Benzen łatwo ulega reakcji nitrowania, której produkt może być substratem dalszych przemian.
Przykładowo: w środowisku kwasowym nitrobenzen reaguje z chlorkiem tytanu(III) zgodnie
z poniższym schematem:
Na podstawie: J. Minczewski, Z. Marczenko, Chemia analityczna, Warszawa 1998.
Napisz w formie jonowej, z uwzględnieniem liczby oddawanych lub pobieranych
elektronów (zapis jonowo-elektronowy), równania reakcji redukcji i utleniania
zachodzących podczas opisanego procesu.
Przemysłowa produkcja kwasu azotowego(V) jest procesem kilkuetapowym. Pierwszym
etapem jest katalityczne utlenienie amoniaku tlenem z powietrza do tlenku azotu(II).
W drugim etapie otrzymany tlenek azotu(II) utlenia się do tlenku azotu(IV). Ta reakcja
przebiega zgodnie z poniższym równaniem:
2NO (g) + O2 (g) 2NO2 (g)
Powstały tlenek azotu(IV) jest następnie wprowadzany do wody, w wyniku czego powstaje
roztwór kwasu azotowego(V) o stężeniu w zakresie 50%–60% (w procentach masowych).
Na podstawie: K. Schmidt-Szałowski, M. Szafran, E. Bobryk, J. Sentek, Technologia chemiczna. Przemysł
nieorganiczny, Warszawa 2013.
Napisz równanie opisanej reakcji tlenku azotu(IV) z wodą, której produktami są kwas
azotowy(V) i tlenek azotu(II). Napisz wzór reduktora i wzór utleniacza.
O dwóch pierwiastkach umownie oznaczonych literami X i Z wiadomo, że:
oba przyjmują w związkach chemicznych taki sam maksymalny stopień utlenienia
konfiguracja elektronowa atomu pierwiastka X w stanie wzbudzonym, który powstał
w wyniku przeniesienia jednego z elektronów sparowanych na podpowłokę wyższą
energetycznie i nieobsadzoną, może zostać przedstawiona w postaci zapisu:
w stanie podstawowym atom pierwiastka Z ma łącznie na ostatniej powłoce i na podpowłoce
3d pięć elektronów.
1.1. (0–2)
Wpisz do tabeli symbol pierwiastka X i symbol pierwiastka Z, numer grupy oraz symbol
bloku konfiguracyjnego, do których należy każdy z pierwiastków.
Symbol pierwiastka
Numer grupy
Symbol bloku konfiguracyjnego
pierwiastek X
pierwiastek Z
1.2. (0–1)
Napisz wzór sumaryczny wodorku pierwiastka X oraz maksymalny stopień utlenienia,
jaki przyjmują pierwiastki X i Z w związkach chemicznych.
Wzór sumaryczny wodorku pierwiastka X:
Maksymalny stopień utlenienia, jaki przyjmują pierwiastki X i Z w związkach chemicznych:
1.3. (0–1)
Przedstaw pełną konfigurację elektronową jonu Z2+ w stanie podstawowym. Zastosuj
zapis z uwzględnieniem podpowłok.
Aldehydy, w których cząsteczkach nie ma atomów wodoru w położeniu α (atomy wodoru przy
atomie węgla związanym z grupą aldehydową), reagują z mocnymi zasadami zgodnie ze
schematem:
2RCHO + NaOH → RCOONa + RCH2OH
Podczas tego procesu, zwanego reakcją Cannizzaro, następuje jednoczesne przejście aldehydu
w produkty o niższym oraz o wyższym stopniu utlenienia węgla (dysproporcjonowanie lub
dysmutacja).
Na podstawie: K.-H. Lautenschläger, W. Schröter, A. Wanninger, Nowoczesne kompendium chemii,
Warszawa 2007.
Napisz wzór półstrukturalny (grupowy) lub uproszczony aldehydu, z którego w wyniku
reakcji Cannizzaro otrzymano benzenokarboksylan sodu (benzoesan sodu)
i fenylometanol (alkohol benzylowy), oraz podaj formalne stopnie utlenienia atomów
węgla, które uczestniczą w procesie utleniania i redukcji (przed reakcją i po reakcji).
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.
Utlenianie i redukcja zachodzą w organizmie w ciągłym cyklu. Cząsteczka ubichinonu
przyjmuje dwa elektrony i redukuje się do ubichinolu – związku aromatycznego, który jest
pochodną fenolu. Ten proces jest odwracalny, gdyż ubichinol łatwo ulega ponownemu
utlenieniu do ubichinonu. Utlenianie ubichinolu zachodzi w środowisku o odczynie obojętnym.
