Na rysunku przedstawiono trzy modele, oznaczone literami A-C, rozkładu
przestrzennego orbitali hybrydowych powstałych w wyniku zmieszania orbitali
walencyjnych s i p atomu centralnego w różnych cząsteczkach.
Uzupełnij poniższą tabelę. Podaj, który model (A, B czy C) odpowiada rozkładowi
przestrzennemu orbitali hybrydowych atomu centralnego w cząsteczkach H2O i BF3
oraz jaki typ hybrydyzacji (sp, sp2, sp3) można przypisać do orbitali walencyjnych atomu
centralnego w tych cząsteczkach.
Tenes – pierwiastek chemiczny o liczbie atomowej Z = 117 – otrzymano w reakcji jądrowej
między 48Ca i 249Bk. W tym procesie powstały dwa izotopy tenesu, przy czym reakcji
tworzenia jądra jednego z tych izotopów towarzyszyła emisja 3 neutronów. Ten izotop ulegał
dalszym przemianom: w wyniku kilku kolejnych przemian α otrzymano dubn – 270Db.
Napisz równanie reakcji otrzymywania opisanego izotopu tenesu – uzupełnij wszystkie
pola w poniższym schemacie. Napisz, w wyniku ilu przemian 𝛂 ten izotop tenesu
przekształcił się w 270Db.
Niżej wymieniono wybrane wiązania chemiczne i oddziaływania międzycząsteczkowe,
którym przyporządkowano numery od 1 do 6.
wiązanie metaliczne
1
wiązanie jonowe
2
wiązanie kowalencyjne spolaryzowane
3
oddziaływanie jon – dipol
4
oddziaływanie dipol – dipol
5
wiązanie wodorowe
6
Porównaj dwa układy: stały azotan(V) potasu i rozcieńczony wodny roztwór tej soli,
pod względem występujących w nich wiązań chemicznych i oddziaływań
międzycząsteczkowych. Wpisz właściwe numery w odpowiednie kolumny tabeli.
Uwzględnij wszystkie wiązania i oddziaływania występujące w każdym z tych układów.
Metoda VSEPR pozwala określać kształt cząsteczek zbudowanych z atomów pierwiastków grup głównych. W cząsteczce należy wyróżnić atom centralny (np. atom tlenu w cząsteczce H2O) i ustalić liczbę wolnych par elektronowych na jego zewnętrznej powłoce. Następnie zsumować liczbę podstawników związanych z atomem centralnym (𝑥) i liczbę jego wolnych par elektronowych (𝑦). W ten sposób otrzymuje się tzw. liczbę przestrzenną (𝐿p = 𝑥 + 𝑦),
która determinuje kształt cząsteczki. Ponieważ zarówno wolne, jak i wiążące pary elektronowe wzajemnie się odpychają, wszystkie elementy składające się na liczbę przestrzenną (podstawniki i wolne pary elektronowe) zajmują jak najbardziej odległe od siebie położenia wokół atomu centralnego.
Na podstawie: R. J. Gillespie, Fifty years of the VSEPR model; Coordination Chemistry Reviews 252 (2008) 1315.
6.1. (0–2)
Uzupełnij poniższą tabelę – dla wymienionych cząsteczek napisz wartości 𝒙 i 𝒚 oraz określ kształt cząsteczki (liniowa, kątowa, trójkątna, tetraedryczna).
CO2
SO2
OF2
𝑥
𝑦
kształt cząsteczki
6.2. (0–1)
Poniżej przedstawiono dwa modele przestrzenne (I i II) różnych cząsteczek o wzorze ogólnym AB4.
Rozstrzygnij, który z przedstawionych modeli (I albo II) jest ilustracją kształtu cząsteczki SF4. Uzasadnij swój wybór. Zastosuj metodę VSEPR.
Cząsteczkę SF4 przedstawia model
Uzasadnienie:
6.3. (0–1)
W teorii VSEPR przyjmuje się, że kąty między wiązaniami w drobinach zależą od siły, z jaką odpychają się pary elektronowe znajdujące się na zewnętrznej powłoce. Siła odpychania par elektronowych powłoki walencyjnej maleje w kolejności: wolna para elektronowa – wolna para elektronowa > wolna para elektronowa – wiążąca para elektronowa > wiążąca para elektronowa – wiążąca para elektronowa. Oznacza to, że w drobinach, w których nie ma wolnych par elektronowych, kąty między wiązaniami są najbardziej zbliżone do wartości teoretycznych opisujących idealną strukturę geometryczną drobiny, a w cząsteczkach zawierających wolne pary elektronowe obserwuje się zmniejszenie kątów między wiązaniami.
Na podstawie: J. D. Lee, Zwięzła chemia nieorganiczna, Warszawa 1994.
Wpisz do tabeli wartości kątów między wiązaniami N–H w wymienionych drobinach (NH–2, NH3, NH+4). Wartości tych kątów wybierz spośród następujących: 180°, 120°, 109°,107°, 105°.
W roztworach wodnych między jonami a dipolami wody występują oddziaływania przyciągające, które powodują, że jony ulegają hydratacji, czyli wiążą się z otaczającymi je cząsteczkami wody.
Cząsteczki wody związane z kationem metalu wykazują zdolność odszczepiania protonu, która jest tym większa, im mniejszy jest promień kationu metalu i im większy jest jego ładunek. Hydratowany kation glinu ulega dysocjacji kwasowej zgodnie z poniższym równaniem:
[Al(H2O)6]3+ + H2O ⇄ [Al(H2O)5(OH)]2+ + H3O+
Stała dysocjacji kwasowej [Al(H2O)6]3+ w temperaturze 298 K jest równa 1,4 ∙ 10–5.
