Przeprowadzono dwa doświadczenia A i B, których celem było porównanie charakteru
chemicznego tlenków chromu na II i III stopniu utlenienia: CrO i Cr2O3. W probówce
oznaczonej numerem I w doświadczeniu A i doświadczeniu B znajdował się ten sam tlenek
chromu, podobnie w probówce oznaczonej numerem II w obu doświadczeniach umieszczono
drugi (taki sam w doświadczeniu A i B) tlenek chromu. W doświadczeniu A stwierdzono
objawy reakcji tylko w probówce II, w doświadczeniu B – w obu probówkach
zaobserwowano objawy reakcji.
a)
Uzupełnij rysunek, wpisując odpowiednie wzory tlenków chromu znajdujących się w probówce I i w probówce II w obu doświadczeniach.
b)
Uzupełnij poniższe zdania. Wybierz i podkreśl właściwe określenie lub określenia w każdym nawiasie tak, aby zdania były prawdziwe.
Tlenek chromu(II) wykazuje właściwości (kwasowe/zasadowe/amfoteryczne), reaguje z (kwasami/zasadami).
Tlenek chromu (III) wykazuje właściwości (kwasowe/zasadowe/amfoteryczne), reaguje z (kwasami/zasadami).
c)
Napisz w formie jonowej skróconej równania reakcji zachodzących w probówkach oznaczonych numerem II w doświadczeniu A oraz doświadczeniu B, wiedząc, że produktem jednej z nich jest związek kompleksowy o liczbie koordynacyjnej równej 4.
Na 10 g stopu Monela zawierającego 67% niklu, 32% miedzi i 1% manganu (w procentach
masowych) podziałano kwasem solnym o stężeniu 0,5 mol · dm−3.
Podczas tego procesu przebiegały reakcje opisane równaniami:
Ni + 2HCl → NiCl2 + H2
Mn + 2HCl → MnCl2 + H2
Na podstawie: K.H. Lautenschläger, W. Schröter, A. Wanninger, Nowoczesne kompendium chemii,
Warszawa 2007, s. 570.
a)
Oblicz objętość kwasu solnego potrzebną do całkowitego roztworzenia niklu i manganu w 10 g stopu Monela, jeżeli reakcja przebiega z wydajnością równą 100%.
b)
Uzupełnij poniższe zdania. Wybierz i podkreśl właściwe określenie w każdym nawiasie tak, aby zdania były prawdziwe.
Miedź w szeregu elektrochemicznym metali znajduje się (przed/za) wodorem i (wypiera wodór/nie wypiera wodoru) z rozcieńczonego kwas siarkowego(VI).
Miedź nie reaguje z kwasem solnym, ponieważ kwas ten (należy/nie należy) do kwasów utleniających.
Glin tworzy związki nazywane ałunami glinowymi. Są to podwójne siarczany dwóch metali,
spośród których jeden występuje w ałunie na I stopniu utlenienia, a drugi na III stopniu
utlenienia. Ogólny wzór ałunu jest następujący:
IM2SO4 · IIIM2(SO4)3 · 24H2O.
Skład ałunu
można również przedstawić w postaci wzoru uproszczonego:
IMIIIM(SO4)2 · 12H2O.
Metalami
przyjmującymi w ałunach stopień utlenienia równy I mogą być np. potas lub sód, a metalami
przyjmującymi stopień utlenienia równy III – glin, żelazo lub chrom.
Na podstawie: A. Bielański, Podstawy chemii nieorganicznej, Warszawa 2012, s. 818.
Najbardziej znanym przedstawicielem ałunów jest ałun glinowo-potasowy.
a)
Przedstaw wzór ałunu glinowo-potasowego w postaci wzoru ogólnego i w postaci wzoru uproszczonego.
Sole podwójne istnieją tylko w stanie stałym. Podczas rozpuszczania w wodzie ulegają
dysocjacji jonowej.
b)
Napisz wzory jonów powstałych w procesie dysocjacji ałunu glinowo-potasowego.
Żółty roztwór chromianu(VI) potasu po zakwaszeniu zmienia barwę na pomarańczową
wskutek tworzenia się jonów dichromianowych(VI) Cr2O2−7. Po wprowadzeniu jonów H3O+
powstają w pierwszej chwili jony HCrO−4, ulegające następnie kondensacji z utworzeniem
jonów dichromianowych(VI).
Na podstawie: A. Bielański, Podstawy chemii nieorganicznej, Warszawa 2004, s. 893.
