Jądro atomowe izotopu pewnego pierwiastka zawiera 126 neutronów. Stosunek liczby
masowej tego izotopu do liczby atomowej wynosi 2,5. Opisany izotop występuje w jednym
z naturalnych szeregów promieniotwórczych − powstaje w wyniku przemiany β–, a ulega
przemianie α.
Napisz równanie przemiany β–, której produktem jest opisany izotop, oraz równanie
przemiany α, której ten izotop ulega. Uzupełnij wszystkie pola odpowiednimi
symbolami i wartościami liczbowymi.
Jod tworzy wiele połączeń z tlenem np. tlenek jodu(V), który jest białym ciałem stałym.
W reakcji tego związku z wodą powstaje jednoprotonowy kwas. Opisany tlenek jest
stosowany do wykrywania i oznaczania zawartości tlenku węgla(II) w powietrzu.
Na podstawie: A. Bielański, Podstawy chemii nieorganicznej, Warszawa 2018.
3.1. (0–1)
Napisz w formie cząsteczkowej równanie opisanej reakcji tlenku jodu(V) z wodą.
3.2. (0–1)
Przeprowadzono doświadczenie. W kolbie ustawionej pod wyciągiem umieszczono tlenek
jodu(V), a następnie wprowadzono do niej tlenek węgla(II) i szczelnie ją zamknięto. Wygląd
zawartości kolby, w której zachodzi reakcja utleniania-redukcji, przedstawiono na zdjęciu.
Napisz w formie cząsteczkowej równanie reakcji tlenku jodu(V) z tlenkiem węgla(II).
W odpowiednich warunkach fluorowce mogą ze sobą reagować i tworzyć tzw. związki
międzyhalogenowe o wzorze ogólnym AX𝑦, w którym 𝑦 przyjmuje wartość 1, 3, 5 lub 7.
W tym wzorze A oznacza pierwiastek o mniejszej elektroujemności, a X – pierwiastek
o większej elektroujemności.
Przykładem związku międzyhalogenowego jest trichlorek jodu o wzorze ICl3.
Na podstawie: A. Bielański, Podstawy chemii nieorganicznej, Warszawa 2018.
5.1. (0–2)
Trichlorek jodu został po raz pierwszy otrzymany w reakcji, której schemat przedstawiono
poniżej.
IO–3 + I2 + H+ + Cl– → ICl3 + H2O
Napisz w formie jonowej, z uwzględnieniem liczby oddawanych lub pobieranych
elektronów (zapis jonowo-elektronowy), równanie reakcji redukcji zachodzącej
podczas tej przemiany. Uwzględnij środowisko reakcji. Uzupełnij współczynniki
stechiometryczne w poniższym schemacie.
Równanie reakcji redukcji:
IO–3 + I2 + H+ + Cl– → ICl3 + H2O
5.2. (0–2)
Metoda VSEPR pozwala określać kształt cząsteczek zbudowanych z atomów pierwiastków
grup 1.–2. oraz 13.–18. W cząsteczce należy wyróżnić atom centralny (np. atom tlenu
w cząsteczce H2O) i ustalić liczbę wolnych par elektronowych na jego zewnętrznej
powłoce (𝑦). Następnie trzeba 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 decyduje o kształcie 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, Coordination Chemistry Reviews, 252 (2008) 1315,
oraz J.D. Lee, Zwięzła chemia nieorganiczna, Warszawa 1997.
Przedstawiony poniżej model jest ilustracją kształtu
cząsteczki zbudowanej z atomu centralnego związanego
z trzema podstawnikami (𝑥 = 3), dla 𝐿p = 4.
Narysuj wzór elektronowy cząsteczki trichlorku jodu ICl3. Zaznacz kreskami pary
elektronowe wiązań chemicznych oraz wolne pary elektronowe. Następnie
rozstrzygnij, czy przedstawiony model jest ilustracją kształtu cząsteczki ICl3. Napisz
wartość liczby przestrzennej cząsteczki ICl3.
W probówkach oznaczonych numerami I–IV umieszczono oddzielnie, w przypadkowej
kolejności, wodne roztwory soli różnych metali. Do probówek wprowadzono roztwór
wodorotlenku sodu, w wyniku czego w każdej z nich pojawiła się zawiesina innego
wodorotlenku:
Cr(OH)3
Ca(OH)2
Cu(OH)2
Al(OH)3
7.1. (0–1)
Zawiesiny otrzymane w probówkach I i II posłużyły do przeprowadzenia doświadczenia
zgodnie ze schematem.
Uzupełnij tabelę. Spośród wodorotlenków wymienionych w informacji wstępnej
wybierz te, których zawiesiny znajdowały się na początku doświadczenia
w probówkach I i II. Napisz wzory tych związków.
Wzór wodorotlenku w probówce I
Wzór wodorotlenku w probówce II
7.2. (0–2)
Probówkę III umieszczono na pewien czas w łaźni wodnej.
Wygląd zawartości tej probówki po ogrzaniu przedstawiono na
zdjęciu A.
Do zawiesiny wodorotlenku znajdującego się w probówce IV
dodano roztwór wodorotlenku sodu – wygląd zawartości tej
probówki przedstawiono na zdjęciu B.
Napisz równania reakcji:
w formie cząsteczkowej – termicznego rozkładu wodorotlenku znajdującego się w probówce III (reakcja 1.)
w formie jonowej skróconej – roztwarzania wodorotlenku znajdującego się w probówce IV (reakcja 2.).
