W roztworze o odczynie zasadowym ketony, których cząsteczki zawierają grupę –OH przy
atomie węgla połączonym z atomem węgla grupy karbonylowej, ulegają izomeryzacji. Tę
przemianę ilustruje poniższy schemat.
Przeprowadzono doświadczenie, w którym do dwóch probówek – w jednej probówce
znajdował się wodny roztwór glukozy, a w drugiej wodny roztwór fruktozy – dodano
zalkalizowaną zawiesinę wodorotlenku miedzi(II). Następnie zawartość każdej probówki
wymieszano i ogrzano.
Odpowiedz na poniższe pytanie. Wpisz TAK albo NIE do tabeli i podaj uzasadnienie. W uzasadnieniu odwołaj się do konsekwencji procesu opisanego w informacji oraz nazwij właściwości cukrów, które potwierdzono opisanym doświadczeniem.
Czy po dodaniu do probówek z wodnymi roztworami glukozy i fruktozy zalkalizowanej zawiesiny wodorotlenku miedzi(II), a następnie po wymieszaniu i ogrzaniu zawartości każdej probówki zaobserwowano różne objawy reakcji?
W procesie parowego reformingu metanu (konwersji metanu z parą wodną) w pierwszym
etapie ten gaz reaguje z parą wodną w obecności katalizatora niklowego – w temperaturze
około 1070 K i pod ciśnieniem około 3 · 104 hPa – zgodnie z równaniem:
CH4 (g) + H2O(g) p, T, Ni CO(g) + 3H2 (g)
ΔHo298 = 206 kJ
Pomimo że stechiometryczny stosunek molowy substratów reakcji jest równy 1, ten proces
prowadzi się przy nadmiarze pary wodnej.
Na podstawie: K. Schmidt-Szałowski, M. Szafran, E. Bobryk, J. Sentek, Technologia chemiczna. Przemysł nieorganiczny, Warszawa 2013.
9.1. (2 pkt)
Określ, czy wzrost temperatury wpływa na zwiększenie wydajności opisanej reakcji konwersji, jeżeli zachodzi ona pod stałym ciśnieniem p, oraz czy wzrost ciśnienia skutkuje wzrostem wydajności tej reakcji. Odpowiedź uzasadnij.
Wpływ wzrostu temperatury na wydajność reakcji (p = const) i uzasadnienie:
Wpływ wzrostu ciśnienia na wydajność reakcji (T = const) i uzasadnienie:
9.2. (1 pkt)
Szybkość opisanej reakcji wzrasta ze wzrostem ciśnienia.
Poniżej zestawiono warunki, w jakich przeprowadza się opisany proces parowego reformingu
metanu:
I
II
III
IV
temperatura około 1070 K
ciśnienie około 3 · 104 hPa
katalizator niklowy
stosunek molowy nH2O : nCH4 > 1
Dokończ poniższe zdania – wpisz numery wszystkich warunków prowadzenia procesu, które wpływają na szybkość i wydajność konwersji metanu.
Warunki sprzyjające dużej szybkości reakcji:
Warunki sprzyjające dużej wydajności reakcji:
9.3. (2 pkt)
Oblicz, ile m3 wodoru w przeliczeniu na warunki normalne powstało w pierwszym etapie parowego reformingu metanu prowadzonego w temperaturze 1070 K i pod ciśnieniem 3 · 104 hPa, jeżeli wykorzystano 1 m3 metanu odmierzony w warunkach przemiany oraz nadmiar pary wodnej. Wydajność przemiany metanu była równa 95%. Uniwersalna stała gazowa R = 83,1 dm3·hPa·mol–1·K–1.
Spośród izomerycznych alkenów o wzorze sumarycznym C6H12 tylko alkeny A i B utworzyły
w reakcji z HCl (jako produkt główny) halogenek alkilowy o wzorze:
O tych alkenach wiadomo także, że alken A występuje w postaci izomerów geometrycznych
cis–trans, a alken B – nie.
Napisz wzory półstrukturalne (grupowe) alkenów A i B. Wyjaśnij, dlaczego alken B nie występuje w postaci izomerów geometrycznych cis–trans.
