Pobierz Olimpiada chemiczna 2019/2020, całość: zadania z rozwiązaniami i więcej Testy w PDF z Chimica tylko na Docsity!
ETAP I 23.11.
Z a d a n i a t e o r e t y c z n e
Z ADANIE 1
Rozpuszczalność
Rozpuszczalność trudno rozpuszczalnych związków można opisać ilościowo za pomocą stężeniowego iloczynu rozpuszczalności K so, który jest podstawową wielkością opisującą równowagi rozpuszczania w roztworach rozcieńczonych.
Na podstawie wartości iloczynu rozpuszczalności można obliczyć równowagową rozpuszczalność molową, S , która (w moldm^3 ) wyraża ilość moli rozpuszczonej substancji zawartej w jednym dm^3 jej nasyconego roztworu.
Danych jest siedem soli trudno rozpuszczalnych w wodzie: fosforan(V) wapnia, jodek srebra(I), jodan(V) ołowiu(II), arsenian(V) kobaltu(II), jodek rtęci(II), siarczan(VI) baru i fluorek magnezu. Ujemne logarytmy dziesiętne z ich iloczynów rozpuszczalności są następujące:
p K Ca 3 (PO 4 ) 2 =32,7 p K AgI =16,1 p K Pb(IO 3 ) 2 =12,4 p K Co 3 (AsO 4 ) 2 =28,
p K HgI 2 =28,5 p K BaSO 4 =10,0 p K MgF 2 =10,
Uwaga: W rozwiązaniach należy pominąć reakcje uboczne (np. protolizy), o ile nie jest to podane w poleceniu. W rozpatrywanych przykładach należy pominąć współczynniki aktywności, czyli posługiwać się stężeniami.
Polecenia:
a. (3,5 m.) Zapisz wyrażenia na iloczyny rozpuszczalności dla każdej z wymienionych soli. b. (8 m.) Oblicz rozpuszczalności molowe podanych soli w wodzie i uszereguj dane substancje zgodnie z rosnącą rozpuszczalnością. c. (6 m.) Porównaj iloczyny rozpuszczalności ( K so) i obliczone rozpuszczalności molowe ( S ) podanych soli. Czy szeregowi substancji ułożonych według rosnących rozpuszczalności molowych ( S ), obliczonych w pkt. b , odpowiada taka sama kolejność ich iloczynów rozpuszczalności? Jeśli nie, to wyjaśnij, w przypadku których soli i dlaczego można wprost z szeregu iloczynów rozpuszczalności wnioskować o szeregu rozpuszczalności molowych? Odpowiedź zilustruj przykładowymi rozważaniami dla dwóch par z podanego wyżej zestawu soli.
Na rozpuszczalność soli mogą mieć wpływ inne substancje obecne w roztworze, w tym także wywołujące reakcje uboczne. Przykładem jest efekt wspólnego jonu , który ma miejsce w przypadku wprowadzenia do roztworu substancji zawierającej przynajmniej jeden wspólny jon z solą trudno rozpuszczalną. Z kolei przykładem reakcji ubocznej wpływającej na rozpuszczalność soli jest reakcja hydrolizy. Dla fosforanów(V) przebiega ona zgodnie z równaniem: PO 4 3−^ + H 2 O ⇄ HPO 4 2−^ + OH −
d. (7,5 m.) Oblicz rozpuszczalność molową siarczanu(VI) baru w roztworze siarczanu(VI) sodu o stężeniu 10 −^5 mol∙dm^3 oraz 0 , 01 mol∙dm^3. Porównaj otrzymane wyniki z rozpuszczalnością siarczanu(VI) baru w czystej wodzie. Przedstaw dokładnie sposób prowadzenia obliczeń. Jeśli uznasz to w danym przypadku za uzasadnione, możesz skorzystać z przybliżenia upraszczającego obliczenia, tzn. równanie II stopnia uprościć do przybliżonego równania I stopnia. e. (1 m.) Podaj, czy przytoczona reakcja hydrolizy fosforanu(V) zwiększa czy zmniejsza rozpuszczalność soli zawierającej dany anion. f. (1 m.) Czy dodatek mocnego kwasu do roztworu wpłynie na rozpuszczalność molową soli fosforanowej? Jeżeli tak, to sprecyzuj czy zmaleje, czy wzrośnie. Odpowiedzi uzasadnij.
