Dwa tlenki metali, oznaczone umownie wzorami A2O i XO3, reagują ze sobą w stosunku
molowym 1:1. Produktem reakcji jest jonowy związek Z, w którym masowa zawartość
procentowa pierwiastka A wynosi 40,2%, natomiast dla pierwiastka X ta wielkość jest równa
26,8%.
21.1. (0–2)
Na podstawie obliczeń ustal symbole pierwiastków A i X.
Symbol pierwiastka A:
Symbol pierwiastka X:
21.2. (0–1)
Zaznacz numer zdjęcia, na którym przedstawiono związek Z.
Termograwimetria to technika badania związków chemicznych pozwalająca m.in. na
rejestrację zmian masy próbki w trakcie jej rozkładu termicznego. Wynikiem takiego badania
jest krzywa zwana termogramem, ilustrująca zmianę masy próbki w funkcji wzrastającej ze
stałą szybkością temperatury.
Próbkę zawierającą 3∙10–4 mola uwodnionego węglanu kobaltu(II), CoCO3∙xH2O, ogrzewano
w atmosferze argonu. Rejestrowano zmiany masy próbki wraz z rosnącą temperaturą
w przedziale od 0°C do 550°C. Badanie prowadzono do chwili, w której masa próbki nie
ulegała już dalszym zmianom. Stwierdzono, że rozkład termiczny zachodzi w dwóch etapach.
Analiza gazowych produktów rozkładu powstających w trakcie eksperymentu w obu etapach
wykazała, że w każdym z nich wydziela się tylko jeden rodzaj gazu, w każdym z etapów – inny.
Uzyskany termogram przedstawiono na schemacie.
Na podstawie: D. Nicholls, The Chemistry of Iron, Cobalt and Nickel: Comprehensive Inorganic Chemistry,
vol. 24, Pergamon Press, 1973.
Na podstawie obliczeń ustal przebieg rozkładu hydratu węglanu kobaltu(II) – napisz
równania reakcji przebiegających w I i II etapie rozkładu.
Promieniotwórczość ciężkojonowa to szczególny i rzadki rodzaj promieniotwórczości. Polega
na emisji z ciężkiego jądra atomowego jąder atomów lekkiego pierwiastka. Równania takich
rozpadów promieniotwórczych zapisuje się zgodnie z zasadami zachowania: ładunku
elektrycznego jąder oraz liczby nukleonów.
Na podstawie: W.D. Loveland, D.J. Morrissey, G.T. Seaborg, Modern Nuclear Chemistry,
Willey-Interscience, 2006
Napisz równanie rozpadu jądra promieniotwórczego izotopu 22389Ac, z którego jest
emitowane jądro izotopu węgla zawierające 8 neutronów.
Podczas bombardowania folii aluminiowej cząstkami alfa zachodzą procesy jądrowe
z równoczesną emisją pozytonów i neutronów. Stwierdzono, że przemiana jest dwuetapowa:
w pierwszej reakcji jądrowej powstają niestabilne jądro i neutron, a potem następuje
rozpad β+ tego niestabilnego jądra, któremu towarzyszy emisja neutrino ν.
Próbkę pewnego tripeptydu o masie 43,4 mg poddano całkowitej hydrolizie w stężonym
kwasie solnym. Po odparowaniu uzyskanego roztworu do sucha otrzymano mieszaninę
związków jonowych o wzorach:
Uzyskaną w opisany sposób mieszaninę rozpuszczono w wodzie i dodano do niej nadmiar
wodnego roztworu azotanu(V) srebra. Zaszła wtedy reakcja opisana równaniem:
Ag+ + Cl– → AgCl.
Wytrącony osad AgCl odsączono, wysuszono i zważono. Jego masa była
równa 86,1 mg.
Określ, z ilu reszt glicyny x i z ilu reszt alaniny y składała się jedna cząsteczka badanego
tripeptydu. Napisz wzór tripeptydu w postaci Glyx Alay . Przyjmij masę molową chlorku
srebra MAgCl = 143,5 g ∙ mol–1.
