Kjemi OL

foreninger.uio.no
  • No tags were found...

Kjemi OL

KjemiOL1. UTTAKSPRØVEtil den38. Internasjonale Kjemiolympiaden 2006 (Sør-Korea)Dag: En dag i ukene 36-38.Varighet: 100 minutter.Hjelpemidler: Lommeregner og Tabeller i kjemi.Maksimal poengsum: 100 poengOppgavesettet er på 7 sider og har 5 oppgaverOppgave 1 (35 poeng)Oppgave 1 er en flervalgsoppgave der du bare skal svare ved å angibokstaven som viser riktig alternativ. Det er kun ett svar som er heltriktig. Flervalgsopppgavene 1 til 8 teller 1 poeng hver, mens oppgavene9 til 17 teller 3 poeng hver.1 poengs flervalgsoppgaver:1) Hvilken av forbindelsene inneholder ikke kovalente/elektronparbindinger?A) (NH 4 ) 2 SO 4 (s)B) O 2 (g)C) HCl (g)D) KCl (s)2) Hvilken av disse forbindelsene gir en basisk løsning ved oppløsning ivann?A) SO 2B) CaOC) NaClD) CO 21


3) Hvilket av kationene vil danne et tungtløselig salt med Cl - -ioner ?A) Ag +B) Na +C) Cu 2+D) Fe 3+4) Hvilket atom/ion har størst radius ?A) O 2-B) F -C) NeD) Na +5) Hvilken av følgende grupper med grunnstoffer inneholder baremetaller ?A) K, Sn, CB) Li, Si, AgC) K, Fe, SiD) Ag, Hg, Sn6) Hva er den konjugerte syren til HPO 4 2- ?A) H 3 O + (aq)B) PO 4 3- (aq)C) H 2 PO 4 - (aq)D) H 3 PO 4 (aq)7) Hvilket av følgende salter vil gi størst entropi (uorden) ved oppløsningav 0,1 mol i 1 L vann ?A) CaCl 2B) Na 2 SO 4C) NaClD) Na 3 PO 48) Hva er strukturformelen til Fe(III)oksid ?A) FeOB) Fe 3 O 4C) Fe 2 O 3D) FeO 22


3 poengs flervalgsoppgaver:9) Hvilke(t) atom/ion har 2 elektroner i K-skallet og 7 elektroner iL-skallet ?A) O 2-B) F -C) NeD) Ingen av dem10) Hvilken av følgende sekvenser viser forbindelsene ordnet etterøkende kokepunkt?A) H 2 S < H 2 Se < H 2 OB) H 2 S < H 2 O < H 2 SeC) H 2 O < H 2 S < H 2 SeD) H 2 Se < H 2 S < H 2 O11) En 54 milligram prøve av forbindelsen SF x (svovelfluorid med ukjentantall fluoratomer x) inneholder 3,01 • 10 20 molekyler. I denneformelen vil x væreA) 1B) 2C) 4D) 612) Hvilken av følgende løsninger vil få en lavere pH når vi tilsetter 0,5 MNaOH ?A) Rent vannB) 0,75 M NaOHC) 0,75 M HClD) 0,75 M NaH 2 PO 413) Hvor mange isomerer finnes det med molekylformel C 4 H 8 ?A) 4B) 5C) 6D) 73


14) Stoffene A, B og C inngår i følgende likevekt: A + B C.Likevektkonstanten er K = 3,6 M -1 og konsentrasjonen ved et gitttidspunkt er [A] = 2,3M, [B] = 4,0M og [C] = 6,5M. Hvilken påstand errett?A) Systemet er i likevektB) Systemet er ikke i likevekt; det vil dannes mer av produkt CC) Systemet er ikke i likevekt; det er ”overskudd” av produktet CD) Vi kan ikke avgjøre om systemet er i likevekt eller ikke15) Hvilke av følgende molekyler er polare ?(1) NH 3 (2) CO 2 (3) CHCl 3 (4) CCl 4A) Kun 1, 2 og 3B) Kun 1 og 3C) Kun 2 og 4D) Alle fire16) Betrakt følgende serie av likevekter for oppløsing av karbondioksid ivann:(1) CO 2 (g) CO 2 (aq)(2) CO 2 (aq) + H 2 O (l) H + (aq) + HCO 3 - (aq)(3) HCO 3 - (aq) H + (aq) + CO 3 2- (aq)Videre får du vilte at MgCO 3 er et tungtløselig salt som felles ut.Hvilke(n) av følgende påstander er korrekt ?A) Tilsetting av litt eddiksyre fører til at mer CO 2 -gass løses i vannetB) Tilsetting av litt MgCl 2 (s) fører til at mer CO 2 -gass løses i vannetC) Tilsetting av litt natriumacetat fører til at mer CO 2 -gass løses ivannetD) Både B) og C) er korrekt17) Hvilken av disse redoksreaksjonene vil sannsynligvis gå ?A) Zn 2+ + Cu → Zn + Cu 2+B) Au 3+ + Fe 2+ → Au + Fe 3+C) Cu 2+ + Fe 2+ → Cu + Fe 3+D) Ingen av dem4