Z ADANIE 2
Rozkład soli
Przeprowadzono badania dwóch soli zawierających w swoich składach takie same tlenowe aniony siarki. Związkiem A była bezwodna sól sodowa, natomiast związkiem B uwodniona sól cynkowa.
W kolbie miarowej o objętości 100,0 cm^3 umieszczono 2,52 g bezwodnej soli A , rozpuszczono w niewielkiej ilości wody destylowanej, uzupełniono kolbę wodą do kreski i wymieszano. Otrzymano roztwór R1 o odczynie lekko zasadowym, odbarwiający roztwór nadmanganianu potasu. Na podstawie wykonanego oznaczenia stwierdzono, że do całkowitego przereagowania 50,0 cm^3 roztworu R zużyto 35,2 cm^3 roztworu KMnO 4 o stężeniu 0,1136 mol·dm−3^ w środowisku kwasu siarkowego(VI).
W tyglu umieszczono próbkę związku A i wyprażono go w temperaturze około 700 °C w atmosferze beztlenowej. Masa tygla nie uległa zmianie, ale wśród produktów reakcji dysproporcjonacji red-ox zidentyfikowano dwie nowe sole A1 oraz A2. Oba związki były dobrze rozpuszczalne w wodzie, a w reakcji mieszaniny z mocnym kwasem wydzielał się gaz o bardzo nieprzyjemnym zapachu. Stwierdzono także, że roztwór soli A1 reaguje z azotanem(V) ołowiu(II) dając czarny osad, natomiast w reakcji roztworu związku A2 z Pb(NO 3 ) 2 powstaje biały osad, który występuje także w każdym akumulatorze kwasowo-ołowiowym.
W drugim tyglu umieszczono związek B i próbkę wyprażono w temperaturze 700 °C w atmosferze beztlenowej. Masa próbki zmniejszyła się o 55,2 % (^) wag.. W produktach rozkładu zidentyfikowano
Polecenia:
a. (3 m.) Oblicz całkowite ciśnienie początkowe w reaktorze przed rozpoczęciem reakcji (w temperaturze T = 1200 K). Wynik zaokrąglij do 0,1 bar. b. (2 m.) Podaj czy po ustaleniu się równowagi w reaktorze ciśnienie uległo zmianie (nie uległo zmianie/ wzrosło/zmalało)? Odpowiedź uzasadnij. c. (3 m.) Oblicz liczbę moli każdego z gazów w stanie równowagi. Wynik zaokrąglij do 0,1 mola. d. (3 m.) Oblicz ciśnienia cząstkowe każdego z gazów w stanie równowagi. Wynik zaokrąglij do 0,1 bar. e. (1 m.) Zapisz wyrażenie na bezwymiarową ciśnieniową stałą równowagi ( K p ) dla reakcji otrzymywania trójtlenku siarki. f. (2 m.) Oblicz wartość K (^) p. Wynik zaokrąglij do 0,1. g. (2 m.) Do reaktora wprowadzono dodatkowo 8,0 moli helu. Całkowite ciśnienie otrzymanej mieszaniny gazów wyniosło p (^) 2 = 13,0 bar. Oblicz liczbę moli SO 3 w stanie równowagi po wprowadzeniu helu. Wynik zaokrąglij do 0,1 mola. h. (2 m.) Oblicz liczbę moli SO 3 w stanie równowagi, gdyby zamiast 8,0 moli helu wprowadzono 8,0 moli tlenu. W tym przypadku całkowite ciśnienie otrzymanej mieszaniny gazów wynosi p (^) 3 | 12,5 bar. Wynik zaokrąglij do 0,1 mola.
Przyjmij, że gazy użyte w reakcji zachowują się jak gazy doskonałe i ciśnienie standardowe wynosi po^ = 1 bar. R=8,314 J mol -1^ K -1^ , 1 bar=10 5 Pa
Z ADANIE 4
Struktura antybiotyku
W wyniku enzymatycznej hydrolizy antybiotyku P powstał związek A1 oraz kwas 6-amino- penicylanowy ( 6APA ).
