KEEMIAÜLESANNETE LAHENDAMISE LAHTINE VÕISTLUS

KEEMIAÜLESANNETE LAHENDAMISE LAHTINE VÕISTLUS
Noorem rühm (9. ja 10. klass)
Tallinn, Tartu, Kuressaare, Narva, Pärnu, Kohtla-Järve 10. november 2007
1. a) Kirjutage ja tasakaalustage skeemil toodud reaktsioonide i)-viii)
vii)
võrrandid.
vi)
ix)
valge sade
Fe(OH)3
FeCl3
Fe2O3
ii)
(24,7 % Cl)
viii)
i)
v)
Fe
Püriit
Fe
(SO
)
2
4
3
FeO iii) iv)
oksiid1
b) Näidake arvuFeSO4 x)
tustega, milli- +O2
oksiid2
hape
ne on reaktsioonis ix) sadenenud ühendi valem ja kirjutage ix) reaktsioonivõrrand.
c) Kas FeCl3 lahus on happeline, neutraalne või aluseline?
d) Tasakaalustage reaktsioonivõrrand x):
FeSO4 + KMnO4 + H2SO4 → Fe2(SO4)3 + K2SO4 + MnSO4 + H2O
(12)
3
2. Keemikul tekkis sünteesijäägina 36,03 dm gaasilist HCl, mille tihedus oli
1,629·10-3 g/cm3. Saadud gaas juhitimisel 500 cm3 vette (0,999 g/cm3)
moodustus HCl lahus (1,050 g/cm3). Vesinikkloriidhappe lahus
neutraliseeriti lisades naatriumhüdroksiidi.
a) Arvutage saadud HCl lahuse ruumala ja HCl protsendiline sisaldus.
b) Lahuse protsendilise sisalduse asemel kasutab keemik igapäevatöös
molaarset kontsentratiooni (c = n/V, ühik: M = mol/dm3). Arvutage ülal
saadud lahuse molaarne kontsentratioon.
c) Arvutage, mitu g NaOH tuleb lisada HCl lahuse neutraliseerimiseks. (11)
3. Metalli M musta värvi oksiidi MO kuumutamisel saadakse punane oksiid
M2O. Oksiidi M2O kuumutamisel ja samaaegselt gaasi G ülejuhtimisel
saadakse metall M ja ühend K. Gaasilisse olekusse viidud ühendi K
ülejuhtimisel hõõguvast lihtainest L saadakse gaaside Q ja G segu. Aine Q
on lõhnatu gaas, mille sissehingamine võib olla eluohtlik juba väikses
koguses. Ainet G kasutab USA kosmoseagentuur NASA raketikütusena.
Gaaside Q ja G segu kasutatakse küttegaasina ja selle põlemissaaduste
juhtimisel läbipaistvasse kaltsiumhüdroksiidi lahusesse tekib valge hägu.
a) Kirjutage ainete M, G, K, L, Q, M2O ja MO valemid ja nimetused.
OH
b) Kirjutage tasakaalustatud reaktsioonivõr°t
°t
randid: i) MO → , ii) M2O + G → ,
°t
iii) K (gaas) + L → , iv) Q ja G segu täielik
põlemine ja v) hägu tekkimine Q + G segu
põlemissaaduste
juhtimisel
kaltsiumhüdroksiidi lahusesse.
(7)
4. Elavate organismide ehitusmaterjaliks on
valgud. Valkude primaarstruktuuri moodus-
O O
NH2
O
C
C
CH2
C
CH2
NH CH
CH2
CH
C
O
N
CH
HC
C
HC
C
NH
CH2
NH2
OH
HN
O
tavad polüpeptiidid, mis koosnevad aminohappejääkidest. Joonisel toodud
peptiid Gln-Asp-His sisaldab kolme aminohappe: glutamiini (Gln),
aspargiinhappe (Asp) ja histidiini (His) jääke.
a) Leidke peptiidi Gln-Asp-His summaarne valem ning arvutage lämmastiku
aatom- ja massiprotsent molekulis.
b) Aminohape on karboksüülhape (-COOH), mis sisaldab ka aminorühma
(-NH2). Lihtsaim aminohape on glütsiin H2N-CH2-COOH. Peptiid tekib
aminohapete liitumisel teatavatel tingimustel vastavalt skeemile:
H
O
O
H
ensüüm
OH
N
N
H2N
OH
OH + H2O
H2N
+ H
O
O
Kirjutage Gln-Asp-His moodustavate aminohapete valemid, kui Gln
molekul sisaldab kahte amino- ja Asp molekul kahte karboksüülrühma.
c) Kirjutage ensüümide poolt katalüüsitud glutamiin ja aspargiinhappe
vahelise reaktsiooni võrrand.