27.1. (0–1)
Uzupełnij schemat procesu utleniania ubichinolu do ubichinonu w środowisku obojętnym
– wpisz w wykropkowane miejsca wybrane wzory i symbole.
H3O+ H2O OH− e−
ubichinol + 2 → ubichinon + 2 + 2
27.2. (0–1)
Uzupełnij poniższy rysunek, tak aby przedstawiał wzór cząsteczki ubichinolu.
Cykloheksanol reaguje z manganianem(VII) potasu w środowisku kwasowym zgodnie
z poniższym schematem.
Napisz w formie jonowej z uwzględnieniem liczby oddawanych lub pobieranych
elektronów (zapis jonowo-elektronowy) równania reakcji redukcji i utleniania
zachodzących w czasie opisanej przemiany. Uwzględnij, że reakcja przebiega
w środowisku kwasowym. Dobierz współczynniki stechiometryczne w poniższym
schemacie.
Ołów praktycznie nie roztwarza się w rozcieńczonym kwasie jodowodorowym ani
w rozcieńczonym kwasie bromowodorowym. Metal ten roztwarza się natomiast całkowicie
w rozcieńczonym kwasie azotowym(V), a także w kwasie octowym. W reakcji ołowiu
z rozcieńczonym kwasem azotowym(V) powstają azotan(V) ołowiu(II), tlenek azotu(II) oraz
woda. W reakcji tego metalu z kwasem octowym wydziela się wodór i powstaje kompleks
ołowiu(II) o wzorze [Pb(CH3COO)4]2− .
Na podstawie: J. Minczewski, Z. Marczenko, Chemia analityczna. Podstawy teoretyczne i analiza jakościowa,
Warszawa 2001.
15.1. (0–1)
Na podstawie informacji wprowadzającej, szeregu elektrochemicznego metali oraz tabeli
rozpuszczalności soli i wodorotlenków wybierz poprawne wyjaśnienie zachowania ołowiu
wobec rozcieńczonego kwasu jodowodorowego i kwasu bromowodorowego. Zaznacz P
przy poprawnym wyjaśnieniu.
1.
Ołów praktycznie nie roztwarza się w rozcieńczonym kwasie jodowodorowym ani w rozcieńczonym kwasie bromowodorowym, ponieważ nie wypiera on wodoru z kwasów.
P
2.
Ołów praktycznie nie roztwarza się w rozcieńczonym kwasie jodowodorowym ani w rozcieńczonym kwasie bromowodorowym, ponieważ w tych roztworach powierzchnia ołowiu pokrywa się pasywną warstwą trudno rozpuszczalnej soli.
P
3.
Ołów praktycznie nie roztwarza się w rozcieńczonym kwasie jodowodorowym ani w rozcieńczonym kwasie bromowodorowym, ponieważ te kwasy są słabe i beztlenowe.
P
15.2. (0–2)
Napisz w formie jonowej z uwzględnieniem liczby oddawanych lub pobieranych
elektronów (zapis jonowo-elektronowy):
równanie procesu redukcji zachodzącego podczas reakcji ołowiu z rozcieńczonym kwasem azotowym(V).
równanie procesu utleniania w reakcji ołowiu z kwasem octowym. Uwzględnij powstawanie jonu kompleksowego tego metalu.
Cyna nie ulega działaniu słabych kwasów i zasad, dzięki czemu jest stosowana do
pokrywania blachy stalowej w celu jej ochrony przed korozją. Z blachy tej wykonuje się
puszki na konserwy. Aby odzyskać cynę z odpadów, działa się na nią chlorem i przekształca
w chlorek cyny(IV). Mocne kwasy i zasady atakują cynę energicznie. W reakcji ze stężonym
kwasem solnym cyna tworzy chlorek cyny(II), który jest solą dobrze rozpuszczalną w wodzie.
Na podstawie: A. Bielański, Podstawy chemii nieorganicznej, Warszawa 2010.
Szereg aktywności metali tworzą metale i wodór ułożone według ich podatności na
utlenianie, czyli według zdolności tworzenia jonów naładowanych dodatnio. Kaidy
pierwiastek jest reduktorem kationów wszystkich pierwiastków położonych po jego prawej
stronie w tym szeregu. Poniżej przedstawiono fragment szeregu aktywności metali.
Zn/Zn2+ Sn/Sn2+ H2/H+ Cu/Cu2+
Na podstawie: K.-H. Lautenschläger, W. Schröter, A. Wanninger, Nowoczesne kompendium chemii,
Warszawa 2007.
a)
Wskaż metal (cynk Zn albo miedź Cu), z którego wykonaną blaszkę należy zanurzyć w wodnym roztworze chlorku cyny(II), aby wydzieliła się cyna metaliczna. Uzupełnij schemat doświadczenia, wpisując symbol wybranego metalu.
b)
Napisz w formie jonowej równanie reakcji chemicznej, która zachodzi w czasie doświadczenia.