Przeprowadzono dwa doświadczenia.
Doświadczenie 1.
Do probówki z wodnym roztworem chromianu(VI) potasu dodawano wodny roztwór kwasu
siarkowego(VI) aż do zmiany zabarwienia roztworu na pomarańczową (etap I, w wyniku
którego otrzymano substancję X). Następnie do tej samej probówki dodawano wodny roztwór
wodorotlenku potasu, aż do uzyskania pierwotnej barwy roztworu (etap II).
Doświadczenie 2.
Do probówki z wodnym roztworem dichromianu(VI) potasu dodawano wodny roztwór
wodorotlenku potasu aż do zmiany zabarwienia roztworu na żółtą (etap I, w wyniku którego
otrzymano substancję Z). Następnie do tej samej probówki dodawano wodny roztwór kwasu
siarkowego(VI), aż do uzyskania pierwotnej barwy roztworu (etap II).
Doświadczenia zilustrowano schematami.
Zaznacz odpowiedź, w której podano poprawne wzory substancji X i Z.
Żółty roztwór chromianu(VI) potasu po zakwaszeniu zmienia barwę na pomarańczową
wskutek tworzenia się jonów dichromianowych(VI) Cr2O2−7. Po wprowadzeniu jonów H3O+
powstają w pierwszej chwili jony HCrO−4, ulegające następnie kondensacji z utworzeniem
jonów dichromianowych(VI).
Na podstawie: A. Bielański, Podstawy chemii nieorganicznej, Warszawa 2004, s. 893.
Przeprowadzono dwa doświadczenia.
Doświadczenie 1.
Do probówki z wodnym roztworem chromianu(VI) potasu dodawano wodny roztwór kwasu
siarkowego(VI) aż do zmiany zabarwienia roztworu na pomarańczową (etap I, w wyniku
którego otrzymano substancję X). Następnie do tej samej probówki dodawano wodny roztwór
wodorotlenku potasu, aż do uzyskania pierwotnej barwy roztworu (etap II).
Doświadczenie 2.
Do probówki z wodnym roztworem dichromianu(VI) potasu dodawano wodny roztwór
wodorotlenku potasu aż do zmiany zabarwienia roztworu na żółtą (etap I, w wyniku którego
otrzymano substancję Z). Następnie do tej samej probówki dodawano wodny roztwór kwasu
siarkowego(VI), aż do uzyskania pierwotnej barwy roztworu (etap II).
Doświadczenia zilustrowano schematami.
a)
Napisz, w odpowiedniej kolejności, w formie jonowej skróconej równania dwóch reakcji zachodzących podczas I etapu doświadczenia 1., w których wyniku powstał roztwór substancji X.
b)
Napisz w formie jonowej skróconej równania reakcji zachodzących podczas I i II etapu doświadczenia 2.
c)
Sformułuj wniosek dotyczący trwałości chromianów(VI) i dichromianów(VI) w zależności od środowiska reakcji.
W tabeli zestawiono właściwości fizyczne borowców.
Nazwa pierwiastka
Ogólna konfiguracja elektronów walencyjnych w stanie podstawowym
Rozpowszechnienie w skorupie ziemskiej, %
Gęstość, g · cm–3
Temperatura topnienia, K
bor
ns2np1
1,0 ⋅ 10−4
2,34
2570,00
glin
8,23
2,70
933,47
gal
1,9 ⋅ 10−4
5,91
302,91
ind
4,5 ⋅ 10−5
7,31
429,75
tal
8,5 ⋅ 10−5
11,85
577,00
Większość pierwiastków 13. grupy układu okresowego stanowi mieszaninę 2 trwałych
izotopów, np. tal występuje w przyrodzie w postaci 2 izotopów o masach równych 202,97 u
i 204,97 u. Bor jest pierwiastkiem niemetalicznym, podczas gdy pozostałe pierwiastki tej
grupy są metalami. Glin i tal mają typowe sieci metaliczne o najgęstszym ułożeniu atomów,
gal i ind tworzą sieci rzadko spotykane u metali. Te różnice w strukturze powodują różnice
w twardości i temperaturach topnienia. Glin jest kowalny i ciągliwy; gal jest twardy i kruchy,
natomiast ind należy do najbardziej miękkich pierwiastków – daje się kroić nożem, podobnie
jak tal. Elementarny bor wykazuje bardzo wysoką temperaturę topnienia, co jest
spowodowane występowaniem w jego sieci przestrzennej silnych wiązań kowalencyjnych.
Bor można otrzymać w reakcji redukcji tlenku boru metalicznym magnezem użytym
w nadmiarze. Otrzymany tą metodą preparat zawiera 98% boru, natomiast 2% stanowią
zanieczyszczenia takie, jak tlenek magnezu i nadmiar użytego do reakcji magnezu. Czysty
krystaliczny bor można otrzymać między innymi przez rozkład termiczny jodku boru.
Krystaliczny bor ma barwę czarnoszarą, wykazuje dużą twardość i jest złym przewodnikiem
elektryczności; charakteryzuje się małą aktywnością chemiczną – nie działa na niego wrzący
kwas solny ani kwas fluorowodorowy.
Na podstawie: A. Bielański, Podstawy chemii nieorganicznej, Warszawa 2004, s. 760–793;
J. Sawicka i inni, Tablice chemiczne, Gdańsk 2002, s. 202.
Napisz, stosując zapis pełny (uwzględniający rozmieszczenie elektronów na podpowłokach), konfigurację elektronową atomu galu w stanie podstawowym oraz określ przynależność tego pierwiastka do bloku energetycznego (konfiguracyjnego).
W tabeli zestawiono właściwości fizyczne borowców.
Nazwa pierwiastka
Ogólna konfiguracja elektronów walencyjnych w stanie podstawowym
Rozpowszechnienie w skorupie ziemskiej, %
Gęstość, g · cm–3
Temperatura topnienia, K
bor
ns2np1
1,0 ⋅ 10−4
2,34
2570,00
glin
8,23
2,70
933,47
gal
1,9 ⋅ 10−4
5,91
302,91
ind
4,5 ⋅ 10−5
7,31
429,75
tal
8,5 ⋅ 10−5
11,85
577,00
Większość pierwiastków 13. grupy układu okresowego stanowi mieszaninę 2 trwałych
izotopów, np. tal występuje w przyrodzie w postaci 2 izotopów o masach równych 202,97 u
i 204,97 u. Bor jest pierwiastkiem niemetalicznym, podczas gdy pozostałe pierwiastki tej
grupy są metalami. Glin i tal mają typowe sieci metaliczne o najgęstszym ułożeniu atomów,
gal i ind tworzą sieci rzadko spotykane u metali. Te różnice w strukturze powodują różnice
w twardości i temperaturach topnienia. Glin jest kowalny i ciągliwy; gal jest twardy i kruchy,
natomiast ind należy do najbardziej miękkich pierwiastków – daje się kroić nożem, podobnie
jak tal. Elementarny bor wykazuje bardzo wysoką temperaturę topnienia, co jest
spowodowane występowaniem w jego sieci przestrzennej silnych wiązań kowalencyjnych.
Bor można otrzymać w reakcji redukcji tlenku boru metalicznym magnezem użytym
w nadmiarze. Otrzymany tą metodą preparat zawiera 98% boru, natomiast 2% stanowią
zanieczyszczenia takie, jak tlenek magnezu i nadmiar użytego do reakcji magnezu. Czysty
krystaliczny bor można otrzymać między innymi przez rozkład termiczny jodku boru.
Krystaliczny bor ma barwę czarnoszarą, wykazuje dużą twardość i jest złym przewodnikiem
elektryczności; charakteryzuje się małą aktywnością chemiczną – nie działa na niego wrzący
kwas solny ani kwas fluorowodorowy.
Na podstawie: A. Bielański, Podstawy chemii nieorganicznej, Warszawa 2004, s. 760–793;
J. Sawicka i inni, Tablice chemiczne, Gdańsk 2002, s. 202.
Uzupełnij poniższe zdania. Wpisz fragment konfiguracji elektronowej atomu talu w stanie podstawowym, który odnosi się do elektronów
walencyjnych, a także wybierz i podkreśl symbol typu podpowłoki oraz wartość głównej i pobocznej liczby kwantowej spośród podanych w nawiasach.
Fragment konfiguracji elektronowej atomu talu w stanie podstawowym, który odnosi się do
elektronów walencyjnych można zapisać w postaci .
Jedyny niesparowany elektron atomu talu w stanie podstawowym należy do podpowłoki typu
(s/p/d). Główna liczba kwantowa n opisująca stan tego elektronu wynosi (4/5/6), a poboczna
liczba kwantowa l jest równa (0/1/2/3).
