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.
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+.
Rozpuszczalnikami amfiprotycznymi nazywa się rozpuszczalniki, których cząsteczki mogą
zarówno odszczepiać, jak i przyłączać proton. Do rozpuszczalników amfiprotycznych należą
m.in. woda, ciekłe alkohole oraz kwasy karboksylowe, ciekły amoniak i aminy.
W rozpuszczalnikach amfiprotycznych ustala się stan równowagi reakcji autoprotolizy, która
dla wody zachodzi zgodnie z równaniem:
2H2O ⇄ H3O+ + OH−
Reakcję autoprotolizy rozpuszczalnika opisuje stała równowagi nazywana iloczynem jonowym
rozpuszczalnika, np. iloczyn jonowy wody wyraża się równaniem:
Kw = [H3O+] ∙ [OH−]
Poniżej zestawiono wartości iloczynu jonowego trzech rozpuszczalników w temperaturze
25ºC.
Rozpuszczalnik
Iloczyn jonowy rozpuszczalnika
kwas mrówkowy
0,6 ∙ 10−6
metanol
0,2 ∙ 10−16
woda
1,0 ∙ 10−14
Na podstawie: J.J. Fiałkow, A.N. Żytomirski, J.A. Tarasenko, Chemia fizyczna roztworów niewodnych,
Warszawa 1983.
Uszereguj wymienione rozpuszczalniki według wzrastającego stopnia ich autoprotolizy
w temperaturze 25ºC. Napisz nazwy tych rozpuszczalników.
Jon kompleksowy składa się z atomu centralnego i ligandów. Funkcję atomu centralnego
spełniają najczęściej kationy metali. Ligandami są drobiny chemiczne, które łączą się z atomem
(jonem) centralnym wiązaniem koordynacyjnym za pomocą wolnej pary elektronowej atomu
donorowego wchodzącego w skład ligandu. Ligandami mogą być cząsteczki obojętne, np.
H2O, NH3, lub aniony, np. Cl−, OH−.
Powstawanie kompleksu jonu metalu M z ligandami L można opisać sumarycznym
równaniem:
M + nL ⇄ MLn
Indeks n oznacza liczbę ligandów, z którymi łączy się jon metalu.
Na podstawie: J. Minczewski, Z. Marczenko, Chemia analityczna, Warszawa 2001
oraz M. Cieślak-Golonka, J. Starosta, M. Wasielewski, Wstęp do chemii koordynacyjnej, Warszawa 2010.
Jony kadmu(II) tworzą z anionami jodkowymi jon kompleksowy, w którym przyjmują liczbę
koordynacyjną n = 4.
W przedstawionej poniżej konfiguracji elektronowej atomu kadmu w stanie
podstawowym podkreśl fragment, który nie występuje w jonie kadmu(II), oraz napisz
wzór kompleksu jonów kadmu(II) z anionami jodkowymi.
48Cd 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p6 4d10 5s2
Wzór kompleksu jonów kadmu(II) z anionami jodkowymi:
Jon kompleksowy składa się z atomu centralnego i ligandów. Funkcję atomu centralnego
spełniają najczęściej kationy metali. Ligandami są drobiny chemiczne, które łączą się z atomem
(jonem) centralnym wiązaniem koordynacyjnym za pomocą wolnej pary elektronowej atomu
donorowego wchodzącego w skład ligandu. Ligandami mogą być cząsteczki obojętne, np.
H2O, NH3, lub aniony, np. Cl−, OH−.
Powstawanie kompleksu jonu metalu M z ligandami L można opisać sumarycznym
równaniem:
M + nL ⇄ MLn
Indeks n oznacza liczbę ligandów, z którymi łączy się jon metalu.
Na podstawie: J. Minczewski, Z. Marczenko, Chemia analityczna, Warszawa 2001
oraz M. Cieślak-Golonka, J. Starosta, M. Wasielewski, Wstęp do chemii koordynacyjnej, Warszawa 2010.
Jony etylenodiaminotetraoctanowe (EDTA) są jednym z najpopularniejszych czynników
kompleksujących. Te jony – umownie oznaczone wzorem Y4– – tworzą kompleks z jonami
magnezu zgodnie z równaniem:
Mg2+ + Y4– ⇄ MgY2−
Równowagę reakcji kompleksowania opisuje stała trwałości tego kompleksu β, która wyraża
się równaniem:
β = [MgY2–][Mg2+] ∙ [Y4–]
W temperaturze 25ºC stała trwałości tej reakcji jest równa 5 ∙ 108.
Na podstawie: J. Minczewski, Z. Marczenko, Chemia analityczna, Warszawa 2001.
Zmieszano wodny roztwór zawierający jony magnezu Mg2+ z wodnym roztworem ligandu
Otrzymano 1 dm3 roztworu, w którym po ustaleniu się stanu równowagi w temperaturze 25ºC
stężenie jonów MgY2– było równe 1,00∙10–1 mol∙dm–3, a stężenie jonów Y4– wyniosło
0,05∙10–1 mol∙dm–3.
