Judet PDF [PDF]

Zitiervorschau

DIRECȚIA GENERALĂ ÎNVĂȚĂMÂNT PREUNIVERSITAR

Clasa a VIII-a

OLIMPIADA DE CHIMIE – etapa judeţeană 21 februarie 2015 Subiectul I...............................................................................................................................20 puncte A. .............................................................................................................................................15 puncte Cel mai popular tip de înălbitor casnic este soluţia de hipoclorit de sodiu obţinută din reacţia clorului gazos cu o soluţie de NaOH. În soluţie, hipocloritul de sodiu este disociat în ioni de sodiu Na+ şi anioni hipoclorit. Alţi înălbitori solizi sau lichizi conţin peroxid de hidrogen în loc de hipoclorit de sodiu, în care substanţa activă în soluţie este anionul perhidroxil. Ce au aceşti doi anioni în comun? Aceşti doi ioni au o singură sarcină negativă. Dacă fiecare reacţionează cu un ion de H+ , se formează substanţe mult mai stabile decât ionii hipoclorit sau perhidroxil, astfel că aceste procese chimice au loc. Rezultatul procesului de albire derivă din faptul că este eliberat oxigen activ, care reacţionează cu moleculele de substanţe care produc petele pe ţesătură. Consecinţa benefică este că decolorează un compus iniţial colorat! Se cere: 1. Scrieţi ecuaţiile proceselor chimice descrise mai sus, exceptând pe acela care decurge la final cu schimbarea coloraţiei. 2. Înălbitorii casnici cu soluţie de hipoclorit de sodiu sunt comercializaţi în bidoane de plastic, opace, deoarece sunt afectaţi de razele luminoase, generându-se astfel un proces chimic nedorit. Scrieţi ecuaţia reacţiei care are loc. 3. Explicaţi de ce înălbitorul cu hipoclorit de sodiu are tendinţa de a deteriora ţesăturile fine mai mult decât cel bazat pe peroxid de hidrogen. 4. Explicaţi de ce petele de rugină de pe o ţesătură nu pot fi înlăturate cu înălbitor.

B. ...............................................................................................................................................5 puncte Vitamina C este cunoscută şi sub denumirea de acid ascorbic, HC6H7O6 . O soluţie rezultată prin dizolvarea unei tablete în apă reacţionează total cu 2,648 mL soluţie NaOH de concentraţie 4% şi densitatea 1,046 g/cm3. Presupunând că în tableta de vitamina C numai acidul este prezent, calculaţi numărul de moli de vitamina C din tabletă.

Subiectul II.............................................................................................................................25 puncte Se consideră următorul şir de transformări: (1) a + b → T + c + d (2) T + b → e + d (3) e + C → f + g (4) e + NH3 → f + h + i

(5) f + H2SO4 → j + d + h (6) f + H2SO4 + b → j + h 1000C (7) f + H2SO4 → j + T + h (8) j → e +d + b

Se ştie că substanţa T este un compus binar al unui metal Me cu nemetalul Y situat în gupa VI A perioada a 3-a în Sistemul Periodic al elementelor, în care raportul masic Me : Y = 4:1. Se cere: a) Identificaţi metalul Me, nemetalul Y şi substanţa T Str. General Berthelot nr. 28-30, Sector 1, 010168, Bucureşti Tel: +40 21 405 62 00, Fax: +40 21 405 63 00 www.edu.ro

b) c) d) e)

Identificaţi substanţele notate prin literele a, b, c, d, e, f, g, h, i, j. Scrieţi ecuaţiile reacţiilor chimice corespunzătoare transformărilor de mai sus. Calculaţi puritatea substanţei "j", ştiind că 60 g substanţă "j" conţin 6,022· 1023 atomi de oxigen; Calculaţi compoziţia în procente molare a unui amestec cu masa de 22,4g format din substanţa "e" şi "f", dacă amestecul reacţionează cu o soluţie de HCl diluat şi formează 27 g sare.

Subiectul III........................................................................................................................... 25 puncte Peste 46,28 g aliaj Cu-Au se toarnă un amestec format din 118 mL HNO3 63% cu densitatea 1,39 g/cm3 şi 10 mL soluţie HCl 36,5% cu densitatea 1,2 g/cm3. Se cere: a) stabiliţi dacă reacţia este totală; b) numărul de moli de gaz degajat; c) compoziţia în procente de masă şi de moli a aliajului d) raportul volumetric în care trebuie să se amestece o soluţie de HNO3 85% cu densitatea 1,47 g/cm3, cu o soluţie de HNO3 11% cu densitatea 1,06 g/cm3, pentru a obţine soluţia de acid azotic 63% folosită la tratarea aliajului

Subiectul IV........................................................................................................................... 30 puncte A. Clorura unui metal divalent X conţine 36,04% metal X, iar unul din cristalohidraţii clorurii metalului conţine 18,25% X. 1) Identificaţi metalul şi scrieţi formula cristalohidratului. 2) 50 g amestec al cristalohidraţilor clorurii metalului X cu 1, 4 şi 6 molecule de apă, prin încălzire până la 40 0C se dizolvă în propria sa apă, formând o soluţie saturată (solubilitatea fiind 115g clorură în 100g apă). Calculaţi : a) Numărul de moli de substanţe componente din amestecul solid; b) Concentraţia în procente de masă a soluţiei saturate. 3) Sticla Pyrex, cu rezistenţă termică bună, utilizată la fabricarea sticlăriei de laborator, conţine oxizii elementelor K, X şi Si. Raportul masic al acestor elemente în sticla Pyrex este: K : X : Si = 1,95 : 1 : 4,20. Se cere: a. Determinaţi formula sticlei Pyrex; b. Compoziţia procentuală în elemente a sticlei Pyrex. B. La prăjirea a 2500 kg de pirită cu 40 % S se obţine un reziduu sub formă de pirită nearsă, care conţine 1% S din pirita pură. Considerând că impurităţile sunt stabile la încălzire şi că nu mai conţin S, se cere: a) puritatea piritei; b) masa de pirită arsă şi masa reziduului; c) masa soluţiei de acid sulfuric 98% care se obţine din pirita arsă.

Se dau : – mase atomice: H – 1; C–12; N – 14; O – 16; S–32; Cl– 35,5; Si – 28; Na–23; Mg – 24; Al –27; K – 39; Ca–40; Fe – 56; Co – 59; C u – 64; Zn–65; Ag – 108; Au– 197; Ba – 137. – volumul molar = 22,4 L/mol – numărul lui Avogadro NA=6,022• 1023 NOTĂ: Timp de lucru 3 ore. Succes! Subiecte elaborate de Rodica Băruţă, profesor la Colegiul Naţional "Horea Cloşca şi Crişan" din Alba Iulia

Pagina 2 din 2

DIRECȚIA GENERALĂ ÎNVĂȚĂMÂNT PREUNIVERSITAR

OLIMPIADA DE CHIMIE – etapa judeţeană 21 februarie 2015 BAREM DE EVALUARE

-

Clasa a VIII-a

Subiectul I...............................................................................................................................20 puncte A. .............................................................................................................................................15 puncte A. 1.

