Przeprowadzono dwa doświadczenia A i B zilustrowane poniższymi rysunkami. W każdej
probówce znajdowały się kawałki blaszki cynkowej o masie 1 g i jednakowym stopniu
rozdrobnienia.
a)
Podaj numer probówki, w której w doświadczeniu A i w doświadczeniu B szybkość reakcji była większa. Uzasadnij swój wybór.
b)
Reakcja kwasu octowego z cynkiem przebiega zgodnie z równaniem:
Zn + 2CH3COOH → (CH3COO)2Zn + H2
Wykonując obliczenia, sprawdź, czy 10 cm3 roztworu CH3COOH o stężeniu molowym równym 0,1 mol · dm−3 wystarczy do roztworzenia 1 g cynku.
Reakcja wodoru z jodem w fazie gazowej przebiega zgodnie z równaniem:
H2 (g) + I2 (g) ⇄ 2HI (g) ΔH > 0
Do zamkniętego reaktora wprowadzono wodór i pary jodu, uzyskując stężenie początkowe
wodoru równe 1,5 mol · dm−3, a jodu 1,0 mol · dm−3 i utrzymując stałą temperaturę.
Szybkość reakcji chemicznej zależy od stężenia substratów. Równanie kinetyczne opisujące
tę zależność dla syntezy jodowodoru ma postać: v = k ⋅ cH2 ⋅ cI2,
gdzie v jest szybkością reakcji, k jest stałą szybkości reakcji, która nie zależy od stężeń
substratów, a cH2 i cI2 oznaczają stężenia substratów reakcji.
a)
Wykonując obliczenia, określ, jak zmieni się (wzrośnie czy zmaleje) i ile razy szybkość tej reakcji po przereagowaniu 50% początkowej ilości jodu w stosunku do szybkości początkowej.
b)
Oceń, jak zmieni się wydajność tworzenia jodowodoru (wzrośnie, zmaleje, nie zmieni się), jeżeli w reaktorze, w którym ustaliła się równowaga tej reakcji:
1) tylko wzrośnie temperatura układu. 2) tylko zmaleje ciśnienie wewnątrz reaktora. 3) tylko zwiększy się ilość jodu.
Reakcja tlenku węgla(IV) z wodorem w fazie gazowej przebiega zgodnie z równaniem:
H2 (g) + CO2 (g) ⇄ CO (g) + H2O (g)
Do zamkniętego reaktora o objętości 2 dm3, w którym utrzymywano stałą temperaturę,
wprowadzono 6 moli H2 i 4 mole CO2. Stan równowagi ustalił się, gdy powstało po 2 mole
produktów.
Oblicz stężenia wodoru i tlenku węgla(IV) po ustaleniu się stanu równowagi oraz
stężeniową stałą równowagi tej reakcji w temperaturze, która panowała w reaktorze.
Stężeniowa stała równowagi reakcji przebiegającej zgodnie z równaniem:
H2 (g) + CO2 (g) ⇄ CO (g) + H2O (g) ΔHor = 41,17 kJ ⋅ mol-1
w temperaturze 800 K wynosi 0,24.
Do zamkniętego reaktora o stałej objętości wprowadzono 2 mole CO2 i 2 mole H2.
W reaktorze, w którym utrzymywano temperaturę 800 K, ustalił się stan równowagi opisanej
reakcji.
Na podstawie: W. Mizerski, Tablice chemiczne, Warszawa 1997, s. 144.
Oblicz, jaki procent początkowej liczby cząsteczek CO2 i H2 uległ przekształceniu w CO
i H2O.
W dwóch probówkach znajdowało się po 8 cm3 wodnego azotanu(V) srebra o stężeniu
0,1 mol · dm−3. Do probówki I dodano taką objętość wodnego roztworu chlorku sodu, która
zawierała 29,25 mg NaCl, a do probówki II dodano 3 cm3 wodnego roztworu chlorku glinu
o stężeniu 0,2 mol · dm−3. Przebieg doświadczenia zilustrowano poniższym schematem.
W obu probówkach zaszła reakcja chemiczna, którą można przedstawić za pomocą równania:
Ag+ + Cl− → AgCl↓
a)
Wykonaj odpowiednie obliczenia i oceń, czy w obu probówkach nastąpiło całkowite strącenie jonów Ag+ w postaci osadu.
Po zmieszaniu 200 cm3 kwasu solnego o pH = 1 i 100 cm3 zasady sodowej o stężeniu
molowym równym 0,1 mol · dm–3 przebiegła reakcja opisana równaniem:
HCl + NaOH → NaCl + H2O
Objętość powstałego roztworu była sumą objętości roztworów wyjściowych.
Oblicz wartość pH otrzymanego roztworu. Nie zaokrąglaj obliczonych wyników
pośrednich. Wynik końcowy podaj z dokładnością do drugiego miejsca po przecinku.
W czterech zlewkach przygotowano w temperaturze 293 K po 100 g roztworów czterech soli
o stężeniu 10% masowych. Następnie do każdej zlewki dosypano po 10 g tych samych soli,
utrzymując temperaturę 293 K – zgodnie z poniższym rysunkiem.
