W trzech probówkach oznaczonych numerami 1, 2, 3,
znajdowała się woda z dodatkiem oranżu metylowego.
Do każdej z tych probówek wprowadzono małą porcję
jednego z tlenków wybranych z poniższego zbioru:
Na2O
SiO2
P4O10
CuO
Zawartość każdej z probówek wymieszano
i pozostawiono na pewien czas.
14.1. (0–1)
Uzupełnij tabelę. Wpisz wzory tlenków wprowadzonych do probówek 1 i 2.
Nr probówki
Wzór tlenku
1
2
14.2. (0–1)
Napisz w formie cząsteczkowej równanie reakcji, której produkt spowodował zmianę
barwy oranżu metylowego w probówce 3.
Srebro występuje w przyrodzie jako srebro rodzime, a także jako składnik minerałów, takich
jak argentyt Ag2S czy chlorargiryt AgCl. Proces wydobywania srebra z urobku górniczego
polega na przeprowadzeniu srebra w dobrze rozpuszczalny w wodzie kompleksowy związek
cyjankowy, w którym srebro wchodzi w skład anionu o wzorze [Ag(CN)2]–. W tym celu
rozdrobniony urobek górniczy poddaje się działaniu cyjanku sodu NaCN w obecności
powietrza. Poniższe schematy są ilustracją reakcji zachodzących podczas opisanego procesu:
Na podstawie: A. Bielański, Podstawy chemii nieorganicznej, Warszawa 2010.
Z otrzymanego roztworu Na[Ag(CN)2] wydziela się srebro za pomocą metalicznego cynku.
W tej reakcji tworzy się kompleks cyjankowy o wzorze Na2[Zn(CN)4].
Na podstawie: A. Bielański, Podstawy chemii nieorganicznej, Warszawa 2010.
Napisz w formie cząsteczkowej równanie opisanej reakcji.
Większość kationów metali występuje w roztworze wodnym w postaci jonów kompleksowych,
tzw. akwakompleksów, w których cząsteczki wody otaczają jon metalu, czyli są ligandami.
Dodanie do takiego roztworu reagenta, który z kationami danego metalu tworzy trwalsze
kompleksy niż woda, powoduje wymianę ligandów. Kompleksy mogą mieć różne barwy,
zależnie od rodzaju ligandów, np. jon Fe3+ tworzy z jonami fluorkowymi F− kompleks
bezbarwny, a z jonami tiocyjanianowymi (rodankowymi) SCN− – krwistoczerwony.
W dwóch probówkach znajdował się wodny roztwór chlorku żelaza(III). Do pierwszej
probówki wsypano niewielką ilość stałego fluorku potasu, co poskutkowało odbarwieniem
żółtego roztworu, a następnie do obu probówek dodano wodny roztwór rodanku potasu
(KSCN). Stwierdzono, że tylko w probówce drugiej pojawiło się krwistoczerwone zabarwienie.
W badanych roztworach występowały jony kompleksowe żelaza(III):
I rodankowy
II fluorkowy
III akwakompleks
Uszereguj wymienione jony kompleksowe zgodnie ze wzrostem ich trwałości. Napisz
w odpowiedniej kolejności numery, którymi je oznaczono.
Siarczan(VI) wapnia jest substancją trudno rozpuszczalną w wodzie. Nasycony wodny roztwór
siarczanu(VI) wapnia, nazywany wodą gipsową, stosuje się do przeprowadzania różnych prób
w analizie chemicznej. Wykonano doświadczenie, którego przebieg zilustrowano na poniższym
rysunku.
Po dodaniu roztworu siarczanu(VI) wapnia w dwóch probówkach zaobserwowano wytrącenie
białego osadu.
Na podstawie: J. Minczewski, Z. Marczenko, Chemia analityczna, Warszawa 2001.
Napisz w formie jonowej skróconej równania reakcji, które zaszły po dodaniu wody
gipsowej do probówek I–III, albo zaznacz, że reakcja nie zaszła.
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, w którym nastąpiło przeniesienie jednego z elektronów sparowanych na wyższą energetycznie i nieobsadzoną podpowłokę, 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. (2 pkt)
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. (1 pkt)
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. (1 pkt)
Przedstaw pełną konfigurację elektronową jonu Z2+ w stanie podstawowym. Zastosuj
zapis z uwzględnieniem podpowłok.
Jony miedzi(II) tworzą wiele różnych związków kompleksowych. W roztworze wodnym nie występują w postaci prostych kationów Cu2+, lecz jako jony uwodnione, czyli akwakompleksy. W akwakompleksie jon miedzi(II) przyjmuje liczbę koordynacyjną równą 6. Ten kompleks jest mniej trwały niż kompleks miedzi(II) z amoniakiem, dlatego w obecności amoniaku o odpowiednim stężeniu w roztworze związku miedzi(II) tworzy się aminakompleks, w którym liczba koordynacyjna jonu Cu2+ także jest równa 6, ale cztery cząsteczki wody są zastąpione czterema cząsteczkami amoniaku. Nosi on nazwę jonu diakwatetraaminamiedzi(II). Obecność tych jonów nadaje roztworowi ciemnoniebieską barwę. Roztwory, w których obecne są opisane jony kompleksowe, przedstawiono na poniższych fotografiach.
