Przebieg reakcji jądrowych można przedstawić w postaci zapisu skróconego. Na pierwszym
miejscu podaje się symbol jądra bombardowanego, następnie w nawiasie – kolejno –
symbole cząstki bombardującej i lekkiej cząstki emitowanej, a na końcu – symbol jądra
produktu.
Pewien izotop kobaltu można otrzymać w przemianach jądrowych, których sumaryczny
przebieg przedstawiono na poniższym schemacie. Symbol e oznacza elektron.
5826Fe (2x, e) Y27Co
Na podstawie: A. Bielański, Podstawy chemii nieorganicznej, Warszawa 2010
oraz L. Jones, P. Atkins, Chemia ogólna. Cząsteczki, materia, reakcje, Warszawa 2016.
Napisz równanie przemiany jądrowej, która przebiega według powyższego schematu.
Uzupełnij wszystkie pola odpowiednimi symbolami i wartościami liczbowymi.
Fosgen to silnie trujący związek o wzorze COCl2. W reakcjach fosgenu z alkoholami otrzymuje
się odpowiednie estry kwasu węglowego, a w procesach polikondensacji z udziałem fosgenu
powstają poliwęglany – szeroko stosowane tworzywa zastępujące szkło.
Substratami do otrzymywania fosgenu są tlenek węgla(II) i chlor. W mieszaninie tych gazów
zachodzi – pod wpływem światła – odwracalna reakcja opisana równaniem:
CO (g) + Cl2 (g) ⇄ COCl2 (g)
Bisfenol A, którego wzór przedstawiono poniżej, stosuje się do otrzymywania poliwęglanu.
W tym celu bisfenol A poddaje się najpierw reakcji z wodorotlenkiem sodu, która przebiega
tak samo jak reakcja tego wodorotlenku z fenolem, a następnie przeprowadza się
polikondensację produktu tej reakcji z fosgenem.
Uzupełnij schemat tak, aby powstało równanie reakcji otrzymywania poliwęglanu
z bisfenolanu sodu i fosgenu.
Fosgen to silnie trujący związek o wzorze COCl2. W reakcjach fosgenu z alkoholami otrzymuje
się odpowiednie estry kwasu węglowego, a w procesach polikondensacji z udziałem fosgenu
powstają poliwęglany – szeroko stosowane tworzywa zastępujące szkło.
Substratami do otrzymywania fosgenu są tlenek węgla(II) i chlor. W mieszaninie tych gazów
zachodzi – pod wpływem światła – odwracalna reakcja opisana równaniem:
CO (g) + Cl2 (g) ⇄ COCl2 (g)
Napisz równanie reakcji fosgenu z metanolem w stosunku molowym 1 : 2. Zastosuj
wzory półstrukturalne (grupowe) związków organicznych.
Technet, podobnie jak mangan, jest pierwiastkiem, który w związkach chemicznych może
występować na VI stopniu utlenienia. Jony TcO2−4 są trwałe jedynie w środowisku silnie
zasadowym, natomiast w roztworach obojętnych ulegają dysproporcjonowaniu, zgodnie
ze schematem:
TcO2−4 + H2O → TcO−4 + TcO2 + OH−
Na podstawie: L. Kolditz, Chemia nieorganiczna, Warszawa 1994.
Napisz w formie jonowej skróconej, z uwzględnieniem liczby wymienianych
elektronów (zapis jonowo-elektronowy), równanie reakcji redukcji zachodzącej
podczas opisanej przemiany. Uwzględnij środowisko reakcji.
Przeprowadzono doświadczenie, w którym do trzech probówek – I, II i III – zawierających
jednakowe objętości kwasu solnego o takim samym stężeniu molowym wprowadzono
granulki trzech różnych metali, zgodnie z poniższym schematem.
Przebieg reakcji zaobserwowano tylko w jednej probówce.
13.1. (0–1)
Rozstrzygnij, którą probówkę: I, II czy III, przedstawiono na zdjęciu.
Uzasadnij wybór. W uzasadnieniu porównaj wartości standardowego
potencjału półogniwa wodorowego i półogniw metalicznych dla
badanych metali.
Rozstrzygnięcie:
Uzasadnienie:
13.2. (0–1)
Jeden z dwóch metali, które nie reagowały z kwasem solnym,
przeprowadzono w tlenek o wzorze ogólnym MeO (gdzie Me oznacza
metal), który następnie poddano reakcji z kwasem siarkowym(VI). Wynik
opisanych przemian przedstawiono na zdjęciu.
