EGZAMIN MATURALNY CHEMIA - phavi.umcs.pl · w napojach bezalkoholowych typu tonik, „Bromatologia i chemia toksykologiczna”, XLV, 2012, 3, s. 433–438. Zadanie 1. Na podstawie

EGZAMIN MATURALNY CHEMIA Poziom rozszerzony

ZBIR ZADA

Materiay pomocnicze dla uczniw i nauczycieli

Centralna Komisja Egzaminacyjna 2015

Publikacja opracowana przez zesp koordynowany przez dr Magorzat Jagieo dziaajcy w ramach projektu Budowa bankw zada realizowanego przez Centraln Komisj Egzaminacyjn pod kierunkiem Janiny Grzegorek.

Autorzy ukasz Gaz dr Barbara Haszczyc-Krautter Teresa Kaleta Ilona Konkel Beata Kupis Joanna Toczko (kierownik zespou przedmiotowego)

Komentatorzy dr hab. Robert Zakrzewski, prof. Uniwesytetu dzkiego Stanisaw Ryszard Piech

Opracowanie redakcyjne Honorata Piasiewicz

Redaktor naczelny Julia Konkoowicz-Pniewska

Zbiory zada opracowano w ramach projektu Budowa bankw zada, Dziaanie 3.2. Rozwj systemu egzaminw zewntrznych,

Priorytet III Wysoka jako systemu owiaty, Program Operacyjny Kapita Ludzki

Spis treci Wprowadzenie .................................................................................................................. 1. Zadania ..................................................................................................................

1.1. Atomy, czsteczki i stechiometria chemiczna ........................................... 1.2. Struktura atomu jdro i elektrony .......................................................... 1.3. Wizania chemiczne .................................................................................. 1.4. Kinetyka i statyka chemiczna .................................................................... 1.5. Roztwory i reakcje zachodzce w roztworach wodnych .......................... 1.6. Reakcje utleniania i redukcji ..................................................................... 1.7. Metale ........................................................................................................ 1.8. Niemetale .................................................................................................. 1.9. Wglowodory ............................................................................................ 1.10. Hydroksylowe pochodne wglowodorw ................................................. 1.11. Zawizki karbonylowe .............................................................................. 1.12. Kwasy karboksylowe ................................................................................ 1.13. Estry i tuszcze .......................................................................................... 1.14. Zwizki organiczne zawierajce azot. Biaka ........................................... 1.15. Cukry .........................................................................................................

2. Wskazwki do rozwizania zada ........................................................................... 3. Odpowiedzi .............................................................................................................. 4. Wykaz umiejtnoci oglnych i szczegowych sprawdzanych zadaniami ............

455

1117232941486166727782868995

100145187

Wprowadzenie

Zbir zada z chemii adresowany jest przede wszystkim do uczniw szk ponadgimnazjalnych przygotowujcych si do egzaminu maturalnego z chemii w nowej formule. Zosta przygotowany tak, aby uczniowie mogli z niego korzysta zarwno podczas samodzielnej pracy, jak rwnie na lekcjach chemii pod kierunkiem nauczyciela. W zbiorze znajduj si 182 zadania. Cz z nich to zadania pojedyncze, a cz zadania skadajce si z kilku polece. Wiele zada uoonych zostao w tzw. wizki tematyczne, skupione wok wybranego tematu i materiau rdowego. Sprawdzaj umiejtnoci oglne i szczegowe zawarte w wymaganiach Podstawy programowej do IV etapu edukacyjnego z zakresw rozszerzonego oraz podstawowego. Zamieszczono rwnie przykady zada ilustrujcych wybrane wymagania z III etapu edukacyjnego (gimnazjum), ktre zgodnie z zasad kumulatywnoci, mog by sprawdzane na egzaminie maturalnym. Autorzy starali si, aby zadania byy zrnicowane pod wzgldem zakresu treci, sprawdzanych wiadomoci i umiejtnoci, trudnoci oraz stopnia zoonoci. Osoby korzystajce ze zbioru znajd w nim wic zadania atwiejsze i trudniejsze, mniej lub bardziej zoone, typowe bd nietypowe. Zadania s zrnicowane take ze wzgldu na zastosowany materia rdowy, form polecenia oraz wymagany sposb udzielenia odpowiedzi. Niektre polecenia wymagaj samodzielnego sformuowania odpowiedzi, takiej jak krtki opis sowny, rwnanie reakcji, chemiczny wzr lub nazwa bd zapis oblicze. Inne zadania s zadaniami zamknitymi, w ktrych naley wybra poprawn odpowied, dobra lub pogrupowa przedstawione elementy odpowiedzi, albo oceni, czy przedstawione informacje s prawdziwe.

Dzia Zadania pogrupowano wedug treci Podstawy programowej dla poziomu rozszerzonego na 15 rozdziaw. Na pocztku kadego rozdziau zamieszczono po dwa zadania wraz ze szczegowymi wskazwkami do ich rozwizania i odpowiedziami, a nastpnie po dwa zadania wzbogacone o wskazwki. Pozostae zadania nie zawieraj bezporednio obok siebie wskazwek i odpowiedzi. Dziki temu uczniowie mog przekona si, czy potrafi samodzielnie rozwiza te zadania.

W sytuacji, gdy zadanie okae si zbyt trudne proponujemy najpierw zapozna si ze wskazwkami zebranymi w osobnym dziale Wskazwki do rozwizania zada, i przy ich pomocy rozwiza zadanie, a nastpnie sprawdzi jego poprawno w dziale Odpowiedzi.

Wskazwki mog by przydatne w ksztaceniu umiejtnoci samodzielnego rozwizywania zada chemicznych. Zawieraj m.in.: przypomnienie treci ksztacenia, ktrych opanowanie jest niezbdne w rozwizaniu zadania, podpowiedzi dotyczce toku mylenia podczas rozwizywania danego zadania, odniesienie do czasownikw operacyjnych uytych w poleceniu, warunkujcych form udzielanych odpowiedzi.

Na uwag zasuguj zadania sprawdzajce stopie opanowania umiejtnoci wykorzystywania chemicznych tekstw rdowych do pozyskiwania, przetwarzania, tworzenia i prezentowania informacji, a wic takie, w ktrych ucze wykonuje polecenia, nie tylko korzystajc z tego, czego nauczy si w czasie przygotowa do egzaminu, ale take na podstawie informacji przedstawionych we wprowadzeniu do zadania. Informacje te zawarte w materiale rdowym i niezbdne do rozwizania postawionego problemu mog dotyczy zagadnie, z ktrymi ucze dotychczas si nie zetkn. S one opracowane i przedstawione tak, aby mg je wykorzysta, bazujc na wiadomociach i umiejtnociach z zakresu Podstawy programowej. Warto zaznaczy, e materia rdowy moe przybiera rne formy, np. tekstu chemicznego, wzoru chemicznego, rwnania reakcji, rysunku, schematu, wykresu, zestawienia danych fizykochemicznych. W niniejszym zbiorze reprezentowane s wszystkie te formy.

W zbiorze zamieszczono wiele zada, ktre wymagaj rozwizania problemu obliczeniowego. Wykorzystujc takie zadania do wicze, trzeba pamita, e warto liczbowa uzyskanego wyniku kocowego zaley od przyjtych w rozwizaniu zaokrgle: poprawne s wszystkie wyniki bdce konsekwencj przyjtych poprawnych zaokrgle. Naley take zwrci uwag na fakt, e przedstawione przykadowe rozwizania nie wyczerpuj wszystkich moliwoci zaprezentowane zostay sposoby rozwizania najbardziej typowe, co nie oznacza, e s one jedynymi poprawnymi rozwizaniami.

Ostatni dzia Wykaz umiejtnoci oglnych i szczegowych sprawdzanych zadaniami zawiera odniesienie kadego z zada do wymaga Podstawy programowej.

Autorzy zbioru maj nadziej, e pomoe on uczniom w przygotowaniu si do egzaminu maturalnego z chemii, a nauczycielom w ocenie zgodnoci przebiegu procesu nauczania z obowizujc Podstaw programow z chemii.

yczymy sukcesw w rozwizywaniu zada!

1. Zadania 5

1. Zadania

1.1. Atomy, czsteczki i stechiometria chemiczna Informacja do zada 1.4. Pierwszym skutecznym lekiem przeciw malarii bya chinina, organiczny zwizek chemiczny o masie czsteczkowej 324 ,u ktry skada si z 74,07% masowych wgla, 7,41% masowych wodoru, 8,64% masowych azotu i 9,88% masowych tlenu. W temperaturze pokojowej chinina jest trudno rozpuszczaln w wodzie, bia, krystaliczn substancj o intensywnie gorzkim smaku. Zwizek ten rozpuszczalny jest m.in. w olejach, benzynie, etanolu i glicerynie. Ze wzgldu na swj gorzki smak chinina znalaza zastosowanie w przemyle spoywczym jako aromat. Dodawana jest do produktw spoywczych w postaci chlorowodorku chininy, soli dobrze rozpuszczalnej w wodzie. W Polsce za maksymaln dopuszczaln zawarto chlorowodorku chininy w napojach bezalkoholowych typu tonik (ktrych podstaw jest woda) przyjto 7,50 mg na kade 100 cm3 napoju, co w przeliczeniu na czyst chinin oznacza, e 100 cm3 tego napoju dostarcza konsumentowi 6,74 mg chininy.

Na podstawie: A. Czajkowska, B. Bartodziejska, M. Gajewska, Ocena zawartoci chlorowodorku chininy w napojach bezalkoholowych typu tonik, Bromatologia i chemia toksykologiczna, XLV, 2012, 3, s. 433438.

Zadanie 1. Na podstawie odpowiednich oblicze ustal wzr empiryczny oraz rzeczywisty chininy (patrz informacja do zada 1.4.). Wskazwki do rozwizania zadania Aby poprawnie ustali wzr empiryczny zwizku chemicznego, naley okreli liczb moli atomw wgla, wodoru, azotu i tlenu (w jednym molu tego zwizku). Dla rozwizania tego problemu trzeba przyj dogodn mas prbki, np. m = 100 g, co bdzie oznaczao, e w 100 g zwizku znajduje si 74,07 g wgla, 7,41 g wodoru, 8,64 g azotu oraz 9,88 g tlenu. Nastpnie naley obliczy liczb moli atomw poszczeglnych pierwiastkw chemicznych i wyznaczy ich stosunek wyraony moliwie najmniejszymi liczbami cakowitymi. Pamitaj, e wzr elementarny nie okrela rzeczywistej liczby atomw tworzcych czsteczk zwizku chemicznego. Do wyznaczenia rzeczywistej liczby poszczeglnych rodzajw atomw w czsteczce konieczna jest znajomo masy czsteczkowej zwizku. W omawianym przypadku jest ona podana w informacji do zadania. Zwr uwag, e w celu powizania licznoci materii i masy substancji wprowadzono pojcie masy molowej, ktra jest waciwoci substancji; ma ona dla kadego zwizku chemicznego i kadej substancji elementarnej (pierwiastka chemicznego) okrelon warto liczbow. Warto liczbowa masy molowej zwizku chemicznego jest rwna wzgldnej masie czsteczkowej. W przypadku substancji elementarnych wystpujcych w postaci pojedynczych atomw warto liczbowa masy molowej jest rwna wzgldnej masie atomowej. Majc wyznaczony wzr elementarny, naley obliczy mas czsteczkow czsteczki o skadzie odpowiadajcym wzorowi elementarnemu. Wiedzc, e wzr rzeczywisty (sumaryczny) jest wielokrotnoci wzoru elementarnego (czyli mona go zapisa w postaci (C10H12NO)x), uprawniony jest zapis:

M = M NOHC 1210 x x = 2, co pozwala na stwierdzenie, e wzr rzeczywisty ma posta: C20H24N2O2.

6 Egzamin maturalny. Chemia. Poziom rozszerzony. Zbir zada

Przykad poprawnej odpowiedzi Dane: Szukane:

u324chininy.cz =M %C = 74,07% %H = 7,41% %N = 8,64% %O = 9,88%

wzr empiryczny chininy wzr rzeczywisty chininy

Rozwizanie:

nC =

mola 173,6mol g12

g07,741

=

nH = mola 41,7mol g1g 41,7

1=

nN = mola 617,0mol g14g 64,8

1=

nO = mola 618,0mol g16g 88,9

1=

nC : nH : nN : nO = 6,173 : 7,41 : 0,617 : 0,618 nC : nH : nN : nO = 10 : 12 : 1 : 1 C10H12NO M

X1210 )NOHC( = 324 u x = 2 C20H24N2O2 Wzr empiryczny: C10H12NO Wzr rzeczywisty: C20H24N2O2 Zadanie 2. Oblicz mas czsteczki chininy w gramach (patrz informacja do zada 1.4.). Wskazwki do rozwizania zadania Aby poprawnie rozwiza to zadanie, musisz wykorzysta zaleno midzy liczb moli a liczb czsteczek. Jeden mol dowolnej substancji o okrelonym wzorze czsteczkowym zawiera liczb czsteczek rwn liczbie Avogadra. Rozwizujc zadanie, naley wic odwoa si do definicji mola jako jednostki, zgodnie z ktr mol jest to liczno materii ukadu, zawierajcego tyle samo czstek, ile atomw zawiera 0,012 kg izotopu wgla .C12 Trzeba te wiedzie, e liczb czstek zawart w jednym molu okrela liczba Avogadra, wynoszca w zaokrgleniu .1002,6 23 Warto liczbowa staej Avogadra znajduje si w zestawie Wybranych wzorw i staych fizykochemicznych na egzamin maturalny z biologii, chemii i fizyki. Rozwizujc omawiane zadanie rachunkowe, pamitaj, aby poprawnie zaokrgli wynik kocowy i poda go z odpowiedni jednostk. Przykad poprawnej odpowiedzi Dane:

u324chininy.cz =M

mol11002,6 23A =N

Szukane: masa czsteczki chininy w gramach

Rozwizanie: 324 g 231002,6 czsteczek x 1 czsteczka x = g1082,53 23

1. Zadania 7

Zadanie 3. W pewnym napoju typu tonik wykryto maksymaln dopuszczaln zawarto chlorowodorku chininy. Podkrel poprawne dokoczenie zdania (patrz informacja do zada 1.4.). Masa czsteczkowa chlorowodorku chininy jest wiksza od masy czsteczkowej chininy o A. 35,5 u. B. 71 u. C. 36,5 u. D. 73 u. Wskazwki do rozwizania zadania Aby poprawnie rozwiza zadany problem, musisz skorzysta z informacji wprowadzajcej do wizki zada oraz informacji umieszczonej w zadaniu 3. (wykryto maksymaln dopuszczaln zawarto chlorowodorku chininy). Dane te pozwol na zapisanie zalenoci, np.: 7,50 6,74 x 324 x 360,5 360,5 324 = 36,5 odpowied C lub

5,36032474,650,7 360,5 324 = 36,5 odpowied C

Zadanie 4. Wpisz do tabeli liter P, jeeli zdanie jest prawdziwe, lub liter F jeli jest faszywe (patrz informacja do zada 1.4.).

