49iit.pdf
(
325 KB
)
Pobierz
O
L
I
M
P
I
A
D
A
XLIX OLIMPIADA CHEMICZNA
49
1954
2002
Komitet Główny
C
H
E
M
I
Z
N
A
Olimpiady Chemicznej
C
ETAP II
ZADANIA TEORETYCZNE
ZADANIE 1
Termodynamiczna analiza przebiegu reakcji
Zagadnieniem o istotnym znaczeniu praktycznym jest określanie składu mieszaniny
reakcyjnej w stanie równowagi, osiąganym ze stanu początkowego o dowolnym składzie. Jako
modelowy przykład rozwiązywania takiego problemu rozważ reakcję z udziałem metanu, etanu i
propanu, prowadzoną pod stałym ciśnieniem i w stałej temperaturze:
CH
4
(g) + C
3
H
8
(g) = 2C
2
H
6
(g)
1.
Oblicz standardową entalpię (Δ
H
0
), standardową energię (Δ
U
0
) i standardową entropię (Δ
S
0
) tej
reakcji.
2.
Na podstawie otrzymanych w p. 1 wyników oblicz standardową entalpię swobodną (Δ
G
0
) tej
reakcji dla 500 K i odpowiadającą tej temperaturze wartość stałej równowagi tego procesu
wyrażonej poprzez a) ciśnienia cząstkowe (stała
K
p
) oraz b) ułamki molowe reagentów (stała
K
x
).
3.
Oblicz równowagowy (w temp. 500 K) skład mieszaniny, która początkowo zawierała po 1
molu każdego z substratów i produktów. Na podstawie wyników tych obliczeń odpowiedz, w
którą stronę (w lewo, w prawo) pobiegła reakcja z takiego stanu początkowego dla
osiągnięcia stanu równowagi.
4.
Zakładając, że obliczone w p. 2 wartości entalpii (Δ
H
0
) i entropii (Δ
S
0
) reakcji praktycznie nie
zależą od temperatury, wyznacz teoretyczną temperaturę, dla której początkowy skład
mieszaniny nie zmieni się (przyjmując, że w tej temperaturze reagenty nie ulegną chemicznemu
rozkładowi lub zmianie stanu skupienia).
Ze względu na założenie o niezmienności
Δ
H
0
i
Δ
S
0
z
temperaturą, obliczenie to ma charakter oszacowania.
Uwaga
:
pokaż przebieg wszystkich obliczeń.
Stała gazowa
R
= 8,314 J/(mol K).
Dane termodynamiczne:
Substancja
Entalpia tworzenia
Δ
0
f
[kJ/mol]
Entropia
S
0
[J/(mol K)]
CH
4
(g)
Δ
H
1
= -74,9
186,2
C
3
H
8
(g)
Δ
H
2
= -103,9
269,9
C
2
H
6
(g)
Δ
H
3
= -84,7
229,5
ZADANIE 2
Sekwencja naturalnego pentapeptydu
W wyniku analizy (całkowite spalanie) pewnego naturalnego pentapeptydu, wykazującego
działanie przeciwbólowe, z 0,172 mmola tego peptydu otrzymano 0,228g CO
2
i 0,057g H
2
O, nie
stwierdzono zaś obecności siarki. W wyniku oznaczania całkowitej zawartości azotu z takiej samej
ilości peptydu otrzymano 9,66 cm
3
azotu (pomiar w warunkach normalnych).
2
Częściowa hydroliza wyjściowego peptydu chymotrypsyną - enzymem hydrolizującym
wiązanie peptydowe utworzone przez grupę karboksylową aminokwasu aromatycznego -
prowadziła do otrzymania m.in. dwóch peptydów o masach cząsteczkowych 172 u i 262 u. Oba te
peptydy po wyizolowaniu i oczyszczeniu, nie wykazywały pozytywnego wyniku w próbie
ninhydrynowej, podczas gdy wyjściowy pentapeptyd wykazywał w próbie ninhydrynowej wynik
pozytywny.
Całkowita hydroliza tego peptydu prowadzi do następujących aminokwasów: Gly, Tyr oraz
aminokwasów
X
i
Y
. Masa molowa aminokwasu
X
jest mniejsza od masy molowej aminokwasu
Y
.
1.
Podaj wzór strukturalny aminokwasu
X
o konfiguracji absolutnej S
2.
Podaj wzór strukturalny aminokwasu
Y
o konfiguracji absolutnej S
3.
Podaj sekwencje peptydów powstających w wyniku hydrolizy chymotrypsyną
4.
Ustal wzór sumaryczny wyjściowego pentapeptydu
5.
Podaj sekwencję tego peptydu. Odpowiedź uzasadnij.
Podczas rozwiązywania zadania posłuż się tabelą zamieszczoną na stronie ***.