Reakcja estryfikacji, w której uczestniczą kwas etanowy i butan-2-ol, zachodzi w środowisku
kwasowym zgodnie z równaniem:
W temperaturze T stężeniowa stała równowagi tej reakcji Kc = 2,12.
Na podstawie: Estryfikacja, https://tsl.wum.edu.pl [dostęp 09.01.2020]
Oblicz, ile gramów bezwodnego kwasu etanowego należy użyć do reakcji z jednym
molem butan-2-olu w temperaturze T, aby przereagowało 85% początkowej ilości
butan-2-olu.
Na wykresie przedstawiono zależność rozpuszczalności w wodzie dwóch soli – K2CrO4
i Pb(NO3)2 – od temperatury.
Na podstawie: W. Mizerski, Tablice chemiczne, Warszawa 1997.
Do 100 gramów nasyconego roztworu azotanu(V) ołowiu(II) o temperaturze 32°C dodano
100 gramów nasyconego roztworu chromianu(VI) potasu o temperaturze 32°C. W wyniku
przemiany zilustrowanej poniższym równaniem wytrącił się osad.
Pb2+ + CrO2–4 → PbCrO4
Oblicz masę otrzymanego osadu. Wskaż substancję użytą w nadmiarze – podaj jej wzór
lub nazwę. Przyjmij, że opisana przemiana przebiegła z wydajnością równą 100%.
Masy molowe są równe:
MK2CrO4 = 194 g∙mol–1,
MPb(NO3)2 = 331 g∙mol–1,
MPbCrO4 = 323 g∙mol–1 .
Cyjanowodór jest lotną cieczą. Występuje w postaci dwóch izomerycznych odmian, które
pozostają ze sobą w równowadze:
HCN cyjanowodór
⇄
HNC izocyjanowodór
W temperaturze pokojowej na 99 cząsteczek HCN przypada jedna cząsteczka HNC.
Na podstawie: A. Bielański, Podstawy chemii nieorganicznej, Warszawa 2010.
Oblicz, ile cząsteczek izocyjanowodoru znajduje się w temperaturze pokojowej
w próbce mieszaniny cyjanowodoru i izocyjanowodoru o masie 1,35 g zawierającej obie
odmiany w stanie równowagi.
Odważkę czystego węglanu magnezu o masie 8,4 g ogrzewano w piecu nagrzanym do
temperatury T, w której ta sól ulega rozkładowi termicznemu – zgodnie z równaniem:
MgCO3T MgO + CO2
10.1. (0–2)
W czasie ogrzewania węglanu magnezu mierzono w dziesięciominutowych odstępach
sumaryczną ilość powstałego gazowego produktu termicznego rozkładu tej soli. Następnie
obliczono masę nierozłożonego węglanu magnezu w każdym momencie pomiaru.
Oblicz i wpisz do tabeli brakujące wartości masy (w gramach) nierozłożonego węglanu
magnezu zaokrąglone do pierwszego miejsca po przecinku. Następnie narysuj wykres
przedstawiający zależność masy węglanu magnezu od czasu prowadzenia jego
termicznego rozkładu.
Czas, minuty
0
10
20
30
40
50
60
70
80
Liczba moli CO2, mol
0,000
0,002
0,012
0,026
0,048
0,069
0,083
0,093
0,098
Masa MgCO3, g
8,4
8,2
6,2
4,4
2,6
0,6
0,2
10.2. (0–1)
Oceń prawdziwość poniższych zdań. Zaznacz P, jeżeli zdanie jest prawdziwe, albo F − jeśli jest fałszywe.
1.
W ciągu pierwszych 40 minut doświadczenia mniej niż połowa użytego węglanu magnezu uległo termicznemu rozkładowi.
P
F
2.
W ciągu pierwszych 70 minut doświadczenia powstało około 3,7 g tlenku magnezu.
P
F
3.
Po upływie 80 minut masa stałej mieszaniny substratu i produktu reakcji była mniejsza o 8,2 g od masy użytej odważki czystego węglanu magnezu.
