- 1) Napište názvy a vzorce dvou nejběžnějších oxidů uhlíku, následně nakreslete jejich strukturní
elektronové vzorce. Nezapomeňte na dodržení oktetového pravidla.
CO2 (na obrázku C mezi dvěma O s dvojnými vazbami a vše neutrál) a CO (trojná vazba C a O, C má -, O má +)
- Jeden ze zmíněných oxidů (v oxidačním stupni +II) lze připravit dehydratací kyseliny mravenčí HCOOH nebo
šťavelové (COOH)2.
2) Napište rovnice odpovídající laboratorní přípravě oxidu zmíněného výše z obou organických kyselin.
Jaký katalyzátor se při reakcích využívá?
HCOOH → CO + H2O
(COOH)2 → CO2 + CO + H2O
Katalyzátor je H2SO4
- 3) Jaké je oxidační číslo uhlíku v kyselině mravenčí a šťavelové?
V kyselině mravenčí +2, v kyselině šťavelové +3
- 4) Uveďte rovnici laboratorní přípravy oxidu v oxidačním stavu +IV. K dispozici máte kyselinu
chlorovodíkovou a uhličitan draselný.
K2CO3 + 2HCL → 2 KCL + CO2 + H2O
- Suboxid uhlíku vzniká dehydratací kyseliny malonové CH2(COOH)2 oxidem fosforečným.
6) Napište rovnici přípravy suboxidu uhlíku (C3O2) z kyseliny malonové.
CH2(COOH)2 → C3O2 + 2H2O
- 2) Z hodnoty enhalpie =172,6 kj/mol určete tepelné zabarvení reakce – jedná se o reakci endotermickou nebo
exotermickou? Vysvětlete oba pojmy a zdůvodněte vaše rozhodnutí.
Jedná se o endotermickou reakci, kdy se spotřebovává energie (typicky ve formě tepla). Je to protože hodnota spalné enthalpie je kladná. Pokud by šlo o exotermickou reakci, energie (teplo) by se spotřebovala a hodnota spalné enthalpie by byla záporná
- 3) Na jakou stranu (kvalitativně, nikoliv výpočtem) je posunuta rovnováha reakce při teplotě 400 °C (nízká
teplota) a při teplotě 1000 °C (vysoká teplota)? Zdůvodněte.
Při nízké teplotě doleva, při vysoké teplotě doprava, jelikož se jedná o reakci, kdy se energie spotřebovává (tj. je nutné dodat energii ve formě tepla). Pokud tak učiníme, budou ochotněji vznikat produkty, naopak při nízké teplotě reakce zleva doprava nebude probíhat, tedy rovnováha bude posunuta doleva, převažují reaktanty
- 4) Jak by se posunula rovnováha uvedené reakce, pokud bychom zvýšili tlak? Zdůvodněte.
Posunula by se vlevo. Protože na levé straně máme plynné látky. Zvýšením tlaku docílíme posunutí rovnováhy tímto směrem. Mol plynu při stejném tlaku zaujímá stejný objem, a proto je třeba při zvýšení tlaku nižší počet molů
- Vodní plyn naopak vzniká vháněním vodní páry do pece.
5) Uveďte rovnici reakce popisující prostup vodní páry přes rozžhavený koks.
C + H2O → CO + H2
- 1) Vysvětlete pojem transesterifikace.
Chemická reakce mezi esterem a alkoholem, kdy dochází k výměně alkylové skupiny navázané na atom kyslíku esteru s alkylovou skupinou alkoholu
- 4) Co musí splňovat mastná kyselina, aby byla nenasycenou?
Musí obsahovat alespoň jednu násobnou vazbu (typicky dvojnou)
- Naopak bioethanol vzniká pomocí alkoholového kvašení z biomasy. Jeho základní složkou je ethanol, který
ovlivňuje v palivu jednu technickou veličinu vztahující se ke kvalitě paliva v zážehových motorech.
5) Jak se tato veličina nazývá, jak byste ji charakterizovali a jaký efekt zde hraje ethanol?
Oktanové číslo. Udává odolnost paliva proti samozápalu ve směsi se vzduchem. Ethanol palivo “zušlechťuje” a zvyšuje hodnot oktanového čísla až na 115
- Ethanol zároveň působí „ekologicky“, jelikož snižuje emisi skleníkových plynů.
6) Napište rovnici spalování ethanolu. V čem spočívá ono snížení emisí a ekologičnost? Berte v potaz roli
vzniklého tepla, nikoliv pouze počty vznikajících molů plynů.