Oppgave 2 (15 poeng)A. Du har fått utdelt utstyret som vist i figuren til høyre:lysepære, batteri, begerglass og lysepæreholder medmetallstaver.a) Følgende løsninger tilsettes etter tur i begerglasset.Avgjør for hver av dem om pæra vil lyse. Begrunnmeget kort svaret ditt.i) H 2 O (l)ii) heksaniii) NaCl (aq)iv) sukker-løsningb) Til den/de av løsningen(e) som fikk pæra til å lyse tilsettes sølvnitrat.Vil pæra fortsatt lyse? Begrunn kort svaret.B. Du har nå fått utdelt et stearinlys, en fyrstikk og et begerglass. Dutenner lyset.a) Skriv en ubalansert reaksjonslikning for denfullstendige forbrenningen som skjer når lysetbrenner. For stearin kan du bruke formelenC 18 H 36 O 2b) Du setter begerglasset over lyset som vist ifiguren til høyre. Bruk reaksjonslikningen i a) tilå forklare hva som skjer.c) Er reaksjonen i a) endoterm eller eksoterm ?5


Oppgave 3 (20 poeng)A. En av de dødeligste giftene som er kjent er botulinumtoksin. Den kanfinnes i bedervet mat, virker lammende og har en antatt dødelighet påomlag 5 • 10 -8 gram for et menneske. Tross giftigheten har den funnetnytteverdi innen medisin hvor den kan benyttes mot spesielle former formuskelkramper.a) Botulinumtoksin har en molar masse på 150 000 g/mol. Beregn hvormange molekyler dødelig dose tilsvarer.b) Hvor mange mennesker kan 0,25 gram botulinumtoksin ta livet av?B. Acetylsalisylsyre som kan brukes som hodepinetablett kan også væredødelig i store nok mengder. 20 gram vil gi en alvorligCOOHforgiftning for et voksent menneske.a) Skriv protolyseringsreaksjonen for acetylsalisylsyra.b) En vanlig hodepinetablett inneholder 300 mgacetylsalisylsyre. Beregn konsentrasjonen i molardersom tabletten løses i et glass vann med volum100 mL.c) Skriv massevirkningsloven for denne reaksjonen, og beregnlikevektskonstanten dersom likevektskontsentrasjonenene er [R-COOH]=0,0146 M, [H 3 O + ]=0,00215 M, [R-COO - ]=0,00215 M og anta[H 2 O]=1 . (For enkehetsskyld er resten av acetylsalisylsyren skrevetsom R.)d) Beregn pH i løsningen ved likevekt, og beregn hvor stor andel avacetylsalisylsyra som har protolysert ved likevekt.e) Hva skjer med likevekten dersom vi tilsetter litt saltsyre, og hvordanpåvirker saltsyretilsetningen andelen av protolysert acetylsalisylsyre?O(CO)CH 36