Na podstawie: A. Bielański, Podstawy chemii nieorganicznej, Warszawa 2010 oraz M. Cieślak-Golonka, J. Starosta, M. Wasielewski, Wstęp do chemii koordynacyjnej, Warszawa 2010.
Napisz wzory opisanych jonów kompleksowych: akwakompleksu miedzi(II) oraz jonu diakwatetraaminamiedzi(II).
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.
Przeprowadzono dwuetapowe doświadczenie. W pierwszym etapie do dwóch probówek (A i B) z roztworem soli Mohra dodano wodny roztwór wodorotlenku sodu. Wynik doświadczenia w obu probówkach był identyczny i został przedstawiony na fotografii.
W czasie doświadczenia zaszła reakcja chemiczna opisana równaniem:
Fe2+ + 2OH– → Fe(OH)2
Zaobserwowano również, że zwilżony uniwersalny papierek wskaźnikowy umieszczony u wylotu probówki zabarwił się na niebiesko.
11.1. (0–1)
Napisz w formie jonowej skróconej równanie reakcji zachodzącej po dodaniu wodnego roztworu wodorotlenku sodu, w wyniku której powstała substancja odpowiedzialna za zmianę barwy uniwersalnego papierka wskaźnikowego.
11.2. (0–1)
W drugim etapie doświadczenia do zawartości probówki A otrzymanej w poprzednim etapie dodano wodę utlenioną, czyli roztwór nadtlenku wodoru o stężeniu 3 %. Wynik tej części doświadczenia przedstawiono na fotografii.
Napisz w formie cząsteczkowej równanie reakcji zachodzącej w probówce A.
11.3. (0–1)
Probówkę B pozostawiono przez dłuższy czas na powietrzu. W probówce zaobserwowano zmiany, które zilustrowano na poniższych fotografiach.
Wyjaśnij przyczyny obserwowanych zmian w probówce B pomimo niedodania do tej probówki żadnego odczynnika.
Poniższy schemat ilustruje przemiany 1.–5., którym ulegają związki chromu(III).
Do probówki z wodnym roztworem siarczanu(VI) chromu(III) dodawano wodny roztwór
wodorotlenku potasu. Opisane doświadczenie zilustrowano na poniższym rysunku.
Na podstawie zaobserwowanych efektów stwierdzono, że reakcja zachodzi w dwóch
etapach:
po dodaniu niewielkiej ilości roztworu wodorotlenku potasu do probówki z roztworem siarczanu(VI) chromu(III) (przemiana 4.)
przy dalszym dodawaniu roztworu wodorotlenku potasu (przemiana 5.).
10.1. (0–1)
Napisz, co zaobserwowano w pierwszym etapie tego doświadczenia
(przemiana 4.). Napisz w formie jonowej skróconej równanie reakcji, która była
przyczyną zaobserwowanej zmiany.
Obserwacja:
Równanie reakcji:
10.2. (0–1)
Napisz, co zaobserwowano w drugim etapie tego doświadczenia (przemiana 5.).
Napisz w formie jonowej skróconej równanie reakcji, która była przyczyną
zaobserwowanej zmiany.
Przygotowano wodne roztwory trzech różnych soli – CH3COONa, NaNO2, NaF – o takim
samym stężeniu molowym. Odczyn wszystkich przygotowanych roztworów był zasadowy,
ale pH każdego roztworu było inne.
17.1. (0–1)
Wpisz do poniższego schematu wzory odpowiednich drobin, tak aby powstało równanie
potwierdzające zasadowy odczyn roztworu azotanu(III) sodu – zastosuj definicję kwasu
i zasady Brønsteda.
17.2. (0–1)
Napisz wzór lub nazwę tej soli, której wodny roztwór miał najwyższe pH.
W trzech probówkach (I–III) umieszczono wodne roztwory soli potasu zawierających chrom
na VI stopniu utlenienia. Zawartość probówki III zakwaszono. Następnie do każdej probówki
dodano jeden odczynnik wybrany z poniższej listy:
wodny roztwór wodorotlenku potasu
wodny roztwór azotanu(V) sodu
wodny roztwór azotanu(V) srebra(I)
wodny roztwór siarczanu(IV) potasu.
Schemat doświadczenia i opis wyglądu zawartości probówek I–III przed reakcją i po jej
zakończeniu przedstawiono w poniższej tabeli.
