22e Olympiade Internationale de la Chimie, Paris 1990



Dovnload 154.04 Kb.
Pagina3/3
Datum30.09.2016
Grootte154.04 Kb.
1   2   3

Practicum


11 juli 1990, La France

Je krijgt weer antwoordbladen, zoals bij de theorietoets, waar van de nummering correspondeert met deze practicumtoets. Vul op elk blad je naam, voornaam en landcode in het juiste vakje in.



  • Gedurende deze toets word je geholpen en gecontroleerd door een hoofdassistent. Je mag met niemand anders spreken.

  • Al je experimentele resultaten( ,massa, smeltpunt, ……) moeten door de hoofdassistent gecontroleerd worden. Deze zal je antwoordformulier ondertekenen.

  • Alle gemeenschappelijke hulpmiddelen, apparatuur en chemicaliën dienen onder toezicht van de hoofdassistent te worden gebruikt.

  • De pipet is anders dan je gewend bent: het gepipetteerde volume is het volume tussen de onderste en bovenste maatstreep.

  • De chemische producten die je gemaakt hebt moet je bewaren en achterlaten op je tafel.

  • De hulpmiddelen, apparatuur en chemicaliën die niet op je practicumtafel staan, kun je aantreffen op een tafel voor gemeenschappelijk gebruik.

  • Deze toets bestaat uit vier opdrachten. Organiseer je werk zo efficiënt mogelijk, rekening houdend met wachttijden bij elke opdracht (bijvoorbeeld tijdens refluxen bij de organisch chemische opdracht). Je moet dus eerst de volledige tekst van de practicumtoets doorlezen.

  • Je mag de ruimte onder je practicumtafel gebruiken voor het bewaren van producten e.d.

Normering:

Opdracht 1 : 12,5 punt Opdracht 2 : 8 punten

Opdracht 3 : 11 punten Opdracht 4 : 8,5 punt


Practicumopdracht 1.

Synthese van chalcon, waarbij carbanionen betrokken zijn.


    1. Het doel van deze practicumopdracht is het uitvoeren van een condensatiereactie (gemengde aldolcondensatie) in basisch milieu tussen acetofenon en benzaldehyde. Na een spontane dehydrering wordt een ,-onverzadigd keton verkregen: chalcon 1,3-difenylprop-2-een-1-on.

Geef het mechanisme van deze reactie weer.

1.2 Uitvoering

Let op! De chemicaliën die je in deze opdracht gebruikt zijn etsend (geconcentreerde alkalische oplossing); je moet er dus zorgvuldig mee omgaan! Bovendien kan het chalcon de huid en de slijmvliezen irriteren. Vermijd elk contact, vooral met de ogen. Neem contact op met je hoofdassistent, indien je last hebt van irritatie. Was de geïrriteerde plekken met een grote hoeveelheid water. Gebruik veiligheidsbril en handschoenen.


1.2. 1 Begin van de condensatiereactie

Let op! Deze reactie is exotherm.

Los in een 250 mL erlenmeyer met ingeslepen stop ongeveer 5 g (50 pilletjes) kaliumhydroxide KOH op in 30 mL water, voeg dan onder roeren langzaam 20 mL ethanol toe.

Voeg vervolgens uit het automatische toevoegapparaat 9,6 g (0,08 mol  9,5 mL) acetofenon toe en 8,5 g (0,08 mol  8,5mL) benzaldehyd. Breng een refluxkoeler aan en laat krachtig refluxen onder roeren met een magnetische roerder gedurende een uur.


1.2. 2 Opwerken van het ruwe chalcon.

Koel na het refluxen de erlenmeyer met inhoud in een ijsbad. Het chalcon behoort te kristalliseren. Als er geen kristallen gevormd worden moet je met een glasstaaf langs de binnenkant van de erlenmeyer krassen. Filtreer de kristallen af met een Büchnertrechter, was ze uit met weinig ijskoud ethanol en zuig ze droog aan de lucht op het filter en weeg ze daarna. (Leg een filtreerpapiertje op de kristallen in de Büchner en druk de massa droog met een stamper.)

