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.
Proces Habera-Boscha to przemysłowa metoda pozwalająca na syntezę amoniaku z azotu i wodoru. W procesie tym ustala się stan równowagi opisany poniższym równaniem:
N2 (g) + 3H2 (g) ⇄ 2NH3 (g)
Wydajność tworzenia amoniaku zależy od temperatury. Zależność tę ilustruje poniższy uproszczony wykres, który przedstawia zawartość procentową amoniaku w mieszaninie równowagowej w funkcji temperatury.
7.1. (0–1)
Rozstrzygnij, czy synteza amoniaku z azotu i wodoru jest reakcją endotermiczną. Podaj uzasadnienie swojej odpowiedzi.
Rozstrzygnięcie:
Uzasadnienie:
7.2. (0–1)
Określ i wyjaśnij wpływ wzrostu ciśnienia na wydajność tworzenia amoniaku w warunkach izotermicznych. Wybierz właściwą odpowiedź spośród podanych w nawiasach i dokończ poniższe zdanie.
Wraz ze wzrostem ciśnienia w warunkach izotermicznych wydajność tworzenia amoniaku (wzrasta / maleje), ponieważ
Zdjęcie A ilustruje wygląd probówki z wodnym roztworem pewnej soli potasu zawierającej mangan. Do tej probówki dodano wodny roztwór siarczanu(IV) potasu, a następnie jej zawartość wymieszano. Wygląd probówki po reakcji przedstawiono na zdjęciu B.
Napisz w formie jonowej skróconej, z uwzględnieniem liczby oddawanych lub pobieranych elektronów (zapis jonowo-elektronowy), równania reakcji redukcji i utleniania zachodzących podczas opisanej przemiany. Uwzględnij, że reakcja zachodzi w środowisku obojętnym. Uzupełnij wzory reagentów i współczynniki stechiometryczne w poniższym schemacie.
Badano kinetykę reakcji utleniania tlenku azotu(II) zachodzącej zgodnie z równaniem:
2NO (g) + O2 (g) ⇄ 2NO2 (g)
Stwierdzono, że:
jest to reakcja pierwszego rzędu względem tlenu
zależność szybkości reakcji od stężenia opisuje poniższe równanie kinetyczne.
𝑣 = 𝑘 ∙ 𝑐𝒂NO ∙ 𝑐𝒃O2
W temperaturze 298 K zbadano zależność początkowej szybkości reakcji od stężenia tlenku
azotu(II). Pomiary prowadzono przy stałym stężeniu tlenu wynoszącym 0,050 mol · dm−3.
Wykres przedstawia uzyskaną zależność.
Na podstawie: J. Głowiński, J. Hoffmann, M. Wilk, Polish Journal of Chemical Technology, 23 (2021) 31.
8.1 (0–1)
Uzupełnij tabelę. Wpisz brakujące wartości stężenia NO i szybkości reakcji.
Stężenie NO, mol · dm−3
Szybkość reakcji, mol · dm−3 · s−1
0,034
1,10
8.2 (0–1)
Ustal i napisz wartości wykładników 𝒂 i 𝒃 w równaniu kinetycznym.
Obliczenia pomocnicze:
8.3 (0–1)
Oblicz wartość stałej szybkości opisanej reakcji w temperaturze 298 K. Wynik
zapisz z właściwą jednostką.
Katalizatory to substancje, które wpływają na barierę energetyczną reakcji, ponieważ zmieniają jej mechanizm i pozwalają na szybsze osiągnięcie stanu równowagi.
8.1. (0–1)
Tylko jeden z poniższych wykresów ilustruje w uproszczeniu zmiany energii podczas przebiegu reakcji prowadzonej z udziałem katalizatora (linia ciągła) i bez jego udziału (linia przerywana). Skala na osi energii jest taka sama dla wszystkich wykresów.
Rozstrzygnij, który wykres (A, B lub C) poprawnie ilustruje reakcję przebiegającą z udziałem katalizatora. Następnie określ, czy wartość zmiany entalpii w reakcji przebiegającej z udziałem katalizatora była dodatnia czy ujemna.
Rozstrzygnięcie:
Wartość zmiany entalpii:
8.2. (0–1)
Oceń prawdziwość zdań. Wybierz P, jeśli zdanie jest prawdziwe, albo F – jeśli jest fałszywe.
1.
Reakcja chemiczna z udziałem katalizatora przebiega drogą o energii mniejszej niż reakcja przebiegająca bez udziału katalizatora.
P
F
2.
Wydajność reakcji przebiegającej z udziałem katalizatora jest większa niż wydajność reakcji prowadzonej bez jego udziału.
Potencjały półogniw zależą od stężeń reagentów biorących udział w procesach elektrochemicznych. Jeżeli metal Me jest zanurzony w roztworze zawierającym jony tego metalu o ładunku 𝑛+ i o stężeniu 𝑐Me𝑛+, to potencjał takiego półogniwa można obliczyć za pomocą równania Nernsta. Dla układu Me𝑛+/ Me w temperaturze 298 K to równanie ma postać:
𝐸 = 𝐸° + 0,059𝑛 ∙ log cMe𝑛+
gdzie 𝐸° jest potencjałem standardowym redukcji tego półogniwa.
Na podstawie: M.J. Sienko, R.A. Plane, Chemia. Podstawy i zastosowania, Warszawa 2002.
9.1. (0–4)
Zbudowano ogniwo galwaniczne, którego siła elektromotoryczna (SEM ) w temperaturze 298 K była równa 1,084 V. Ogniwo składało się z półogniw zawierających metale zanurzone w roztworach swoich soli. Każdy roztwór miał objętość 500 cm3.
