Thuis
Contacten

    Hoofdpagina


19e Internationale Chemieolympiade, Veszprém 1987, Hongarije

Dovnload 30.37 Kb.

19e Internationale Chemieolympiade, Veszprém 1987, Hongarije



Datum04.04.2017
Grootte30.37 Kb.

Dovnload 30.37 Kb.

19e Internationale Chemieolympiade, Veszprém 1987, Hongarije

Theorie


woensdag 8 juli 1987 te (8.00—13.00 u)

Opgave 1.


Afvalwater wordt biologisch gezuiverd in een waterzuiveringsinstallatie. Van de koolhydraatverontreiniging (“CH2O”) in dat afvalwater wordt 45% volledig geoxideerd, 10% ondergaat anaërobe afbraak door fermentatie ( er ontstaan twee verbindingen) en de rest blijft achter in de slurrie. De totale gasproductie bedraagt 16 m3 per dag (25 C,100 kPa.)
De gasconstante R = 8,31 J mol1 K1.


  1. Bereken hoeveel kg koolhydraat per dag in de slurrie achterblijft.

  2. Hoeveel warmte kan dagelijks geproduceerd worden door verbranding van het gevormde methaan? De verbrandingsenthalpie van methaan bedraagt 882 kJ mol1.

  3. Hoeveel afvalwater wordt in deze fabriek dagelijks verwerkt (in m3/dag), uitgaande van het gegeven dat de koolhydraatverontreiniging in het afvalwater 250 mg dm3 bedraagt?


Opgave 2.


Van een hydraat van een natriumzout van fosforzuur wordt 500 mg volledig opgelost in 50,00 cm3 0,100 mol dm3 zwavelzuuroplossing. De oplossing wordt aangevuld met gedestilleerd water tot 100,0 cm3.

Hiervan worden monsters genomen van 20,00 cm3 en getitreerd met 0,100 molair NaOH standaardoplossing met thymolftaleïen als indicator. Het gemiddelde verbruik bedraagt 26,53 cm3. De pH van de oplossing bij het eindpunt is 10,00.




  1. Bereken de verdeling in molpercentages van de verschillende al of niet geprotoneerde deeltjes HnPO4n3 bij het eindpunt van de titratie.

  2. Wat is de precieze formule van het opgeloste zout?

Gegevens: relatieve atoommassa’s: Na: 23,0 en P: 31,0

Cumulatieve protoneringsconstanten: log 1 = 11,70 ; log 2 = 18,6 ; log 3 = 20,6.

Protoneringsconstante .
Opgave 3.

Een monster van 25,00 cm3 van een neutrale oplossing van KCl en KCN wordt potentiometrisch getitreerd met een standaard oplossing van 0,1000 mol dm3 AgNO3 bij 25 °C (zilverelektrode en normaal kalomel halfcel met KNO3 als zoutbrug).

De protolyse van het cyanide-ion is verwaarloosbaar. Onderstaande titratiecurve wordt verkregen: (E(= emf) in volt tegen verbruikt aantal cm3 AgNO3)

icho07

verbruikt zilvernitraat

bij punt A 2,47 cm

bij punt C 10,00 cm3


  1. De eindpunten van de reacties die gedurende de titratie optreden worden aangegeven met A, B en C. Geef de complete reactievergelijkingen in ionen voor elke reactie.

  2. Hoeveel cm3 zilvernitraatoplossing is nodig tot punt B?

  3. Bereken de concentraties van KCl en KCN in de monsteroplossing (in mol/dm3).

  4. Bereken de E (emf) in de punten A en C in volt.

  5. Bereken de molaire verhouding Cl/CN in punt C in de oplossing en in het neerslag.

Gegevens voor de berekening: E (Ag+/Ag) = 0,800 V

E (normaal kalomel)= 0,285 V.

Ks (AgCN) = 1015,8 Ks (AgCl) = 109,75

= 1021,1.

R = 8,31 J mol1 K1; F = 96500 C mol1.


Opgave 4.


