Izotopem uranu najbardziej rozpowszechnionym w przyrodzie jest izotop o liczbie masowej
równej 238, z którego w wyniku emisji cząstki α powstaje izotop toru. W kolejnych
przemianach, na skutek dwukrotnego rozpadu β–, a następnie – rozpadu α, tworzy się inny
izotop toru.
Uzupełnij poniży schemat opisujący przemiany, jakim ulega izotop uranu 238U. Wpisz w odpowiednie miejsca symbole pierwiastków i ich liczby atomowe i masowe.
Chlorek winylu (chloroeten) jest monomerem służącym do produkcji jednego
z najpopularniejszych tworzyw sztucznych – PVC, czyli poli(chlorku winylu). Chlorek winylu
można otrzymać w wyniku ciągu przemian opisanych poniższym schematem:
CH2=CH2Cl2 CH2Cl–CH2Cl T CH2=CHCl
Oblicz, ile m3 – w przeliczeniu na warunki normalne – zajmie eten potrzebny do
wyprodukowania 1000 kg chlorku winylu. Przyjmij, że w opisanych przemianach
dichloroetan powstaje z wydajnością równą 80%, a wydajność jego rozkładu
w temperaturze T jest równa 90%.
W laboratorium tlenek wapnia można otrzymać ze szczawianu wapnia o wzorze CaC2O4.
Szczawian wapnia ulega termicznemu rozkładowi, który przebiega zgodnie z poniższym
równaniem:
CaC2O4 → CaCO3 + CO
Dalsze ogrzewanie, w wyższej temperaturze, prowadzi do rozkładu węglanu wapnia:
CaCO3 → CaO + CO2
Próbkę szczawianu wapnia o masie 12,8 g umieszczono w tyglu pod wyciągiem i poddano
prażeniu. Po pewnym czasie proces przerwano, a następnie ostudzono tygiel, zważono jego
zawartość i zbadano skład mieszaniny poreakcyjnej. Stwierdzono, że masa zawartości tygla
zmalała o 6,32 g i że otrzymana mieszanina nie zawierała szczawianu wapnia.
Oblicz w procentach masowych zawartość tlenku wapnia w mieszaninie otrzymanej po
przerwaniu prażenia.
W środowisku alkalicznym jod utlenia ilościowo metanal do kwasu metanowego. Czynnikiem
utleniającym jest anion jodanowy(I), który powstaje w reakcji jodu cząsteczkowego z anionami
hydroksylowymi. Przebieg opisanych przemian można zilustrować następującymi równaniami:
Na podstawie: J. Minczewski, Z. Marczenko, Chemia analityczna 2. Chemiczne metody analizy ilościowej,
Warszawa 1998.
Napisz w formie jonowej skróconej sumaryczne równanie opisanego utleniania metanalu
jodem w środowisku alkalicznym i określ stosunek masowy, w jakim metanal reaguje
z jodem.
Fosgen to trujący związek o wzorze COCl2. Jego temperatura topnienia jest równa –118°C,
a temperatura wrzenia wynosi 8°C (pod ciśnieniem 1000 hPa). Fosgen reaguje z wodą i ulega
hydrolizie, której produktami są tlenek węgla(IV) i chlorowodór.
Na podstawie: P. Mastalerz, Chemia organiczna, Warszawa 1986.
W temperaturze 25°C i pod ciśnieniem 1000 hPa w 1 dm3 fosgenu znajduje się 2,43∙1022
cząsteczek tego związku.
Oblicz gęstość fosgenu i określ jego stan skupienia w opisanych warunkach.
Obliczenia:
W temperaturze 25°C i pod ciśnieniem 1000 hPa fosgen jest
Ubichinon Q10 (koenzym Q10) jest niezbędnym elementem łańcucha oddechowego.
Zapobiega produkcji rodników, oksydacyjnym modyfikacjom białek, lipidów oraz DNA i pełni
wiele innych funkcji w organizmie. Poniżej przedstawiono wzór opisujący strukturę cząsteczki
ubichinonu Q10.