Przeprowadzono reakcję chlorowania 0,1 mola etanu w obecności światła i przy nadmiarze
chloru, aż do podstawienia wszystkich atomów wodoru atomami chloru.
141.1 (0-1)
Napisz, stosując wzory półstrukturalne (grupowe) związków organicznych, równanie
opisanej reakcji.
Przeprowadzono ciąg przemian chemicznych, w wyniku których z karbidu zawierającego
20% zanieczyszczeń otrzymano kwas etanowy (octowy). Przemiany te można przedstawić
poniższym schematem.
CaC2I C2H2II CH3CHO III CH3COOH
Wydajności kolejnych przemian (etapów) były odpowiednio równe:
WI = 85%, WII = 80%, WIII = 95%.
Na 1 mol związku organicznego otrzymanego w wyniku przemiany I podziałano wodorem w obecności katalizatora i otrzymano produkt X,
który należy do szeregu homologicznego o wzorze ogólnym CnH2n. Następnie związek X poddano reakcji całkowitego spalania.
137.1 (0-1)
Napisz równanie reakcji całkowitego spalania związku X.
137.2 (0-1)
W trakcie opisanej przemiany spaleniu uległo 0,2 dm3 związku X. Objętość związku X została odmierzona w takich warunkach, w których wszystkie reagenty opisanego procesu
spalania były gazami.
Ustal, jaką objętość (w opisanych warunkach) zajmował zużyty w procesie spalania
tlen oraz produkty reakcji. Uzupełnij poniższą tabelę wartościami tych objętości oraz
wzorami sumarycznymi produktów przemiany.
Przeprowadzono ciąg przemian chemicznych, w wyniku których z karbidu zawierającego
20% zanieczyszczeń otrzymano kwas etanowy (octowy). Przemiany te można przedstawić
poniższym schematem.
CaC2I C2H2II CH3CHO III CH3COOH
Wydajności kolejnych przemian (etapów) były odpowiednio równe:
WI = 85%, WII = 80%, WIII = 95%.
Oblicz, ile decymetrów sześciennych związku organicznego powstanie w wyniku
przemiany I (warunki normalne), jeżeli do reakcji użyto 1 kg zanieczyszczonego karbidu.
Pamiętaj, że przemiana ta zachodzi z wydajnością równą 85%.
Siarkowodór otrzymywany jest w laboratorium w reakcji kwasu solnego z siarczkiem
żelaza(II). Reakcja ta przebiega zgodnie z równaniem:
FeS(s) + 2HCl(aq) → FeCl2 (aq) + H2S(g)
Tak otrzymany gazowy siarkowodór wykorzystuje się w analizie chemicznej do wytrącania
osadów trudno rozpuszczalnych siarczków, np. siarczku cynku. Gdy wodny roztwór, w którym
znajdują się jony cynku, nasyca się siarkowodorem, zachodzi reakcja opisana równaniem:
Zn2+ + H2S → ZnS ↓ + 2H+
Po zakończeniu reakcji biały osad siarczku cynku odsącza się na sączku z bibuły, przemywa
i umieszcza wraz z sączkiem w uprzednio zważonym porcelanowym tyglu. Następnie spala
się sączek i praży osad w temperaturze 900°C aż do uzyskania stałej masy. Podczas prażenia
osad siarczku cynku przechodzi w tlenek cynku zgodnie z równaniem:
2ZnS + 3O2 → 2ZnO + 2SO2 ↑
Znając masę otrzymanego tlenku cynku, można obliczyć masę cynku, który znajdował się
w badanym roztworze.
Na podstawie: J. Minczewski, Z. Marczenko, Chemia analityczna. Chemiczne metody analizy ilościowej, t. 2,
Warszawa 1998, s. 174–175
Oblicz, ile centymetrów sześciennych siarkowodoru powstanie w warunkach
normalnych w reakcji 10 cm3 kwasu solnego o stężeniu 5 mol · dm–3 z nadmiarem
siarczku żelaza(II).
