Olimpiada Interdisciplinară de Ştiinţele Pământului Etapa naţională – naţională – Ediția Ediția a XX-a, Râmnicu-Vâlcea 2016 Subiect proba teoretică Chimie Pagina 1 din 2 Subiect
(25 de puncte)
În condiții normale de temperatură și presiune , dioxidul de carbon este un gaz incolor și inodor , vital pentru viața de pe Pământ. Acest compus este prezent în atmosferă în procent volumetric de 0,04% (400 ppm). Sursele naturale de dioxid de carbon sunt vulcanii, izvoarele termale, gheizerele,
respectiv degajările de gaz ce apar la dizolvarea rocilor calcaroase sub acțiunea apelor acide. Datorită solubilității sale ridicate, acest compus este prezent în pânza freatică , în apele de suprafață, în calota glaciară precum și în ghețari. În perioada preindustrială, c antitatea de dioxid de carbon din atmosferă era reglată de fenomenele geologice și de procesul de fotosintez ă. Plantele, algele și cianobacteriile folosesc lumina ca sursă de energie pentru a produce prin fotosinteză carbohidrați din dioxid de carbon și apă, eliberând oxigen.
Structura liniară şi lungimea legăturii C-O în molecula de CO2.
Dioxidul de carbon este produs de toate organismele aerobe în timpul metabolizării carbohidraților și lipidel or. Dioxidul de carbon este eliberat și în procesele de
Structura moleculei de CO2. Reţeaua cristalină a CO2 solid descompunere a materiilor organice (putrezire), în procesul de fermentație alcoolică (bere, vinuri, etc .) precum și la arderea lemnului, hidrocarburilor, precum și a combustibililor fosili. Dioxidul de carbon este un compus chimic extrem de versatil, fiind utilizat la stingerea incendiilor (extinctoare), ca gaz inert la sudură și gaz comprimat în arme , precum și în industria alimentară. Sub formă solidă se numeşte „zăpadă carbonică” sau „zăpada uscată” şi este folosit ca agent frigorific în mod special în industria alimentară. Dioxidul de carbon are un rol determinant în producerea „efect ului de seră”. Arderea unor cantități însemnate de combustibili fosili, precum și alte activități industriale au contribuit la creșterea rapidă a concentrației acestui gaz în atmosferă, ducând la fenomenul de „încălzire globală”. Cantitatea ridicată de dioxid de carbon atmosferic este, de asemenea, cauza acidifierii
oceanelor.
1. Constanta de echilibru a procesului CO 2(g) + H 2(g) ⇆ CO(g) + H 2O(g) are valoarea K c = 4. Ştiind că s -a utilizat un amestec echimolecular de reactanţi, determinaţi raportul dintre concentraţia molară iniţială şi concentraţia molară la echilibru a hidrogenului. (4 puncte)
2. Ca urmare a solubilizării dioxidului de carbon atmosferic , soluțiile de hidroxid de sodiu suferă procesul de 3 carbonatare. O probă de 50 cm dintr-o soluție de hidroxid de sodiu , care a suferit procesul de carbonatare, se tratează cu 20 mL soluție de acid clorhidric , de concentraţie 0,275 M , stoechiometric necesară. O altă probă 3 de 100 cm din aceeaşi soluţie este tratată cu soluţie de clorură de bariu, proces în urma căruia se formează un precipitat, care după uscare cântărește 0, 394 g. Calcul aţi raportul molar NaOH : Na 2CO3 din soluția carbonatată. (6 puncte) 3. a. Calcul aţi valoarea entalpiei molare de formare standard a metanului, utilizând datele termochimice: 1) CH4(g) + 2 O2(g)
CO2(g) + 2H2O(l) 2) C(s, grafit) + O2(g) CO2(g) H2O(l) 3) H2(g) + 1/2 O 2(g)
1. Elevii au dreptul să uti lizeze calculatoare de buzunar neprogramabile. 2. Subiectul se punctează de la 0 la 25 puncte.
Olimpiada Interdisciplinară de Ştiinţele Pământului Etapa naţională – Ediția a XX-a, Râmnicu-Vâlcea 2016 Subiect proba teoretică Chimie Pagina 2 din 2
b. Determinaţi căldura, exprimată în kilojouli, degajată la arderea unui metru cub de metan, măsurat în (6 puncte) condiţii normale de temperatură şi de presiune . -2
4. În 2 L soluție de hidroxid de potasiu, de concentraţie 5·10 M, se barbotează 0,596 L de dioxid de carbon, măsurați la 4,1 atm și 25°C. a. Deduceţi expresia matematică a pH-ului soluţiei finale. (9 puncte) b. Calculaţi concentrația molară a ionilor hidroxid din soluția finală.
Notă: unele informații, date și imagini din textul enunțurilor au fost preluate sub formă de CC de la adresele https://en.wikipedia.org/wiki/Carbon_dioxide http://som.web.cmu.edu/structures/S104-CO2.html Constantele termodinamice au fost preluate din: W. M. Haynes, ed., CRC Handbook of Chemistry and Physics, 95th Edition (Internet Version 2015) , CRC Press/Taylor and Francis, Boca Raton, FL mase atomice: C - 12, O - 16, Ba- 137. constanta universală a gazelor R = 0,082 dm3·atm/(mol·K) -7 -11 constantele de aciditate pentru acidul carbonic: K a1 = 10 , respectiv Ka2 = 10
Notă: Toate subiectele sunt obligatorii.
Echipa de elaborare a Subiectele au fost propuse de: conf. dr. Vlad Chiriac, Universitatea de Vest, Timișoara
prof. Carmen Argeșanu, Colegiul Național „Nichita Stănescu”, Ploiești prof. Anca Irena Balan, Liceul Tehnologic „Ion Mincu”, Vaslui prof. Geanina Condurat, Şcoala Gimnazială „Vasile Alecsandri”, Roman Maria-Cristina Constantin, CNEE, București prof. Carmen-Luiza Gheorghe, Liceul Tehnologic „Costin Neniţescu”, Buzău prof. Nicoleta Liţoiu, Colegiul Naţional Economic „Gheorghe Chiţu” , Craiova prof. Alina Gigliola Maiereanu, Colegiul Naţional „Alexandru Ioan Cuza”, Focşani prof. Liliana Marin, Liceul Teoretic „Nicolae Iorga”, Brăila prof. Carmen Daniela Nechita, Liceul Teoretic „Grigore Antipa” , Botoşani
1. Elevii au dreptul să uti lizeze calculatoare de buzunar neprogramabile. 2. Subiectul se punctează de la 0 la 25 puncte.
subiectelor
vă urează mult succes!