Napisz w formie jonowej skróconej równanie reakcji tlenku metalu
z kwasem siarkowym(VI). Użyj symbolu chemicznego tego metalu.
13.3. (0–1)
Drugi z dwóch metali, które nie reagowały z kwasem solnym, dodano do
probówki zawierającej stężony kwas azotowy(V). Efekt doświadczenia
przedstawiono na zdjęciu.
Napisz wzór sumaryczny barwnego, gazowego produktu reakcji.
Chlorek ołowiu(II) i jodek ołowiu(II) są solami trudno rozpuszczalnymi w wodzie, ale wartości
ich iloczynu rozpuszczalności znacznie się różnią. Na zdjęciach przedstawiono świeżo
wytrącone osady: chlorku ołowiu(II) w probówce 1. i jodku ołowiu(II) w probówce 2.
Aby doświadczalnie potwierdzić, że obie sole są trudno rozpuszczalne w wodzie oraz że
rozpuszczalność jodku ołowiu(II) jest znacznie mniejsza niż rozpuszczalność chlorku
ołowiu(II), przygotowano zestaw laboratoryjny składający się:
z probówki, w której umieszczono 2 cm3 wodnego roztworu azotanu(V) ołowiu(II) o stężeniu 0,1 mol ∙ dm−3
ze zlewki z wodnym roztworem chlorku potasu o stężeniu 0,1 mol ∙ dm−3
ze zlewki z wodnym roztworem jodku potasu o stężeniu 0,1 mol ∙ dm−3
z wielomiarowych pipet.
11.1. (0–1)
Napisz w formie jonowej skróconej równanie reakcji strącania chlorku ołowiu(II).
11.2. (0–2)
Wybierz i zaznacz na poniższym schemacie doświadczenia roztwór, który należy
dodać do wodnego roztworu azotanu(V) ołowiu(II):
jako pierwszy – w I etapie doświadczenia
jako drugi – w II etapie doświadczenia,
aby w obu etapach nastąpiły wyraźne zmiany wyglądu zawartości probówki.
Opisz zmiany, jakie można zaobserwować podczas I etapu doświadczenia,
a następnie – podczas II etapu doświadczenia.
Przeprowadzono doświadczenie, w którym do dwóch probówek z wodnym roztworem
Na2SO3 dodano:
do probówki 1. – kilka kropel roztworu fenoloftaleiny
do probówki 2. – nadmiar stężonego HCl (aq).
9.1. (0–1)
Wygląd zawartości probówki 1. po dodaniu do niej roztworu
fenoloftaleiny pokazano na zdjęciu.
Wpisz do schematu wzory odpowiednich drobin tak,
aby powstało równanie procesu decydującego o odczynie
roztworu w probówce 1. Zastosuj definicję kwasu i zasady
Brønsteda.
9.2. (0–1)
Napisz, co zaobserwowano podczas doświadczenia w probówce 2. po dodaniu
odczynnika. Napisz w formie jonowej skróconej równanie reakcji, która była przyczyną
zaobserwowanych zmian.
Aby otrzymać superciężkie jądra pierwiastków z końca 7. okresu, kaliforn 24998Cf
bombardowano jonami izotopu wapnia 4820Ca. Podczas jednego z eksperymentów
zarejestrowano przemianę:
24998Cf + 4820Ca → X + 3 10n
Powstałe jądro X uległo rozpadowi, którego głównym produktem był liwermor 290116Lv.
Napisz równanie reakcji rozpadu, której uległo jądro pierwiastka X. Uzupełnij
wszystkie pola w poniższym schemacie.
Tetratlenek triołowiu (minia ołowiowa) to związek o wzorze Pb3O4. W tym związku ołów
występuje na dwóch różnych parzystych stopniach utlenienia. W praktyce laboratoryjnej jest
stosowany często w procesach utleniania i redukcji, np. w reakcji z udziałem jonów
manganu(II) zachodzącej według poniższego schematu:
Mn2+ + Pb3O4 + H3O+ → MnO−4 + Pb2+ + H2O
16.1. (1 pkt)
Napisz stopnie utlenienia ołowiu w Pb3O4 oraz podaj liczbę moli elektronów potrzebnych
do zredukowania jednego mola tego związku do metalicznego ołowiu.
