2 2
0 0 0 0
1 1 subl I (s) disoc I (g) 1 I(g) I(g)
H H ( H H I A ) 9285 kJmol
(g) 2 (s)2I I
2 2
0 0 0
2 subl I (s) disoc I (g)
H ( H H ) 2153 kJmol (4 p)
Inversul procesului (1) este favorizat energetic deoarece recombinarea fragmentelor este un proces puternic
exoterm (1 p)
Subiectul III helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25 puncte
a)
2
2 0 2
1 Zn Zn
0059Oxidare Zn Zn 2e lg[Zn ]
2
(3 p)
22 2
0 2 12
2 2 2 OH OO H
1 0059Reducere 2H O 2e H O lg([H ] p )
2 2
(3 p)
2[Zn ] [H ] 1M 2OP 1 atm
2 22
0 0
2 1 H OO H Zn ZnE 1229 ( 0762) 1991 V gt 0 (3 p)
dizolvarea zincului icircn soluția data are loc spontan (1 p)
b) Icircn timpul dizolvării Zn concentrația ionilor Zn2+
crește iar cea a H+ scade Procesul icircncetează atunci cacircnd
concentrațiile Zn2+
și H+ ajung la astfel de valori icircncacirct forţa electromotoare E este egală cu zero (3 p)
2 2 2 22 2
2 20 0 0 0
2 1 2 2H O H OO H O HZn Zn Zn Zn
0059 [H ] 0059 [Zn ]E lg 0 lg
2 [Zn ] 2 [H ]
2 267
2 2
[Zn ] [Zn ]lg 6749 3 10
[H ] [H ]
(3 p)
Pe baza raportului de mai sus se pot evalua concentrațiile ionilor Zn2+
și H+ atunci cacircnd procesul icircncetează
Scăderea concentrației H+ este de două ori mai rapidă decacirct creșterea concentrației ionilor Zn
2+ Astfel
concentrațiile ionilor Zn2+
și H+ sunt date de ecuaţiile
2
2
Zn[Zn ] 1 C
şi 2H Zn[H ] 1 C 1 2 C
(4 p)
2
2 2 2
2
67 2 67Zn
2 Zn Zn Zn
Zn
1 C3 10 (1 4 C 4 C ) n 1 C unde n 3 10
(1 2 C )
2 2
2
Zn Zn4n C (4n 1) C n 1 0
4n 1 4n şi n 1 n
2 2 2 2
2
Zn Zn Zn Zn4n C 4n C n 0 2 C 1 C 05 şi 2H Zn
C 2 C 1 2[Zn ] 15M (3 p)
[H ] 0 adică bdquodizolvareardquo Zn icircncetează atunci cacircnd tot HCl s-a consumat icircn proces (2 p)
pag 4 din 5
Subiectul IV helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 30 puncte
a)
Fie - gradul de disociere al reactantului X
X (reacţ) X (reacţ)
0 (X) 0
C P
C P X (reacţ) 0 0 X (reacţ) 0XP P P P P (1 ) P unde XP - presiunea parţială a
reactantului X la momentul t
X(g) 2Y(g) 2Z(g)
Momentul PX PY PZ P
t 0 P0 - -
t 0(1 ) P 02 P 02 P 0(1 3 ) P
t 0 02P 02P 04P
k t0 0
X 0
0 (X)
X
C P P 1ln ln ln k t ln k t 1 e
C P (1 )P 1
La momentul t 0P (1 3 ) P k t k t
0 0 0 0P P 3(1 e )P P 4P 3P e
k t k t0 0
0 0
4P P 3Pe e
3P 4P P
0
0
3Pk t ln
4P P
0
0
3P1k ln
t 4P P
(6 p)
t = 200 s (1) 3 1
1k 10 s
t = 400 s (2) 3 1
1k 10 s
t = 600 s (3) 4 1
1k 999 10 s
t = 800 s (4) 3 1
1k 10 s
t = 1200 s (5) 3 1
1k 10 s
(1) (2) (3) (4) (5)
1 1 1 1 1k k k k k k rezultă că reacţia este de ordinul 1 (5 p)
b) Constanta de viteză la 298 K este 3 1k 10 s (1 p)
12 3
ln 2 0693n 1 t 693 s
k 10 (3 p)
c) La momentul t = 15 min de la icircnceputul reacţiei k t k t
0 0 0P 4P 3P e (4 3 e )P 834 Torr (3 p)
0P 4P 1200 Torr (3 p)
d) 0 0
X 0
P P 1 1 1ln ln k t ln k t k ln
P (1 )P 1 t 1
La t = 800 s 3 11 1
k ln 2878 10 s800 1 09
(4 p)
EaRTk A e
pag 5 din 5
E
RTa
k A e
a a
a a
E Ek R k 1 1 1 1 R kln ln ln T 40374 K
k RT RT E k T T T T E k (5 p)
Barem elaborat de
prof Irina Popescu Colegiul Naţional bdquoI L Caragialerdquo Ploieşti
prof Iuliana Costeniuc Colegiul Naţional bdquoGrigore Moisilrdquo Bucureşti
prof Vasile Sorohan Colegiul Naţional bdquoCostache Negruzzirdquo Iaşi
pag 3 din 3
