Przeprowadzono doświadczenie, w którym do probówki I wlano kwas solny
o pH = 2, a do probówki II – wodny roztwór kwasu octowego (etanowego) o pH = 2. Roztwory
miały temperaturę 298 K. Następnie do obu probówek dodano po 1 gramie pyłu cynkowego.
Opisane doświadczenie zilustrowano poniższym schematem.
Oceń, czy podane poniżej informacje są prawdziwe. Zaznacz P, jeśli informacja jest
prawdziwa, albo F – jeśli jest fałszywa.
1.
W warunkach doświadczenia stężenie molowe kwasu solnego jest większe niż stężenie molowe wodnego roztworu kwasu octowego.
P
F
2.
Użycie w doświadczeniu wodnych roztworów o pH = 3 skutkowałoby wzrostem szybkości reakcji wyłącznie w probówce II, ponieważ kwas uczestniczący w tej przemianie jest kwasem słabym.
P
F
3.
Ochłodzenie obu użytych w doświadczeniu wodnych roztworów skutkowałoby zmniejszeniem szybkości wydzielania gazu w przemianach zachodzących w probówkach I i II.
Zdolność elektrolitu do dysocjacji zależy od właściwości tego elektrolitu oraz od właściwości
użytego rozpuszczalnika. Im silniejszą zasadą Brønsteda jest rozpuszczalnik, tym w większym
stopniu dysocjuje w nim elektrolit będący kwasem Brønsteda.
Zbadano dysocjację jednoprotonowego kwasu HA w różnych rozpuszczalnikach. W wodzie
HA jest słabym kwasem.
Uzupełnij poniższe zdanie. Wybierz i zaznacz nazwę rozpuszczalnika.
W danej temperaturze wartość stałej dysocjacji kwasu HA jest największa w roztworze,
w którym rozpuszczalnikiem jest (ciekły amoniak / kwas mrówkowy / metanol / woda).
W czystej wodzie ustala się stan równowagi reakcji autoprotolizy, która zachodzi zgodnie
z równaniem:
2H2O ⇄ H3O+ + OH−
Tę reakcję opisuje stała równowagi nazywana iloczynem jonowym wody. Wyraża się ona
równaniem:
Kw = [H3O+] ⋅ [OH−]
Poniżej przedstawiono wartości iloczynu jonowego wody Kw w zakresie temperatury
0°C–100°C (pod ciśnieniem atmosferycznym).
Temperatura, °C
0
20
40
60
80
100
Kw
0,1 ⋅ 10−14
0,7 ⋅ 10−14
3,0 ⋅ 10−14
9,6 ⋅ 10−14
25,1 ⋅ 10−14
55,0 ⋅ 10−14
Na podstawie: W. Ufnalski, Równowagi jonowe, Warszawa 2004
Uzupełnij poniższe zdania. Wybierz i zaznacz jedno określenie spośród podanych
w każdym nawiasie.
Reakcja autodysocjacji wody jest (egzoenergetyczna / endoenergetyczna). Wraz ze wzrostem
temperatury pH czystej wody (maleje / rośnie / nie ulega zmianie).
Cynk, magnez i glin w opisanych poniżej doświadczeniach ulegają przemianom zilustrowanym
następującymi schematami:
W kolbach oznaczonych numerami I, II i III umieszczono w przypadkowej kolejności próbki
cynku, magnezu i glinu. W każdej kolbie była próbka innego metalu. Na te metale podziałano
kwasem solnym. Opisane doświadczenie zilustrowano poniższym schematem.
Podczas opisanego doświadczenia w każdej kolbie metal uległ całkowitemu roztworzeniu
i powstały klarowne, bezbarwne roztwory chlorków badanych metali. Przebiegowi wszystkich
reakcji towarzyszyło wydzielanie się bezbarwnego gazu.
9.1. (0–1)
Spośród czynności, których nazwy podano poniżej, wybierz tę, którą należy wykonać jako
pierwszą w celu wyodrębnienia z każdej mieszaniny poreakcyjnej (powstałej podczas
opisanego doświadczenia) jonowego produktu reakcji. Podkreśl jej nazwę.
sączenie odwirowanie odparowanie pod wyciągiem
9.2. (0–1)
Napisz w formie jonowej skróconej równanie reakcji glinu z kwasem solnym.