Podczas prażenia mieszaniny tlenku ołowiu(II) i siarczku ołowiu(II) bez dostępu powietrza
zachodzi reakcja zgodnie ze schematem:
PbO + PbS → Pb + SO2
a)
Uzgodnij współczynniki w równaniu reakcji chemicznej zachodzącej podczas prażenia mieszaniny PbO i PbS bez dostępu powietrza. Zastosuj metodę bilansu elektronowego.
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.
Uzupełnij poniższe zdania. Wybierz i zaznacz jedno określenie spośród podanych
w każdym nawiasie.
Żelazo w procesie korozji stali pełni funkcję (reduktora / utleniacza), ponieważ (przyjmuje / oddaje) elektrony, a jego stopień utlenienia (rośnie / maleje).
Miedź jest metalem (aktywniejszym / mniej aktywnym) niż żelazo. Kontakt stali z takim metalem (przyspiesza / hamuje) korozję.
Tlenek siarki(IV) można otrzymać przez redukcję anhydrytu (CaSO4) węglem. Reakcja ta
zachodzi zgodnie ze schematem:
CaSO4 + C → CaO + SO2 + CO2
12.1. (1 pkt)
Uzupełnij schemat – wpisz stopnie utlenienia siarki i węgla.
12.2. (1 pkt)
W puste pola wpisz liczbę elektronów pobranych (poprzedzoną znakiem „+”) oraz liczbę
elektronów oddanych (poprzedzoną znakiem „−”).
12.3. (1 pkt)
Uzupełnij współczynniki stechiometryczne w podanym schemacie reakcji.
....... CaSO4 + ....... C → ....... CaO + ....... SO2 + ....... CO2
12.4. (1 pkt)
Wybierz i podkreśl w każdym nawiasie poprawne uzupełnienia poniższych zdań.
W opisanej reakcji węgiel jest (reduktorem / utleniaczem), gdyż ulega
(redukcji / utlenieniu). Stopień utlenienia tlenu (nie ulega zmianie / się zmniejsza /
się zwiększa).
Jod otrzymuje się z saletry chilijskiej, zawierającej głównie azotan(V) sodu, lecz także m.in.
śladowe ilości jodanu(V) sodu i jodanu(VII) sodu. Po zatężeniu wodnego roztworu jodany
redukuje się do jodu za pomocą wodorosiarczanu(IV) sodu.
Na podstawie: J.D. Lee, Zwięzła chemia nieorganiczna, Warszawa, 1994.
Jedną z opisanych reakcji przedstawia poniższy schemat.
IO−3 + HSO−3 → I2 + SO2−4 + H+ + H2O
Napisz w formie jonowej skróconej, z uwzględnieniem liczby oddawanych lub
pobieranych elektronów (zapis jonowo-elektronowy), równania procesów redukcji
i utleniania zachodzących podczas opisanej przemiany. Dobierz i uzupełnij współczynniki
stechiometryczne w poniższym schemacie.
Pierwiastek A tworzy aniony złożone o wzorze AO−4 , w których występuje na swoim
najwyższym stopniu utlenienia. Pierwiastek A jest metalem.
Pierwiastek D tworzy aniony złożone o wzorze DO−3, w których występuje na swoim
najwyższym stopniu utlenienia. Pierwiastek D może przyjmować w związkach ujemne
stopnie utlenienia.
Uzupełnij poniższe zdania. Wybierz i zaznacz jedno określenie spośród podanych
w każdym nawiasie, a w wyznaczone miejsca wpisz numer grupy oraz stopień utlenienia.
Pierwiastek A w jonie AO−4 może w reakcji redoks pełnić funkcję (wyłącznie
reduktora / reduktora lub utleniacza / wyłącznie utleniacza). Pierwiastek D w jonie DO−3 może (wyłącznie oddać elektrony / wyłącznie przyjąć
elektrony / oddać lub przyjąć elektrony).
Pierwiastek A należy do grupy układu okresowego pierwiastków.
Pierwiastek D należy do grupy układu okresowego pierwiastków,
a jego najniższy stopień utlenienia w związkach jest równy .