Rozpuszczalność tych soli w wodzie w temperaturze 293 K podano w poniższej tabeli.
Substancja
BaCl2
KCl
Na2SO4
NaNO3
Rozpuszczalność, g w 100 g wody
35,74
34,03
19,23
87,27
Na podstawie: J. Sawicka i inni, Tablice chemiczne, Gdańsk 2008, s. 222.
a)
Dla zlewek I, II i III wykonaj obliczenia i podaj numery tych zlewek, w których otrzymano roztwory nienasycone.
b)
Oblicz stężenie (wyrażone w procentach masowych) roztworu, który otrzymano w zlewce oznaczonej numerem IV.
Do 100 cm3 wodnego roztworu CaCl2 o stężeniu 0,1 mol · dm−3 dodano 100 cm3 wodnego
roztworu NaCl o stężeniu 0,1 mol · dm−3, a następnie 100 cm3 wodnego roztworu AgNO3
o stężeniu 0,1 mol · dm−3.
Podaj wzory jonów, które pozostaną w końcowym roztworze i oblicz ich stężenie molowe.
Przyjmij, że objętość roztworu końcowego jest sumą objętości roztworów zmieszanych.
Zmieszano 200,00 cm3 technicznego kwasu solnego o stężeniu 30,00% (wyrażonym
w procentach masowych) i 200,00 cm3 wody destylowanej.
Na wykresie przedstawiono zależność gęstości kwasu solnego od jego stężenia procentowego.
Na podstawie: J. Sawicka i inni, Tablice chemiczne, Gdańsk 2001, s. 225.
a)
Oblicz stężenie procentowe (w procentach masowych) otrzymanego kwasu solnego. Przyjmij, że gęstość wody wynosi 1,00 g · cm–3.
b)
Oblicz stężenie molowe otrzymanego kwasu solnego. Przyjmij, że objętość tego roztworu jest sumą objętości kwasu solnego technicznego i wody.
Kolorymetria jest metodą stosowaną w analizie chemicznej. Dzięki niej można określić
stężenie barwnego roztworu badanej substancji. Metoda ta wykorzystuje zjawisko
pochłaniania przez barwny roztwór promieniowania elektromagnetycznego o określonej
długości fali z zakresu światła widzialnego. Im większe jest stężenie badanej substancji
w roztworze, w tym większym stopniu roztwór ten pochłania promieniowanie, a więc osłabia
natężenie promieniowania przepuszczanego przez roztwór. Osłabienie to można zmierzyć,
a jego miarą jest wielkość zwana absorbancją. Jeżeli serię pomiarów absorbancji roztworów
badanej substancji w danym rozpuszczalniku przeprowadza się w tych samych warunkach,
umieszczając próbki roztworów w identycznych naczynkach, wartości absorbancji zależą
tylko od stężenia tych roztworów.
Jednym z zastosowań metody kolorymetrycznej jest oznaczanie stężenia jonów żelaza(III),
które z jonami tiocyjanianowymi SCN– tworzą jony kompleksowe [Fe(SCN)]2+. Jony te
obecne w roztworze wodnym nadają mu intensywne krwistoczerwone zabarwienie,
umożliwiające wykrycie nawet śladowych ilości żelaza.
W celu wyznaczenia zawartości żelaza w postaci jonów żelaza(III) w badanym roztworze
przeprowadzono opisane poniżej doświadczenie.
Wykonano pomiar absorbancji A trzech wodnych roztworów o znanym stężeniu jonów
[Fe(SCN)]2+, umieszczając je w identycznych naczynkach. Wyniki pomiarów zestawiono
w tabeli.
Stężenie jonów [Fe(SCN)]2+, mol · dm–3
Absorbancja A
0,25·10–4
0,24
0,65·10–4
0,62
1,05·10–4
1,01
Próbkę 10,00 cm3 badanego roztworu umieszczono w kolbie miarowej o pojemności
50,00 cm3 i do kolby dodano w nadmiarze bezbarwny wodny roztwór tiocyjanianu potasu
KSCN tak, aby powstał kompleks [Fe(SCN)]2+. Zawartość kolby dopełniono do kreski wodą
destylowaną i dokładnie wymieszano. Następnie pobrano z niej próbkę i zmierzono jej
absorbancję w takich samych warunkach, w jakich wykonano wcześniejszy pomiar
absorbancji roztworów o znanym stężeniu. Zmierzona absorbancja A próbki badanego
roztworu wyniosła 0,44.
Na podstawie: D.A. Skoog, D.M. West, F.J. Holler, S.R. Crouch, Podstawy chemii analitycznej, t. 2,
Warszawa 2007, s. 301–302; A. Bielański, Podstawy chemii nieorganicznej, Warszawa 2010, s. 963.
a)
Narysuj wykres zależności absorbancji A roztworów o znanym stężeniu i oszacuj wartość stężenia jonów [Fe(SCN)]2+ w badanym roztworze.
b)
Oblicz, ile mikrogramów (μg) żelaza w postaci jonów żelaza(III) zawierała początkowa próbka badanego roztworu o objętości 10 cm3.
