50 Olimpiada chemiczna - EtapII.pdf

(308 KB) Pobierz
L OLIMPIADA CHEMICZNA
L OLIMPIADA CHEMICZNA
KOMITET GŁÓWNY OLIMPIADY CHEMICZNEJ (Warszawa)
O L I M P I A D A
50
ETAP II
1954
2003
C
Z N A
H E M I
C
Zadanie laboratoryjne
W probówkach oznaczonych nr 1 - 8 znajdują się w stanie stałym badane
substancje – rozpuszczalne bądź nierozpuszczalne w wodzie.
- Substancje TRUDNO ROZPUSZCZALNE W WODZIE mogą być
węglanami, szczawianami , siarczanami(VI) lub tlenkami takich metali jak
bar, ołów(II), c
ynk, magnez i wapń .
- Substancje ROZPUSZCZALNE W WODZIE mogą być solami sodowymi lub amonowymi
kwasów : octowego, szczawiowego i winowego .
DO DYSPOZYCJI MASZ NASTĘPUJĄCE ROZTWORY:
- na stanowisku indywidualnym:
1 mol/dm 3 NaOH, 1 mol/dm 3 H 2 SO 4 , 1 mol/dm 3 HNO 3
- na stanowisku zbiorczym:
0,02 mol/dm 3 KMnO 4 , 5% K 2 CrO 4
Na stanowisku indywidualnym znajdują się ponadto: 10 pustych probówek, łopatka do pobierania
małych ilości substancji, pipetka z polietylenu do odsysania roztworu znad osadu, papierki
wskaźnikowe, tryskawka z wodą destylowaną
Na stanowiskach zbiorczych znajdują się dodatkowo palniki gazowe.
93093024.001.png
2
Przeprowadź odpowiednie reakcje, a następnie:
1) Podaj jakie substancje znajdują się w oznaczonych cyframi probówkach.
2) Podaj uzasadnienie identyfikacji i opis toku rozumowania. Zapach i barwa własna substancji
nie może być wystarczająca do identyfikacji substancji.
3) Zapisz jonowo równania reakcji stanowiących podstawę identyfikacji.
Uwaga! Gospodaruj oszczędnie wydanymi substancjami, bierz do badań niewielkie porcje (szczypta na
końcu łopatki) substancji, sprawdź rozpuszczanie na zimno i gorąco, w przypadku niejednoznacznego
wyniku rozpuszczenia zbadaj roztwór znad osadu. Zbadaj też odczyn roztworu lub zawiesiny.
Pamiętaj o konieczności zachowania bezpieczeństwa w trakcie wykonywania analiz !
3
ROZWIĄZANIE ZADANIA LABORATORYJNEGO
Przykładowy zestaw substancji :
1. Szczawian wapnia
2. Węglan magnezu 3. Octan amonu
4. Szczawian amonu
5. Tlenek cynku
6. Winian sodu
7. Siarczan(VI) ołowiu(II) 8. Siarczan(VI) baru
Próba 1. Badanie wyglądu substancji oraz podział na substancje rozpuszczalne i nierozpuszczalne w
wodzie .
Wszystkie substancje są białymi proszkami, co wyklucza obecność tlenku ołowiu(II).
A . Substancje rozpuszczalne w wodzie
Solami rozpuszczalnymi w wodzie mogą być octany, szczawiany i winiany amonu lub sodu,
odczyn ich roztworów wodnych nie jest ani wyraźnie kwaśny, ani zasadowy. Jest możliwych 6
kombinacji.
Wynik doświadczenia: Substancje rozpuszczalne w wodzie są w probówkach 3 , 4 i 6 .
B. Substancje nierozpuszczalne w wodzie
Występujące aniony mogą tworzyć następujące połączenia trudno rozpuszczalne w wodzie:
Siarczany (VI) Ba , Pb, Ca (gdyż siarczany cynku i magnezu są dobrze rozpuszczalne w wodzie).
Tlenki Zn, Mg, Ca i Ba (PbO ma żółtą barwę), przy czym odczyn zawiesiny w przypadku tlenków
wapnia i baru jest alkaliczny, papierek wskaźnikowy barwi się na niebiesko
Węglany i szczawiany - wszystkimi kationów
Łącznie – 17 możliwości, ponieważ eliminujemy tlenek ołowiu(II) ze względu na barwę.
Wynik doświadczenia: W wodzie nie rozpuściły się substancje obecne w probówkach 1 , 2 , 5 , 7 i 8 , nie
stwierdzono też odczynu alkalicznego zawiesin wodnych badanych substancji.
4
Wniosek: Badane próbki nie zawierają tlenków wapnia i baru (ze względu na odczyn zawiesin) oraz
