Roztwory wodne niektórych soli glinu wykazują odczyn kwasowy. Według teorii Arrheniusa
przyczyną tego zjawiska jest hydroliza soli słabej zasady i mocnego kwasu. Zgodnie z teorią
Brønsteda przemiana ta jest reakcją typu kwas – zasada, zachodzącą według równania:
Al(H2O)3+6 + H2O ⇄ Al(H2O)5(OH)2+ + H3O+
Dla reakcji przedstawionej powyższym równaniem napisz wzory kwasów i zasad
tworzących w tej przemianie sprzężone pary zgodnie z teorią kwasów i zasad
Brønsteda–Lowry’ego.
Przeprowadzono doświadczenie, w którym do dwóch probówek z wodnym roztworem
Na2SO3 dodano:
do probówki 1. – kilka kropel roztworu fenoloftaleiny
do probówki 2. – nadmiar stężonego HCl (aq).
12.1. (0–1)
Zawartość probówki 1., po dodaniu do niej roztworu fenoloftaleiny, zabarwiła się na kolor
czerwonoróżowy (malinowy).
Wpisz do schematu wzory odpowiednich drobin tak,
aby powstało równanie procesu decydującego o odczynie
roztworu w probówce 1. Zastosuj definicję kwasu i zasady
Brønsteda.
12.2. (0–1)
Napisz, co zaobserwowano podczas doświadczenia w probówce 2. po dodaniu
odczynnika. Napisz w formie jonowej skróconej równanie reakcji, która była przyczyną
zaobserwowanych zmian.
Przeciwutleniacze i konserwanty to ważne dodatki do żywności. Przeciwutleniacze zawierają
w swoich cząsteczkach takie elementy budowy, które mogą ulegać utlenianiu, dzięki czemu
zapobiegają utlenianiu innych substancji. Z kolei działanie konserwantów polega na
dezaktywacji enzymów oraz na zahamowaniu rozwoju drobnoustrojów. Jako konserwantów
można używać kwasu sorbowego oraz jego soli, sorbinianów: sodu, potasu, wapnia. Wzór
kwasu sorbowego podano poniżej:
W poniższej tabeli zebrano kilka ważniejszych właściwości fizykochemicznych dla kwasu
sorbowego i sorbinaniu potasu.
Właściwość
Kwas sorbowy
Sorbinian potasu
barwa i stan skupienia
białe ciało stałe
białe ciało stałe
temperatura topnienia, °C
134,5
270 (rozkład)
temperatura wrzenia, °C
228 (rozkład)
⸺
rozpuszczalność w wodzie, g/100 g; 25°C
ok. 0,17
ok. 58,5
Wartość 𝐾a dla kwasu sorbowego wynosi 1,7 ∙ 10–5.
Na podstawie: Z.E. Sikorski (red.), Chemia żywności, Warszawa 2007
oraz W. Grajek (red.), Przeciwutleniacze w żywności, Warszawa 2007.
Wybierz i zaznacz nazwę odczynnika, który wprowadzony w postaci roztworu pozwoli
odróżnić wodny roztwór kwasu sorbowego i wodny roztwór sorbinianu potasu
o jednakowych stężeniach. Odpowiedź uzasadnij.
Do probówek oznaczonych numerami 1.–4. wprowadzono wodne roztwory czterech
substancji chemicznych: wodorotlenku baru, manganianu(VII) potasu, fenolanu sodu
i chlorku żelaza(III). Stężenie molowe każdego roztworu wynosiło 0,10 mol ∙ dm–3.
Wpisz do schematu wzory odpowiednich drobin, tak aby powstało równanie procesu
decydującego o odczynie roztworu fenolanu sodu. Zastosuj definicję kwasu i zasady
Brønsteda.
Przeciwutleniacze i konserwanty to ważne dodatki do żywności. Przeciwutleniacze zawierają
w swoich cząsteczkach takie elementy budowy, które mogą ulegać utlenianiu, dzięki czemu
zapobiegają utlenianiu innych substancji. Z kolei działanie konserwantów polega na
dezaktywacji enzymów oraz na zahamowaniu rozwoju drobnoustrojów. Jako konserwantów
można używać kwasu sorbowego oraz jego soli, sorbinianów: sodu, potasu, wapnia. Wzór
kwasu sorbowego podano poniżej:
W tabeli zebrano wybrane właściwości fizykochemiczne kwasu sorbowego i sorbinianiu
potasu.
