Do zbiornika, z którego wypompowano powietrze, wprowadzono tlenek azotu(IV) o wzorze
NO2 i po zamknięciu utrzymywano temperaturę 25°C do momentu osiągnięcia przez układ
stanu równowagi opisanej poniższym równaniem:
2NO2 ⇄ N2O4
ΔH < 0
Zmiany stężenia obu reagentów przedstawiono na poniższym wykresie.
Na podstawie: J. McMurry, R. Fay, Chemistry, Upper Saddle River 2001.
Oblicz stężeniową stałą równowagi opisanej reakcji w temperaturze 25 °C oraz uzupełnij
zdanie – wybierz i podkreśl jedną odpowiedź spośród podanych w nawiasie.
Obliczenia:
Stężeniowa stała równowagi opisanej reakcji w temperaturze wyższej niż 25°C jest
(mniejsza niż / większa niż / taka sama jak) stężeniowa stała równowagi tej reakcji
w temperaturze 25°C.
Sporządzono wodne roztwory siarczanu(IV) potasu i siarczanu(VI) potasu o takim samym
stężeniu molowym. Jeden z tych roztworów przelano do trzech probówek oznaczonych
numerem I, a drugi – do trzech probówek oznaczonych numerem II. Zadaniem uczniów było
zidentyfikowanie przygotowanych roztworów. Trzech uczniów poprawnie zaprojektowało
i wykonało doświadczenie, którego opis i wyniki przedstawiono w tabeli.
Opis doświadczenia
Obserwacje
uczeń 1.
Do probówki I i II dodałem kwas solny.
W probówce I nie zaobserwowałem zmian. W probówce II wydzielał się gaz o ostrym zapachu.
uczeń 2.
Do probówki I i II dodałem kilka kropli wodnego roztworu manganianu(VII) potasu.
W probówce I roztwór przyjął fioletowe zabarwienie. W probówce II powstał brunatny osad.
uczeń 3.
Do probówki I i II dodałem alkoholowy roztwór fenoloftaleiny.
W probówce I nie zaobserwowałem zmian. W probówce II roztwór zabarwił się na malinowo.
Napisz w formie jonowej skróconej z uwzględnieniem liczby oddawanych lub
pobieranych elektronów (zapis jonowo-elektronowy) równania reakcji redukcji
i utleniania zachodzących w probówce II podczas procesu opisanego przez ucznia 2.
Siarczan(VI) wapnia jest substancją trudno rozpuszczalną w wodzie. Nasycony wodny roztwór
siarczanu(VI) wapnia, nazywany wodą gipsową, stosuje się do przeprowadzania różnych prób
w analizie chemicznej. Wykonano doświadczenie, którego przebieg zilustrowano na poniższym
rysunku.
Po dodaniu roztworu siarczanu(VI) wapnia w dwóch probówkach zaobserwowano wytrącenie
białego osadu.
Na podstawie: J. Minczewski, Z. Marczenko, Chemia analityczna, Warszawa 2001.
Napisz w formie jonowej skróconej równania reakcji, które zaszły po dodaniu wody
gipsowej do probówek I–III, albo zaznacz, że reakcja nie zaszła.
Roztwory zawierające porównywalne liczby drobin kwasu Brønsteda i sprzężonej
z nim zasady są nazywane roztworami buforowymi. Przykładem jest bufor octanowy. Kwasem
Brønsteda są w nim cząsteczki CH3COOH, a zasadą – jony CH3COO– pochodzące z całkowicie
zdysocjowanej soli, np. octanu sodu. Wprowadzenie do roztworu buforowego mocnego kwasu
skutkuje zmniejszeniem stężenia zasady i wzrostem stężenia sprzężonego z nią kwasu. Dodatek
mocnej zasady prowadzi do zmniejszenia stężenia kwasu i wzrostu stężenia sprzężonej zasady.
Wartość pH buforu praktycznie nie zależy od jego stężenia i nieznacznie się zmienia podczas
dodawania niewielkich ilości mocnych kwasów lub mocnych zasad.