Zdanie P/F 1. W temperaturze pokojowej chinina jest bia krystaliczn substancj o gorzkim smaku,

rozpuszczaln w etanolu.

2. W celu uzyskania gorzkiego smaku napojw, ktrych podstaw jest woda, dodawany jest do nich chlorowodorek chininy, poniewa sl ta, w przeciwiestwie do chininy, jest dobrze rozpuszczalna w wodzie.

3. W 250 cm3 napoju typu tonik maksymalnie moe by zawarte 18,75 mg chininy.

Wskazwki do rozwizania zadania Aby poprawnie rozwiza to zadanie, musisz wykorzysta informacj wprowadzajc do wizki zada. Prawdziwo zdania 1. i 2. moesz stwierdzi, dokonujc wycznie analizy podanej informacji. Oceniajc zdanie 3., moesz posuy si zalenoci: 100 cm3 6,74 mg 250 cm3 x x = 16,85 mg Porwnujc otrzymany wynik (16,85 mg) z podan w zdaniu 3. maksymaln zawartoci chininy (18,75 mg), naley stwierdzi, e ostatnie zdanie jest faszywe. Informacja do zada 5. i 6. Reakcja syntezy amoniaku przebiega zgodnie z rwnaniem:

N2 (g) + 3H2 (g) 2NH3 (g) H = 92,4 kJ Na podstawie: A. Bielaski, Podstawy chemii nieorganicznej, Warszawa 2004, s. 648.

Zadanie 5. Oblicz, ile metrw szeciennych azotu odmierzonego w warunkach normalnych i ile kilogramw wodoru naley uy do otrzymania 30,6 kg amoniaku, jeeli reakcja syntezy amoniaku przebiega z wydajnoci rwn 30% (patrz informacja do zada 5. i 6.).


Zadanie 6. Pocztkowe stenia substratw reakcji (patrz informacja do zada 5. i 6.). byy rwne c

2N= 2 mol dm 3 , c

2H= 6 mol dm 3 i przebiegaa ona w reaktorze o objtoci 1 dm 3

w staej temperaturze T. Oblicz stenia H2, N2 i NH3 po osigniciu stanu rwnowagi w temperaturze T, jeeli ustali si on po przereagowaniu 30% pocztkowej iloci wodoru. Zadanie 7. Blaszk miedzian o masie 0,48 g roztworzono cakowicie w stonym wodnym roztworze kwasu azotowego(V). Dowiadczenie wykonano pod wycigiem. Przebieg reakcji miedzi z kwasem azotowym(V) ilustruje ponisze rwnanie.

Cu + 4HNO3 Cu(NO3)2 + 2NO2 + 2 H2O Oblicz, ile centymetrw szeciennych (w przeliczeniu na warunki normalne) gazu wydzielio si w czasie opisanej reakcji. Zadanie 8. Wzory soli mona w sposb uproszczony przedstawi w postaci tlenkowej, na przykad wzr CaCO3 mona przedstawi jako CaO CO2. Superfosfat podwjny jest nawozem, ktrego gwnym skadnikiem jest diwodorofosforan(V) wapnia o wzorze Ca(H2PO4)2, stosowanym do wzbogacania gleby w fosfor.

Na podstawie: K.H. Lautenschlger, W. Schrter, A. Wanninger, Nowoczesne kompendium chemii, Warszawa 2007, s. 460.

a) Zapisz wzr diwodorofosforanu wapnia w postaci wzoru tlenkowego. b) Oblicz w procentach masowych zawarto P2O5 w tym zwizku chemicznym. c) Dokocz zdanie, zaznaczajc wniosek A lub B i jego uzasadnienie 1. lub 2. Jako nawozu fosforowego uywa si diwodorofosforanu(V) wapnia, a nie fosforanu(V) wapnia, poniewa diwodorofosforan(V) wapnia

A jest rozpuszczalny w wodzie i zawiera 1. mniejszy procent masowy P2O5. B nie jest 2. wikszy procent masowy P2O5. Zadanie 9. Jedn z laboratoryjnych metod otrzymywania tlenu jest termiczny rozkad chloranu(V) potasu przebiegajcy zgodnie z rwnaniem:

2KClO3 2KCl + 3O2 Oblicz objto tlenu, w przeliczeniu na warunki normalne, powstaego z rozkadu 30,6 g chloranu(V) potasu, ktry zawiera 10% masowych zanieczyszcze. Przyjmij, e wydajno reakcji bya rwna 80%. Zadanie 10. Blaszk z glinu o masie 10,80 g o odpowiednio przygotowanej powierzchni zanurzono w wodnym roztworze Cu(NO3)2, utrzymujc odpowiednie pH tego roztworu. Po pewnym czasie stwierdzono, e powierzchnia blaszki znajdujca si w roztworze pokrya si rowym nalotem o metalicznym poysku, a barwa roztworu staa si mniej intensywna, turkusowa, ale roztwr pozosta klarowny i nie stwierdzono w nim wytrcenia adnego osadu. Nastpnie blaszk wyjto z roztworu, osuszono i ponownie zwaono. Jej masa wyniosa 12,17 g. Zaobserwowane zmiany pozwoliy stwierdzi, e w czasie dowiadczenia zachodzia reakcja chemiczna, ktrej przebieg opisuje rwnanie:

2 33Cu 2Al 3Cu 2Al+ ++ + Oblicz, ile gramw miedzi wydzielio si w czasie opisanego dowiadczenia.

1. Zadania 9

Informacja do zada 11.15. Dimetyloglioksym jest zwizkiem organicznym o nastpujcym wzorze:

OHN

CC

N

CH3

CH3

OH

Zwizek ten jest wykorzystywany w analizie chemicznej midzy innymi do wykrywania i okrelania iloci jonw niklu(II), z ktrymi tworzy trudno rozpuszczalny w wodzie osad dimetyloglioksymianu niklu(II) o rowym zabarwieniu. Reakcja ta przebiega zgodnie z rwnaniem:

Ni2+ + 2 OHN

CC

N

CH3

CH3

OHN

C

CN

CH3

CH3

O

H

NC

CN

CH3

CH3

O

H

O

O

Ni+ 2OH + 2H2O

Na podstawie: J. Minczewski, Z. Marczenko, Chemia analityczna 2. Chemiczne metody analizy ilociowej,

Warszawa 1998, s. 179181. Zadanie 11. Napisz wzr sumaryczny dimetyloglioksymu (patrz informacja do zada 11.15.). Zadanie 12. Uzupenij tabel. Okrel liczb wiza typu i typu w czsteczce dimetyloglioksymu (patrz informacja do zada 11.15.) oraz liczb wolnych par elektronowych przy atomach tworzcych t czsteczk.

Liczba wiza typu Liczba wiza typu Liczba wolnych par elektronowych

Zadanie 13. Uzupenij tabel, wpisujc liter P, jeeli zdanie jest prawdziwe, lub liter F jeeli jest faszywe (patrz informacja do zada 11.15.).

Zdanie P/F 1. Dla wszystkich atomw wgla w czsteczce dimetyloglioksymu naley przyj hybrydyzacj

typu sp2.

2. We wzorze dimetyloglioksymianu niklu(II) strzakami zaznaczono wizania koordynacyjne, a kropkami wizania wodorowe.

3. W reakcji wytrcania dimetyloglioksymianu niklu(II) dimetyloglioksym jest kwasem Brnsteda, poniewa jest dawc protonw.

Zadanie 14. Napisz konfiguracj elektronow atomu niklu (patrz informacja do zada 11.15.) w stanie podstawowym, uwzgldniajc rozmieszczenie elektronw na podpowokach, i przedstaw schemat klatkowy rozmieszczenia elektronw walencyjnych atomu tego pierwiastka chemicznego.


Zadanie 15. Aby wyznaczy mas niklu (patrz take informacja do zada 11.15.) w postaci jonw Ni2+ w prbce pewnego roztworu o objtoci 100,00 cm3, z prbki tej pobrano trzy rwne porcje oznaczone numerami IIII o objtoci 10,00 cm3 kada. Pobranie do analizy trzech, a nie jednej porcji badanego roztworu miao na celu zmniejszenie wpywu na wynik analizy bdw przypadkowych. Kad porcj poddano niezalenie takim samym czynnociom laboratoryjnym, uzyskujc wyniki, z ktrych obliczono redni arytmetyczn. Pobrane porcje wprowadzono do oddzielnych zlewek, zakwaszono, uzupeniono wod destylowan do objtoci 50 cm3 i ogrzano do temperatury ok. 60 C. Nastpnie do kadej zlewki wprowadzono niewielki nadmiar alkoholowego roztworu dimetyloglioksymu i mieszajc, dodano wod amoniakaln w celu osignicia odpowiedniego pH roztworu. We wszystkich naczyniach zaobserwowano wytrcenie rowego osadu. Osad otrzymany w kadej zlewce odsczono pod zmniejszonym cinieniem w uprzednio zwaonych tyglach szklanych z porowatym dnem, ktre peni podwjn funkcj: sczka i tygla. Odsczone osady przemyto i wysuszono do staej masy. W poniszej tabeli zestawiono wyniki pomiarw masy pustych tygli oraz tygli z osadem dla trzech porcji, ktre pobrano z badanego roztworu. Pomiary masy wykonano na wadze analitycznej z dokadnoci do 0,1 mg.

Na podstawie: J. Minczewski, Z. Marczenko, Chemia analityczna 2. Chemiczne metody analizy ilociowej, Warszawa 1998, s. 179181;

T. Lipiec, Z.S. Szmal, Chemia analityczna z elementami analizy instrumentalnej, Warszawa 1976, s. 330. a) Uzupenij tabel, wpisujc mas osadw dla trzech porcji badanego roztworu oraz

redni mas osadu.

Numer porcji roztworu Masa pustego tygla, g Masa tygla z osadem, g Masa osadu, g Porcja I 28,5914 28,6849 Porcja II 29,0523 29,1535 Porcja III 28,9936 29,0942

rednia masa osadu m , g: b) Oblicz, ile gramw niklu w postaci jonw Ni2+ zawieraa prbka 100,00 cm3

badanego roztworu, wykorzystujc redni mas osadu dimetyloglioksymianu niklu(II). Masa molowa dimetyloglioksymianu niklu(II) jest rwna -1288,91 g mol .

Bd bezwzgldny, jakim jest obarczony wynik analizy dla danej porcji, jest rnic midzy tym wynikiem a wartoci rzeczywist, ktrej nie znamy. Przyjmujemy, e odpowiada jej obliczona rednia arytmetyczna: m-mm ibezwzgl. = , gdzie i oznacza numer porcji. Bd wzgldny jest stosunkiem bdu bezwzgldnego do wartoci rzeczywistej wyraonym w procentach. W tym przypadku nieznan warto rzeczywist rwnie zastpujemy redni

arytmetyczn: %100%100 =

=m

m-mm

mm ibezwzgl.wzgl. .

c) Wska porcj (I, II albo III), dla ktrej wynik analizy najbardziej odbiega od redniej masy niklu i oblicz bd wzgldny wyznaczenia masy niklu w postaci jonw Ni2+ w badanym roztworze opisan metod dla tej porcji.

Zadanie 16. Pierwiastek chemiczny X tworzy hydrat o wzorze XSO4 7H2O, ktrego 54,5% masy stanowi woda. Ustal mas molow pierwiastka X w zaokrgleniu do jednoci.

1. Zadania 11

1.2. Struktura atomu jdro i elektrony Zadanie 17. Mied tworzy kationy Cu+ oraz Cu2+. a) Okrel, ile elektronw i z jakiej podpowoki albo podpowok oddaje atom miedzi,

tworzc kation Cu2+. Dokocz ponisze zdanie, wpisujc liczb elektronw i symbol odpowiedniej podpowoki lub podpowok.

Tworzenie kationu Cu2+ oznacza oddanie przez atom miedzi .................................................... ...................................................................................................................................................... b) Uzupenij ponisz tabel, wpisujc schemat klatkowy konfiguracji elektronw

walencyjnych jonu Cu2+ w stanie podstawowym oraz wartoci gwnej liczby kwantowej n i pobocznej liczby kwantowej l dla niesparowanego elektronu w tym jonie.