(10)
5. Päeva paar enne Peetri pulmaõllede pruulimist tuli poisile pähe mõte, et
peaks hindama, palju märjukesse ka väge sisse saab. Peeter läks vanaisa
juurde, kes põlise saarlasena oli õllepruulimiskunstiga kursis ja soovitas
Peetril kokku koguda käärimisel eralduv süsihappegaas. Koolist mäletas
Peeter, et suvise aida temperatuuril võis iga 24 liitri gaasi kohta ühe moolikriipsu sirvilauale tõmmata ja et käärimisreaktsiooni saagiseks on 95 %.
a) Peeter kogus käärimise käigus 972 l süsihappegaasi. Teades, et
käärimisel toimuva reaktsiooni võrrand on C6H12O6 (glükoos) = 2C2H5OH
(etanool) + 2CO2, aidake Peetril arvutada mitu mooli etanooli tekkis.
b) Arvutage õlle alkoholisisaldus mahuprotsentides (%vol), kui õllevaadi
maht on 30 l ja ρ(etanool) = 0,792 g/cm3. Kontraktsiooni mitte arvestada!
c) Mitu kilogrammi otri kulus Peetril õlle valmistamiseks, kui tolleaastase
odrasaagi tärklise (st glükoosi) sisaldus oli 30 % ja glükoosi võetakse
(11)
50 % võrra liias, et õlu jääks magus?
6. Spektrofotomeetria on analüüsimeetod, mis põhineb molekulide võimel
neelata valgust. Üldise raua sisalduse määramiseks alumiiniumi ja raua
sulamis lahustati 0,250 g sulamit 25 cm3 6 M vesinikkloriidhappes. Saadud
lahus kanti kvantitatiivselt 100 cm3 kolbi, mis täideti veega märgini. Seejärel
pipeteeriti 5,00 cm3 uuritavat lahust 50,0 cm3 kolbi (mis täideti veega
märgini) ja lisati sellele sulfosalitsüülhapet, mis moodustab rauaga nähtavat
valgust
neelava
kompleksühendi,
ja
ammoniaagi
lahust
pH
stabiliseerimiseks. Leiti, et uuritava lahuse (lahus A) neelduvus oli 0,148
nähtava valguse alas. Siis pipeteeriti 5,00 cm3 0,247 mM raudkloriidi lahust
50,0 cm3 kolbi ja viidi läbi samasugune analüüs. Lahuse B neelduvus oli
0,320. Ülesande lahendamisel arvestage, et raua sisaldus lahuses on
võrdeline neelduvusega ja ei sõltu lisanditest.
a) Kirjutage sulami ja vesinikkloriidhappe vahelise reaktsiooni võrrand.
b) Leidke raua sisaldus (mg/cm3) lahuses B ja seejärel lahuses A.
c) Arvutage raua protsendiline sisaldus proovis.
(9)
ОТКРЫТЫЕ СОРЕВНОВАНИЯ ПО ХИМИИ
Младшая группа (9 и 10 класс)
Таллинн, Тарту, Курессааре, Нарва, Пярну, Кохтла-Ярве 10 ноя. 2007
1. a) Составьте и уравновесьте уравнения приведённых на схеме реакций i)-viii).
vii)
ix)
vi)
белый осадок
Fe(OH)3
FeCl3
Fe2O3
b) Докажите рассii)
(24,7 % Cl)
i)
viii)
v)
чётами формулу
Fe
Пирит
Fe
(SO
)
вещества
ix),
2
4 3
FeO iii) iv)
оксид1
выпавшего
в
x)
FeSO
4
+O2
осадок,
и
оксид2
кислота
напишите
уравнение реакции ix).
c) Раствор FeCl3 имеет кислую, нейтральную или щелочную среду?
d) Уравновесьте уравнение реакции x):
(12)
FeSO4 + KMnO4 + H2SO4 → Fe2(SO4)3 + K2SO4 + MnSO4 + H2O
2. В результате синтеза у химика образовалось 36,03 дм3 газообразного HCl
плотностью 1,629·10-3 г/см3. Полученный газ пропустили через 500 см3 воды,
образовался раствор HCl (1,050 г/см3). Раствор хлороводородной кислоты
нейтрализовали, добавив гидроксида натрия.
a) Рассчитайте объём полученного раствора HCl и процентное содержание HCl.
b) В работе, вместо процентного содержания вещества химики, чаще используют
молярную концентрацию (c = n/V, единица измерения: M = моль/дм3).
Рассчитайте молярную концентрацию полученного раствора.
c) Рассчитайте, сколько грамм NaOH необходимо добавить в раствор HCl для
нейтрализации.
(11)
3. При нагревании чёрного оксида MO металла M получается красный оксид M2O.