Oblicz stężenie jonów Mg2+ w otrzymanym roztworze (w temperaturze 25ºC)
i rozstrzygnij, czy prawdziwe jest twierdzenie, że praktycznie wszystkie jony Mg2+ użyte
do sporządzenia roztworu występują w postaci kompleksu MgY2–.
Halogenopochodne alkanów, w cząsteczkach których dwa atomy halogenu znajdują się
w pozycji 1 i 2, czyli 1,2-dihalogenki alkanów, można otrzymać w reakcji halogenu (bromu lub
chloru) i odpowiedniego alkenu. Jeżeli 1,2-dihalogenek alkanu podda się – w środowisku
bezwodnym – działaniu nadmiaru mocnej zasady, następuje dwukrotna eliminacja
halogenowodoru, co prowadzi do utworzenia alkinu.
Na podstawie: J. McMurry, Chemia organiczna, Warszawa 2000.
Napisz równania reakcji prowadzących do otrzymania pent-1-ynu z odpowiedniego
alkenu opisaną powyżej metodą. Zastosuj wzory półstrukturalne (grupowe) związków
organicznych.
Jon kompleksowy składa się z atomu centralnego i ligandów. Funkcję atomu centralnego
spełniają najczęściej kationy metali. Ligandami są drobiny chemiczne, które łączą się z atomem
(jonem) centralnym wiązaniem koordynacyjnym za pomocą wolnej pary elektronowej atomu
donorowego wchodzącego w skład ligandu. Ligandami mogą być cząsteczki obojętne, np.
H2O, NH3, lub aniony, np. Cl−, OH−.
Powstawanie kompleksu jonu metalu M z ligandami L można opisać sumarycznym
równaniem:
M + nL ⇄ MLn
Indeks n oznacza liczbę ligandów, z którymi łączy się jon metalu.
Na podstawie: J. Minczewski, Z. Marczenko, Chemia analityczna, Warszawa 2001
oraz M. Cieślak-Golonka, J. Starosta, M. Wasielewski, Wstęp do chemii koordynacyjnej, Warszawa 2010.
Poniżej przedstawiono wzór jonu kompleksowego, w którym ligandami są aniony
szczawianowe pochodzące od kwasu szczawiowego (etanodiowego) HOOC–COOH.
Uzupełnij tabelę – wpisz wzór jonu centralnego oraz wzór półstrukturalny (grupowy)
jonu, który jest ligandem.
Halogenopochodne alkanów, w cząsteczkach których dwa atomy halogenu znajdują się
w pozycji 1 i 2, czyli 1,2-dihalogenki alkanów, można otrzymać w reakcji halogenu (bromu lub
chloru) i odpowiedniego alkenu. Jeżeli 1,2-dihalogenek alkanu podda się – w środowisku
bezwodnym – działaniu nadmiaru mocnej zasady, następuje dwukrotna eliminacja
halogenowodoru, co prowadzi do utworzenia alkinu.
Na podstawie: J. McMurry, Chemia organiczna, Warszawa 2000.
Określ typ (addycja, substytucja, eliminacja) i mechanizm (elektrofilowy, nukleofilowy,
rodnikowy) reakcji otrzymywania 1,2-dibromopentanu opisaną metodą.
Liczba oktanowa LO określa odporność benzyny na spalanie detonacyjne, powodujące
„stukanie” silnika spalinowego. Informuje ona, jaka zawartość procentowa (% objętościowy)
2,2,4-trimetylopentanu (izooktanu, LO = 100) w mieszaninie z heptanem (LO = 0) daje
identyczną odporność na stukanie, jak dane paliwo. Liczba oktanowa rośnie, począwszy od
alkanów o prostych łańcuchach węglowych, przez alkeny, cykloalkany, alkany
o rozgałęzionych łańcuchach węglowych, aż do węglowodorów aromatycznych.
Na podstawie: K.-H. Lautenschläger, W. Schröter, A. Wanninger, Nowoczesne kompendium chemii,
Warszawa 2007.
Uzupełnij poniższe zdania. Wybierz i zaznacz jedną odpowiedź spośród podanych
w każdym nawiasie.
Benzynę można uzyskać w procesie krakingu frakcji ropy naftowej zawierających
węglowodory o (wysokich / niskich) masach cząsteczkowych. Niską liczbę oktanową mają
benzyny zawierające głównie cząsteczki o (rozgałęzionych / nierozgałęzionych) łańcuchach.
Im większa zawartość cząsteczek cyklicznych, tym (wyższa / niższa) liczba oktanowa
benzyny.
Detergenty to związki, których cząsteczki zawierają fragment hydrofilowy (grupę polarną)
i część hydrofobową (łańcuch niepolarny). Poniżej przedstawiono wzór karnityny.
Rozstrzygnij, czy karnityna może być stosowana jako detergent. Odpowiedź uzasadnij –
uwzględnij budowę cząsteczki karnityny.