Verbinding A wordt via de tussenproducten B, C, D, E, F, G, H en I omgezet in indeen volgens onderstaande 9 reactiestappen.
Geef de structuurformule van elk der verbindingen A t/m I.

Opgave 5.



  1. Methylbutaan wordt bij hoge temperatuur gechloreerd. Daarbij wordt een H-atoom vervangen door chloor. De reactiesnelheden van de substitutie van een H-atoom aan een primair, secundair en tertiair C-atoom worden verondersteld gelijk te zijn.

Wat is de statistische verhouding van de hoeveelheden monochloorsubstitutieproducten aan resp. primaire, secundaire en tertiaire C-atomen?

  1. Welke van de volgende alkanolen (1-pentanol , 2-pentanol en 2-methyl-2-butanol) reageren met de volgende reagentia?

a) koud, geconc. zwavelzuur; b) CrO3/H2SO4 ; c) ZnCl2/HCl ; d) I2/NaOH.

  1. Welke van de onderstaande structuren van aldohexose zijn I) enantiomeren van elkaar en II) diastereomeren van elkaar?



  1. Twee koolwaterstoffen met dezelfde molecuulformule C4H8 kunnen gemakkelijk reageren met waterstof in de aanwezigheid van platina katalysator. Na ozonolyse van de oorspronkelijke stof wordt in beide gevallen slechts ethanal gevormd. Geef de structuurformule van beide koolwaterstoffen.

  2. Lecithine, een fosfolipide, wordt volledig gehydrolyseerd. Selecteer uit de onderstaande verbindingen de stoffen die bij deze hydrolyse ontstaan:

Serine, fosforzuur, sfingosine, choline, glycerol, myoinositol, fosfatidezuur en vetzuren.

  1. Welke van de volgende carbonzuren komen voor in de citroenzuurcyclus (Krebscyclus)?: maleïnezuur (cis-buteendizuur), amandelzuur (2-fenyl-2-hydroxyethaanzuur), appelzuur (2-hydroxybutaandizuur), tricarballylzuur( 1,2, 3-propaantricarbonzuur), oxaalazijnzuur (2-oxo-butaandizuur), -ketoglutaarzuur (2-oxo-pentaandizuur), fumaarzuur (trans- buteendizuur), acetylazijnzuur (3-oxo-butaanzuur).

  2. Tot welke structuur wordt het nicotineamide-deel van NAD+ omgezet tijdens de opname van waterstof?


EINDE THEORIE.

Uitwerking Theorie

Opgave 1


a) (CH2O)n + n O2  n CO2(g) + n H2O(l) (1 mole gas/ mole carbohydrate)

(CH2O)n  0.5 n CO2(g) + 0.5 n CH4 (g) (1 mole gas/ mole carbohydrate)

For 16 m3 of gases : ngas = pV/(RT) = 646 mole (55%) with the rest (45%) therefore being sludge.

The amount of sludge is 45/55  646 = 528 mole, that is 15.85 kg/day.

b) nCH4 = 5/55  646 = 58.71 mole

ΔH = –882  58.71 = –5.178∙104 kJ/day

c) The sum of CH2O is 646 / 0.55 = 1174 mole. Since 250 mg/dm3 = 0.25 kg/m3 the daily amount of water is: v = (1174  30)/(103  0.25) = 140.9 m3/day

Opgave 2


a) [H3PO4] + [HPO42–] + [H2PO4] + [PO43–] = Tconst; [H+] = 10–10 mol/L

[H3PO4] = 1mol/L

[PO43–] = (K3[H+]3)–1 = 2.5∙109 mol/L = 1.955%

[HPO42–] = K1[PO43–][H+] = 1.251010 mol/L = 97.97%

[H2PO4] = K2[PO43–][H+]2 = 1108 mol/L = 0.078%

b) Na3–n(HnPO4)  m H2O (n = 0,1,2)

The titrated solution contains 100 mg (y mole) of the salt and 1.00 mmol of sulphuric acid. The reacted protons (in mmol) can be calculated using the results of a): 2 + (n – 0.9797 – 2  0.00078)y = 2.653