Oppgave 4 (20 poeng)ClA. DDT (C 14 H 9 Cl 5 ) er et insektsmiddel som komClClpå markedet under 2. verdenskrig i forbindelsemed bekjempelse av blant annet malaria ogtyfus. Insektsmiddelet er i dag forbudt da detClClfører til skader i forplantingsevnen hos dyr ogmennsker.a) Hvor stor masse-% klor er det i DDT ?B. Metylbenzoat benyttes bl.a. ved fremstilling av parfyme, og inneholder70,58 masse-% karbon, 5,93 masse-% hydrogen og 23,9 masse-%oksygen.a) Hva er den empiriske formel til metylbenzoat?Metylbenzoat har en molekylvekt på 136.b) Hva er molekylformelen til metylbenzoat ?c) Skriv forslag til strukturformel for metylbenzoat.Oppgave 5 (10 poeng)I rent vann finner det sted en såkalt autoprotolyse. Likevekten for dennereaksjonen er2 H 2 O (l) H 3 O + (aq) + OH - (aq) K w = [H 3 O + ] • [OH - ] = 10 -14 M -2pH i vann er definert som –log [H 3 O + ], og dermed blir pH = 7 for rentvann. Ved 45 grader celcius vil K w = 4 • 10 -14 M -2 for den sammelikevekten.a) Hva er pH i rent vann ved 45 °C ?Ren flytende ammoniakk kan brukes som løsningsmiddel for polareforbindelser. Også ammoniakk undergår en autoprotolyse på tilsvarendemåte som vann. Likevekten er2 NH 3 (l) NH 4 + (aq) + NH 2 - (aq) K = [NH 4 + ] • [NH 2 - ] =10 -30 M -2På samme måte definerer vi pH amm = –log[NH 4 + ].b) Hva er pH amm i ren ammoniakk ?7


KjemiOL2. UTTAKNINGSPRØVEtil den38. internasjonale kjemiolympiadeni Gyeongsan, Sør-Korea, 02.-11. juli 2006Dag: Onsdag 25. januar 2006Varighet: 180 minutterHjelpemidler: Lommeregner og Tabeller i kjemiMaksimal poengsum: 100 poengOppgavesettet er på 8 sider medregnet forsiden og har 6 oppgaverØverst på besvarelsen må du skrive skole, navn, fødselsdato,hjemmeadresse og eventuelt e-postadresse og telefonnummer, slik at vikan kontakte deg dersom du kvalifiserer deg til finaleuken.Besvarelsen føres på egne ark. Du kan beholde oppgaveheftet.8


Oppgave 1 (20 poeng)Oppgave 1 er en flervalgsoppgave der du bare skal svare ved å angibokstaven som representerer riktig alternativ. Det er kun ett svar som erhelt riktig.18) Hvor mange vannmolekyler er det i 0,10 gram CuSO 4 • 5 H 2 O(molar masse 249,7 g/mol) ?A) 1,2•10 21B) 2,4•10 20C) 2,4•10 22D) 1,2•10 2319) CO 2 reagerer med vann og danner karbonsyre, H 2 CO 3 . CO 2 kallesav den grunn syreanhydridet til karbonsyre. Hva er syreanhydrider avsvovelsyre og salpetersyre ?A) SO 3 og NO 2B) SO 2 og NO 3C) SO 3 og N 2 O 5D) SO 2 og NO 220) Figuren viser et energinivådiagramfor en reaksjon (reaktanter er tilvenstre og produkter er til høyre idiagrammet). Hvilke(n)energidifferense(r) endres vedtilsetting av en katalysator ?A) Kun 1B) Kun 3C) Kun 1 og 3D) Både 1, 2 og 321) Etyn, C 2 H 2 , reagerer fullstendig med oksygen og det dannes bare CO 2og vann. Hva er forholdet mellom antall mol oksygen og vann i denbalanserte reaksjonslikningen ?E) 2/1F) 3/2G) 5/2H) 3/19


22) 25,00 mL 0,1050 M svovelsyre titreres mot en NaOH - løsning.Omslaget (fenolftalein som indikator) kommer ved 17,23 mL tilsattNaOH - løsning. Hva er konsentrasjonen til NaOH - løsningen ?E) 0,7617 MF) 0,1447 MG) 0,1524 MH) 0,3047 M23) Hvilken av følgende omdannelser er en oksidasjon ?E) VO 3 - → VO 2+F) CrO 2 - → CrO 42-G) SO 3 → SO 42-H) NO 3 - → NO 2-24) Hvilket av følgende molekyler har en plan geometri ?A) MetanB) AcetonC) SyklopropanD) Benzen25) Hvilken av følgende løsninger blir ikke en buffer dersom du tilsetter100 mL 0,10 M NaOH til 100 mL av følgende løsninger ?A) 0,15 M CH 3 COOHB) 0,10 M HCOOHC) 0,20 M NH 4 ClD) 0,30 M NaHCO 310


