DWMED

O kationie pewnego pierwiastka chemicznego X wiadomo, że w stanie podstawowym:

– stosunek liczby protonów do liczby elektronów wynosi 8:7,

– liczba orbitali opisujących elektrony o głównej liczbie kwantowej n = 3 wynosi siedem,

– kolejnym niesparowanym elektronom przypisuje się wartości magnetycznej liczby kwantowej równe –2, 0 oraz 1,

– liczba orbitali opisujących elektrony sparowane równa jest 9.

Napisz wzór sumaryczny tlenku, w którym pierwiastek X przyjmuje taki sam stopień utlenienia jak w opisanym jonie oraz określ wartość pobocznej liczby kwantowej opisującej elektrony niesparowane tego jonu. Uzupełnij tabelę.

Właściwości związku chemicznego zależą od położenia w układzie okresowym pierwiastka, którego atomy lub jony budują taką substancję chemiczną. Na przykład w warunkach normalnych wprowadzenie wodorku pierwiastka drugiego okresu do wody może (w zależności od rodzaju wodorku) poskutkować powstaniem roztworu o odczynie kwasowym, zasadowym lub praktycznie obojętnym. Podobną prawidłowość obserwuje się w przypadku tlenków pierwiastków trzeciego okresu, w których pierwiastki te przyjmują swój maksymalny stopień utlenienia. Opisane zachowanie się wymienionych substancji wynika ze zmiany charakteru w nich wiązań chemicznych – od dominującego charakteru jonowego po charakter kowalencyjny.

Na podstawie: A. Bielański, Podstawy chemii nieorganicznej, Warszawa 2010.

W poniższej tabeli zebrano pewne warunki jakie spełniane są przez niektóre spośród opisanych w informacji wstępnej typy wodorków oraz tlenków w temperaturze 273 K pod ciśnieniem 1013 hPa z wyłączeniem helowców. Każdy warunek spełniony jest dokładnie przez jeden wodorek oraz jeden tlenek.

Uzupełnij tabelę wzorami sumarycznymi odpowiednich tlenków pierwiastków trzeciego okresu, w których pierwiastkom tym przypisuje się ich najwyższy stopień utlenienia oraz wzorami sumarycznymi odpowiednich wodorków pierwiastków drugiego okresu.

W preparatach promieniotwórczych po pewnym czasie ustala się równowaga promieniotwórcza. Jest to tzw. stan stacjonarny, w którym znajdują się atomy wszystkich nuklidów stanowiących produkty rozpadów. Zachowane są wtedy stałe stosunki ilościowe liczb współistniejących atomów różnych pierwiastków chemicznych, a stosunek liczb atomów dwóch dowolnych nuklidów równy jest wówczas stosunkowi wartości liczbowych ich okresów półtrwania.

Na podstawie: A. Bielański, Podstawy chemii nieorganicznej, Warszawa 2010.

W mieszaninie stanowiącej produkty rozpadu z szeregu neptunowego, po osiągnięciu stanu stacjonarnego obecne są między innymi nuklidy fransu-221 oraz bizmutu-213.

Ustal liczbę oraz wskaż typ naturalnych rozpadów promieniotwórczych jakie występują podczas przekształcania nuklidu ²²¹Fr w nuklid ²¹³Bi. W trakcie każdej z tych przemian emitowane są kationy ⁴He²⁺.

W preparatach promieniotwórczych po pewnym czasie ustala się równowaga promieniotwórcza. Jest to tzw. stan stacjonarny, w którym znajdują się atomy wszystkich nuklidów stanowiących produkty rozpadów. Zachowane są wtedy stałe stosunki ilościowe liczb współistniejących atomów różnych pierwiastków chemicznych, a stosunek liczb atomów dwóch dowolnych nuklidów równy jest wówczas stosunkowi wartości liczbowych ich okresów półtrwania.

Na podstawie: A. Bielański, Podstawy chemii nieorganicznej, Warszawa 2010.

W mieszaninie stanowiącej produkty rozpadu z szeregu neptunowego, po osiągnięciu stanu stacjonarnego obecne są między innymi nuklidy fransu-221 oraz bizmutu-213.