Zawartość kwasu askorbinowego w próbce wyznacza się na podstawie stechiometrii jego
reakcji z jodem. Do roztworu zawierającego nieznaną ilość kwasu askorbinowego i niewielką
ilość skrobi dodaje się kroplami roztwór jodu w roztworze jodku potasu. Stężenie roztworu
jodu musi być dokładnie znane, a jego objętość – mierzona. Mówimy, że roztwór kwasu
askorbinowego miareczkuje się roztworem jodu. Dopóki kwas askorbinowy jest obecny
w roztworze, zachodzi reakcja, którą można w uproszczeniu opisać równaniem:
Gdy cały kwas askorbinowy przereaguje, jod dostarczony w nadmiarowej kropli poskutkuje
zabarwieniem skrobi. W tym momencie kończy się miareczkowanie, co oznacza, że osiągnięto
punkt końcowy i należy odczytać objętość zużytego roztworu jodu. Gdy zna się jego stężenie,
można obliczyć, ile kwasu askorbinowego zawierała próbka.
Podaj, jaką funkcję (utleniacza czy reduktora) pełni jod w reakcji z kwasem
askorbinowym. Napisz, na jaki kolor zabarwi się mieszanina reakcyjna w punkcie
końcowym miareczkowania.
Poniżej przedstawiono uproszczony wzór para-benzochinonu – jednego z chinonów – oraz
produktu jego redukcji, czyli hydrochinonu. Pod wzorami tych związków podano ich nazwy
systematyczne.
Izomerem para-benzochinonu jest orto-benzochinon. Jego nazwa systematyczna to cykloheksa-3,5-dieno-1,2-dion.
Określ formalny stopień utlenienia oraz typ hybrydyzacji (sp, sp2, sp3) orbitali
walencyjnych atomu węgla oznaczonego literą a w cząsteczce para-benzochinonu
i w cząsteczce hydrochinonu. Uzupełnij tabelę.
Jod otrzymuje się z saletry chilijskiej, zawierającej głównie azotan(V) sodu, lecz także m.in.
śladowe ilości jodanu(V) sodu i jodanu(VII) sodu. Po zatężeniu wodnego roztworu jodany
redukuje się do jodu za pomocą wodorosiarczanu(IV) sodu.
Na podstawie: J.D. Lee, Zwięzła chemia nieorganiczna, Warszawa, 1994.
Jedną z opisanych reakcji przedstawia poniższy schemat.
IO−3 + HSO−3 → I2 + SO2−4 + H+ + H2O
Napisz w formie jonowej skróconej, z uwzględnieniem liczby oddawanych lub
pobieranych elektronów (zapis jonowo-elektronowy), równania procesów redukcji
i utleniania zachodzących podczas opisanej przemiany. Dobierz i uzupełnij współczynniki
stechiometryczne w poniższym schemacie.
Do probówek zawierających zakwaszone roztwory wodne odpowiednio manganianu(VII)
potasu (probówka I) i jodku potasu (probówka II) dodano roztwór wodny nadtlenku wodoru.
Zaobserwowano zmiany barwy zawartości obu probówek i inne objawy świadczące
o przebiegu reakcji chemicznych.
W tabeli podano wartości standardowych potencjałów wybranych układów redoks.
Równanie reakcji
Standardowy potencjał E°, V
H2O2 + 2H+ + 2e− ⇄ 2H2O
1,766
MnO−4 + 8H+ + 5e− ⇄ Mn2+ + 4H2O
1,507
O2 + 2H+ + 2e− ⇄ H2O2
0,695
I2 + 2e− ⇄ 2I−
0,536
J. Sawicka, A. Janich-Kilian, W. Cejner-Mania, G. Urbańczyk, Tablice chemiczne, Gdańsk 2001.
Napisz w formie jonowej skróconej równania reakcji chemicznych, które przebiegły
w probówkach I i II.
Do probówek zawierających zakwaszone roztwory wodne odpowiednio manganianu(VII)
potasu (probówka I) i jodku potasu (probówka II) dodano roztwór wodny nadtlenku wodoru.
Zaobserwowano zmiany barwy zawartości obu probówek i inne objawy świadczące
o przebiegu reakcji chemicznych.
W tabeli podano wartości standardowych potencjałów wybranych układów redoks.
Równanie reakcji
Standardowy potencjał E°, V
H2O2 + 2H+ + 2e− ⇄ 2H2O
1,766
MnO−4 + 8H+ + 5e− ⇄ Mn2+ + 4H2O
1,507
O2 + 2H+ + 2e− ⇄ H2O2
0,695
I2 + 2e− ⇄ 2I−
0,536
J. Sawicka, A. Janich-Kilian, W. Cejner-Mania, G. Urbańczyk, Tablice chemiczne, Gdańsk 2001.
Podaj wzór chemiczny utleniacza i reduktora w reakcjach zachodzących w probówkach
I i II.