Azydek sodu NaN3 jest solą kwasu azotowodorowego HN3. Azydek ten otrzymuje się
w reakcji amidku sodu NaNH2, który również jest solą, z tlenkiem azotu(I) w środowisku
bezwodnym. Azydek sodu rozkłada się z wydzieleniem azotu zgodnie z równaniem:
2NaN3 → 2Na + 3N2
na skutek intensywnego ogrzewania lub gwałtownego uderzenia, dzięki czemu jest on
źródłem azotu w poduszkach powietrznych stosowanych w samochodach. Metaliczny sód,
który powstaje w tej reakcji, jest neutralizowany w trakcie procesów współbieżnych
do krzemianu sodu. Azot jest jedynym gazowym produktem przemian zachodzących
w poduszce powietrznej. Równaniem łączącym ciśnienie gazu p, jego objętość V, liczbę moli
gazu n i temperaturę T jest równanie Clapeyrona:
pV = nRT
w którym R jest stałą gazową o wartości 83,1 hPa ⋅ dm3mol ⋅ K
Na podstawie: L. Pajdowski, Chemia ogólna, Warszawa 1999, s. 386.
Na skutek kolizji bocznej pojazdu został uruchomiony mechanizm bocznej poduszki
powietrznej ukrytej w zagłówku siedzenia kierowcy. Znajdujący się w poduszce azydek sodu o masie 13,00 g rozłożył się całkowicie. Objętość
poduszki była równa 12,00 dm3. Temperatura panująca w pojeździe wynosiła 22,00°C.
Oblicz ciśnienie panujące w poduszce powietrznej po całkowitym rozkładzie azydku
sodu. Wynik wyraź w hektopaskalach w zaokrągleniu do jedności.
Chrom jest pierwiastkiem zajmującym pod względem rozpowszechnienia w skorupie
ziemskiej 20. miejsce pomiędzy wszystkimi pierwiastkami. Najważniejszymi minerałami
i znanymi rudami chromu są chromit FeCr2O4 oraz krokoit PbCrO4. W sieci krystalograficznej
chromitu wyodrębniono jony Fe2+ i Cr2O2–4. Chrom otrzymuje się na skalę przemysłową,
poddając redukcji rudę chromitową. Reakcja ta zachodzi zgodnie z równaniem:
FeCr2O4 + 4C → 2Cr + Fe + 4CO
Na podstawie: A. Bielański, Podstawy chemii nieorganicznej, Warszawa 2002, s. 882–883.
Huta otrzymała transport 280 t rudy chromitowej,
której 20% masy stanowiły zanieczyszczenia. W procesie technologicznym otrzymywania
chromu jako reduktor zastosowano czysty koks, zużywając 48 t tego surowca.
Oblicz masę chromu, który otrzymano w opisanym procesie technologicznym
przy wydajności równej 75%. Wynik podaj w tonach w zaokrągleniu do jedności.
Do probówek, w których znajdują się próbki metali o tej samej masie, dodano jednakowe
objętości wodnego roztworu kwasu siarkowego(VI) o stężeniu 0,5 mol · dm–3. Doświadczenie
prowadzono do całkowitego roztworzenia metali. Przebieg doświadczenia ilustruje rysunek.
Wybierz i podaj numer probówki, w której
objętość wodoru wydzielonego po całkowitym roztworzeniu metalu była największa.
Uzasadnij swój wybór.
Żelazo jest pierwiastkiem chemicznym, którego atomy występują w przyrodzie w postaci
4 trwałych odmian izotopowych. Najbardziej rozpowszechnioną odmianę stanowią nuklidy
o liczbie masowej 56.
Silnie rozdrobnione żelazo zapala się samorzutnie w powietrzu. Produktem utleniania żelaza
w wysokich temperaturach jest magnetyt, Fe3O4. Powstaje on także w czasie spalania żelaza
w czystym tlenie (reakcja 1.). Oprócz tlenku Fe3O4 żelazo tworzy jeszcze 2 inne tlenki: FeO
i Fe2O3. W podwyższonych temperaturach żelazo reaguje również z parą wodną według
równania:
3Fe + 4H2O → Fe3O4 + 4H2
Roztwarzając czyste żelazo w kwasie solnym, uzyskuje się wodny roztwór chlorku żelaza(II)
(reakcja 2.), natomiast działając gazowym chlorem na żelazo w podwyższonej temperaturze,
uzyskuje się chlorek żelaza(III) (reakcja 3.). Pary chlorku żelaza(III) kondensują, tworząc
ciemnobrunatne kryształy dobrze rozpuszczalne w wodzie.