Stopnie utlenienia ołowiu w Pb3O4:
Liczba moli elektronów:
16.2. (2 pkt)
Napisz w formie jonowej z uwzględnieniem oddawanych lub pobieranych elektronów
(zapis jonowo-elektronowy) równanie procesu redukcji i równanie procesu utleniania
zachodzących podczas reakcji Pb3O4 z udziałem jonów Mn2+.
Równanie procesu redukcji:
Równanie procesu utlenienia:
16.3. (1 pkt)
Opisz zmiany barwy roztworu, w którym przebiegała opisana wyżej reakcja z udziałem
jonów Mn2+.
Azotan(V) ołowiu(II) ogrzewany w temperaturze 480°C rozkłada się zgodnie z równaniem
2Pb(NO3)2 → 2PbO + 4NO2 + O2
Powstający w tej reakcji tlenek ołowiu(II) jest nierozpuszczalny w wodzie i ma charakter
amfoteryczny. W reakcji tego tlenku ze stężonym roztworem KOH powstaje związek
kompleksowy o liczbie koordynacyjnej równej 3.
Na podstawie: L. Kolditz (red.), Chemia nieorganiczna, Warszawa 1994.
Napisz w formie jonowej skróconej równania reakcji tlenku ołowiu(II) z wodnym
roztworem kwasu siarkowego(VI) i z wodnym roztworem wodorotlenku potasu.
W oddzielnych naczyniach umieszczono po 100 cm3 wodnych roztworów kwasów
jednoprotonowych o wzorach HA i HB i stężeniach 0,1 mol · dm–3. Do każdego naczynia
dodawano porcjami wodny roztwór wodorotlenku sodu o stężeniu 0,1 mol · dm–3. Za pomocą
pehametru mierzono pH każdej mieszaniny reakcyjnej. Wyniki pomiarów przedstawiono na
wykresie.
Dla każdego z kwasów zaznaczono punkt równoważnikowy (PR), czyli wartość pH roztworu
otrzymanego po zmieszaniu roztworów zawierających stechiometryczne ilości kwasu
i wodorotlenku sodu.
11.1. (1 pkt)
Uzupełnij poniższe zdania – wybierz i podkreśl jedno właściwe określenie spośród
podanych w każdym nawiasie.
Różna wartość pH wyjściowych roztworów wynika z tego, że użyto elektrolitów o różnej mocy. Kwas HA użyty w doświadczaniu to (mocny / słaby) elektrolit, a kwasem HB może być kwas (solny / octowy).
Wartość pH w punkcie równoważnikowym dla kwasu HB wynosi 7, co oznacza, że po dodaniu do roztworu tego kwasu stechiometrycznej ilości wodnego roztworu wodorotlenku sodu stężenie kationów wodorowych i stężenie anionów wodorotlenkowych w roztworze są (jednakowe / różne). Wartość stężenia jonów wodorotlenkowych w tym roztworze jest równa (1 · 10–14 / 1 · 10–7).
11.2. (1 pkt)
Wartość pH w punkcie równoważnikowym dla kwasu HA wynosi 8,70.
Napisz w formie jonowej skróconej równanie reakcji, która powoduje, że roztwór
w punkcie równoważnikowym nie ma odczynu obojętnego. Zastosuj wzór ogólny kwasu
HA.
W pięciu probówkach – oznaczonych literami od A do E – znajdują się roztwory następujących
substancji: wodorotlenku sodu, siarczanu(VI) magnezu, azotanu(V) ołowiu(II), azotanu(V)
amonu oraz jodku potasu. Probówki są ułożone w przypadkowej kolejności.
W celu identyfikacji ich zawartości przeprowadzono doświadczenie polegające na zmieszaniu
parami niewielkich ilości roztworów z probówek od A do E. Wyniki doświadczenia
przedstawiono w tabeli:
10.1. (1 pkt)
Podaj wzory substancji znajdujących się w probówkach od A do E.
10.2. (1 pkt)
Zapisz w formie jonowej skróconej równanie reakcji, która zachodzi po zmieszaniu
roztworów siarczanu(VI) magnezu i wodorotlenku sodu.
W dwóch zlewkach, w których znajdowała się taka sama ilość wody, rozpuszczono: w zlewce
pierwszej – amoniak, a w zlewce drugiej – chlorowodór. Użyto takich samych objętości obu
gazów, odmierzonych w tych samych warunkach ciśnienia i temperatury.
7.1. (1 pkt)
Oceń, w której zlewce znajdowała się większa liczba jonów. Odpowiedz uzasadnij.
