PRIRODNO-MATEMATI ČKI FAKULTET

METALURŠKO-TEHNOLOŠKI FAKULTET

FARMACEUTSKI FAKULTET

DRUŠTVO MATEMATI ČARA I FIZI ČARA CRNE GORE

OLIMPIJADA ZNANJA 2013

Rješenja zadataka iz HEMIJE

za drugi razred srednje škole

Bodovanje:

Zadatak 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Poeni 10.1=10 10 10 10 10 10 4.2,5=10 10 10 10

1. Popunite sledeću tabelu: Konjugovana kiselina

H2S NH4+ HBr Fe(H2O)6

3+ HClO

Konjugovana baza

CN- CO32- NO3

- H2O SO42-

Rješenje:

Konjugovana kiselina

H2S HCN NH4+ HCO3

- HNO3 HBr Fe(H2O)63+ H3O

+ HClO HSO4-

Konjugovana baza

HS- CN- NH3 CO32- NO3

- Br - Fe(H2O)5OH2+ H2O ClO- SO42-

2. Odrediti stepen jonizacije natrijum-hlorida u rastvoru koncentracije 0,01 mol/dm3,

ako je koncentracija nejonizovanog dijela 0,001 mol/dm3. Rješenje: Ako je koncentracija jona koji se dobijaju jonizacijom: [Na+] = c . z . α; [Cl-] = c . z . α

gdje je c-koncentracija NaCl, tada je koncentracija nejonizovanog dijela elektrolita: c(nejonizovano) = c - c . z . α = c(1- z . α).

Pošto je z = 1, to je c(nejonizovano) = c(1- α). Zamjenom datih vrijednosti u gornji izraz: 0,001 = 0,01 (1- α) Dobija se α = 0,9 tj. 90 %.

3. Kolike su koncentracije jona natrijuma, kalcijuma i hlorida, izražene u mmol/dm3,

kada 500 cm3 rastvora sadrži 1,17 g natrijum-hlorida i 1,11 g kalcijum-hlorida (disocijacija je potpuna)? Ar(Na) = 23,0; Ar(Ca) = 40,0; Ar(Cl) = 35,5

Rješenje: Najprije treba izračunati količine NaCl i CaCl2 u rastvoru:

mol02,058,5g/mol

g 1,17 n(NaCl) == ; mol01,0

111g/mol

g 1,11 )n(CaCl2 ==

U vodenom rastvoru NaCl i CaCl2 jonizuju na:

NaCl(aq) → Na+(aq) + Cl-(aq); CaCl2(aq) → Ca2+(aq) + 2Cl-(aq)

Ukupna količina Cl- jona u rastvoru je: n(NaCl) + 2n(CaCl2) = 0,02 + 2.0,01 = 0,04 mol

Tražene koncentracije su:

c(Na+) = 0,02 mol / 0,5 dm3 = 0,04 mol/dm3 = 40 mmol/dm3; c(Ca2+) = 0,01 mol / 0,5 dm3 = 0,02 mol/dm3 = 20 mmol/dm3; c(Cl-) = 0,04 mol / 0,5 dm3 = 0,08 mol/dm3 = 80 mmol/dm3;

4. Izračunati pH rastvora koji sadrži 4,9 g H2SO4 u 0,5 dm3 rastvora, ako je stepen jonizacije sumporne kiseline α = 0,90. Mr(H2SO4) = 98. Rješenje: Najprije treba izračunati molarnu koncentraciju:

mol05,0g/mol 98

g 4,9 )SOn(H 42 == 3

342 1,0dm 0,5

mol 0,05 )SOc(H −== moldm

Pošto sumporna kiselina u vodenom rastvoru daje: H2SO4(aq) → 2H+(aq) + SO4

2-(aq)

to će koncentracija H+ jona biti [H+] = c . n . α = 0,1 mol/dm3 . 2 . 0,9 = 0,18 mol/dm3

pH = -log0,18 = 0,75

5. Ako je potrebno dodati reagens za taloženje u višku od 10,0% da bi taloženje bilo

kvantitativno, koja zapremina rastvora barijum-hlorida koncentracije 0,120 mol/dm3 je potrebna za taloženje sulfata iz uzorka mase 1,000 g koji sadrži 20,0% aluminijum-sulfata? M(Al2(SO4)3) = 342 g/mol

Rješenje: Jednačina reakcije je: Al2(SO4)3 + 3BaCl2 → 3BaSO4 + 2AlCl3

U 1 g uzorka koji sadrži 20% Al2(SO4)3 ima 0,2 g čistog Al2(SO4)3. n(Al2(SO4)3) = 0,2 g/342g/mol = 0,000584 mol n (BaCl2) = 3. n(Al2(SO4)3) = 3 . 0,000584 mol = 0,00175 mol

V (BaCl2) = n/c =0,00175 mol / 0,120 mol/dm3 = 14,6 cm3 Pošto je potrebno dodati taložni reagens u višku od 10% to je njegova ukupna zapremina: 14,6 + 1,46 = 16,06 cm3

6. Koliko KBr iskristališe iz 150 g rastvora zasićenog na 70 ˚C, ako se on ohladi na 20 ˚C? R(KBr, 20 ˚C) = 65,2; R(KBr, 70 ˚C) = 90,0