Cl2(g) + 2 NaOH (aq) → NaOCl (aq) + NaCl (aq) + H2O (l) ClO- + H+ → HCl + O HOO- + H+ → H2O + O...............................................................................................3 ecuaţii x 2p = 6p

2. ecuaţia reacţiei: 2NaClO(aq) → 2NaCl (aq) + O2 (g) ......................................................................... 2p 3. explicaţia ...............................................................................................................................................4p HCl rezultat în reacţia hipocloritului atacă ţesătura comparativ cu apa rezultată în reacţia celuilalt înălbitor 4. explicaţia ..............................................................................................................................................3p Fe(III) din rugină se găseşte deja în forma oxidată maximă. Nu mai poate fi încă o dată oxidată. B. 0,00277 mol acid ascorbic............................................................................................................... ..5 puncte

Subiectul II.............................................................................................................................25 puncte a) Me= Cu; Y=S; T= Cu2S ............................………………..........................………..……......…3 x 1p =3p b) a = CuFeS2; b = O2; c = FeS2 ; d= SO2; e = CuO; f = Cu; g = CO; h = H2O; i = N2; j = CuSO4 …………………………………………………………………………………………………………………................................................……......

10 x 0,5p =5p

c)..............................................................................................................................................8 ecuaţii x 1p = 8 p d) 40 g CuSO4 pur……………………………………....................…………………………………..…….2 p puritatea 66,66%.........................................................................................................................................1p e) amestec Cu şi CuO, doar CuO reacţionează, ecuaţia

......…………………………............…….………1p

conform ec r.: 16g CuO, 6,4 g Cu……....................…………………………………………..……….……...1p 0,2 moli CuO, 0,1 moli Cu……………………………………………………………......................…….…..2p 66,66% CuO, 33,33% Cu…………………………………………………………………….......................…2p

Subiectul III........................................................................................................................... 25 puncte a) Au + 3HCl + HNO3 → AuCl3 + NO + 2H2O (ec. 1) 3Cu + 8 HNO3 → 3Cu(NO3)2 + 2NO + 4H2O

(ec. 2)……………….........................…..…2ec X 2p=4p

reacţia este totală (demonstraţie)............................................................................................................9p b) 0,04 moli NO din reacţia (1)

Str. General Berthelot nr. 28-30, Sector 1, 010168, Bucureşti Tel: +40 21 405 62 00, Fax: +40 21 405 63 00 www.edu.ro

0,4 moli NO din reacţia (2) nt NO= 0,4 + 0,04 =0,44 moli .......................................................................................................................2p c)

nAu  0, 04 moli    0, 64moli nCu  0, 6 moli  6, 25% Au;93, 75%Cu............................................ ......................................................................................2p mCu + mAu =38,4 + 7,88 =46,28 g 82,97% Cu, 17,03% Au .....................................................................................................................................2p d) Vs (85%) : Vs (11%) = 1,7 : 1 ......................................................................................................................6p

Subiectul IV......................................................................................................................... 30 puncte A. ...................................................................................................................................................15 puncte 1. Identificare metal X = Ca …………......…….......…..………………….………..…..........................…..2p Cristalohidratul = CaCl2 · 6H2O ……….............………………………….....…..……......................... 2p 2.

a. 0,24 moli CaCl2 1,29 moli H2O ……………………...………………….……..….........................…..…2 X 1p=2p b. c%=53,48% .......………………………….……..…………....……….......................…............….2p

3. a. formula x K2O  y CaO  z SiO2 =

x=y

(1p)

=

z = 6x

(1p)

z = 6y

(1p)

=

x K2O  x CaO  6x SiO2 ; pt x=1 : K2O  CaO  6SiO2 ..................................................... 1p b. M = 510 g/mol …………………………………………....….......................….................. .. 1p 15,29% K, 7,84% Ca, 32,94 % Si, 43,92 % O ………….……..................................… 4 X 0,5p = 2p B. ...................................................................................................................................................15 puncte a) m pirită pură = 1875 kg...................................................................................................................................2p puritatea 75%..................................................................................................................................................1p b) ecuaţia reacţiei

...........................................................................................................................................2p

masa pirită arsă = 1839,844 kg......................................................................................................................5p masa reziduu = masa pirita nearsa + masa oxid feric + masa impuritat masa reziduu = 35,156 + 1226.56+625=1886,71 kg...................................................................................2p c) ecuaţiile reacţiilor................................................................................................................................2x1p=2p masa solH2SO4= 3066,4 kg.............................................................................................................................1p

NOTĂ: Orice variantă corectă de rezolvare se punctează corespunzător. Barem elaborat de Rodica Băruţă, profesor la Colegiul Naţional "Horea Cloşca şi Crişan" din Alba Iulia

Pagina 2 din 2

DIRECȚIA GENERALĂ ÎNVĂȚĂMÂNT PREUNIVERSITAR

Clasa a IX-a

OLIMPIADA DE CHIMIE – etapa judeţeană 21 februarie 2015 Subiectul I...............................................................................................................................20 puncte A. ...............................................................................................................................................8 puncte a). Așează în ordinea creșterii razei următorii atomi și ioni: K, K+, Si, Si4+, Cl, Cl-, Ar. b.Cromul are Z= 24. Câți electroni de tip d are cromul și următoarele două elemente din aceeași grupă a sistemului periodic? c). Așează în ordinea scăderii energiei de ionizare primare următorii atomi: Na, Ca, K, O, Cl, Si, Ar. d). Determină masa de clor care se combină cu masa de magneziu care cedează 24,088 x 1023 electroni.

B. .............................................................................................................................................12 puncte Peste 100 g NaOH cu c=25% se adaugă o masă de soluție de H2SO4 cu c=49% și rezultă: a). o soluție neutră; b). o soluție care mai conține 10% NaOH; c). o soluție care mai conține 10% H2SO4. Care este masa de soluție de H2SO4 utilizată în fiecare situație?

Subiectul II.............................................................................................................................25 puncte Se dă următoarea schemă de de reacții: a). Identifică substanțele a-o din schemă și scrie ecuațiile reacțiilor chimice, știind că:

 b + e + f e+f  d+g d+h  i i+j  k+l l+m  b+n n+h o a+d

-

substanțele a, d și e conțin clorul în stări de oxidare diferite;

-

substanțele i și j conțin azotul în stări de oxidare diferite;

-

substanțele i și o conțin legături coordinative;

-

substața l conține un element cu cofigurația [Ar] 3d104s1.

b). Explică formarea legăturilor pentru chimice pentru substanțele g, i și o c). Aranjeză în ordinea creșterii punctelor de fierbere numai substanțele cuprinse în schemă, care formează molecule stabile. Justifică răspunsul.

Subiectul III........................................................................................................................... 25 puncte Dintr-o soluţie de CuSO4, saturată la 700C, se depun 203,125 grame cristale albastre prin răcire la 15 C. Ştiind că soluţia saturată la 150C conţine 1 parte substanţă anhidră la 5 părţi de apă, iar procentul de oxigen din soluţie este cu 7,25% mai mare decât la 700C, determină masa soluţiei supusă răcirii şi concentraţiile procentuale ale soluţiilor saturate la cele două temperaturi. 0

Subiectul IV......................................................................................................................... 30 puncte Alaunul de crom și potasiu este un reactiv chimic utilizat la analize de laborator și are formula chimică KCr(SO4)2·12H2O. Acesta se obție prin evaporarea soluției rezultate în urma reacției dioxidului de sulf cu soluție de K2Cr2O7 acidulată cu H2SO4. Dioxidul de sulf necesar se obține prin reacția dintre Na2S2O3 și H2SO4.