W standardowych półogniwach A, B i C ustala się równowaga opisana poniższymi równaniami:
Półogniwo A
BrO–3 + 6H++ 6e– ⇄ Br– + 3H2O
Półogniwo B
SO2–4 + H2O + 2e– ⇄ SO2–3 + 2OH–
Półogniwo C
NO–3 + 4H+ + 3e– ⇄ NO + 2H2O
Z dwóch powyższych półogniw zbudowano ogniwo. Podczas pracy ogniwa zaszła w nim reakcja, w wyniku
której wydzielił się gaz.
Napisz w formie jonowej skróconej sumaryczne równanie reakcji zachodzącej w opisanym powyżej ogniwie. Oblicz siłę elektromotoryczną (SEM) tego ogniwa w standardowych warunkach.
Azotowodór HN3 jest silnie toksyczną bezbarwną cieczą o słabych właściwościach
kwasowych. Stała dysocjacji tego kwasu jest równa 2,5 ∙ 10−5, a jego sole są nazywane
azydkami. Poniżej przedstawiono jedną ze struktur elektronowych azotowodoru.
Azotowodór powstaje w wyniku reakcji niektórych kwasów z azydkami, np. z azydkiem sodu
NaN3. Jest również produktem reakcji kwasu azotowego(III) z hydrazyną H2N–NH2.
Na podstawie: A. Bielański, Podstawy chemii nieorganicznej, Warszawa 2018.
8.1. (0–1)
Azotowodór powstaje w reakcji azydku sodu z kwasem solnym, natomiast taka reakcja nie
zachodzi z udziałem kwasu octowego (etanowego).
Wyjaśnij, dlaczego azotowodór powstaje w reakcji z kwasem solnym, a nie powstaje
w reakcji z kwasem octowym. Odwołaj się do konsekwencji różnicy w mocy obu
kwasów.
Wyjaśnienie:
8.2. (0–1)
Po wprowadzeniu hydrazyny do wodnego roztworu kwasu azotowego(III) zachodzi reakcja,
w której jako jedyne produkty powstają azotowodór i woda.
Napisz w formie cząsteczkowej równanie reakcji otrzymywania azotowodoru opisaną
metodą.
8.3. (0–1)
Rozstrzygnij, czy pomiędzy cząsteczkami azotowodoru (HN3) mogą tworzyć się wiązania wodorowe. Uzasadnij swoją odpowiedź. W uzasadnieniu odwołaj się do przedstawionej struktury elektronowej azotowodoru.
Cykloheksan jest cyklicznym węglowodorem o następującej strukturze chemicznej:
Jego temperatura topnienia jest równa 7 °C, a temperatura wrzenia (przy ciśnieniu 1000 hPa) wynosi 83 °C. Węglowodór ten reaguje podobnie do alkanów.
Na skalę przemysłową cykloheksan jest wytwarzany przez uwodornienie benzenu w obecności
katalizatora. W odpowiednich warunkach można go również otrzymać w reakcji
dibromopochodnej alkanu z sodem. Dwa atomy halogenu obecne w tej dibromopochodnej są
związane z pierwszorzędowymi atomami węgla.
Źródło: R. Morrison, R. Boyd, Chemia organiczna, Warszawa 2008.
8.1. (0-2)
Uzupełnij zdania. Zaznacz jedną odpowiedź spośród podanych w każdym nawiasie.
Orbitalom walencyjnym wszystkich atomów węgla w cząsteczce cykloheksanu przypisuje się
hybrydyzację (sp / sp2 / sp3). Orientacja przestrzenna tych orbitali powoduje, że cząsteczka
tego związku (jest / nie jest) płaska. Liczba wiązań σ w cząsteczce tego węglowodoru jest
równa (6 / 12 / 18). W temperaturze 25 °C i pod ciśnieniem 1000 hPa cykloheksan jest
(ciałem stałym / cieczą / gazem).
8.2. (0-1)
Zapisz nazwę systematyczną opisanej we wstępie dibromopochodnej, wykorzystywanej do otrzymywania cykloheksanu w reakcji z
sodem.
8.3. (0-2)
Napisz równanie reakcji monochlorowania cykloheksanu pod wpływem światła. Zastosuj wzory półstrukturalne (grupowe) związków organicznych. Określ typ (addycja, eliminacja, substytucja) i mechanizm (elektrofilowy, nukleofilowy, rodnikowy) tej
reakcji.
Przeprowadzono doświadczenie, w którym na
stały tlenek manganu(IV) podziałano gorącym
kwasem solnym. Wydzielający się chlor
wprowadzono do probówki, w której znajdował się
wodny roztwór pewnej soli. Przebieg
doświadczenia zilustrowano na schemacie.
Do tak powstałego roztworu po ściance probówki wprowadzono chloroform – wygląd
zawartości probówki przedstawiono na zdjęciu 1. Następnie dokładnie wymieszano jej
zawartość i pozostawiono do rozdzielenia warstw (zdjęcie 2.).
10.1. (0–2)
Opisane doświadczenie przeprowadzono z udziałem pewnej soli, której wzoru nie podano na schemacie.
Spośród wymienionych poniżej soli wybierz wzór tej, której wodny roztwór został użyty w tym doświadczeniu. Napisz jej nazwę systematyczną i uzupełnij zdanie. Zaznacz jedną odpowiedź spośród podanych w każdym nawiasie.
NaF
NaBr
NaI
Nazwa systematyczna soli:
Przebieg doświadczenia wskazuje, że wolny chlor jest (silniejszym / słabszym) utleniaczem niż wolny (fluor / brom / jod).
10.2. (0–2)
Napisz w formie jonowej skróconej równania reakcji zachodzących podczas przebiegu doświadczenia:
