Zbadano właściwości kwasu mrówkowego (metanowego). Przeprowadzono doświadczenie, w którym do probówki z zawiesiną wodorotlenku miedzi(II) wprowadzono wodny roztwór kwasu mrówkowego. Wygląd zawartości probówki przed dodaniem kwasu mrówkowego (zdjęcie 1.) i po jego dodaniu (zdjęcie 2.) przedstawiono poniżej.
Napisz wzór elektronowy organicznej drobiny, która występuje w produkcie reakcji. Zaznacz kreskami pary elektronowe wiązań chemicznych oraz wolne pary elektronowe.
Propan-2-on (aceton) to powszechnie stosowany rozpuszczalnik organiczny, który miesza
się z wodą bez ograniczeń. Propan-2-on można otrzymać m.in.:
w wyniku addycji wody do odpowiedniego węglowodoru w środowisku kwasowym i w obecności jonów Hg2+
podczas utleniania odpowiedniego alkoholu.
Na podstawie: W. Mizerski, Tablice chemiczne, Warszawa 2013.
Uzupełnij poniższe zdania. Zaznacz jedną odpowiedź spośród podanych w każdym
nawiasie.
W ciekłym propanonie najsilniejszymi oddziaływaniami międzycząsteczkowymi są (wiązania
wodorowe / oddziaływania dipolowe).
W wodnym roztworze propanonu pomiędzy cząsteczkami tego związku a cząsteczkami
wody (tworzą / nie tworzą) się wiązania wodorowe.
Dwa pierwiastki umownie oznaczone symbolami E i X tworzą jony proste o wzorach E2+
i X2–. Oba te jony mają konfigurację neonu.
Na poniższym modelu przedstawiono budowę kryształu substancji o wzorze ogólnym EX.
6.1. (0–2)
Napisz wzór związku, którego model przedstawiono powyżej. Użyj symboli
chemicznych pierwiastków.
Wzór związku:
Wyjaśnij, dlaczego jon E2+ ma mniejszy promień niż jon X2–. W wyjaśnieniu odwołaj
się do budowy tych jonów.
Wyjaśnienie:
6.2. (0–1)
Rozstrzygnij, czy krystaliczna substancja EX jest przewodnikiem czy izolatorem prądu
elektrycznego. Odpowiedź uzasadnij.
Tytan jest lekkim metalem odpornym na korozję. W zależności od stopnia utlenienia tytanu
chlorki tego pierwiastka odznaczają się różnymi właściwościami fizycznymi. Wartości
temperatury topnienia i temperatury wrzenia dwóch związków tytanu z chlorem zestawiono
w poniższej tabeli.
Wzór związku tytanu z chlorem
Temperatura topnienia, °C
Temperatura wrzenia, °C
TiCl2
1035
1500
TiCl4
– 24
136
Reakcja tlenku tytanu(IV) – o wzorze TiO2 – z tetrachlorometanem w temperaturze 500 °C
prowadzi do powstania chlorku tytanu(IV) oraz tlenku węgla(IV) (reakcja 1.). Z kolei chlorek
tytanu(II) – jako jedyny produkt reakcji – można otrzymać w wyniku przepuszczania par
chlorku tytanu(IV) w temperaturze 1040 °C nad metalicznym tytanem (reakcja 2.).
Na podstawie: L. Kolditz, Chemia nieorganiczna, Warszawa 1994.
3.1. (0–1)
Uzupełnij poniższe zdania dotyczące tytanu i jego chlorków. Wybierz i zaznacz jedno
określenie spośród podanych w każdym nawiasie..
Sieć krystaliczna metalicznego tytanu składa się z (atomów / kationów) otoczonych chmurą
zdelokalizowanych elektronów. W sieci krystalicznej chlorku tytanu(II) obecne są
(atomy / jony). Wraz z obniżeniem stopnia utlenienia tytanu w chlorkach (maleje / rośnie) jonowy
charakter wiązania.
3.2. (0–2)
Napisz w formie cząsteczkowej równania opisanych reakcji otrzymywania TiCl4
(reakcja 1.) i TiCl2 (reakcja 2.). Rozstrzygnij, czy dana przemiana jest reakcją
utleniania-redukcji. Zaznacz TAK albo NIE.
Gal tworzy trihalogenki, np. chlorek galu(III). W fazie stałej
chlorek galu(III) występuje głównie w postaci dimerów,
a w fazie gazowej – jako mieszanina dimerów i monomerów.