d) cunoscacircndu-se energia de activare 410 J molaE calculaţi temperatura la care icircn 800 s reacționează 90
din cantitatea inițială de substanță X
Informații
1) Pentru reacțiile de ordinul 1 0 (X)
X
Cln k t
C unde 0 (X)C - concentraţia inițială a reactantului X iar
XC - concentraţia la momentul t a reactantului X k - constanta de viteză
2) Timpul de icircnjumătățire 12t reprezintă timpul icircn care concentraţia inițială a reactantului scade la jumătate
Se dau
- mase atomice H ndash 1 C ndash 12 N ndash 14 O ndash 16 Na ndash 23 K ndash 39 I ndash 127 Zn ndash 65 Cl ndash 355
- volumul molar (cn) 3 1
mV 224 dm mol
- numărul lui Avogadro 23 1
AN 6022 10 mol
- constanta universală a gazelor 3 1 1 1 1R 0082 atm dm mol K 8314 J mol K
- numărul lui Faraday 1F 96485 C mol 51 atm 1013 10 Pa
NOTĂ Timp de lucru 3 ore
Subiecte elaborate şi prelucrate de
prof Irina Popescu Colegiul Naţional bdquoI L Caragialerdquo Ploieşti
prof Iuliana Costeniuc Colegiul Naţional bdquoGrigore Moisilrdquo Bucureşti
prof Vasile Sorohan Colegiul Naţional bdquoCostache Negruzzirdquo Iaşi
pag 1 din 5
OLIMPIADA DE CHIMIE
etapa județeanăa municipiului Bucureşti
17 martie 2018
Clasa a XII-a
Varianta 1
BAREM DE EVALUARE ȘI DE NOTARE
Orice modalitate corectă de rezolvare a cerințelor se va puncta corespunzător
Subiectul I helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 20 puncte
A) 10 puncte
a)
3
6 6
3 3
6 6 6 6
0
c CH OH( )
0
c C H ( )
3
CH OH CH OH
3
C H C H
3
am
H a kJmol
H 45a kJmol
n 2x moli m 64 10 x kg se degajă2xa kJ
n 3x moli m 234 10 x kg se degaja135xa kJ
m 298 10 x kg se dega
l
l
3
6 6
33
0
c CH OH( )
0
c C H ( )
jă Q =155x kJ
37450 298 10Q q m 155xa 37450 298 10 x a 720
155
H a 720 kJmol
H 45a 3240 kJmol
l
l
(3 p)
3 6 6CH OH C H amn n 1 mol m 110 g 011 kgse degajă (720 3240) kJ
3960q 36000 kJkg
011
(2 p)
b)
i c i
1000 1000q H q 720 22500 kJkg
M 32
s iq q n 44 unde n - numărul de moli de apă care rezultă la arderea unui kg de metanol
(2 p)
3 2
3 2 2 2
CH OH H O(g)
s i
3CH OH O CO (g) 2H O(g)
2
2m 1 kg n kmoli 625 moli
32
q q n 44 22500 625 44 25250 kJkg
(3 p)
pag 2 din 5
B) 10 puncte
a)
cedat primit
NaOH primit
0
s
s
0
i i
Q Q
n 01 moli Q 01 41300 4130 J
Q 4130Q (C m c) t t 655
C m c 3 150 418
t t t t t t 2655 C
(4 p)
b)
2NaOH H O(formata) neutr
primit
sf
sf
HCl s s
sf
n 01 moli n 01 moli H 01 ( 5725) 5725 kJ 5725 J
Q 5725 J
QQ (C m c) t t
C m c
n 01 moli V 01 L soluţie HCl m 100 g soluţie HCl
m 150 100 250 g soluţie NaC
l
(4 p)
0 0
f i f
5725t t t 546 t 2546 C
3 250 418
(2 p)
Subiectul II helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25 puncte
A) 10 puncte
Aplicacircnd legea lui Hess icircn ciclurile date rezultă
a) 0 0 0 0
KI(s) diz KI(s) hidr hidrK (aq) I (aq)U H H H
0 0 0 0
KI(s) hidr hidr diz KI(s)K (aq) I (aq)U H H H 64735 kJmol (5 p)
b) 2 2
0 0 0 0 0
f KI(s) subl K(s) subl I (s) disoc I (g) K(g) I(g) KI(s)
1 1H H H H I A U
2 2
2 2
0 0 0 0 0
I(g) f KI(s) subl K(s) subl I (s) disoc I (g) K(g) KI(s)
1 1A H H H H I U 2952 kJmol
2 2 (5 p)
B) 15 puncte
a) 2 (s) (g) (g)(1) I I I 0
1H
2
0
2 (s) 2 (g) subl I (s)I I H 628 kJmol
2
0
2 (g) (g) disoc I (g)I 2I H 1525 kJmol
(g) (g) 1 I(g)I I e I 10084 kJmol
(g) (g) I(g)I e I A 2952 kJmol