W przemyśle wodór można otrzymać w procesie konwersji metanu będącego głównym
składnikiem gazu ziemnego. W mieszaninie gazu ziemnego i pary wodnej w pewnej
temperaturze T i w obecności katalizatora niklowego zachodzą m.in. reakcje opisane
poniższymi równaniami.
I CH4 (g) + H2O (g) ⇄ CO (g) + 3H2 (g)
II CH4 (g) + 2H2O (g) ⇄ CO2 (g) + 4H2 (g)
Na podstawie: A. Bielański, Podstawy chemii nieorganicznej, Warszawa 2004.
Oceń, czy podane poniżej informacje są prawdziwe. Zaznacz P, jeśli informacja jest
prawdziwa, albo F – jeśli jest fałszywa.
1.
Obniżenie ciśnienia w warunkach izotermicznych (T = const) w reaktorze skutkuje wzrostem wydajności otrzymywania wodoru w reakcjach I i II.
P
F
2.
Wzbogacenie gazu ziemnego metanem skutkuje spadkiem wydajności otrzymywania wodoru w reakcjach I i II.
P
F
3.
Gdy do mieszaniny reakcyjnej w stanie równowagi wprowadzi się katalizator niklowy, to nastąpi wzrost wydajności otrzymywania wodoru w reakcjach I i II.
Anion tlenkowy O2– jest zasadą Brønsteda mocniejszą niż jon wodorotlenkowy OH–. Jon
tlenkowy nie występuje w wodnych roztworach, ponieważ jako bardzo mocna zasada reaguje
z cząsteczką wody.
Uzupełnij poniższe zdania. Wybierz i zaznacz jedno określenie spośród podanych
w każdym nawiasie.
Aniony tlenkowe występują w sieci krystalicznej jonowych tlenków pierwiastków
mających (małą / dużą) elektroujemność i należących do grup układu okresowego
o numerach: (1 i 2 / 14 i 15 / 16 i 17). Ulegające reakcji z wodą tlenki tych pierwiastków
tworzą roztwory o silnie (kwasowym / zasadowym) odczynie, a więc o (niskim / wysokim)
pH.
Uzupełnij poniższe zdania dotyczące czterech różnych rodzajów kryształów. Wybierz
i zaznacz jedno określenie spośród podanych w każdym nawiasie.
W kryształach metalicznych sieć krystaliczna zbudowana jest z (atomów / cząsteczek / kationów i anionów / kationów metali) otoczonych chmurą zdelokalizowanych elektronów. Elementami, z których zbudowana jest sieć krystaliczna tlenku wapnia, są
(atomy / cząsteczki / kationy i aniony). W kryształach molekularnych dominują
oddziaływania międzycząsteczkowe, a w kryształach kowalencyjnych atomy tworzące sieć
krystaliczną połączone są wiązaniami kowalencyjnymi. Przykładem kryształu molekularnego
jest kryształ (chlorku sodu / sacharozy / wapnia), a przykładem kryształu kowalencyjnego –
kryształ (diamentu / jodu / węglanu wapnia).
Poniższy diagram fazowy tlenku węgla(IV) przedstawia wartości temperatury i ciśnienia,
w których CO2 występuje w różnych fazach: w stanie stałym, ciekłym lub gazowym. Linie
ciągłe określają warunki temperatury i ciśnienia, w których istnieje trwała równowaga między
dwiema fazami. W punkcie oznaczonym symbolem P3 (T = 216 K i p = 5100 hPa) CO2
występuje w trzech fazach znajdujących się w stanie równowagi.
Na podstawie: K. Pigoń, Z. Ruziewicz, Chemia fizyczna. Podstawy fenomenologiczne, Warszawa 2007.
Oceń, czy podane poniżej informacje są prawdziwe. Zaznacz P, jeśli informacja jest
prawdziwa, albo F – jeśli jest fałszywa.
1.
Pod ciśnieniem wyższym od 5100 hPa tlenek węgla(IV) nie występuje w ciekłym stanie skupienia.
P
F
2.