Zamieszczony rysunek ilustruje wyrażoną liczbami moli charakterystykę czasową zmian liczby atomów bizmutu-213 w próbce, która w pewnym momencie zawierała 1 mol atomów tego nuklidu. W tej samej chwili, w próbce tej znajdowało się wówczas 9,5-krotnie mniej atomów fransu-221.

Wykonaj niezbędne obliczenia i naszkicuj wykres ilustrujący zmiany liczby moli atomów fransu-221 w próbce, w czasie 28 minut od momentu osiągnięcia przez układ stanu stacjonarnego. Następnie określ liczbę atomów tego radioizotopu po upływie 11 minut od osiągnięcia tego stanu. Wynik podaj z dokładnością do dwóch cyfr znaczących.

Heksafluorek siarki (SF₆) jest bezbarwnym, bezwonnym, praktycznie nierozpuszczalnym w wodzie związkiem chemicznym, który w warunkach normalnych ma gazowy stan skupienia. Jego dawka śmiertelna nie została określona, jednak z uwagi na wysoką gęstość kumuluje się w płucach, co w sposób znaczący utrudnia wymianę gazową. Z uwagi na własności gaszące łuk elektryczny powszechnie stosowany jest w stacjach transformatorowych – w wyłącznikach prądu wysokonapięciowego. Rysunek poniżej ilustruje skład mieszaniny uzyskanej w wyniku rozkładu heksafluorku siarki w zależności od temperatury łuku elektrycznego pod ciśnieniem 0,6 MPa. Udział każdego ze składników mieszaniny poreakcyjnej wyrażono ułamkiem molowym, który definiuje się jako stosunek liczby moli tego składnika do sumarycznej liczby moli wszystkich składników mieszaniny.

Na podstawie: R. Yang i inni, Decomposition characteristics of SF₆ under arc discharge and the effects of trace H₂O, O₂, and PTFE vapour on its by-products, Xi’an 2021 oraz W. Mizerski, Tablice chemiczne, Warszawa 2013.

Naczynia, w których przechowywany jest heksafluorek siarki opatrzone są tylko jednym spośród wymienionych piktogramów:

Podaj numer tego piktogramu:

Heksafluorek siarki (SF₆) jest bezbarwnym, bezwonnym, praktycznie nierozpuszczalnym w wodzie związkiem chemicznym, który w warunkach normalnych ma gazowy stan skupienia. Jego dawka śmiertelna nie została określona, jednak z uwagi na wysoką gęstość kumuluje się w płucach, co w sposób znaczący utrudnia wymianę gazową. Z uwagi na własności gaszące łuk elektryczny powszechnie stosowany jest w stacjach transformatorowych – w wyłącznikach prądu wysokonapięciowego. Rysunek poniżej ilustruje skład mieszaniny uzyskanej w wyniku rozkładu heksafluorku siarki w zależności od temperatury łuku elektrycznego pod ciśnieniem 0,6 MPa. Udział każdego ze składników mieszaniny poreakcyjnej wyrażono ułamkiem molowym, który definiuje się jako stosunek liczby moli tego składnika do sumarycznej liczby moli wszystkich składników mieszaniny.

Na podstawie: R. Yang i inni, Decomposition characteristics of SF₆ under arc discharge and the effects of trace H₂O, O₂, and PTFE vapour on its by-products, Xi’an 2021 oraz W. Mizerski, Tablice chemiczne, Warszawa 2013.

Zamieszczony rysunek ilustruje model cząsteczki heksafluorku siarki.

Związek ten ulega rozkładowi dopiero w temperaturze łuku elektrycznego. Powstałe wówczas cząsteczki jednego z produktów jego rozkładu mają kształt kątowy.

Narysuj wzór elektronowy kreskowy opisanego produktu, a następnie określ typ hybrydyzacji orbitali walencyjnych oraz stopień utlenienia jego atomu centralnego. Uzupełnij tabelę.