2 2
0 0 0
1 subl I (s) disoc I (g) 1 I(g) I(g)H H H I A 9285 kJmol (5 p)
b)
2 (s) (g)I 2e 2I
2
0
2 (s) 2 (g) subl I (s)I I H 628 kJmol
2
0
2 (g) (g) disoc I (g)I 2I H 1525 kJmol
pag 3 din 5
(g) (g) I(g)2I 2e 2I 2A 2 ( 2952) kJ
2 2
0 0 0
subl I (s) disoc I (g) I(g)H H H 2A 3751 kJmol (5 p)
c)
Consideracircndu-se procesele de recombinare a fragmentelor rezultate icircn scindările (1) şi (2)
(g) (g) 2 (s)I I I
2 2
0 0 0 0
1 1 subl I (s) disoc I (g) 1 I(g) I(g)
H H ( H H I A ) 9285 kJmol
(g) 2 (s)2I I
2 2
0 0 0
2 subl I (s) disoc I (g)
H ( H H ) 2153 kJmol (4 p)
Inversul procesului (1) este favorizat energetic deoarece recombinarea fragmentelor este un proces puternic
exoterm (1 p)
Subiectul III helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25 puncte
a)
2
2 0 2
1 Zn Zn
0059Oxidare Zn Zn 2e lg[Zn ]
2
(3 p)
22 2
0 2 12
2 2 2 OH OO H
1 0059Reducere 2H O 2e H O lg([H ] p )
2 2
(3 p)
2[Zn ] [H ] 1M 2OP 1 atm
2 22
0 0
2 1 H OO H Zn ZnE 1229 ( 0762) 1991 V gt 0 (3 p)
dizolvarea zincului icircn soluția data are loc spontan (1 p)
b) Icircn timpul dizolvării Zn concentrația ionilor Zn2+
crește iar cea a H+ scade Procesul icircncetează atunci cacircnd
concentrațiile Zn2+
și H+ ajung la astfel de valori icircncacirct forţa electromotoare E este egală cu zero (3 p)
2 2 2 22 2
2 20 0 0 0
2 1 2 2H O H OO H O HZn Zn Zn Zn
0059 [H ] 0059 [Zn ]E lg 0 lg
2 [Zn ] 2 [H ]
2 267
2 2
[Zn ] [Zn ]lg 6749 3 10
[H ] [H ]
(3 p)
Pe baza raportului de mai sus se pot evalua concentrațiile ionilor Zn2+
și H+ atunci cacircnd procesul icircncetează
Scăderea concentrației H+ este de două ori mai rapidă decacirct creșterea concentrației ionilor Zn
2+ Astfel
concentrațiile ionilor Zn2+
și H+ sunt date de ecuaţiile
2
2
Zn[Zn ] 1 C
şi 2H Zn[H ] 1 C 1 2 C
(4 p)
2
2 2 2
2
67 2 67Zn
2 Zn Zn Zn
Zn
1 C3 10 (1 4 C 4 C ) n 1 C unde n 3 10
(1 2 C )
2 2
2
Zn Zn4n C (4n 1) C n 1 0
4n 1 4n şi n 1 n
2 2 2 2
2
Zn Zn Zn Zn4n C 4n C n 0 2 C 1 C 05 şi 2H Zn
C 2 C 1 2[Zn ] 15M (3 p)
[H ] 0 adică bdquodizolvareardquo Zn icircncetează atunci cacircnd tot HCl s-a consumat icircn proces (2 p)
pag 4 din 5
Subiectul IV helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 30 puncte
a)
Fie - gradul de disociere al reactantului X
X (reacţ) X (reacţ)
0 (X) 0
C P
C P X (reacţ) 0 0 X (reacţ) 0XP P P P P (1 ) P unde XP - presiunea parţială a
reactantului X la momentul t
X(g) 2Y(g) 2Z(g)
Momentul PX PY PZ P
t 0 P0 - -
t 0(1 ) P 02 P 02 P 0(1 3 ) P
t 0 02P 02P 04P
k t0 0
X 0
0 (X)
X
C P P 1ln ln ln k t ln k t 1 e
C P (1 )P 1
La momentul t 0P (1 3 ) P k t k t
0 0 0 0P P 3(1 e )P P 4P 3P e
k t k t0 0
0 0
4P P 3Pe e
3P 4P P
0
0
3Pk t ln
4P P
0
0
3P1k ln
t 4P P
(6 p)
t = 200 s (1) 3 1
1k 10 s
t = 400 s (2) 3 1
1k 10 s
t = 600 s (3) 4 1
1k 999 10 s
t = 800 s (4) 3 1
1k 10 s
t = 1200 s (5) 3 1
1k 10 s
(1) (2) (3) (4) (5)
1 1 1 1 1k k k k k k rezultă că reacţia este de ordinul 1 (5 p)
b) Constanta de viteză la 298 K este 3 1k 10 s (1 p)
12 3
ln 2 0693n 1 t 693 s
k 10 (3 p)
c) La momentul t = 15 min de la icircnceputul reacţiei k t k t
0 0 0P 4P 3P e (4 3 e )P 834 Torr (3 p)
0P 4P 1200 Torr (3 p)
d) 0 0
X 0
P P 1 1 1ln ln k t ln k t k ln
P (1 )P 1 t 1
La t = 800 s 3 11 1