Schemat klatkowy

elektronw walencyjnych Gwna liczba kwantowa

n Poboczna liczba kwantowa

l

Wskazwki do rozwizania zadania a) Na podstawie pooenia atomu miedzi w ukadzie okresowym naley napisa konfiguracj elektronow atomu tego pierwiastka w stanie podstawowym 1s22s22p63s23p63d104s1. Skrcony zapis konfiguracji jego jonu to Cu2+: [Ar] 3d 9. Napisanie skrconego zapisu konfiguracji danego atomu polega na porwnaniu konfiguracji atomu w stanie podstawowym z zapisem konfiguracji elektronowej gazu szlachetnego poprzedzajcego go w ukadzie okresowym (w tym przypadku argonu). Atom miedzi, tworzc kation Cu2+, oddaje 1 elektron z podpowoki 4s i 1 elektron z podpowoki 3d. b) Rozwizanie tej czci zadania wymaga znajomoci reguy Hunda, zgodnie z ktr pary elektronw () tworz si dopiero po zapenieniu wszystkich poziomw orbitalnych danej podpowoki przez elektrony niesparowane. Liczba elektronw niesparowanych w danej podpowoce powinna by moliwie najwiksza. Schemat klatkowy elektronw walencyjnych jonu Cu2+ przedstawia zapis:

Z zapisu skrconej konfiguracji elektronowej jonu Cu2+ wynika, i elektrony walencyjne w tym jonie znajduj si na podpoziomie 3d, a to pozwala stwierdzi, e gwna liczba kwantowa n elektronu niesparowanego jest rwna 3 i skoro jest to elektron nalecy do podpowoki typu d poboczna liczba kwantowa l wynosi 2. Poprawna odpowied a) Tworzenie kationu Cu2+ oznacza oddanie przez atom miedzi 1 elektronu z podpowoki 4s i 1 elektronu z podpowoki 3d. b)

Schemat klatkowy elektronw walencyjnych

Gwna liczba kwantowa n

Poboczna liczba kwantowa l

3 2


Informacja do zada 18.20. Liczba atomowa pewnego pierwiastka wynosi 26. W poniszej tabeli przedstawiono masy atomowe i zawarto procentow trwaych izotopw tego pierwiastka wystpujcych w przyrodzie.

Masa atomowa izotopu, u Zawarto procentowa izotopu, % atomw 53,94 5,85 55,93 91,75 56,94 2,12 57,93 0,28

Na podstawie: J. Sawicka i inni, Tablice chemiczne, Gdask 2004, s. 202. Zadanie 18. Uzupenij ponisz tabel. Wpisz symbol opisanego pierwiastka (patrz informacja do zada 18.20.), symbol bloku konfiguracyjnego (energetycznego), do ktrego naley ten pierwiastek oraz stosujc zapis peny (podpowokowy), konfiguracj elektronow atomu (w stanie podstawowym) tego pierwiastka.

Symbol pierwiastka

Symbol bloku konfiguracyjnego

Konfiguracja elektronowa

Wskazwki do rozwizania zadania Wypenienie tabeli wymaga okrelenia zwizku midzy budow atomu, konfiguracj elektronow a pooeniem pierwiastka chemicznego w ukadzie okresowym. Aby poprawnie rozwiza to zadanie, musisz skorzysta z zestawu Wybranych wzorw i staych fizykochemicznych na egzamin maturalny z biologii, chemii i fizyki i odnale w ukadzie okresowym pierwiastek o liczbie atomowej (rwnej liczbie porzdkowej w ukadzie okresowym) Z = 26. Pierwiastkiem tym okazuje si elazo. Wpisz do tabeli jego symbol. Odczytaj pooenie elaza w ukadzie okresowym: grupa 8. i okres 4., a wic pierwiastek ten naley do bloku d i na podpowoce 3d ma 6 elektronw (na 4s 2 elektrony). Naley wpisa do tabeli symbol bloku konfiguracyjnego i pen konfiguracj atomu w stanie podstawowym, uwzgldniajc rozmieszczenie elektronw na wszystkich podpowokach. Przykady poprawnych odpowiedzi

Symbol pierwiastka

Symbol bloku konfiguracyjnego

Konfiguracja elektronowa

Fe d

1s22s22p63s23p64s23d6 lub 1s22s22p63s23p63d64s2 lub 1s22s2p63s2p64s23d6 lub 1s22s2p63s2p6d64s2

Zadanie 19. Uzupenij ponisze zdania. Wybierz i podkrel waciwe okrelenie w kadym nawiasie tak, aby zdania byy prawdziwe. Nastpnie wpisz odpowiedni liczb odnoszc si do opisanego pierwiastka (patrz informacja do zada 18.20.) lub wyjanij, dlaczego nie mona okreli danej wielkoci. 1. Znajc liczb atomow pierwiastka, (mona okreli liczb protonw / nie mona okreli liczby protonw) wchodzcych w skad jdra atomu tego pierwiastka. Liczba protonw lub wyjanienie: ............................................................................................ . 2. Znajc liczb atomow pierwiastka, (mona okreli liczb neutronw / nie mona okreli liczby neutronw) wchodzcych w skad jdra atomu tego pierwiastka.

1. Zadania 13

Liczba neutronw lub wyjanienie: .......................................................................................... . 3. Znajc liczb atomow pierwiastka, (mona okreli adunek / nie mona okreli adunku) jdra atomu tego pierwiastka. adunek jdra atomu lub wyjanienie: ...................................................................................... . 4. Znajc liczb atomow pierwiastka, (mona okreli liczb masow / nie mona okreli liczby masowej) dowolnego izotopu tego pierwiastka. Liczba masowa lub wyjanienie: ............................................................................................... . Wskazwki do rozwizania zadania Aby poprawnie rozwiza to zadanie, trzeba wykaza si znajomoci i rozumieniem poj: liczba atomowa, liczba masowa, izotop, proton, neutron, adunek jdra. Musisz pamita, e liczba atomowa pierwiastka oznacza liczb protonw w jdrze. Oczywiste wic jest, e na podstawie podanej informacji mona okreli liczb protonw w jdrze podajemy liczb protonw rwn liczbie atomowej (26). Wiadomo, e atomy o tej samej liczbie atomowej mog si rni liczb neutronw (takie odmiany pierwiastka to izotopy), a wic na podstawie podanej informacji nie mona okreli liczby neutronw w jdrze. Do rozwizania tego problemu potrzebna byaby znajomo liczby masowej. Musisz pamita, e jdro atomowe pierwiastka to dodatnio naadowany ukad zoony z protonw o dodatnim adunku elementarnym i obojtnych elektrycznie neutronw. Tak wic na podstawie podanej informacji mona okreli adunek jdra (w elementarnych jednostkach adunku), bo jest on rwny liczbie protonw (ktr okrela liczba atomowa) w jdrze. Wiadomo, e liczba masowa jest sum protonw i neutronw w jdrze atomu (a atomy o tej samej liczbie atomowej mog si rni liczb neutronw), wic znajomo liczby atomowej nie jest wystarczajc informacj do jej okrelenia. Zadanie 20. Oblicz redni mas atomow opisanego pierwiastka (patrz informacja do zada 18.20.). Wskazwki do rozwizania zadania Aby rozwiza zadanie, trzeba wiedzie, co to jest rednia masa atomowa pierwiastka chemicznego. redni mas atomow pierwiastka oblicza si jako redni waon z mas atomowych wszystkich wystpujcych w przyrodzie izotopw danego pierwiastka. Dane potrzebne do rozwizania zadania podane s w tabeli. Podstaw je do wzoru na redni waon, dokonaj odpowiednich oblicze i podaj wynik: 55,84 u. Naley przyj poprawne zaokrglenia wynikw porednich i wyniku kocowego oraz pamita o podaniu wyniku z odpowiedni jednostk. Pamitaj, e wynik zaley od przyjtych zaokrgle. Zadanie 21. Pierwiastek X ley w sidmej grupie i czwartym okresie ukadu okresowego. Pierwiastek ten tworzy jon prosty X2+. Wszystkie atomy pierwiastka X wystpujce w przyrodzie maj liczb masow rwn 55. a) Napisz skrcon konfiguracj elektronow jonu X2+ w stanie podstawowym. b) Okrel i wpisz do tabeli liczb protonw i neutronw znajdujcych si w jdrze atomu pierwiastka X oraz liczb elektronw tworzcych rdze atomu tego pierwiastka.

Pierwiastek X

Liczba czstek elementarnych znajdujcych si w jdrze atomu X

Liczba elektronw znajdujcych si w rdzeniu atomu X


Informacja do zada 22. i 23. Zalenie od tego, czy pierwiastek dy do tworzenia jonw dodatnich, czy ujemnych, rozrnia si pierwiastki elektrododatnie i elektroujemne. Pierwiastki elektroujemne maj wiele elektronw walencyjnych, a pobierajc elektrony, tworz jony ujemne o trwaej konfiguracji elektronowej. Pierwiastki elektrododatnie, oddajc elektrony, tworz jony dodatnie o trwaej konfiguracji.

Na podstawie: K.H. Lautenschlger, W. Schrter, A. Wanninger, Nowoczesne kompendium chemii, Warszawa 2007, s. 89.

Zadanie 22. a) Uzupenij ponisze zdanie. Wybierz i podkrel jedno okrelenie spord podanych

w kadym nawiasie tak, aby zdanie byo prawdziwe (patrz informacja do zada 22. i 23.). Pierwiastek, ktrego atom w stanie podstawowym ma nastpujc konfiguracj elektronow: 1s2 2s22p6 3s23p63d 5 4s1, naley do bloku konfiguracyjnego (s/p/d), jest pierwiastkiem (elektrododatnim/elektroujemnym), a tlenek tego pierwiastka na VI stopniu utlenienia wykazuje waciwoci (kwasowe/zasadowe/amfoteryczne). b) Napisz wzr oraz skrcon konfiguracj jonu w stanie podstawowym pierwiastka

zidentyfikowanego w podpunkcie a) tego zadania, w ktrym pierwiastek ten przyjmuje stopie utlenienia rwny II.

Zadanie 23. Atom pewnego pierwiastka ma w stanie podstawowym nastpujc konfiguracj elektronow: 1s2 2s22p6 3s23p63d 5 4s1 Tlenek i wodorotlenek tego pierwiastka, w ktrych przyjmuje on pewien stopie utlenienia, wykazuj waciwoci amfoteryczne. Na tym stopniu utlenienia opisany pierwiastek wystpuje take w postaci jonw prostych (patrz take informacja do zada 22. i 23.). a) Napisz wzr i skrcon konfiguracj elektronow tego jonu prostego opisanego

pierwiastka. b) Podaj warto gwnej liczby kwantowej n i warto pobocznej liczby kwantowej l

opisujcych stan dowolnego niesparowanego elektronu walencyjnego w tym jonie. Zadanie 24. Poniej przedstawiono konfiguracj elektronow atomw w stanie podstawowym wybranych metali nalecych do 1. grupy ukadu okresowego pierwiastkw. Metale te oznaczono numerami I, II i III. I: 1s22s1 II: 1s22s22p63s23p64s1 III: 1s22s22p63s1 Pierwsza energia jonizacji to energia, jak naley dostarczy, aby oderwa elektron od obojtnego atomu. a) Zaznacz poprawne dokoczenie zdania. Najmniejsz pierwsz energi jonizacji ma atom pierwiastka oznaczonego numerem A. I, poniewa jego elektron walencyjny jest najmniej oddalony od jdra atomowego. B. I, poniewa ma obsadzone elektronami tylko dwie powoki elektronowe. C. II, poniewa jego elektron walencyjny jest najbardziej oddalony od jdra atomowego. D. III, poniewa ma najmniejsz elektroujemno. b) Okrel liczb elektronw w rdzeniu atomu metalu oznaczonego numerem III. c) Napisz wzr sumaryczny zwizku metalu oznaczonego numerem II z chlorem i okrel

charakter wizania chemicznego (jonowe, kowalencyjne niespolaryzowane, kowalencyjne spolaryzowane), ktre w tym zwizku wystpuje.

Zadanie 25. Zapisz pen konfiguracj elektronow atomu chromu w stanie podstawowym.

1. Zadania 15

Zadanie 26. Podaj liczb elektronw walencyjnych atomu chromu w stanie podstawowym, obsadzajcych wycznie powok elektronow opisan gwn liczb kwantow n=3. Zadanie 27. Podaj warto pobocznej liczby kwantowej l dla jednego z elektronw walencyjnych atomu chromu, obsadzajcych najdalej pooon od jdra atomu powok elektronow. Informacja do zada 28.31. Jdra atomowe, w ktrych stosunek liczby neutronw do liczby protonw przekracza znacznie warto 1, ulegaj przemianom nazywanym promieniotwrczymi. W przemianach tych zachowana jest zarwno masa, jak i adunek elektryczny, a produktami tych przemian mog by: jdra He42 nazywane czstkami , elektrony nazywane czstkami

, jdra innych pierwiastkw, a take neutrony. Czstki niebdce skadnikami jdra atomowego powstaj na skutek przemian zachodzcych pomidzy nukleonami, czyli czstkami tworzcymi jdro atomu. Wielkoci charakteryzujc przemiany promieniotwrcze jest okres ptrwania jdra pierwiastka aktywnego promieniotwrczo, zdefiniowany jako czas, po ktrym pozostaje poowa liczby aktywnych jder tego pierwiastka. Przykadem pierwiastka ulegajcego przemianom promieniotwrczym jest pluton. Izotop plutonu Pu23994 , jako produkt przemiany zachodzcej z emisj czstki izotopu neptunu o liczbie masowej rwnej 239, po raz pierwszy zosta wyodrbniony w 1941 r. przez grup badaczy McMillana i Seaborga. Ta sama grupa badawcza odkrya go w 1942 r. w rudach uranu w iloci okoo 109%. Izotop ten jest uwaany za najtrwalszy produkt rozpadu izotopu uranu o liczbie masowej rwnej 238.