Przeprowadzono analizę elementarną pewnej substancji biologicznie czynnej i stwierdzono, że
zawiera ona 82,13% masowych węgla i 10,44% masowych wodoru.
Wykonaj obliczenia i oceń, czy badanym związkiem mógł być ubichinon Q10 o wzorze
sumarycznym C59H90O4. W obliczeniach przyjmij, że MC = 12,00 g · mol–1,
MH = 1,00 g · mol–1, MO = 16,00 g · mol–1.
Próbkę stałego chlorku sodu o masie 7,5 g poddano działaniu stężonego kwasu siarkowego(VI).
Zaszła wówczas reakcja opisana równaniem:
I NaCl + H2SO4 → HCl + NaHSO4
Tę reakcję prowadzono aż do całkowitego zużycia chlorku sodu. Otrzymany w tej reakcji
chlorowodór zebrano, rozpuszczono w wodzie i poddano działaniu tlenku manganu(IV),
w wyniku czego zaszła reakcja zgodnie z równaniem:
II 4HCl + MnO2 → MnCl2 + Cl2 + 2H2O
Powstały w tej przemianie chlor wprowadzono do wodnego roztworu jodku potasu i otrzymano
6,35 grama jodu zgodnie z równaniem:
III 2KI + Cl2 → 2KCl + I2
Oblicz wydajność przemiany II, jeżeli przemiany I i III zaszły z wydajnością równą 100%.
Mączka dolomitowa to produkt, którego głównymi składnikami są węglan wapnia i węglan
magnezu.
Próbkę mączki dolomitowej o masie 10 gramów, zawierającej 1% zanieczyszczeń, poddano
działaniu kwasu solnego, którego użyto w nadmiarze. W reakcjach przebiegających zgodnie
z równaniami:
CaCO3 + 2HCl → CaCl2 + CO2 + H2O
MgCO3 + 2HCl → MgCl2 + CO2 + H2O
wydzieliło się 2,4 dm3 tlenku węgla(IV). Objętość gazu zmierzono w warunkach normalnych.
13.1. (0–2)
Oblicz zawartość procentową (w procentach masowych) węglanu wapnia w badanej
mączce dolomitowej. Przyjmij, że zanieczyszczenia nie brały udziału w reakcji z kwasem
solnym.
13.2. (0–1)
Mączka dolomitowa może być stosowana do poprawiania jakości gleby.
Uzupełnij poniższe zdania. Wybierz i zaznacz jedno właściwe określenie spośród
podanych w każdym nawiasie.
Trudno rozpuszczalne w wodzie węglany wapnia i magnezu reagują z obecnymi w glebie
jonami (H3O+ / OH–), w wyniku czego przekształcają się w rozpuszczalne wodorowęglany.
W wyniku tego procesu pH gleby (maleje / wzrasta), dlatego mączka dolomitowa może być
stosowana do (alkalizacji / zakwaszania) gleby o zbyt (niskim / wysokim) pH.
Przygotowano dwa wodne roztwory:
– kwasu siarkowego(VI) o stężeniu 0,01 mol · dm−3 (roztwór I)
– wodorotlenku sodu o pH równym 13 (roztwór II) do którego dodano kilka kropli
alkoholowego roztworu fenoloftaleiny.
Podczas mieszania roztworów I i II zachodzi reakcja opisana poniższym równaniem:
2NaOH + H2SO4 → Na2SO4 + 2H2O
Uzupełnij zdanie. Wybierz i zaznacz odpowiedź A. albo B. oraz jej uzasadnienie 1., 2., 3.
albo 4.
Jeżeli do 100 cm3 roztworu I dodamy 10 cm3 roztworu II, to otrzymana mieszanina
Wśród sztucznych przemian jądrowych można wyróżnić reakcje, które są następstwem
bombardowania stabilnych jąder nukleonami. Poniżej przedstawiono równanie takiej reakcji
(przemiana I), a drugą – opisano schematem (przemiana II).
przemiana I 63Li + 11p → 32He + 42He
przemiana II 3517Cl + 10n → 35ZX + 11p , gdzie Z oznacza liczbę atomową pierwiastka X.