P 6APA
Polecenia:
a. ( 4 m. ) Przedstaw wzór sumaryczny związku A1 zbudowanego z węgla, wodoru i tlenu wiedząc, że gdy próbkę 0,34 g tego związku poddano spalaniu, otrzymano 0,88 g CO 2 oraz 0,18 g H 2 O, a jego masa cząsteczkowa jest mniejsza od 150 g∙mol −^1. Wzór uzasadnij przedstawiając obliczenia.
N
S
H
O
A N^ H
COOH
N
S
H
O
H 2 N
COOH
hydroliza
A1 +
b. ( 4 m. ) Przedstaw wzory wszystkich izomerycznych związków o wzorze sumarycznym określonym w punkcie a. tego zadania, które:
- nie reagują z wodą bromową;
- ulegają reakcji z HNO 3 w obecności H 2 SO 4 ;
- w obecności kwasu reagują z metanolem w stosunku równo molowym. c. (2 m.) Przedstaw wzory produktów utlenienia (KMnO 4 , podwyższona temperatura) izomerów z punktu b. Produkt o najmniejszej masie cząsteczkowej powstaje w wyniku utleniania związku A. d. (2 m.) Znając wzór związku A1 przedstaw pełny wzór antybiotyku P. e. (2 m.) Ile centrów stereogenicznych jest w strukturze antybiotyku P? Zaznacz je gwiazdką na wzorze z punktu d. f. (1 m.) Jakiego rodzaju wiązanie łączy resztę A z pozostałą częścią cząsteczki antybiotyku P? g. (2 m.) Jakie jeszcze jedno wiązanie w cząsteczce antybiotyku P łatwo ulega hydrolizie? h. (3 m.) Przedłużone działanie antybiotyku P uzyskuje się przez aplikowanie go w formie soli utworzonej z pochodną 1,2-diaminoetanu, o strukturze:
Przedstaw budowę związku B wiedząc, że jest związkiem symetrycznym o masie cząsteczkowej 240,34 g∙mol −1^ , zbudowanym z węgla, wodoru oraz azotu, stosunek liczby atomów węgla do liczby atomów wodoru wynosi 4:5. Związek B ulega reakcji z HNO 3 w obecności H 2 SO 4 i można otrzymać go w wyniku alkilowania 1,2-diaminoetanu.
W obliczeniach przyjmij przybliżone wartości mas molowych (g∙mol ^1 ):
C – 12,01; H – 1,008; N – 14,01; O – 16,00.
Z ADANIE 5
Biosynteza aminokwasów oczami chemika
Pewien naturalny aminokwas X jest głównym źródłem grupy aminowej do syntezy pozostałych aminokwasów w organizmach żywych. Aminokwas ten powstaje m.in. w wyniku reakcji związku A z jonem NH 4 + , a następnie redukcji katalizowanej przez odpowiedni enzym (zwany aminotransferazą). W reakcji tej reduktorem jest cząsteczka NADPH, która utlenia się do NADP + (cząsteczki tego typu, wiążące się z enzymem i niezbędne do jego aktywności, nazywamy koenzymami ).
N
S
H
O
A N^ H
O O 2
B H 2 2+
Ocenianie zadań:
Za poprawne wykonanie poleceń przyznawane są „marki”. Za każde zadanie sumarycznie można uzyskać odpowiednią liczbę „marek”, które następnie przeliczane są na punkty.
𝐿𝑖𝑐𝑧𝑏𝑎 𝑃𝑢𝑛𝑘𝑡ó𝑤 =
𝑙𝑖𝑐𝑧𝑏𝑎 𝑧𝑑𝑜𝑏𝑦𝑡𝑦𝑐ℎ "𝑚𝑎𝑟𝑒𝑘" 𝑙𝑖𝑐𝑧𝑏𝑎 𝑚𝑎𝑘𝑠𝑦𝑚𝑎𝑙𝑛𝑎 "𝑚𝑎𝑟𝑒𝑘"
× 20 𝑝𝑘𝑡.
PUNKTACJA KOŃCOWA: wszystkie zadania po 20 pkt ., łącznie 100 pkt.
CZAS TRWANIA ZAWODÓW : 300 minut
E TAP I 23.11.