Bepaal de massa van het verkregen product, bereken daaruit de ruwe opbrengst en noteer dit op het antwoordformulier.
1.2.3 Herkristallisatie van het chalcon:

Herkristalliseer dit ruwe chalcon uit ethanol in een 100 mL bekerglas. Gebruik de kookplaat onder de afzuiging in de zuurkast.


Als de kristallisatie voltooid is (wacht lang genoeg en kras indien noodzakelijk), filtreer af met de Büchnertrechter, droog en weeg de kristallen.

Let op! Adem de vrijkomende damp niet in bij de herkristallisatie. Deze bevat irriterend chalcon.

Geef je totale product aan de hoofdassistent. Deze bepaalt de massa en het smeltpunt.

Bereken de opbrengst aan herkristalliseerd product op basis van de uitgangsstoffen.

Bereken het rendement van de herkristallisatie.

Practicumopdracht 2

kwalitatieve analyse


Uitvoering

5 flesjes met opschriften 2.1 tot 2.5 bevatten elk een kleurloze oplossing van een metaalnitraat.

De concentratie van alle verstrekte oplossingen (behalve de zilvernitraatoplossing) is 0,1 mol L1. Het zijn oplossingen van:

zilver(I)nitraat, aluminium(III)nitraat, calcium(II)nitraat, lood(II)nitraat, zink(II)nìtraat


Beschikbaar zijn:

  • drie reagentia, in geconcentreerde oplossingen ( 5 mol L1) in flesjes met opschriften
    2.6 tot 2.8
    2.6: zoutzuur (waterstofchlorideoplossing)
    2.7: ammonia (ammoniakale oplossing)
    2.8: natronloog (natriumhydroxideoplossing)

  • pH indicatorpapier

Laat elk reagens met elke oplossing reageren.

Waarschuwing: Ga voorzichtig om met geconcentreerde zuren en basen!

Geef een neerslag aan met het symbool .


Interpretatie en resultaten
2.1 Geef voor elke oplossing de resultaten van elke waargenomen reactie (ontstaan van een neerslag, kleur van het neerslag …) in tabel I

2.2 Vermeld de naam van het kation in elke oplossing 2.1 tot 2.5 in de corresponderende tabel van het antwoordblad.

2.3 Geef voor elk geïdentificeerd kation de vergelijking van elke waargenomen reactie.

Practicumopdracht 3.

Titratie van zuurstof, opgelost in water, volgens de methode van Winkler.


Principe:

Zuurstof dat in water opgelost is, oxideert in basisch milieu mangaan(II)hydroxide tot gehydrateerd mangaan(III)oxide, dat ter vereenvoudiging als Mn(OH)3 geschreven wordt (hierbij houdt men dus geen rekening met de vorming van mangaan(IV)verbindingen). Mangaan(III)ionen oxideren in zuur milieu jodide-ionen tot jood. Het gevormde jood wordt getitreerd met een natriumthiosulfaatoplossing.




redoxkoppel

standaard elektrodepotentiaal (in V)

bij pH = 0

bij pH= 14

Mn3+/Mn2+~

1,51




Mn(OH)3 /Mn(OH)2




0,13

O2/H2O

1,23

0,39

I2/I

0,62

0,62

S4O62/S2O32

0,09

0,09

Gasconstante R = 8,315 J K1 mol1

Oplosbaarheidsproducten: Mn(OH)2 Ks = 11013; Mn(OH)3 Ks = 11036


Uitvoering

Opmerkingen vooraf: om volumeveranderingen te minimaliseren worden reagentia of als vaste stof (natriumhydroxidepilletjes) of in geconcentreerde oplossingen (zwavelzuur) toegevoegd.




  • Breng twee glasparels in een 250 mL erlenmeyer met ingeslepen stop en vul tot de rand met het te onderzoeken water. Het water dat je moet onderzoeken zit in een voorraadvat op de tafel voor algemeen gebruik. Bij deze handeling moet de erlenmeyer in een groter vat staan om te vermijden dat water over de practicumtafel loopt. Meet de temperatuur van het water.