k ln 2878 10 s800 1 09
(4 p)
EaRTk A e
pag 5 din 5
E
RTa
k A e
a a
a a
E Ek R k 1 1 1 1 R kln ln ln T 40374 K
k RT RT E k T T T T E k (5 p)
Barem elaborat de
prof Irina Popescu Colegiul Naţional bdquoI L Caragialerdquo Ploieşti
prof Iuliana Costeniuc Colegiul Naţional bdquoGrigore Moisilrdquo Bucureşti
prof Vasile Sorohan Colegiul Naţional bdquoCostache Negruzzirdquo Iaşi
pag 1 din 5
OLIMPIADA DE CHIMIE
etapa județeanăa municipiului Bucureşti
17 martie 2018
Clasa a XII-a
Varianta 1
BAREM DE EVALUARE ȘI DE NOTARE
Orice modalitate corectă de rezolvare a cerințelor se va puncta corespunzător
Subiectul I helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 20 puncte
A) 10 puncte
a)
3
6 6
3 3
6 6 6 6
0
c CH OH( )
0
c C H ( )
3
CH OH CH OH
3
C H C H
3
am
H a kJmol
H 45a kJmol
n 2x moli m 64 10 x kg se degajă2xa kJ
n 3x moli m 234 10 x kg se degaja135xa kJ
m 298 10 x kg se dega
l
l
3
6 6
33
0
c CH OH( )
0
c C H ( )
jă Q =155x kJ
37450 298 10Q q m 155xa 37450 298 10 x a 720
155
H a 720 kJmol
H 45a 3240 kJmol
l
l
(3 p)
3 6 6CH OH C H amn n 1 mol m 110 g 011 kgse degajă (720 3240) kJ
3960q 36000 kJkg
011
(2 p)
b)
i c i
1000 1000q H q 720 22500 kJkg
M 32
s iq q n 44 unde n - numărul de moli de apă care rezultă la arderea unui kg de metanol
(2 p)
3 2
3 2 2 2
CH OH H O(g)
s i
3CH OH O CO (g) 2H O(g)
2
2m 1 kg n kmoli 625 moli
32
q q n 44 22500 625 44 25250 kJkg
(3 p)
pag 2 din 5
B) 10 puncte
a)
cedat primit
NaOH primit
0
s
s
0
i i
Q Q
n 01 moli Q 01 41300 4130 J
Q 4130Q (C m c) t t 655
C m c 3 150 418
t t t t t t 2655 C
(4 p)
b)
2NaOH H O(formata) neutr
primit
sf
sf
HCl s s
sf
n 01 moli n 01 moli H 01 ( 5725) 5725 kJ 5725 J
Q 5725 J
QQ (C m c) t t
C m c
n 01 moli V 01 L soluţie HCl m 100 g soluţie HCl
m 150 100 250 g soluţie NaC
l
(4 p)
0 0
f i f
5725t t t 546 t 2546 C
3 250 418
(2 p)
Subiectul II helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25 puncte
A) 10 puncte
Aplicacircnd legea lui Hess icircn ciclurile date rezultă
a) 0 0 0 0
KI(s) diz KI(s) hidr hidrK (aq) I (aq)U H H H
0 0 0 0
KI(s) hidr hidr diz KI(s)K (aq) I (aq)U H H H 64735 kJmol (5 p)
b) 2 2
0 0 0 0 0
f KI(s) subl K(s) subl I (s) disoc I (g) K(g) I(g) KI(s)
1 1H H H H I A U
2 2
2 2
0 0 0 0 0
I(g) f KI(s) subl K(s) subl I (s) disoc I (g) K(g) KI(s)
1 1A H H H H I U 2952 kJmol
2 2 (5 p)
B) 15 puncte
a) 2 (s) (g) (g)(1) I I I 0
1H
2
0
2 (s) 2 (g) subl I (s)I I H 628 kJmol
2
0
2 (g) (g) disoc I (g)I 2I H 1525 kJmol
(g) (g) 1 I(g)I I e I 10084 kJmol
(g) (g) I(g)I e I A 2952 kJmol
2 2
0 0 0
1 subl I (s) disoc I (g) 1 I(g) I(g)H H H I A 9285 kJmol (5 p)
b)
2 (s) (g)I 2e 2I
2
0
2 (s) 2 (g) subl I (s)I I H 628 kJmol
2
0
2 (g) (g) disoc I (g)I 2I H 1525 kJmol
pag 3 din 5
(g) (g) I(g)2I 2e 2I 2A 2 ( 2952) kJ
2 2
0 0 0
subl I (s) disoc I (g) I(g)H H H 2A 3751 kJmol (5 p)
c)
Consideracircndu-se procesele de recombinare a fragmentelor rezultate icircn scindările (1) şi (2)
(g) (g) 2 (s)I I I
2 2
0 0 0 0
1 1 subl I (s) disoc I (g) 1 I(g) I(g)
H H ( H H I A ) 9285 kJmol
(g) 2 (s)2I I
2 2
0 0 0
2 subl I (s) disoc I (g)
H ( H H ) 2153 kJmol (4 p)
Inversul procesului (1) este favorizat energetic deoarece recombinarea fragmentelor este un proces puternic