W temperaturze 195 K i pod ciśnieniem 1013 hPa stały tlenek węgla(IV) może ulegać sublimacji.
P
F
3.
Zmianę wartości temperatury topnienia tlenku węgla(IV) w zależności od ciśnienia ilustruje krzywa oznaczona numerem 2.
Poniżej przedstawiono wzory (w projekcji Hawortha) dwóch disacharydów: maltozy
i sacharozy.
W oddzielnych probówkach przygotowano wodne roztwory maltozy oraz sacharozy i dodano
do nich świeżo strącony wodorotlenek miedzi(II). Następnie zawartość obu probówek
zalkalizowano i ogrzano. W warunkach doświadczenia w probówce zawierającej roztwór
maltozy zaobserwowano powstanie ceglastego osadu, natomiast w probówce z roztworem
sacharozy wytrącił się czarny osad.
Wypełnij tabelę, wpisując literę P, jeżeli zdanie jest prawdziwe, lub literę F, jeżeli jest
fałszywe.
Lp.
Zdanie
P/F
1.
W reakcji z maltozą wodorotlenek miedzi(II) uległ redukcji do Cu2O, o czym świadczy powstanie ceglastego osadu.
2.
Czarny osad powstający w probówce z roztworem sacharozy to CuO, który jest produktem rozkładu wodorotlenku miedzi(II).
3.
Sacharoza nie wykazała właściwości redukujących, ponieważ w jej cząsteczkach wiązanie glikozydowe łączy pierwszy atom węgla reszty glukozy z drugim atomem węgla reszty fruktozy.
Reakcja kwasu etanowego (octowego) z etanolem prowadzona w obecności mocnego kwasu
jest reakcją odwracalną, która przebiega według równania:
CH3COOH + CH3CH2OH H+ CH3COOCH2CH3 + H2O
Stężeniowa stała równowagi tej reakcji w temperaturze 25°C wynosi Kc = 4,0.
Badając kinetykę reakcji kwasu etanowego z etanolem w środowisku wodnym, stwierdzono,
że względny rząd reakcji dla etanolu i kwasu etanowego wynosi 1, a całkowity rząd reakcji
jest równy 2. Rząd reakcji ze względu na wybrany substrat to wykładnik potęgi, w której
stężenie molowe danego substratu występuje w równaniu kinetycznym tej reakcji.
Na podstawie: P. Mastalerz, Chemia organiczna, Wrocław 2000.
Podkreśl wszystkie wymienione poniżej działania, które spowodują zwiększenie
wydajności opisanej reakcji estryfikacji w temperaturze 25°C.
dodanie etanolu
dodanie wody
dodanie katalizatora
dodanie obojętnej wobec reagentów substancji higroskopijnej
Jeżeli w reakcji redoks biorą udział jony H+, to potencjał układu zależy od stężenia tych
jonów, czyli od pH roztworu. Dla takich układów potencjał odnosi się do roztworów,
w których cH+ = 1 mol · dm–3, a więc pH = 0. Wartości potencjałów redoks wielu ważnych
biologicznie układów utleniacz – reduktor przedstawiane są dla przyjętego przez
biochemików stanu, w którym pH = 7, p = 1013 hPa, T = 298 K. Różnica pH roztworu
wpływa na wartość potencjału półogniwa. Potencjał półogniwa wodorowego EH2/H+
w środowisku o pH różnym od zera można obliczyć (w woltach), korzystając z następującej
zależności:
EH2/H+ = EoH2/H+ + 0,06 log cH+
gdzie EoH2/H+ oznacza potencjał standardowy półogniwa wodorowego.
Na podstawie: Lubert Stryer, Biochemia, Warszawa 2003 oraz K.-H. Lautenschläger, W. Schröter,
A. Wanninger, Nowoczesne kompendium chemii, Warszawa 2007.
a)
Oblicz potencjał półogniwa wodorowego w stanie, w którym pH = 7, p = 1013 hPa, T = 298 K.
Poniżej przedstawiono równania reakcji i potencjały redoks dwóch układów biologicznych
dla pH = 7, p = 1013 hPa, T = 298 K.
