Właściwości fizyczne cieczy i gazów

Oto lista zadań maturalnych z danego działu chemii. Aby skorzystać z dodatkowych opcji lub wybrać zadania z pozostałych działów kliknij poniżej.

Przejdź do wyszukiwarki zadań

 

Biomedica 2022, Poziom rozszerzony (Formuła 2015)Zadanie 5. (2 pkt)

Właściwości fizyczne cieczy i gazów Podaj i uzasadnij/wyjaśnij

Temperatury wrzenia związków organicznych zależą od ich budowy, kształtu oraz wiązań występujących w ich cząsteczkach oraz pomiędzy ich cząsteczkami. Duże znaczenie ma też masa cząsteczkowa.

Podkreśl w poszczególnych podpunktach związek organiczny o wyższej temperaturze wrzenia. Wyjaśnij, dlaczego ma on wyższą temperaturę wrzenia.

  • metan, etan

  • etan, eten

  • butan, 2-metylopropan

  • etanol, kwas metanowy

To zadanie pochodzi ze zbioru matura 2022 wydawnictwa Biomedica
Kup pełny zbiór zadań

Zbiór zadań CKE, Poziom rozszerzony (Formuła 2015)Zadanie 103. (2 pkt)

Stechiometryczny stosunek reagentów Właściwości fizyczne cieczy i gazów Oblicz

Żelazo jest pierwiastkiem chemicznym, którego atomy występują w przyrodzie w postaci 4 trwałych odmian izotopowych. Najbardziej rozpowszechnioną odmianę stanowią nuklidy o liczbie masowej 56.

Silnie rozdrobnione żelazo zapala się samorzutnie w powietrzu. Produktem utleniania żelaza w wysokich temperaturach jest magnetyt, Fe3O4. Powstaje on także w czasie spalania żelaza w czystym tlenie (reakcja 1.). Oprócz tlenku Fe3O4 żelazo tworzy jeszcze 2 inne tlenki: FeO i Fe2O3. W podwyższonych temperaturach żelazo reaguje również z parą wodną według równania:

3Fe + 4H2O → Fe3O4 + 4H2

Roztwarzając czyste żelazo w kwasie solnym, uzyskuje się wodny roztwór chlorku żelaza(II) (reakcja 2.), natomiast działając gazowym chlorem na żelazo w podwyższonej temperaturze, uzyskuje się chlorek żelaza(III) (reakcja 3.). Pary chlorku żelaza(III) kondensują, tworząc ciemnobrunatne kryształy dobrze rozpuszczalne w wodzie.

Żelazo ma zdolność zastępowania mniej aktywnych metali w ich roztworach. Przebiega wtedy reakcja opisana schematem:

MeI + Me2+II → Me2+I + MeII

Powyższa przemiana zachodzi także podczas doświadczenia zilustrowanego rysunkiem:

Na podstawie: A. Bielański, Podstawy chemii nieorganicznej, Warszawa 2004, s. 917–934; M. Sienko, R. Plane, Chemia, podstawy i zastosowania, Warszawa 1996, s. 542–550; J. Sawicka i inni, Tablice chemiczne, Gdańsk 2002, s. 202.

Na 4,2 g żelaza podziałano nadmiarem pary wodnej i zainicjowano reakcję, która przebiegła z wydajnością równą 85%.

Oblicz, jaką objętość w warunkach normalnych zajmie wodór, który wydzielił się podczas opisanej przemiany.

Zbiór zadań CKE, Poziom rozszerzony (Formuła 2015)Zadanie 42. (1 pkt)

Stan równowagi Właściwości fizyczne cieczy i gazów Oblicz

Reakcja syntezy amoniaku przebiega zgodnie z równaniem:

N2 (g) + 3H2 (g) ⇄ 2NH3 (g)   Δ H = –92,4 kJ

Na położenie stanu równowagi tej reakcji wpływ mają temperatura i ciśnienie. W poniższej tabeli przedstawiono równowagowe zawartości amoniaku (w procentach objętościowych) w stechiometrycznej mieszaninie azotu i wodoru pod różnym ciśnieniem i w różnych temperaturach.