Na podstawie: A. Czerwiski, Energia jdrowa i promieniotwrczo, Warszawa 1998, s. 5051, 106107. Zadanie 28. Poniej przedstawiono rwnanie przemiany przeprowadzonej przez McMillana i Seaborga (patrz informacja do zada 28.31.).

NpX2HU 2389321

23892 ++

AZ

W rwnaniu tym symbolem X oznaczono czstk, ktra obok izotopu Np23893 jest produktem tej przemiany. Ustal warto liczby atomowej Z i warto liczby masowej A czstki X oraz podaj jej nazw. Zadanie 29. Uzupenij tekst tak, aby powstay zdania prawdziwe, wpisujc w odpowiedniej formie gramatycznej okrelenia wybrane spord podanych poniej.

proton, elektron, neutron, dodatni, obojtny, ujemny, wikszy, mniejszy Podczas przemiany promieniotwrczej przeprowadzonej przez zesp McMillana i Seaborga w 1941 r. (patrz informacja do zada 28.31.) izotop plutonu o liczbie masowej rwnej 239 otrzymano w wyniku rozpadu izotopu neptunu o liczbie masowej rwnej 239. W trakcie tej przemiany zostaje wyemitowany ..............., czyli czstka o adunku i masie rwnej 9,11 1031 kg. Liczba neutronw zawartych w jdrze otrzymanego izotopu jest o 1 ... od liczby neutronw zawartych w jdrze izotopu wyjciowego.


Zadanie 30. Wyjanij, dlaczego podczas przemiany promieniotwrczej zaobserwowanej przez zesp McMillana i Seaborga w 1941 r. (patrz informacja do zada 28.31.) doszo do emisji czstki, ktra nie jest skadnikiem jdra atomowego. Dlaczego przemian t nazywamy przemian jdrow? Zadanie 31. Okres ptrwania 1/2 izotopu

23893 Np otrzymanego przez McMillana i Seaborga (patrz

informacja do zada 28.31.) wynosi 50 h 48 min 28 s. Masa prbki tego izotopu neptunu po 16,936 dniach od zakoczenia eksperymentu wyniosa 526 ng. Oblicz pocztkow mas prbki izotopu 23893 Np otrzymanej przez grup amerykaskich badaczy. Wynik podaj w mikrogramach w zaokrgleniu do jednoci.

1. Zadania 17

1.3. Wizania chemiczne Zadanie 32. W teorii orbitali molekularnych powstawanie wiza chemicznych typu lub wyjania si, stosujc do opisu tych wiza orbitale czsteczkowe odpowiedniego typu ( lub ), ktre mona utworzy w wyniku waciwego nakadania odpowiednich orbitali atomowych atomw tworzcych czsteczk. Na poniszych schematach zilustrowano powstawanie orbitali czsteczkowych.

I +

II +

III

+

IV +

Na podstawie: K.H. Lautenschlger, W. Schrter, A. Wanninger, Nowoczesne kompendium chemii,

Warszawa 2007, s. 111120. Dane s czsteczki: Cl2, H2, HF. Ustal, nakadanie jakich orbitali atomowych (s czy p) obu atomw naley koniecznie uwzgldni, aby wyjani tworzenie wiza w czsteczkach o podanych powyej wzorach. W tym celu przyporzdkuj kademu wzorowi odpowiedni numer schematu. Wskazwki do rozwizania zadania Rozwizanie zadania, naley rozpocz od analizy budowy czsteczek, ktrych wzory podano w zadaniu, czyli H2, Cl2, HF. Wizanie atomowe, w ktrym 2 biorce w nich udzia orbitale atomowe cz si wzdu 1 osi, tworzc orbital czsteczkowy o symetrii osiowej, nazywamy wizaniem sigma . W czsteczce wodoru (H2) wystpuje wizanie s-s-, poniewa obydwa uczestniczce w nim orbitale atomowe to orbitale s (naley przyporzdkowa schemat oznaczony numerem I). Nakadanie si pojedynczo obsadzonych orbitali p 2 atomw chloru prowadzi do utworzenia orbitalu p-p-, ktry obydwa atomy chloru czy w czsteczk. W czsteczce chloru (Cl2) wystpuje wic wizanie p-p- (naley przyporzdkowa schemat oznaczony numerem IV). W czsteczce fluorowodoru (HF) pojedynczo obsadzony orbital s atomu wodoru i pojedynczo obsadzony orbital p atomu fluoru poczone zostay w cakowicie obsadzony orbital czsteczkowy s-p-. Powstajcy orbital s-p- o symetrii osiowej stanowi wizanie s-p- (naley przyporzdkowa schemat oznaczony numerem II). Poprawna odpowied Cl2: IV H2: I HF: II


Zadanie 33. Na poniszych rysunkach przedstawiono schemat oddziaywania orbitali zhybrydyzowanych atomw wgla i orbitali 1s atomw wodoru, w ktrego wyniku powstaj wizania chemiczne w czsteczkach pewnych wglowodorw.

Rysunek I Rysunek II

Na podstawie: A. Bielaski, Podstawy chemii nieorganicznej, Warszawa 2011, s. 157.

a) Wypenij tabel, wpisujc liter P, jeeli zdanie jest prawdziwe, lub liter F jeelijest faszywe.

Zdanie P/F1. Rysunek I przedstawia przestrzenne rozmieszczenie wiza chemicznych w czsteczce, w ktrej

kady atom wgla ma hybrydyzacj sp3.2. Rysunek II przedstawia przestrzenne rozmieszczenie wiza chemicznych w czsteczce, w ktrej

kady atom wgla ma hybrydyzacj sp.3. Odlego midzy jdrami atomu wgla w czsteczce, ktrej ksztat przedstawiono na rysunku I,

jest wiksza ni odlego midzy jdrami atomu wgla w czsteczce, ktrej ksztat przedstawiono na rysunku II.

b) Wypenij tabel, wpisujc liczb wiza i liczb wiza w czsteczkach, ktrychksztat przedstawiono na rysunkach I i II.

Numer rysunku Liczba wiza Liczba wiza III

Wskazwki do rozwizania zadania a) Na rysunku I przedstawiono schemat powstawania wiza w czsteczce wglowodoru, w ktrej skad wchodz 2 atomy wgla i 4 atomy wodoru. Oba atomy wgla s rwnocenne (maj identyczne waciwoci). Kady z nich jest poczony z 2 atomami wodoru i z atomem wgla. Z przedstawionego schematu wynika, e w powoce walencyjnej kadego atomu wgla s 3 rwnocenne orbitale zhybrydyzowane (hybrydy), ktrych oddziaywanie z orbitalami 1s 2 atomw wodoru i orbitalem zhybrydyzowanym drugiego atomu wgla prowadzi do powstania czsteczki paskiej: wszystkie tworzce j atomy le w jednej paszczynie, a osie wiza CH i CC budujcych jej szkielet przecinaj si pod ktem 120. Stan, w ktrym w powoce walencyjnej atomu wgla istniej 3 rwnocenne orbitale zhybrydyzowane, wymaga zaoenia, e powstay one w wyniku wymieszania rwnie 3 (rnych) walencyjnych orbitali atomowych: 1 podpowoki 2s i 2 podpowoki 2p, co zapisujemy symboliczne jako sp2. Na rysunku II przedstawiono schemat powstawania wiza w czsteczce wglowodoru, w ktrej skad wchodz 2 atomy wgla i 2 atomy wodoru. Oba atomy wgla s rwnocenne. Kady z nich jest poczony z atomem wodoru i z atomem wgla. Z przedstawionego

C C

1. Zadania 19

schematu wynika, e w powoce walencyjnej kadego atomu wgla s dwa rwnocenne orbitale zhybrydyzowane, ktrych oddziaywanie z orbitalem 1s atomu wodoru i orbitalem zhybrydyzowanym drugiego atomu wgla prowadzi do powstania czsteczki liniowej: wszystkie tworzce j atomy le na jednej prostej. Stan, w ktrym w powoce walencyjnej atomu wgla istniej 2 rwnocenne orbitale zhybrydyzowane, wymaga zaoenia, e powstay one w wyniku wymieszania rwnie 2 (rnych) walencyjnych orbitali atomowych: 1 podpowoki 2s i 1 podpowoki 2p, co zapisujemy symboliczne jako sp. Na tej podstawie moemy stwierdzi, e zdanie 1. jest faszywe atomom wgla w czsteczce zwizku chemicznego I przypisuje ono hybrydyzacj sp3 zamiast sp2, za zdanie 2. jest prawdziwe. Aby rozstrzygn, czy prawdziwe jest zdanie 3., powinnimy rozway budow czsteczki kadego zwizku. Widzimy, e w przypadku czsteczki, ktrej schemat przedstawiono na rysunku I, przy kadym atomie wgla pozostaje 1 elektron walencyjny orbitalu 2p, a o tego orbitalu jest prostopada do paszczyzny czsteczki. W wyniku oddziaywania 2 orbitali 2p obu atomw wgla (bocznego naoenia) powstaje orbital molekularny typu . W czsteczce tej atomy wgla s wic poczone wizaniem podwjnym. W czsteczce, ktrej szkielet ilustruje rysunek II, przy kadym atomie wgla pozostaj 2 orbitale podpowoki 2p, w wyniku ich oddziaywania powstan zatem 2 orbitale molekularne typu , a wic w tym przypadku wizanie midzy atomami wgla jest potrjne i dlatego wizanie midzy atomami wgla czsteczce zwizku II jest krtsze. Zdanie 3. jest wobec tego faszywe. b) Rozwaania przeprowadzone w czci a) zadania pomog w rozwizaniu jego czci b). Wiemy ju, e w czsteczce I wystpuje 1 wizanie , a w czsteczce II 2 wizania . Musimy jeszcze policzy wizania typu w kadej czsteczce, pamitajc, e tego typu wizanie zawsze powstaje jako pierwsze, wic wszystkie wizania pojedyncze s wizaniami . W czsteczce I jest ich 5 (4 wizania CH i 1 CC), a w czsteczce II s one 3 (2 wizania CH i 1 CC). Poprawna odpowied a) 1. F 2. P 3. F b)

Numer rysunku Liczba wiza Liczba wiza I 5 1 II 3 2

Informacja do zada 34. i 35. Na rysunkach przedstawiono przestrzenne rozmieszczenie wiza chemicznych tworzonych przez orbitale zhybrydyzowane atomw wgla w czsteczkach dwch wglowodorw. Punktami schematycznie oznaczono pooenie rodkw atomw poczonych tymi wizaniami, lini cig osie wiza, a lini przerywan kontury figury geometrycznej, w ktrej naroach znajduj si atomy otaczajce atom centralny. Hybrydyzacja polegajca na wymieszaniu 1 orbitalu s oraz 3 orbitali p daje hybrydyzacj tetraedryczn ze wzgldu na skierowanie orbitali zhybrydyzowanych ku naroom tetraedru. Wymieszanie 1orbitalu s oraz 2 orbitali p daje hybrydyzacj trygonaln. Wizania utworzone za pomoc tych orbitali le w tej samej paszczynie, a kty pomidzy nimi wynosz 120.


Rysunek I Rysunek II

Na podstawie: A. Bielaski, Podstawy chemii nieorganicznej, Warszawa 2011, s. 151, 152, 155,156. Zadanie 34. Uzupenij ponisze zdania. Wybierz i podkrel jedno okrelenie spord podanych w kadym nawiasie tak, aby zdania byy prawdziwe (patrz informacja do zada 34. i 35.). 1. Rysunek I przedstawia przestrzenne rozmieszczenie wiza chemicznych tworzonych przez orbitale zhybrydyzowane atomw wgla w czsteczkach (metanu/etenu/etynu), a rysunek II w czsteczkach (metanu/etenu/etynu). 2. W czsteczce wglowodoru, ktrej struktur przedstawia rysunek I, (wystpuje/ nie wystpuje) wizanie typu , dlatego wglowodr ten ulega reakcjom (substytucji/addycji) i (powoduje odbarwienie /nie powoduje odbarwienia) wody bromowej. Wskazwki do rozwizania zadania Rysunek I przedstawia schemat takiego oddziaywania orbitali zhybrydyzowanych atomw wgla i orbitali 1s atomw wodoru, w ktrego wyniku powstaj wizania chemiczne w czsteczce o strukturze trygonalnej (hybrydyzacja sp2), a rysunek II w czsteczce o strukturze tetraedrycznej (hybrydyzacja sp3). Wglowodorem I jest wic zwizek, w ktrego czsteczkach atom wgla wykorzystuje 3 elektrony walencyjne z 3 rwnocennych orbitali zhybrydyzowanych na wytworzenie wiza z 3 ssiednimi atomami wizania te tworz paski szkielet czsteczki. Spord wglowodorw wymienionych w zdaniu 1. tak struktur maj jedynie czsteczki etenu (czsteczki metanu maj budow tetraedryczn, a etynu liniow). W czsteczkach etenu wystpuje wizanie podwjne, zwizek ten jest wic wglowodorem nienasyconym. Rysunek II przedstawia tak struktur, w ktrej atom centralny tworzy 4 wizania z innymi atomami, jest ona tetraedryczna. Spord wglowodorw wymienionych w zdaniu 1. tak struktur maj jedynie czsteczki metanu, wszystkie wystpujce w nich wizania s pojedyncze metan jest zwizkiem nasyconym. W ten sposb moemy uzupeni zdanie 1., wybierajc w pierwszym nawiasie sowo etenu, a w drugim sowo metanu. Aby poprawnie uzupeni zdanie 2., naley ponownie zwrci uwag na krotno wizania CC w czsteczkach etenu i metanu. W przypadku wiza wielokrotnych jedno wizanie jest wizaniem typu , a kade nastpne wizaniem typu . W czsteczce etenu midzy atomami wgla wystpuje wizanie podwjne 1 wizanie i 1 wizanie , a w czsteczce metanu wystpuj tylko wizania pojedyncze, a wic wizania (w obu czsteczkach wizania CH s wizaniami pojedynczymi). Z rodzajem wiza wystpujcych w czsteczkach zwizku wi si jego waciwoci. Zwizki majce w czsteczce wizania (zwizki nienasycone) s bardziej reaktywne chemicznie ni zwizki, w ktrych czsteczkach wystpuj tylko wizania (zwizki nasycone). Eten jest wic bardziej reaktywny ni metan. Naley przypomnie, e dla zwizku nienasyconego charakterystyczne s reakcje addycji dziki wizaniu , ktrego obecno potwierdza si w reakcji z wod bromow. Atomy bromu zostaj przyczone do atomw wgla po rozerwaniu wizania . W czasie reakcji