Str. General Berthelot nr. 28-30, Sector 1, 010168, Bucureşti Tel: +40 21 405 62 00, Fax: +40 21 405 63 00 www.edu.ro

a) Scrie cele trei ecuații ale reacțiilor chimice care au loc pentru obținerea alaunului. b) Ce volum de soluție de H2SO4 de concentrație 4 M este necesar pentru obținerea a 99,8 g cristale de alaun, dacă 50% din SO2 se pierd în timpul barbotării în soluția de K2Cr2O7 acidulată cu H2SO4? c) În ce cantitate de apă trebuie dizolvat alaunul obținut pentru a rezulta o soluție în care concentrația K2SO4 este de 10%? d). Scrie formulele alaunilor de sodiu și aluminiu, respectiv a alaunilor de amoniu și aluminiu

Se dau : – mase atomice: H – 1; C–12; N – 14; O – 16; Na–23; Mg – 24; Al –27; S–32; Cl– 35,5; K – 39; Ca–40; Fe – 56; Co – 59; C u – 64; Zn–65; Ag – 108; Ba – 137, Cr – 52 - numere atomice O- 8, Al- 13, Si- 14, Cl-17, Ar – 18, Na -11, Ca -20, K- 19, Cu- 29 – volumul molar = 22,4 L/mol – numărul lui Avogadro NA=6,022• 1023 mol-1 NOTĂ: Timp de lucru 3 ore.

Subiecte elaborate de Carmen-Gina Ciobîcă, profesor la Colegiul Național “Petru Rareș” Suceava

Pagina 2 din 2

DIRECȚIA GENERALĂ ÎNVĂȚĂMÂNT PREUNIVERSITAR

OLIMPIADA DE CHIMIE – etapa judeţeană 21 februarie 2015 BAREM DE EVALUARE

-

Clasa a IX-a

Subiectul I..............................................................................................................................................20 puncte A. ......................................................................................................................................8 puncte (2x4puncte) a). Si4+< Cl < Si < K+ < Cl- < Ar < K b). 5, 15, 24. c). Ar > O > Cl > Si > Ca > Na > K d) 142 g B. ......................................................................................................................................12 puncte(3x4puncte) a). 62,5 g sol H2SO4 49% b). 30 g sol H2SO4 49% c). 104,136 g sol H2SO4 49% Subiectul II............................................................................................................................................25 puncte a). Identificarea substanțelor și scrierea ecuațiilor reacțiilor chimice din schemă....................15 p uncte a- KClO3, b – KCl, c-O2, d-HCl, e-Cl2, f-H2O, g-HOCl, h-NH3, i-NH4Cl, j-Cu(NO3)2, k-NH4NO3, l-CuCl2, m-KOH, n-Cu(OH)2, o-[Cu(NH3)4](OH)2 b). Formarea legăturilor ...................................................................................................... .........5 puncte c) Aranjarea corectă a moleculelor stabile și justificarea răspunsului ....................... .................5 puncte O2 < HCl < Cl2 < NH3 230, deci nu convine) Deci hidrocarbura X are formula moleculară C10 H14 (4 p) b) NE = 4, prin monoclorurare fotochimică rezultă un singur derivat. Condiţia este îndeplinită de doi compuşi: CH3

H3C

C CH3 H3C H3C

(1)

CH3

(2)

CH3

2X4p=8p c) Compusul (1) nu se oxidează cu soluţie acidă de KMnO4. X este terţbutilbenzenul. CH3 NO2 Compusul Y este 4-nitro-terţbutilbenzenul. d) H3C C Y este produs majoritar datorită împiedicării sterice. CH3 (3 p)

e) Z este compusul (2): 1,2,4,5-tetrametilbenzen sau duren H3C

CH3

HOOC

COOH

0

+ H3C

CH3

6 O2

V2O5 / 400 C - 4 H2O HOOC

0

t C COOH -2 H2O

O

O

C

C

O

O C

C

O

O

(6 p) Subiectul III ............................................................................................................................. 25 puncte A ............................................................................................................................................... 10 puncte Hidrocarbura este Cx H y . 2Cx H y 

4x  y O2  2xCO2  yH 2O 2

4x  y  2x  y  y  4 . Deci hidrocarbura este Cx H 4 . 2 Hidrocarbura este gazoasă în condiţii standard, deci poate fi: CH4 , C2 H4 , C3H4 , C4H4

Din datele problemei rezultă: 2 

(4 p) (2p)

Pagina 2 din 5

C2H4

C3H4

H2C CH2

H2C

C CH2

HC

C CH3

CH2 C 4H 4

H2C

C

C

CH2

H 2C

CH C

CH

8 structuri – 8 X 0,5 p = 4 p B ................................................................................................................................................ 15 puncte a) Cx H y este hidrocarbura A. 2Cx H y  r

mCO2  mH2O m Cx H y



4x  y O2  2xCO2  yH 2O 2

2x  44  y 18 2  (12x  y)

r  4, 43  y  2x . Hidrocarbura A este Cx H 2x - alchenă sau cicloalcan (4 p) x 2 b) r  4, 26  y  1,5x   . Hidrocarbura B are formula brută C2 H3 , iar formula moleculară y 3 (C2 H3 )n . Numărul atomilor de hidrogen din molecula unei hidrocarburi este întotdeauna par. Cea mai

simplă hidrocarbură, pentru n = 2, este C4 H6 . (2 p) B nu conţine atomi de carbon primari  B poate fi 1,3-butadienă. 25000 C - CO

CaC2 + 2 H2O HC CH etc. - Ca(OH)2 (Se va puncta orice sinteză care respectă cerinţele problemei) Sinteza corectă – (5 p) c) Ca Hb + nH2  Ca H2a 2 CaO + 3C

b  2a  2  2n MC H  14a  2  M a 2a2

MCa H2a22n  14a  2  2n  M  2n M  1, 0416  M  50n  14a  2  50n M  2n Pentru n = 2  a = 7 (2 p) C7H12 + 2H2  C7 H16 (2 p)

Subiectul IV.............................................................................................................................. 30 puncte a) 94,12 5,88 C:H  :  7,84 : 5,88  1,33:1  4 : 3 (raport molar) 12 1 Formula brută: C4 H3 ; Fomula moleculară (C4H3 )n (1 p) Numărul atomilor de H din molecula unei hidrocarburi este întotdeauna par. M < 160 g / mol 51 n < 160  n < 3,13  n = 2 Formula moleculară a hidrocarburii X este C8H6 (2 p) b) Hidrocarbura X are caracter slab acid. Rezultă că X este o alchină cu legătură triplă marginală (una sau mai multe). Sarea cu metalul monovalent este: C8H6n Mn

Pagina 3 din 5

n  AM 197,82 100  65,98  A M   1,94 8 12  (6  n)  n  A M n Pentru n  3  AM  64  metalul M este Cu (3 p) n = 3  hidrocarbura X conţine 3 legături triple marginale. Hidrocarbura X poate fi:

CH3 HC

C CH CH2

C CH

HC

C C

C

C

CH

CH (1)

C CH

(2)