Anodą było półogniwo złożone z blaszki cynkowej, zanurzonej w roztworze chlorku cynku o stężeniu 1,0 mol ∙ dm–3, a katodą – półogniwo, w którym blaszka z metalu Me była zanurzona w roztworze zawierającym jony Me2+.
Roztwór katodowy otrzymano w wyniku rozpuszczenia w wodzie równomolowej mieszaniny dwóch uwodnionych soli o łącznej masie 22,05 g. Jedną z nich był siarczan(VI) o wzorze MeSO4 ∙ 5H2O, a drugą – chlorek, którego wzór zapisano jako MeCl2 ∙ xH2O, gdyż nie była znana liczba moli wody w jednym molu hydratu.
Zgodnie z równaniem Nernsta potencjał takiego półogniwa jest liniową funkcją logarytmu stężenia jonów w roztworze i dla opisanego układu Me2+/ Me ta zależność ma przebieg pokazany na poniższym wykresie.
Wykonaj obliczenia i napisz wzór hydratu chlorku metalu użytego do sporządzenia roztworu katodowego w opisanym ogniwie. Do obliczenia stężenia kationów metalu Me2+ zastosuj wzór Nernsta. Użyj wartości mas molowych z dokładnością do drugiego miejsca po przecinku.
Wzór hydratu:
9.2. (0–1)
Ogniwo stężeniowe to ogniwo galwaniczne zbudowane z dwóch takich samych półogniw, tyle że różniących się stężeniem składnika biorącego udział w reakcjach elektrochemicznych.
Zbudowano ogniwo stężeniowe, w którym półogniwami były blaszki ze srebra o jednakowych masach, zanurzone w roztworach wodnych azotanu(V) srebra(I) o temperaturze 298 K. Stężenie molowe roztworu znajdującego się w zlewce 1. było dziesięciokrotnie mniejsze niż roztworu w zlewce 2.
Oceń prawdziwość zdań. Wybierz P, jeśli zdanie jest prawdziwe, albo F – jeśli jest fałszywe.
1.
W opisanym ogniwie anodą było półogniwo zbudowane z blaszki srebrnej, zanurzonej w roztworze AgNO3 znajdującym się w zlewce 1.
P
F
2.
Po zakończeniu pracy ogniwa masa blaszki wyjętej ze zlewki 2. była większa od masy blaszki ze zlewki 1.
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.
W tabeli zestawiono wartości temperatury wrzenia wodorków pierwiastków grupy 17. pod
ciśnieniem 1013 hPa.
HF
HCl
HBr
HI
20 °C
−85 °C
−67 °C
−35 °C
Te wodorki dobrze rozpuszczają się w wodzie, a ich wodne roztwory to kwasy
fluorowcowodorowe.
Na podstawie: W. Mizerski, Tablice chemiczne, Warszawa 2013.
9.1. (0–1)
Oceń prawdziwość zdań. Wybierz P, jeśli zdanie jest prawdziwe, albo F – jeśli jest
fałszywe.
1.
Wyższa temperatura wrzenia fluorowodoru niż pozostałych fluorowcowodorów jest wynikiem występowania wiązań wodorowych między cząsteczkami tego związku.
P
F
2.
Moc kwasów HF, HCl, HBr i HI maleje ze wzrostem promienia atomowego fluorowca.
P
F
9.2. (0–1)
Podczas tworzenia – w fazie gazowej – 3,01 ∙ 1023 cząsteczek jednego z wodorków
pierwiastków grupy 17. wydziela się 18,15 kJ energii.
Zidentyfikuj ten wodorek i napisz jego wzór.
9.3. (0–1)
Jeden z kwasów fluorowcowodorowych HX reaguje z tlenkiem krzemu(IV), a produktem
reakcji jest m.in. związek SiX4 .
Zidentyfikuj ten kwas i napisz w formie cząsteczkowej równanie reakcji tlenku
krzemu(IV) z tym kwasem.
Nadtlenek sodu – Na2O2 – powstaje w wyniku spalania metalicznego sodu. Zawiera aniony
nadtlenkowe O2–2
i wykazuje silne działanie utleniające. Pod wpływem tlenku węgla(IV) ulega
dysproporcjonowaniu na tlen i anion tlenkowy, który z CO2 tworzy anion węglanowy. Taki
proces wykorzystuje się do oczyszczania powietrza w okrętach podwodnych i w aparatach do
oddychania.
Potas, rubid i cez w wyniku spalania w tlenie tworzą ponadtlenki o wzorze ogólnym MeO2.
Te związki zawierają jon ponadtlenkowy O–2 , uboższy o jeden elektron w porównaniu z jonem
nadtlenkowym O–2.
Na podstawie: A. Bielański, Podstawy chemii nieorganicznej, Warszawa 2018.
9.1. (0–2)
Napisz w formie cząsteczkowej równania reakcji:
spalania metalicznego sodu w tlenie – reakcja 1.
nadtlenku sodu z tlenkiem węgla(IV) – reakcja 2.
Reakcja 1.
Reakcja 2.
9.2. (0–2)
Ponadtlenki są bardzo silnymi utleniaczami. Reagują energicznie z wodą, w wyniku czego
tworzą przejściowy anion wodoronadtlenkowy HO–2:
2O–2 + H2O → O2 + HO–2 + OH–
Ten anion rozkłada się powoli, z wydzieleniem tlenu:
2HO–2 → 2OH– + O2
Na podstawie: F.A. Cotton, G. Wilkinson, P.L. Gaus, Chemia nieorganiczna, Warszawa 2013.
Do 200 cm3 wody wprowadzono 355 g ponadtlenku potasu. Oblicz sumaryczną
objętość tlenu (w przeliczeniu na warunki normalne) powstałego w chwili, w której
wydajność pierwszej reakcji wynosiła 100 %, a wydajność drugiej reakcji – 80 %.