120 120

120

1. Zadania 21

obserwujemy, e woda bromowa odbarwia si. Wiedzc to, moemy wybra kolejno nastpujce okrelenia: wystpuje, addycji, powoduje odbarwienie. Zadanie 35. a) Spord odczynnikw wymienionych poniej wybierz wszystkie te, ktre pozwol

na odrnienie wglowodoru o strukturze przestrzennej przedstawionej na rysunku I od wglowodoru o strukturze przedstawionej na rysunku II (patrz informacja do zada 34. i 35.). Br2 (aq), KMnO4 (aq), wieo wytrcony Cu(OH)2, KOH (aq) i roztwr fenoloftaleiny

b) Napisz, jakie zmiany moliwe do zaobserwowania podczas reakcji kadego wybranego odczynnika z wglowodorami o strukturach przedstawionych na rysunkach I i II, pozwalaj na odrnienie tych wglowodorw.

c) Uzasadnij swj wybr odczynnikw, piszc odpowiednie rwnania reakcji. Wskazwki do rozwizania zadania Rozwizujc to zadanie, wykorzystaj informacje z poprzedniego rozwizania. Znajc typ hybrydyzacji atomw wgla w prostych czsteczkach wglowodorw i odpowiadajc im struktur, mona zidentyfikowa te zwizki. Rysunek I przedstawia struktur przestrzenn etenu, rysunek II metanu. W czsteczce etenu wystpuje wizanie , jest on wic bardziej reaktywny ni metan, w ktrego czsteczkach obecne s tylko pojedyncze wizania . Wykrywaniu wizania w czsteczce wglowodoru nienasyconego suy reakcja z wod bromow lub z wodnym roztworem manganianu(VII) potasu. Naley przypomnie, e zwizek nienasycony bierze udzia w reakcjach addycji dziki obecnoci wizania w jego czsteczkach. W reakcji z wod bromow atomy bromu zostaj przyczone do atomw wgla po rozerwaniu wizania i woda bromowa odbarwia si. Woda bromowa Br2 (aq) ma barw brunatnopomaraczow (w zalenoci od stenia bromu barwa ta jest janiejsza lub ciemniejsza). Roztwr KMnO4 o zabarwieniu fioletowym ma waciwoci utleniajce i utlenia eten do alkoholu dihydroksylowego, a sam redukuje si do MnO2, obserwujemy powstawanie brunatnego osadu. Na podstawie obserwacji mona napisa odpowiednie rwnania reakcji, pamitajc o dobraniu wspczynnikw stechiometrycznych. Zadanie 36. Dwa pierwiastki X i Y tworz zwizek chemiczny, w ktrego czsteczkach atom pierwiastka X jest atomem centralnym, a wszystkie poczone z nim atomy pierwiastka Y s rwnocenne. Pierwiastek X znajduje si w 13. grupie ukadu okresowego pierwiastkw chemicznych, w rdzeniu atomowym ma 2 elektrony. Pierwiastek Y znajduje si w 3. okresie i jego atom tworzy trway jon prosty o wzorze Y. a) Napisz wzr sumaryczny zwizku pierwiastka X i Y, podaj typ hybrydyzacji (sp, sp2,

sp3) atomu pierwiastka X w czsteczce tego zwizku oraz okrel budow przestrzenn (liniowa, trjktna, tetraedryczna) tej czsteczki.

b) Okrel charakter wizania chemicznego (jonowe, kowalencyjne niespolaryzowane, kowalencyjne spolaryzowane) wystpujcego w opisanym zwizku.

c) Okrel stosunek masowy i stosunek molowy pierwiastka X do pierwiastka Y w opisanym zwizku chemicznym.

Zadanie 37. Czsteczka arsenowodoru AsH3 ma ksztat piramidy o podstawie trjkta rwnobocznego, w ktrego naroach znajduj si rodki atomw wodoru.


Napisz wzr elektronowy czsteczki arsenowodoru, zaznaczajc kreskami wizania chemiczne i wolne pary elektronowe. Okrel typ hybrydyzacji atomu arsenu w czsteczce tego zwizku chemicznego. Zadanie 38. Witamina A to zbiorcza nazwa organicznych zwizkw chemicznych z grupy retinoidw penicych w organizmie funkcj niezbdnego skadnika pokarmowego. Podstawow form, w jakiej wystpuje witamina A, jest retinol, czyli czsteczka o nastpujcym wzorze:

OH

CH3

CH3CH3 CH3 CH3

Podaj liczb atomw wgla o typie hybrydyzacji sp2 wystpujcych w czsteczce retinolu.

1. Zadania 23

1.4. Kinetyka i statyka chemiczna Informacja do zada 39. i 40. elazo tworzy jony proste Fe2+ i Fe3+. Jony te ulegaj w roztworach wodnych hydratacji, przyczajc 4 lub 6 czsteczek wody. Najbardziej pospolitymi kompleksami kationowymi elaza s heksaakwakompleksy wystpujce midzy innymi w roztworach soli elaza(II) i elaza(III). Jony te wykazuj sabe waciwoci kwasowe:

I [Fe(H2O)6]2+ + H2O [Fe(H2O)5(OH)]+ + H3O+ 5,9a 10=K II [Fe(H2O)6]3+ + H2O [Fe(H2O)5(OH)]2+ + H3O+ 05,3a 10=K

Na podstawie: A. Bielaski, Podstawy chemii nieorganicznej, Warszawa 2004, s. 934. Zadanie 39. Okrel, ktre jony elaza(II) czy elaza(III) wykazuj sabsze waciwoci kwasowe (patrz informacja do zada 39. i 40.) i uzasadnij swoj odpowied. Wskazwki do rozwizania zadania Aby oceni, ktre jony elaza(II) czy elaza(III) wykazuj sabsze waciwoci kwasowe, musisz porwna podane w informacji do zadania wartoci staych dysocjacji. Im wiksza warto staej dysocjacji, tym silniejsze waciwoci kwasowe. Przykad poprawnej odpowiedzi Sabsze waciwoci kwasowe wykazuj jony elaza(II), poniewa 5,910 < 05,310 . Zadanie 40. Dla przemiany oznaczonej numerem II (patrz informacja do zada 39. i 40.) napisz wzory kwasw i zasad, ktre zgodnie z teori Brnsteda tworz sprzone pary. Wskazwki do rozwizania zadania Aby rozwiza zadanie, musisz skorzysta z informacji do zadania w celu odniesienia si do wskazanej w poleceniu przemiany. Ponadto trzeba wiedzie, e w teorii Brnsteda pojcia kwasu i zasady odnosz si do procesw przenoszenia protonw. Tak wic kwasy to czsteczki i jony oddajce protony, a zasady to czsteczki i jony przyjmujce protony. Zauwa, e kademu donorowi protonw odpowiada akceptor protonw, czyli kademu kwasowi odpowiada zasada. Midzy dwiema sprzonymi parami kwas-zasada do reakcji dochodzi wtedy, kiedy proton oddany przez jedn z par przyjmowany jest przez par drug:

kwas 1 zasada 1 + proton proton + zasada 2 kwas 2 kwas 1 + zasada 2 zasada 1 + kwas 2

Przykad poprawnej odpowiedzi

Sprzone pary Kwas 1: [Fe(H2O)6]3+ Zasada 1: [Fe(H2O)5(OH)]2+ Kwas 2: H3O+ Zasada 2: H2O lub Kwas 1: H3O+ Zasada 1: H2O Kwas 2: [Fe(H2O)6]3+ Zasada 2: [Fe(H2O)5(OH)]2+


Informacja do zada 41. i 42. Reakcja syntezy amoniaku przebiega zgodnie z rwnaniem:

N2 (g) + 3H2 (g) 2NH3 (g) H = 92,4 kJ Na pooenie stanu rwnowagi tej reakcji wpyw maj temperatura i cinienie. W poniszej tabeli przedstawiono rwnowagowe zawartoci amoniaku (w procentach objtociowych) w stechiometrycznej mieszaninie azotu i wodoru pod rnym cinieniem i w rnych temperaturach.

Temperatura, C Cinienie, MPa

0,1 3 10 20 100 200 15,2 67,6 80,6 85,8 98,3 300 2,18 31,8 52,1 62,8 92,6 400 0,44 10,7 25,1 36,3 79,8 500 0,129 3,62 10,4 17,6 57,5 600 0,049 1,43 4,47 8,25 31,4 700 0,0223 0,66 2,14 4,11 12,9 900 0,000212 0,0044 0,13 0,44 0,87

Na podstawie: A. Bielaski, Podstawy chemii nieorganicznej, Warszawa 2004, s. 649. Zadanie 41. a) Dokonaj analizy danych zawartych w tabeli (patrz informacja do zada 41. i 42.)

i uzupenij ponisze zdanie. Podkrel waciwe okrelenie w kadym nawiasie. Po ustaleniu si stanu rwnowagi ilo amoniaku w ukadzie jest tym wiksza, im (nisza/wysza) jest temperatura oraz im (nisze/wysze) jest cinienie. b) Uzasadnij na podstawie reguy przekory Le Chateliera zmian zawartoci amoniaku

w stechiometrycznej mieszaninie azotu i wodoru w zalenoci od cinienia i temperatury. Wskazwki do rozwizania zadania a) Rozwizanie zadania wymaga odczytania i zinterpretowania danych zawartych w zamieszczonej tabeli. Na podstawie danych musisz ustali, jak zmienia si zawarto procentowa amoniaku w mieszaninie rwnowagowej ze zmian temperatury i ze zmian cinienia. Z danych tych wynika, e wraz ze wzrostem temperatury (przy staym cinieniu) zmniejsza si wydajno otrzymywania amoniaku, np. przy cinieniu 0,1 MPa zawarto amoniaku w mieszaninie wynosi 15,2% w temperaturze 200C, 0,129% w temperaturze 500C, 0,000212% w temperaturze 900C. Natomiast wraz ze wzrostem cinienia (w staej temperaturze) zwiksza si wydajno otrzymywania amoniaku, np. w temperaturze 400C zawarto amoniaku w mieszaninie wynosi 0,44% pod cinieniem 0,1 MPa, 25,1% pod cinieniem 10 MPa, 79,8% pod cinieniem 100 MPa. b) Rozwizanie zadania wymaga znajomoci reguy przekory Le Chateliera. Trzeba wiedzie, e ukad bdcy w stanie rwnowagi przeciwdziaa zmianom wywieranym przez czynniki zewntrzne naruszajce jego rwnowag, w wyniku czego w ukadzie zachodz zmiany i ponownie ustala si stan rwnowagi. Zauwa, e reakcja syntezy amoniaku jest reakcj egzotermiczn (H < 0), ciepo jest wydzielane, a wic wzrost temperatury, czyli dostarczanie ciepa, jest niekorzystne dla tworzenia amoniaku. Zauwa rwnie, e w wyniku syntezy amoniaku nastpuje zmiana objtoci z 4 moli gazowych substratw powstaj 2 mole gazowego produktu. Tak wic zwikszenie cinienia wywieranego na ukad jest korzystne dla tworzenia amoniaku.