12.1. (0–1)
Napisz w formie jonowej skróconej równanie reakcji zachodzącej w probówce I
po dodaniu wybranego odczynnika do roztworu soli chromu(VI) oraz napisz nazwę lub
wzór odczynnika, który dodano do probówki II w opisanym doświadczeniu.
Równanie reakcji zachodzącej w probówce I:
Nazwa lub wzór odczynnika dodanego do probówki II:
12.2. (0–1)
Napisz w formie jonowej skróconej równanie reakcji zachodzącej w probówce III
po dodaniu wybranego odczynnika do roztworu soli chromu(VI) z dodatkiem H2SO4.
12.3. (0–1)
Uzupełnij poniższe zdania – wybierz i zaznacz jedną odpowiedź spośród podanych
w każdym nawiasie.
Reakcja redoks przebiegła w probówce (I / II / III). Sól chromu(VI) pełni w tej przemianie
funkcję (reduktora / utleniacza).
Poniższy schemat przedstawia przemiany, jakim ulegają miedź i jej związki.
Cu (s) A1. CuCl2 (aq) B2. Cu(OH)2 (s) NH3 (aq)3. [Cu(NH3)4](OH)2 (aq)
8.1. (0–1)
Rozstrzygnij, czy substancją A może być kwas solny o stężeniu 10 % masowych.
Uzasadnij swoją odpowiedź. W uzasadnieniu odwołaj się do właściwości miedzi
i kwasu solnego.
Rozstrzygnięcie:
Uzasadnienie:
8.2. (0–2)
Napisz wzór sumaryczny substancji B, jeśli wiadomo, że po zajściu reakcji
i odsączeniu osadu w roztworze obecne były kationy sodu i aniony chlorkowe.
Napisz w formie jonowej równanie reakcji 3., której produktem jest m.in. jon
kompleksowy o wzorze [Cu(NH3)4]2+.
Wzór substancji B:
Równanie reakcji 3.:
8.3. (0–1)
Spośród podanych poniżej wzorów wybierz wzory wszystkich substancji, w których
wodnych roztworach na zimno roztwarza się wodorotlenek miedzi(II). Napisz numery
wybranych wzorów.
Produktem spalania metalicznego sodu w tlenie jest nadtlenek sodu o wzorze Na2O2.
W wyniku reakcji tego związku z sodem w podwyższonej temperaturze można otrzymać
tlenek sodu Na2O. Każdy z opisanych związków sodu z tlenem ma budowę jonową i tworzy
sieć krystaliczną zbudowaną z kationów i anionów.
Nadtlenek sodu reaguje gwałtownie z wodą. Jednym z produktów tej reakcji, zachodzącej
bez zmiany stopni utlenienia, jest nadtlenek wodoru H2O2.
Na podstawie: A. Bielański, Podstawy chemii nieorganicznej, Warszawa 2006.
6.1. (0–1)
Napisz wzór anionu występującego w nadtlenku sodu oraz wzór anionu
występującego w tlenku sodu.
Wzór anionu w nadtlenku sodu:
Wzór anionu w tlenku sodu:
6.2. (0–1)
Napisz w formie cząsteczkowej równanie reakcji nadtlenku sodu z wodą.
Bor tworzy z chlorem związek o wzorze BCl3, występujący w postaci płaskich trójkątnych
cząsteczek. Te cząsteczki mogą łączyć się z innymi drobinami zawierającymi wolne pary
elektronowe. Chlorek boru reaguje z wodą i podczas tej reakcji tworzą się H3BO3 (kwas
ortoborowy) oraz HCl.
Na podstawie: A. Bielański, Podstawy chemii nieorganicznej, Warszawa 2004.
3.1. (0–1)
Narysuj wzór elektronowy chlorku boru. Uwzględnij wolne pary elektronowe.
3.2. (0–1)
Spośród wymienionych drobin:
Cl–
NH+4
CH4
NH3
wybierz te, które mogą łączyć się z chlorkiem boru, i napisz ich wzory. Wyjaśnij,
dlaczego cząsteczki chlorku boru mają zdolność do tworzenia wiązań z tymi
drobinami. Odwołaj się do struktury elektronowej cząsteczek chlorku boru.
Z chlorkiem boru mogą łączyć się:
Cząsteczki chlorku boru mają zdolność do tworzenia wiązań z wybranymi drobinami,
ponieważ
3.3. (0–1)
Napisz w formie cząsteczkowej równanie reakcji chlorku boru z wodą.
Jon kompleksowy składa się z atomu centralnego i ligandów. Funkcję atomu centralnego
spełniają najczęściej kationy metali. Ligandami są drobiny chemiczne, które łączą się z atomem
(jonem) centralnym wiązaniem koordynacyjnym za pomocą wolnej pary elektronowej atomu
donorowego wchodzącego w skład ligandu. Ligandami mogą być cząsteczki obojętne, np.