Monomer chlorku galu(III) jest płaską cząsteczką, w której
wszystkie atomy chloru są równocenne. Model dimeru
przedstawiono na rysunku.
Na podstawie: CRC Handbook of Chemistry and Physics 97th Edition, CRC Press 2017.
2.1. (0–1)
Narysuj wzór elektronowy monomeru chlorku galu(III). Zaznacz kreskami wiążące
i wolne pary elektronowe.
Wzór monomeru chlorku galu(III):
2.2. (0–1)
Uzupełnij tabelę. Napisz, jaki typ hybrydyzacji (sp, sp2 albo sp3) przypisuje się
orbitalom walencyjnym atomu galu w monomerze oraz w dimerze chlorku galu(III).
Chlorek galu(III):
monomer
dimer
Typ hybrydyzacji
2.3. (0–1)
Wyjaśnij, dlaczego monomery chlorku galu(III) mają zdolność łączenia się w dimery.
Uwzględnij sposób powstawania wiązań, dzięki którym z monomeru chlorku galu(III)
powstaje dimer.
Tytan jest lekkim metalem odpornym na korozję. W zależności od stopnia utlenienia tytanu
chlorki tego pierwiastka odznaczają się różnymi właściwościami fizycznymi. Wartości
temperatury topnienia i temperatury wrzenia dwóch związków tytanu z chlorem zestawiono
w poniższej tabeli.
Wzór związku tytanu z chlorem
Temperatura topnienia, °C
Temperatura wrzenia, °C
TiCl2
1035
1500
TiCl4
– 24
136
Reakcja tlenku tytanu(IV) – o wzorze TiO2 – z tetrachlorometanem w temperaturze 500 °C
prowadzi do powstania chlorku tytanu(IV) oraz tlenku węgla(IV) (reakcja 1.). Z kolei chlorek
tytanu(II) – jako jedyny produkt reakcji – można otrzymać w wyniku przepuszczania par
chlorku tytanu(IV) w temperaturze 1040 °C nad metalicznym tytanem (reakcja 2.).
Na podstawie: L. Kolditz, Chemia nieorganiczna, Warszawa 1994.
3.1. (0–1)
Uzupełnij poniższy schemat, tak aby przedstawiał on graficzny (klatkowy) zapis
konfiguracji elektronowej jonu Ti2+ w stanie podstawowym. W zapisie uwzględnij
numer powłoki i symbol podpowłoki.
3.2. (0–1)
Uzupełnij tabelę. Wpisz wartości dwóch liczb kwantowych: głównej i pobocznej, które
opisują stan energetyczny jednego z niesparowanych elektronów atomu tytanu
w stanie podstawowym.
Liczby kwantowe
Główna liczba kwantowa 𝑛
Poboczna liczba kwantowa 𝑙
Wartości liczb kwantowych
3.3. (0–1)
Uzupełnij poniższe zdania. Wybierz i zaznacz jedno określenie spośród podanych
w każdym nawiasie.
Sieć krystaliczna metalicznego tytanu składa się z (atomów / kationów) otoczonych chmurą
zdelokalizowanych elektronów. W sieci krystalicznej chlorku tytanu(II) obecne są
(atomy / jony). Ze wzrostem stopnia utlenienia tytanu w chlorkach (maleje / rośnie) jonowy
charakter wiązania.
3.4. (0–2)
Napisz w formie cząsteczkowej równania opisanych reakcji otrzymywania TiCl4
(reakcja 1.) i TiCl2 (reakcja 2.). Rozstrzygnij, czy dana przemiana jest reakcją
utleniania-redukcji. Zaznacz TAK albo NIE.
Gal tworzy trihalogenki, np. chlorek galu(III). W fazie stałej
chlorek galu(III) występuje głównie w postaci dimerów,
a w fazie gazowej – jako mieszanina dimerów i monomerów.
Monomer chlorku galu(III) jest płaską cząsteczką, w której
wszystkie atomy chloru są równocenne. Model dimeru
przedstawiono na rysunku.
Na podstawie: CRC Handbook of Chemistry and Physics 97th Edition, CRC Press 2017.
2.1. (0–1)
Narysuj wzór elektronowy monomeru chlorku galu(III). Zaznacz kreskami wiążące
i wolne pary elektronowe.
Wzór monomeru chlorku galu(III):
2.2. (0–1)
Uzupełnij tabelę. Napisz, jaki typ hybrydyzacji (sp, sp2 albo sp3) przypisuje się
orbitalom walencyjnym atomu galu w monomerze oraz w dimerze chlorku galu(III).