Na podstawie: J. McMurry, R.C. Fay, Chemistry, Upper Saddle River 2001.
7.1. (0–1)
Dla przemiany zilustrowanej powyższym równaniem napisz wzory kwasów i zasad Brønsteda, tworzących w tej reakcji sprzężone pary.
Kwas
Zasada
sprzężona para 1.
H3O+
sprzężona para 2.
7.2. (0–1)
Oceń prawdziwość poniższych zdań. Zaznacz P, jeżeli zdanie jest prawdziwe, albo F – jeśli jest fałszywe.
1.
Zdolność odszczepiania protonu w cząsteczkach wody rośnie po ich połączeniu z kationem Al3+ w jon [Al(H2O)6]3+.
P
F
2.
Z dwóch hydratowanych jonów: [Mg(H2O)6]2+ i [Al(H2O)6]3+, słabsze właściwości kwasowe Brønsteda wykazuje kation [Al(H2O)6]3+.
Sól Mohra to zwyczajowa nazwa siarczanu(VI) żelaza(II) i amonu o wzorze (NH4)2Fe(SO4)2. W laboratorium chemicznym ten związek jest często używany jako wygodne i stabilne źródło jonów żelaza(II). Zarówno sama sól Mohra, jak i jej wodne roztwory są odporne na utlenianie na powietrzu.
Obecność jonów amonowych w roztworze soli Mohra powoduje, że odczyn tego roztworu nie jest obojętny.
Napisz równanie reakcji odpowiadającej za odczyn wodnego roztworu soli Mohra na podstawie definicji kwasów i zasad Brønsteda. Wzory odpowiednich drobin wpisz w poniższą tabelę.
W poniższej tabeli zamieszczono dane dotyczące rozpuszczalności substancji X w wodzie,
a na wykresie przedstawiono krzywą zależności rozpuszczalności substancji Y w wodzie.
Temperatura, °C
Rozpuszczalność substancji X, g na 100 g wody
0
89
20
53
40
33
60
23
80
16
11.1. (0–2)
Narysuj na wykresie krzywą rozpuszczalności substancji X i wyznacz wartość
temperatury, w której substancje X i Y mają taką samą rozpuszczalność. Oblicz
stężenie procentowe nasyconego roztworu substancji X lub Y w tej temperaturze.
Substancje X i Y mają taką samą rozpuszczalność w temperaturze ℃.
Stężenie % nasyconego roztworu:
11.2. (0–2)
Spośród wymienionych niżej substancji wybierz tę, która była oznaczona symbolem X,
oraz tę, która była oznaczona symbolem Y. Napisz ich wzory i uzasadnij swój wybór.
Cztery probówki oznaczone literami A−D zawierały w przypadkowej kolejności następujące bezbarwne ciecze: propan-1-ol, propanal, kwas propionowy (kwas propanowy) i glicerol (propan-1,2,3-triol).
W celu rozróżnienia tych substancji przeprowadzono dwuetapowy eksperyment. Do każdej
probówki dodano świeżo wytrąconą zasadową zawiesinę wodorotlenku miedzi(II).
W pierwszym etapie doświadczenia w dwóch probówkach zaobserwowano objawy reakcji i na
tej podstawie zidentyfikowano dwie substancje. Następnie zawartość pozostałych probówek,
w których początkowo nie zaobserwowano oznak reakcji, ogrzewano w łaźni wodnej. Wynik
doświadczenia przedstawiają poniższe fotografie.
Uzupełnij poniższą tabelę. Napisz nazwy substancji zidentyfikowanych w pierwszym etapie
doświadczenia oraz oznaczenia literowe, które odpowiadają probówkom z tymi substancjami.
Napisz w formie jonowej skróconej równanie reakcji zachodzącej w probówce A − wykorzystaj wzory półstrukturalne (skrócone) związków organicznych.
W trzech ponumerowanych probówkach znajdowały się (w przypadkowej kolejności): kwas solny oraz stężone roztwory kwasów HNO3 i H2SO4. Probówki umieszczono pod wyciągiem i do każdej z nich wrzucono kawałek drutu miedzianego. W probówce 1. zaczął się wydzielać brunatny gaz i roztwór przybrał niebieskozieloną barwę. W pozostałych probówkach nie zaobserwowano objawów reakcji, więc wstawiono je do gorącej łaźni wodnej. Po ogrzaniu zawartość probówki 2. pozostała niezmieniona, a w probówce 3. zaczął się wydzielać bezbarwny gaz i pojawiło się niebieskawe zabarwienie roztworu.
14.1. (0–1)
Przyporządkuj wzory kwasów do probówek – uzupełnij tabelę.
Probówka 1.
Probówka 2.
Probówka 3.
14.2. (0–2)
Napisz w formie jonowej skróconej równania reakcji, które zaszły w probówkach 1. i 3.
Probówka 1.:
Probówka 3.:
14.3. (0–1)
Napisz, jakie właściwości metalicznej miedzi potwierdził przebieg doświadczenia w probówce 2. Odwołaj się do szeregu elektrochemicznego metali.
14.4. (0–1)
Uszereguj według wzrastających właściwości utleniających (w środowisku kwasowym) jony: H+, NO–3, SO2–4. Napisz wzory tych jonów w odpowiedniej kolejności.