Temperatura, °C Ciśnienie, MPa
0,1 3 10 20 100
200 15,2 67,6 80,6 85,8 98,3
300 2,18 31,8 52,1 62,8 92,6
400 0,44 10,7 25,1 36,3 79,8
500 0,129 3,62 10,4 17,6 57,5
600 0,049 1,43 4,47 8,25 31,4
700 0,0223 0,66 2,14 4,11 12,9
900 0,000212 0,0044 0,13 0,44 0,87
Na podstawie: A. Bielański, Podstawy chemii nieorganicznej, Warszawa 2004, s. 649.

Zależność wiążąca wszystkie parametry określające stan gazowy materii, czyli podająca zależność pomiędzy ciśnieniem (p), objętością (V), temperaturą (T) oraz liczbą moli gazu (n) zwana jest równaniem stanu gazu doskonałego lub równaniem Clapeyrona. Równanie ma postać:

p · V = n · R · T

R oznacza uniwersalną stałą gazową. Wartość R odczytaną z zestawu Wybranych wzorów i stałych fizykochemicznych na egzamin maturalny z biologii, chemii i fizyki można używać w równaniu Clapeyrona, jeżeli p wyrażone jest w paskalach, V w metrach sześciennych, n w molach i T w kelwinach.

Oblicz, ile moli amoniaku znajduje się w 2 m3 mieszaniny reakcyjnej w temperaturze 300°C i pod ciśnieniem 10 MPa (107 Pa) po ustaleniu stanu równowagi.

Zbiór zadań CKE, Poziom rozszerzony (Formuła 2015)Zadanie 7. (1 pkt)

Stechiometryczny stosunek reagentów Właściwości fizyczne cieczy i gazów Oblicz

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.

Matura Czerwiec 2019, Poziom rozszerzony (Formuła 2007)Zadanie 8. (2 pkt)

pH Właściwości fizyczne cieczy i gazów Podaj/wymień

Przygotowano próbki następujących gazów: NO2, CH4, NH3, SO2 i O2 o jednakowej masie. Wszystkie gazy znajdują się w tych samych warunkach ciśnienia i temperatury. Przyjmij, że w opisanych warunkach NO2 nie ulega dimeryzacji.

8.1. (1 pkt)

Spośród podanych gazów wybierz i zapisz wzory tych, które po wprowadzeniu do probówek z wodnym roztworem oranżu metylowego spowodują zmianę barwy zawartości probówek.

8.2. (1 pkt)

Uporządkuj próbki gazów zgodnie z ich rosnącą objętością. Napisz wzory gazów w odpowiedniej kolejności.

najmniejsza objętość
największa objętość

Matura Maj 2014, Poziom podstawowy (Formuła 2007)Zadanie 16. (2 pkt)

Właściwości fizyczne cieczy i gazów Oblicz

Poniższa tabela zawiera dane dotyczące rozpuszczalności dwóch gazów w wodzie, w zależności od temperatury.

Wzór chemiczny Nazwa Rozpuszczalność, g/100 g H2O
0°C 20°C 40°C 60°C 80°C
O2 tlen 6,94·10–3 4,34·10–3 3,08·10–3 2,27·10–3 1,38·10–3
SO2 tlenek siarki(IV) 29,6 10,6 5,54 3,25 2,13

Na podstawie: W. Mizerski, Tablice chemiczne, Warszawa 1997.

Oceń, czy można całkowicie rozpuścić 1 mol tlenku siarki(IV) w 1 dm3 wody w temperaturze 20°C. Wykonaj odpowiednie obliczenia.

Matura Maj 2014, Poziom podstawowy (Formuła 2007)Zadanie 12. (2 pkt)

Właściwości fizyczne cieczy i gazów Zamknięte (np. testowe, prawda/fałsz)

Poniższa tabela zawiera dane dotyczące rozpuszczalności dwóch gazów w wodzie, w zależności od temperatury.

Wzór chemiczny Nazwa Rozpuszczalność, g/100 g H2O
0°C 20°C 40°C 60°C 80°C
O2 tlen 6,94·10–3 4,34·10–3 3,08·10–3 2,27·10–3 1,38·10–3
SO2 tlenek siarki(IV) 29,6 10,6 5,54 3,25 2,13

Na podstawie: W. Mizerski, Tablice chemiczne, Warszawa 1997.

Uzupełnij poniższe zdania. Wybierz i podkreśl jedno określenie spośród podanych w nawiasach.

  1. Rozpuszczalność tlenu i tlenku siarki(IV) (maleje / rośnie / nie zmienia się) w miarę obniżania temperatury.
  2. Tlen (jest dobrze / jest słabo / nie jest) rozpuszczalny w wodzie.

Matura Maj 2019, Poziom rozszerzony (Formuła 2007)Zadanie 2. (1 pkt)

Właściwości fizyczne cieczy i gazów Zamknięte (np. testowe, prawda/fałsz)

Poniższy diagram fazowy tlenku węgla(IV) przedstawia wartości temperatury i ciśnienia, w których CO2 występuje w różnych fazach: w stanie stałym, ciekłym lub gazowym. Linie ciągłe określają warunki temperatury i ciśnienia, w których istnieje trwała równowaga między dwiema fazami. W punkcie oznaczonym symbolem P3 (T = 216 K i p = 5100 hPa) CO2 występuje w trzech fazach znajdujących się w stanie równowagi.

Na podstawie: K. Pigoń, Z. Ruziewicz, Chemia fizyczna. Podstawy fenomenologiczne, Warszawa 2007.

Oceń, czy podane poniżej informacje są prawdziwe. Zaznacz P, jeśli informacja jest prawdziwa, albo F – jeśli jest fałszywa.

1. Pod ciśnieniem wyższym od 5100 hPa tlenek węgla(IV) nie występuje w ciekłym stanie skupienia. P F
2. W temperaturze 195 K i pod ciśnieniem 1013 hPa stały tlenek węgla(IV) może ulegać sublimacji. P F
3. Zmianę wartości temperatury topnienia tlenku węgla(IV) w zależności od ciśnienia ilustruje krzywa oznaczona numerem 2. P F

Matura Maj 2019, Poziom rozszerzony (Formuła 2015)Zadanie 2. (1 pkt)

Właściwości fizyczne cieczy i gazów Zamknięte (np. testowe, prawda/fałsz)

Poniższy diagram fazowy tlenku węgla(IV) przedstawia wartości temperatury i ciśnienia, w których CO2 występuje w różnych fazach: w stanie stałym, ciekłym lub gazowym. Linie ciągłe określają warunki temperatury i ciśnienia, w których istnieje trwała równowaga między dwiema fazami. W punkcie oznaczonym symbolem P3 (T = 216 K i p = 5100 hPa) CO2 występuje w trzech fazach znajdujących się w stanie równowagi.

Na podstawie: K. Pigoń, Z. Ruziewicz, Chemia fizyczna. Podstawy fenomenologiczne, Warszawa 2007.

Oceń, czy podane poniżej informacje są prawdziwe. Zaznacz P, jeśli informacja jest prawdziwa, albo F – jeśli jest fałszywa.

1. Pod ciśnieniem wyższym od 5100 hPa tlenek węgla(IV) nie występuje w ciekłym stanie skupienia. P F
2. W temperaturze 195 K i pod ciśnieniem 1013 hPa stały tlenek węgla(IV) może ulegać sublimacji. P F
3. Zmianę wartości temperatury topnienia tlenku węgla(IV) w zależności od ciśnienia ilustruje krzywa oznaczona numerem 2. P F

Matura Maj 2015, Poziom rozszerzony (Formuła 2015)Zadanie 7. (1 pkt)

Rodzaje wiązań i ich właściwości Właściwości fizyczne cieczy i gazów Zamknięte (np. testowe, prawda/fałsz)

Poniżej przedstawiono model struktury wody w stanie stałym.

Uzupełnij zdania opisujące budowę i właściwości lodu. Podkreśl właściwe określenie spośród wymienionych w każdym nawiasie.

W wodzie w stanie stałym, czyli w lodzie, każda cząsteczka wody związana jest wiązaniami (kowalencyjnymi / kowalencyjnymi spolaryzowanymi / wodorowymi / jonowymi) z czterema innymi cząsteczkami wody leżącymi w narożach czworościanu foremnego. Tworzy się w ten sposób luźna sieć cząsteczkowa o strukturze (diagonalnej / trygonalnej / tetraedrycznej), która pęka, gdy lód się topi, choć pozostają po niej skupiska zawierające 30 i więcej cząsteczek. W ciekłej wodzie cząsteczki zajmują przestrzeń mniejszą niż w sieci krystalicznej, a zatem woda o temperaturze zamarzania ma gęstość (większą / mniejszą) niż lód. Dlatego lód (tonie w / pływa po) wodzie.

Na podstawie: K.-H. Lautenschläger, W. Schröter, A. Wanninger, Nowoczesne kompendium chemii, Warszawa 2007.

Matura Czerwiec 2016, Poziom rozszerzony (Formuła 2007)Zadanie 35. (2 pkt)

Stechiometryczny stosunek reagentów Właściwości fizyczne cieczy i gazów Oblicz

W wyniku fermentacji alkoholowej glukozy, zawartej w wodnym roztworze, wydzieliło się 3,36 m3 tlenku węgla(IV), odmierzonego w temperaturze 25°C i pod ciśnieniem 995 hPa. Proces, który opisano poniższym równaniem, przebiegł z wydajnością równą 90%.

C6H12O6 → 2C2H5OH + 2CO2

Oblicz masę glukozy w roztworze przed fermentacją.
Stała gazowa R = 83,1 dm3 · hPa · mol−1 · K−1.

Matura Maj 2016, Poziom podstawowy (Formuła 2007)Zadanie 20. (2 pkt)

Właściwości fizyczne cieczy i gazów Uzupełnij/narysuj wykres, schemat lub tabelę

Scharakteryzuj metan i tlenek węgla(IV) w temperaturze pokojowej i pod ciśnieniem atmosferycznym. Wybierz ich właściwości spośród podanych poniżej i wpisz(zgodnie z podanym przykładem) w odpowiednie kolumny tabeli.

  1. ciało stałe, ciecz, gaz
  2. bezbarwny, barwny
  3. słabo rozpuszczalny w wodzie, praktycznie nierozpuszczalny w wodzie
  4. palny, niepalny
  5. gęstość mniejsza od gęstości powietrza, gęstość większa od gęstości powietrza
Metan Tlenek węgla(IV)
1.   1.  
2.   2.  
3. praktycznie nierozpuszczalny w wodzie 3. słabo rozpuszczalny w wodzie
4.   4.  
5.   5.  

Matura Maj 2016, Poziom podstawowy (Formuła 2007)Zadanie 16. (1 pkt)

Właściwości fizyczne cieczy i gazów Podaj i uzasadnij/wyjaśnij

W poniższej tabeli przedstawiono wartości rozpuszczalności dwóch związków chemicznych X i Y w wodzie w różnych temperaturach. Wiadomo, że jeden ze związków jest gazem, a drugi – ciałem stałym.

Rozpuszczalność, g/100 g H2O
0°C 20°C 40°C 60°C 80°C
związek X 29,6 10,6 5,5 3,3 2,1
związek Y 32,7 55,7 73,2 91,4 109,6

Na podstawie: W. Mizerski, Tablice chemiczne, Warszawa 2003.

Napisz, który związek jest gazem, i uzasadnij swój wybór.

Gazem jest związek oznaczony literą:

Uzasadnienie:

Matura Maj 2016, Poziom rozszerzony (Formuła 2007)Zadanie 4. (1 pkt)

Właściwości fizyczne cieczy i gazów Podaj/wymień

Poniżej przedstawiono diagram fazowy wody. Diagram ten określa wartości ciśnienia i temperatury, w których trwała jest dana faza (stała, ciekła, gazowa). Linie ciągłe wyznaczają warunki, w których ustala się równowaga między dwiema fazami. Trzy fazy współistnieją w stanie równowagi jedynie w punkcie potrójnym PP (p = 6,105 hPa, t = 0,0075°C).

Na podstawie: A. Bielański, Podstawy chemii nieorganicznej, Warszawa 2004.

Na podstawie diagramu fazowego wody uzupełnij poniższe zdania. W zdaniu 1. wybierz i zaznacz jedno określenie spośród podanych w nawiasie, a w zdaniu 2. wpisz wartość temperatury.

  1. Temperatura wrzenia wody przy zmianie ciśnienia zewnętrznego z 1013 hPa do 900 hPa (nie ulega zmianie / wzrasta / maleje).
  2. Temperatura, poniżej której – przy odpowiednim ciśnieniu – możliwa jest sublimacja lodu, jest równa °C.