exoterm (1 p)
Subiectul III helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25 puncte
a)
2
2 0 2
1 Zn Zn
0059Oxidare Zn Zn 2e lg[Zn ]
2
(3 p)
22 2
0 2 12
2 2 2 OH OO H
1 0059Reducere 2H O 2e H O lg([H ] p )
2 2
(3 p)
2[Zn ] [H ] 1M 2OP 1 atm
2 22
0 0
2 1 H OO H Zn ZnE 1229 ( 0762) 1991 V gt 0 (3 p)
dizolvarea zincului icircn soluția data are loc spontan (1 p)
b) Icircn timpul dizolvării Zn concentrația ionilor Zn2+
crește iar cea a H+ scade Procesul icircncetează atunci cacircnd
concentrațiile Zn2+
și H+ ajung la astfel de valori icircncacirct forţa electromotoare E este egală cu zero (3 p)
2 2 2 22 2
2 20 0 0 0
2 1 2 2H O H OO H O HZn Zn Zn Zn
0059 [H ] 0059 [Zn ]E lg 0 lg
2 [Zn ] 2 [H ]
2 267
2 2
[Zn ] [Zn ]lg 6749 3 10
[H ] [H ]
(3 p)
Pe baza raportului de mai sus se pot evalua concentrațiile ionilor Zn2+
și H+ atunci cacircnd procesul icircncetează
Scăderea concentrației H+ este de două ori mai rapidă decacirct creșterea concentrației ionilor Zn
2+ Astfel
concentrațiile ionilor Zn2+
și H+ sunt date de ecuaţiile
2
2
Zn[Zn ] 1 C
şi 2H Zn[H ] 1 C 1 2 C
(4 p)
2
2 2 2
2
67 2 67Zn
2 Zn Zn Zn
Zn
1 C3 10 (1 4 C 4 C ) n 1 C unde n 3 10
(1 2 C )
2 2
2
Zn Zn4n C (4n 1) C n 1 0
4n 1 4n şi n 1 n
2 2 2 2
2
Zn Zn Zn Zn4n C 4n C n 0 2 C 1 C 05 şi 2H Zn
C 2 C 1 2[Zn ] 15M (3 p)
[H ] 0 adică bdquodizolvareardquo Zn icircncetează atunci cacircnd tot HCl s-a consumat icircn proces (2 p)
pag 4 din 5
Subiectul IV helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 30 puncte
a)
Fie - gradul de disociere al reactantului X
X (reacţ) X (reacţ)
0 (X) 0
C P
C P X (reacţ) 0 0 X (reacţ) 0XP P P P P (1 ) P unde XP - presiunea parţială a
reactantului X la momentul t
X(g) 2Y(g) 2Z(g)
Momentul PX PY PZ P
t 0 P0 - -
t 0(1 ) P 02 P 02 P 0(1 3 ) P
t 0 02P 02P 04P
k t0 0
X 0
0 (X)
X
C P P 1ln ln ln k t ln k t 1 e
C P (1 )P 1
La momentul t 0P (1 3 ) P k t k t
0 0 0 0P P 3(1 e )P P 4P 3P e
k t k t0 0
0 0
4P P 3Pe e
3P 4P P
0
0
3Pk t ln
4P P
0
0
3P1k ln
t 4P P
(6 p)
t = 200 s (1) 3 1
1k 10 s
t = 400 s (2) 3 1
1k 10 s
t = 600 s (3) 4 1
1k 999 10 s
t = 800 s (4) 3 1
1k 10 s
t = 1200 s (5) 3 1
1k 10 s
(1) (2) (3) (4) (5)
1 1 1 1 1k k k k k k rezultă că reacţia este de ordinul 1 (5 p)
b) Constanta de viteză la 298 K este 3 1k 10 s (1 p)
12 3
ln 2 0693n 1 t 693 s
k 10 (3 p)
c) La momentul t = 15 min de la icircnceputul reacţiei k t k t
0 0 0P 4P 3P e (4 3 e )P 834 Torr (3 p)
0P 4P 1200 Torr (3 p)
d) 0 0
X 0
P P 1 1 1ln ln k t ln k t k ln
P (1 )P 1 t 1
La t = 800 s 3 11 1
k ln 2878 10 s800 1 09
(4 p)
EaRTk A e
pag 5 din 5
E
RTa
k A e
a a
a a
E Ek R k 1 1 1 1 R kln ln ln T 40374 K
k RT RT E k T T T T E k (5 p)
Barem elaborat de
prof Irina Popescu Colegiul Naţional bdquoI L Caragialerdquo Ploieşti
prof Iuliana Costeniuc Colegiul Naţional bdquoGrigore Moisilrdquo Bucureşti
prof Vasile Sorohan Colegiul Naţional bdquoCostache Negruzzirdquo Iaşi
pag 2 din 5
B) 10 puncte
a)
cedat primit
NaOH primit
0
s
s
0
i i
Q Q
n 01 moli Q 01 41300 4130 J
Q 4130Q (C m c) t t 655
C m c 3 150 418
t t t t t t 2655 C
(4 p)
b)
2NaOH H O(formata) neutr
primit
sf
sf
HCl s s
sf
n 01 moli n 01 moli H 01 ( 5725) 5725 kJ 5725 J
Q 5725 J
QQ (C m c) t t
C m c