Rozwiązania zadań teoretycznych
ROZWIĄZANIE ZADANIA 1
a. Ścisły zapis iloczynu rozpuszczalności (na przykładzie pierwszej soli) ma następującą postać:
K Ca 3 (PO 4 ) 2 =
[Ca 2+^ ] 3 [PO 4 3−^ ] 2 𝑐 05
w której nawiasy kwadratowe oznaczają stężenie danego indywiduum w stanie równowagi między osadem i (nasyconym) roztworem. Ze względu na podzielenie każdego stężenia przez stężenie standardowe c (^) 0 = 1 mol dm^3 jest to wielkość bezwymiarowa. Dopuszczalny jest także i uznawany za prawidłowy zapis pomijający c (^) 0 : K (^) Ca 3 (PO 4 ) 2 =[Ca 2+^ ] 3 [PO 4 3−^ ]^2 K (^) AgI =[Ag +^ ][I −^ ] K (^) Pb(IO 3 ) 2 = [Pb 2+^ ][IO 3 −^ ]^2
K (^) Co 3 (AsO 4 ) 2 =[Co2+^ ]^3 [AsO 4 3−^ ] 2 K (^) HgI 2 = [Hg 2+^ ][I −^ ]^2 K (^) BaSO 4 = [Ba 2+^ ][SO 4 2−^ ]
K (^) MgF 2 = [Mg 2+^ ][F −^ ]^2
ponieważ wartość liczbowa iloczynu rozpuszczalności nie ulegnie zmianie, jeśli stężenia wszystkich indywiduów będą wyrażone w mol dm -3^. Wtedy także obliczane rozpuszczalności molowe będą miały wymiar mol dm ^3.
b. Równanie reakcji dysocjacji soli o stechiometrii A (^) a Bb ma postać: A (^) a B (^) b ⇄ a Ab+^ + b B a− której odpowiada następujące uproszczone wyrażenie na iloczyn rozpuszczalności: K Aa Bb =[Ab+^ ]a^ [B a−^ ]^ b Jeżeli rozpuszczalność S oznacza liczbę moli zdysocjowanej soli trudno rozpuszczalnej na 1 dm^3 roztworu, to [Ab+^ ] = a ∙ 𝑆 oraz [B a−^ ] = b ∙ 𝑆, tym samym K Aa Bb =(a ∙ 𝑆) a^ ∙ (b ∙ 𝑆) b^. Na przykładzie fosforanu(V) wapnia: K Ca 3 (PO 4 ) 2 =[Ca 2+^ ]^3 [PO 4 3−^ ]^2 = (3 ∙ 𝑆)^3 ∙ (2 ∙ 𝑆)^2 = 108 𝑆 5
Zatem 𝑆Ca 3 (PO 4 ) 2 = √^
K Ca 3 (PO 4 ) 2 108
5 = 1,13 ∙ 10 −7^ moldm^3.
d. W danej temperaturze iloczyn rozpuszczalności wiążący stężenia odpowiednich jonów jest dla danej substancji wartością stałą. Jeśli jednak zostaną wprowadzone dodatkowe jony wspólne z osadem, to ich całkowite stężenie będzie sumą stężenia pochodzącego z dysocjacji osadu i stężenia dodanego ( x ).