Oppgave 2 (12 poeng)En løsning A inneholder saltsyre, svovelsyre og salpetersyre. Løsningennøytraliseres med 44,0 gram NaOH. Etter nøytraliseringen delesløsningen i to like store porsjoner, som vi kan kalle B og C. Den førsteporsjonen tilsettes et overskudd av BaCl 2 (aq), noe som gir et bunnfallmed masse 3,50 g. Den andre porsjonen tilsettes et overskudd avAgNO 3 (aq), og det dannes et bunnfall med masse 5,00 g.c) Skriv tre balanserte reaksjonslikninger for reaksjon mellom NaOH(s)og hver av de tre syrene.d) Skriv balansert reaksjonslikning for dannelse av de to bunnfallene.e) Beregn stoffmengden av svovelsyre og saltsyre i løsning A.f) Beregn stoffmengden av salpetersyre i løsning A.Oppgave 3 (16 poeng)A. Angi strukturformelen/strukturformlene som er i overensstemmelsemed navnenea) 3,3-dimetylbutanalb) 3,3-dimetylbutenc) 3-metyl metylbutenoatd) 3,3-dimetylbutanole) 3,3-dimetylbutanonf) dimetoksy-3,3-dimetylbutanB. Angi strukturformelen/strukturformlene til produktet/produktene avfølgende reaksjonera) Oksidasjon av 3-metylpentanal med MnO 4-b) Reaksjon mellom 3-metyl etyl-3-heksenoat og vann i surt miljø11


Oppgave 4 (16 poeng)Avløpsvann fra en kjemisk fabrikk inneholder følgende organiskeforbindelser i de mengder som er angitt i tabellen under.Stoff Molekylformel MengdeFenol C 6 H 6 O 16 mg/LSitronsyre C 6 H 8 O 7 10 mg/LSalisylsyre C 7 H 6 O 3 9 mg/LVed biokjemisk nedbrytning forbrukes oksygen og det danneskarbondioksid og vann.a) Skriv balanserte reaksjonslikninger for den biokjemiskenedbrytningen av de tre forbindelsene.Som et mål på avløpsvannets innhold av organiske stoffer benyttesbetegnelsen BOD (fra engelsk Biochemical Oxygen Demand) som angirmassen av oksygen (i mg) som forbrukes pr. L avløpsvann vedfullstendig oksidasjon av de organiske stoffer i vannet.b) Beregn BOD i det omtalte avløpsvannet.Ved laboratorieanalyser av avløpsvann benytter en kaliumpermanganat(KMnO 4 ) som oksidasjonsmiddel. I sur løsning dannes det da CO 2 ogvann, akkurat som når oksygen er oksidasjonsmiddelet. Permanganatreduseres til Mn 2+ i sur løsning.-c) Hvilken mengde MnO 4som ett mol O 2 ?kan oksidere like stor mengde avløpsvann-I praksis foregår ikke oksidasjonen med MnO 4nedbrytes 90%, sitronsyre 66% og salisylsyre 85%.fullstendig. Fenold) Beregn volumet kaliumpermanganatløsning med konsentrasjon0,050M som forbrukes for å oksidere 250 mL av det omtalteavløpsvannet.12