Żelazo ma zdolność zastępowania mniej aktywnych metali w ich roztworach. Przebiega
wtedy reakcja opisana schematem:
MeI + Me2+II → Me2+I + MeII
Powyższa przemiana zachodzi także podczas doświadczenia zilustrowanego rysunkiem:
Na podstawie: A. Bielański, Podstawy chemii nieorganicznej, Warszawa 2004, s. 917–934;
M. Sienko, R. Plane, Chemia, podstawy i zastosowania, Warszawa 1996, s. 542–550;
J. Sawicka i inni, Tablice chemiczne, Gdańsk 2002, s. 202.
Na 4,2 g żelaza podziałano nadmiarem pary wodnej i zainicjowano reakcję, która przebiegła z wydajnością równą 85%.
Oblicz, jaką objętość w warunkach normalnych zajmie wodór, który wydzielił się
podczas opisanej przemiany.
W tabeli zestawiono właściwości fizyczne borowców.
Nazwa pierwiastka
Ogólna konfiguracja elektronów walencyjnych w stanie podstawowym
Rozpowszechnienie w skorupie ziemskiej, %
Gęstość, g · cm–3
Temperatura topnienia, K
bor
ns2np1
1,0 ⋅ 10−4
2,34
2570,00
glin
8,23
2,70
933,47
gal
1,9 ⋅ 10−4
5,91
302,91
ind
4,5 ⋅ 10−5
7,31
429,75
tal
8,5 ⋅ 10−5
11,85
577,00
Większość pierwiastków 13. grupy układu okresowego stanowi mieszaninę 2 trwałych
izotopów, np. tal występuje w przyrodzie w postaci 2 izotopów o masach równych 202,97 u
i 204,97 u. Bor jest pierwiastkiem niemetalicznym, podczas gdy pozostałe pierwiastki tej
grupy są metalami. Glin i tal mają typowe sieci metaliczne o najgęstszym ułożeniu atomów,
gal i ind tworzą sieci rzadko spotykane u metali. Te różnice w strukturze powodują różnice
w twardości i temperaturach topnienia. Glin jest kowalny i ciągliwy; gal jest twardy i kruchy,
natomiast ind należy do najbardziej miękkich pierwiastków – daje się kroić nożem, podobnie
jak tal. Elementarny bor wykazuje bardzo wysoką temperaturę topnienia, co jest
spowodowane występowaniem w jego sieci przestrzennej silnych wiązań kowalencyjnych.
Bor można otrzymać w reakcji redukcji tlenku boru metalicznym magnezem użytym
w nadmiarze. Otrzymany tą metodą preparat zawiera 98% boru, natomiast 2% stanowią
zanieczyszczenia takie, jak tlenek magnezu i nadmiar użytego do reakcji magnezu. Czysty
krystaliczny bor można otrzymać między innymi przez rozkład termiczny jodku boru.
Krystaliczny bor ma barwę czarnoszarą, wykazuje dużą twardość i jest złym przewodnikiem
elektryczności; charakteryzuje się małą aktywnością chemiczną – nie działa na niego wrzący
kwas solny ani kwas fluorowodorowy.
Na podstawie: A. Bielański, Podstawy chemii nieorganicznej, Warszawa 2004, s. 760–793;
J. Sawicka i inni, Tablice chemiczne, Gdańsk 2002, s. 202.
Z układu okresowego pierwiastków odczytaj z dokładnością do drugiego miejsca
po przecinku średnią masę atomową talu i oblicz, jaki procent atomów talu
występujących w przyrodzie stanowią atomy o masach atomowych podanych
w informacji.