K BaSO 4 = [Ba 2+^ ][SO 4 2−^ ] = 𝑆 ∙ (𝑆 + 𝑥) = 𝑆 2 + 𝑆 ∙ 𝑥
Ze względu na stałą wartość iloczynu rozpuszczalności oznacza to zmniejszenie rozpuszczalności osadu S. W ogólnym przypadku obliczenie nowej wartości S wymaga rozwiązania równania kwadratowego. Dotyczy to przypadku, gdy stężenie dodanych jonów siarczanowych(VI) jest porównywalne z rozpuszczalnością BaSO 4 w czystej wodzie. Tak więc, skoro rozpuszczalność siarczanu(VI) baru w czystej wodzie wynosi 1,00 ∙ 10 −5^ moldm^3 , to dla stężenia dodanego siarczanu(VI) sodu wynoszącego 𝑥 1 = 10 −5^ mol∙dm^3 , należy rozwiązać równanie kwadratowe. K BaSO 4 = 𝑆 12 + 𝑆 1 ∙ 𝑥 1
∆= √𝑏 2 − 4𝑎𝑐 = √𝑥 12 − 4 ∙ K BaSO 4
−𝑥 2 ± √𝑥 12 − 4 ∙ K BaSO 4 2 Ostatecznie przyjmujemy rozwiązanie, które ma sens fizyczny, co w tym przypadku oznacza dodatnią wartość stężenia. Zatem, 𝑆 1 = 6,18 ∙ 10 −6^ moldm^3. W przypadku dodatku siarczanu(VI) sodu o stężeniu x (^) 2 = 0,01 moldm^3 (znacznie większego od molowej rozpuszczalności BaSO 4 ) w pełni uzasadnione jest przybliżenie: K (^) BaSO 4 = 𝑆 2 ∙ (𝑆 2 + 𝑥 2 ) ≈ 𝑆 2 ∙ 𝑥 2
K (^) BaSO 4
0,01 = 1,00 ∙ 10^
−8 (^) moldm^3
Obie wartości 𝑆 1 = 6,18 ∙ 10 −6^ moldm^3 ) oraz 𝑆 2 = 1,00 ∙ 10 −8^ moldm^3 są mniejsze od molowej rozpuszczalności siarczanu(VI) baru w czystej wodzie (1,00 ∙ 10 −5^ moldm^3 ), co jest zgodne z oczekiwaniami.
e. Reakcja hydrolizy fosforanu(V) zwiększa rozpuszczalność fosforanów(V) co wynika z tego, iż ubywa w roztworze jonu fosforanowego(V) PO 4 3−^ (na rzecz jonów wodorofosforanowych HPO 4 2−^ ) będącego w bezpośredniej równowadze z niezdysocjowaną solą. Modelowo można przedstawić wpływ hydrolizy jako zjawiska odwrotnego do efektu wspólnego jonu, np. na przykładzie fosforanu(V) wapnia: K Ca 3 (PO 4 ) 2 = (3 ∙ 𝑆)^3 ∙ (2 ∙ 𝑆 − 𝑦)^2 gdzie y oznacza ubytek jonów fosforanowych na skutek hydrolizy prowadzący do większej rozpuszczalności soli w porównaniu do sytuacji bez uwzględnienia reakcji ubocznych.
f. Dodatek mocnego kwasu przesunie równowagę reakcji hydrolizy w prawo (zmniejszając stężenie jonów hydroksylowych). Uzasadnienie można też oprzeć na reakcji protonowania jonu fosforanowego(V), powiązanej z reakcją hydrolizy poprzez iloczyn jonowy wody. PO 4 3−^ + H +^ ⇄ HPO 4 2−^ + H 2 O Zatem samym dodatek mocnego kwasu wpływa na rozpuszczalność soli zawierających jon fosforanowy(V) – dodatek kwasu zmniejsza stężenie jonów fosforanowych(V) w roztworze, a tym samym przesuwa położenie równowagi reakcji rozpuszczania w prawo, zwiększając rozpuszczalność soli.
Punktacja:
a. Za podanie wyrażenia na stężeniowy iloczyn rozpuszczalności każdej z wymienionych soli.
7 u 0,5 m.
b. Za obliczenie rozpuszczalności molowej każdej z wymienionych soli wraz z jednostką. Za poprawne uszeregowanie substancji wraz z rosnącą rozpuszczalnością.
7 u (1 ‒ 0,5 ‒ 0) m.
1 ‒ 0,5 ‒ 0 m. c. Za poprawną odpowiedź ogólną (porównywanie relacji niezależnie od stechiometrii), popartą poprawną parą soli i uzasadnieniem. Za poprawne wskazanie warunków, kiedy porównanie relacji jest możliwe wprost, poparte poprawną parą soli i uzasadnieniem.
3 ‒ 2 ‒ 1 ‒ 0 m.
3 ‒ 2 ‒ 1 ‒ 0 m. d. Za obliczenie rozpuszczalności siarczanu(VI) baru w pierwszym roztworze. Za obliczenie rozpuszczalności siarczanu(VI) baru w drugim roztworze. Za porównanie otrzymanych wartości z rozpuszczalnością siarczanu(VI) baru w wodzie.
4 ‒ 3 ‒ 2 ‒ 1 ‒ 0 m. 3 ‒ 2 ‒ 1 ‒ 0 m.
0,5 m. e. Za poprawną odpowiedź popartą uzasadnieniem. 1 ‒ 0,5 ‒ 0 m. f. Za poprawną odpowiedź popartą uzasadnieniem. 1 ‒ 0,5 ‒^ 0 m. RAZEM 27 m.
ROZWIĄZANIE ZADANIA 2
a. W wyniku reakcji rozkładu soli sodowej z tlenowym anionem siarki (związek A ) powstają dwie inne sole sodowe. Ponieważ czarnym osadem powstającym w reakcji z Pb(NO 3 ) 2 jest siarczek ołowiu(II), to solą A1 jest siarczek sodu – Na 2 S. W wyniku reakcji roztworu soli A2 z azotanem(V) ołowiu(II) powstaje biała sól – siarczan(VI) ołowiu(II), powstająca także na elektrodach w akumulatorach kwasowo-ołowiowych. Związek A2 to siarczan(VI) sodu – Na 2 SO 4. Dodatkowym potwierdzeniem jest wydzielanie się gazu o bardzo nieprzyjemnym zapachu (siarkowodoru) przy działaniu mocnym kwasem na mieszaninę produktów rozkładu związku A.
Stopień uwodnienia związku B można obliczyć na podstawie ubytku masy obserwowanego podczas prażenia:
𝑥 = 𝑀𝑀ZnO H 2 O
⋅ (^) (100 − 𝛥𝑚) 𝛥𝑚 −
𝑀SO (^2) 𝑀H 2 O=
81,39𝑔/𝑚𝑜𝑙 18,02𝑔/𝑚𝑜𝑙 ⋅
55,2𝑔 44,8𝑔 −
64,06𝑔/𝑚𝑜𝑙 18,02𝑔/𝑚𝑜𝑙 = 2, Związek B to dwuwodny siarczan(IV) cynku – ZnSO 3 ·2H 2 O.
g. Gazowa cząsteczka SO 2 ma budowę kątową (hybrydyzacja walencyjnych orbitali siarki sp^2 ), natomiast anion SO 3 2−^ ma budowę przestrzenną (hybrydyzacja walencyjnych orbitali siarki sp^3 ).
h. Skład mieszaniny związków A i B możemy obliczyć na podstawie obserwowanego ubytku masy, który związany jest z dehydratacją i rozkładem tylko soli B zgodnie z reakcją:
ZnSO 3 ·2H 2 O
∆𝑇 → ZnO + SO 2 +2H 2 O. Zakładając, że masa mieszaniny związków A i B wynosi 100 g, to ubytek masy związany z dehydratacją oraz rozkładem soli B wynosi 36,4 g. Na podstawie stechiometrii powyższej reakcji możemy obliczyć zawartość soli B w mieszaninie:
𝑀ZnSO3∙2H2O⋅𝛥𝑚 MSO2+2𝑀H2O 𝑚𝐀 +𝑚𝐁 ∙ 100% =
181,49𝑔/𝑚𝑜𝑙⋅36,4𝑔 64,06𝑔/𝑚𝑜𝑙+2∙18,02𝑔/𝑚𝑜𝑙 100𝑔 ∙ 100% = 66,0%, a %𝑤𝑎𝑔𝑨 = 34,0%.
Punktacja:
a. Za podanie wzorów soli A1 i A. Za podanie równań reakcji między jonami soli A1 oraz jonami soli A2 a jonami Pb2+.
2 u 1 m. 2 u 1 m. b. Za podanie równania reakcji rozkładu soli A. 2 – 1 – 0 m. c. Za podanie w formie jonowej, równania reakcji zachodzącej pomiędzy roztworem soli A z nadmanganianem potasu w środowisku kwasu siarkowego(VI). Za poprawne zbilansowanie powyższego równania reakcji.
1 – 0 m. 2 – 1 – 0 m. d. Za potwierdzenie wzoru soli A obliczeniami. 3 – 2 – 1 – 0 m. e. Za podanie nazwy/wzoru gazu X powstającego w wyniku rozkładu soli B. 1 – 0 m. f. Za podanie wzoru soli B. Za obliczenia.