2X3p=6p c) Hidrocarbura X este compusul (2) care conţine un atom de carbon primar. (2 p) d) 3-etinil-3-metil-1,4-pentadiină (2 p) H3C C(C CCu)3 + 3 NH4Cl + 3 NH3 e) H3C C(C CH)3 + 3 [Cu(NH3)2]Cl (3 p) f) Z este izomeră cu X. Z este C8H6 n

pV  n H2  0,5 moli RT

C8H6  nH2  C8H62n

mC8H6  51 g; n C8H6  0,5 moli; n H2  0,5moli  C8 H6 : H2  1:1 (raport molar) . Rezultă că Z conţine o singură legătură triplă. (2 p) Din reacţie rezultă 0,5 moli T ( C8H8 ) 2KMnO4  3H2SO4  K2SO4  2MnSO4  3H2O  5[O]

n KMnO  1 mol  n[O]  2,5 moli 4

T : [O] = 0,5 : 2,5 = 1 : 5 (raport molar) (2 p) + 5[O] +H2/Pd/Pb2+ C8H6 C8H8 KMnO4/H2SO4

V + CO2 + H2O

Rezultă că V este C7 H6O2 V este acidul benzoic: C6 H5  COOH (2 p) T este stirenul (vinilbenzenul): C6 H5  CH  CH2 (2 p) Z este fenilacetilena (etinilbenzenul): C6 H5  C  CH (2 p) g) cubanul

(1 p) Notă: La toate subiectele se va puncta corespunzător orice altă variantă de rezolvare care respectă condiţiile din enunţ. Barem elaborat de Vasile Sorohan, profesor la Colegiul „Costache Negruzzi” din Iaşi

Pagina 4 din 5

Pagina 5 din 5

Corectura subiect II, clasa 10 Densitatea vaporilor hidrocarburii, la 170 C şi 1,5 atm, nu depăşeşte 9,5 g/L.

Presiunea este de 1,5 atm si nu 1 atm

Va rog sa modificati la subiectul III, B c). Masa produsilui de hidrogenare completa este ..de .1,0416 ori mai mare decat... Se foloseste 1,0416 in loc de 1,042

DIRECȚIA IREC GENERALĂ ÎNVĂȚĂMÂNT ĂMÂNT PREUNIVERSITAR Clasa a XI-a OLIMPIADA DE CHIMIE – etapa judeţeană 21 februarie 2015 Subiectul I …………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………… 20 puncte A. …………………………………………………………………………………………………………… 12 puncte Se dau formulele de structură pentru compu compuşii:

I. Linalool din ulei de lavandă

II.

Citral din ulei de lămâie

IV. Amfetamina (Benzedrina)

III.

Efedrina din planta de cârcel

V.

Tetracaina

a. Precizaţii denumirea conform IUPAC pentru I, II, III şi IV; b. Scrieţii formulele structurale ale stereoizomerilor corespunzători corespunz compuşilor II şi III; c. Substanţele IV şii V sunt insolubile în ap apă, dar solubile în soluţie de HCl 5%. După reacţia cu anhidrida acetică, numai în unul din cazuri se păstreaz ăstrează solubilitatea în soluţie de HCl 5%. Explicaţi Explica atât asemănarea, cât şi deosebirea dintre aceste substanţe. B. …………………………………………………………………………………………………………… 8 puncte 1. Scrieţi formulele de structură pentru stereoizomerii ster produşilor următoarelor reacţii ţii: a. trans–3–hexenă + Br2

CCl4

b. cis–2–butenă + [O] + H2O

KMnO4/HO‾

c. trans–2, 3–dimetil–3–hexenă hexenă + H2

Ni

2+ d. 2–butină + H2 Pd/Pb

O e. ciclopentenă + C6H5–C O–O O–H 2. Degradarea Hofmann a bazelor cuaternare cuaternare de amoniu are loc la temperaturi mai mari de 100°C. 100 Modelaţi ecuaţiile reacţiilor chimice de obţinere ţinere a eten etenei prin degradări Hofmann ale metil–etil etil–butil–aminei. Str. General Berthelot nr. 28-30, 28 Sector 1, 010168, Bucureşti Tel: +40 (0)21 405 63 00 www.edu.ro

DIRECȚIA IREC GENERALĂ ÎNVĂȚĂMÂNT ĂMÂNT PREUNIVERSITAR Subiectul II ………………………………………………………………………………………………… 25 puncte A. …………………………………………………………………………………………………………… 15 1 puncte 1. „Parabenii” sunt compuşii organici deriva derivaţii de la acidul parahidroxibenzoic, utiliza utilizaţi drept conservanţi, dezinfectanţi şii arome, în industria farmaceutică, cosmetică şi alimentară.. Aceste substan substanţe se pot obţine conform următoarei scheme: + CO2 H2SO4 A B acid salicilic C6H5–OH + KOH – H2O p = 6 atm, 125°C 12 –KHSO4 2 B 230°C C + C H –OH + CO 6

C

+ 2HA – 2KA

5

2

acid p–hidroxibenzoic

ROH(H2SO4) –H2O

+ (CH3)2OSO3 – CH3OSO3H

parabeni

E (aromă de anason)

Se cere: a. Scrieţi ecuaţiile reacţiilor iilor reprezentate în schemă; schem b. Denumiţi conform nform IUPAC substanţa substanţ (E) şi parabenii conservanţi, preparaţi cu CH3 – OH, respectiv C7H15 – OH. c. Pentru cei doi acizi izomeri din schemă schem atribuiți valorile potrivite trivite ale punctelor de topire, top 213°C și respectiv -4 -5 159°C, precum șii constantele de aciditate Ka = 10,5·10 și Ka = 2,6·10 . Justificați ți alegerea. d. În Australia ia se interzice folosirea parabenilor parabe în scopurile enumerate în text. Formulați Formula o motivație pentru această interdicție. 2. a. Scrieții formulele structurale ale urm următorilor anioni în ordinea creșterii bazicit azicității: fenoxid; p–nitrofenoxid; p–metoxifenoxid. b. Acidul p–hidroxibenzoic,, este un acid diprotic dipro pentru care se dau ecuațiile iile reacțiilor reac în soluție apoasă de NaHCO3. HO–C6H4–COOH + HCO3‾ HO–C6H4–COO‾ + H2CO3 ‾O–C6H4–COO‾ + HCO3‾ HO–C6H4–COO‾ + CO32 ‾ Ordonații cele patru specii acide în ordinea descrescătoare descresc a acidității lor. B. …………………………………………………………………………………………………………… 10 puncte Un amestec de acid oxalic șii acid formic formic, obținut din greșeală, se tratează cu 10 g soluție solu de H2SO4 95% și se obține un amestec gazos cu volumul de 0,672 L (c.n.) și cu densitatea de 1,464 g/L (c.n.). Se cere: a. Calculații raportul molar al celor doi acizi în amestec; b. O probă H2C2O4·2H2O cu masa de 0,130 g este titrată cu 20 mL soluție de KMnO nO4, 0,02M. Calculați puritatea acidului cristalizat (impuritățile ile nu reacționează reac cu KMnO4). Subiectul III ……………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………… 25 puncte A. …………………………………………………………………………………………………………… 10 1 puncte 1. Etanolaminele sunt substanțee folosite în cosmetică, cosmetic industria textilă și de pielărie, ărie, care se prepar prepară din amoniac și etilenoxid. Se introduc în soluție ie apoas apoasă 24,6 m3 amoniac, la temperatura de 27°C și presiunea de 10 atm, împreună cu o cantitate dublă de etilenoxid gazos. Se ob obține ine un amestec al celor trei etanolamine, din care după dup distilare se separă 91,5 kg monoetanolamina, 630 kg dietanolamina și 298 kg trietanolamina. Să se calculeze: a. Compoziția ia în procente molare a amestecului final de aminoalcooli; b. Randamentul de transformare a amoniacului și conversia în dietanolamină. 2. Scrieți ecuațiile reacțiilor iilor posibile între monoetanolamină (colina) șii acid acetic, precizând tipul fiec fiecărui produs de reacție. B. …………………………………………………………………………………………………………… 8 puncte Într-un vas cu dop rodat se cântăresc ăresc 0,02 0 g fenol brut. Se adaugă 10 mL acid acetic glacial gla și 25mL soluție de brom 0,05M. Se închide vasul și se lasă las la întuneric 20 minute, apoi se adaugă 10 mL soluție KI 1M. Iodul format prin reacția ia cu excesul de brom coloreaz colorează soluția în brun şi se titrează cu soluție ie de Na2S2O3 0,1M în prezență de amidon, până la decolorare. Calcul alculaţi puritatea probei de fenol, dacă s-au consumat 13 mL soluție Na2S2O3. În condițiile iile date tiosulfatul de sodiu se transformă transform în Na2S4O6. Str. General Berthelot nr. 28-30, 28 Sector 1, 010168, Bucureşti Tel: +40 (0)21 405 63 00 www.edu.ro