Właściwość
Kwas sorbowy
Sorbinian potasu
barwa i stan skupienia
białe ciało stałe
białe ciało stałe
temperatura topnienia, °C
134,5
270 (rozkład)
temperatura wrzenia, °C
228 (rozkład)
⸺
rozpuszczalność w wodzie, g/100 g; 25°C
ok. 0,17
ok. 58,5
Wartość 𝐾a dla kwasu sorbowego wynosi 1,7 ∙ 10–5.
Na podstawie: Z.E. Sikorski (red.), Chemia żywności, Warszawa 2007
oraz W. Grajek (red.), Przeciwutleniacze w żywności, Warszawa 2007.
Wybierz i zaznacz nazwę odczynnika, który wprowadzony w postaci roztworu pozwoli
odróżnić wodny roztwór kwasu sorbowego i wodny roztwór sorbinianu potasu
o jednakowych stężeniach. Odpowiedź uzasadnij.
Do probówek oznaczonych numerami 1.–4. wprowadzono wodne roztwory czterech
substancji chemicznych: wodorotlenku baru, manganianu(VII) potasu, fenolanu sodu
i chlorku żelaza(III). Stężenie molowe każdego roztworu wynosiło 0,10 mol ∙ dm–3.
Wpisz do schematu wzory odpowiednich drobin, tak aby powstało równanie procesu
decydującego o odczynie roztworu fenolanu sodu. Zastosuj definicję kwasu i zasady
Brønsteda.
Przeprowadzono doświadczenie, w którym do dwóch probówek z wodnym roztworem
Na2SO3 dodano:
do probówki 1. – kilka kropel roztworu fenoloftaleiny
do probówki 2. – nadmiar stężonego HCl (aq).
9.1. (0–1)
Wygląd zawartości probówki 1. po dodaniu do niej roztworu
fenoloftaleiny pokazano na zdjęciu.
Wpisz do schematu wzory odpowiednich drobin tak,
aby powstało równanie procesu decydującego o odczynie
roztworu w probówce 1. Zastosuj definicję kwasu i zasady
Brønsteda.
9.2. (0–1)
Napisz, co zaobserwowano podczas doświadczenia w probówce 2. po dodaniu
odczynnika. Napisz w formie jonowej skróconej równanie reakcji, która była przyczyną
zaobserwowanych zmian.
W dwóch zlewkach, w których znajdowała się taka sama ilość wody, rozpuszczono: w zlewce
pierwszej – amoniak, a w zlewce drugiej – chlorowodór. Użyto takich samych objętości obu
gazów, odmierzonych w tych samych warunkach ciśnienia i temperatury.
7.1. (1 pkt)
Oceń, w której zlewce znajdowała się większa liczba jonów. Odpowiedz uzasadnij.
Większa liczba jonów znajdowała się w zlewce, w której rozpuszczono
Uzasadnienie:
7.2. (1 pkt)
Przygotowane wodne roztwory amoniaku i chlorowodoru zmieszano i otrzymano roztwór
o odczynie kwasowym.
Napisz, zgodnie z teorią Brønsteda, w formie jonowej skróconej równanie reakcji, która
powoduje kwasowy odczyn otrzymanego roztworu.
W temperaturze powyżej 67℃ fenol miesza się z wodą w dowolnych proporcjach, natomiast
w przedziale temperatury 15–40℃ jego maksymalne stężenie w roztworze wodnym nie
przekracza 10%.
Do probówki wprowadzono fenol i wodę w stosunku masowym 1 : 5 i przeprowadzono
doświadczenie.
Etap 1. Zawartość probówki ogrzano do temperatury 70℃.
Etap 2. Mieszaninę ochłodzono do temperatury 25℃.
Etap 3. Dodano stechiometryczną ilość wodorotlenku sodu (w stosunku do fenolu).
24.1. (0–1)
Uzupełnij tabelę. Opisz wygląd zawartości probówki po kolejnych etapach
doświadczenia.
Wygląd zawartości probówki
po 1. etapie
po 2. etapie
po 3. etapie
24.2. (0–1)
Po pewnym czasie stwierdzono, że mieszanina otrzymana w 3. etapie ma odczyn zasadowy.
Napisz równanie reakcji odpowiadającej za odczyn tej mieszaniny na podstawie
definicji kwasów i zasad Brønsteda. Wzory odpowiednich drobin wpisz w poniższą
tabelę.