n 01 moli V 01 L soluţie HCl m 100 g soluţie HCl
m 150 100 250 g soluţie NaC
l
(4 p)
0 0
f i f
5725t t t 546 t 2546 C
3 250 418
(2 p)
Subiectul II helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25 puncte
A) 10 puncte
Aplicacircnd legea lui Hess icircn ciclurile date rezultă
a) 0 0 0 0
KI(s) diz KI(s) hidr hidrK (aq) I (aq)U H H H
0 0 0 0
KI(s) hidr hidr diz KI(s)K (aq) I (aq)U H H H 64735 kJmol (5 p)
b) 2 2
0 0 0 0 0
f KI(s) subl K(s) subl I (s) disoc I (g) K(g) I(g) KI(s)
1 1H H H H I A U
2 2
2 2
0 0 0 0 0
I(g) f KI(s) subl K(s) subl I (s) disoc I (g) K(g) KI(s)
1 1A H H H H I U 2952 kJmol
2 2 (5 p)
B) 15 puncte
a) 2 (s) (g) (g)(1) I I I 0
1H
2
0
2 (s) 2 (g) subl I (s)I I H 628 kJmol
2
0
2 (g) (g) disoc I (g)I 2I H 1525 kJmol
(g) (g) 1 I(g)I I e I 10084 kJmol
(g) (g) I(g)I e I A 2952 kJmol
2 2
0 0 0
1 subl I (s) disoc I (g) 1 I(g) I(g)H H H I A 9285 kJmol (5 p)
b)
2 (s) (g)I 2e 2I
2
0
2 (s) 2 (g) subl I (s)I I H 628 kJmol
2
0
2 (g) (g) disoc I (g)I 2I H 1525 kJmol
pag 3 din 5
(g) (g) I(g)2I 2e 2I 2A 2 ( 2952) kJ
2 2
0 0 0
subl I (s) disoc I (g) I(g)H H H 2A 3751 kJmol (5 p)
c)
Consideracircndu-se procesele de recombinare a fragmentelor rezultate icircn scindările (1) şi (2)
(g) (g) 2 (s)I I I
2 2
0 0 0 0
1 1 subl I (s) disoc I (g) 1 I(g) I(g)
H H ( H H I A ) 9285 kJmol
(g) 2 (s)2I I
2 2
0 0 0
2 subl I (s) disoc I (g)
H ( H H ) 2153 kJmol (4 p)
Inversul procesului (1) este favorizat energetic deoarece recombinarea fragmentelor este un proces puternic
exoterm (1 p)
Subiectul III helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25 puncte
a)
2
2 0 2
1 Zn Zn
0059Oxidare Zn Zn 2e lg[Zn ]
2
(3 p)
22 2
0 2 12
2 2 2 OH OO H
1 0059Reducere 2H O 2e H O lg([H ] p )
2 2
(3 p)
2[Zn ] [H ] 1M 2OP 1 atm
2 22
0 0
2 1 H OO H Zn ZnE 1229 ( 0762) 1991 V gt 0 (3 p)
dizolvarea zincului icircn soluția data are loc spontan (1 p)
b) Icircn timpul dizolvării Zn concentrația ionilor Zn2+
crește iar cea a H+ scade Procesul icircncetează atunci cacircnd
concentrațiile Zn2+
și H+ ajung la astfel de valori icircncacirct forţa electromotoare E este egală cu zero (3 p)
2 2 2 22 2
2 20 0 0 0
2 1 2 2H O H OO H O HZn Zn Zn Zn
0059 [H ] 0059 [Zn ]E lg 0 lg
2 [Zn ] 2 [H ]
2 267
2 2
[Zn ] [Zn ]lg 6749 3 10
[H ] [H ]
(3 p)
Pe baza raportului de mai sus se pot evalua concentrațiile ionilor Zn2+
și H+ atunci cacircnd procesul icircncetează
Scăderea concentrației H+ este de două ori mai rapidă decacirct creșterea concentrației ionilor Zn
2+ Astfel
concentrațiile ionilor Zn2+
și H+ sunt date de ecuaţiile
2
2
Zn[Zn ] 1 C
şi 2H Zn[H ] 1 C 1 2 C
(4 p)
2
2 2 2
2
67 2 67Zn
2 Zn Zn Zn
Zn
1 C3 10 (1 4 C 4 C ) n 1 C unde n 3 10
(1 2 C )
2 2
2
Zn Zn4n C (4n 1) C n 1 0
4n 1 4n şi n 1 n
2 2 2 2
2
Zn Zn Zn Zn4n C 4n C n 0 2 C 1 C 05 şi 2H Zn
C 2 C 1 2[Zn ] 15M (3 p)
[H ] 0 adică bdquodizolvareardquo Zn icircncetează atunci cacircnd tot HCl s-a consumat icircn proces (2 p)
pag 4 din 5
Subiectul IV helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 30 puncte
a)
Fie - gradul de disociere al reactantului X
X (reacţ) X (reacţ)
0 (X) 0
C P
C P X (reacţ) 0 0 X (reacţ) 0XP P P P P (1 ) P unde XP - presiunea parţială a
reactantului X la momentul t
X(g) 2Y(g) 2Z(g)