DIRECȚIA IREC GENERALĂ ÎNVĂȚĂMÂNT ĂMÂNT PREUNIVERSITAR C. …………………………………………………………………………………………………………… 7 puncte Se consideră produsul carbonilic cu formula moleculară molecular C3H6O, sub forma celor or doi izomeri ai săi: s aldehida propionică (A) și acetona (B). Se cere: a. Să se indice o schemă de reacții ții și condițiile acestora, prin care, pornind de la un compus co unic să se obțină simultan ambele substanțe (A) și (B)). b. Să se indice o schemă de reacții ții și ș condițiile lor, prin care cele două substanțe (A A) și (B) să se poată transforma una în alta. Subiectul IV ……………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………… 30 puncte A. …………………………………………………………………………………………………………… 15 1 puncte Substanța (A) are formula moleculară C6H10O2, este neutră față de indicatorii acido - bazici, formează un compus cristalizat cu 2,4 dinitrofenilhidrazina (DNFH), reacționează reac cu reactiv Tollens și dă reacția iodoformului. Pornind de la substanţa (A) se pot scrie ecuaţiile ecuaţ reacțiilor chimice, conform schemei de mai jos: jos A D

CH3MgBr (exces), H2O HCl

K2Cr2O7/H+

C

I2, NaOH

D + CHI3

E + NaCl

acetonă + butanal F

B

K2Cr2O7/H+

HO – F + F’

E + H2O

Compusul (B) are formula moleculară molecular C8H18O2, reacționează rapid cu reactiv Lucas, dar nu reacționează reac cu (DNFH). Compusul (E) coloreazăă în roșu ro soluția de metilorange și reacționează rapid cu reactiv Lucas. a. Scrieți ecuațiile reacțiilor iilor din schemă schem și cele ale substanței (A) cu DNFH și (A) cu reactiv Tollens. b. Denumiții conform IUPAC substanțele substanț notate cu (A), (B), (C) şi (E). c. La dozarea unei soluții ii a substanț substanței (B) se consumă 15mL soluție K2Cr2O7 0,2M. Calculați C masa substanței (B) din proba de analizat. B. …………………………………………………………………………………………………………… 5 puncte La echilibrul unei reacţii ii chimice între etanol şi acid acetic compoziţia ia amestecului este urm următoarea: 1/3 moli CH3COOH, 1/3 moli C2H5OH, 2/3 moli CH3COOC2H5 şi 2/3 moli H2O. Constanta de echilibru la temperatura respectivă este 4. Să se calculeze conversia totală de transformare a acidului acetic, dacă dac peste amestecul de echilibru se mai adaugă 1 mol C2H5OH la volum constant. C. …………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… 10 puncte Prin tratarea unui polialcool saturat cu anhidridă anhidrid acidă în exces masa molecularăă cre creşte cu 126. Această creştere reprezintă 136,95% comparativ cu polialcoolul. Se cere: a. Formula moleculară şii structurală a polialcoolului; b. Scrierea ecuaţiilor reacţiilor iilor chimice de obţinere ob inere a polialcoolului pornind de la hidrocarbura a cărei c densitate în raport cu aerul este 1,45; c. Volumul hidrocarburii, măsurat surat la 1 atm şi 27°C, necesar obţinerii a 920 kgg polialcool, ştiind că randamentul global al reacţiilor este 80%. Se dau: - Mase atomice: H - 1; C - 12; N - 14; O - 16; Na - 23; S - 32; Cl - 35,5; K - 39; Cr - 52; Mn - 55; Br - 80; I - 127; - Volumul molar V = 22,4 L/mol; - Masa moleculară a aerului µaer = 28,96 28,9 g/mol; - Constanta universală a gazelor: R = 0,082 atm·dm3/mol·K. NOTĂ: Timp de lucru 3 ore. Subiecte propuse de Ignat Iuliana, profesor la Liceul Pedagogic „D.P. Perpessicius” ” Brăila. Str. General Berthelot nr. 28-30, 28 Sector 1, 010168, Bucureşti Tel: +40 (0)21 405 63 00 www.edu.ro

DIRECȚIA IREC GENERALĂ ÎNVĂȚĂMÂNT ĂMÂNT PREUNIVERSITAR OLIMPIADA DE CHIMIE – etapa judeţeană 21 februarie 2015 BAREM DE EVALUARE – CLASA A XI-A Subiectul I …………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………… 20 puncte A. …………………………………………………………………………………………………………… 12 puncte a. 4 denumiri conform IUPAC × 1p ……………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………… 4 p. b. Compusul II prezintă doi diastereoizomeri: Z (cis), E (trans), 2 structuri × 1p ……………………………….. …………………………… 2 p. Compusul III prezintă 2 atomi de carbon asimetrici: 2 perechi de enantiomeri (eritro ±, treo ±), 4 structuri × 0,5p …………………………… ……………………… 2 p. c. Explicaţie ………………………….…………………………………………………………………………… ………………………….………………………………………………………………………… 4 p. Asemănarea – caracterul bazic demonstrat prin scrierea ecuaţiilor ecua reacţiilor lor chimice. chimice Deosebirea – Amfetamina (Benzedrina), după dup acilare, pierde caracterul bazic şi este insolubilă în soluţia de HCl 5%. Tetracaina, după acilare, având în structura sa grefată şi o grupare amino terţiară, care nu se acilează, rămâne solubilă în soluţia de HCl 5%. B. …………………………………………………………………………………………………………… 8 puncte 1. ………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… 5 p. a. mezo–3, 4–dibromhexan (mezoformă); (mezoform b. cis–2, 3–butandiol (mezoformă); c. (±)–2, 3–dimetilhexan dimetilhexan (amestec racemic); d. cis–2–butenă; e. (±)trans–1, 2–ciclopentandiol ciclopentandiol (amestec racemic). racemic) 2. Modelarea ecuaţiilor reacţiilor iilor chimice chimice, degradări Hofmann (metilare urmată de încă încălzire cu Ag(OH)) obţinânduse ca produşi finali de reacţie: CH2=CH = 2 şi (CH3)3N ………………………………………………………… 3 p. Subiectul II ………………………………………………………………………………………………… 25 puncte A. …………………………………………………………………………………………………………… 15 1 puncte 1. a. ……………………………………………………………………………………………………………….. 7 p. COOH COO-K+ + CO2 H2SO4 + C6H5–OH + KOH C6H5–O O‾K – H2O p = 6 atm, 125°C –KHSO KHSO4 OH OH CO OO-K+