13.1. (0–1)
Napisz w formie jonowej skróconej równanie reakcji zachodzącej podczas dodawania
mocnej zasady (OH−) do buforu octanowego oraz uzupełnij zdanie – wybierz
i podkreśl jedną odpowiedź spośród podanych w nawiasie.
Równanie reakcji z mocną zasadą:
Po wprowadzeniu mocnego kwasu do buforu octanowego stężenie jonów octanowych
(wzrośnie / zmaleje / nie ulegnie zmianie).
13.2. (0–1)
Przeprowadzono doświadczenie, w którym zmieszano jednakowe objętości wodnych
roztworów różnych substancji. Wszystkie roztwory miały jednakowe stężenie molowe.
Mieszaniny przygotowano zgodnie z poniższym schematem.
Które z przygotowanych roztworów są buforami? Napisz ich numery.
Sporządzono wodne roztwory siarczanu(IV) potasu i siarczanu(VI) potasu o takim samym
stężeniu molowym. Jeden z tych roztworów przelano do trzech probówek oznaczonych
numerem I, a drugi – do trzech probówek oznaczonych numerem II. Zadaniem uczniów było
zidentyfikowanie przygotowanych roztworów. Trzech uczniów poprawnie zaprojektowało
i wykonało doświadczenie, którego opis i wyniki przedstawiono w tabeli.
Opis doświadczenia
Obserwacje
uczeń 1.
Do probówki I i II dodałem kwas solny.
W probówce I nie zaobserwowałem zmian. W probówce II wydzielał się gaz o ostrym zapachu.
uczeń 2.
Do probówki I i II dodałem kilka kropli wodnego roztworu manganianu(VII) potasu.
W probówce I roztwór przyjął fioletowe zabarwienie. W probówce II powstał brunatny osad.
uczeń 3.
Do probówki I i II dodałem alkoholowy roztwór fenoloftaleiny.
W probówce I nie zaobserwowałem zmian. W probówce II roztwór zabarwił się na malinowo.
Napisz w formie jonowej skróconej równania reakcji (z udziałem jonów SO2−3), które były
podstawą identyfikacji siarczanu(IV) potasu przez uczniów 1. i 3.
Węglan sodu jest solą dość dobrze rozpuszczalną w wodzie. Podczas ochładzania jej gorącego
roztworu nie powstaje sól bezwodna, ale wydzielają się hydraty, których skład zależy od
temperatury. W temperaturze 20ºC w równowadze z roztworem nasyconym pozostaje
dekahydrat o wzorze Na2CO3∙10H2O. Rozpuszczalność dekahydratu węglanu sodu w wodzie
w tej temperaturze jest równa 21,5 g w 100 g wody.
Na podstawie: W. Mizerski, Tablice chemiczne, Warszawa 1997.
Oblicz rozpuszczalność węglanu sodu (wyrażoną w gramach substancji na 100 gramów
wody) w opisanych warunkach w przeliczeniu na sól bezwodną.
Odpowiedź: Rozpuszczalność = g soli bezwodnej w 100 g wody.
Zmieszano 100 cm3 wodnego roztworu Ba(OH)2 o stężeniu 0,2 mol∙dm−3 z 40 cm3 wodnego
roztworu HCl o stężeniu 0,8 mol∙dm−3. W mieszaninie przebiegła reakcja opisana poniższym
równaniem:
H3O+ + OH− → 2H2O
14.1. (0–2)
Oblicz pH powstałego roztworu w temperaturze 25°C. W obliczeniach przyjmij, że
objętość tego roztworu jest sumą objętości roztworów Ba(OH)2 i HCl. Wynik końcowy
zaokrąglij do drugiego miejsca po przecinku.
Obliczenia:
14.2. (0–1)
Wpisz do poniższej tabeli wartości stężenia molowego jonów baru i jonów chlorkowych
w otrzymanym roztworze.