Since y = 100/M (in mmol) but M  120 g/mol the only real solution is n = 2. Therefore M = 156 g/mol, m is (156–120)/18 = 2  NaH2PO4  2H2O


Opgave 3


a) β2 indicates that the complexation of Ag+ with CN easily occurs. Thus A denotes the point where all Ag+ is present in complex form, having a higher potential than Ag+, B shows the point where the precipitation of AgCN starts thus leading to a constant Ag+ concentration until all CN is precipitated. Now at point C the precipitation of the more soluble AgCl begins:

A: Ag+ + 2 CN  [Ag(CN)2]

B: [Ag(CN)2] + Ag+  2 AgCN

C: Ag+ + Cl  AgCl

b) 2  2.47ml = 4.94 mL

c) [CN] = (4.94  0.1  40)/1000 mol/L = 1.98 102 mol/L

[Cl] = ((10–4.94)  0.1  40)/1000 mol/L = 2.02 102 mol/L

d) For the system Ag/Ag+ at point A: E = Eo + 0.059 log[Ag+]

The following equations are derived from the equilibrium conditions:



which yields an equation of third degree in [Ag+]:

[Ag(CN)2] can be assumed to be (2.47  0.1)/27.46 mol/L and therefore [Ag+] equals 1.213108 mol/L. The emf will be: E = 0.8 + 0.059 log[Ag+] – 0.285 = 0.048 V

at point C: [Ag+] = Ksp(AgCl) = 1.333∙105 mol/L and E = 0.8 + 0.059 log[Ag+]  0.285 = 0.227 V

e) Since both AgCN and AgCl are present is the precipitate, the solution must be saturated:

in the solution: [Cl]/[CN] = Ksp(AgCl)/Ksp(AgCN) = 106.05 = 1.222106

in the precipitate: n[AgCl]/n[AgCN] = 2.02/1.98 = 1.02

Opgave4



Opgave 5


a) The ratio of primary / secondary and tertiary products will be 9:2:1.

b) 1–pentanol reacts with 1) cold conc. sulphuric acid (elimination) and with 2) CrO3/H2SO4 (oxidation)

2–pentanol reacts with 1) under elimination, with 2) under oxidation, with 3) under reduction and with 4) (Haloform oxidation)

2–methyl–2–butanol reacts with 1) under elimination and with 3) under reduction

c) a/c and b/d are enantiomers, a/b, a/d, b/c and c/d are diastereomers.

d) The compounds are 2–cis–butene and 2–trans–butene

e) glycerol, choline, phosphoric acid and fatty acids can be found during complete hydrolysis of lecithin.

f) malic acid, oxalacetic acid, ketoglutaric acid, fumaric acid

g) c) is correct since the NAD+ is converted into NADH/H+

Practicum

problem 1:


The ions of the remaining seven solutions can easily be identified by mutual reactions. Out of the 21 possible reactions, 12 are common positive reactions. Additional information is available from the colour of 4, and the smell of one solution.
Ag+: reacts with all the six compounds

NH3: gives a characteristic reaction with all the others but one (I)

Fe(SCN)3: its colour and reaction with NH3, I, Ag+ are characteristic

CoCl2: can be detected from its colour and by adding NH3 or Ag+

I: can be identified from its reaction with Ag+ and from the evolution of I2 due to an addition of Fe3+ or Cu2+

CuCl2: can be detected from its colour and reaction with NH3, Iand Ag+

NiCl2: has a characteristic colour and reacts with NH3 and Ag+
problem 3:

The reaction IO3+ 5 I+ 6 H+  3 I2 + 3 H2O



occurs quantitatively both with respect to IO3and H+. Consequently the first titration (in the presence of sulphuric acid) is suitable for the determination of iodate, while the second one for the determination of the hydrochloric acid content.
EINDE




IChO19HU1987NL

  • Uitwerking Theorie
  • Opgave4 Opgave 5
  • Practicum

  • Dovnload 30.37 Kb.