1 m. 2 – 1 – 0 m. g. Za opisanie/porównanie budowy przestrzennej cząsteczki gazu X oraz anionu soli B. Za narysowanie wzoru elektronowego cząsteczki gazu X (z zaznaczeniem struktur rezonansowych) oraz anionu soli B.
2 – 1 – 0 m.
2 – 1 – 0 m. h. Za obliczenie składu mieszaniny związków A i B. 4 – 2 – 1 – 0 m. RAZEM 24 m.
ROZWIĄZANIE ZADANIA 3
a. n (^) przed = 6 moli
𝑝𝑝𝑟𝑧𝑒𝑑 =
pprzed = 6,0 bar
b. Po ustaleniu równowagi ciśnienie zmalało. Uzasadnienie: ( i ) porównać ciśnienie z punktu a. i ciśnienie podane w zadaniu lub ( ii ) uzasadnić, że w wyniku reakcji tworzy się mniej moli gazu, co powoduje spadek ciśnienia.
c.
SO 2 O 2 SO 3 nprzed 4 2 0 Δn − 2 x − x +2 x nrówn 4−2 x 2− x 2 x
ncrówn = 6− x 𝑛 (^) 𝑐𝑟ó𝑤𝑛 =
ncrówn =5 moli x = 1 mol
SO 2 O 2 SO 3 2,0 mole 1,0 mol 2,0 mole
d. 𝑝𝑟ó𝑤𝑛𝑂 2 = 𝑛^ 𝑟ó𝑤𝑛𝑂2𝑅𝑇𝑉
Analogicznie dla SO 2 i SO 3.
SO 2 O 2 SO 3 2,0 bar 1,0 bar 2,0 bar
e. 𝐾p =
( 𝑝SO3𝑝° )^2 ( 𝑝SO2𝑝° )^2 ( 𝑝𝑝°O2 )
, gdzie p o^ − ciśnienie standardowe
f. K p = 1,0 (lub 0,9 w zależności od przyjętych zaokrągleń)
g. Dodanie helu nie wpłynie na liczbę moli reagentów w stanie równowagi.
SO 2 O 2 SO 3 2 , 0 mola 1 , 0 mola 2, 0 mola
c.
d. e.
Związek posiada 3 centra stereogeniczne, jak zaznaczono na rysunku w punkcie d.
f. Wiązanie amidowe (lub peptydowe)
g.
Bardzo podatne na hydrolizę jest wiązanie amidowe (laktamowe) w czteroczłonowym pierścieniu antybiotyku P.
h.
Punktacja:
a. Za przedstawienie prawidłowego wzoru sumarycznego związku A. Za przedstawienie obliczeń uzasadniających wzór sumaryczny związku A1.
1 – 0 m. 3 – 2 – 1 – 0 m. b. Za przedstawienie wzorów wszystkich izomerycznych związków o wzorze sumarycznym C 8 H 8 O 2 spełniających warunki zadania (^4) u 1 m. c. Za narysowanie wzorów produktów utlenienia izomerycznych związków z punktu b. 4 u 0,5 m. d. Za przedstawienie pełnego wzoru antybiotyku P 2 0 m. e. Za podanie prawidłowej liczby centrów stereogenicznych w antybiotyku P. Za zaznaczenie centrów stereogenicznych na wzorze w punkcie d.
0,5 m. 3 u 0,5 m. f. Za podanie nazwy wiązania łączącego resztę A z pozostałą częścią cząsteczki antybiotyku P. 1 0 m. g. Za prawidłowe wskazanie na wzorze lub słowne określenie innego wiązania podatnego na hydrolizę w cząsteczce antybiotyku P. 2 – 0 m. h. Za narysowanie wzoru związku B. 3 – 0 m. RAZEM 20 m.
COOH
COOH
COOH
COOH
COOH
COOH COOH
N^ H
N
S
H
O (^) COOH
O *
N^ H N H
ROZWIĄZANIE ZADANIA 5
a. A^ B
Izomer Z również jest punktowany
B2 B
C X
Y Z
b. enancjomery D enancjomery L
X
Y
Z
