30 ste Vlaamse Chemie Olympiade

Transcriptie

1 Georganiseerd door de sectie Onderwijs & Opleidingen van de Koninklijke Vlaamse hemische Vereniging 30 ste Vlaamse hemie Olympiade de ronde 20 februari eze toets bestaat uit 25 meerkeuzevragen en 5 open vragen. ij de meerkeuzevragen is er telkens 1 en slechts 1 antwoord juist. 2 e antwoorden van de meerkeuzevragen vul je in op een speciaal antwoordformulier. Op dit antwoordformulier zijn je naam en codenummer voorgedrukt. e antwoorden op de open vragen schrijf je in de open ruimte bij de vraag. 3 Het antwoordformulier van de meerkeuzevragen wordt optisch gelezen. aarom wordt het formulier ingevuld zoals in het voorbeeld hieronder. Er wordt uitsluitend gebruik gemaakt van een e of blauwe balpen, GEEN potlood. Een fout antwoord wordt doorstreept. it moet uiteraard worden vermeden. Er mag geen Tipp-Ex of dergelijke worden gebruikt. 4 Het periodiek systeem bevindt zich op de laatste (ongenummerde) pagina. Nuttige gegevens vind je vanaf pagina 2, vlak voor de vragenreeks. 5 Je mag de aangereikte zakrekenmachine gebruiken. 6 Volg nauwgezet de instructies van de verantwoordelijke van de Vlaamse hemie Olympiade. 7 Voor elk juist antwoord op een meerkeuzevraag scoor je 6 punten. Niet antwoorden levert 0 punten en een fout antwoord betekent -1,5. e open vragen staan in totaal op 50 punten. e Vlaamse Olympiades voor Natuurwetenschappen worden actief gesteund door: Met dank aan: Untwerpen, Vrije Universiteit russel, UGent, UHasselt, K.U.Leuven en K.U.Leuven ampus Kortrijk KVV en VeLeWe. 30 ste Vlaamse hemie Olympiade 2 de ronde 20 februari van 16

2 Nuttige gegevens: universele gasconstante: R = 8,314 J K -1 mol -1 avogadroconstante: N = 6,022 x mol -1 normomstandigheden: t = 0 p = 101,33 kpa molair volume van een ideaal gas onder normomstandigheden: 22,41 liter/mol zuur-base-indicator fenolftaleïne: zuur en neutraal midden: kleurloos basisch midden: paars lakmoes: zuur midden: rood basisch midden: blauw broomthymolblauw: zuur midden: neutraal midden: groen basisch midden: blauw Oplosbaarheidstabel Verbindingen Goed oplosbaar Slecht oplosbaar Verbindingen met Na 1+ Verbindingen met K 1+ alle alle Zouten van: mmonium Nitraten romiden hloriden Jodiden Sulfaten Sulfiden Fosfaten arbonaten alle alle alle, behalve alle, behalve alle, behalve alle, behalve Na 1+, K 1+, NH 1+ 4, Mg 2+, a 2+, a 2+ Na 1+, K 1+ 1+, NH 4 Na 1+, K 1+ 1+, NH 4 g 1+, (Hg 1+, Pb 2+ : matig) g 1+, (Hg 1+, Pb 2+ ) g 1+, (Hg 1+, Hg 2+ en Pb 2+ ) a 2+, (Pb 2+, a 2+ : matig) alle andere alle andere alle andere Hydroxiden Groep I, beperkter voor groep II andere groepen 30 ste Vlaamse hemie Olympiade 2 de ronde 20 februari van 16

3 Kleur van neerslagen Verbinding Kleur Verbinding Kleur gr Fe(OH) 2 groen gl Fe(OH) 3 bruin g 2 O 3 FeS g 2 ro 4 rood Hg 2 l 2 gi Hgl 2 goh bruin Hg 2 (OH) 2 g 2 S Hg(OH) 2 gsn Hg 2 S zwar g 2 SO 4 HgS g 3 PO 4 Hg 2 SO 4 - l(oh) 3 Mg(OH) 2 ao 3 Mn(OH) 2 vleeskleurig aro 4 MnS vleeskleurig a 3 (PO 4 ) 2 Ni(OH) 2 groen aso 4 NiS ao 3 Pbr 2 a 2 O 4 Pb 2 O 4 a(oh) 2 Pbl 2 a 3 (PO 4 ) 2 PbrO 4 aso 4 PbI 2 d(oh) 2 Pb(OH) 2 ds PbS o(oh) 2 roze-blauw PbSO 4 os SnS bruin r(oh) 3 groen Zn(OH) 2 ul ZnS u(oh) 2 blauw us 30 ste Vlaamse hemie Olympiade 2 de ronde 20 februari van 16

4 Meerkeuzevragen 1 e oxidatiegetallen van de twee koolstofatomen in H 3 OOH zijn respectievelijk 0 en 0 -III en 0 0 en +III -III en +III 2 Welke bewering is correct? In de reactie H O 2 O H 2 O wordt O 2 geoxideerd. In de reactie + 2 PbO O Pb is een reductor. In de reactie ao + H 2 O a(oh) 2 wordt waterstof gereduceerd. In de reactie 2 Na + 2 H 2 O 2 NaOH + H 2 neemt Na elektronen op. 3 Een stukje van de metalen calcium, koper, magnesium en zink wordt toegevoegd aan een verdunde waterstofchlorideoplossing in vier verschillende proefbuizen die hieronder in een willekeurige volgorde staan getekend. Welke metalen zie je van links naar rechts? Mg - a - u - Zn a - Mg - Zn - u a - Zn - Mg - u u - Zn - Mg - a 4 In welk voorgesteld ion is het aantal elektronen verschillend van het aantal neutronen? 18 O 2-3 H - 34 S 2-14 N 3-5 Eind 1996 werd in armstadt het element opernicium(n) met atoomnummer 112 gemaakt. In de veronderstelling dat de opvulling van de schillen het ufbau-principe (de diagonaalregel) volgt, geldt voor element 112 de volgende conclusie: behoort tot periode 8 is een p-blokelement behoort tot dezelfde groep als het element aluminium heeft 2 elektronen in de buitenste bezette schil 6 Welk van volgende moleculen is apolair en bevat polaire bindingen? F 2 SO 2 l 3 Pl 3 7 Welk molecule bevat evenveel sigmabindingen als HOOH? H 4 2 H 4 2 H 6 3 H 4 30 ste Vlaamse hemie Olympiade 2 de ronde 20 februari van 16

5 8 erium (e, relatieve atoommassa = 140,115) is een metaal waarvan de oxiden o.a. gebruikt worden voor het maken van permanente magneten. Ze worden ook gebruikt in driewegkatalysatoren voor verbrandingsmotoren om de O uit de verbrandingsgassen te verwijderen. erium heeft 4 stabiele isotopen met de volgende kenmerken: Wat zijn de percentages a en b? a = 88,1 % en b= 11,4 % a = 11,4 % en b= 88,1 % a = 66,4 % en b= 33,1 % a = 33,1 % en b= 66,4 % Isotoop Relatief voorkomen massa (u) 136 e 0,185% 135,9 138 e 0,251% 137,9 140 e a % 139,9 142 e b % 141,9 9 Een onbekend element X heeft in de grondtoestand de volgende elektronenconfiguratie voor zijn buitenste elektronenschil: ( n) s ( n-1) d ( n) p Tot welke groep uit het PSE behoort dit element? Groep 13 (IIIa) Groep 15 (Va) Groep 12 (IIb) Groep 3 (IIIb) 10 Welke lewisformule is correct voor het ro 3 - -ion? Merk op dat de formele ladingen niet werden vermeld! Formule Formule Formule Formule 11 Hoeveel liter natriumchlorideoplossing met een concentratie van 0,50 mol/l moet je toevoegen aan 1,00 liter natriumhydroxideoplossing met een concentratie van 2,00 mol/l om uiteindelijk een oplossing te krijgen met [Na + ] = 1,00 mol/l? 1,00 liter 1,33 liter 1,50 liter 2,00 liter 30 ste Vlaamse hemie Olympiade 2 de ronde 20 februari van 16

6 12 Welk van volgende deeltjes heeft een trigonaal planaire structuur? SO 3 NH 3 Pl 3 H 3 O + 13 alciumfosfaat is slechts beperkt oplosbaar in water. e concentratie van een verzadigde oplossing bedraagt 6, mol/l. Welk volume watervrije calciumfosfaatkristallen (met een dichtheid van 3,14 g/cm 3 ) lost op in water bij de bereiding van 1 liter verzadigde oplossing? 6,37 cm³ 6, cm³ 6, mm³ 6, mm³ ,0 ml gasvormig N x O y ontbindt tot 100,0 ml NO en 50,0 ml zuurstofgas, gemeten bij dezelfde waarden voor temperatuur en druk. Welk oxide werd ontbonden? N 2 O N 2 O 3 NO 2 N 2 O 5 15 In onderstaande grafieken is het aantal deeltjes uitgezet tegen hun kinetische energie. e grafieken horen bij vier verschillende reacties die bij dezelfde temperatuur verlopen. Voor iedere reactie is in de grafiek de activeringsenergie (E a ) aangeduid. Welke reactie zal op basis van enkel deze grafieken het snelst verlopen? Reactie Reactie Reactie Reactie 16 Welk van volgende verbindingen bevat een asymmetrisch koolstofatoom? 1-butanol 2-butanol methyl-1-propanol methyl-2-propanol 30 ste Vlaamse hemie Olympiade 2 de ronde 20 februari van 16