Momentul PX PY PZ P
t 0 P0 - -
t 0(1 ) P 02 P 02 P 0(1 3 ) P
t 0 02P 02P 04P
k t0 0
X 0
0 (X)
X
C P P 1ln ln ln k t ln k t 1 e
C P (1 )P 1
La momentul t 0P (1 3 ) P k t k t
0 0 0 0P P 3(1 e )P P 4P 3P e
k t k t0 0
0 0
4P P 3Pe e
3P 4P P
0
0
3Pk t ln
4P P
0
0
3P1k ln
t 4P P
(6 p)
t = 200 s (1) 3 1
1k 10 s
t = 400 s (2) 3 1
1k 10 s
t = 600 s (3) 4 1
1k 999 10 s
t = 800 s (4) 3 1
1k 10 s
t = 1200 s (5) 3 1
1k 10 s
(1) (2) (3) (4) (5)
1 1 1 1 1k k k k k k rezultă că reacţia este de ordinul 1 (5 p)
b) Constanta de viteză la 298 K este 3 1k 10 s (1 p)
12 3
ln 2 0693n 1 t 693 s
k 10 (3 p)
c) La momentul t = 15 min de la icircnceputul reacţiei k t k t
0 0 0P 4P 3P e (4 3 e )P 834 Torr (3 p)
0P 4P 1200 Torr (3 p)
d) 0 0
X 0
P P 1 1 1ln ln k t ln k t k ln
P (1 )P 1 t 1
La t = 800 s 3 11 1
k ln 2878 10 s800 1 09
(4 p)
EaRTk A e
pag 5 din 5
E
RTa
k A e
a a
a a
E Ek R k 1 1 1 1 R kln ln ln T 40374 K
k RT RT E k T T T T E k (5 p)
Barem elaborat de
prof Irina Popescu Colegiul Naţional bdquoI L Caragialerdquo Ploieşti
prof Iuliana Costeniuc Colegiul Naţional bdquoGrigore Moisilrdquo Bucureşti
prof Vasile Sorohan Colegiul Naţional bdquoCostache Negruzzirdquo Iaşi
pag 3 din 5
(g) (g) I(g)2I 2e 2I 2A 2 ( 2952) kJ
2 2
0 0 0
subl I (s) disoc I (g) I(g)H H H 2A 3751 kJmol (5 p)
c)
Consideracircndu-se procesele de recombinare a fragmentelor rezultate icircn scindările (1) şi (2)
(g) (g) 2 (s)I I I
2 2
0 0 0 0
1 1 subl I (s) disoc I (g) 1 I(g) I(g)
H H ( H H I A ) 9285 kJmol
(g) 2 (s)2I I
2 2
0 0 0
2 subl I (s) disoc I (g)
H ( H H ) 2153 kJmol (4 p)
Inversul procesului (1) este favorizat energetic deoarece recombinarea fragmentelor este un proces puternic
exoterm (1 p)
Subiectul III helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 25 puncte
a)
2
2 0 2
1 Zn Zn
0059Oxidare Zn Zn 2e lg[Zn ]
2
(3 p)
22 2
0 2 12
2 2 2 OH OO H
1 0059Reducere 2H O 2e H O lg([H ] p )
2 2
(3 p)
2[Zn ] [H ] 1M 2OP 1 atm
2 22
0 0
2 1 H OO H Zn ZnE 1229 ( 0762) 1991 V gt 0 (3 p)
dizolvarea zincului icircn soluția data are loc spontan (1 p)
b) Icircn timpul dizolvării Zn concentrația ionilor Zn2+
crește iar cea a H+ scade Procesul icircncetează atunci cacircnd
concentrațiile Zn2+
și H+ ajung la astfel de valori icircncacirct forţa electromotoare E este egală cu zero (3 p)
2 2 2 22 2
2 20 0 0 0
2 1 2 2H O H OO H O HZn Zn Zn Zn
0059 [H ] 0059 [Zn ]E lg 0 lg
2 [Zn ] 2 [H ]
2 267
2 2
[Zn ] [Zn ]lg 6749 3 10
[H ] [H ]
(3 p)
Pe baza raportului de mai sus se pot evalua concentrațiile ionilor Zn2+
și H+ atunci cacircnd procesul icircncetează
Scăderea concentrației H+ este de două ori mai rapidă decacirct creșterea concentrației ionilor Zn
2+ Astfel
concentrațiile ionilor Zn2+
și H+ sunt date de ecuaţiile
2
2
Zn[Zn ] 1 C
şi 2H Zn[H ] 1 C 1 2 C
(4 p)
2
2 2 2
2
67 2 67Zn
2 Zn Zn Zn
Zn
1 C3 10 (1 4 C 4 C ) n 1 C unde n 3 10
(1 2 C )
2 2
2
Zn Zn4n C (4n 1) C n 1 0
4n 1 4n şi n 1 n
2 2 2 2
2
Zn Zn Zn Zn4n C 4n C n 0 2 C 1 C 05 şi 2H Zn
C 2 C 1 2[Zn ] 15M (3 p)
[H ] 0 adică bdquodizolvareardquo Zn icircncetează atunci cacircnd tot HCl s-a consumat icircn proces (2 p)
pag 4 din 5
Subiectul IV helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 30 puncte