Większa liczba jonów znajdowała się w zlewce, w której rozpuszczono
Uzasadnienie:
7.2. (1 pkt)
Przygotowane wodne roztwory amoniaku i chlorowodoru zmieszano i otrzymano roztwór
o odczynie kwasowym.
Napisz, zgodnie z teorią Brønsteda, w formie jonowej skróconej równanie reakcji, która
powoduje kwasowy odczyn otrzymanego roztworu.
Źródłem energii w radioizotopowych generatorach termoelektrycznych jest 238Pu. Ten izotop
powstaje w wyniku emisji cząstki β– przez jądra izotopu pewnego pierwiastka, który
z kolei jest produktem bombardowania jąder 238U jądrami deuteru.
Napisz równania opisanych przemian, w wyniku których można otrzymać izotop plutonu
238Pu. Uzupełnij wszystkie pola.
Cynk jest metalem, który ulega reakcji zarówno z kwasami słabo utleniającymi, jak i silnie utleniającymi. W reakcjach z roztworami kwasu azotowego(V) cynk się utlenia, w wyniku czego tworzą się sole, w których występuje on na II stopniu utlenienia, natomiast – formalnie – atomy azotu z kwasu azotowego obniżają swój stopień utlenienia zależnie od stężenia użytego kwasu. Zależność stopnia utlenienia atomu azotu w dominującym produkcie gazowym reakcji cynku z kwasem azotowym(V) oraz dodatkowe informacje dotyczące powstającego produktu przedstawiono w poniższej tabeli.
Stężenie kwasu azotowego(V) 𝑐HNO3, %
Stopień utlenienia atomu azotu w produkcie gazowym
Dodatkowe informacje o produkcie gazowym
< 3%
produkt gazowy nie zawiera atomu azotu
bezbarwny, palny
3% – 9%
–
brak produktu gazowego
10% – 19%
0
bezbarwny, niepalny
20% – 29%
+I
bezbarwny
30% – 59%
+II
bezbarwny, brązowieje w kontakcie z powietrzem
> 60%
+IV
brunatny
Na podstawie: S. Hussaini, S. Kursunoglu, S. Top, Z. Ichlas, M. Kaya, Testing of 17-different leaching agents for the recovery of zinc from a carbonate-type Pb-Zn ore flotation tailing, 2021.
Przeprowadzono następujące doświadczenie: do kolby miarowej o pojemności 500,00 cm3 wprowadzono 175,00 cm3 kwasu azotowego(V) o stężeniu 11,90 mol ∙ dm–3, a następnie kolbę dopełniono wodą destylowaną do kreski, w wyniku czego otrzymano roztwór o gęstości 1,05 g ∙ cm–3. Następnie do zlewki wprowadzono 400,00 cm3 otrzymanego roztworu i wrzucono ostrożnie granulki cynku.
Napisz w formie jonowej, z uwzględnieniem liczby oddawanych lub pobieranych elektronów (zapis jonowo-elektronowy), równania reakcji redukcji i utleniania zachodzących podczas opisanego procesu roztwarzania cynku w przygotowanym roztworze kwasu azotowego(V) oraz sumaryczne równanie tej reakcji (w formie cząsteczkowej) prowadzącej do otrzymania produktu dominującego.
Równanie reakcji utleniania:
Równanie reakcji redukcji:
Sumaryczne równanie reakcji w formie cząsteczkowej:
Reakcje dysproporcjonowania są szczególnym rodzajem reakcji redoks, w których część atomów danego pierwiastka w związku ulega redukcji, a część utlenieniu. Przykładem takiej
reakcją jest reakcja Cannizzaro, w której cząsteczki aldehydu są utleniane do soli kwasu
karboksylowego i redukowane do alkoholu w środowisku silnie zasadowym, jak przedstawiono na poniższym równaniu reakcji:
2R–CHO + OH– → R–CH2–OH + R–COO–
Reakcja ta zachodzi tylko w przypadku aldehydów pozbawionych atomu wodoru przy węglu związanym z
grupą aldehydową.
Źródło: R. T. Morrison, R. N. Boyd, Chemia organiczna, Warszawa 2010.
W obecności jonów OH− formaldehyd ulega reakcji Cannizzaro.
Napisz w formie jonowej skróconej, z uwzględnieniem liczby oddawanych lub pobieranych elektronów (zapis jonowo-elektronowy), równania reakcji utleniania i redukcji formaldehydu w reakcji Cannizzaro.