COO-K+

2

OH

230°C

OH

+

+ CO2

O-K+ COO-K+

COOR

+ 2HA – 2KA

acid p–hidroxibenzoic hidroxibenzoic

ROH(H2SO4) –H2O

O-K+

OH

COOH

+ (CH3)2OSO3 – CH3OSO3H OCH3 Str. General Berthelot nr. 28-30, 28 Sector 1, 010168, Bucureşti Tel: +40 (0)21 405 63 00 www.edu.ro

DIRECȚIA IREC GENERALĂ ÎNVĂȚĂMÂNT ĂMÂNT PREUNIVERSITAR b. (E) acid p–metoxibenzoic ……………………………………………………………………………………… 1 p. parahidroxibenzoat de metil ……………………………………………………………………………………. 0,5 p. parahidroxibenzoat de n–heptil ………………………………………………………………………………… 0,5 p. c. COOH punct de topire = 159°C Ka = 10,5·10-4 ……………………………………………………………….. 1 p. OH

COOH

punct de topire = 213°C Ka = 2,6·10-4 ……………………………………………………………………. 1 p.

OH

Justificare ……………………………………………………………………………….. 1 p. d. Parabenii au potenţial ial efect cancerigen datorită datorit nucleului benzenic …………………………………………... 1 p. 2. a. ……………………………………………………………………………………………………………….. 1 p. O-

O-

O-


HCO3 > HO–C6H4–COO …………………………………………………….. ……………………………………… 1 p. B. …………………………………………………………………………………………………………… 10 puncte a. HCOOH → CO + H2O …………………………………………………………………………………... 1 p. H2C2O4 → CO + CO2 + H2O …………………………………………………………………………….. 1 p. νamest.gaze = 0,03 moli; mgaze = 0,9838 g; g νHCOOH : νH2C2O4 = 4:3 ………………………………………... 2 p. b. 5 H2C2O4 + 2 KMnO4 + 3 H2SO4 → 10 CO2 + K2SO4 + 2MnSO4 + 8 H2O…………………………………… …………………………………… 2 p. νKMnO4 = 0,0004 moli; m H2C2O4·2H2O = 0,126 g; p = 96,923 % …………………………………………… 4 p. H2C2O4 Subiectul III ……………………………………………………………………………………………….. 25 puncte A. …………………………………………………………………………………………………………… 10 puncte 1. a. 3 ecuaţii chimice × 1p ……………………………………………………………………………………….. 3 p. Compoziţia ia în procente molare a amestecului final: 15,79% (monoetanolamina); 63,16% (dietanolamina); 21,05% (trietanolamina) ………………………. 2 p. b. η = 95%; c= 60% ………………………………………………………………………………………………. 1 p. 2. 4 ecuaţii chimice × 1p …………………………………………………………………………………………. 4 p. B. …………………………………………………………………………………………………………… 8 puncte C6H5–OH + 3Br2 → C6H2Br3–OH OH + 3 HBr ……………………………………………………………………… 1 p. Br2 + 2KI → 2KBr + I2 …………………………………………………………………………………………… 1 p. I2 + 2Na2S2O3 → Na2S4O6 + 2NaI ………………………………………………………………………………... 1 p. νNa2S2O3 = 13·10-4 moli ……………………………………………………………………………………………. 1 p. νI2 = νBr2(exces) = 6,5·10-4 moli ……………………………………………………………………………………... 1 p. νBr2 în reacţia cu fenolul = 6·10-4 moli …………………………………………………………………………………… 1 p. p = 94% …………………………………………………………………………………………………………... 2 p. Str. General Berthelot nr. 28-30, 28 Sector 1, 010168, Bucureşti Tel: +40 (0)21 405 63 00 www.edu.ro

DIRECȚIA IREC GENERALĂ ÎNVĂȚĂMÂNT ĂMÂNT PREUNIVERSITAR C. …………………………………………………………………………………………………………… 7 puncte a. Modelarea ecuaţiilor reacţiilor iilor chimice şi condițiile acestora. See poate porni de la 2–metil–2–pentenă 2 prin ozonizare urmată de hidroliză: …………………………………………………………………………………… …… ……………………………………………………………………… 3 p. CH3

C

CH

CH2

………

CH H3

CH3

CH2

CH3

b.

CHO + CH3

C

(A)

(B)

CH3

O

A → … → B …………………………………………………………………………………………….. 2 p. B → … → A …………………………………………………………………………………………….. 2 p.

Subiectul IV ……………………………………………………………………………………………….. 30 puncte A. …………………………………………………………………………………………………………… 15 puncte a. 8 ecuaţii chimice × 1p ………………………………………………………………………………………… 8 p. CH3 CH3

C

CH

O

CH2

CH3

CHO

C

CH

CH

OH

CH2

OH

CH3

CH3

CH3

CH3

C

CH

C

OH

CH2

O

(B)

CH3 CH

OH

CH2

C

CH3

O

C

CH

OH

CH2

C

O-Na+

CH3

(C)

(D)

CH3

O

C

CH3

CH3

CH3

(A)

CH3

CH3

OH

CH3

C

CH

C

OH

CH2

H

H

O

CH3

CH2

CH2

(E)

CH2

OH

CH3

CH3

C

(F)

C

O

CH3

(F’)

b. 4 denumiri conform IUPAC × 1p ……………………………………………………………………………… 4 p. (A): 2–etil–3–oxo–butanal; pentandiol; (B): 3–etil–2 metil–2, 4–pentandiol; (C): 3–etil–4 metil–4–hidroxi–2–pentanon pentanonă; (E): acid 2–etil–3–metil–3–hidroxibutanoic. hidroxibutanoic. c. CH3

CH3

3 CH3

C

CH

CH

OH

CH2

OH

CH3 + K2Cr2O7 + 4H2SO4

3 CH3

C

CH

C

OH

CH2

O

CH3

CH3

CH3 + K2SO4 + Cr2(SO4)3 + 7 H2O C

………………………………. 2 p.

νK2Cr2O7 = 0,003 moli; νB= 0,009 mol; mB = 1,314 g ……………………………………………………………... 1 p. B. …………………………………………………………………………………………………………… 5 puncte Ctotal =



1 3

,

∙ 100

Ctotal = 84,47% …………………………………………………………………………………………………… 5 p.