Heksafluorek siarki (SF₆) jest bezbarwnym, bezwonnym, praktycznie nierozpuszczalnym w wodzie związkiem chemicznym, który w warunkach normalnych ma gazowy stan skupienia. Jego dawka śmiertelna nie została określona, jednak z uwagi na wysoką gęstość kumuluje się w płucach, co w sposób znaczący utrudnia wymianę gazową. Z uwagi na własności gaszące łuk elektryczny powszechnie stosowany jest w stacjach transformatorowych – w wyłącznikach prądu wysokonapięciowego. Rysunek poniżej ilustruje skład mieszaniny uzyskanej w wyniku rozkładu heksafluorku siarki w zależności od temperatury łuku elektrycznego pod ciśnieniem 0,6 MPa. Udział każdego ze składników mieszaniny poreakcyjnej wyrażono ułamkiem molowym, który definiuje się jako stosunek liczby moli tego składnika do sumarycznej liczby moli wszystkich składników mieszaniny.

Na podstawie: R. Yang i inni, Decomposition characteristics of SF₆ under arc discharge and the effects of trace H₂O, O₂, and PTFE vapour on its by-products, Xi’an 2021 oraz W. Mizerski, Tablice chemiczne, Warszawa 2013.

Zamieszczony rysunek ilustruje model cząsteczki heksafluorku siarki.

Związek ten ulega rozkładowi dopiero w temperaturze łuku elektrycznego. Powstałe wówczas cząsteczki jednego z produktów jego rozkładu mają kształt kątowy.

Oceń poprawność poniższych zdań dotyczących heksafluorku siarki oraz opisanego produktu jego rozkładu. Wpisz literę „P” (prawda) lub literę „F” (fałsz).

Siarka tworzy wiele związków chemicznych. Jednym z nich jest dobrze rozpuszczalny w wodzie pirosiarczyn potasu o wzorze K₂S₂O₅, wykorzystywany jako konserwant w przemyśle winiarskim. W reakcji z mocnymi kwasami, substancja ta zachowuje się identycznie jak siarczan(IV) potasu, w konsekwencji oba te związki chemiczne dają wtedy dokładnie takie same produkty.

W dwóch probówkach znajdowały się próbki sproszkowanych soli potasowych – węglanu oraz pirosiarczynu. W celu ich odróżnienia, do każdego z naczyń wprowadzono niewielki nadmiar mocnego kwasu. U wylotu jednego z naczyń wyczuwalny był drażniący zapach.

Napisz w formie jonowej skróconej równanie tej reakcji chemicznej, w wyniku przebiegu której powstała substancja o drażniącym zapachu.

Siarka tworzy wiele związków chemicznych. Jednym z nich jest dobrze rozpuszczalny w wodzie pirosiarczyn potasu o wzorze K₂S₂O₅, wykorzystywany jako konserwant w przemyśle winiarskim. W reakcji z mocnymi kwasami, substancja ta zachowuje się identycznie jak siarczan(IV) potasu, w konsekwencji oba te związki chemiczne dają wtedy dokładnie takie same produkty.

W dwóch probówkach znajdowały się próbki sproszkowanych soli potasowych – węglanu oraz pirosiarczynu. W celu ich odróżnienia, do każdego z naczyń wprowadzono niewielki nadmiar mocnego kwasu. U wylotu jednego z naczyń wyczuwalny był drażniący zapach.

Niektóre produkty powstałe w wyniku opisanego doświadczenia chemicznego tworzą kryształy molekularne. Poniższy rysunek ilustruje charakterystyki zmian rozpuszczalności (g/100 g H₂O) pod ciśnieniem 1013 hPa w zakresie temperatur 0 ^oC – 80 ^oC dwóch z tych produktów (umownie oznaczonych literami A oraz B). Podziałka na osi Y przedstawiona została w skali logarytmicznej.

Na podstawie: W. Mizerski, Tablice chemiczne, Warszawa 2013.

Oznaczeniom literowym A oraz B przyporządkuj wzory sumaryczne opisanych produktów. Następnie wyjaśnij przyczynę znaczącej różnicy ich rozpuszczalności w wodzie, w tych samych warunkach ciśnienia i temperatury.