Na podstawie: J. Sawicka, A. Janich-Kilian, W. Cejner-Mania, G. Urbańczyk, Tablice chemiczne, Gdańsk 2015.
W równaniach tych przemian bilansuje się oddzielnie liczby atomowe i oddzielnie liczby
masowe. Ich sumy po obu stronach równania muszą być sobie równe.
1.1. (0–1)
Uzupełnij poniższą tabelę – wpisz symbol chemiczny pierwiastka X, symbol bloku
konfiguracyjnego, do którego należy pierwiastek X, liczbę elektronów walencyjnych
w atomie pierwiastka X oraz najniższy stopień utlenienia, który przyjmuje ten
pierwiastek w związkach chemicznych.
Symbol pierwiastka
Symbol bloku
Liczba elektronów walencyjnych
Najniższy stopień utlenienia
1.2. (0–1)
Elektrony w atomie mogą absorbować energię i zajmować wyższe poziomy energetyczne.
Atom może znaleźć się wtedy w takim stanie wzbudzonym, w którym wszystkie elektrony
podpowłok walencyjnych będą niesparowane.
Uzupełnij poniższe schematy, tak aby przedstawiały zapis konfiguracji elektronowej
atomu pierwiastka X w stanie podstawowym oraz w stanie wzbudzonym, w którym
wszystkie elektrony walencyjne są niesparowane i należą do powłoki trzeciej.
Konfiguracja elektronowa w stanie podstawowym
Konfiguracja elektronowa w stanie wzbudzonym
1.3. (0–1)
Oblicz, ile miligramów obu izotopów helu powstałoby łącznie ze 100 miligramów izotopu
litu 63Li w wyniku przemiany I, gdyby proces przebiegał z wydajnością równą 100%.
Przyjmij, że wartości masy atomowej poszczególnych izotopów są równe ich liczbom
masowym.
Reakcja całkowitego spalania butanu zachodzi zgodnie z równaniem
2C4H10 + 13O2 → 8CO2 + 10H2O
Oblicz, ile dm3 tlenku węgla(IV) (w przeliczeniu na warunki normalne) powstanie
w wyniku całkowitego spalenia 29 gramów butanu. W obliczeniach zastosuj masy
molowe zaokrąglone do liczb całkowitych.
Do trwałych izotopów siarki i argonu należą izotopy, których liczba masowa A wynosi 36.
a)
Uzupełnij poniższe schematy, wpisując symbole opisanych izotopów siarki i argonu z uwzględnieniem ich liczby atomowej Z i liczby masowej A.
b)
Podaj symbol i napisz konfigurację elektronową atomu w stanie podstawowym tego pierwiastka (siarki albo argonu), którego jądro atomowe zawiera więcej protonów.
Stal to stop żelaza z węglem. Korozja stali polega na utlenianiu żelaza tlenem rozpuszczonym
w wodzie. Obecność elektrolitu w roztworze przyspiesza ten proces, ale w roztworach
o wysokim pH korozja jest zahamowana. Powstająca w wyniku korozji rdza zawiera
uwodniony tlenek żelaza(III) – o wzorze 2Fe2O3 · 3H2O i masie M = 374 g ⋅ mol−1 –
i niewielkie ilości innych związków żelaza na III stopniu utlenienia.
W celu zbadania wpływu różnych czynników na szybkość korozji przeprowadzono
doświadczenie przedstawione na poniższym schemacie.
Po trwającym kilka dni eksperymencie zaobserwowano, że najwięcej rdzy powstało
w probówce IV, w której drut stalowy stykał się z blaszką miedzianą.
Oblicz w procentach masowych zawartość tlenu w składniku rdzy – uwodnionym tlenku
żelaza(III), którego wzór podano w informacji powyżej.
Przeprowadzono doświadczenie zilustrowane poniższym schematem.
Do reakcji użyto 9 gramów cynku w postaci granulek oraz kwas solny, którego stężenie
wyrażone w procentach masowych było równe cp. Zaobserwowano wydzielanie się gazu.
