Tytan jest lekkim metalem odpornym na korozję. W zależności od stopnia utlenienia tytanu
chlorki tego pierwiastka odznaczają się różnymi właściwościami fizycznymi. Wartości
temperatury topnienia i temperatury wrzenia dwóch związków tytanu z chlorem zestawiono
w poniższej tabeli.
Wzór związku tytanu z chlorem
Temperatura topnienia, °C
Temperatura wrzenia, °C
TiCl2
1035
1500
TiCl4
– 24
136
Reakcja tlenku tytanu(IV) – o wzorze TiO2 – z tetrachlorometanem w temperaturze 500 °C
prowadzi do powstania chlorku tytanu(IV) oraz tlenku węgla(IV) (reakcja 1.). Z kolei chlorek
tytanu(II) – jako jedyny produkt reakcji – można otrzymać w wyniku przepuszczania par
chlorku tytanu(IV) w temperaturze 1040 °C nad metalicznym tytanem (reakcja 2.).
Na podstawie: L. Kolditz, Chemia nieorganiczna, Warszawa 1994.
3.1. (0–1)
Uzupełnij poniższy schemat, tak aby przedstawiał on graficzny (klatkowy) zapis
konfiguracji elektronowej jonu Ti2+ w stanie podstawowym. W zapisie uwzględnij
numer powłoki i symbol podpowłoki.
3.2. (0–1)
Uzupełnij tabelę. Wpisz wartości dwóch liczb kwantowych: głównej i pobocznej, które
opisują stan energetyczny jednego z niesparowanych elektronów atomu tytanu
w stanie podstawowym.
Liczby kwantowe
Główna liczba kwantowa 𝑛
Poboczna liczba kwantowa 𝑙
Wartości liczb kwantowych
3.3. (0–1)
Uzupełnij poniższe zdania. Wybierz i zaznacz jedno określenie spośród podanych
w każdym nawiasie.
Sieć krystaliczna metalicznego tytanu składa się z (atomów / kationów) otoczonych chmurą
zdelokalizowanych elektronów. W sieci krystalicznej chlorku tytanu(II) obecne są
(atomy / jony). Ze wzrostem stopnia utlenienia tytanu w chlorkach (maleje / rośnie) jonowy
charakter wiązania.
3.4. (0–2)
Napisz w formie cząsteczkowej równania opisanych reakcji otrzymywania TiCl4
(reakcja 1.) i TiCl2 (reakcja 2.). Rozstrzygnij, czy dana przemiana jest reakcją
utleniania-redukcji. Zaznacz TAK albo NIE.
Zbadano właściwości dwóch wodorotlenków (I i II) wybranych spośród wymienionych
poniżej.
Zn(OH)2
Mn(OH)2
Cu(OH)2
Cr(OH)3
W doświadczeniu użyto wodnego roztworu kwasu siarkowego(VI) oraz wodnego roztworu
wodorotlenku sodu. Stwierdzono, że:
wodorotlenek I roztworzył się zarówno w roztworze kwasu siarkowego(VI), jak i w roztworze wodorotlenku sodu. Powstały bezbarwne, klarowne roztwory
wodorotlenek II roztworzył się zarówno w roztworze kwasu siarkowego(VI), jak i w roztworze wodorotlenku sodu. Powstały klarowne roztwory o barwie zielonej.
W reakcjach, w których powstają hydroksokompleksy, atom centralny w jonie kompleksowym
ma liczbę koordynacyjną równą 4.
Wybierz i napisz wzór wodorotlenku I oraz napisz w formie jonowej równanie reakcji
wodorotlenku II z wodorotlenkiem sodu.
Wzór wodorotlenku I:
Równanie reakcji wodorotlenku II z wodorotlenkiem sodu:
Przeprowadzono doświadczenie, w którym do probówki z wodnym roztworem soli pewnego metalu M (zdjęcie 1.), wprowadzono wodny roztwór wodorotlenku potasu o niewielkim stężeniu (etap I) i stwierdzono, że wytrącony osad nie roztwarza się w nadmiarze odczynnika (zdjęcie 2.). Do otrzymanej mieszaniny wkroplono stężony wodny roztwór amoniaku (etap II). W wyniku reakcji powstały jony o wzorze [M(NH3)4]2+. Wygląd zawartości probówki po zakończeniu doświadczenia przedstawiono na zdjęciu 3.
Spośród soli, których wzory wymieniono poniżej, zaznacz tę, której roztwór mógł znajdować się w probówce na początku doświadczenia.
AgNO3
CrCl3
CuSO4
FeCl3
MnSO4
Napisz w formie jonowej skróconej równanie reakcji, która zaszła w etapie I opisanego doświadczenia.
Napisz w formie jonowej równanie reakcji, która zaszła w etapie II opisanego doświadczenia.
Wodorotlenki metali ciężkich są nietrwałe i łatwo ulegają rozkładowi. W celu zbadania jednej z takich reakcji przeprowadzono następujące doświadczenie: w warunkach beztlenowych z roztworu FeCl2 wytrącono wodorotlenek żelaza(II). Po pewnym czasie stwierdzono, że z mieszaniny poreakcyjnej wydziela się bezbarwny gaz, który zapala się wybuchowo. Po ustaniu objawów reakcji jej stały produkt odsączono i całkowicie usunięto z niego wodę. Badanie składu tego związku wykazało, że jest to tlenek, zawierający 72,36% masowych żelaza.