H2O, NH3, lub aniony, np. Cl−, OH−.
Powstawanie kompleksu jonu metalu M z ligandami L można opisać sumarycznym
równaniem:
M + nL ⇄ MLn
Indeks n oznacza liczbę ligandów, z którymi łączy się jon metalu.
Na podstawie: J. Minczewski, Z. Marczenko, Chemia analityczna, Warszawa 2001
oraz M. Cieślak-Golonka, J. Starosta, M. Wasielewski, Wstęp do chemii koordynacyjnej, Warszawa 2010.
Poniżej przedstawiono wzór jonu kompleksowego, w którym ligandami są aniony
szczawianowe pochodzące od kwasu szczawiowego (etanodiowego) HOOC–COOH.
Uzupełnij tabelę – wpisz wzór jonu centralnego oraz wzór półstrukturalny (grupowy)
jonu, który jest ligandem.
Jon kompleksowy składa się z atomu centralnego i ligandów. Funkcję atomu centralnego
spełniają najczęściej kationy metali. Ligandami są drobiny chemiczne, które łączą się z atomem
(jonem) centralnym wiązaniem koordynacyjnym za pomocą wolnej pary elektronowej atomu
donorowego wchodzącego w skład ligandu. Ligandami mogą być cząsteczki obojętne, np.
H2O, NH3, lub aniony, np. Cl−, OH−.
Powstawanie kompleksu jonu metalu M z ligandami L można opisać sumarycznym
równaniem:
M + nL ⇄ MLn
Indeks n oznacza liczbę ligandów, z którymi łączy się jon metalu.
Na podstawie: J. Minczewski, Z. Marczenko, Chemia analityczna, Warszawa 2001
oraz M. Cieślak-Golonka, J. Starosta, M. Wasielewski, Wstęp do chemii koordynacyjnej, Warszawa 2010.
Jony kadmu(II) tworzą z anionami jodkowymi jon kompleksowy, w którym przyjmują liczbę
koordynacyjną n = 4.
W przedstawionej poniżej konfiguracji elektronowej atomu kadmu w stanie
podstawowym podkreśl fragment, który nie występuje w jonie kadmu(II), oraz napisz
wzór kompleksu jonów kadmu(II) z anionami jodkowymi.
48Cd 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p6 4d10 5s2
Wzór kompleksu jonów kadmu(II) z anionami jodkowymi:
W celu porównania mocy kwasu siarkowego(VI), fenolu, kwasu etanowego i kwasu
węglowego przeprowadzono doświadczenie zilustrowane poniższym schematem. Wszystkie
użyte roztwory zostały świeżo przygotowane.
W probówkach I i III zaobserwowano wydzielanie się pęcherzyków gazu, a w probówce II – po
zmieszaniu wodnych roztworów użytych do doświadczenia – nie przebiegła reakcja
wodorowęglanu sodu z fenolem.
16.1. (0–1)
Sformułowane obserwacje i wnioski nie pozwalają na jednoznaczne określenie mocy badanych
kwasów.
Jaką reakcję chemiczną należy dodatkowo przeprowadzić, aby możliwe było
uszeregowanie wszystkich badanych kwasów od najsłabszego do najmocniejszego?
Uzupełnij schemat – wybierz i podkreśl wzór jednego odczynnika z zestawu I oraz wzór
jednego odczynnika z zestawu II.
16.2. (0–1)
Napisz w formie cząsteczkowej równanie reakcji zachodzącej podczas dodatkowego
doświadczenia.
Węglan sodu występuje w postaci soli bezwodnej oraz w postaci hydratu zawierającego 63%
masowych wody. Obie formy rozpuszczają się w wodzie. Uwodniony węglan sodu tworzy
bezbarwne kryształy, które podczas ogrzewania uwalniają wodę krystalizacyjną i rozpuszczają
się w niej.
Rozpuszczalność węglanu sodu (w przeliczeniu na sól bezwodną) w temperaturze 40 °C jest
równa 48,8 g na 100 g wody.
Na podstawie: J. Sawicka, A. Janich-Kilian, W. Cejner-Mania, G. Urbańczyk, Tablice chemiczne, Gdańsk 2015.
Oceń, czy podane poniżej informacje są prawdziwe. Zaznacz P, jeśli informacja jest
prawdziwa, albo F – jeśli jest fałszywa.
1.
W wodnym roztworze węglanu sodu znajdują się aniony, które mogą pełnić funkcję wyłącznie zasady Brønsteda.
P
F
2.
W wodnym roztworze węglanu sodu nie ma anionów, które mogą pełnić funkcję zarówno kwasu, jak i zasady Brønsteda.
P
F
3.
Hydrat węglanu sodu rozpuszcza się w wodzie, w wyniku czego tworzy roztwór o odczynie zasadowym.