  • Voeg zonder verlies van reagentia aan het water toe:

  • 2 g mangaan(II)chloride, dat vooraf op een tiende gram nauwkeurig afgewogen is en klaar ligt op je tafel.

  • ongeveer zeven pilletjes natriumhydroxide. Hierdoor wordt de pH ongeveer 14. De pilletjes staan op de gemeenschappelijke tafel.

  • Sluit de erlenmeyer af; vermijd insluiting van luchtbelletjes. Schud de erlenmeyer totdat natriumhydroxide en mangaan(II)chloride helemaal opgelost zijn. Er ontstaat een bruin neerslag.

  • Laat de erlenmeyer minstens 30 minuten staan.

  • Open de erlenmeyer, voeg onder roeren met een roerstaaf druppelsgewijs geconcentreerd zwavelzuur toe, totdat het milieu duidelijk zuur is geworden (controleer met pH-papier); controleer dat alle neerslag is verdwenen. Zwavelzuur staat op de gemeenschappelijke tafel.

  • Voeg aan de erlenmeyer 3 g kaliumjodide toe. Dit ligt al klaar en is op een tiende gram nauwkeurig afgewogen. Homogeniseer (schudden met gesloten stop). De oplossing is nu helder.

  • Neem een monster van 50,0 mL van de erlenmeyeroplossing en titreer met een X mol L1 natriumthiosulfaatoplossing. Bij deze titratie kan zowel thiodeen als stijfseloplossing als indicator gebruikt worden. Thiodeen reageert als een stijfseloplossing, neem een spatelpuntje korrels en voeg dit toe zoals je dat bij stijfsel zou doen. De waarde van X staat op het bord.

Interpretatie en resultaten.

3.1 Motiveer dat de oxidatie van mangaan(II) door opgeloste zuurstof alleen in basisch milieu mogelijk is.

3.2 Geef de reactievergelijking

3.2.1 tussen opgelost zuurstof en mangaan(II)hydroxide in basisch milieu

3.2.2 tussen mangaan(III) ionen en jodide-ionen,

3.2.3 tussen jood en thiosulfaat

3.3 Bepaal het toegevoegde volume thiosulfaat en noteer dit op het antwoordvel.

3.4.1 Stel een uitdrukking op die het verband geeft tussen de concentratie van de opgeloste zuurstof (mol L1) en het volume(mL) thiosulfaat dat bij het equivalentiepunt is toegevoegd.

3.4.2 Bereken deze concentratie van de opgeloste zuurstof in het onderzochte water.

3.4.3 Bereken hieruit het volume zuurstof in mL (bij 0°C en 101325 Pa) dat in 1 L water (gemeten bij omgevingstemperatuur) is opgelost.

Noteer de temperatuur van het water.


Practicumopdracht 4.

Kinetiek van een SN1 reactie.


Principe:

In een oplossing van alcohol in water ondergaat t-butylchloride (2-chloor-2-methylpropaan ) een SN1 reactie (een nucleofiele substitutiereactie)

Hierbij ontstaat 2-methyl-2-propanol en waterstofchloride. t-BuCl + H2O  t-BuOH + HCl

De reactiesnelheid wordt gegeven door

d[HCl)/dt = k1[t-BuCl]

Het doel van het experiment is de bepaling van de reactieconstante , bij omgevingstemperatuur.


Uitvoering:

  • Pipetteer 2,0 mL t-butylchloride (flesje 4.1 op de gemeenschappelijke tafel) in een schone en droge erlenmeyer van 250 mL met ingeslepen stop.

  • Voeg zo spoedig mogelijk met een maatcilinder 148 mL van de oplossing van alcohol in water toe. Deze oplossing staat op de gemeenschappelijke tafel(flesje 4.2).

  • Sluit de erlenmeyer en roer hevig maar zeer kort met behulp van de magnetische roerder. Druk de chronometer in. Noteer zorgvuldig de temperatuur  van de oplossing.