Chlorek galu(III):
monomer
dimer
Typ hybrydyzacji
2.3. (0–1)
Wyjaśnij, dlaczego monomery chlorku galu(III) mają zdolność łączenia się w dimery.
Uwzględnij sposób powstawania wiązań, dzięki którym z monomeru chlorku galu(III)
powstaje dimer.
Produktem reakcji stałego chlorku sodu ze stężonym kwasem siarkowym(VI) jest
chlorowodór. Ten związek chemiczny rozpuszcza się m.in. w wodzie i w benzenie.
W przeciwieństwie do wodnego roztworu chlorowodoru, roztwór chlorowodoru w benzenie
nie przewodzi prądu elektrycznego.
8.1. (0–1)
Uzupełnij poniższe zdania. Wybierz i zaznacz jedną odpowiedź spośród podanych
w każdym nawiasie.
Cząsteczka chlorowodoru jest (niepolarna / polarna), ponieważ wiążąca para elektronowa
jest (silniej przyciągana przez atom chloru / silniej przyciągana przez atom wodoru /
z jednakową siłą przyciągana przez oba atomy). Stężony kwas siarkowy(VI) wypiera
chlorowodór z chlorków, ponieważ chlorowodór jest (lotny / nietrwały).
8.2. (0–1)
Uzupełnij tabelę. Wpisz we właściwe pola nazwy rozpuszczalników (woda, benzen), dla
których podano wartości rozpuszczalności chlorowodoru w temperaturze 20 °C.
Rozpuszczalność, g HCl w 1 dm3 rozpuszczalnika
13,7 g chlorowodoru w 1 dm3 rozpuszczalnika
721 g chlorowodoru w 1 dm3 rozpuszczalnika
Nazwa rozpuszczalnika
8.3. (0–1)
Wyjaśnij, dlaczego wodny roztwór chlorowodoru przewodzi prąd elektryczny,
a roztwór chlorowodoru w benzenie nie przewodzi prądu. Porównaj budowę
rozpuszczalników i konsekwencje ich oddziaływań z substancją rozpuszczoną.
Liczba koordynacyjna to liczba najbliższych atomów lub jonów otaczających dany atom lub
jon w sieci krystalicznej kryształu.
Tlenek germanu(IV) jest krystalicznym ciałem stałym. Istnieje w dwóch odmianach: alfa,
α-GeO2, oraz beta, β-GeO2. Fragmenty struktur obu odmian przedstawiono poniżej (atomy
Ge – szare, atomy O – czarne).
Uzupełnij zdania. Wybierz i zaznacz jedną odpowiedź spośród podanych w każdym
nawiasie.
W odmianie α-GeO2 liczba koordynacyjna dla atomu germanu wynosi (dwa / cztery / sześć).
W strukturze odmiany β-GeO2 dla orbitali walencyjnych atomu germanu zakłada się
hybrydyzację (sp2 / sp3).
Energia sieciowa związków jonowych to ilość energii potrzebna do rozłożenia jednego mola
krystalicznej substancji na jony leżące nieskończenie daleko od siebie. Jej wartość zależy od
rozmiarów jonów i ich ładunków. Wraz ze wzrostem energii sieciowej rosną wartości
temperatury topnienia substancji krystalicznych.
W tabeli przedstawiono wartości energii sieciowej halogenków wybranych litowców.
Substancja
Energia sieciowa, kJ ∙ mol−1
Substancja
Energia sieciowa, kJ ∙ mol−1
LiF
1033
NaF
915
LiCl
𝑥
NaCl
778
LiBr
798
NaBr
𝑦
LiI
740
NaI
692
Na podstawie: A. Bielański, Podstawy chemii nieorganicznej, Warszawa 2018.
W poniższej tabeli przedstawiono wartości energii sieciowej dwóch związków oraz promieni
tworzących je jonów.
Wzór związku
Energia sieciowa, kJ ∙ mol−1
Promień kationu, pm
Promień anionu, pm
MgO
3934
76
140
LiF
1033
72
133
Na podstawie: A. Bielański, Podstawy chemii nieorganicznej, Warszawa 2018.
Wyjaśnij, dlaczego – mimo zbliżonych rozmiarów jonów – energia sieciowa tlenku
magnezu różni się znacznie od energii sieciowej fluorku litu.
Energia sieciowa związków jonowych to ilość energii potrzebna do rozłożenia jednego mola
krystalicznej substancji na jony leżące nieskończenie daleko od siebie. Jej wartość zależy od
rozmiarów jonów i ich ładunków. Wraz ze wzrostem energii sieciowej rosną wartości
temperatury topnienia substancji krystalicznych.
W tabeli przedstawiono wartości energii sieciowej halogenków wybranych litowców.
Substancja
Energia sieciowa, kJ ∙ mol−1
Substancja
Energia sieciowa, kJ ∙ mol−1
LiF
1033
NaF
915
LiCl
𝑥
NaCl
778
LiBr
798
NaBr
𝑦
LiI
740
NaI
692
Na podstawie: A. Bielański, Podstawy chemii nieorganicznej, Warszawa 2018.
Uzupełnij poniższe zdania. Wybierz i zaznacz jedną odpowiedź spośród podanych
w każdym nawiasie.
Energia sieciowa 𝑥 chlorku litu wynosi około (640 / 740 / 840) kJ ∙ mol−1, a energia
sieciowa 𝑦 bromku sodu wynosi około (640 / 740 / 840) kJ ∙ mol−1.
Temperatura topnienia chlorku sodu jest równa 801 °C, a temperatura topnienia jodku sodu
jest równa (662 / 882) °C.
Liczba koordynacyjna to liczba najbliższych atomów lub jonów otaczających dany atom lub
jon w sieci krystalicznej kryształu.
Tlenek germanu(IV) jest krystalicznym ciałem stałym. Istnieje w dwóch odmianach: alfa,
α-GeO2, oraz beta, β-GeO2. Fragmenty struktur obu odmian przedstawiono poniżej (atomy
Ge – szare, atomy O – czerwone).
Uzupełnij zdania. Wybierz i zaznacz jedną odpowiedź spośród podanych w każdym
nawiasie.
W odmianie α-GeO2 liczba koordynacyjna dla atomu germanu wynosi (dwa / cztery / sześć).
W strukturze odmiany β-GeO2 dla orbitali walencyjnych atomu germanu zakłada się
hybrydyzację (sp2 / sp3).
Energia sieciowa związków jonowych to ilość energii potrzebna do rozłożenia jednego mola
krystalicznej substancji na jony leżące nieskończenie daleko od siebie. Jej wartość zależy od
rozmiarów jonów i ich ładunków. Wraz ze wzrostem energii sieciowej rosną wartości
temperatury topnienia substancji krystalicznych.
W tabeli przedstawiono wartości energii sieciowej halogenków wybranych litowców.
Substancja
Energia sieciowa, kJ ∙ mol−1
Substancja
Energia sieciowa, kJ ∙ mol−1
LiF
1033
NaF
915
LiCl
𝑥
NaCl
778
LiBr
798
NaBr
𝑦
LiI
740
NaI
692
Na podstawie: A. Bielański, Podstawy chemii nieorganicznej, Warszawa 2018.
W poniższej tabeli przedstawiono wartości energii sieciowej dwóch związków oraz promieni
tworzących je jonów.
Wzór związku
Energia sieciowa, kJ ∙ mol−1
Promień kationu, pm
Promień anionu, pm
MgO
3934
76
140
LiF
1033
72
133
Na podstawie: A. Bielański, Podstawy chemii nieorganicznej, Warszawa 2018.
Wyjaśnij, dlaczego – mimo zbliżonych rozmiarów jonów – energia sieciowa tlenku
magnezu różni się znacznie od energii sieciowej fluorku litu.
Energia sieciowa związków jonowych to ilość energii potrzebna do rozłożenia jednego mola
krystalicznej substancji na jony leżące nieskończenie daleko od siebie. Jej wartość zależy od
rozmiarów jonów i ich ładunków. Wraz ze wzrostem energii sieciowej rosną wartości
temperatury topnienia substancji krystalicznych.
W tabeli przedstawiono wartości energii sieciowej halogenków wybranych litowców.
Substancja
Energia sieciowa, kJ ∙ mol−1
Substancja
Energia sieciowa, kJ ∙ mol−1
LiF
1033
NaF
915
LiCl
𝑥
NaCl
778
LiBr
798
NaBr
𝑦
LiI
740
NaI
692
Na podstawie: A. Bielański, Podstawy chemii nieorganicznej, Warszawa 2018.
Uzupełnij poniższe zdania. Wybierz i zaznacz jedną odpowiedź spośród podanych
w każdym nawiasie.
Energia sieciowa 𝑥 chlorku litu wynosi około (640 / 740 / 840) kJ ∙ mol−1, a energia
sieciowa 𝑦 bromku sodu wynosi około (640 / 740 / 840) kJ ∙ mol−1.
Temperatura topnienia chlorku sodu jest równa 801 °C, a temperatura topnienia jodku sodu
jest równa (662 / 882) °C.
Poniżej podano wzór półstrukturalny (grupowy) pewnego węglowodoru.
CH2 = C(CH3) – CH2 – CH = CH2
Uzupełnij poniższą tabelę. Wpisz liczbę wiązań π w cząsteczce tego węglowodoru oraz
podaj liczbę atomów węgla, którym przypisuje się określony typ hybrydyzacji.
Poniżej przedstawiono wzory półstrukturalne (grupowe) dwóch związków zapachowych:
geranialu oraz geraniolu.
Na podstawie: W. Mizerski, Tablice chemiczne, Warszawa 2013.
33.1. (0–2)
Uzupełnij tabelę. Wpisz formalny stopień utlenienia oraz typ hybrydyzacji (sp, sp2, sp3)
orbitali walencyjnych atomu węgla oznaczonego literą a w cząsteczkach geranialu
i geraniolu.
Stopień utlenienia
Typ hybrydyzacji
Geranial
Geraniol
33.2. (0–1)
Oceń prawdziwość poniższych zdań. Zaznacz P, jeśli zdanie jest prawdziwe, albo F –
jeśli jest fałszywe.
1.
Geraniol jest produktem redukcji geranialu.
P
F
2.
W cząsteczce geranialu liczba wiązań 𝜋 jest większa niż w cząsteczce geraniolu.
Ze względu na zdolność atomów węgla do łączenia się w łańcuchy ten pierwiastek tworzy
z tlenem nie tylko związki takie jak CO i CO2, lecz także mniej typowe połączenia. Jednym
z nich jest ditlenek triwęgla o wzorze sumarycznym C3O2. Cząsteczka tego związku ma
budowę liniową, atomami wewnętrznymi są w niej atomy węgla, a skrajnymi – atomy tlenu.
Ditlenek triwęgla reaguje z wodą. W tej reakcji powstaje jeden produkt – kwas
dikarboksylowy.
Na podstawie: J.E. House, Inorganic Chemistry, Elsevier, 2008.
Narysuj wzór elektronowy cząsteczki C3O2 (zaznacz kreskami wiązania chemiczne
i wolne pary elektronowe). Uzupełnij poniższe zdania. Wybierz i zaznacz jedną
odpowiedź spośród podanych w każdym nawiasie.
Wzór elektronowy:
Aby wyjaśnić budowę cząsteczki C3O2, hybrydyzację typu sp przypisuje się orbitalom
walencyjnym (trzech atomów / dwóch atomów / jednego atomu) węgla. Liczba wiązań σ
w cząsteczce C3O2 wynosi (2 / 4 / 6 / 8).
Węgiel tworzy kilka odmian alotropowych, które różnią się strukturą krystaliczną. Są wśród
nich diament, grafit i fulereny.
Oceń prawdziwość poniższych zdań. Zaznacz P, jeśli zdanie jest prawdziwe, albo F –
jeśli jest fałszywe.
1.
Odmienna budowa wewnętrzna diamentu, grafitu i fulerenów jest przyczyną różnic ich właściwości chemicznych, przy zachowaniu identycznych właściwości fizycznych.
P
F
2.
W krysztale diamentu każdy z atomów węgla tworzy kowalencyjne wiązania 𝜎 z czterema otaczającymi go atomami.
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.
Kwas sorbowy jest najczęściej stosowany do konserwacji margaryn i innych tłuszczów,
rzadziej – do konserwacji win, cydrów i napojów, które konserwuje się sorbinianami.
Wskaż cechy budowy i właściwości fizykochemiczne kwasu sorbowego oraz jego soli,
które powodują, że te substancje służą jako konserwanty odpowiednich produktów
żywnościowych. Wybierz i zaznacz jedną odpowiedź spośród podanych w każdym
nawiasie.
Do konserwacji margaryn i innych tłuszczów wybierany jest częściej kwas sorbowy, ponieważ jego cząsteczki zawierają fragmenty (polarne / niepolarne).
Do konserwacji win, cydrów i napojów używa się sorbinianów zamiast kwasu sorbowego, ponieważ ze względu na budowę jonową te sole wykazują (większą / mniejszą) od kwasu sorbowego rozpuszczalność w wodzie.