Str. General Berthelot nr. 28-30, 28 Sector 1, 010168, Bucureşti Tel: +40 (0)21 405 63 00 www.edu.ro

DIRECȚIA IREC GENERALĂ ÎNVĂȚĂMÂNT ĂMÂNT PREUNIVERSITAR C. …………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… 10 puncte CH2

a. Formula moleculară: C3H8O3; Formula structurală: structural CH CH2

OH OH …………………………………………….. 4 p. OH

b. Modelarea ecuaţiilor reacţiilor iilor chimice şi condițiile acestora de obţinere inere a polialcoolului de la propenă propen ……. 4 p. c. VC3H6(1 atm., 27°C) = 307,69 m3 ……………………………………………………………………………………. 2 p. NOTĂ: Orice altă variantă corectă de rezolvare se va lua în considerare. Barem elaborat de Ignat Iuliana, profesor la Liceul Pedagogic „D.P. Perpessicius” Brăila. Br

Str. General Berthelot nr. 28-30, 28 Sector 1, 010168, Bucureşti Tel: +40 (0)21 405 63 00 www.edu.ro

Clasa a XI-a modificare barem Subiectul II A. c. Ka = 2,6 * 10

-5

DIRECȚIA GENERALĂ ÎNVĂȚĂMÂNT

PREUNIVERSITAR Clasa a XII-a OLIMPIADA DE CHIMIE– etapa judeţeană 21 februarie 2015 Subiectul I. 20 puncte 0 A. O probă de cupru cu masa 74,8 g având temperatura 143,2 Cse introduce într-un vas izolat, ce conține 165 mL glicerol, cu densitatea 1,26 g/mL, la temperatura de 24,8 0C. După stabilirea echilibrului termic temperatura devine 31,10C. Determinați căldura specifică a glicerolului. (căldura specifică a cuprului: 0,385 J/g∙K) B. O panglică de magneziu cu masa de 2,5 g şi puritatea 85%, arde în aer cu flacără strălucitoare. 70% din căldura degajată la arderea panglicii,susține termic descompunerea unei probe de carbonat de magneziu. Calculați masa totală de oxid de magneziu obținută în cele două procese. (ΔfH0MgO(s)= -602 kJ/mol, ΔfH0CO2(g)= -393,2 kJ/mol, ΔfH0MgCO3(s)= -1113 kJ/mol) Subiectul II. 25 puncte A. 1500 mg aliaj Ag-Cu-Cr se dizolvă, iar soluția conținând ionii Ag+, Cu2+, Cr3+se diluează la 500 mL. (1) Cromul conținut în a zecea parte din această soluție, este oxidat, după îndepărtarea argintului și cuprului: HO- + Cr3+ + H2O2→ CrO42-+ H2O. (2) Se adaugă apoi 25 mL soluție de Fe2+ 0,1 M: H+ + Fe2+ + CrO42-→ Fe3+ + Cr3+ + H2O. (3) Pentru oxidarea totală a excesului de ioniFe2+ sunt necesari 17,2 mL soluție 0,02 M de permanganat de potasiu: H++ Fe2+ + MnO4- →Fe3+ + Mn2+ + H2O. Un volum de 200 mL din soluția iniţială, este supusă electrolizei cu un randament de 90%. Toate metalele se depun cantitativ în 14,5 minute, sub un curent de 2A. a.Stabiliţi coeficienţii stoechiometrici ai ecuațiilor reacţiilor redox de la etapele (1), (2), (3). b. Determinaţi compoziția procentuală masică a aliajului. B. La hidroliza acetatului de metil cu hidroxid alcalin la 26 0C, se utilizează soluţii de ester și de hidroxid, fiecare cu concentrația de 5∙10-3 mol/L. Ordinul total de reacție este 2, iar concentrația esterului după 4 minute de la începerea reacției, are valoarea 3,6∙10-3 mol/L. a. Calculaţi viteza de reacție la momentul inițial. b. Calculaţi viteza de reacție după 30 de minute. c. Determinaţi timpul de înjumătățire. Subiectul III. 25 puncte A. Monoxidul de azot poate fi oxidat la dioxid de azot atât de oxigenul molecular, cât și de ozon. (1) 2NO +O2 → 2NO2 (2) NO + O3 → NO2+ O2 Cunoscând concentrația monoxidului de azot (pentru fiecare reacţie) de 0,30 mg/L, (în condiții standard) constanta de viteză k1=7,1∙103 L2/mol2∙s, constanta A = 8∙108L/mol∙s,şi valoarea energiei de activare 2,3 kcal/mol: a. Calculați valoarea constantei de viteză pentru reacția(2). b. Determinaţi raportul molar ozon:oxigen,astfel încât cele două reacţii să se desfăşoare cu viteze egale. B.Un sistem trece din starea A în starea B pe două căi, notate I şi II şi revine din starea B în starea A, pe calea III. - la trecerea sistemului din starea A în starea B pe calea I,sistemul primeşte 0,1 kJ sub formă de căldură şi efectuează un lucru mecanic de 40 J. - la trecerea sistemului din starea A în starea B pe calea II, sistemul efectuează un lucru mecanic de 10 J.

Str. General Berthelot nr. 28-30, Sector 1, 010168, Bucureşti Tel: +40 21 405 62 00, Fax: +40 21 405 63 00 www.edu.ro

la trecerea sistemului din starea B în starea A, pe calea III, sistemul primeşte 30 J, sub formă de lucru mecanic. Ştiind că, pe calea II,sistemul trece din starea A în starea B, prin procesele1  3  2, U3 – U1 = +10 J, procesul 1  3 este izobar şi procesul 3  2 este izocor: a. Calculaţi căldura schimbată de sistem cu mediul exterior pe calea II și stabiliți dacă sistemul a cedat sau a primit căldură. b. Calculaţi căldura schimbată de sistem cu mediul exterior pe calea III și stabiliți dacă sistemul a cedat sau a primit căldură. c. Determinaţi căldurile transferate în procesele 13 şi 32. C.Se consideră reacţia în fază gazoasă: xX + yY  produşi Reacţia are loc într-un vas închis cu volumul V. În aceste condiţii viteza iniţială de reacţie este 2,410-4 mol/Ls. a. Stabiliţi ordinul total de reacţie, ştiind că în condiţiile în care vasul este prevăzut cu un piston mobil, iar în vas se introduce gaz inert până la volumul 2V, la aceeaşi presiune totală, viteza iniţială are valoarea 6  10-5 mol/Ls. b. Determinați viteza iniţială dacă reacţia are loc pornind de la aceleaşi cantităţi de reactanţi (X) şi (Y) şi un gaz inert ca în cazul precedent, dar volumul rămâne la valoarea V, la o presiune totală în sistem de două ori mai mare. -

Subiectul IV. 30 puncte O plăcuță de fier, cu masa m0, se introduce în 100 cm3 soluție de sulfat de cupru cu densitatea 1,2 g/cm3. La sfârșitul reacției, se înregistrează o variație a masei plăcuței de fier de 0,4 g. a. Scrieți ecuația reacției chimice. b. Explicați variația masei plăcuței de fier. c. Calculați concentrația procentuală și molară a soluției inițiale de sulfat de cupru. d. Reprezentați convențional celula electrochimică corespunzătoare procesului. e. Calculați forța electromotoare maximă, ce poate fi obținută: 1) știind că variația de entalpie liberă este egală cu lucrul util al pilei; 2) utilizînd valorile potențialelor standard ale proceselor indicate; f. Determinați masa de dioxid de plumb din bateriaunui autoturism (ce conține 6 elemente galvanice), dacă în timpul funcționării acesteia, anodul își modifică masa cu 1,3 g/element galvanic, la un grad de transformare a dioxidului de plumb de 80%, pentru a produce aceeași sarcină electrică ca celula electrochimică prezentată la punctul d. Mase atomice:

H– 1;C–12; N– 14; O– 16; Mg– 24; S- 32; K- 39;Cr- 52; Mn- 55; Fe– 56; Cu– 64; Ag- 108;Pb-207.

