Uczniowie wykonali doświadczenie, w którym porównywali barwy różnych wskaźników pH w wodnych roztworach HCl, NaCl i NaOH. Wszystkie roztwory miały jednakową wartość stężenia, równą 0,1 mol · dm−3. W doświadczeniu użyto:
wskaźnika A – fenoloftaleiny – dodanego do jednej probówki
wskaźnika B – czerwieni Kongo – dodanego do dwóch probówek
wskaźnika C – błękitu bromotymolowego – dodanego do trzech probówek.
Każdy roztwór badano z zastosowaniem dwóch wybranych wskaźników.
Wyniki doświadczenia pokazano na zdjęciach zamieszczonych w tabeli.
Uzupełnij tabelę. Wpisz:
nad zdjęciem każdej probówki literę A, B albo C, odpowiadającą wskaźnikowi, który wprowadzono do tej probówki
w dolnym wierszu tabeli wzór każdej z substancji, której roztwory z dodanymi wskaźnikami pokazano na zdjęciach.
Wzór szkieletowy związku organicznego odzwierciedla kształt jego łańcucha węglowego. We wzorze tym nie zaznacza się atomów węgla i połączonych z nimi atomów wodoru, lecz rysuje się szkielet węglowy w postaci linii łamanych z uwzględnieniem wiązań wielokrotnych, podaje się wzory grup funkcyjnych oraz symbole podstawników (atomów) innych niż wodór. Czasami we wzorze tym uwzględnia się wybrany atom węgla.
Cyklopentolat to lek stosowany w okulistyce. Jego roztwór podaje się przed zabiegami i badaniami okulistycznymi, ponieważ wykazuje mniej działań niepożądanych w porównaniu ze stosowaną wcześniej atropiną. Poniżej przedstawiono wzór szkieletowy cyklopentolatu.
Na podstawie: P. Graham, Chemia medyczna, Warszawa 2019.
12.1. (0–2)
Uzupełnij tabelę. Podaj stopnie utlenienia oraz typ hybrydyzacji orbitali walencyjnych atomów węgla oznaczonych literami a i b we wzorze cząsteczki cyklopentolatu.
Stopień utlenienia
Typ hybrydyzacji
Carbon atom 𝒂
Carbon atom 𝒃
12.2. (0–1)
Cyklopentolat poddano hydrolizie w odpowiednich warunkach w środowisku kwasowym. W wyniku reakcji otrzymano dwa produkty organiczne, z których jeden był związkiem jonowym.
Narysuj wzór półstrukturalny (grupowy) kationu powstałego w tej reakcji.
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)
Ten związek krystalizuje z roztworu jako sól uwodniona.
Na podstawie: A. Bielański, Podstawy chemii nieorganicznej, Warszawa 2018;
C. Housecroft, A.G. Sharpe, Inorganic chemistry, Harlow 2018.
Jeden z anionów kwasu tiosiarkowego ulega dysocjacji zasadowej. Stała 𝐾b tego procesu
jest równa 5,49 ∙ 10−13 .
Uzupełnij schemat tak, aby powstało równanie procesu dysocjacji zasadowej
opisanego anionu kwasu tiosiarkowego. Zastosuj definicję kwasu i zasady Brønsteda.
Poniżej przedstawiono w przypadkowej kolejności wzory trzech związków: dwa z nich
występują w produktach rafinacji ropy naftowej, a jeden jest stosowany jako dodatek do
paliwa, bo zapobiega zbyt gwałtownemu spalaniu w komorze silnika (antydetonator).
Uzupełnij tabelę. Wpisz numery, którymi oznaczono opisane związki.
Źródłem informacji o budowie związku jest m.in. indeks niedoboru wodoru, czyli liczba równa
sumarycznej liczbie pierścieni i liczbie wiązań 𝜋 w strukturze związku organicznego. Wartość
indeksu to także liczba cząsteczek wodoru, które należy dodać do cząsteczki danego
związku organicznego, aby przekształcić ją w acykliczną cząsteczkę nasyconą.
Na podstawie: T.W.G. Solomons, C.B. Fryhle, S.A. Snyder, Chemia organiczna, Warszawa 2022.
15.1. (0–1)
Uzupełnij tabelę. Wpisz wartości indeksu niedoboru wodoru dla dwóch
węglowodorów: cykloheksanu i heks-1-enu.
Cykloheksan
Heks-1-en
Indeks niedoboru wodoru
15.2. (0–2)
Dwa węglowodory – A i B – mają po 6 atomów węgla w cząsteczkach i taki sam wzór
sumaryczny oraz jednakowy indeks niedoboru wodoru równy 2. W obecności katalizatora
platynowego te związki reagują z wodorem i tworzą związki nasycone. Do reakcji jednego
mola węglowodoru B potrzeba dwa razy więcej wodoru niż do reakcji jednego mola
węglowodoru A. Ponadto wiadomo, że:
w cząsteczkach węglowodoru A nie występują trzeciorzędowe atomy węgla
łańcuch węglowodoru B jest nierozgałęziony i zawiera cztery atomy węgla o hybrydyzacji orbitali walencyjnych sp2. W wyniku polimeryzacji węglowodoru B można otrzymać związek o wzorze:
Napisz równanie reakcji węglowodoru A z wodorem oraz wzór węglowodoru B.