Węglan sodu występuje w postaci soli bezwodnej oraz w postaci hydratu zawierającego 63%
masowych wody. Obie formy rozpuszczają się w wodzie. Uwodniony węglan sodu tworzy
bezbarwne kryształy, które podczas ogrzewania uwalniają wodę krystalizacyjną i rozpuszczają
się w niej.
Rozpuszczalność węglanu sodu (w przeliczeniu na sól bezwodną) w temperaturze 40°C jest
równa 48,8 g na 100 g wody.
Na podstawie: J. Sawicka, A. Janich-Kilian, W. Cejner-Mania, G. Urbańczyk, Tablice chemiczne, Gdańsk 2015.
14.1. (0–1)
Wykonaj obliczenia i ustal wzór opisanego hydratu węglanu sodu.
Wzór hydratu:
14.2. (0–1)
Na podstawie obliczeń rozstrzygnij, czy węglan sodu zawarty w opisanym hydracie
całkowicie rozpuści się w wodzie krystalizacyjnej w temperaturze 40°C.
Rozstrzygnięcie: Węglan sodu (rozpuści się / nie rozpuści się) całkowicie w uwolnionej
wodzie krystalizacyjnej w temperaturze 40°C.
W przemyśle duże ilości wody są zużywane w celu chłodzenia aparatury. W wyniku użycia
wody twardej w podwyższonej temperaturze powstają trudno rozpuszczalne osady tworzące
kamień kotłowy, np.:
Aby zapobiec powstawaniu kamienia kotłowego w instalacjach przemysłowych, niekiedy
stosuje się tzw. szczepienie kwasem, czyli rozkład rozpuszczonych w wodzie wodorowęglanów
wapnia i magnezu mocnymi kwasami, np. kwasem siarkowym(VI).
Na podstawie: K. Schmidt-Szałowski, M. Szafran, E. Bobryk, J. Sentek, Technologia chemiczna. Przemysł
nieorganiczny, Warszawa 2013.
Oceń, czy podane poniżej informacje są prawdziwe. Zaznacz P, jeżeli informacja jest
prawdziwa, albo F – jeśli jest fałszywa.
1.
Składnikami kamienia kotłowego są m.in. węglan wapnia i wodorotlenek magnezu.
P
F
2.
Po dodaniu kwasu siarkowego(VI) do wody zawierającej wodorowęglany zachodzi reakcja opisana równaniem: HCO−3 + H+ ⟶ CO2 + H2O
P
F
3.
Użycie kwasu siarkowego(VI) skutkuje całkowitym usunięciem obecnych w wodzie jonów Ca2+ i Mg2+.
Większość kationów metali występuje w roztworze wodnym w postaci jonów kompleksowych,
tzw. akwakompleksów, w których cząsteczki wody otaczają jon metalu, czyli są ligandami.
Dodanie do takiego roztworu reagenta, który z kationami danego metalu tworzy trwalsze
kompleksy niż woda, powoduje wymianę ligandów. Kompleksy mogą mieć różne barwy,
zależnie od rodzaju ligandów, np. jon Fe3+ tworzy z jonami fluorkowymi F − kompleks
bezbarwny, a z jonami tiocyjanianowymi (rodankowymi) SCN− – krwistoczerwony.
W dwóch probówkach znajdował się wodny roztwór chlorku żelaza(III). Do pierwszej
probówki wsypano niewielką ilość stałego fluorku potasu, co poskutkowało odbarwieniem
żółtego roztworu, a następnie do obu probówek dodano wodny roztwór rodanku potasu
(KSCN). Stwierdzono, że tylko w probówce drugiej pojawiło się krwistoczerwone zabarwienie.
W badanych roztworach występowały jony kompleksowe żelaza(III):
I rodankowy
II fluorkowy
III akwakompleks
Uszereguj wymienione jony kompleksowe zgodnie ze wzrostem ich trwałości. Napisz
w odpowiedniej kolejności numery, którymi je oznaczono.