W wysokiej temperaturze może zachodzić rozkład metanu na substancje proste zgodnie
z równaniem:
CH4 (g) ⇄ C (s) + 2H2 (g)
Miarą wydajności tej reakcji jest równowagowy stopień przemiany metanu x, który wyraża
się wzorem:
x = n0[CH4] − n[CH4]n0[CH4]
W tym wzorze n0[CH4] oznacza początkową liczbę moli metanu, a n[CH4] – liczbę moli
tego gazu pozostałego po ustaleniu się stanu równowagi. Poniżej przedstawiono zależność
równowagowego stopnia przemiany metanu x od temperatury dla trzech wartości ciśnienia.
Na podstawie: P. Schmidt-Szałowski, M. Szafran, E. Bobryk, J. Sentek, Technologia chemiczna. Przemysł nieorganiczny, Warszawa 2013.
Określ, czy ΔH opisanej reakcji rozkładu metanu jest większa od zera, czy – mniejsza od zera. Odpowiedź uzasadnij.
Do probówki I wprowadzono próbkę tristearynianu glicerolu, a do probówki II – próbkę
trioleinianu glicerolu. Następnie do obu probówek dodano wodę bromową i zawartość każdej
probówki wstrząśnięto.
Oceń, czy w obu probówkach zaobserwowano odbarwianie się wody bromowej. Odpowiedź uzasadnij.
W wysokiej temperaturze może zachodzić rozkład metanu na substancje proste zgodnie
z równaniem:
CH4 (g) ⇄ C (s) + 2H2 (g)
Miarą wydajności tej reakcji jest równowagowy stopień przemiany metanu x, który wyraża
się wzorem:
x = n0[CH4] − n[CH4]n0[CH4]
W tym wzorze n0[CH4] oznacza początkową liczbę moli metanu, a n[CH4] – liczbę moli
tego gazu pozostałego po ustaleniu się stanu równowagi. Poniżej przedstawiono zależność
równowagowego stopnia przemiany metanu x od temperatury dla trzech wartości ciśnienia.
Na podstawie: P. Schmidt-Szałowski, M. Szafran, E. Bobryk, J. Sentek, Technologia chemiczna. Przemysł nieorganiczny, Warszawa 2013.
Wyjaśnij, dlaczego wydajność opisanej reakcji maleje ze wzrostem ciśnienia.
Etery są związkami o wzorze R−O−R’, przy czym R i R’ mogą być zarówno grupami
alkilowymi, jak i arylowymi.
W poniższej tabeli zestawiono wartości temperatury wrzenia tw (pod ciśnieniem 1013 hPa)
wybranych alkoholi oraz wybranych eterów o nierozgałęzionych cząsteczkach.
Wzór alkoholu
tw, °C
Wzór eteru
tw, °C
I
CH3CH2OH
79
VI
CH3−O−CH3
−25
II
CH3CH2CH2OH
97
VII
CH3CH2−O−CH3
11
III
CH3CH2CH2CH2OH
117
VIII
CH3CH2−O−CH2CH3
35
IV
CH3CH2CH2CH2CH2OH
138
IX
CH3CH2CH2−O−CH2CH3
64
V
CH3CH2CH2CH2CH2CH2OH
157
X
CH3CH2CH2−O−CH2CH2CH3
91
Na podstawie: L. Jones, P. Atkins, Chemia ogólna, Warszawa 2006.
29.1. (0–1)
Czy alkohole i etery o tej samej liczbie atomów węgla w cząsteczce są izomerami? Uzasadnij swoją odpowiedź. Odnieś się do związków, których wzory wymieniono w tabeli.
29.2. (0–2)
Spośród związków o wzorach podanych w tabeli wybierz substancję najmniej lotną i substancję najbardziej lotną. Napisz numery, którymi oznaczono wzory wybranych związków. Następnie wyjaśnij, dlaczego etery są bardziej lotne niż alkohole o tej samej masie cząsteczkowej. Odnieś się do budowy cząsteczek związków, których wzory wymieniono w tabeli.
Numer związku najmniej lotnego:
Numer związku najbardziej lotnego:
Tripeptyd, którego wzór przedstawiono poniżej, zbudowany jest z reszt trzech różnych
aminokwasów.
Napisz wzór półstrukturalny (grupowy) tego aminokwasu, którego grupa karboksylowa i grupa aminowa uczestniczyły w utworzeniu wiązania peptydowego w cząsteczce opisanego tripeptydu. Oceń, czy cząsteczka tego aminokwasu jest chiralna. Odpowiedź uzasadnij.