1. Zadania 25

Zadanie 42. Zaleno wica wszystkie parametry okrelajce stan gazowy materii, czyli podajca zaleno pomidzy cinieniem (p), objtoci (V), temperatur (T) oraz liczb moli gazu (n) zwana jest rwnaniem stanu gazu doskonaego lub rwnaniem Clapeyrona. Rwnanie ma posta:

p V = n R T R oznacza uniwersaln sta gazow. Warto R odczytan z zestawu Wybranych wzorw i staych fizykochemicznych na egzamin maturalny z biologii, chemii i fizyki mona uywa w rwnaniu Clapeyrona, jeeli p wyraone jest w paskalach, V w metrach szeciennych, n w molach i T w kelwinach. Oblicz, ile moli amoniaku znajduje si w 2 m3 mieszaniny reakcyjnej w temperaturze 300C i pod cinieniem 10 MPa (107 Pa) po ustaleniu stanu rwnowagi (patrz informacja do zada 41. i 42.). Wskazwki do rozwizania zadania Aby rozwiza zadanie, trzeba skorzysta z informacji, w ktrej podano zaleno pomidzy cinieniem, objtoci, temperatur oraz liczb moli gazu wyraon rwnaniem Clapeyrona (p V = n R T). Musisz rwnie odczyta z tabeli, jaki procent mieszaniny rwnowagowej w temperaturze 300C i pod cinieniem 10 MPa (107 Pa) stanowi amoniak (52,1% objtociowych, a wic 52,1% molowych). Z zestawu Wybranych wzorw i staych fizykochemicznych na egzamin maturalny z biologii, chemii i fizyki odczytujemy warto uniwersalnej staej gazowej (R = 8,31 J mol 1 K 1 ). Dalej, wedug I sposobu, obliczamy objto amoniaku, np. z proporcji (1,042 m3). Nastpnie musimy przeliczy warto temperatury ze stopni Celsjusza na kelwiny, bo w podanym wzorze T wyraona jest w kelwinach (573 K). Teraz przeksztacamy rwnanie Clapeyrona, podstawiamy do wzoru wszystkie wielkoci i obliczamy liczb moli amoniaku (2188,33 mola). Moesz te (po odczytaniu z tabeli, jaki procent objtociowy lub molowy mieszaniny rwnowagowej w temperaturze 300C i pod cinieniem 107 Pa stanowi amoniak oraz przeliczeniu wartoci temperatury ze stopni Celsjusza na kelwiny) najpierw obliczy liczb moli reagentw (4200,25 mola) jest to II sposb. Nastpnie oblicz liczb moli amoniaku, np. z proporcji (2188,33 mola), bo zawarto amoniaku w mieszaninie wyraona w procentach objtociowych jest rwna zawartoci amoniaku wyraonej w procentach molowych. Naley przyj poprawne zaokrglenia wynikw porednich i wyniku kocowego oraz pamita o podaniu wyniku z odpowiedni jednostk. Pamitaj, e wynik zaley od przyjtych zaokrgle. Zadanie 43. Do kolby, w ktrej znajdowao si 990 cm3 wieo destylowanej wody, dodano 10 cm3 kwasu solnego o steniu 1 .dmmol 3 Przeczytaj poniszy tekst. Zaznacz odpowied A, B, C albo D, w ktrej podano poprawne uzupenienie luk 1. i 2. Przed dodaniem kwasu solnego pH wieo destylowanej wody byo rwne 7. Po dodaniu kwasu pH 1. ___. W stosunku do wartoci pocztkowej stenie jonw wodorowych 2. ___ .

Luka 1. Luka 2. A wzroso zmniejszyo si 100 razy B wzroso zmniejszyo si 1000 razy C zmalao zwikszyo si 10 000 razy D zmalao zwikszyo si 100 000 razy


Zadanie 44. Przeprowadzono dwa dowiadczenia A i B zilustrowane poniszymi rysunkami. W kadej probwce znajdoway si kawaki blaszki cynkowej o masie 1 g i jednakowym stopniu rozdrobnienia.

Dowiadczenie A Dowiadczenie B

a) Podaj numer probwki, w ktrej w dowiadczeniu A i w dowiadczeniu B szybko reakcji bya wiksza. Uzasadnij swj wybr.

Reakcja kwasu octowego z cynkiem przebiega zgodnie z rwnaniem: Zn + 2CH3COOH (CH3COO)2Zn + H2

b) Wykonujc obliczenia, sprawd, czy 10 cm3 roztworu CH3COOH o steniu molowym rwnym 0,1 mol dm3 wystarczy do roztworzenia 1 g cynku.

Zadanie 45. Reakcja wodoru z jodem w fazie gazowej przebiega zgodnie z rwnaniem:

Do zamknitego reaktora wprowadzono wodr i pary jodu, uzyskujc stenie pocztkowe wodoru rwne 1,5 mol dm3, a jodu 1,0 mol dm3 i utrzymujc sta temperatur. Szybko reakcji chemicznej zaley od stenia substratw. Rwnanie kinetyczne opisujce t zaleno dla syntezy jodowodoru ma posta: v =

22 IHcck ,

gdzie v jest szybkoci reakcji, k jest sta szybkoci reakcji, ktra nie zaley od ste substratw, a

22 IHi cc oznaczaj stenia substratw reakcji.

a) Wykonujc obliczenia, okrel, jak zmieni si (wzronie czy zmaleje) i ile razy szybko tej reakcji po przereagowaniu 50% pocztkowej iloci jodu w stosunku do szybkoci pocztkowej.

b) Oce, jak zmieni si wydajno tworzenia jodowodoru (wzronie, zmaleje, nie zmieni si), jeeli w reaktorze, w ktrym ustalia si rwnowaga tej reakcji:

1) tylko wzronie temperatura ukadu. 2) tylko zmaleje cinienie wewntrz reaktora. 3) tylko zwikszy si ilo jodu. Zadanie 46. Reakcja tlenku wgla(IV) z wodorem w fazie gazowej przebiega zgodnie z rwnaniem:

H2 (g) + CO2 (g) CO (g) + H2O (g) Do zamknitego reaktora o objtoci 2 dm3, w ktrym utrzymywano sta temperatur, wprowadzono 6 moli H2 i 4 mole CO2.. Stan rwnowagi ustali si, gdy powstao po 2 mole produktw. Oblicz stenia wodoru i tlenku wgla(IV) po ustaleniu si stanu rwnowagi oraz steniow sta rwnowagi tej reakcji w temperaturze, ktra panowaa w reaktorze. Informacja do zada 47.52. Steniowa staa rwnowagi reakcji przebiegajcej zgodnie z rwnaniem:

H2 (g) + I2 (g) 2HI (g) H > 0

1 g cynku

II

10 cm3 roztworu HCl cm = 0,1 mol dm 3

I

10 cm3 roztworu CH3COOH cm = 0,01 mol dm 3

1 g cynku

II


I


1. Zadania 27

H2 (g) + CO2 (g) CO (g) + H2O (g) -1r mol kJ 41,17 =H

w temperaturze 800 K wynosi 0,24. Do zamknitego reaktora o staej objtoci wprowadzono 2 mole CO2 i 2 mole H2. W reaktorze, w ktrym utrzymywano temperatur 800 K, ustali si stan rwnowagi opisanej reakcji.

Na podstawie: W. Mizerski, Tablice chemiczne, Warszawa 1997, s. 144. Zadanie 47. Napisz wyraenie na sta rwnowagi opisanej reakcji (patrz informacja do zada 47.52.). Zadanie 48. Oblicz, jaki procent pocztkowej liczby czsteczek CO2 i H2 uleg przeksztaceniu w CO i H2O (patrz informacja do zada 47.52.). Zadanie 49. Zaznacz wykres, ktry ilustruje zmiany liczby moli CO2 w reaktorze (patrz informacja do zada 47.52.) od momentu zapocztkowania reakcji do osignicia przez ukad stanu rwnowagi.

Wykres A Wykres B

0,00

0,40

0,80

1,20

1,60

2,00

1 2 3 4 5 6

Licz

ba m

oli

CO

2

Czas reakcji

Wykres C

0,00

0,40

0,80

1,20

1,60

2,00

1 2 3 4 5 6

Licz

ba m

oli C

O2

Czas reakcji

Wykres D

0,00

0,40

0,80

1,20

1,60

2,00

1 2 3 4 5 6

Licz

ba m

oli C

O2

Czas reakcji

0,00

0,40

0,80

1,20

1,60

2,00

1 2 3 4 5 6

Licz

ba m

oli C

O2

Czas reakcji

Zadanie 50. Okrel, czy zmniejszenie o poow objtoci zamknitego reaktora, do ktrego wprowadzono 2 mole CO2 i 2 mole H2, spowoduje w temperaturze 800 K wzrost wydajnoci tworzenia CO i H2O w wyniku tej reakcji (patrz informacja do zada 47.52.). Odpowied uzasadnij. Zadanie 51. Okrel, czy w temperaturze 400 K steniowa staa rwnowagi opisanej reakcji (patrz informacja do zada 47.52.) jest wiksza, czy mniejsza od 0,24. Odpowied uzasadnij.


Zadanie 52. Do reaktora, w ktrym ustali si stan rwnowagi opisanej reakcji (patrz informacja do zada 47.52.) w temperaturze 400 K, wprowadzono stay bezwodny chlorek wapnia. Zwizek ten jest substancj silnie higroskopijn. Temperatura topnienia chlorku wapnia wynosi 1048 K. Oce, czy wprowadzenie chlorku wapnia do reaktora wpyno na wydajno tworzenia CO i H2O w opisanej reakcji. Odpowied uzasadnij. Informacja do zada 53. i 54. Dysocjacja kwasu ortoarsenowego(V) w roztworach wodnych przebiega trjstopniowo.

Etap Rwnanie reakcji Staa dysocjacji I H3AsO4 + H2O H2AsO4 + H3O+ Ka1 = 5,6 103 II H2AsO4 + H2O HAsO42 + H3O+ Ka2 = 1,7 107 III HAsO42 + H2O AsO43 + H3O+ Ka3 = 3,0 1012

Podane wartoci staych dysocjacji odnosz si do temperatury 25 C.

Na podstawie: F. Cotton, G. Wilkinson, P. Gaus, Chemia nieorganiczna, Warszawa 2002.

Zadanie 53. Napisz wzr jonu, ktrego stenie w roztworze wodnym kwasu ortoarsenowego(V) jest najwiksze i wzr jonu, ktrego stenie w tym roztworze jest najmniejsze (patrz informacja do zada 53. i 54.). Zadanie 54. Wpisz do tabeli liter P, jeeli zdanie jest prawdziwe, lub liter F jeeli jest faszywe (patrz informacja do zada 53. i 54.).

Zdanie P/F 1. W etapie II anion diwodoroortoarsenianowy(V) peni rol zasady Brnsteda, poniewa

przycza proton pochodzcy z czsteczki wody.

2. W etapie III kation hydroniowy peni rol zasady Brnsteda, poniewa przycza proton pochodzcy z anionu monowodoroortoarsenianowego(V).

3. W etapie III anion monowodoroortoarsenianowy(V) peni rol kwasu Brnsteda, poniewa jest donorem protonu dla czsteczki wody.

1. Zadania 29

1.5. Roztwory i reakcje zachodzce w roztworach wodnych Informacja do zada 55. i 56. W dwch probwkach znajdowao si po 8 cm3 wodnego azotanu(V) srebra o steniu 0,1 mol dm 3 . Do probwki I dodano tak objto wodnego roztworu chlorku sodu, ktra zawieraa 29,25 mg NaCl, a do probwki II dodano 3 cm3 wodnego roztworu chlorku glinu o steniu 0,2 mol dm 3 . Przebieg dowiadczenia zilustrowano poniszym schematem. W obu probwkach zasza reakcja chemiczna, ktr mona przedstawi za pomoc rwnania:

Ag+ + Cl AgCl Zadanie 55. Napisz w formie czsteczkowej rwnania reakcji zachodzcych w probwkach I i II (patrz informacja do zada 55. i 56.). Wskazwki do rozwizania zadania Rozwizanie zadania polega na napisaniu, w formie czsteczkowej, rwna reakcji zachodzcych podczas dowiadczenia w probwkach I i II. W informacji do zada podano rwnanie tych reakcji w formie jonowej skrconej. Dodatkowym uatwieniem s zamieszczone na schemacie dowiadczenia wzory substratw. Zapisujemy wic wzory substratw i produktw, a nastpnie dokonujemy bilansu masy i dobieramy wspczynniki stechiometryczne. Poprawna odpowied Probwka I: AgNO3 + NaCl AgCl + NaNO3 Probwka II: 3AgNO3 + AlCl3 3AgCl + Al(NO3)3 Zadanie 56. a) Wykonaj odpowiednie obliczenia i oce, czy w obu probwkach nastpio cakowite

strcenie jonw Ag+ w postaci osadu (patrz informacja do zada 55. i 56.). b) Oblicz mas osadu AgCl wydzielonego w probwce I. Wskazwki do rozwizania zadania a) W celu dokonania oceny, czy w probwkach nastpio cakowite strcenie jonw Ag+ w postaci osadu, naley wykona odpowiednie obliczenia. Na pocztku oblicz liczb moli AgNO3 znajdujcego si w roztworze (0,0008 mola) jako iloczyn stenia molowego i objtoci roztworu (wielkoci dane w zadaniu). Nastpnie oblicz liczb moli NaCl potrzebnego do cakowitego strcenia 0,0008 mola jonw Ag+ w postaci AgCl w probwce I (0,0008 mola) oraz liczb moli AlCl3 potrzebnego do cakowitego strcenia 0,0008 mola jonw Ag+ w postaci AgCl w probwce II (0,0002(6) mola). Wielkoci te mona wyznaczy

I

NaCl (aq)

AgNO3 (aq)

II

AlCl3 (aq)

AgNO3 (aq)


z odpowiednich proporcji na podstawie stechiometrii reakcji, zauwaajc, e stosunki molowe: n AgCl : n NaCl = 1 : 1, a n AgCl : n 3AlCl = 3 : 1. W dalszej kolejnoci oblicz liczb moli NaCl wprowadzonego do roztworu znajdujcego si w probwce I (0,0005 mola) oraz liczb moli AlCl3 wprowadzonego do roztworu znajdujcego si w probwce II (0,0006 mola). W I sposobie t liczb moli NaCl mona obliczy jako iloraz masy i masy molowej, a w II sposobie z odpowiedniej proporcji. Liczb moli AlCl3 wprowadzonego do roztworu oblicz jako iloczyn stenia molowego i objtoci roztworu (wielkoci dane w zadaniu). Nastpnie trzeba porwna liczb moli NaCl i odpowiednio liczb moli AlCl3 wprowadzonego do roztworu z liczb moli NaCl i odpowiednio z liczb moli AlCl3 potrzebnego do cakowitego strcenia 0,0008 mola AgNO3. Jeeli liczba moli jonw Cl wprowadzonych do roztworu jest wiksza (lub rwna) od liczby moli potrzebnych do cakowitego strcenia jonw Ag + w postaci AgCl, to nastpi cakowite strcenie jonw Ag+ w postaci osadu. Porwnanie to prowadzi do wniosku, e w probwce I nie nastpio cakowite strcenie jonw Ag+ w postaci osadu, a w probwce II nastpio cakowite strcenie jonw Ag+ w postaci osadu. Naley przyj poprawne zaokrglenia wynikw porednich i wyniku kocowego oraz pamita o podaniu wyniku z odpowiedni jednostk. Pamitaj, e wynik zaley od przyjtych zaokrgle. b) W celu obliczenia masy osadu wydzielonego w probwce I naley zauway, e liczba moli wydzielonego osadu AgCl jest rwna liczbie moli NaCl wprowadzonego do roztworu, bo stosunek molowy n AgCl : n NaCl = 1 : 1, a liczba moli NaCl wprowadzonego do roztworu jest mniejsza od liczby moli NaCl potrzebnego do cakowitego strcenia jonw A+. Odpowiednia liczba moli NaCl obliczona zostaa w czci a) zadania. Jako e w roztworze znajdujcym si w probwce I liczba moli NaCl jest rwna 0,0005 mola, to liczba moli wydzielonego osadu AgCl rwnie wynosi 0,0005 mola. Mas AgCl (0,07175 g = 71,75 mg) moesz obliczy jako iloczyn liczby moli i masy molowej (I sposb) lub z odpowiedniej proporcji (II sposb). Masa rozpuszczonej soli w probwce I jest do zaniedbania, bo warto ta jest znikoma. Naley przyj poprawne zaokrglenia wynikw porednich i wyniku kocowego oraz pamita o podaniu wyniku z odpowiedni jednostk. Pamitaj, e wynik zaley od przyjtych zaokrgle. Przykady poprawnych odpowiedzi a) Dane: Szukane: m NaCl = 29,25 mg V

3AgNOr= 8 cm 3

c3AgNOm= 0,1 mol dm 3

V3AlClr= 3 cm 3

c3AlClm= 0,2 mol dm 3

n NaCl , n 3AlCl , n 3AgNO

Rozwizanie: I sposb Probwka I Liczba moli AgNO3 n

3AgNO= c m V r

n3AgNO= 0,1 mol dm 3 0,008 dm 3

n3AgNO= 0,0008 mola

1. Zadania 31

Liczba moli NaCl potrzebnych do cakowitego strcenia jonw Ag+ n

3AgNO= n NaCl

n NaCl = 0,0008 mola Liczba moli NaCl wprowadzonych do roztworu

n NaCl = Mm = 1molg5,58

g02925,0

= 0,0005 mola

Liczba moli NaCl wprowadzonych do roztworu jest mniejsza od liczby moli NaCl potrzebnych do cakowitego strcenia jonw Ag+. Probwka II Liczba moli AgNO3 n

3AgNO= c m V r

n3AgNO= 0,1 mol dm 3 0,008 dm 3

n3AgNO= 0,0008 mola

Liczba moli AlCl3 potrzebnych do cakowitego strcenia jonw Ag+

xmol1

mola0008,0mole3 = x = n

3AlCl= 0,0002(6) mola

Liczba moli AlCl3 wprowadzonych do roztworu n

3AlCl= c m V r

n3AlCl= 0,2 mol dm 3 0,003 dm 3

n3AlCl= 0,0006 mola

Liczba moli AlCl3 wprowadzonych do roztworu jest wiksza od liczby moli AlCl3 potrzebnych do cakowitego strcenia jonw Ag+. II sposb Probwka I Liczba moli AgNO3 n

3AgNO= c m V r

n3AgNO= 0,1 mol dm 3 0,008 dm 3

n3AgNO= 0,0008 mola


3AgNO= n NaCl

1 mol AgNO3 1mol NaCl 0,0008 mola AgNO3 x x = n NaCl = 0,0008 mola Liczba moli NaCl wprowadzonych do roztworu 1 mol NaCl 58,5 g NaCl y 0,02925 g NaCl y = n NaCl = 0,0005 mola Liczba moli NaCl wprowadzonych do roztworu jest mniejsza od liczby moli NaCl potrzebnych do cakowitego strcenia jonw Ag+. Probwka II Liczba moli AgNO3 n

3AgNO= c m V r

n3AgNO= 0,1 mol dm 3 0,008 dm 3

n3AgNO= 0,0008 mola


Liczba moli AlCl3 potrzebnych do cakowitego strcenia jonw Ag+ 3 mole AgNO3 1 mol AlCl3 0,0008 mola AgNO3 x x = n 3AlCl = 0,0002(6) mola Liczba moli AlCl3 wprowadzonych do roztworu n

3AlCl= c m V r

n3AlCl= 0,2 mol dm 3 0,003 dm 3

n3AlCl= 0,0006 mol

Liczba moli AlCl3 wprowadzonych do roztworu jest wiksza od liczby moli AlCl3 potrzebnych do cakowitego strcenia jonw Ag+. Odpowied: W probwce I nie nastpio cakowite strcenie jonw Ag+ w postaci osadu. W probwce II nastpio cakowite strcenie jonw Ag+ w postaci osadu. b) Dane: Szukane: m NaCl = 29,25 mg V

3AgNOr= 8 cm 3

c3AgNOm= 0,1 mol dm 3

V3AlClr= 3 cm 3

c3AlClm= 0,2 mol dm 3

n NaCl , n 3AlCl , n 3AgNO

Rozwizanie: I sposb Probwka I Uwaga: Mona skorzysta z liczby moli NaCl obliczonych w czci a) zadania lub powtrzy obliczanie liczby moli NaCl w tej czci zadania. Liczba moli AgNO3 n

3AgNO= c m V r

n3AgNO= 0,1 mol dm 3 0,008 dm 3

n3AgNO= 0,0008 mola


3AgNO= n NaCl

n NaCl = 0,0008 mola Liczba moli NaCl wprowadzonych do roztworu

n NaCl = Mm = 1molg5,58

g02925,0

= 0,0005 mola

Liczba moli NaCl wprowadzonych do roztworu jest mniejsza od liczby moli NaCl potrzebnych do cakowitego strcenia jonw Ag+. Liczba moli AgCl n AgCl = n NaCl wprowadzonych do roztworu n AgCl = 0,0005 mola Masa AgCl m AgCl = n M

m AgCl = 0,0005 mola 143,5 g mol1

m AgCl = 0,07175 g = 71,75 mg

1. Zadania 33

II sposb Uwaga: Mona skorzysta z liczby moli NaCl obliczonych w czci a) zadania lub powtrzy obliczanie liczby moli NaCl w tej czci zadania. Liczba moli AgNO3 n

3AgNO= c m V r

n3AgNO= 0,1 mol dm 3 0,008 dm 3

n3AgNO= 0,0008 mola


3AgNO= n NaCl

1 mol AgNO3 1mol NaCl 0,0008 mola AgNO3 x x = n NaCl = 0,0008 mola Liczba moli NaCl wprowadzonych do roztworu 1 mol NaCl 58,5 g NaCl y 0,02925 g NaCl y = n NaCl = 0,0005 mola Liczba moli NaCl wprowadzonych do roztworu jest mniejsza od liczby moli NaCl potrzebnych do cakowitego strcenia jonw Ag+. Masa AgCl n AgCl = n NaCl wprowadzonych do roztworu 58,5 g NaCl 143,5 g AgCl 0,02925 g NaCl z z = m AgCl = 0,07175 g = 71,75 mg Odpowied: W probwce I wydzielio si 71,75 mg (0,07175 g) osadu AgCl. Zadanie 57. Iloczyn rozpuszczalnoci KSO trudno rozpuszczalnej soli to iloczyn ste (podniesionych do odpowiednich potg) jonw tworzcych t sl w stanie rwnowagi w nasyconym roztworze tej soli. Dla soli typu AB, ktrej dysocjacja przebiega zgodnie z rwnaniem:

AB A +2 + B 2 iloczyn rozpuszczalnoci KSO = [A +2 ] [B 2 ]. Jeeli w roztworze bd obecne jony A +2 oraz B 2 i warto iloczynu ich ste bdzie mniejsza od wartoci iloczynu rozpuszczalnoci soli AB, to osad tej soli nie wytrci si. Strcenie osadu nastpi wtedy, gdy zostanie przekroczona warto iloczynu rozpuszczalnoci. Iloczyn rozpuszczalnoci KSO siarczanu(VI) baru w temperaturze T wynosi:

KSO = [Ba +2 ][SO 24 ] = 1,08 1010

Na podstawie: J. Sawicka i inni, Tablice chemiczne, Gdask 2004, s. 221. Uzupenij ponisze zdanie. Wybierz i podkrel jedno okrelenie spord podanych w kadym nawiasie tak, aby zdanie byo prawdziwe. W temperaturze T (moe/nie moe) istnie roztwr, w ktrym iloczyn ste kationw baru i anionw siarczanowych(VI) jest rwny 1,08 107, poniewa warto ta jest (mniejsza/ wiksza) od wartoci iloczynu rozpuszczalnoci siarczanu(VI) baru w temperaturze T. Wskazwki do rozwizania zadania Rozwizanie zadania wymaga analizy i interpretacji tekstu zamieszczonego w informacji do zadania. Naley porwna warto iloczynu rozpuszczalnoci siarczanu(VI) baru z iloczynem podanych ste kationw baru i anionw siarczanowych(VI) i stwierdzi, e iloczyn rozpuszczalnoci jest mniejszy od iloczynu ze ste jonw, a wic taki roztwr nie moe istnie.


Zadanie 58. W trzech nieoznakowanych zlewkach umieszczono osobno jednakowe objtoci wody, kwasu solnego oraz wodnego roztworu wodorotlenku sodu. Wiadomo ponadto, e stenia uytego kwasu oraz wodnego roztworu wodorotlenku byy jednakowe i rwne 0,01 mol dm3. Oce, czy za pomoc fenoloftaleiny (zakres pH zmiany barwy: 8,210) jako wskanika pH oraz moliwoci mieszania ze sob zawartoci poszczeglnych naczy, moliwe jest jednoznaczne ustalenie zawartoci zlewek. Jeli uznasz, e jest to moliwe, opisz sposb wykonania takiego dowiadczenia oraz podaj obserwacje, ktre pozwol na identyfikacj zawartoci naczy. Jeli natomiast uznasz, e takiej moliwoci nie ma, przytocz odpowiednie argumenty. Wskazwki do rozwizania zadania Aby poprawnie rozwiza zadanie, musisz wiedzie, jak zachowuje si wskanik (w tym przypadku fenoloftaleina) w roztworach o odczynie obojtnym, kwasowym i zasadowym. Ponadto, aby mona byo jednoznacznie ustali zawarto zlewek, musisz wzi pod uwag fakt, e fenoloftaleina jest wskanikiem, ktry w roztworach o odczynie kwasowym lub bliskim obojtnemu jest bezbarwny, a w roztworach o odczynie zasadowym przyjmuje zabarwienie malinowe (czerwone). Zmiana barwy odbywa si stopniowo w okrelonym, podanym w poleceniu do zadania, zakresie pH: od barwy bladorowej do malinowej wraz ze wzrostem pH roztworu. Wynika z tego, e po dodaniu kilku kropli alkoholowego roztworu fenoloftaleiny do 3 zlewek, ktrych zawarto opisano w informacji wprowadzajcej do zadania, mona zaobserwowa, e tylko w jednej zlewce wskanik przyj malinowe zabarwienie. Bya to zlewka z wodnym roztworem wodorotlenku sodu. Zawarto pozostaych dwch zlewek (z wod i z kwasem) pozostaa bezbarwna. W celu ich odrnienia naley zmiesza ich zawarto z roztworem wodorotlenku sodu z fenoloftalein. Po dodaniu malinowego roztworu wodorotlenku sodu do kwasu ( )aq(HCl)aq(NaOH VV = ) bdzie mona zaobserwowa cakowite odbarwienie wskanika. Zasza bowiem reakcja chemiczna, ktr ilustruje ponisze rwnanie:

OHOHH 2++

W drugim przypadku, po dodaniu roztworu wodorotlenku sodu z fenoloftalein do wody ( OH)aq(NaOH 2VV = ), nie zaobserwuje si odbarwiania wskanika. Niektre rda podaj, e w roztworach o odczynie skrajnie kwasowym (pH < 0) fenoloftaleina barwi si na pomaraczowo, a w roztworach silnie zasadowych (pH > 13) staje si bezbarwna. Poniewa jednak stenia molowe roztworu wodorotlenku sodu i kwasu solnego uytych w opisanym dowiadczeniu byy rwne 0,01 mol dm3, oznacza to, e kwas solny mia pH = 2, a roztwr wodorotlenku mia pH = 12, a wic takie, przy ktrych zachowanie fenoloftaleiny jest typowe. Zadanie 59. Po zmieszaniu 200 cm3 kwasu solnego o pH = 1 i 100 cm3 zasady sodowej o steniu molowym rwnym 0,1 mol dm3 przebiega reakcja opisana rwnaniem:

HCl + NaOH NaCl + H2O Objto powstaego roztworu bya sum objtoci roztworw wyjciowych. Oblicz warto pH otrzymanego roztworu. Nie zaokrglaj obliczonych wynikw porednich. Wynik kocowy podaj z dokadnoci do drugiego miejsca po przecinku.

1. Zadania 35

Zadanie 60. Przygotowano roztwory wodne o steniu molowym rwnym 0,1 mol dm3 nastpujcych substancji: NaOH, HCl, Ba(OH)2, H2SO4, a nastpnie przeprowadzono 2 reakcje zobojtniania zgodnie z rwnaniami:

I NaOH + HCl NaCl + H2O II Ba(OH)2 + H2SO4 BaSO4 + 2H2O

Podczas dodawania porcjami kwasu solnego do roztworu wodorotlenku sodu (reakcja I) i roztworu kwasu siarkowego(VI) do roztworu wodorotlenku baru (reakcja II) mierzono przewodnictwo elektryczne roztworu. Moment, w ktrym przewodnictwo elektryczne roztworu jest najmniejsze, to punkt zobojtnienia.

Na podstawie: J. Sawicka i inni, Tablice chemiczne, Gdask 2008, s. 178. a) Napisz w formie jonowej rwnania przeprowadzonych reakcji. b) Dokocz zdanie, zaznaczajc wniosek A lub B i jego uzasadnienie 1. lub 2. Porwnujc stenia molowe jonw w momencie zobojtnienia obu reakcji, mona stwierdzi, e w roztworze otrzymanym w reakcji I czna liczba moli wszystkich obecnych w roztworze jonw jest

A wiksza ni w roztworze otrzymanym w reakcji II, poniewa powstajca sl jest 1. rozpuszczalna w wodzie.

B mniejsza ni w roztworze otrzymanym w reakcji II, 2. nierozpuszczalna w wodzie.

Zadanie 61. W czterech zlewkach przygotowano w temperaturze 293 K po 100 g roztworw czterech soli o steniu 10% masowych. Nastpnie do kadej zlewki dosypano po 10 g tych samych soli, utrzymujc temperatur 293 K zgodnie z poniszym rysunkiem.

BaCl2 (s)

BaCl2 (aq)

I

KCl (s)

KCl (aq)

II

Na2SO4 (s)

Na2SO4 (aq)

III

NaNO3 (s)

NaNO3 (aq)

IV

Rozpuszczalno tych soli w wodzie w temperaturze 293 K podano w poniszej tabeli.

Substancja BaCl2 KCl Na2SO4 NaNO3

Rozpuszczalno, g w 100 g wody 35,74 34,03 19,23 87,27

Na podstawie: J. Sawicka i inni, Tablice chemiczne, Gdask 2008, s. 222. a) Dla zlewek I, II i III wykonaj obliczenia i podaj numery tych zlewek, w ktrych

otrzymano roztwory nienasycone. b) Oblicz stenie (wyraone w procentach masowych) roztworu, ktry otrzymano

w zlewce oznaczonej numerem IV.


Zadanie 62. Do 100 cm3 wodnego roztworu CaCl2 o steniu 0,1 mol dm3 dodano 100 cm3 wodnego roztworu NaCl o steniu 0,1 mol dm3, a nastpnie 100 cm3 wodnego roztworu AgNO3 o steniu 0,1 mol dm3. Podaj wzory jonw, ktre pozostan w kocowym roztworze i oblicz ich stenie molowe. Przyjmij, e objto roztworu kocowego jest sum objtoci roztworw zmieszanych. Zadanie 63. Do probwek z wod wprowadzono sze rnych substancji zgodnie z poniszym rysunkiem:

Nastpnie zawarto kadej probwki energicznie wymieszano i zanurzono w niej uniwersalny papierek wskanikowy. a) Dokocz ponisze zdania, wpisujc numery odpowiednich probwek. 1. Uniwersalny papierek wskanikowy zabarwi si na niebiesko po zanurzeniu w roztworach znajdujcych si w probwkach .. . 2. Uniwersalny papierek wskanikowy nie zmieni zabarwienia po zanurzeniu w roztworach znajdujcych si w probwkach: .. . 3. Reakcja hydrolizy zasza w roztworach znajdujcych si w probwkach: .. . Papierek uniwersalny zanurzony w roztworze znajdujcym si w probwce III zabarwi si na rowo. b) Napisz w formie jonowej skrconej rwnanie reakcji, ktrej efektem bya zmiana

zabarwienia papierka uniwersalnego po zanurzeniu w roztworze znajdujcym si w probwce III.

Zadanie 64. Zmieszano 200,00 cm3 technicznego kwasu solnego o steniu 30,00% (wyraonym w procentach masowych) i 200,00 cm3 wody destylowanej. Na wykresie przedstawiono zaleno gstoci kwasu solnego od jego stenia procentowego.

K2S (s)

V

C2H5OH (c)

II

SiO2 (s)

I

FeCl2 (s)

III

NaNO2 (s)

IV

CaCl2 (s)

VI

H2O

1. Zadania 37

0,95

1,00

1,05

1,10

1,15

1,20

2,00 6,00 10,00 14,00 18,00 22,00 26,00 30,00 34,00

d, gc

m-3

cp, %

Na podstawie: J. Sawicka i inni, Tablice chemiczne, Gdask 2001, s. 225. a) Oblicz stenie procentowe (w procentach masowych) otrzymanego kwasu solnego.

Przyjmij, e gsto wody wynosi 1,00 g cm3. b) Oblicz stenie molowe otrzymanego kwasu solnego. Przyjmij, e objto tego

roztworu jest sum objtoci kwasu solnego technicznego i wody. Informacja do zada 65. i 66. Kolorymetria jest metod stosowan w analizie chemicznej. Dziki niej mona okreli stenie barwnego roztworu badanej substancji. Metoda ta wykorzystuje zjawisko pochaniania przez barwny roztwr promieniowania elektromagnetycznego o okrelonej dugoci fali z zakresu wiata widzialnego. Im wiksze jest stenie badanej substancji w roztworze, w tym wikszym stopniu roztwr ten pochania promieniowanie, a wic osabia natenie promieniowania przepuszczanego przez roztwr. Osabienie to mona zmierzy, a jego miar jest wielko zwana absorbancj. Jeeli seri pomiarw absorbancji roztworw badanej substancji w danym rozpuszczalniku przeprowadza si w tych samych warunkach, umieszczajc prbki roztworw w identycznych naczynkach, wartoci absorbancji zale tylko od stenia tych roztworw. Jednym z zastosowa metody kolorymetrycznej jest oznaczanie stenia jonw elaza(III), ktre z jonami tiocyjanianowymi SCN tworz jony kompleksowe [Fe(SCN)]2+. Jony te obecne w roztworze wodnym nadaj mu intensywne krwistoczerwone zabarwienie, umoliwiajce wykrycie nawet ladowych iloci elaza. W celu wyznaczenia zawartoci elaza w postaci jonw elaza(III) w badanym roztworze przeprowadzono opisane poniej dowiadczenie. Wykonano pomiar absorbancji A trzech wodnych roztworw o znanym steniu jonw [Fe(SCN)]2+, umieszczajc je w identycznych naczynkach. Wyniki pomiarw zestawiono w tabeli.

Stenie jonw [Fe(SCN)]2+, mol dm3 Absorbancja A 0,25104 0,24 0,65104 0,62 1,05104 1,01

Prbk 10,00 cm3 badanego roztworu umieszczono w kolbie miarowej o pojemnoci 50,00 cm3 i do kolby dodano w nadmiarze bezbarwny wodny roztwr tiocyjanianu potasu


KSCN tak, aby powsta kompleks [Fe(SCN)]2+. Zawarto kolby dopeniono do kreski wod destylowan i dokadnie wymieszano. Nastpnie pobrano z niej prbk i zmierzono jej absorbancj w takich samych warunkach, w jakich wykonano wczeniejszy pomiar absorbancji roztworw o znanym steniu. Zmierzona absorbancja A prbki badanego roztworu wyniosa 0,44.

Na podstawie: D.A. Skoog, D.M. West, F.J. Holler, S.R. Crouch, Podstawy chemii analitycznej, t. 2, Warszawa 2007, s. 301302; A. Bielaski, Podstawy chemii nieorganicznej, Warszawa 2010, s. 963.

Zadanie 65. Napisz w formie jonowej skrconej rwnanie reakcji powstawania jonw [Fe(SCN)]2+ w wyniku dodania roztworu tiocyjanianu potasu do roztworu badanego (patrz informacja do zada 65. i 66.). Zadanie 66. a) Narysuj wykres zalenoci absorbancji A roztworw o znanym steniu i oszacuj

warto stenia jonw [Fe(SCN)]2+ w badanym roztworze (patrz informacja do zada 65. i 66.).

0,00

0,20

0,40

0,60

0,80

1,00

1,20

0,25 0,45 0,65 0,85 1,05

Abso

rban

cja A

stenie jonw [Fe(SCN)]2+, 10-4 mol dm-3

b) Oblicz, ile mikrogramw (g) elaza w postaci jonw elaza(III) zawieraa pocztkowa prbka badanego roztworu o objtoci 10 cm3.

Informacja do zada 67.69. Zmieszano dwa roztwory wodne wodorotlenku potasu (roztwr A i roztwr B) i otrzymano roztwr C. Roztwr A o gstoci d = 1,1818 g cm3 otrzymano przez rozpuszczenie 40 g staego KOH w 160 g wody. Roztwr B o gstoci 1,2210 g cm3 i steniu procentowym KOH 24% masowych mia objto 500 cm3.

Na podstawie: J. Sawicka i inni, Tablice chemiczne, Gdask 2001, s. 225.

1. Zadania 39

Zadanie 67. Oblicz stenie procentowe (w procentach masowych) roztworu C (patrz informacja do zada 67.69.). Wynik podaj w zaokrgleniu do jednoci. Zadanie 68. Oblicz przyblione stenie molowe roztworu C (patrz informacja do zada 67.69.). Wynik zaokrglij do dwch miejsc po przecinku. Przyjmij, e objto roztworu C jest sum objtoci roztworw A i B. Zadanie 69. Oblicz mas wody, jak naley doda do powstaego roztworu C (patrz informacja do zada 67.69.), aby jego stenie w procentach masowych osigno warto 10%. Wynik podaj w gramach i zaokrglij do jednoci. Informacja do zada 70. i 71. Przeprowadzono dowiadczenie zilustrowane poniszym schematem. I II III IV Zbadano odczyn roztworu w kadej probwce przy uyciu uniwersalnego papierka wskanikowego. Zadanie 70. Uzupenij tabel, wpisujc barw uniwersalnego papierka wskanikowego po zanurzeniu w roztworze otrzymanym w kadej probwce oraz odczyn otrzymanego roztworu (patrz informacja do zada 70. i 71.).

Numer probwki Barwa uniwersalnego papierka wskanikowego Odczyn roztworu I II III IV

Zadanie 71. Napisz w formie jonowej skrconej rwnania reakcji chemicznych, ktre zaszy w probwkach I, II, III, IV (patrz informacja do zada 70. i 71.) lub zaznacz, e reakcja nie zasza.

Numer probwki Rwnanie reakcji chemicznej w formie jonowej skrconej I II III IV

H2O

Na2CO3 (s)

H2O

CaCl2 (s)

H2O

FeCl3 (s) Na2SO3 (s)

H2O


Informacja do zada 72. i 73. Fluorek wapnia CaF2 wystpuje w przyrodzie jako minera fluoryt. Czysty fluorek wapnia jest substancj trudno rozpuszczaln w wodzie i mona go atwo wytrci w postaci drobnokrystalicznego osadu. Proces rozpuszczania trudno rozpuszczalnej substancji jonowej moemy przedstawi rwnaniem:

Staa rwnowagi opisujca ten proces wyraa si rwnaniem:

( roztw .)( roztw .)c BA +

= y xx yK c c

jest nazywana iloczynem rozpuszczalnoci substancji AxBy i oznaczana symbolem .)B(ASO yxK Jeeli w roztworze iloczyn ste jonw, na ktre dysocjuje dana substancja,

w potgach odpowiadajcych wspczynnikom stechiometrycznym z rwnania dysocjacji jonowej tej substancji przekracza warto iloczynu rozpuszczalnoci, to w roztworze takim obserwujemy wytrcanie si osadu trudno rozpuszczalnej soli. Iloczyn rozpuszczalnoci fluorku wapnia w wodzie wynosi .10 3,16 -11)(CaF2SO =K

Na podstawie: A. Bielaski, Podstawy chemii nieorganicznej, t. 2, Warszawa 2002, str. 354355, 560561. Zadanie 72. W zlewce o pojemnoci 500,00 cm3 zmieszano 130,00 cm3 roztworu chlorku wapnia o steniu 0,00500 mol dm3 i 70 cm3 roztworu fluorku sodu o steniu 0,00400 mol dm3 (patrz informacja do zada 72. i 73.). Objto powstaego roztworu bya sum objtoci roztworw wyjciowych. Napisz w postaci jonowej skrconej rwnanie reakcji, ktra przebiega po zmieszaniu roztworu chlorku wapnia i roztworu fluorku sodu. Zadanie 73. Wyka, przeprowadzajc odpowiednie obliczenia, e w zlewce, w ktrej zmieszano roztwory obu soli (patrz informacja do zada 72. i 73. oraz zadanie 72.), wytrci si drobnokrystaliczny osad.

AxBy (stay) xAy+ (roztwr) + yBx (roztwr)

1. Zadania 41

1.6. Reakcje utleniania i redukcji Informacja do zada 74. i 75. Do probwki z wodnym roztworem dichromianu(VI) potasu dodano wodny roztwr kwasu siarkowego(VI) i wodny roztwr siarczanu(IV) sodu. Dowiadczenie zilustrowano rysunkiem: Reakcja przebiega zgodnie ze schematem:

272OCr +

23SO +

+H +3Cr + 24SO + H2O Zadanie 74. a) Napisz w formie jonowej, z uwzgldnieniem oddanych lub pobranych elektronw

(zapis jonowo-elektronowy), rwnania procesw utleniania i redukcji oraz uzupenij wspczynniki stechiometryczne w schemacie rwnania reakcji

Documents

EGZAMIN MATURALNY CHEMIA - phavi.umcs.pl · w napojach bezalkoholowych typu tonik, „Bromatologia i chemia toksykologiczna”, XLV, 2012, 3, s. 433–438. Zadanie 1. Na podstawie