Równanie reakcji
Potencjał E, V
12 + O2 + 2H+ + 2e– ⇄ H2O
0,82
NAD+ + H+ + 2e− ⇄ NADH
–0,32
b)
Oceń, czy reakcja zilustrowana równaniem H2O + NAD+ → 12O2 + H+ + NADH zachodzi samorzutnie, czy do jej zajścia konieczne jest dostarczenie energii. Uzupełnij poniższe zdanie: wybierz i podkreśl jedno określenie w każdym nawiasie.
Aby mogła zajść opisana reakcja, (jest / nie jest) konieczne dostarczenie energii, ponieważ
woda jest reduktorem (silniejszym / słabszym) niż NADH.
Nadtlenek wodoru H2O2 jest gęstą, syropowatą cieczą, która miesza się z wodą w każdym
stosunku. W roztworach wodnych ulega w niewielkim stopniu dysocjacji według równania:
H2O2 + H2O ⇄ HO−2 + H3O+
Przestrzenne rozmieszczenie atomów w cząsteczce nadtlenku wodoru ilustruje poniższy
rysunek.
Na podstawie: A. Bielański, Podstawy chemii nieorganicznej, Warszawa 2010.
Korzystając z informacji na temat struktury cząsteczki nadtlenku wodoru, uzupełnij
poniższe zdania. Wybierz i podkreśl jedno określenie spośród podanych w każdym
nawiasie.
W cząsteczce nadtlenku wodoru atomy wodoru połączone są z atomami tlenu wiązaniami kowalencyjnymi (spolaryzowanymi / niespolaryzowanymi), a między atomami tlenu występuje wiązanie kowalencyjne (spolaryzowane / niespolaryzowane).
Cząsteczka nadtlenku wodoru jest (polarna / niepolarna).
Kształt cząsteczki nadtlenku wodoru można wyjaśnić, jeśli się założy hybrydyzację typu (sp3 / sp2 / sp) walencyjnych orbitali atomowych tlenu.
Nadtlenek wodoru H2O2 jest gęstą, syropowatą cieczą, która miesza się z wodą w każdym
stosunku. W roztworach wodnych ulega w niewielkim stopniu dysocjacji według równania:
H2O2 + H2O ⇄ HO−2 + H3O+
Przestrzenne rozmieszczenie atomów w cząsteczce nadtlenku wodoru ilustruje poniższy
rysunek.
Na podstawie: A. Bielański, Podstawy chemii nieorganicznej, Warszawa 2010.
Korzystając z informacji na temat dysocjacji nadtlenku wodoru w wodzie, wypełnij
tabelę, wpisując literę P, jeżeli zdanie jest prawdziwe, lub literę F, jeżeli jest fałszywe.
Lp.
Zdanie
P/F
1.
Nadtlenek wodoru jest kwasem Brønsteda, a sprzężoną z nim zasadą jest jon OH–.
2.
Woda jest akceptorem protonów pochodzących od sprzężonego z nią kwasu Brønsteda, którym jest nadtlenek wodoru.
3.
Cząsteczka H2O2 i jon HO−2 stanowią sprzężoną parę kwas – zasada w ujęciu teorii Brønsteda.
Siarczki są solami słabego kwasu siarkowodorowego, dlatego możliwość ich wytrącenia
zależy nie tylko od iloczynu rozpuszczalności, lecz także od pH roztworu. W roztworach
o niskim pH stężenie jonów siarczkowych jest bardzo małe, więc stężenie jonów metalu musi
być odpowiednio duże, aby został przekroczony iloczyn rozpuszczalności. Dla roztworu
o znanym pH można obliczyć najmniejsze stężenie molowe kationów danego metalu c, jakie
musi istnieć w roztworze o tym pH, aby zaczął się wytrącać osad siarczku tego metalu.
Na poniższym wykresie przedstawiono zależność logarytmu z najmniejszego stężenia c
kationów Cu2+ i Zn2+ (log c), przy którym następuje strącanie siarczków miedzi(II) i cynku,
od pH roztworu.
Na podstawie: J. Minczewski, Z. Marczenko, Chemia analityczna. Podstawy teoretyczne i analiza jakościowa,
Warszawa 2001.
Przygotowano dwa roztwory wodne, których pH było równe 1. Roztwór I zawierał jony Zn2+
o stężeniu c równym 10–5 mol · dm–3, a roztwór II zawierał jony Cu2+ o stężeniu c równym
10–5 mol · dm–3.