W budownictwie stosuje się kilka rodzajów zapraw. Jedną z nich jest tzw. zaprawa murarska otrzymywana w wyniku zmieszania cementu, wodorotlenku wapnia, wody oraz piasku kwarcowego, w którym SiO₂ stanowi 98% masy. Podczas twardnienia zaprawy murarskiej przebiegają następujące procesy:

Ca(OH)_2(s) + SiO_2(s) → CaSiO_3(s) + H₂O_(c)

Ca(OH)_2(s) + CO_2(g) → CaCO_3(s) + H₂O_(c)

Druga z wymienionych przemian biegnie z udziałem tlenku węgla(IV) obecnego w powietrzu. Proces ten trwa nawet przez kilka lat od momentu sporządzenia zaprawy i jest praktycznie jedyną przyczyną tworzenia jonów węglanowych w docelowym produkcie.

Na podstawie: K. Schmidt-Szałowski, M. Szafran, E. Bobryk, J. Sentek, Technologia chemiczna. Przemysł nieorganiczny, Warszawa 2013.

W celu przygotowania zaprawy murarskiej często stosuje się cement portlandzki, w którym całkowita zawartość jonów wapnia stanowi około 40% masy. Do przygotowania pewnej zaprawy wykorzystano 25 kg cementu portlandzkiego, 12 kg ciasta wapiennego zawierającego 7,5% wody oraz piasek kwarcowy.

Oblicz, jaką ilość piasku kwarcowego należy odważyć, aby w świeżo przygotowanej zaprawie stosunek molowy SiO₂ do jonów Ca²⁺ wynosił 8,7. Wynik podaj w kilogramach z dokładnością do trzech cyfr znaczących.

W budownictwie stosuje się kilka rodzajów zapraw. Jedną z nich jest tzw. zaprawa murarska otrzymywana w wyniku zmieszania cementu, wodorotlenku wapnia, wody oraz piasku kwarcowego, w którym SiO₂ stanowi 98% masy. Podczas twardnienia zaprawy murarskiej przebiegają następujące procesy:

Ca(OH)_2(s) + SiO_2(s) → CaSiO_3(s) + H₂O_(c)

Ca(OH)_2(s) + CO_2(g) → CaCO_3(s) + H₂O_(c)

Druga z wymienionych przemian biegnie z udziałem tlenku węgla(IV) obecnego w powietrzu. Proces ten trwa nawet przez kilka lat od momentu sporządzenia zaprawy i jest praktycznie jedyną przyczyną tworzenia jonów węglanowych w docelowym produkcie.

Na podstawie: K. Schmidt-Szałowski, M. Szafran, E. Bobryk, J. Sentek, Technologia chemiczna. Przemysł nieorganiczny, Warszawa 2013.

Wykorzystywany w obu przemianach wodorotlenek występuje w postaci tzw. ciasta wapiennego, którym jest plastyczna masa powstała w wyniku gaszenia (lasowania) wapna palonego odpowiednim nadmiarem wody. Wapno palone uzyskuje się z kolei w wyniku prażenia w temperaturze 900 ^oC – 1300 ^oC węglanu wapnia.

Napisz równanie reakcji chemicznej, w wyniku której powstaje wapno palone oraz równanie reakcji jego lasowania.

W budownictwie stosuje się kilka rodzajów zapraw. Jedną z nich jest tzw. zaprawa murarska otrzymywana w wyniku zmieszania cementu, wodorotlenku wapnia, wody oraz piasku kwarcowego, w którym SiO₂ stanowi 98% masy. Podczas twardnienia zaprawy murarskiej przebiegają następujące procesy:

Ca(OH)_2(s) + SiO_2(s) → CaSiO_3(s) + H₂O_(c)

Ca(OH)_2(s) + CO_2(g) → CaCO_3(s) + H₂O_(c)

Druga z wymienionych przemian biegnie z udziałem tlenku węgla(IV) obecnego w powietrzu. Proces ten trwa nawet przez kilka lat od momentu sporządzenia zaprawy i jest praktycznie jedyną przyczyną tworzenia jonów węglanowych w docelowym produkcie.

Na podstawie: K. