10e Internationale Chemieolympiade, Torun 1978, Polen



Dovnload 220.48 Kb.
Pagina1/6
Datum25.05.2018
Grootte220.48 Kb.
  1   2   3   4   5   6

10e Internationale Chemieolympiade, Torun 1978, Polen

Theorie

Opgave 1


  1. een chroomerts dat geen water bevat bestaat uit Fe(CrO2)2, Mg(CrO2)2, MgCO3 en CaSiO3.

  2. Bij analyse blijkt dat het erts 45,6 % Cr2O3 , 7,98 % Fe2O3, en 16,12 % MgO.

  3. Bij behandeling met gec. zoutzuur reageren de chroomverbindingen in het erts niet met het zuur.

  4. Na afloop van de reactie wordt het erts grondig gewassen met water (tot reactie met Cl negatief is) en het vaste residu wordt gedroogd tot constante massa.
Vragen

  1. Geef stoichiometrische en ionenvergelijkingen voor de reacties die plaats vinden als het erts behandeld wordt met zoutzuur als in c.

  2. Bereken:

  • het gehalte in massa-% van de verbindingen in het erts

  • de hoeveelheden van de verbindingen in het erts in mol per kg.

  1. Bereken de hoeveelheid Cr2O3 in massa-% in het gedroogde residu verkregen bij d.

  2. Een glazen buis wordt gevuld met voldoende CaO-korrels. De totale massa van de gevulde buis is 412,02 g. Een gas dat bij de reactie in c. gevormd wordt, wordt gedroogd en dan door de glazen buis geleid. Bereken de massa van de gevulde glazen buis na doorleiden van het gas.

Cr = 52,01

Fe = 55,85

Mg = 24,32

Ca = 40,08

Si = 28,09

C = 12,01

O = 16,00

Opgave 2


Een onderzocht watermonster heeft een tijdelijke hardheid van 10 D en een blijvende hardheid van 10 D. De hardheid van water wordt alleen veroorzaakt door de kationen Fe2+ en Ca2+.

Er staat 10,00 dm3 van dit water tot je beschikking. In de volgende werkwijze neem je daarvan 100,00 cm3. Het water wordt geoxideerd met een H2O2-oplossing en met ammonia ontstaat een neerslag. Een bruin neerslag wordt gedroogd en na voldoende verhitten wordt 0,01432 g van een watervrij product verkregen.


Vragen

  1. Bereken de molverhouding Fe2+ / Ca2+ in het onderzochte water.

  2. Bij een ander experiment wordt weer 10,00 dm3 gebruikt. Eerst wordt de tijdelijke hardheid, veroorzaakt door Ca2+-ionen, verwijderd en dan de blijvende hardheid, veroorzaakt door Fe2+, door toevoeging van Na3PO4. Bereken de massa van het neerslag (in zijn watervrije vorm) onder aanname dat slechts de helft van Fe2+ is geoxideerd tot Fe3+ in 10,00 dm3 van het geanalyseerde water. De berekening moet met een nauwkeurigheid van eenhonderdste gemaakt worden. Geef de molverhouding in gehele getallen.

1D (hardheid) = 10 mg CaO/dm3 water.

Ca = 40,08

Fe = 55,85

C = 12,01

H = 1,01

P = 31,00

) = 16,00

Opgave 3


Verchromen gebeurt meestal door elektrolyse in een chroomzuuroplossing. Het te verchromen voorwerp vormt de kathode. De anode is een legering die onder de gegeven omstandigheden inert is, d.w.z. dat ze niet chemisch of elektrochemisch reageert.

Een elektrolysecel wordt gevuld met 100,0 dm3 van een oplossing in water met 0,230 kg chroomzuuranhydride per dm3 oplossing.

Bij de elektrolyse wordt een stroom van 1500 A gebruikt, die 10,0 uur door het elektrolyt gaat. Na elektrolyse is de massa van de kathode met 0,679 kg toegenomen.

Verhouding gasvolume = 1,603 waarin VC = het volume van de gassen die aan de kathode ontstaan en VA = het volume van de gassen aan de anode. Beide volumes werden onder dezelfde omstandigheden gemeten.


Vragen

  1. Welk deel van de totale lading (in %) werd gebruikt voor het neerslaan van 0,679 kg chroom?

  2. Bereken

  1. de volumeverhouding van beide gassen (bij STP) die als nevenproducten gevormd worden aan kathode en anode.

  2. het stroomrendement van de corresponderende reacties die gescheiden plaatsvinden aan kathode en anode als de gassen vrijkomen.

Als je enige wanverhouding vindt tussen berekende en in de opgave verstrekte gegevens, probeer dan uit te leggen welk proces in de elektrolysecel zou kunnen plaatsvinden dat tot nu toe niet in overweging genomen is.

Geef de corresponderende totaalvergelijking voor de reacties aan de elektroden en corrigeer je eerdere berekeningen indien mogelijk.


Opgave 4


Een vat met een volume van 5,0 dm3 wordt bij 300 K en normale druk gevuld met ethaan en afgesloten. Het vat met het gas wordt dan verhit en de druk erin wordt gemeten bij verschillende temperaturen. De volgende gegevens zijn gevonden.

T (K)

gemeten druk p (kPa)

berekende druk p’ (kPa)

300

101,325




500

169,820




800

276,111




1000

500,748




Vragen

  1. Bereken de ethaandruk p’, in het vat volgens de ideale gasvergelijking en vul de waarden in de derde kolom in. (R = 8,314 J mol1 K1)

  2. Verklaar het verschil tussen de theoretische waarden pen de waarden p uit het experiment.

  3. Geef de reactievergelijking van de reactie die waarschijnlijk bij hogere temperatuur plaatsvindt.

  4. Bereken de waarde van de omzettingsgraad  van ethaan en die voor de evenwichtsconstante Kp van de reactie die bij een temperatuur van 800 tot 100 K plaatsvindt.

  5. De verhouding van de evenwichtsconstanten Kp bij twee verschillende temperaturen is volgens de vergelijking van van ’t Hoff gelijk aan

(ln = 2,303 log)

Bereken de gemiddelde waarde voor de reactiewarmte in het temperatuurgebied 800  100 K.



  1. Welke invloed heeft een verhoging van temperatuur en druk op de omzettingsgraad van ethaan?

Opgave 5


Een zekere vloeibare organische verbinding X (aanwezig in koolteer) met een massa van 1,06 g geeft bij verbranding 0,90 g water en 3,52 g koolstofdioxide. De damp ervan heeft een 3,79  zo grote dichtheid als stikstof.

Verbinding X wordt geoxideerd door een heet CrO3/H2SO4-mengsel. Uit het reactiemengsel wordt een kleurloze kristallijnen stof A geïsoleerd. Deze is oplosbaar in een oplossing van NaOH of NaHCO3 in water.

Bij verhitting verliest verbinding A water en wordt omgezet in verbinding B. Condensatie van verbinding B met fenol in aanwezigheid van H2SO4 of ZnCl2 geeft stof Y die zeer vaak als zuur-base indicator wordt gebruikt.

Zowel verbinding A als verbinding B geeft bij verhitten met overmaat 1-butanol (enkele druppels gec. H2SO4-oplossing worden toegevoegd) dezelfde vloeibare verbinding C.

Als je aanneemt dat een koolstofatoom de neiging toont om vier bindingen te vormen in organische verbindingen, dan is het formeel mogelijk om twee verschillende formules voor verbinding X te geven. De zo gegeven formules komen echter niet overeen met de chemische structuur van molecuul X omdat tot op de dag van vandaag niemand erin is geslaagd de twee hypothetische isomeren te bereiden.

Haayman en Witbaut voerden in 1941 een ozonisatie uit van verbinding X in een CHCl3-oplossing. Na hydrolyse van de ozonides trof men in de waterlaag drie verschillende organische verbindingen in de molverhouding D : E : F = 3 : 2 : 1. Slechts twee ervan vormden bij een milde oxidatie nieuwe verbindingen G en H, de derde bleef onveranderd onder deze omstandigheden, maar bij gebruik van sterkere oxidatoren zoals H2O2 verkrijgt men een heel bekende vloeibare verbinding I met een karakteristieke scherpe geur.



Een monster van een zuivere watervrije verbinding G wordt opgelost in een 1 M oplossing van H2SO4 in water en deze oplossing wordt getitreerd met een volumetrische 0,05 M KMnO4-oplossing. Voor 0,288 g stof G is 25,6 cm3 KMnO4-oplossing nodig.
Vragen

  1. Geef de molecuulformule van verbinding X.

  2. Geef, gebruik makend van de informatie en gegevens in deze opgave, de reactievergelijkingen van de vorming van de producten A, B en C.

  3. Geef de naam van verbinding Y en geef de reactievergelijking van zijn synthese. Geef de structuurformule en kleur ervan in zowel zuur als basisch milieu.

  4. Geef twee formele structuurformules van verbinding X alsmede een juistere formule volgens de laatste bevindingen.

  5. Geef de reactievergelijking van de ozonolyse van verbinding X waarmee het feit kan worden verklaard dat verbindingen D, E en F na hydrolyse van de ozonides in de waterlaag aanwezig zijn in de molverhouding 3 : 2 : 1.

  6. Geef de reactievergelijkingen van de vorming van verbindingen G, H en I.

  7. Geef zowel de eerder gebruikte formele structuurformule en de juistere moderne structuurformule van een andere vloeibare organische verbinding, wetende dat de verbinding ook aanwezig is in koolteer en dat het een derivaat is van verbinding X. Welke naam van een bekend chemicus is in de geschiedenis verbonden met de formule van deze basisverbinding? Welke producten worden er bij zijn ozonolyse gevormd?

  8. Schrijf de namen van de stoffen X, Y en AI onder de overeenkomstige verbindingen in de vergelijkingen.
Opmerking:

Gebruik bij je berekening:

C = 12 g mol1

O = 16

H = 1

KMnO4 = 158


Deel met je vrienden:
  1   2   3   4   5   6


De database wordt beschermd door het auteursrecht ©tand.info 2017
stuur bericht

    Hoofdpagina