Atomy wodoru w cząsteczkach etynu są bardziej reaktywne niż atomy wodoru w alkanach
i alkenach. Przykładowo: przez metaliczny sód jest wypierany wodór z etynu i przy
nadmiarze tego alkinu reakcja przebiega zgodnie z równaniem:
2HC≡CH + 2Na
→
2HC≡CNa + H2 etynek sodu
Podobna reakcja z udziałem sodu zachodzi w ciekłym amoniaku:
2NH3 + 2Na → 2NaNH2 + H2
Z kolei działanie etynu na produkt tej reakcji (NaNH2) rozpuszczony w etoksyetanie (eterze
dietylowym) prowadzi do ponownego powstania amoniaku:
HC≡CH + NaNH2 → HC≡CNa + NH3
Etynek sodu nie jest trwałym związkiem i po wprowadzeniu do wody rozkłada się
z wydzieleniem etynu.
22.1. (0–1)
Napisz w formie cząsteczkowej równanie reakcji etynku sodu z wodą.
22.2. (0–1)
Etyn, amoniak i wodę uszereguj od najsłabszego do najsilniejszego charakteru
kwasowego.
Sól Mohra to zwyczajowa nazwa siarczanu(VI) żelaza(II) i amonu o wzorze (NH4)2Fe(SO4)2. W laboratorium chemicznym ten związek jest często używany jako wygodne i stabilne źródło jonów żelaza(II). Zarówno sama sól Mohra, jak i jej wodne roztwory są odporne na utlenianie na powietrzu.
Obecność jonów amonowych w roztworze soli Mohra powoduje, że odczyn tego roztworu nie jest obojętny.
Napisz równanie reakcji odpowiadającej za odczyn wodnego roztworu soli Mohra na podstawie definicji kwasów i zasad Brønsteda. Wzory odpowiednich drobin wpisz w poniższą tabelę.
W roztworach wodnych między jonami a dipolami wody występują oddziaływania przyciągające, które powodują, że jony ulegają hydratacji, czyli wiążą się z otaczającymi je cząsteczkami wody.
Cząsteczki wody związane z kationem metalu wykazują zdolność odszczepiania protonu, która jest tym większa, im mniejszy jest promień kationu metalu i im większy jest jego ładunek. Hydratowany kation glinu ulega dysocjacji kwasowej zgodnie z poniższym równaniem:
[Al(H2O)6]3+ + H2O ⇄ [Al(H2O)5(OH)]2+ + H3O+
Stała dysocjacji kwasowej [Al(H2O)6]3+ w temperaturze 298 K jest równa 1,4 ∙ 10–5.
Na podstawie: J. McMurry, R.C. Fay, Chemistry, Upper Saddle River 2001.
7.1. (0–1)
Dla przemiany zilustrowanej powyższym równaniem napisz wzory kwasów i zasad Brønsteda, tworzących w tej reakcji sprzężone pary.
Kwas
Zasada
sprzężona para 1.
H3O+
sprzężona para 2.
7.2. (0–1)
Oceń prawdziwość poniższych zdań. Zaznacz P, jeżeli zdanie jest prawdziwe, albo F – jeśli jest fałszywe.
1.
Zdolność odszczepiania protonu w cząsteczkach wody rośnie po ich połączeniu z kationem Al3+ w jon [Al(H2O)6]3+.
P
F
2.
Z dwóch hydratowanych jonów: [Mg(H2O)6]2+ i [Al(H2O)6]3+, słabsze właściwości kwasowe Brønsteda wykazuje kation [Al(H2O)6]3+.
Poniższy schemat jest ilustracją ciągu przemian chemicznych. Substrat A to węglowodór
aromatyczny, którego cząsteczki są zbudowane z siedmiu atomów węgla. W wyniku reakcji
monobromowania na świetle ten węglowodór tworzy tylko jeden produkt organiczny B.
A Br2, światło1. B NaOH, woda2. C
Związek C reaguje z sodem i tworzy związek D. Do probówki, w której znajdowały się
kryształy związku D, dolano wodę.
Uzupełnij poniższe zdania – wybierz i zaznacz jedną odpowiedź spośród podanych
w każdym nawiasie.
Związek D (ulega / nie ulega) hydrolizie. Anion związku D jest (słabszą / mocniejszą)
zasadą niż anion wodorotlenkowy i w reakcji z wodą pełni funkcję (kwasu / zasady)
Brønsteda.
Na kwasowość i zasadowość związków organicznych mają wpływ podstawniki znajdujące się
w cząsteczkach w sąsiedztwie grup funkcyjnych. Przykładem takiego wpływu jest efekt
indukcyjny, czyli oddziaływanie podstawników polegające na przyciąganiu (–I) lub
odpychaniu (+I) elektronów, co prowadzi do zmiany stopnia polaryzacji wiązań w cząsteczce.
Ujemny efekt indukcyjny (–I) skutkuje wzrostem mocy kwasów i obniżeniem mocy zasad.