7 17 In een oplossing reageren de stoffen en met elkaar volgens de reactie +. Voor verschillende concentraties van en en bij verschillende temperaturen werd de reactiesnelheid gemeten. e resultaten vind je in onderstaande tabel. reactiemengsel [] [] temperatuur reactiesnelheid 1 0,10 mol/l 0,10 mol/l 20 0,001 mol/l.s 2 0,10 mol/l 0,20 mol/l 20 0,002 mol/l.s 3 0,10 mol/l 0,20 mol/l 30 0,020 mol/l.s 4 0,20 mol/l 0,20 mol/l 30 0,040 mol/l.s 5 0,30 mol/l 0,10 mol/l 20 0,003 mol/l.s 6 0,30 mol/l 0,20 mol/l 30 0,060 mol/l.s Welke reactiemengsels mag je NIET met elkaar vergelijken om de invloed van de concentratie van stof af te leiden? Mengsels 1 en 5 Mengsels 3 en 4 Mengsels 2 en 4 Mengsels 4 en 6 18 ij welke evenwichtsreactie verschuift het evenwicht telkens naar rechts, ZOWEL bij een temperatuurdaling als bij een drukstijging? O(g) + H 2 O(g) O 2 (g) + H 2 (g) + warmte 2 SO 2 (g) + O 2 (g) 2 SO 3 (g) + warmte N 2 O 4 (g) + warmte 2 NO 2 (g) (s) + H 2 O(g) + warmte O(g) + H 2 (g) 19 In een gesloten recipiënt van 1 liter brengt men 0,5 mol N 2 en 0,8 mol H 2. Hierna stelt zich een evenwicht in volgens de vergelijking: N H 2 2 NH 3 e evenwichtsconcentratie van ammoniak bedraagt 0,2 mol/l. Wat is de evenwichtsconcentratie van H 2? 0,3 mol/l 0,4 mol/l 0,5 mol/l 0,6 mol/l 20 Welk H-atoom van onderstaande molecule wordt het gemakkelijkst als een H + -ion afgesplitst? a H N H d HO b H O c OH H a H b H c H d 30 ste Vlaamse hemie Olympiade 2 de ronde 20 februari van 16

8 21 In welke van volgende reactievergelijkingen is het reagens dat de rol van brönstedzuur speelt in een kadertje geplaatst? 2 H 2 SO 4 + HNO 3 H 3 O + + NO HSO 4 2- H 2 O + O 3 OH HO 3 Hl + H 2 O H 3 O + + l - Fe(H 2 O) H 2 O Fe(H 2 O) 5 OH 2+ + H 3 O + 22 Welk mengsel, ontstaan door het samenvoegen van gelijke volumes van volgende oplossingen, is GEEN buffermengsel? H 3 OONa (0,20 mol/l) en Hl (0,10 mol/l) NH 3 (0,10 mol/l) en NH 4 l (0,20 mol/l) H 2 SO 4 (0,05 mol/l) en NaHSO 4 (0,10 mol/l) NaH 2 PO 4 (0,30 mol/l) en Na 2 HPO 4 (0,15 mol/l) 23 Welke van de onderstaande titratiecurven stemt overeen met de titratie van 25 ml van een NaOH-oplossing (c = 0,10 mol/l) met een Hl-oplossing (c = 0,15 mol/l)? urve urve urve urve 24 Welke uitspraak omtrent koolstofdioxide is FOUT? Koolstofdioxide is een broeikasgas. Koolstofdioxide komt vrij bij de verbranding van hernieuwbare brandstoffen zoals hout. Wanneer een kachel slecht trekt, bestaat gevaar op koolstofdioxidevergiftiging. Koolstofdioxide komt vrij bij de thermische ontbinding van kalksteen. 30 ste Vlaamse hemie Olympiade 2 de ronde 20 februari van 16

9 25 ij het opnemen van een massaspectrum van een verbinding, wordt een kleine hoeveelheid van de te onderzoeken stof omgezet in positief geladen ionen. Hierbij kan de te onderzoeken stof ook uiteenvallen in kleinere fragmenten. Het massaspectrum hieronder toont het aantal gedetecteerde kationen (relatief ten opzichte van het ion dat het meest wordt gedetecteerd) afkomstig van een verbinding x H y r z in functie van de relatieve massa van de respectievelijke ionen. ls je weet dat broom voorkomt als een mengsel van twee isotopen in gelijke verhouding, kan je besluiten dat z = 1 z = 2 z = 3 z = 4 30 ste Vlaamse hemie Olympiade 2 de ronde 20 februari van 16