W dwóch probówkach znajdowało się po 8 cm3 wodnego azotanu(V) srebra o stężeniu
0,1 mol · dm−3. Do probówki I dodano taką objętość wodnego roztworu chlorku sodu, która
zawierała 29,25 mg NaCl, a do probówki II dodano 3 cm3 wodnego roztworu chlorku glinu
o stężeniu 0,2 mol · dm−3. Przebieg doświadczenia zilustrowano poniższym schematem.
W obu probówkach zaszła reakcja chemiczna, którą można przedstawić za pomocą równania:
Ag+ + Cl− → AgCl↓
a)
Wykonaj odpowiednie obliczenia i oceń, czy w obu probówkach nastąpiło całkowite strącenie jonów Ag+ w postaci osadu.
Do całkowitego spalenia próbki zawierającej 8,43·1022 cząsteczek pewnego węglowodoru
zużyto 15,68 dm3 tlenu odmierzonego w warunkach normalnych. W reakcji wydzieliło się
18,48 g tlenku węgla(IV).
Ustal na podstawie obliczeń wzór sumaryczny tego węglowodoru.
Zawartość jonów dichromianowych(VI) w wodnym roztworze można określić dzięki
zastosowaniu metody pośredniej. W pierwszym etapie dodaje się roztwór jodku potasu i kwas
siarkowy(VI). Zachodzi wtedy reakcja opisana równaniem:
Cr2O2–7 + 6I− +14H+ → 2Cr3+ + 3I2 + 7H2O
W drugim etapie do otrzymanej mieszaniny dodaje się roztwór tiosiarczanu sodu i wtedy jony
S2O2−3 reagują z jodem:
I2 + 2S2O2−3 → 2 I− + S4O2–6
Na podstawie: D.A. Skoog, D.M. West, F.J. Holler, S.R. Crouch, Podstawy chemii analitycznej,
Warszawa 2007.
19.1. (0–1)
Rozstrzygnij, czy jony dichromianowe(VI) w etapie pierwszym oraz jod w etapie drugim
pełnią taką samą funkcję (utleniacza albo reduktora). Odpowiedź uzasadnij.
Rozstrzygnięcie:
Uzasadnienie:
19.2. (0–2)
Aby określić zawartość jonów dichromianowych(VI) w próbce, przeprowadzono opisane
reakcje. W reakcji z jodem wzięło udział 20,4 cm3 wodnego roztworu tiosiarczanu sodu
o stężeniu 0,10 mol∙dm3 .
Oblicz, ile gramów dichromianu(VI) potasu zawierała badana próbka. Przyjmij, że
opisane przemiany przebiegły z wydajnością równą 100% oraz że masa molowa
dichromianu(VI) potasu MK2Cr2O7 = 294 g⋅ mol−1.
Siarczan(VI) sodu tworzy hydraty o różnym składzie. Próbkę jednego z hydratów tej soli,
o masie 8,050 g, rozpuszczono w wodzie i otrzymano 100,0 cm3 roztworu, po czym dodano
do niego 50,0 cm3 roztworu azotanu(V) baru o stężeniu 0,600 mol·dm–3. Wytrącony osad
siarczanu(VI) baru po odsączeniu i wysuszeniu miał masę 5,825 g.
Ustal wzór hydratu siarczanu(VI) sodu użytego w opisanym doświadczeniu. Przyjmij, że
opisane przemiany przebiegły z wydajnością równą 100%, a masy molowe są równe:
Przeprowadzono dwa doświadczenia A i B zilustrowane poniższymi rysunkami. W każdej
probówce znajdowały się kawałki blaszki cynkowej o masie 1 g i jednakowym stopniu
rozdrobnienia.
a)
Podaj numer probówki, w której w doświadczeniu A i w doświadczeniu B szybkość reakcji była większa. Uzasadnij swój wybór.
b)
Reakcja kwasu octowego z cynkiem przebiega zgodnie z równaniem:
Zn + 2CH3COOH → (CH3COO)2Zn + H2
Wykonując obliczenia, sprawdź, czy 10 cm3 roztworu CH3COOH o stężeniu molowym równym 0,1 mol · dm−3 wystarczy do roztworzenia 1 g cynku.
Dwa pierwiastki X i Y tworzą związek chemiczny, w którego cząsteczkach atom pierwiastka
X jest atomem centralnym, a wszystkie połączone z nim atomy pierwiastka Y są równocenne.
Pierwiastek X znajduje się w 13. grupie układu okresowego pierwiastków chemicznych,
w rdzeniu atomowym ma 2 elektrony. Pierwiastek Y znajduje się w 3. okresie i jego atom
tworzy trwały jon prosty o wzorze Y−.
a)
Napisz wzór sumaryczny związku pierwiastka X i Y, podaj typ hybrydyzacji (sp, sp2, sp3) atomu pierwiastka X w cząsteczce tego związku oraz określ budowę przestrzenną (liniowa, trójkątna, tetraedryczna) tej cząsteczki.
Wzór sumaryczny:
Typ hybrydyzacji:
Budowa przestrzenna:
b)
Określ charakter wiązania chemicznego (jonowe, kowalencyjne niespolaryzowane, kowalencyjne spolaryzowane) występującego w opisanym związku.
c)
Określ stosunek masowy i stosunek molowy pierwiastka X do pierwiastka Y w opisanym związku chemicznym.
Jądra atomowe, w których stosunek liczby neutronów do liczby protonów przekracza
znacznie wartość 1, ulegają przemianom nazywanym promieniotwórczymi. W przemianach
tych zachowana jest zarówno masa, jak i ładunek elektryczny, a produktami tych przemian
mogą być: jądra 42He nazywane cząstkami α, elektrony nazywane cząstkami β– , jądra innych
pierwiastków, a także neutrony. Cząstki niebędące składnikami jądra atomowego powstają
na skutek przemian zachodzących pomiędzy nukleonami, czyli cząstkami tworzącymi jądro
atomu. Wielkością charakteryzującą przemiany promieniotwórcze jest okres półtrwania jądra
pierwiastka aktywnego promieniotwórczo, zdefiniowany jako czas, po którym pozostaje
połowa liczby aktywnych jąder tego pierwiastka. Przykładem pierwiastka ulegającego
przemianom promieniotwórczym jest pluton. Izotop plutonu 23994Pu , jako produkt przemiany zachodzącej z emisją cząstki β– izotopu neptunu o liczbie masowej równej 239, po raz
pierwszy został wyodrębniony w 1941 r. przez grupę badaczy McMillana i Seaborga. Ta sama
grupa badawcza odkryła go w 1942 r. w rudach uranu w ilości około 10–9%. Izotop ten jest
uważany za najtrwalszy produkt rozpadu izotopu uranu o liczbie masowej równej 238.
Na podstawie: A. Czerwiński, Energia jądrowa i promieniotwórczość, Warszawa 1998, s. 50–51, 106–107.
Okres półtrwania τ1/2 izotopu 23893Np otrzymanego przez McMillana i Seaborga wynosi 50 h 48 min 28 s. Masa próbki tego izotopu neptunu
po 16,936 dniach od zakończenia eksperymentu wyniosła 526 ng.
Oblicz początkową masę próbki izotopu 23893Np otrzymanej przez grupę amerykańskich
badaczy. Wynik podaj w mikrogramach w zaokrągleniu do jedności.
Jądra atomowe, w których stosunek liczby neutronów do liczby protonów przekracza
znacznie wartość 1, ulegają przemianom nazywanym promieniotwórczymi. W przemianach
tych zachowana jest zarówno masa, jak i ładunek elektryczny, a produktami tych przemian
mogą być: jądra 42He nazywane cząstkami α, elektrony nazywane cząstkami β– , jądra innych
pierwiastków, a także neutrony. Cząstki niebędące składnikami jądra atomowego powstają
na skutek przemian zachodzących pomiędzy nukleonami, czyli cząstkami tworzącymi jądro
atomu. Wielkością charakteryzującą przemiany promieniotwórcze jest okres półtrwania jądra
pierwiastka aktywnego promieniotwórczo, zdefiniowany jako czas, po którym pozostaje
połowa liczby aktywnych jąder tego pierwiastka. Przykładem pierwiastka ulegającego
przemianom promieniotwórczym jest pluton. Izotop plutonu 23994Pu , jako produkt przemiany zachodzącej z emisją cząstki β– izotopu neptunu o liczbie masowej równej 239, po raz
pierwszy został wyodrębniony w 1941 r. przez grupę badaczy McMillana i Seaborga. Ta sama
grupa badawcza odkryła go w 1942 r. w rudach uranu w ilości około 10–9%. Izotop ten jest
uważany za najtrwalszy produkt rozpadu izotopu uranu o liczbie masowej równej 238.
Na podstawie: A. Czerwiński, Energia jądrowa i promieniotwórczość, Warszawa 1998, s. 50–51, 106–107.
Wyjaśnij, dlaczego podczas przemiany promieniotwórczej zaobserwowanej przez zespół
McMillana i Seaborga w 1941 r. doszło do emisji
cząstki, która nie jest składnikiem jądra atomowego. Dlaczego przemianę tę nazywamy
przemianą jądrową?
Jądra atomowe, w których stosunek liczby neutronów do liczby protonów przekracza
znacznie wartość 1, ulegają przemianom nazywanym promieniotwórczymi. W przemianach
tych zachowana jest zarówno masa, jak i ładunek elektryczny, a produktami tych przemian
mogą być: jądra 42He nazywane cząstkami α, elektrony nazywane cząstkami β– , jądra innych
pierwiastków, a także neutrony. Cząstki niebędące składnikami jądra atomowego powstają
na skutek przemian zachodzących pomiędzy nukleonami, czyli cząstkami tworzącymi jądro
atomu. Wielkością charakteryzującą przemiany promieniotwórcze jest okres półtrwania jądra
pierwiastka aktywnego promieniotwórczo, zdefiniowany jako czas, po którym pozostaje
połowa liczby aktywnych jąder tego pierwiastka. Przykładem pierwiastka ulegającego
przemianom promieniotwórczym jest pluton. Izotop plutonu 23994Pu , jako produkt przemiany zachodzącej z emisją cząstki β– izotopu neptunu o liczbie masowej równej 239, po raz
pierwszy został wyodrębniony w 1941 r. przez grupę badaczy McMillana i Seaborga. Ta sama
grupa badawcza odkryła go w 1942 r. w rudach uranu w ilości około 10–9%. Izotop ten jest
uważany za najtrwalszy produkt rozpadu izotopu uranu o liczbie masowej równej 238.
Na podstawie: A. Czerwiński, Energia jądrowa i promieniotwórczość, Warszawa 1998, s. 50–51, 106–107.
Uzupełnij tekst tak, aby powstały zdania prawdziwe, wpisując w odpowiedniej formie
gramatycznej określenia wybrane spośród podanych poniżej.
Podczas przemiany promieniotwórczej przeprowadzonej przez zespół McMillana i Seaborga
w 1941 r. izotop plutonu o liczbie masowej równej 239
otrzymano w wyniku rozpadu β– izotopu neptunu o liczbie masowej równej 239. W trakcie tej
przemiany zostaje wyemitowany , czyli cząstka
o ładunku i masie równej 9,11 · 10–31 kg. Liczba neutronów zawartych
w jądrze otrzymanego izotopu jest o 1 od liczby neutronów
zawartych w jądrze izotopu wyjściowego.
Jądra atomowe, w których stosunek liczby neutronów do liczby protonów przekracza
znacznie wartość 1, ulegają przemianom nazywanym promieniotwórczymi. W przemianach
tych zachowana jest zarówno masa, jak i ładunek elektryczny, a produktami tych przemian
mogą być: jądra 42He nazywane cząstkami α, elektrony nazywane cząstkami β– , jądra innych
pierwiastków, a także neutrony. Cząstki niebędące składnikami jądra atomowego powstają
na skutek przemian zachodzących pomiędzy nukleonami, czyli cząstkami tworzącymi jądro
atomu. Wielkością charakteryzującą przemiany promieniotwórcze jest okres półtrwania jądra
pierwiastka aktywnego promieniotwórczo, zdefiniowany jako czas, po którym pozostaje
połowa liczby aktywnych jąder tego pierwiastka. Przykładem pierwiastka ulegającego
przemianom promieniotwórczym jest pluton. Izotop plutonu 23994Pu , jako produkt przemiany zachodzącej z emisją cząstki β– izotopu neptunu o liczbie masowej równej 239, po raz
pierwszy został wyodrębniony w 1941 r. przez grupę badaczy McMillana i Seaborga. Ta sama
grupa badawcza odkryła go w 1942 r. w rudach uranu w ilości około 10–9%. Izotop ten jest
uważany za najtrwalszy produkt rozpadu izotopu uranu o liczbie masowej równej 238.
Na podstawie: A. Czerwiński, Energia jądrowa i promieniotwórczość, Warszawa 1998, s. 50–51, 106–107.
Poniżej przedstawiono równanie przemiany przeprowadzonej przez McMillana i Seaborga.
23892U + 21H → 2 AZX + 23893Np
W równaniu tym symbolem X oznaczono cząstkę, która – obok izotopu 23893Np – jest produktem tej przemiany.
Ustal wartość liczby atomowej Z i wartość liczby masowej A cząstki X oraz podaj jej
nazwę.
Liczba atomowa pewnego pierwiastka wynosi 26. W poniższej tabeli przedstawiono masy
atomowe i zawartość procentową trwałych izotopów tego pierwiastka występujących
w przyrodzie.
Masa atomowa izotopu, u
Zawartość procentowa izotopu, % atomów
53,94
5,85
55,93
91,75
56,94
2,12
57,93
0,28
Na podstawie: J. Sawicka i inni, Tablice chemiczne, Gdańsk 2004, s. 202
Pierwiastek chemiczny X tworzy hydrat o wzorze XSO4 · 7H2O, którego 45,5% masy
stanowi woda. Ustal masę molową pierwiastka X w zaokrągleniu do jedności.
Dimetyloglioksym jest związkiem organicznym o następującym wzorze:
Związek ten jest wykorzystywany w analizie chemicznej między innymi do wykrywania
i określania ilości jonów niklu(II), z którymi tworzy trudno rozpuszczalny w wodzie osad
dimetyloglioksymianu niklu(II) o różowym zabarwieniu. Reakcja ta przebiega zgodnie
z równaniem:
Na podstawie: J. Minczewski, Z. Marczenko, Chemia analityczna 2. Chemiczne metody analizy ilościowej,
Warszawa 1998, s. 179–181.
Aby wyznaczyć masę niklu w postaci jonów
Ni2+ w próbce pewnego roztworu o objętości 100,00 cm3, z próbki tej pobrano trzy równe
porcje oznaczone numerami I–III o objętości 10,00 cm3 każda. Pobranie do analizy trzech,
a nie jednej porcji badanego roztworu miało na celu zmniejszenie wpływu na wynik analizy
błędów przypadkowych. Każdą porcję poddano niezależnie takim samym czynnościom
laboratoryjnym, uzyskując wyniki, z których obliczono średnią arytmetyczną.
Pobrane porcje wprowadzono do oddzielnych zlewek, zakwaszono, uzupełniono wodą
destylowaną do objętości 50 cm3 i ogrzano do temperatury ok. 60°C. Następnie do każdej
zlewki wprowadzono niewielki nadmiar alkoholowego roztworu dimetyloglioksymu
i mieszając, dodano wodę amoniakalną w celu osiągnięcia odpowiedniego pH roztworu.
We wszystkich naczyniach zaobserwowano wytrącenie różowego osadu. Osad otrzymany
w każdej zlewce odsączono pod zmniejszonym ciśnieniem w uprzednio zważonych tyglach
szklanych z porowatym dnem, które pełnią podwójną funkcję: sączka i tygla. Odsączone
osady przemyto i wysuszono do stałej masy.
W poniższej tabeli zestawiono wyniki pomiarów masy pustych tygli oraz tygli z osadem
dla trzech porcji, które pobrano z badanego roztworu. Pomiary masy wykonano na wadze
analitycznej z dokładnością do 0,1 mg.
Na podstawie: J. Minczewski, Z. Marczenko, Chemia analityczna 2. Chemiczne metody analizy ilościowej,
Warszawa 1998, s. 179–181;
T. Lipiec, Z.S. Szmal, Chemia analityczna z elementami analizy instrumentalnej, Warszawa 1976, s. 330.
a)
Uzupełnij tabelę, wpisując masę osadów dla trzech porcji badanego roztworu oraz średnią masę osadu.
Numer porcji roztworu
Masa pustego tygla, g
Masa tygla z osadem, g
Masa osadu, g
Porcja I
28,5914
28,6849
Porcja II
29,0523
29,1535
Porcja III
28,9936
29,0942
Średnia masa osadu m, g:
b)
Oblicz, ile gramów niklu w postaci jonów Ni2+ zawierała próbka 100,00 cm3 badanego roztworu, wykorzystując średnią masę osadu dimetyloglioksymianu niklu(II). Masa molowa dimetyloglioksymianu niklu(II) jest równa 288,91 g ⋅ mol-1.
Błąd bezwzględny, jakim jest obarczony wynik analizy dla danej porcji, jest różnicą między
tym wynikiem a wartością rzeczywistą, której nie znamy. Przyjmujemy, że odpowiada jej
obliczona średnia arytmetyczna: Δmbezwzgl. = mi - m, gdzie i oznacza numer porcji.
Błąd względny jest stosunkiem błędu bezwzględnego do wartości rzeczywistej wyrażonym
w procentach. W tym przypadku nieznaną wartość rzeczywistą również zastępujemy średnią
arytmetyczną: Δmwzgl. = Δmbezwgl.m ⋅ 100% = mi - mm ⋅ 100%
c)
Wskaż porcję (I, II albo III), dla której wynik analizy najbardziej odbiega od średniej masy niklu i oblicz błąd względny wyznaczenia masy niklu w postaci jonów Ni2+ w badanym roztworze opisaną metodą dla tej porcji.
Blaszkę z glinu o masie 10,80 g o odpowiednio przygotowanej powierzchni zanurzono w wodnym
roztworze Cu(NO3)2, utrzymując odpowiednie pH tego roztworu. Po pewnym czasie stwierdzono,
że powierzchnia blaszki znajdująca się w roztworze pokryła się różowym nalotem o metalicznym
połysku, a barwa roztworu stała się mniej intensywna, turkusowa, ale roztwór pozostał klarowny
i nie stwierdzono w nim wytrącenia żadnego osadu. Następnie blaszkę wyjęto z roztworu, osuszono
i ponownie zważono. Jej masa wyniosła 12,17 g. Zaobserwowane zmiany pozwoliły stwierdzić,
że w czasie doświadczenia zachodziła reakcja chemiczna, której przebieg opisuje równanie:
3Cu2+ + 2Al → 3Cu + 2Al3+
Oblicz, ile gramów miedzi wydzieliło się w czasie opisanego doświadczenia.
Jedną z laboratoryjnych metod otrzymywania tlenu jest termiczny rozkład chloranu(V) potasu
przebiegający zgodnie z równaniem:
2KClO3 → 2KCl + 3O2
Oblicz objętość tlenu, w przeliczeniu na warunki normalne, powstałego z rozkładu
30,6 g chloranu(V) potasu, który zawierał 10% masowych zanieczyszczeń. Przyjmij,
że wydajność reakcji była równa 80%.
Wzory soli można w sposób uproszczony przedstawić w postaci tlenkowej, na przykład wzór
CaCO3 można przedstawić jako CaO · CO2.
Superfosfat podwójny jest nawozem, którego głównym składnikiem jest diwodorofosforan(V)
wapnia o wzorze Ca(H2PO4)2, stosowanym do wzbogacania gleby w fosfor.
Na podstawie: K.H. Lautenschläger, W. Schröter, A. Wanninger, Nowoczesne kompendium chemii,
Warszawa 2007, s. 460.
a)
Zapisz wzór diwodorofosforanu wapnia w postaci wzoru tlenkowego.
b)
Oblicz w procentach masowych zawartość P2O5 w tym związku chemicznym.
c)
Dokończ zdanie, zaznaczając wniosek A lub B i jego uzasadnienie 1. lub 2.
Jako nawozu fosforowego używa się diwodorofosforanu(V) wapnia, a nie fosforanu(V)
wapnia, ponieważ diwodorofosforan(V) wapnia
Blaszkę miedzianą o masie 0,48 g roztworzono całkowicie w stężonym wodnym roztworze
kwasu azotowego(V). Doświadczenie wykonano pod wyciągiem. Przebieg reakcji miedzi
z kwasem azotowym(V) ilustruje poniższe równanie.
Cu + 4HNO3 → Cu(NO3)2 + 2NO2 + 2 H2O
Oblicz, ile centymetrów sześciennych (w przeliczeniu na warunki normalne) gazu
wydzieliło się w czasie opisanej reakcji.
Reakcja syntezy amoniaku przebiega zgodnie z równaniem:
N2 (g) + 3H2 (g) ⇄ 2NH3 (g) Δ H = –92,4 kJ
Na podstawie: A. Bielański, Podstawy chemii nieorganicznej, Warszawa 2004, s. 648.
Oblicz, ile metrów sześciennych azotu odmierzonego w warunkach normalnych i ile
kilogramów wodoru należy użyć do otrzymania 30,6 kg amoniaku, jeżeli reakcja syntezy
amoniaku przebiega z wydajnością równą 30%.
Pierwszym skutecznym lekiem przeciw malarii była chinina, organiczny związek chemiczny
o masie cząsteczkowej 324 u , który składa się z 74,07% masowych węgla, 7,41% masowych
wodoru, 8,64% masowych azotu i 9,88% masowych tlenu. W temperaturze pokojowej chinina
jest trudno rozpuszczalną w wodzie, białą, krystaliczną substancją o intensywnie gorzkim
smaku. Związek ten rozpuszczalny jest m.in. w olejach, benzynie, etanolu i glicerynie.
Ze względu na swój gorzki smak chinina znalazła zastosowanie w przemyśle spożywczym
jako aromat. Dodawana jest do produktów spożywczych w postaci chlorowodorku chininy,
soli dobrze rozpuszczalnej w wodzie. W Polsce za maksymalną dopuszczalną zawartość
chlorowodorku chininy w napojach bezalkoholowych typu tonik (których podstawą jest
woda) przyjęto 7,50 mg na każde 100 cm3 napoju, co w przeliczeniu na czystą chininę
oznacza, że 100 cm3 tego napoju dostarcza konsumentowi 6,74 mg chininy.
Na podstawie: A. Czajkowska, B. Bartodziejska, M. Gajewska, Ocena zawartości chlorowodorku chininy
w napojach bezalkoholowych typu tonik, „Bromatologia i chemia toksykologiczna”, XLV, 2012, 3, s. 433–438.
W pewnym napoju typu tonik wykryto maksymalną dopuszczalną zawartość chlorowodorku
chininy.
Podkreśl poprawne dokończenie zdania (patrz → informacja do zadania powyżej).
Masa cząsteczkowa chlorowodorku chininy jest większa od masy cząsteczkowej chininy o
Pierwszym skutecznym lekiem przeciw malarii była chinina, organiczny związek chemiczny
o masie cząsteczkowej 324 u , który składa się z 74,07% masowych węgla, 7,41% masowych
wodoru, 8,64% masowych azotu i 9,88% masowych tlenu. W temperaturze pokojowej chinina
jest trudno rozpuszczalną w wodzie, białą, krystaliczną substancją o intensywnie gorzkim
smaku. Związek ten rozpuszczalny jest m.in. w olejach, benzynie, etanolu i glicerynie.
Ze względu na swój gorzki smak chinina znalazła zastosowanie w przemyśle spożywczym
jako aromat. Dodawana jest do produktów spożywczych w postaci chlorowodorku chininy,
soli dobrze rozpuszczalnej w wodzie. W Polsce za maksymalną dopuszczalną zawartość
chlorowodorku chininy w napojach bezalkoholowych typu tonik (których podstawą jest
woda) przyjęto 7,50 mg na każde 100 cm3 napoju, co w przeliczeniu na czystą chininę
oznacza, że 100 cm3 tego napoju dostarcza konsumentowi 6,74 mg chininy.
Na podstawie: A. Czajkowska, B. Bartodziejska, M. Gajewska, Ocena zawartości chlorowodorku chininy
w napojach bezalkoholowych typu tonik, „Bromatologia i chemia toksykologiczna”, XLV, 2012, 3, s. 433–438.
Oblicz masę cząsteczki chininy w gramach (patrz → informacja do zadania powyżej).