Na podstawie: M. Ma, Y. Zhang, Z. Gou i N. Gu, Nanoscale Research Letters, 8 (2013) 16.
10.1. (0–2)
Na podstawie obliczeń ustal wzór otrzymanego tlenku żelaza.
10.2. (0–1)
Napisz w formie cząsteczkowej równanie reakcji rozkładu wodorotlenku żelaza(II), której produktem jest opisany tlenek.
Jony FeO2–4 mogą powstać podczas reakcji Fe(OH)3 z jonami ClO– w nasyconym roztworze
NaOH, zilustrowanej poniższym schematem:
Fe(OH)3 + ClO– + OH– → FeO2–4 + Cl– + H2O
Na podstawie: L. Kolditz, Chemia nieorganiczna, Warszawa 1994.
Napisz w formie jonowej skróconej z uwzględnieniem liczby oddawanych lub
pobieranych elektronów (zapis jonowo-elektronowy) równanie reakcji utleniania
zachodzącej podczas opisanej przemiany. Uwzględnij środowisko reakcji. Uzupełnij
współczynniki stechiometryczne w poniższym schemacie.
Do zawiesiny zawierającej 0,5 mol wodorotlenku wapnia dodano wodny roztwór zawierający
1 mol chlorku amonu. Zaobserwowano powstanie klarownego roztworu i gazu
o charakterystycznym zapachu.
11.1. (0–1)
Uzupełnij schemat, tak aby przedstawiał w formie jonowej równanie reakcji
zachodzącej podczas roztwarzania wodorotlenku wapnia w wodnym roztworze chlorku
amonu.
Ca(OH)2 + NH+4 →
11.2. (0–1)
Spośród poniżych metod rozdzielania mieszanin wybierz i zaznacz tę, którą można
zastosować do wyodrębnienia z mieszaniny poreakcyjnej związku wapnia.
sączenie
odparowanie
ekstrakcja
11.3. (0–1)
Spośród poniższych związków chemicznych wybierz i zaznacz wszystkie te, których
roztwory dodane do zawiesiny wodorotlenku wapnia spowodują powstanie
klarownych roztworów.
Molową entalpię spalania butan-1-olu można wyznaczyć doświadczalnie. W tym celu szklany palnik napełnia się butan-1-olem, a następnie waży. Za pomocą tak przygotowanego palnika ogrzewa się kolbę zawierającą wodę o znanej masie. Proces spalania alkoholu prowadzi się przez pewien czas, przy czym stale kontroluje się za pomocą termometru temperaturę wody w kolbie. Na zakończenie doświadczenia palnik waży się powtórnie.
Przeprowadzono opisane doświadczenie i na podstawie zmiany temperatury wody określono, że w tym doświadczeniu woda pobrała 𝑄 = 50 400 J energii cieplnej pochodzącej ze spalania butan-1-olu.
W tabeli poniżej zestawiono dane z pomiaru masy palnika podczas doświadczenia.
Masa palnika napełnionego butan-1-olem
219,80 g
Masa palnika po zakończeniu doświadczenia
218,32 g
11.1. (0–1)
Napisz równanie reakcji spalania całkowitego butan-1-olu. Zastosuj wzory sumaryczne substratów i produktów.
11.2. (0–2)
Na podstawie efektu cieplnego reakcji (𝑄) można obliczyć entalpię reakcji (Δ𝐻).
Oblicz molową entalpię spalania butan-1-olu. Pomiń straty ciepła. Wynik zapisz w zaokrągleniu do liczb całkowitych oraz z jednostką kJ·mol‒1. Uwzględnij odpowiedni znak entalpii reakcji.
Napisz w formie jonowej skróconej równanie reakcji, w wyniku której wydzielił się bezbarwny gaz i określ, jaką funkcję – kwasu czy zasady Brønsteda – pełni w tej reakcji jon wodorowęglanowy.
Poniżej przedstawiono równania reakcji, które przebiegają w wybranych półogniwach redoks.
Półogniwo
Równanie reakcji elektrodowej
A
MnO−4 (aq) + 8H+ (aq) + 5e− ⇄ Mn2+ (aq) + 4H2O
B
Fe3+ (aq) + e− ⇄ Fe2+ (aq)
W tych półogniwach elementem przewodzącym jest platyna – nie bierze ona udziału
w reakcji elektrodowej.
12.1. (0–1)
Uzupełnij poniższy zapis, tak aby powstał schemat ogniwa galwanicznego
zbudowanego z półogniw A i B, które generuje prąd w warunkach standardowych.
Napisz, które półogniwo pełni funkcję anody, a które – katody w pracującym ogniwie.
(–) Pt funkcja półogniwa
| || |
Pt (+) funkcja półogniwa
12.2. (0–1)
Napisz w formie jonowej sumaryczne równanie reakcji, która zachodzi w pracującym
ogniwie zbudowanym z półogniw A i B.