Zastosuj wzory półstrukturalne (grupowe) lub uproszczone związków organicznych.
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)
Tiosiarczan sodu reaguje z bromem i jest stosowany do jego neutralizacji. Reakcja zachodzi
zgodnie ze schematem:
S2O2–3 + Br2 + H2O → SO2–4 + H+ + Br–
16.1 (0–1)
Uzupełnij schemat. Wpisz liczbę elektronów pobranych oraz liczbę elektronów
oddanych przez 1 mol substratu. Wartości zapisz z odpowiednim znakiem (+, – ).
16.2 (0–1)
Uzupełnij współczynniki stechiometryczne w poniższym schemacie.
Reakcja Hecka jest stosowana do łączenia cząsteczek dwóch różnych związków
organicznych z utworzeniem nowego wiązania węgiel – węgiel. Jednym z substratów tej
reakcji jest halogenopochodna węglowodoru aromatycznego (halogenek arylu), a drugim –
związek nienasycony z podwójnym wiązaniem przy skrajnym atomie węgla. W odpowiednich
warunkach reakcja przebiega zgodnie z równaniem:
W jednym z etapów produkcji leku przeciwzapalnego – naproksenu – stosuje się reakcję
Hecka. W jej wyniku powstaje związek Q, którego wzór przedstawiono poniżej.
Na podstawie: B. Cornils, W.A. Herrmann, Applied Homogeneous Catalysis with Organometallic Compounds,
Weinheim 2002.
19.1. (0–1)
Dokończ zdanie. Wybierz właściwą odpowiedź spośród podanych.
W celu otrzymania związku Q w reakcji Hecka należy jako substratu użyć substancji o wzorze
19.2. (0–2)
Uzupełnij tabelę. Wpisz formalne stopnie utlenienia oraz typ hybrydyzacji (sp, sp2, sp3) orbitali walencyjnych atomów węgla oznaczonych we wzorze związku Q literami a i b.
Dwa pierwiastki oznaczone umownie literami A i X należą do jednego bloku konfiguracyjnego. Pierwiastek A leży w drugim okresie układu okresowego pierwiastków, a pierwiastek X – w trzecim. Wiadomo, że w stanie podstawowym:
atomy obu tych pierwiastków mają po jednym niesparowanym elektronie
liczba elektronów walencyjnych atomu X jest większa niż liczba elektronów walencyjnych atomu A.
1.1. (0–1)
Uzupełnij tabelę. Wpisz symbol pierwiastka A i symbol pierwiastka X oraz symbol bloku konfiguracyjnego, do którego należą te pierwiastki.
Symbol pierwiastka
Symbol bloku konfiguracyjnego
Pierwiastek A
Pierwiastek X
1.2. (0–1)
Uzupełnij tabelę. Wpisz wartości liczb kwantowych: głównej i pobocznej, które opisują stan kwantowy niesparowanego elektronu atomu X w stanie podstawowym.
O dwóch pierwiastkach umownie oznaczonych literami E i X wiadomo, że:
elektrony atomu E w stanie podstawowym zajmują osiem orbitali, przy czym sześć z nich jest całkowicie zapełnionych
konfigurację elektronową atomu X w jednym ze stanów wzbudzonych przedstawia poniższy zapis.
1.1. (0–2)
Uzupełnij tabelę. Napisz symbole pierwiastków E i X, symbol bloku konfiguracyjnego,
do którego należy każdy z pierwiastków, oraz podaj sumaryczną liczbę elektronów
w podpowłokach walencyjnych.
Symbol pierwiastka
Symbol bloku konfiguracyjnego
Sumaryczna liczba elektronów w podpowłokach walencyjnych
Pierwiastek E
Pierwiastek X
1.2. (0–1)
Uzupełnij tabelę. Napisz wartości dwóch liczb kwantowych: głównej i pobocznej, które
opisują stan kwantowy jednego z niesparowanych elektronów atomu E w stanie
podstawowym.
Liczby kwantowe
główna liczba kwantowa 𝑛
poboczna liczba kwantowa 𝑙
Wartości liczb kwantowych
1.3. (0–1)
Przedstaw pełną konfigurację elektronową jonu X− w stanie podstawowym. Zastosuj
zapis konfiguracji elektronowej z uwzględnieniem podpowłok.
Jądra niektórych ciężkich pierwiastków bombardowane neutronami ulegają rozszczepieniu, czyli
rozpadowi na mniejsze części. Poniższy schemat przedstawia jedną z możliwych reakcji
rozszczepienia
jądra uranu 235U.
23592U + 10n → 14156Ba + 92ZE + 10a
Źródło: A. Bielański, Podstawy chemii nieorganicznej, Warszawa 2012.
Uzupełnij poniższą tabelę. Zapisz symbol pierwiastka E oraz liczbę neutronów (a) uwalnianych
podczas reakcji rozszczepienia pojedynczego jądra uranu
235U.