  • Ongeveer op de volgende tijdstippen in minuten: t (min) = 5, 15, 25, 35, 45, 55 ( nauwkeurig bepaald) wordt steeds 10,0 mL monster gepipetteerd in 20 mL aceton (propanon) waaraan ijs is toegevoegd.

Voeg 2 druppels broomthymolblauw toe en titreer het vrijgekomen zuur met een Y mol L1 natriumhydroxideoplossing tot kleurverandering van de indicator.

(De waarde van Y zal op het bord geschreven worden.)


Resultaten

4.1 De concentraties van t-BuCl op tijd t = 0 en op tijd t worden gegeven door de volgende uitdrukking = k1 t


Ga na dat hieruit de theoretische uitdrukking = k1 t, waarin v het volume natriumhydroxideoplossing is, gebruikt op het tijdstip t en v het volume natriumhydroxideoplossing is op het tijdstip t.

4.2 Bereken v (dichtheid van t-BuCl bij 20°C is 850 kg m3, molaire massa van t-BuCl is 92.5 g mol1)

4.3 Vul de tabel in op het antwoordblad, de kolommen zijn


t (min)

v (mL)

vv





Teken de grafiek = f(t)

    1. Bepaal de waarde van k1. Noteer de gemeten temperatuur .



Uitwerking Practicum

Problem 1:


a)



Problem 2:


cation 2.1 Al3+

2.7 Al3+ + 3 HO Al(OH)3

2.8 Al3+ + 3 HO Al(OH)3

Al(OH)3 + HO AlO2+ 2 H2O (or [Al(OH)4])

cation 2.2 Zn2+

2.7 Zn2+ + 2 HO Zn(OH)2

Zn(OH)2 + NH3(aq)  [Zn(NH3)4]2+

2.8 Zn2+ + 2 HO Zn(OH)2

Zn(OH)2 + 2 HO ZnO22–+ 2H2O (or [Zn(OH)4]2–)

cation 2.3 Pb2+

2.6 Pb2+ + 2 Cl PbCl2

2.7 Pb2+ + 2 HO Pb(OH)2

2.8 Pb2+ + 2 HO Pb(OH)2

cation 2.4 Ca2+

2.6 Ca2+ + 2 HO Ca(OH)2

cation 2.5 Ag+

2.6 Ag+ + Cl AgCl

2.7 Ag+ + HOAgOH (or Ag2O(aq))

AgOH + 2 NH3  [Ag(NH3)2]+ + HO–

2.8 Ag+ + HO AgOH



Problem 3:


a) Eo O2/H2O > Eo Mn(III)/Mn(II) at pH=14

b)

O2 + 4e+ 2H2O  4HO



Mn(OH)2 + HO Mn(OH)3 + e

O2 + 4 Mn(OH)2 + 2 H2O  4 Mn(OH)3


2 I I2 + 2 e

Mn3+ + e Mn2+

2 I+ 2 Mn3+  I2 + 2 Mn2+
I2 + 2 e 2 I

2 S2O32–  S4O62– + 2 e

I2 + 2 S2O32–  2 I+ S4O62–
d) 1 mol O2  4 mol Mn(II)  4 mol Mn(III)

4 mol Mn(III)  4 mol I 2 mol I2

2 mol I2  4 mol S2O32–
c(S2O32–)  V(S2O32–)10–3 = 4  c(O2)  50·10–3

Problem 4:


a) t–BuCl + H2O  t–BuOH + HCl

t =0 (t–BuCl)0

t (t–BuCl) (t–BuCl)0–(t–BuCl)

t(8) (t–BuCl)0






t



t(8)



b) n0(t–BuCl) = 1.70/92.5 M(t–BuCl) = 92.5 g mol–1



Ya10–3 = 10/150  n0(t–BuCl)

a(mL) = 170/(Y10–31592.5)


IChO22FR1990NL



1   2   3


De database wordt beschermd door het auteursrecht ©opleid.info 2019
stuur bericht

    Hoofdpagina