Po pewnym czasie stwierdzono, że cynk całkowicie się roztworzył.
Podczas doświadczenia przebiegła reakcja zilustrowana równaniem:
Zn + 2HCl → ZnCl2 + H2
7.1. (2 pkt)
Oblicz objętość, jaką zajął w przeliczeniu na warunki normalne gaz otrzymany podczas
opisanego doświadczenia.
7.2. (1 pkt)
Wybierz i podkreśl wszystkie te zmiany, które należałoby wprowadzić do opisanego
doświadczenia, aby skrócić czas potrzebny do roztworzenia 9 gramów cynku.
Promieniotwórczy izotop pierwiastka X uległ przemianie α, której produktem jest między
innymi pewien izotop pierwiastka Y. W wyniku emisji cząstki α z jądra tego izotopu
pierwiastka Y powstał izotop ołowiu o liczbie masowej 212. Opisane przemiany zilustrowano
poniższym schematem.
X → Y → 212Pb
Na podstawie: J. Sawicka, A. Janich-Kilian, W. Cejner-Mania, G. Urbańczyk, Tablice chemiczne, Gdańsk 2002.
Na podstawie podanych informacji, ustal symbol i liczbę atomową pierwiastka X oraz
liczbę masową i liczbę neutronów opisanego izotopu pierwiastka X. Uzupełnij tabelę.
Sporządzono 150 g mieszaniny zawierającej tylko NaCl i CaCl2, na którą podziałano stężonym
kwasem siarkowym(VI) użytym w nadmiarze. W wyniku tego procesu otrzymano 58,24 dm3
chlorowodoru (w warunkach normalnych).
Oblicz skład wyjściowej mieszaniny w procentach masowych. Przyjmij, że obie reakcje
przebiegły z wydajnością równą 100%.
Masowy stosunek stechiometryczny substratów reakcji
2A + B → C + 3D
wynosi mA : mB = 4 : 7. W reakcji zużyto 45 g substancji B i stechiometryczną ilość
substancji A. W wyniku reakcji, przebiegającej z wydajnością równą 100%, otrzymano
13 dm3 gazowego produktu C (objętość zmierzono w warunkach normalnych). Masa molowa
substancji C jest równa 26 g·mol−1.
Radon jest pierwiastkiem promieniotwórczym, którego najbardziej rozpowszechniony izotop
to 222Rn. W przyrodzie powstaje on bezpośrednio z rozpadu 226Ra. Okres półtrwania 222Rn
jest równy 3,8 dnia, a inne izotopy tego pierwiastka są jeszcze mniej trwałe, więc wykazuje
on dużą aktywność promieniotwórczą.
Na podstawie: J. Sawicka, A. Janich-Kilian, W. Cejner-Mania, G. Urbańczyk, Tablice chemiczne, Gdańsk 2002.
3.1. (1 pkt)
Zawartość radonu w powietrzu pobranym z kopalni wynosi 4·1013 atomów 222Rn w 1 m3.
Oblicz, po jakim czasie zawartość radonu zmaleje do 5·1012 atomów 222Rn w 1 m3.
3.2. (1 pkt)
Napisz równanie reakcji powstawania 222Rn z 226Ra. Uzupełnij wszystkie pola
w poniższym schemacie.
Mieszanina tlenku węgla(II) i wodoru to gaz syntezowy, który stosuje się do otrzymywania
wielu związków organicznych. Proces produkcji metanolu z gazu syntezowego zilustrowano
poniższym równaniem.
CO + 2H2kat., p, T CH3OH
Na podstawie: E. Grzywa, J. Molenda, Technologia podstawowych syntez organicznych, Warszawa 2008.
Oblicz, ile m3 gazu syntezowego odmierzonego w warunkach normalnych potrzeba do
otrzymania 2 · 1025 cząsteczek metanolu, jeżeli reakcja przebiega z wydajnością równą
70%. Przyjmij, że stosunek molowy nCO : nH2 jest równy 1 : 2. Wynik zaokrąglij do
jednego miejsca po przecinku.
