W temperaturze 20°C i pod ciśnieniem 1005 hPa wykonano eksperyment, którego przebieg
przedstawiono na rysunku. W kolbie zaszła reakcja opisana równaniem:
Mg + 2HCl → MgCl2 + H2
Wykonaj obliczenia i oceń, czy wodór wydzielony w reakcji 2 gramów magnezu
z nadmiarem kwasu solnego w temperaturze 20°C i pod ciśnieniem 1005 hPa zmieści się w użytym w doświadczeniu cylindrze miarowym o pojemności 1000 cm3. Uniwersalna
stała gazowa R = 83,1 dm3 · hPa · mol–1·K–1.
Jedną z laboratoryjnych metod otrzymywania tlenu jest termiczny rozkład chloranu(V) potasu
przebiegający zgodnie z równaniem:
2KClO3 → 2KCl + 3O2
Oblicz objętość tlenu, w przeliczeniu na warunki normalne, powstałego z rozkładu
30,6 g chloranu(V) potasu, który zawierał 10% masowych zanieczyszczeń. Przyjmij,
że wydajność reakcji była równa 80%.
Blaszkę z glinu o masie 10,80 g o odpowiednio przygotowanej powierzchni zanurzono w wodnym
roztworze Cu(NO3)2, utrzymując odpowiednie pH tego roztworu. Po pewnym czasie stwierdzono,
że powierzchnia blaszki znajdująca się w roztworze pokryła się różowym nalotem o metalicznym
połysku, a barwa roztworu stała się mniej intensywna, turkusowa, ale roztwór pozostał klarowny
i nie stwierdzono w nim wytrącenia żadnego osadu. Następnie blaszkę wyjęto z roztworu, osuszono
i ponownie zważono. Jej masa wyniosła 12,17 g. Zaobserwowane zmiany pozwoliły stwierdzić,
że w czasie doświadczenia zachodziła reakcja chemiczna, której przebieg opisuje równanie:
3Cu2+ + 2Al → 3Cu + 2Al3+
Oblicz, ile gramów miedzi wydzieliło się w czasie opisanego doświadczenia.
W temperaturze 25°C sacharoza hydrolizuje w środowisku o odczynie kwasowym, tak że po upływie 192 minut reakcji ulega połowa początkowej ilości disacharydu. Oznacza to, że okres
półtrwania sacharozy w opisanych warunkach jest równy 192 minuty.
Na podstawie: P.W. Atkins, Chemia fizyczna, Warszawa 2001.
Oblicz, po ilu minutach ulegnie hydrolizie w opisanych warunkach 75% początkowej
ilości sacharozy. Wynik podaj w zaokrągleniu do jedności.
W odpowiednich warunkach cyklopropan przekształca się w propen według schematu
cyklopropan (g) → propen (g)
Szybkość przemiany cyklopropanu w propen jest wprost proporcjonalna do stężenia
molowego cyklopropanu i wyraża się równaniem v = k·ccyklopropanu. W temperaturze 500°C
stała szybkości tej reakcji k wynosi około 7 s–1.
Na podstawie: P.W. Atkins, Chemia fizyczna, Warszawa 2001.
W reaktorze o objętości równej 1 dm3 umieszczono 12 moli cyklopropanu i ogrzano do
temperatury 500°C. Stwierdzono, że po 17 minutach od momentu zapoczątkowania reakcji
liczba moli cyklopropanu wyniosła 6, po 34 minutach wyniosła 3, a po 51 minutach była
równa 1,5.
13.1. (0-1)
Oblicz szybkość opisanej reakcji w następujących momentach:
początkową, v0
po 17 minutach od momentu zapoczątkowania reakcji, v1
po 34 minutach od momentu zapoczątkowania reakcji, v2
po 51 minutach od momentu zapoczątkowania reakcji, v3.
Wypełnij poniższą tabelę.
Czas, minuty
0
17
34
51
Szybkość, mol ⋅ dm−3 ⋅ s−1
v0 =
v1 =
v2 =
v3 =
13.2. (0-1)
Zaznacz literę P, jeżeli zdanie jest prawdziwe, lub literę F, jeżeli jest fałszywe.
Stosunek v1v0 jest równy stosunkowi v2v1 oraz v3v2 i wynosi 12
P
F
Okres półtrwania cyklopropanu w opisanej reakcji jest równy 17 minut.
P
F
Szybkość opisanej reakcji jest wprost proporcjonalna do odwrotności czasu, a można więc ją wyrazić równaniem: v = at, w którym a oznacza wielkość stałą, t zaś oznacza czas.
Oblicz, ile gramów jodu należy użyć, aby otrzymać 100,0 cm3 jodyny, której gęstość jest
równa 0,8 g · cm–3. Wynik zaokrąglij do pierwszego miejsca po przecinku.
W zamkniętym reaktorze o stałej pojemności umieszczono n moli jodowodoru i utrzymywano
stałą temperaturę. W reaktorze zachodziła reakcja rozkładu jodowodoru opisana równaniem:
2HI (g) ⇄ H2 (g) + I2 (g)
Po ustaleniu się stanu równowagi stwierdzono, że rozkładowi uległo 16,7% początkowej
liczby moli jodowodoru.
Oblicz stężeniową stałą równowagi rozkładu jodowodoru w opisanych warunkach.