Przeciwnie działa dodatni efekt indukcyjny (+I).
Na poniższym schemacie przedstawiono kierunek i wielkość efektu indukcyjnego wybranych
podstawników względem wodoru.
Odpowiedz na poniższe pytania i uzasadnij odpowiedź. W uzasadnieniu porównaj wpływ
podstawników na efekt indukcyjny.
Czy kwas 2‑chloropropanowy jest mocniejszy niż kwas 2‑hydroksypropanowy? (TAK / NIE), ponieważ:
Czy 2‑hydroksypropanoamina jest mocniejszą zasadą niż propanoamina? (TAK / NIE), ponieważ:
Na podstawie: A. Bielański, Podstawy chemii nieorganicznej, Warszawa 2004.
24.1. (0–1)
Uszereguj jony obecne w wodnym roztworze kwasu ortofosforowego(V) i powstające
podczas protolizy (dysocjacji) tego kwasu według wzrastających stężeń. Napisz wzory
tych jonów w odpowiedniej kolejności.
najmniejsze stężenie jonów
największe stężenie jonów
24.2. (0–1)
Napisz wzory tych jonów, obecnych w wodnym roztworze kwasu ortofosforowego(V),
które zgodnie z teorią kwasów i zasad Brønsteda mogą pełnić w reakcjach chemicznych
funkcję zarówno kwasu, jak i zasady.
Przeprowadzono doświadczenie, podczas którego do kolby zawierającej 100 cm3 wodnego
roztworu jednoprotonowego kwasu HA dodawano porcjami wodny roztwór wodorotlenku sodu
o stężeniu 0,1 mol · dm−3 i mierzono pH mieszaniny reakcyjnej. Podczas doświadczenia
zachodziła reakcja opisana schematem:
HA + NaOH → NaA + H2O
Doświadczenie prowadzono w temperaturze 25°C. Jego przebieg zilustrowano poniższym
wykresem, zwanym krzywą miareczkowania.
Po dodaniu takiej objętości roztworu wodorotlenku sodu, w jakiej znajdowała się liczba moli
NaOH równa liczbie moli kwasu HA w roztworze wziętym do analizy, w układzie został
osiągnięty punkt równoważnikowy (PR). W opisanym doświadczeniu pH w punkcie
równoważnikowym było równe 8,6.
Po wykonaniu doświadczenia sformułowano następujący wniosek: Na podstawie otrzymanych wyników można jednoznacznie stwierdzić, że kwas HA nie jest
mocnym elektrolitem.
Rozstrzygnij, czy powyższy wniosek jest prawdziwy. Uzasadnij swoją odpowiedź –
napisz w formie jonowej skróconej równanie reakcji ilustrujące równowagę, która
ustaliła się w punkcie równoważnikowym. Użyj ogólnego wzoru kwasu HA.
Skroplony amoniak jest rozpuszczalnikiem, który – podobnie jak woda – ulega autodysocjacji
polegającej na przeniesieniu protonu między cząsteczkami rozpuszczalnika. Rezultatem tego
procesu jest powstanie kationów NH+4 i anionów NH−2.
Wszystkie substancje chemiczne, które w skroplonym amoniaku zwiększają stężenie kationów
NH+4, w tych warunkach są kwasami, a te związki chemiczne, które w skroplonym amoniaku
zwiększają stężenie anionów NH−2, są zasadami. Zobojętnianie w skroplonym amoniaku
polega na reakcji kationów NH+4 i anionów NH−2 z wytworzeniem cząsteczek NH3.
Na podstawie: L. Kolditz (red.), Chemia nieorganiczna, Warszawa 1994.
Amidek cynku o wzorze Zn(NH2)2nie rozpuszcza się w skroplonym amoniaku. Ten związek
łatwo reaguje z chlorkiem amonu rozpuszczonym w skroplonym amoniaku, a także z amidkiem
potasu o wzorze KNH2. Oznacza to, że amidek cynku ma charakter amfoteryczny. Produktem
reakcji z amidkiem potasu – użytym w nadmiarze – jest jon kompleksowy o liczbie koordynacji
równej 4, w którym jony amidkowe NH−2 pełnią funkcję ligandów.
Na podstawie: J.D. Lee, Zwięzła chemia nieorganiczna, Warszawa 1999.
Napisz:
w formie jonowej skróconej równanie reakcji zachodzącej w skroplonym amoniaku między amidkiem cynku a chlorkiem amonu;
w formie cząsteczkowej równanie reakcji zachodzącej w skroplonym amoniaku między amidkiem cynku a amidkiem potasu użytym w nadmiarze.
