Kwas szczawiowy (etanodiowy) to najprostszy kwas dikarboksylowy o wzorze sumarycznym
H2C2O4. Szczawian magnezu MgC2O4 jest bezbarwnym krystalicznym ciałem stałym, które
trudno rozpuszcza się w wodzie. Kationy magnezu mają zdolność tworzenia
z anionami szczawianowymi jonów kompleksowych o wzorze [Mg(C2O4)2]2–. Sole
zawierające ten jon są rozpuszczalne w wodzie.
W poniższej tabeli przedstawiono informacje o rozpuszczalności w wodzie szczawianów
wybranych metali w temperaturze pokojowej.
CaC2O4
Na2C2O4
K2C2O4
BaC2O4
praktycznie nierozpuszczalny
rozpuszczalny
rozpuszczalny
praktycznie nierozpuszczalny
Na podstawie: J. Minczewski, Z. Marczenko, Chemia analityczna. Podstawy teoretyczne i analiza jakościowa,
Warszawa 2001 oraz W. Mizerski, Tablice chemiczne, Warszawa 1997.
14.1. (0-1)
Sformułuj hipotezę na temat zachowania szczawianu magnezu w kontakcie
z roztworem zawierającym jony szczawianowe. Uwzględnij wytrącanie lub
roztwarzanie związków magnezu.
14.2. (0-1)
Zaprojektuj doświadczenie, którego przebieg potwierdzi sformułowaną hipotezę.
Uzupełnij poniższy schemat − wpisz wzory soli wybranych spośród następujących:
CaC2O4
K2C2O4
MgCl2
MgCO3
14.3. (0-1)
Napisz w formie jonowej skróconej równania reakcji zachodzących w czasie
doświadczenia.
Związek o wzorze H3AsO3 w środowisku o odczynie kwasowym reaguje z cynkiem zgodnie
z następującym schematem:
Zn + H3AsO3 + H+ ⟶ Zn2+ + As + H2O
Wybierz i podkreśl w każdym nawiasie poprawne uzupełnienie poniższych zdań.
W opisanej reakcji związek o wzorze H3AsO3 pełni funkcję (reduktora / utleniacza), gdyż ulega (redukcji / utlenieniu). W czasie reakcji stopień utlenienia wodoru (nie ulega zmianie / się zmniejsza / się zwiększa).
W trakcie opisanej reakcji pH roztworu, w którym ona zachodzi, (nie ulega zmianie / maleje / wzrasta).
Kolorymetria jest metodą stosowaną w analizie chemicznej. Dzięki niej można określić
stężenie barwnego roztworu badanej substancji. Metoda ta wykorzystuje zjawisko
pochłaniania przez barwny roztwór promieniowania elektromagnetycznego o określonej
długości fali z zakresu światła widzialnego. Im większe jest stężenie badanej substancji
w roztworze, w tym większym stopniu roztwór ten pochłania promieniowanie, a więc osłabia
natężenie promieniowania przepuszczanego przez roztwór. Osłabienie to można zmierzyć,
a jego miarą jest wielkość zwana absorbancją. Jeżeli serię pomiarów absorbancji roztworów
badanej substancji w danym rozpuszczalniku przeprowadza się w tych samych warunkach,
umieszczając próbki roztworów w identycznych naczynkach, wartości absorbancji zależą
tylko od stężenia tych roztworów.
Jednym z zastosowań metody kolorymetrycznej jest oznaczanie stężenia jonów żelaza(III),
które z jonami tiocyjanianowymi SCN– tworzą jony kompleksowe [Fe(SCN)]2+. Jony te
obecne w roztworze wodnym nadają mu intensywne krwistoczerwone zabarwienie,
umożliwiające wykrycie nawet śladowych ilości żelaza.
W celu wyznaczenia zawartości żelaza w postaci jonów żelaza(III) w badanym roztworze
przeprowadzono opisane poniżej doświadczenie.
Wykonano pomiar absorbancji A trzech wodnych roztworów o znanym stężeniu jonów
[Fe(SCN)]2+, umieszczając je w identycznych naczynkach. Wyniki pomiarów zestawiono
w tabeli.
Stężenie jonów [Fe(SCN)]2+, mol · dm–3
Absorbancja A
0,25·10–4
0,24
0,65·10–4
0,62
1,05·10–4
1,01
Próbkę 10,00 cm3 badanego roztworu umieszczono w kolbie miarowej o pojemności
50,00 cm3 i do kolby dodano w nadmiarze bezbarwny wodny roztwór tiocyjanianu potasu
KSCN tak, aby powstał kompleks [Fe(SCN)]2+. Zawartość kolby dopełniono do kreski wodą
destylowaną i dokładnie wymieszano. Następnie pobrano z niej próbkę i zmierzono jej
absorbancję w takich samych warunkach, w jakich wykonano wcześniejszy pomiar
absorbancji roztworów o znanym stężeniu. Zmierzona absorbancja A próbki badanego
roztworu wyniosła 0,44.
Na podstawie: D.A. Skoog, D.M. West, F.J. Holler, S.R. Crouch, Podstawy chemii analitycznej, t. 2,
Warszawa 2007, s. 301–302; A. Bielański, Podstawy chemii nieorganicznej, Warszawa 2010, s. 963.
a)
Narysuj wykres zależności absorbancji A roztworów o znanym stężeniu i oszacuj wartość stężenia jonów [Fe(SCN)]2+ w badanym roztworze.
b)
Oblicz, ile mikrogramów (μg) żelaza w postaci jonów żelaza(III) zawierała początkowa próbka badanego roztworu o objętości 10 cm3.
Fluorek wapnia CaF2 występuje w przyrodzie jako minerał fluoryt. Czysty fluorek wapnia jest
substancją trudno rozpuszczalną w wodzie i można go łatwo wytrącić w postaci
drobnokrystalicznego osadu. Proces rozpuszczania trudno rozpuszczalnej substancji jonowej
możemy przedstawić równaniem:
AxBy(stały) ⇄ xAy+(roztwór) + yBx–(roztwór)
Stała równowagi opisująca ten proces wyraża się równaniem:
Kc = CxAy+(roztw.) ⋅ CyBx–(roztw.)
jest nazywana iloczynem rozpuszczalności substancji AxBy i oznaczana symbolem
KSO(AxBy). Jeżeli w roztworze iloczyn stężeń jonów, na które dysocjuje dana substancja,
w potęgach odpowiadających współczynnikom stechiometrycznym z równania dysocjacji
jonowej tej substancji przekracza wartość iloczynu rozpuszczalności, to w roztworze takim
obserwujemy wytrącanie się osadu trudno rozpuszczalnej soli. Iloczyn rozpuszczalności
fluorku wapnia w wodzie wynosi KSO(CaF2) = 3,16 ⋅ 10–11.
Na podstawie: A. Bielański, Podstawy chemii nieorganicznej, t. 2, Warszawa 2002, str. 354–355, 560–561.
W zlewce o pojemności 500,00 cm3 zmieszano 130,00 cm3 roztworu chlorku wapnia
o stężeniu 0,00500 mol · dm–3 i 70 cm3 roztworu fluorku sodu o stężeniu 0,00400 mol · dm–3. Objętość powstałego roztworu była sumą objętości roztworów wyjściowych.
Napisz w postaci jonowej skróconej równanie reakcji, która przebiegła po zmieszaniu
roztworu chlorku wapnia i roztworu fluorku sodu.
Na zajęciach koła chemicznego uczniowie mieli zaplanować i wykonać doświadczenie,
podczas którego otrzymaliby wodorotlenek sodu.
Sformułowali cel doświadczenia: Otrzymywanie wodorotlenku sodu NaOH w reakcji tlenku
sodu Na2O z wodą. Następnie przystąpili do przeprowadzenia doświadczenia, wykonując
kolejne czynności i notując spostrzeżenia:
1) do kolby stożkowej wprowadzili gazowy tlen z butli,
2) wyjęli ze słoika sód i po osuszeniu go z ciekłej parafiny umieścili małe ziarno tego metalu
na łyżce do spalań,
3) zapalili sód w płomieniu palnika gazowego i płonący wprowadzili do kolby stożkowej,
4) kiedy płomień zgasł, strącili z łyżki na dno kolby jasnożółty proszek i wyjęli łyżkę
do spalań z kolby,
5) po chwili dolali do kolby stożkowej wodę i zamieszali, obserwując rozpuszczanie się
jasnożółtego proszku, czemu towarzyszyło wyraźne spienienie zawartości kolby,
6) kropla fenoloftaleiny dodana do otrzymanego roztworu zabarwiła go na malinowo.
Po przeprowadzeniu doświadczenia uczniowie wyciągnęli następujący wniosek: Sód spalany
w tlenie daje tlenek sodu, który rozpuszcza się w wodzie i z nią reaguje, a produktem tej
reakcji jest wodorotlenek sodu.
118.1 (0-1)
Analizując przebieg doświadczenia przeprowadzonego przez uczniów, wyjaśnij przyczynę spienienia się zawartości kolby
w trakcie rozpuszczania jasnożółtego proszku w wodzie.
118.2 (0-1)
Na podstawie zapisanych poprawnie przez uczniów obserwacji sformułuj właściwy
wniosek wynikający z doświadczenia.