C2H5OH + 3O2 → 2CO2 + 3H2O
Bioethanol je produkovaný z biomasy, tedy materiálu, který vznikl v relaitvně krátké minulosti fotosyntézou při tvorbě biomasy z atmosférického oxidu uhličitého. Naproti tomu spalování fosilních paliv vede k uvolňování oxidu uhličitého, který se do fosilních paliv inkorporoval v dávné minulosti a výrazně tak posouvá bilanci CO2 v atmosféře do vyšších koncentrací.
Obecně lze tedy říci, že paliva produkována z bioomasy (ať už je to ethanol nebo methan) se nijak neliší od svých syntetických či fosilních analogů (zejm. v případě zemního plynu) z hlediska množství CO2 vyprodukovaného při spalování, nicméně liší se jejich zdroj - zatímco u fosilních paliv se jedná o velice dávný rezervoár CO2, který jejich spalováním uvolňujeme do atmosféry, v případě biopaliv se jedná o CO2, který byl nedávno “odebrán” z atmosféry
- Ve Voltově sloupu dochází v podstatě k reakci mezi kyselým elektrolytem a zinkovými plechy:
Zn(s) + 2H+ (aq) → Zn2+(aq) + H2(g)
1) Napište vyčíslené chemické rovnice poloreakcí, které v článku probíhají. Označte, která z reakcí je
oxidace a která redukce. Ke každé poloreakci napište, zda probíhá na katodě či anodě.
K: 2H+ + 2e- → H2
A: Zn - 2e- → Zn2+
- 2) Mimochodem, jak je v elektrochemii definovaná katoda a anoda?
Na katodě probíhá redukce
Na anodě oxidace
- 3) Jakou polaritu má katoda, resp. anoda v galvanickém článku? Liší se nějak polarita katody a anody
v článku elektrolytickém?
V galvanickém článku je katoda kladná a anoda záporná
V elektrolytické článku je katoda záporná a anoda kladná
- Zn + 2NH4Cl → [Zn(NH3)2]Cl2 + 2H+ + 2e−
(1)
2 MnO2 + 2 NH4Cl + 2e− → Mn2O3 + 2 NH3 + H2O + 2 Cl−
(2)
5) Objasněte, která z poloreakcí probíhá na katodě a která na anodě. Určete rovněž jejich polaritu.
Na kladné katodě probíhá redukce (2)
Na záporné anodě probíhá oxidace (1)
4.
Zn + 2NH4Cl → [Zn(NH3)2]Cl2 + 2H+ + 2e−
(1)
2 MnO2 + 2 NH4Cl + 2e− → Mn2O3 + 2 NH3 + H2O + 2 Cl−
(2)
6) Zapište, jaká celková reakce probíhá v zinko-uhlíkovém článku při jeho vybíjení.
Zn + 2 MnO2 + 2 NH4CL → [Zn(NH3)2]Cl2 + Mn2O3 + H2O
- 7) Kolik jednoduchých zinko-uhlíkových článků najdeme v ploché baterii a devítivoltové baterii? (Jeden zinko-uhlíkový článek má 1,5 V)
V ploché jsou 3 články, v devítivoltové šest
- 8) Z jakého důvodu se do elektrolytu přidávají saze nebo grafit?
Grafit zvyšuje vodivost elektrolytu
- 9) Co se děje se zinkovým pláštěm v průběhu vybíjení baterie? Může to souviset se známým „vytečením“
baterie? Pokuste se jev „vytečení“ vysvětlit.
V průběhu vybíjení se spotřebovává zinek a tvoří se voda. Může nastat situace, kdy se zinek s nedostatečnou tloušťkou proděraví a hodně vytvořené vody vyteče ven
5.
Typický vodíkový palivový článek pracuje na principu spalování vodíku v kyslíku
2) Napište vyčíslenou chemickou rovnici celkového děje, který v palivovém článku probíhá.
2 H2 + O2 → 2H2O
- 3) Napište rovnice poloreakcí, které probíhají na katodě a anodě a vyhledejte jejich redoxní potenciály.
K: O2 + 4 e- + 4 H+ → 2O2-
E0 = + 1,23 V
A: H2 → 2 H+ + 2 e-
E0 = 0V
- 4) Kolik palivových článků musí být umístěno v automobilu, aby byly schopné pohánět elektromotor
s požadovaným napětím 350 V?
Jeden článek poskytuje napětí 1,23 V
Pro zajištění napětí 350 V je potřeba 350 /1,23 = 285 těchto článků
