Uczeń otrzymał polecenie przeprowadzenia doświadczenia, w którym zachodziła reakcja redoks.
Jako utleniacza uczeń mógł użyć manganianu(VII) potasu lub dichromianu(VI) sodu. Zgodnie z instrukcją nauczyciela reduktorem w doświadczeniu miał być roztwór siarczanu(IV) sodu, a reakcja miała zostać przeprowadzona w środowisku kwasu siarkowego(VI) o stężeniu 0,1 mol · dm−3. Poniższe zdjęcia przedstawiają początkową (zdjęcie 1) i końcową (zdjęcie 2) fazę doświadczenia.
6.1. (0–1)
Nauczyciel stwierdził, że doświadczenie zostało przeprowadzone niepoprawnie.
Wyjaśnij, na czym polegał błąd ucznia.
Wyjaśnienie:
6.2. (0–1)
Napisz w formie jonowej równanie reakcji, którą przeprowadził uczeń.
Pewien metal należy do tego samego okresu i do tego
samego bloku konfiguracyjnego co chlor. W reakcji tego
metalu z chlorem powstaje biała substancja stała, która
sublimuje w temperaturze ok. 180 °C. W fazie gazowej ta
substancja występuje w postaci dimerów, których strukturę
dimeryczną przedstawiono na rysunku.
Na podstawie: A. Bielański, Podstawy chemii nieorganicznej, Warszawa 2018.
Dokończ zdanie. Wybierz odpowiedź A albo B oraz odpowiedź 1., 2. albo 3.
W pewnym roztworze wodnym znajdowały się rozpuszczalne sole NaNO2 i Na2SO3.
Aby potwierdzić obecność jonów azotanowych(III) w tym roztworze, wykonano dwuetapowe
doświadczenie.
W etapie 1. do probówki A z badanym roztworem dodano nadmiar wodnego roztworu
substancji X, aby usunąć jony siarczanowe(IV). Strącony osad odsączono. W etapie 2. otrzymany przesącz dodano do probówki B z wodnym roztworem
manganianu(VII) potasu silnie zakwaszonym kwasem siarkowym(VI).
9.1. (0–1)
Dokończ zdanie. Zaznacz właściwą odpowiedź spośród podanych.
W etapie 1. doświadczenia jako odczynnika X użyto
kwasu solnego.
wodnego roztworu azotanu(V) magnezu.
wodnego roztworu azotanu(V) baru.
wodnego roztworu wodorotlenku potasu.
9.2. (0–1)
Napisz, jaką właściwość jonów azotanowych(III) wykorzystano podczas
przeprowadzania opisanej próby analitycznej z użyciem roztworu manganianu(VII)
potasu.
9.3. (0–1)
Uzupełnij tabelę. Wpisz, jak wyglądała zawartość probówki B przed rozpoczęciem
reakcji i po jej zakończeniu w etapie 2. doświadczenia.
Wygląd zawartości probówki B
przed reakcją
po reakcji
9.4. (0–1)
Wyjaśnij, dlaczego było konieczne usunięcie jonów siarczanowych(IV) w etapie 1.
opisanego doświadczenia.
Poniższe zdjęcia, ustawione w przypadkowej kolejności, pokazują wygląd probówek podczas
doświadczenia, którego celem było zbadanie właściwości związków manganu.
10.1 (0–1)
Uzupełnij opis doświadczenia. Wpisz we właściwe miejsca odpowiedni numer
zdjęcia.
W jednej probówce przygotowano wodny roztwór manganianu(VII) potasu (zdjęcie ),
a w kolejnej probówce – roztwór siarczanu(VI) manganu(II) z dodatkiem kwasu
siarkowego(VI) (zdjęcie ). Zawartość tych probówek wymieszano
i zaobserwowano pojawienie się barwy charakterystycznej dla jonów Mn3+. Po chwili wygląd
mieszaniny reakcyjnej zaczął się zmieniać, co potwierdziło obecność w niej związku
manganu(IV) (zdjęcie ).
10.2 (0–1)
Napisz w formie jonowej skróconej równanie reakcji, w wyniku której powstał jon Mn3+.
Kwas tiosiarkowy (kwas trioksotiosiarkowy) to związek o wzorze H2S2O3. Wartości jego
stałych dysocjacji wynoszą – odpowiednio – p𝐾a1 = 0,6 i p𝐾a2 = 1,74 .
Jon S2O2–3 ma strukturę analogiczną do jonu SO2–4. Poniżej przedstawiono jeden z możliwych
wzorów elektronowych opisujących strukturę tego anionu.
Kwas tiosiarkowy jest substancją nietrwałą, w przeciwieństwie do jego soli – tiosiarczanów.
Tiosiarczan sodu można otrzymać w wyniku ogrzewania wodnego roztworu Na2SO3
z zawiesiną koloidalnej siarki. Zachodzi wówczas reakcja opisana równaniem:
Na2SO3 (aq) + S (s) → Na2S2O3 (aq)
Zmieszano 100 cm3 roztworu AgNO3 o stężeniu 0,10 mol ∙ dm−3 i 50 cm3 roztworu
Na2S2O3 o takim samym stężeniu. Strącił się biały osad tiosiarczanu srebra(I), który szybko
zaczął żółknąć, a następnie zmienił barwę na czarną. Powstały osad odsączono. Po dodaniu
roztworu wodorotlenku baru do przesączu pojawił się biały osad. Stwierdzono, że otrzymane
stałe substancje to Ag2S (czarny osad) i BaSO4 (biały osad).
Napisz w formie jonowej równanie reakcji rozkładu tiosiarczanu srebra(I). Uwzględnij
udział wody w tym procesie.
Kwas tiosiarkowy (kwas trioksotiosiarkowy) to związek o wzorze H2S2O3. Wartości jego
stałych dysocjacji wynoszą – odpowiednio – p𝐾a1 = 0,6 i p𝐾a2 = 1,74 .
Jon S2O2–3 ma strukturę analogiczną do jonu SO2–4. Poniżej przedstawiono jeden z możliwych
wzorów elektronowych opisujących strukturę tego anionu.
Kwas tiosiarkowy jest substancją nietrwałą, w przeciwieństwie do jego soli – tiosiarczanów.
Tiosiarczan sodu można otrzymać w wyniku ogrzewania wodnego roztworu Na2SO3
z zawiesiną koloidalnej siarki. Zachodzi wówczas reakcja opisana równaniem:
Na2SO3 (aq) + S (s) → Na2S2O3 (aq)
Zmieszano 100 cm3 roztworu AgNO3 o stężeniu 0,10 mol ∙ dm−3 i 50 cm3 roztworu
Na2S2O3 o takim samym stężeniu. Strącił się biały osad tiosiarczanu srebra(I), który szybko
zaczął żółknąć, a następnie zmienił barwę na czarną. Powstały osad odsączono. Po dodaniu
roztworu wodorotlenku baru do przesączu pojawił się biały osad. Stwierdzono, że otrzymane
stałe substancje to Ag2S (czarny osad) i BaSO4 (biały osad).
Napisz w formie jonowej równanie reakcji rozkładu tiosiarczanu srebra(I). Uwzględnij
udział wody w tym procesie.
Przeprowadzono doświadczenie, w którym na
stały tlenek manganu(IV) podziałano gorącym
kwasem solnym. Wydzielający się chlor
wprowadzono do probówki, w której znajdował się
wodny roztwór pewnej soli. Przebieg
doświadczenia zilustrowano na schemacie.
Do tak powstałego roztworu po ściance probówki wprowadzono chloroform – wygląd
zawartości probówki przedstawiono na zdjęciu 1. Następnie dokładnie wymieszano jej
zawartość i pozostawiono do rozdzielenia warstw (zdjęcie 2.).
10.1. (0–2)
Opisane doświadczenie przeprowadzono z udziałem pewnej soli, której wzoru nie podano na schemacie.
Spośród wymienionych poniżej soli wybierz wzór tej, której wodny roztwór został użyty w tym doświadczeniu. Napisz jej nazwę systematyczną i uzupełnij zdanie. Zaznacz jedną odpowiedź spośród podanych w każdym nawiasie.
NaF
NaBr
NaI
Nazwa systematyczna soli:
Przebieg doświadczenia wskazuje, że wolny chlor jest (silniejszym / słabszym) utleniaczem niż wolny (fluor / brom / jod).
10.2. (0–2)
Napisz w formie jonowej skróconej równania reakcji zachodzących podczas przebiegu doświadczenia:
Srebro jest zaliczane do metali szlachetnych. Nie reaguje z wodą czy z niezanieczyszczonym powietrzem, ale w obecności tlenu reaguje z siarkowodorem, a produktem reakcji jest czarny siarczek srebra(I). Przebieg tego procesu można przedstawić równaniem:
4Ag + 2H2S + O2 → 2Ag2S + 2H2O
Powstały siarczek srebra(I) można usunąć mechanicznie lub chemicznie. Druga z tych metod polega na umieszczeniu srebrnego przedmiotu pokrytego nalotem siarczku na płytce wykonanej z glinu i zanurzonej w wodnym roztworze chlorku sodu.
Srebrny przedmiot ulega oczyszczeniu w wyniku procesu, w którym zachodzą następujące reakcje:
Al → Al3+ + 3e–
Ag2S + 2H2O + 2e– → 2Ag + H2S + 2OH–
18.1. (0–1)
Oceń, która z podanych metod usuwania siarczku srebra(I) z powierzchni srebrnego przedmiotu pozwala ograniczyć straty srebra. Odpowiedź uzasadnij.
18.2. (0–1)
Napisz w formie cząsteczkowej sumaryczne równanie reakcji zachodzącej podczas opisanego chemicznego oczyszczania srebra.
Borowodorek sodu o wzorze NaBH4 jest odczynnikiem stosowanym w chemii organicznej.
Ten związek selektywnie i z dużą wydajnością redukuje grupy karbonylowe w aldehydach
i w ketonach do grup hydroksylowych, natomiast nie redukuje grup karboksylowych ani
estrowych. Schemat redukcji grupy karbonylowej przedstawiono poniżej.
Na podstawie: L.G. Wade, Organic chemistry, Pearson Ed. 2006.
Wzory szkieletowe związków organicznych odzwierciedlają kształt cząsteczek. W tych
wzorach pomija się symbole atomów węgla i połączonych z nimi atomów wodoru, a szkielet
węglowy rysuje się jako linię łamaną oraz zaznacza – występujące w cząsteczce – wiązania
wielokrotne. Zapisuje się symbole podstawników innych niż wodór oraz wzory grup
funkcyjnych.
Borowodorek sodu jest stosowany w przemyśle farmaceutycznym do syntezy feksofenadyny
– leku przeciwhistaminowego.
Na schemacie przedstawiono za pomocą wzorów szkieletowych końcowy etap syntezy tego
związku.
Na podstawie: C.T. Goralski, B. Singaram, Organic Process Research & Development, 10 (2006) 947.
Uzupełnij zdania. Zaznacz jedną odpowiedź spośród podanych w każdym nawiasie.
W reakcji otrzymywania feksofenadyny redukcja jednego mola substratu wymaga udziału
(dwóch / trzech) moli elektronów.
Orbitalom walencyjnym atomu węgla ulegającego redukcji przypisuje się w cząsteczce
substratu hybrydyzację (sp / sp2 / sp3), a w cząsteczce produktu – hybrydyzację
(sp / sp2 / sp3).
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.