Volumul molar V = 22,4 L/mol; 1 F = 96500 C; R = 8,31J/molgrad. Numărul lui Avogadro NA= 6,022•1023 mol-1. εCu+2/Cu0 = 0,34 V; εFe+2/Fe0 = - 0,44 V; G0f FeSO4 = -820,56 kJ/mol; G0f CuSO4 = - 670,7 kJ/mol. e-0,928 = 0,3953; e-2,456 = 0,0857; e-3,88 = 0,0206; e-1,857 = 0,1561 NOTĂ: Timp de lucru 3 ore. Subiecte propuse și elaborate de Lavinia Mureșan profesor la Colegiul Național ,,Alexandru Papiu Ilarian,, Tîrgu Mureș

Pagina 2 din 2

DIRECȚIA GENERALĂ ÎNVĂȚĂMÂNTPREUNIVERSITAR

OLIMPIADA DE CHIMIE – etapa judeţeană 21 februarie 2015 Clasa a XII-a Barem de evaluare şi notare Se punctează orice altă variantă corectă de rezolvare. Subiectul I

20 puncte

A. 10 puncte QCu= m∙c∙ ∆T; QCu = - 3228,25 J

3 puncte

QCu = - Qglicerol

2 puncte

mglicerol= 207,9 g

1 punct

cglicerol = 2,46 J/g∙K;

2 puncte

cglicerol = 227,77 J/mol∙K

2 puncte

B. 10 puncte (1) Mg(s) + O2 →MgO(s) + 602 kJ;

1 punct

mMg pur= 2,125 g;

1 punct

mMgO(1) = 3,541 g;

1 punct

∆H(1)= -53,302 kJ;

1 punct

(2) MgCO3(s)→ MgO(s) + CO2(g)

1 punct

∆H= 37,311 kJ (necesar pentru descompunere)

1 punct

∆H(2)= 117,8k J/mol;

2 puncte

mMgO(2) = 12,669 g;

1 punct

mMgO = 16,21 g

1 punct

Subiectul al II-lea

25 puncte

A. 20 puncte egalare ecuații redox

3 x 0,5 = 1,5 puncte

nKMnO4=34,4∙10-

1 punct

nFe+2exces =1,72∙10-3

1 punct

nFe+2din 25 mL sol 0,1 M = 2,5∙10-3

1 punct

nCrO4-2=2,6∙10-3

0,5 puncte

Str. General Berthelot nr. 28-30, Sector 1, 010168, Bucureşti Tel: +40 21 405 62 00, Fax: +40 21 405 63 00 www.edu.ro

nCr3+din 50 mL soluție= 0,26∙10-3 moli

1 punct

mCr3+ = 135 mg

1 punct

mAg++ Cu2+ = 1,364 g

1 punct

nAg+ = 2x/5 moli

1 punct

n Cu2+ = 4y/5 moli;

1 punct

nCr3+ = 3,12∙10-3 moli ;

1 punct

Qtotal = 1566 C necesari pentru cele 3 metale;

1 punct

Q = 301,08 C necesari pentru Cr3+

1 punct

x= 0,00415 moli Ag+;

2 puncte

y= 0,0143 moli Cu2+

2 puncte

mCu2+= 915,2 mg

1 punct

mAg+ = 448,2 mg

1 punct

% Ag = 29,88; % Cu = 61,01; %Cr = 9,01

1 punct

B. 5 puncte a)k2=1/2t(1/c -1/c0)→k2=0,162 L/mol∙s

1 punct

v0=k2∙c02=4,05 ∙10-6mol/L∙s

1 punct

b) 1/c=1/c0+2k2∙t; c=1,277∙10-3mol/L

1 punct

v=k2∙c2; v= 2,641∙10-7mol/L∙s

1 punct

c) t1/2=1/2∙k2∙c0=617,3 s

1 punct

Subiectul al III-lea

25 puncte

A. 5 puncte a)

k2  8 10 e 8



9,614 8,3110  3 298

1 punct

Ea = 9,614 kJ/mol

1 punct

k2 = 1,648∙107 L/mol

1 punct

b) [NO] = 10-5 mol/L

1 punct

O3   4,308 109 O2  .

1 punct

B. 14 puncte a) Indiferent de calea urmată de la starea 1 la starea 2, U este aceeaşi. Calea I: UI = QI + LI = +100 – 40 = + 60 J

2 puncte

Pagina 2 din 4

Calea II: UII = QII + LII = QII – 10 = +60 J de unde QII = 60 + 10 = 70 J

2 puncte

Sistemul acceptă căldură

1 punct

b) Calea III: UIII = QIII + LIII = QIII + 30 = - 60 J de unde QIII = - 60 – 30 = -90 J

2 puncte

Sistemul cedează căldură

1 puncte

c) UII = U13 + U32 = +10 J + U32 = + 60 J de unde U32 = +50 J

2 puncte

U32 = Q32 + L32 = Q32 = + 50 J proces izocor

2 puncte

QII = Q13 + Q32 = Q13 + 50 J = + 70 J de unde Q13 = + 20 J

2 puncte

C. 6 puncte

a. aceleaşi cantităţi de X şi Y se află într-un volum dublu, concentraţiile se reduc de 2 ori fiecare. viteza scade de 2,4  10-4/6  10-5 = 4 ori.

2 puncte

reacţia este de ordinul total 2

2 puncte

b. viteza este egală cu cea inițială iniţială: 2,4  10-4 mol/Ls

2 puncte

Subiectul al IV-lea

a) scrierea ecuației reacției chimice b) masa plăcuței de Fe crește c) msCuSO4 =120g mCu = 3,2 g 0,05 moli CuSO4; mCuSO4 = 8 g c% = 6,66 % CuSO4 cM = 0,5 M CuSO4 d) (-) Fe/ Fe+2 (1M) // Cu+2 (1M) / Cu (+) e) E= εox + εred =0,44 +0,34 = 0,78 V ∆G = - 149,86 kJ/mol E = 0,776 V E1 = εox + εred ; E1 = 0,78 V; E≅ E1 f) 0,0232 moli Fe dizolvat 0,0232 moli Cu depus

30 puncte

1 punct 1 punct 1 punct 2 puncte 2 puncte 2 puncte 1 punct 1 punct 1 punct 1 punct 1 punct 2 puncte 1 punct 1 punct

Q = 4477,6 C (dacă se calculează în moli); Q = 4480,35 C (dacă se calculează în grame)

2 puncte

ecuația reacției din acumulator

2 puncte

mPb= 4,8 g

2 puncte

mPbO2=5,54 g

2 puncte

mPbO2 total = 6,925 g/1 element

2 puncte

mPbO2 total = 41,55 g/6 elemente

2 puncte

NOTĂ: Timp de lucru 3 ore. Barem elaborat de Lavinia Mureșan, profesor la Colegiul Național ,,Alexandru Papiu Ilarian,, din Tîrgu Mureș

Pagina 3 din 4

Pagina 4 din 4