ZADANIE 3
Tetratlenek osmu jako utleniacz w chemii organicznej
3,3-dimetylocykloheksen poddano reakcji z OsO
4
a następnie utworzony addukt (produkt
pośredni) rozłożono wodnym roztworem wodorosiarczanu(IV) sodu (budowa i konfiguracja
końcowych produktów tej dwuetapowej reakcji jest identyczna jak produktów reakcji tego samego
substratu organicznego z wodnym roztworem KMnO
4
w temperaturze pokojowej)
a) Zapisz schematycznie równania reakcji opisujące poszczególne etapy tego procesu.
b) Produktami tej reakcji są dwa stereoizomery.
W jakiej relacji (stereochemicznej)
pozostają one względem siebie.
c) Przedstaw ich strukturę w postaci konformerów krzesłowych.
d) Zaznacz gwiazdkami asymetryczne atomy węgla i określ ich konfiguracje absolutne
3
ZADANIE 4
Bufor prawdziwy czy pozorny ?
Roztwory buforowe, zawierające sprzężoną parę kwas-zasada o porównywalnych stężeniach
formy kwasowej i zasadowej charakteryzują się tym, że ich wartość pH: (a) zmienia się w
niewielkim stopniu po dodaniu mocnego kwasu lub zasady oraz (b) praktycznie nie zależy od
rozcieńczenia.
Roztwory takie można przygotować mieszając ze sobą roztwór słabego kwasu z roztworem
słabej zasady (sprzężonej). Jednak roztwór zawierający kwas i sprzężoną zasadę o porównywalnych
stężeniach można też uzyskać rozpuszczając kwas średniej mocy, dla którego stopień dysocjacji
jest bliski 0,5.
Twoim zadaniem będzie porównanie właściwości typowego buforu oraz roztworu kwasu
średniej mocy.
1.
Oblicz pH roztworu otrzymanego przez zmieszanie 500 cm
3
roztworu kwasu octowego o
stężeniu 0,10 mol/dm
3
z 500 cm
3
roztworu octanu sodu o tym samym stężeniu.
K
a
kwasu
octowego = 1,6⋅10
-5
.
2.
Oblicz pH i stopień dysocjacji kwasu dla roztworu kwasu dichlorooctowego o stężeniu 0,10
mol/dm
3
.
K
a
kwasu dichlorooctowego = 0,05.
3.
Jak na wartość pH wpłynie dwukrotne rozcieńczenie roztworu otrzymanego w punkcie 1
oraz roztworu z punktu 2 ?
4.
Do roztworu otrzymanego w punkcie 1 oraz do 1 dm
3
roztworu z punktu 2 dodano po 0,40 g
stałego NaOH. Jaką wartość pH otrzymano dla tych roztworów ?
5.
Jakie wnioski (na podstawie punktów 3 i 4) można wyciągnąć na temat buforujących
właściwości kwasu dichlorooctowego ?
6.
Dlaczego kwas dichlorooctowy jest kwasem mocniejszym niż kwas octowy ?
4
ZADANIE 5
Analiza wapienia
Powstające w wyniku nagromadzenia się dużych ilości węglanowych szkieletów wapienie
organogeniczne należą do najbardziej rozpowszechnionych skał na świecie. W Polsce występują
one m.in.: na Wyżynie Krakowsko-Częstochowskiej, w Górach Świętokrzyskich, Tatrach,
Pieninach i Sudetach. Głównym składnikiem wapieni jest oczywiście węglan wapnia (zwykle w
postaci kalcytu). Poza CaCO
3
w skład większości wapieni wchodzą również dolomit (CaCO
3
⋅
MgCO
3
), kwarc (SiO
2
) a czasami również piryt (FeS
2
).
50,00g próbkę wapienia składającego się z czterech wymienionych minerałów poddano
następującej obróbce chemicznej:
a)
Całą próbkę roztworzono w mieszaninie kwasu chlorowodorowego (solnego) oraz
azotowego(V). W wyniku procesu roztwarzania z roztworu wydzieliło się 33,33g gazu
G
1
.
Na
dnie naczynia stwierdzono istnienie osadu
Os
1
, którego masa po oddzieleniu od roztworu
wyniosła 10,63g.
b)
W celu całkowitego wydzielenia żelaza uzyskany roztwór zadano amoniakiem, chlorkiem
amonu a następnie siarczkiem amonu. Otrzymany roztwór oddzielono od zawierającego żelazo
osadu, zakwaszono kwasem chlorowodorowym, ogrzano do wrzenia a następnie ostudzono.
c)
Do uzyskanego w punkcie b) klarownego roztworu dodano nadmiaru siarczanu(VI) sodu. W
wyniku tego na dnie naczynia wydzielił się biały osad
Os
2
. Osad oddzielono od roztworu i
zważono. Jego masa wyniosła 45,96g.
d)
Uzyskany w punkcie c) roztwór odparowano do sucha i ogrzewano do zaniku białych dymów.
5
Plik z chomika:
teacher20
Inne pliki z tego folderu:
53iit.pdf
(489 KB)
55iit.pdf
(360 KB)
55iil.pdf
(244 KB)
54iit.pdf
(636 KB)
54iil.pdf
(526 KB)
Inne foldery tego chomika:
etap 1
etap 3
Zgłoś jeśli
naruszono regulamin