ołowiu (barwa). Pozostaje 15 możliwości
Ad A. Identyfikacja substancji rozpuszczalnych w wodzie
Próba 2. Reakcja z mocnymi kwasami mineralnymi
Obecne w badanych próbkach kwasy organiczne są kwasami słabymi, będą więc wypierane z ich soli
przez mocny kwas mineralny. Jedynie kwas octowy jest kwasem lotnym, stąd lekkie ogrzanie roztworu
próbki z mocnym kwasem pozwoli wykryć charakterystyczną woń kwasu octowego, a papierek
uniwersalny zbliżony do wylotu probówki zabarwi się na różowo.
Wynik doświadczenia: Podczas ogrzewania roztworów substancji 3, 4 i 6 z kwasem siarkowym jedynie
z próbki 3 wydziela się charakterystyczny zapach kwasu octowego, papierek uniwersalny zbliżony do
wylotu probówki zabarwił się na różowo.
CH 3 COO - + H + → CH 3 COOH↑
Wniosek : Substancja 3 zawiera jony octanowe a substancje 4 i 6 – jony szczawianowe lub winianowe.
Próba 3. Reakcja z NaOH
Podczas ogrzewania roztworów substancji zawierających jony amonowe z NaOH wydziela się
amoniak – gaz o charakterystycznym zapachu. Papierek uniwersalny zbliżony do wylotu probówki
zabarwi się na niebiesko-zielono.
Wynik doświadczenia: Podczas ogrzewania roztworów substancji 3, 4 i 6 z wodorotlenkiem sodu, w
przypadku substancji 3 i 4 wydziela się charakterystyczny zapach amoniaku, a papierek uniwersalny
zbliżony do wylotu probówki barwi się na zielono. W przypadku substancji 6 nie obserwuje się
wydzielania amoniaku.
NH 4 + + OH - → NH 3 ↑ + H 2 O
Wniosek : Substancje 3 i 4 zawierają jony amonowe, substancja 6 zawiera jony sodu
Substancja 3 to OCTAN AMONU (patrz wynik
93093024.002.png
Próba 4. Prażenie substancji
5
Podczas ogrzewania winianu sodu następuje jego zwęglenie, a próbka wyraźnie pachnie karmelem.
Szczawian amonu ulega zwęgleniu trudniej i nie pojawia się zapach karmelu.
Wynik doświadczenia: Podczas prażenia obydwie próbki 4 i 6 uległy zwęgleniu, zapach karmelu
wydzielał się podczas ogrzewania tylko próbki 6
Wniosek : Substancja 4 to SZCZAWIAN AMONU (patrz wynik próby 3)
Substancja 6 to WINIAN SODU (patrz wynik próby 3) .
Próba 5. Reakcje z KMnO 4 – potwierdzenie identyfikacji winianów
Po zidentyfikowaniu octanu amonu należy określić, która próbka zawiera szczawiany, a która winiany.
Dodawanie po kropli roztworu KMnO 4 do ogrzanego roztworu próbki zakwaszonej kwasem siarkowym
powoduje bardzo szybkie (poza dwiema pierwszymi kroplami) odbarwianie KMnO 4 w przypadku, gdy w
roztworze obecne są jony szczawianowe. W przypadku jonów winianowych redukcja i odbarwienie
kropli KMnO 4 są znacznie wolniejsze.
Wynik doświadczenia: Podczas reakcji KMnO 4 z gorącym, zakwaszonym kwasem siarkowym
roztworem próbki, natychmiastowe odbarwianie zachodziło w przypadku próbki 4 . W roztworze próbki
6 odbarwianie kropli KMnO 4 zachodziło znacznie wolniej.
2MnO 4 - +5C 2 O 4 2- + 16H + → 2Mn 2+ + 10CO 2 ↑ + 8H 2 O
2MnO 4 - + C 4 H 4 O 6 2- + 8H + → 2Mn 2+ + 4CO 2 ↑ + 6H 2 O
Wniosek : Potwierdza się, że substancja 6 to winian sodu
Ad B. Analiza substancji nierozpuszczalnych w wodzie
Próba 6. Badanie rozpuszczalności w kwasie siarkowym substancji nierozpuszczalnych (trudno
rozpuszczalnych – przyp. Redakcji) w wodzie
Rozpuszczeniu w kwasie siarkowym powinny ulec substancje zawierające:
93093024.003.png

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika:

Zgłoś jeśli naruszono regulamin