2 e Internationale Chemieolympiade, Katowice 1969, Polen

Transcriptie

1 2 e Internationale Chemieolympiade, Katowice 1969, Polen Theorie pgave 1 20 g kaliumsulfaat wordt opgelost in 150 ml water. De oplossing wordt vervolgens geëlektrolyseerd. Na elektrolyse bevat de oplossing 15 massa % kaliumsulfaat. 1. Hoeveel liter waterstof en zuurstof heeft men verkregen bij een temperatuur van 20 C en een druk van Pa? pgave 2 Verbinding A bevat 8,7 % kalium, 1,85 % stikstof en 47,48 % zuurstof. Door verhitting wordt deze omgezet in verbinding B met 45,85 % kalium, 16,47 % stikstof en 7,66 % zuurstof. 1. Geef de verhoudingsformules van de verbindingen. Geef de bijbehorende reactievergelijking. pgave Een monster van 10 ml van een onbekende gasvormige koolwaterstof wordt gemengd met 70 ml zuurstof en door een vonk tot ontbranding gebracht. Het uiteindelijke gasvolume na afloop van de reactie is na condensatie van waterdamp afgenomen tot 65 ml. Dit gasmengsel laat men reageren met kaliloog waarbij het volume verder afneemt tot 45 ml. 1. Geef de ecuulformule van de onbekende koolwaterstof als het volume gemeten wordt bij standaard druk en temperatuur (STP). pgave 4 Calciumcarbid en water zijn de grondstoffen bij de bereiding van a) ethanol b) azijnzuur c) etheen en polyetheen d) vinylchloride e) benzeen 1. Geef reactievergelijkingen voor de reacties waarbij de bovenstaande verbindingen gevormd worden. 1

2

3 Uitwerkingen theorie pgave 1 Bij elektrolyse ontleedt alleen water en de totale hoeveelheid kaliumsulfaat in de elektrolytoplossing blijft constant. De massa water in de oplossing: a) voor elektrolyse (onder aanname dat = 1 g cm ): m(h 2 ) = 150 g b) na elektrolyse: 20 m(h 2 ) = m(oplossing) m(k 2 S 4 ) = 20 = 11, g 0,15 massa van het bij de elektrolyse ontlede water: m(h 2 ) = , = 6,7 g n(h 2 ) = 2,04 Vanwege 2 H 2 2 H is: n(h 2 ) = 2,04 en n( 2 ) = 1,02 2,04 8,14 J n( H 29,15 K 2) RT K V(H 2 ) = = 0,049 m = 49 dm p Pa V( 2 ) = ½ V(H 2 ) = 0,0245 m = 24,5 dm. pgave 2 Verbinding A: 8,67 1,85 47,48 K x N y z x : y : z = : : 0,989 : 0,989 : 2,968 = 1 : 1 : 9, A: KN Verbinding B: 45,85 16,47 7,66 K p N q r p : q : r = : : 9, ,17 : 1,176 : 2,54 = 1 : 1 : 2 B: KN 2 Vergelijking: 2 KN 2 KN pgave De onbekende gasvormige koolwaterstof heeft de algemene formule: C x H y 0,010 dm n (C x H y ) = dm zuurstofbalans: 1 0,010 voor reactie: 70 cm 0,070 na reactie: 45 cm 0,045 Volgens de reactievergelijking: C x H y + (x + 4 y ) 2 x C y H2 Dus 2 reageert met koolstof, 0,005 2 reageerde met waterstof en (2 H H 2 ). n(c) = n(c 2 ) = n(h) = 2 n(c 2 ) = x : y = n(c) : n(h) = : = 1 : 1 0,010 0,025, dus verbruikt in de reactie: 2 C 2 wordt gevormd (C + 2 C 2 ), water werd verkregen

4 Van de mogelijke oplossingen C 2 H 2, C H, C 4 H 4, C 5 H 5, voldoet alleen C 2 H 2 aan de gestelde voorwaarden de onbekende koolwaterstof is ethyn. pgave 4 Basisreactie: CaC H 2 Ca() 2 + C 2 H 2 Uit ethyn kan verkregen worden: a) ethanol + H 2 HgS 4 /kat verd. H 2 S 4 ethenol omlegging ethanal reductie ethanol b) azijnzuur + H 2 HgS 4 /kat verd. H 2 S 4 ethenol omlegging ethanal oxidatie azijnzuur c) etheen, polyetheen katalysator n druk, temp., kat. d) chlooretheen + HCl e) benzeen etheen Cl chlooretheen/vinylchloride polyetheen n o C 4

5 Practicum pgave 5 a) Drie genummerde reageerbuizen (1 ) bevatten mengsels van twee stoffen uit de volgende paren (4 varianten): 1. ZnS 4 NaBr NaCl Ca(N ) 2 MgS 4 NH 4 Cl 2. AlCl KBr CaCl 2 NaN ZnCl 2 (NH 4 ) 2 S 4. KN Na 2 C KCl MgS 4 NH 4 Cl Ba(N ) 2 4. MgCl 2 KN K 2 C ZnS 4 Al(N ) NaCl b) De reageerbuizen met nummers 4 en 5 bevatten elk een van de volgende stoffen: glucose, sacharose, ureum, natriumacetaat, oxaalzuur. pdracht: 1. Bepaal met de reagentia op je labtafel de inhoud van elke reageerbuis. Licht zowel het werkschema toe als je antwoorden en geef de bijbehorende reactievergelijkingen. pmerking Ter identificatie van de stoffen in genoemde opdracht, staan de volgende reagentia tot je beschikking. HCl 1M HCl M H 2 S 4 0,5 M H 2 S 4 gec. FeS 4 Na 2 M Na 20 % NH 4 Cl 2 M CuS 4 2 M BaCl 2 2 M AgN 0,1 M KMn 4 0,1 % demiwater fenolftaleïen methyloranje Bovendien is verdere uitrusting aanwezig als platinadraad, kobaltglas, etc. pgave 6 Laat 10 ml M HCl reageren met het metaalmonster (de deelnemers krijgen een precies afgewogen hoeveelheid van een metaalmonster met magnesium, zink of aluminium) en vang het bij de reactie gevormde waterstofgas op in een maatcilinder boven water. Voer deze opdracht uit met de beschikbare uitrusting volgens gegeven aanwijzingen. m de opdracht te vereenvoudigen kun je de massa van je metaalmonster berekenen uit het volume waterstof onder aanname van standaard (STP) omstandigheden. 5