Dimetyloglioksym jest związkiem organicznym o następującym wzorze:
Związek ten jest wykorzystywany w analizie chemicznej między innymi do wykrywania
i określania ilości jonów niklu(II), z którymi tworzy trudno rozpuszczalny w wodzie osad
dimetyloglioksymianu niklu(II) o różowym zabarwieniu. Reakcja ta przebiega zgodnie
z równaniem:
Na podstawie: J. Minczewski, Z. Marczenko, Chemia analityczna 2. Chemiczne metody analizy ilościowej,
Warszawa 1998, s. 179–181.
Aby wyznaczyć masę niklu w postaci jonów
Ni2+ w próbce pewnego roztworu o objętości 100,00 cm3, z próbki tej pobrano trzy równe
porcje oznaczone numerami I–III o objętości 10,00 cm3 każda. Pobranie do analizy trzech,
a nie jednej porcji badanego roztworu miało na celu zmniejszenie wpływu na wynik analizy
błędów przypadkowych. Każdą porcję poddano niezależnie takim samym czynnościom
laboratoryjnym, uzyskując wyniki, z których obliczono średnią arytmetyczną.
Pobrane porcje wprowadzono do oddzielnych zlewek, zakwaszono, uzupełniono wodą
destylowaną do objętości 50 cm3 i ogrzano do temperatury ok. 60°C. Następnie do każdej
zlewki wprowadzono niewielki nadmiar alkoholowego roztworu dimetyloglioksymu
i mieszając, dodano wodę amoniakalną w celu osiągnięcia odpowiedniego pH roztworu.
We wszystkich naczyniach zaobserwowano wytrącenie różowego osadu. Osad otrzymany
w każdej zlewce odsączono pod zmniejszonym ciśnieniem w uprzednio zważonych tyglach
szklanych z porowatym dnem, które pełnią podwójną funkcję: sączka i tygla. Odsączone
osady przemyto i wysuszono do stałej masy.
W poniższej tabeli zestawiono wyniki pomiarów masy pustych tygli oraz tygli z osadem
dla trzech porcji, które pobrano z badanego roztworu. Pomiary masy wykonano na wadze
analitycznej z dokładnością do 0,1 mg.
Na podstawie: J. Minczewski, Z. Marczenko, Chemia analityczna 2. Chemiczne metody analizy ilościowej,
Warszawa 1998, s. 179–181;
T. Lipiec, Z.S. Szmal, Chemia analityczna z elementami analizy instrumentalnej, Warszawa 1976, s. 330.
a)
Uzupełnij tabelę, wpisując masę osadów dla trzech porcji badanego roztworu oraz średnią masę osadu.
Numer porcji roztworu
Masa pustego tygla, g
Masa tygla z osadem, g
Masa osadu, g
Porcja I
28,5914
28,6849
Porcja II
29,0523
29,1535
Porcja III
28,9936
29,0942
Średnia masa osadu m, g:
b)
Oblicz, ile gramów niklu w postaci jonów Ni2+ zawierała próbka 100,00 cm3 badanego roztworu, wykorzystując średnią masę osadu dimetyloglioksymianu niklu(II). Masa molowa dimetyloglioksymianu niklu(II) jest równa 288,91 g ⋅ mol-1.
Błąd bezwzględny, jakim jest obarczony wynik analizy dla danej porcji, jest różnicą między
tym wynikiem a wartością rzeczywistą, której nie znamy. Przyjmujemy, że odpowiada jej
obliczona średnia arytmetyczna: Δmbezwzgl. = mi - m, gdzie i oznacza numer porcji.
Błąd względny jest stosunkiem błędu bezwzględnego do wartości rzeczywistej wyrażonym
w procentach. W tym przypadku nieznaną wartość rzeczywistą również zastępujemy średnią
arytmetyczną: Δmwzgl. = Δmbezwgl.m ⋅ 100% = mi - mm ⋅ 100%
c)
Wskaż porcję (I, II albo III), dla której wynik analizy najbardziej odbiega od średniej masy niklu i oblicz błąd względny wyznaczenia masy niklu w postaci jonów Ni2+ w badanym roztworze opisaną metodą dla tej porcji.
Jodyna jest preparatem o działaniu odkażającym. Aby otrzymać 100,0 gramów jodyny,
miesza się 3,0 gramy jodu, 1,0 gram jodku potasu, 90,0 gramów etanolu o stężeniu 96%
masowych (pozostałe 4% masy stanowi woda) oraz 6,0 gramów wody. Powstała mieszanina
jest ciemnobrunatnym roztworem.
Jod rozpuszczony w etanolu ma ograniczoną trwałość. Reaguje z wodą obecną w roztworze,
tworząc jodowodór i kwas jodowy(I) o wzorze HIO, który z kolei utlenia etanol najpierw
do aldehydu, a następnie − do dalszych produktów. Aby zapobiec tym przemianom, do
jodyny dodaje się rozpuszczalny w wodzie jodek potasu. W wyniku reakcji jodu
cząsteczkowego z jonami jodkowymi powstają trwałe jony trijodkowe, dzięki czemu jod nie
reaguje z wodą.
Na podstawie: http://www.doz.pl, A. Bielański, Podstawy chemii nieorganicznej, Warszawa 2010
oraz R.T. Morrison, R.N. Boyd, Chemia organiczna, t. 1, Warszawa 2008.
Oblicz stężenie procentowe (w procentach masowych) etanolu w jodynie przy założeniu,
że nie zaszła reakcja utleniania etanolu. Wynik zaokrąglij do pierwszego miejsca po
przecinku.
Oblicz masę wody, w jakiej należy rozpuścić 30 g Cu(NO3)2 · 6H2O, aby otrzymać
roztwór azotanu(V) miedzi(II) o stężeniu 15% masowych. Wynik podaj w gramach
i zaokrąglij go do jedności.