Czy w roztworze I wytrąci się osad ZnS, a w roztworze II osad CuS? Wpisz TAK albo
NIE w odpowiednie rubryki tabeli.
Do wodnego roztworu kwasu cytrynowego dodano nadmiar wodnego roztworu
wodorowęglanu sodu NaHCO3. Stwierdzono, że temperatura mieszaniny poreakcyjnej jest
znacznie niższa niż temperatura roztworów przed ich zmieszaniem. Zaobserwowano także
wydzielanie bezbarwnego gazu.
a)
Spośród podanych zależności wybierz i podkreśl tę, która jest prawdziwa dla entalpii procesu dokonującego się w opisanym doświadczeniu.
ΔH < 0 ΔH = 0 ΔH > 0
b)
Napisz w formie cząsteczkowej równanie reakcji, która zaszła w czasie doświadczenia. Przyjmij, że kwas cytrynowy przereagował z wodorowęglanem sodu w stosunku molowym 1 : 3. Zastosuj następujący wzór kwasu cytrynowego: C3H4(OH)(COOH)3.
Kwas ortoborowy H3BO3 jest bardzo słabym jednoprotonowym kwasem, który w roztworach
wodnych działa nie jako donor protonów, lecz jako akceptor jonów wodorotlenkowych,
reagując z wodą zgodnie z równaniem:
H3BO3 + 2H2O ⇄ H3O+ + [B(OH)4]–
Stała równowagi tej reakcji jest równa 5,8 · 10–10.
W obecności środków odciągających wodę, np. stężonego H2SO4, kwas ortoborowy tworzy
z alkoholami estry.
Na podstawie: A. Bielański, Podstawy chemii nieorganicznej, Warszawa 2010.
Według teorii Arrheniusa kwasy to związki dysocjujące w roztworze wodnym na kationy
wodoru i aniony reszty kwasowej. Brønsted zdefiniował kwasy jako donory protonów.
Oznacza to, że kwasy to cząsteczki i jony oddające proton. Zgodnie z teorią Lewisa kwasem
nazywamy atom, cząsteczkę lub jon będący akceptorem jednej lub kilku par elektronów.
Wybierz teorię kwasów i zasad, zgodnie z którą H3BO3 – na podstawie reakcji z wodą
opisanej powyżej – jest kwasem. Uzupełnij poniższe zdanie, podkreślając nazwisko
autora tej teorii.
Na podstawie opisanej reakcji z wodą można stwierdzić, że H3BO3 jest kwasem według teorii
kwasów i zasad (Arrheniusa / Brønsteda / Lewisa).
W stanie podstawowym atom galu ma jeden niesparowany elektron.
Uzupełnij zdania. Wybierz i podkreśl symbol typu podpowłoki oraz wartość głównej
i pobocznej liczby kwantowej spośród podanych w nawiasach.
Niesparowany elektron atomu galu w stanie podstawowym należy do podpowłoki typu
(s / p / d). Główna liczba kwantowa n opisująca stan tego elektronu wynosi (2 / 3 / 4),
a poboczna liczba kwantowa l jest równa (0 / 1 / 2 / 3).
Na poniższym schemacie układu okresowego pierwiastków (bez lantanowców i aktynowców)
zaznaczono położenie trzech pierwiastków oznaczonych numerami I, II oraz III.
Wypełnij tabelę, wpisując literę P, jeżeli informacja jest prawdziwa, lub literę F, jeżeli
jest fałszywa.
Informacja
P/F
1. Pierwiastek I jest aktywnym metalem. Tworzy wodorek, w którym wodór przyjmuje stopień utlenienia równy – I.
2. Atomy pierwiastka II mają silniejszą tendencję do przyłączania elektronu niż atomy pierwiastka III. W konsekwencji pierwiastek II jest silniejszym utleniaczem niż pierwiastek III.
3. Wodorki pierwiastków II oraz III, rozpuszczając się w wodzie, ulegają dysocjacji jonowej. Stala dysocjacji wodorku pierwiastka II jest większa od stałej dysocjacji wodorku pierwiastka III.