Oppgave 5 (20 poeng)I denne oppgaven skal vi studere saltetsølvklorid. Kanskje kjenner du til atsølvklorid inngår i et trinn i den kvalitativeanalysen for å påvise sølv i en prøve.Sølvklorid kan ellers benyttes til å lagesvarthvite fotografier. Ved å bestråle etpapir belagt med AgCl krystaller med lysvil følgende reaksjon skje:2 AgCl(s) + lys → 2 Ag(s) + Cl 2 (g) (I)De små sølvpartiklene som dannes vil gi en mørk farge der arket er blittbelyst (altså en negativ). For å kunne oppbevare negativen i lys måoverskuddet av sølvklorid fjernes slik at ikke hele negativen blir mørk. Tildette kan en benytte en ammoniakkløsning, fordi ammoniakk vilkompleksere med sølvionene og danne et stabilt kompleks (det er likevelmer vanlig å benytte tiosulfat for å fjerne sølvklorid):Ag + (aq) + 2 NH 3 (aq) ⇌ Ag(NH 3 ) 2 + (aq) K dannelse = 1,7·10 7 (II)Reaksjonen er en vanlig påvisningsreaksjon for sølv.c) Skriv oppløsningsreaksjonen for sølvklorid i vann og beregn hvormange gram sølvklorid som kan løses i 1 L rent vann.d) Vurder hvordan følgende endringer vil påvirke likevekten i a) for enmettet sølvkloridløsning.a. tilsetning av sølvnitratb. tilsetning av litt fast sinkc. tilsetning av fast sølvkloridd. dampe av litt av vannete) Skriv likevektsuttrykket for reaksjon (II).f) Vurder hvordan konsentrasjonen av diamminsølvionkompleksetendres ved følgende tilsetninger:a. sølvnitratb. salpetersyreKombineres reaksjon (II) og reaksjonen i a) fås:AgCl(s) + 2 NH 3 (aq) ⇌ Ag(NH 3 ) 2 + (aq) + Cl – (aq)som beskriver oppløsning av sølvklorid i en ammoniakkløsning. Detteviser hvordan sølvklorid kan fjernes fra negativen. Det kan vises atlikevektskonstanten (K c ) for denne reaksjonen er K c = K dannelse·K sp (AgCl).(III)13


g) Hvilken vei er likevekten (III) forskjøvet (Begrunn kort)?h) Beregn hvor mange gram sølvklorid som kan løses i 1,0 L 1,0 M NH 3 -løsning.La oss si at du har fått løst all sølvkloriden på negativen somdiamminsølvion.i) Hvordan ville du gå fram for å få felt sølvkloridet igjen slik at det kangjenvinnes?14


Oppgave 6 (16 poeng)Det kanskje viktigste uranmineralet kalles bekblende, og bestårhovedsakelig av en blanding av uranoksidene UO 2 og UO 3 . Uran er etradioaktivt grunnstoff, med en halveringstid på 4,6 milliarder år. Noenforekomster av bekblende er imidlertid opptil fire ganger så sterktradioaktive som innholdet av uran skulle tilsi. Dette satte Marie og PierreCurie på tanken at bekblende kanskje også inneholder et eller flereukjente, sterkt radioaktive grunnstoffer. For å bevise denne hypotesenmåtte de skille ut og karakterisere de ukjente grunnstoffene.Første trinn i prosessen med å skille ut de radioaktive grunnstoffene varbehandling av bekblenden med natriumkarbonat og så svovelsyre. Dettebrakte uran i løsning, mens en rekke andre grunnstoffer, deriblant Pb,Ca, Bi, Sb, Th, Ba og de ukjente, kunne filtreres av som uløseligesulfater.Sulfatene ble så vasket med en natriumkarbonatløsning for å konverteresulfatene til karbonater.a) Skriv den balanserte reaksjonslikningen for vaskeprosessen for et frittvalgt sulfat fra listen over.b) Var denne løsningen sur, basisk eller nøytral? Begrunn svaret dittmed reaksjonslikninger.Etter noen trinn med opprensing satt ekteparet Curie igjen med enblanding av jordalkalimetallkarbonater. Deretter ble karbonateneomdannet til klorider.c) Hvordan tror du ekteparet Curie fikk til omdanningen av karbonater tilklorider? Skriv reaksjonslikning(er).Det ene ukjente grunnstoffet, senere kjent som radium, ble så renset oppsom kloridet ved gjentatte omkrystalliseringer. Dette var mulig fordiradiumklorid er dårligere løselig i vann enn de andre kloridene. Enløsning av det rene radiumkloridet ble så utsatt for en elektrolyse der detble brukt en kvikksølvkatode.d) Skriv halvreaksjonene (reaksjonslikningene for oksidasjonen ogreduksjonen) som fant sted ved de to elektrodene.e) Skriv ned reaksjonslikningen for reaksjon mellom rent radium og vann7 tonn bekblende inneholder rundt 1 gram radium.f) Hvor mange ppm (d.v.s. ”parts per million”) radium er det ibekblende?15

More magazines by this user
Similar magazines