Erytrytol jest naturalnym związkiem organicznym stosowanym jako substancja słodząca
(E968). Wzór erytrytolu w projekcji Fischera podano poniżej.
Utlenienie grupy –OH przy pierwszym atomie węgla w cząsteczce erytrytolu prowadzi do
powstania cząsteczki monosacharydu o nazwie D-erytroza.
29.1. (0–1)
Rozstrzygnij, czy cząsteczka erytrytolu jest chiralna. Odpowiedź uzasadnij.
Rozstrzygnięcie:
Uzasadnienie:
29.2. (0–1)
Napisz wzór – w projekcji Fischera – formy łańcuchowej D-erytrozy, czyli produktu
utlenienia grupy –OH przy pierwszym atomie węgla w cząsteczce erytrytolu.
Cząstki materii w stanie gazowym przemieszczają się chaotycznie w różnych kierunkach.
W uproszczeniu można przyjąć, że średnia prędkość tych cząstek zależy wyłącznie od ich
masy i od temperatury. W danej temperaturze iloczyn masy molowej gazu i kwadratu
średniej prędkości jego cząsteczek jest wielkością stałą.
W tabeli podano średnie prędkości cząsteczek gazów w temperaturze 0 °C.
Nazwa gazu
Średnia prędkość, m ∙ s−1
Azot
493
Tlen
461
Tlenek węgla(IV)
393
2.1. (0–2)
Napisz wartość średniej prędkości cząsteczek tlenku węgla(II) w temperaturze 0 °C
oraz rozstrzygnij, czy w tej temperaturze wartość średniej prędkości cząsteczek
wodoru jest większa czy mniejsza od 493 m ∙ s−1. Odpowiedź uzasadnij.
Średnia prędkość cząsteczek tlenku węgla(II): m ∙ s−1.
Rozstrzygnięcie dotyczące średniej prędkości cząsteczek wodoru:
Uzasadnienie:
2.2. (0–1)
Oceń prawdziwość poniższych zdań. Zaznacz P, jeśli zdanie jest prawdziwe, albo F –
jeśli jest fałszywe.
1.
W danej temperaturze średnia prędkość cząsteczek gazu jest odwrotnie proporcjonalna do pierwiastka kwadratowego z masy molowej.
P
F
2.
W danych warunkach ciśnienia i temperatury iloraz masy molowej i gęstości ma taką samą wartość dla wszystkich gazów doskonałych.
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.
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.
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.
Chlorek fosforu(V) o wzorze PCl5 ulega rozkładowi zgodnie z równaniem:
PCl5 (g) ⇄ PCl3 (g) + Cl2 (g) Δ𝐻 > 0
7.1. (0–4)
Do cylindrycznego reaktora z ruchomym tłokiem wprowadzono 25,0 g stałego chlorku fosforu(V) i wypompowano całe powietrze. Zawartość reaktora ogrzano do temperatury 260 °C, co początkowo spowodowało sublimację całego chlorku fosforu(V), a w dalszej kolejności jego rozkład termiczny. W układzie utrzymywano stałe ciśnienie równe 1013 hPa, natomiast zmianie ulegała objętość mieszaniny gazów w reaktorze. W chwili 𝑡 w układzie ustaliła się równowaga. Gęstość równowagowej mieszaniny gazów w reaktorze wynosiła
𝑑=2,63 g∙dm−3.
Na podstawie: W. Mizerski, Tablice chemiczne, Warszawa 2013.
Oblicz wartość stężeniowej stałej równowagi reakcji dysocjacji termicznej chlorku fosforu(V) w temperaturze 260 °C. Przyjmij: R = 83,14 hPa ∙ dm3 ∙ mol–1 ∙ K–1, MPCl5 = 208,5 g ∙ mol–1, MPCl3 = 137,5 g ∙ mol–1.
7.2. (0–2)
Na poniższym wykresie przedstawiono zmianę stężenia molowego chlorku fosforu(V) PCl5
w trakcie – opisanej w informacji wstępnej – reakcji prowadzonej w temperaturze 260 °C.
Tę reakcję przeprowadzono ponownie w tym samym reaktorze. Zmieniono jedynie temperaturę, w której znajdował się układ – wynosiła ona 400 °C.
Poniżej zestawiono wykresy przedstawiające zależność stężenia PCl5 od czasu. Osie na wszystkich wykresach są wyskalowane tak samo.
Rozstrzygnij, na którym z poniższych wykresów (1.–4.) niebieska linia przedstawia zmianę stężenia molowego chlorku fosforu(V) PCl5w trakcie reakcji prowadzonej w wyższej temperaturze. Odpowiedź uzasadnij – zapisz dwa różne argumenty.
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.
Poniżej przedstawiono wzory półstrukturalne wybranych węglowodorów – związków X, Y i Q.
Rozstrzygnij, czy główny produkt addycji wody do związku Y w obecności katalizatora
H3O+ jest taki sam jak główny produkt addycji wody do związku Q prowadzonej w tych
samych warunkach. Odpowiedź uzasadnij. W uzasadnieniu odnieś się
do konsekwencji różnicy w budowie cząsteczek.
Wprowadzenie CO2 do roztworu pozostającego w równowadze z osadem węglanów
powoduje ich przemianę w lepiej rozpuszczalne wodorowęglany.
Stężenie CO2 w roztworze zwiększa się wraz ze wzrostem ciśnienia tego gazu w mieszaninie
gazów (np. w powietrzu) nad roztworem. W tabeli przedstawiono stężenie jonów Ca2+
w roztworze pozostającym w równowadze z osadem węglanu wapnia w zależności od
ciśnienia CO2 w mieszaninie gazów nad roztworem (w temperaturze 𝑇).
ciśnienie CO2, kPa
0,0
0,032
1,0
stężenie jonów Ca2+, mol · dm–3
2,53 ∙ 10–5
8,68 ∙ 10–4
2,73 ∙ 10–3
Na podstawie: A. M. Trzeciak, Wstęp do chemii nieorganicznej środowiska, Wrocław 1995.
Węglan ołowiu(II) jest białym ciałem stałym. Przeprowadzono doświadczenie, w którym do
dwóch probówek dodano niewielką ilość węglanu ołowiu(II) oraz wodę i otrzymano
zawiesinę.
15.1. (0–1)
Przez zawiesinę znajdującą się w pierwszej probówce przepuszczono CO2 i zaobserwowano
zanik osadu.
Napisz w formie jonowej równanie reakcji zachodzącej w tej probówce.
.................................................................................................................................................
15.2. (0–1)
Do drugiej probówki dodano niewielką ilość świeżo przygotowanego
wodnego roztworu KI i nie zaobserwowano żadnych zmian.
Następnie przez zawiesinę znajdującą się w tej probówce przepuszczono
CO2.
Wygląd zawartości probówki po zakończeniu doświadczenia pokazano na
zdjęciu.
Napisz w formie jonowej skróconej równanie reakcji, której rezultat pokazano na
zdjęciu. Wyjaśnij, dlaczego zmiany wyglądu zawartości probówki zaobserwowano
dopiero po przepuszczeniu tlenku węgla(IV) przez zawiesinę PbCO3. W odpowiedzi uwzględnij zmiany stężenia drobin będące konsekwencją wpływu CO2
na proces rozpuszczania węglanu.