Rješenje: U rastvoru zasićenom na 70 ˚C nalazi se 90 g KBr u 100 g vode, pa će u 150 g zasićenog rastvora biti:

190 g rastvora : 90 g KBr = 150 g : x x = 71,05 g KBr

Masa vode je prema tome: m(H2O) = 150 g – 71,05 g = 78,95 g H2O Ta masa vode će na 20 ˚C rastvoriti:

100 g vode : 65,2 g KBr = 78,95 g vode: x x = 51,48 g KBr

S obzirom da je bilo rastvoreno 71,05 g KBr na 70 ˚C, a da će na 20 ˚C biti u rastvoru samo 51,48 g KBr, znači da je iskristalisalo: m(KBr) = 71,05 g – 51,48 g = 19,57 g

7. Odrediti koeficijente i završiti sledeće reakcije oksido-redukcije: a) HCl + CrO3 → Cl2 + ...+ ... b) Cu2O + HNO3 → NO + ...+ ...

c) FeSO4 + KMnO4 + H2SO4 → Fe2(SO4)3 + ... + ... + ... d) NaNO2 + KMnO4 + HCl → NaNO3 + ... + ... + ... Rješenje:

a) 12HCl + 2CrO3 → 3Cl2 + 2CrCl3 + 6H2O b) 3Cu2O + 14HNO3 → 2NO + 6Cu(NO3)2 + 7H2O

c) 10FeSO4 + 2KMnO4 + 8H2SO4 → 5Fe2(SO4)3 + 2MnSO4 + K2SO4 + 8H2O d) 5NaNO2 + 2KMnO4 + 6HCl → 5NaNO3 + 2MnCl2 + 2KCl + 3H2O 8. Odrediti zapreminu rastvora kalijum dihromata koncentracije 0,1 mol/dm3, potrebnu za oksidaciju 60 cm3 rastvora natrijum-nitrita, koncentracije 0,1 mol/dm3, u prisustvu sumporne kiseline. Rješenje: Jednačina reakcije:

K2Cr2O7 + 3NaNO2 + 4H2SO4 → Cr2(SO4)3 + 3NaNO3 + K2SO4 + 4H2O

Količina natrijum-nitrita je: n(NaNO2) = 0,1 mol/dm3 . 0,06 dm3 = 6 . 10-3 mol

1 mol K2Cr2O7 reaguje sa 3 mol NaNO2 = x mol K2Cr2O7 reaguje sa 6 . 10-3 mol

x = 2 . 10-3 mol

V(K2Cr2O7) = 2 . 10-3 mol / 0,1 mol/dm3 = 0,020 dm3, odnosno 20 cm3

9. Izračunati zapreminu rastvora HCl, koncentracije 0,1 mol/dm3, koju treba dodati u 30 cm3 rastvora NaOH, koncentracije 0,15 mol/dm3, da bi se dobio rastvor čiji je pH = 2.

Rješenje: Količina NaOH je: n(NaOH) = 0,15 mol/dm3 . 30 . 10-3 dm3 = 4,5 . 10-3 mol

Iz reakcije neutralizacije: HCl(aq) + NaOH(aq) → NaCl(aq) + H2O(aq) slijedi da je: n(NaOH) = n(HCl) Meñutim, dodata kiselina, čija je zapremina V, sem neutralizacije NaOH, treba da obezbjedi i krajnju kiselost, od pH = 2, odnosno da količina H+ jona na kraju bude: n(H+) = n(HCl) = (V+0,030) dm3 . 10-2 mol/dm3

Ako je dodata količina HCl: n(HCl) = 0,1 mol/dm3 . V, a količina HCl za neutralizaciju NaOH: n(HCl) = n(NaOH) = 4,5 . 10-3 mol

Tada je bilans kiseline: V.0,1 = 4,5 . 10-3 + (V + 0,030) . 10-2, odavde je V = 53,3 cm3

10. Izračunati konstantu ravnoteže reakcije: CO(g) + H2O(g) ↔ CO2(g) + H2(g), ako su početne koncentracije date u mol/m3: [CO] = 10,0; [H2O] = 20,0; [H2] = 10,0; [CO2] = 10,0. U trenutku uspostavljanja ravnoteže, koncentracija CO je 7,0 mol/m3.

Rješenje: Pošto je ravnotežna koncentracija CO jednaka 7,0 mol/m3, znači da je izreagovalo 3,0 mol/m3. Iz reakcije se vidi da na 1 mol CO nastane po 1 mol CO2 i 1 mol H2, pa će krajnje (ravnotežne) koncentracije CO2 i H2 biti: [H2]krajnje = [H2]početno + 3,0; [CO2]krajnje = [CO2]početno + 3,0 Ravnotežne koncentracije svih učesnika u reakciji su: [CO] = 10,0 – 3,0 = 7,0 mol/m3; [H2O] = 20,0 – 3,0 = 17,0 mol/m3; [H2] = 10,0 + 3,0 = 13,0 mol/m3; [CO2] = 10,0 + 3,0 = 13,0 mol/m3 Kc = [CO2][H2] / [H2O][CO] = (13,0 mol/m3 13,0 mol/m3) / (17,0 mol/m3 7,0 mol/m3) = 1,42