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.
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.
Reakcja kwasu octowego z cynkiem przebiega zgodnie z równaniem:
Zn + 2CH3COOH → (CH3COO)2Zn + H2
b)
Wykonując obliczenia, sprawdź, czy 10 cm3 roztworu CH3COOH o stężeniu molowym równym 0,1 mol · dm−3 wystarczy do roztworzenia 1 g cynku.
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%.
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%.
Na odważkę stopu glinu z magnezem o masie 7,50 g podziałano nadmiarem rozcieńczonego
kwasu solnego. Podczas roztwarzania stopu w kwasie solnym zachodziły reakcje zilustrowane
równaniami:
2Al + 6HCl → 2AlCl3 + 3H2
Mg + 2HCl → MgCl2 + H2
W wyniku całkowitego roztworzenia stopu otrzymano klarowny roztwór, do którego dodano
nadmiar wodnego roztworu wodorotlenku sodu. Zaszły reakcje opisane równaniami:
Otrzymany nierozpuszczalny w wodzie związek odsączono, przemyto wodą, wysuszono
i zważono. Jego masa (w przeliczeniu na czysty wodorotlenek magnezu) była równa 11,67 g.
11.1. (0–2)
Oblicz zawartość procentową glinu w stopie (w procentach masowych).
Przygotowano dwie identyczne próbki oznaczone numerami I i II: w każdej próbce zmieszano
2,8 g wiórków żelaznych i 2,4 g rozdrobnionej siarki.
Próbkę I wprowadzono do probówki i ogrzano w płomieniu palnika. Stwierdzono, że żelazo
całkowicie przereagowało z siarką, w wyniku czego powstał produkt, w którym stosunek
masowy mFe : mS ≈ 7 : 4 (reakcja 1.). Po zakończeniu reakcji zawartość probówki ostudzono,
a następnie poddano działaniu kwasu solnego użytego w nadmiarze. Zaobserwowano,
że mieszanina poreakcyjna częściowo roztworzyła się w kwasie, czemu towarzyszyło
wydzielanie bezbarwnego gazu o nieprzyjemnym zapachu (reakcja 2.).
Próbkę II wprowadzono – bez uprzedniego ogrzewania – do zlewki z kwasem solnym.
Stwierdzono, że próbka częściowo roztworzyła się w nadmiarze kwasu z wydzieleniem
bezbarwnego i bezwonnego gazu (reakcja 3.).
7.1. (0–1)
Napisz w formie cząsteczkowej równania reakcji, które zaszły po poddaniu obu próbek
działaniu kwasu solnego użytego w nadmiarze (reakcja 2. i reakcja 3.).
Równanie reakcji 2.:
Równanie reakcji 3.:
7.2. (0–1)
Podaj nazwę substancji, która pozostała nieroztworzona w kwasie solnym w obu
naczyniach, i podaj nazwę metody, którą należy zastosować, aby wyodrębnić tę substancję
z mieszaniny poreakcyjnej otrzymanej po dodaniu nadmiaru kwasu solnego do obu
próbek.
Nazwa substancji:
Nazwa metody:
7.3. (0–1)
Ustal, ile gramów substancji, która pozostała nieroztworzona w kwasie solnym w obu
naczyniach, zawierały próbki.
W wodnym roztworze Cu(NO3)2 zanurzono płytkę kadmową o masie 75,0 g. Po pewnym czasie
wyjęto ją, osuszono i zważono. Jej masa wynosiła 73,0 g. Stwierdzono,
że w warunkach doświadczenia cały wydzielony metal osadził się na płytce.
21.1. (1 pkt)
Dokończ poniższe zdanie – wybierz i podkreśl właściwy opis spostrzeżenia spośród
podanych w nawiasie.
Po zanurzeniu płytki kadmowej do wodnego roztworu Cu(NO3)2 zaobserwowano po dłuższym
czasie, że barwa roztworu zmieniła się z (fioletowej na niebieską / bezbarwnej na zieloną / niebieskiej na bezbarwną).
21.2. (2 pkt)
Oblicz, ile gramów każdego z metali zawierała płytka po wyjęciu jej z roztworu. Przyjmij,
że proces osadzania metalu na płytce zachodził z wydajnością równą 100%.
Mieszaninę gazów składającą się z tlenku węgla(IV), amoniaku i metanu o objętości
9,78 dm3 przepuszczono w temperaturze 25°C i pod ciśnieniem 1013 hPa przez płuczki,
których zawartość przedstawia poniższy rysunek. Stosunek molowy amoniaku do metanu
w wyjściowej mieszaninie był równy 3 : 1. Po przepuszczeniu mieszaniny gazów przez płuczki
okazało się, że tylko jeden gaz nie został pochłonięty i opuścił zestaw płuczek.
Podczas przepuszczenia gazów przez płuczki, w płuczce z wodnym roztworem wodorotlenku
sodu zachodziła reakcja:
CO2 + 2OH– → CO2−3 + H2O
Masa tej płuczki wzrosła o 5,28 g.
Oblicz, jaką objętość zająłby w warunkach normalnych amoniak, który był składnikiem
mieszaniny. Uniwersalna stała gazowa R = 83,1 dm3·hPa·mol–1·K–1.
W zbiorniku o stałej pojemności znajdowały się w pewnych warunkach ciśnienia i temperatury
innych niż warunki normalne 2 mole metanu i 2 mole tlenu. Po zainicjowaniu reakcji przebiegła
ona zgodnie z równaniem:
CH4 (g) + 2O2 (g) →CO2 (g) + 2H2O (g)
Napisz, w jakim stosunku objętościowym i masowym zmieszano w zbiorniku metan z tlenem. Określ stosunek objętościowy tlenku węgla(IV) i pary wodnej w zbiorniku po zakończeniu reakcji. Stosunek objętościowy i masowy wyraź za pomocą najmniejszych liczb całkowitych.
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.
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