При нагревании оксида M2O и одновременном пропускании в газе G образуется
металл M и соединение K. Если соединение K в газообразном состоянии
направить на раскалённое простое вещество L, образуется смесь газов Q и G.
Вещество Q - бесцветный газ, вдыхание которого может быть опасно для жизни
даже в малых количествах. Вещество G использует американское космическое
агенство NASA в качестве ракетного топлива. Смесь газов Q и G используют как
газовое топливо. При проведении продуктов горения этих газов через прозрачный
раствор гидроксида кальция в растворе образуется белая взвесь.
a) Напишите формулы и названия веществ M, G, K, L, Q, M2O и MO.
°t
°t
b) Напишите и уравновесьте уравнения реакций i) MO → , ii) M2O + G → ,
°t
iii) K (газ) + L → , iv) Q и G полное сгорание и v) образование взвеси при
OH
пропускании продуктов сгорания смеси Q + G
O
C
через раствор гидроксида кальция.
(7)
O
NH
2
4. Белки - строительный
материал живых
организмов. Первичную структуру белков образуют
полипептиды, состоящие из остатков аминокислот.
Приведённый на рисунке пептид Gln-Asp-His
содержит 3 аминокислоты: глутамин (Gln),
аспаргиновую кислоту (Asp) и гистидин (His).
a) Найдите брутто-формулу пептида Gln-Asp-His и
O
C
CH2
C
CH2
NH CH
CH2
CH
C
O
N
CH
HC
C
HC
C
NH
CH2
NH2
OH
HN
O
рассчитайте процентное содержание азота по количеству атомов и массе в
молекуле.
b) Аминокислота - это карбоксильная кислота (-COOH), которая также содержит
аминогруппу (-NH2). Самая простая аминокилота - глицин H2N-CH2-COOH.
Пептид образуется при реакции соединения аминокислот в определённых
условиях:
H
O
O
H
энзим
OH
N
N
H2N
OH
OH + H2O
H2N
+ H
O
O
Напишите формулы аминокислот, образующих пептид Gln-Asp-His, если
известно, что Gln содержит 2 аминогруппы, а молекула Asp две карбоксильных
группы.
c) Напишите реакцию между глутамином и аспаргиновой кислотой, катализируемую энзимами.
(10)
5. За пару дней до варки свадебного пива Пете пришла в голову мысль, что надо
оценить, содержание алкоголя в продукте. Петя направился к дедушке, который
будучи потомственным островитянином был в курсе пивоварного дела, и
посоветовал внуку собрать выделяющийся при брожении углекислый газ. Со
школьных уроков Петя помнил, что при температуре в летнем саду можно
провести равенство между 24 л газа и 1 моль, и что выход реакции брожения
составляет 95%.
a) Петя собрал во время брожения 972 л углекислого газа. Зная, что брожение
происходит в соответствии с уравнением реакции
C6H12O6 (глюкоза) =
2C2H5OH (этанол) + 2CO2, помогите Пете рассчитать, сколько моль этанола
образовалось.
b) Рассчитайте объёмный процент алкоголя в пиве (%vol), если объём пивной
бочки 30 л и ρ(этанол) = 0,792 г/см3. Контракцией пренебречь!
c) Сколько кг ячменя потребовалось Пете для изготовления пива, если в тот
урожай содержание крахмала (т.е. глюкозы) в зерне было 30 % и глюкозу берут
с излишком в 50 %, чтобы пиво оставалось сладким?
(11)
6. Спекторофотометрия - это метод анализа, который основывается на способности
молекул поглощать свет. Для определения содержания железа в сплаве с
алюминием взяли кусочек сплава массой 0,250 г и растворили в 25 см3 6 М
хлороводородной кислоте. Полученный раствор квантитативно перенесли в 100
см3 колбу и заполнили водой до метки. После этого 5,00 см3 полученного
раствора отпипетировали в 50,0 см3 колбу (которую заполнили водой до метки),
добавили сульфосалициловой кислоты, которая образует c железом комплексное
соединение, поглощающее видимый свет, и раствора аммиака для стабилизации
рН. Определили, что поглощение исследуемого раствора (раствор А) составляет
0,148 в диапазоне видимого излучения. Далее отпипетировали 5,00 см3 0,247 mM
раствора хлорида железа в 50,0 см3 колбу и провели такой же анализ.
Поглощение раствора В составляло 0,320. При решении задачи принять, что
содержание железа в растворе прямо пропорционально поглощению и не зависит
от примесей.
a) Напишите реакцию между сплавом и хлороводородной кислотой.
b) Найдите содержание железа (мг/см3) в растворе В и затем в растворе А.
c) Рассчитайте процентное содержание железа в пробе.
(9)