a)
Fie - gradul de disociere al reactantului X
X (reacţ) X (reacţ)
0 (X) 0
C P
C P X (reacţ) 0 0 X (reacţ) 0XP P P P P (1 ) P unde XP - presiunea parţială a
reactantului X la momentul t
X(g) 2Y(g) 2Z(g)
Momentul PX PY PZ P
t 0 P0 - -
t 0(1 ) P 02 P 02 P 0(1 3 ) P
t 0 02P 02P 04P
k t0 0
X 0
0 (X)
X
C P P 1ln ln ln k t ln k t 1 e
C P (1 )P 1
La momentul t 0P (1 3 ) P k t k t
0 0 0 0P P 3(1 e )P P 4P 3P e
k t k t0 0
0 0
4P P 3Pe e
3P 4P P
0
0
3Pk t ln
4P P
0
0
3P1k ln
t 4P P
(6 p)
t = 200 s (1) 3 1
1k 10 s
t = 400 s (2) 3 1
1k 10 s
t = 600 s (3) 4 1
1k 999 10 s
t = 800 s (4) 3 1
1k 10 s
t = 1200 s (5) 3 1
1k 10 s
(1) (2) (3) (4) (5)
1 1 1 1 1k k k k k k rezultă că reacţia este de ordinul 1 (5 p)
b) Constanta de viteză la 298 K este 3 1k 10 s (1 p)
12 3
ln 2 0693n 1 t 693 s
k 10 (3 p)
c) La momentul t = 15 min de la icircnceputul reacţiei k t k t
0 0 0P 4P 3P e (4 3 e )P 834 Torr (3 p)
0P 4P 1200 Torr (3 p)
d) 0 0
X 0
P P 1 1 1ln ln k t ln k t k ln
P (1 )P 1 t 1
La t = 800 s 3 11 1
k ln 2878 10 s800 1 09
(4 p)
EaRTk A e
pag 5 din 5
E
RTa
k A e
a a
a a
E Ek R k 1 1 1 1 R kln ln ln T 40374 K
k RT RT E k T T T T E k (5 p)
Barem elaborat de
prof Irina Popescu Colegiul Naţional bdquoI L Caragialerdquo Ploieşti
prof Iuliana Costeniuc Colegiul Naţional bdquoGrigore Moisilrdquo Bucureşti
prof Vasile Sorohan Colegiul Naţional bdquoCostache Negruzzirdquo Iaşi
pag 4 din 5
Subiectul IV helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 30 puncte
a)
Fie - gradul de disociere al reactantului X
X (reacţ) X (reacţ)
0 (X) 0
C P
C P X (reacţ) 0 0 X (reacţ) 0XP P P P P (1 ) P unde XP - presiunea parţială a
reactantului X la momentul t
X(g) 2Y(g) 2Z(g)
Momentul PX PY PZ P
t 0 P0 - -
t 0(1 ) P 02 P 02 P 0(1 3 ) P
t 0 02P 02P 04P
k t0 0
X 0
0 (X)
X
C P P 1ln ln ln k t ln k t 1 e
C P (1 )P 1
La momentul t 0P (1 3 ) P k t k t
0 0 0 0P P 3(1 e )P P 4P 3P e
k t k t0 0
0 0
4P P 3Pe e
3P 4P P
0
0
3Pk t ln
4P P
0
0
3P1k ln
t 4P P
(6 p)
t = 200 s (1) 3 1
1k 10 s
t = 400 s (2) 3 1
1k 10 s
t = 600 s (3) 4 1
1k 999 10 s
t = 800 s (4) 3 1
1k 10 s
t = 1200 s (5) 3 1
1k 10 s
(1) (2) (3) (4) (5)
1 1 1 1 1k k k k k k rezultă că reacţia este de ordinul 1 (5 p)
b) Constanta de viteză la 298 K este 3 1k 10 s (1 p)
12 3
ln 2 0693n 1 t 693 s
k 10 (3 p)
c) La momentul t = 15 min de la icircnceputul reacţiei k t k t
0 0 0P 4P 3P e (4 3 e )P 834 Torr (3 p)
0P 4P 1200 Torr (3 p)
d) 0 0
X 0
P P 1 1 1ln ln k t ln k t k ln
P (1 )P 1 t 1
La t = 800 s 3 11 1
k ln 2878 10 s800 1 09
(4 p)
EaRTk A e
pag 5 din 5
E
RTa
k A e
a a
a a
E Ek R k 1 1 1 1 R kln ln ln T 40374 K
k RT RT E k T T T T E k (5 p)
Barem elaborat de
prof Irina Popescu Colegiul Naţional bdquoI L Caragialerdquo Ploieşti
prof Iuliana Costeniuc Colegiul Naţional bdquoGrigore Moisilrdquo Bucureşti
prof Vasile Sorohan Colegiul Naţional bdquoCostache Negruzzirdquo Iaşi
pag 5 din 5
E
RTa
k A e
a a
a a
E Ek R k 1 1 1 1 R kln ln ln T 40374 K
k RT RT E k T T T T E k (5 p)
Barem elaborat de
prof Irina Popescu Colegiul Naţional bdquoI L Caragialerdquo Ploieşti
prof Iuliana Costeniuc Colegiul Naţional bdquoGrigore Moisilrdquo Bucureşti
prof Vasile Sorohan Colegiul Naţional bdquoCostache Negruzzirdquo Iaşi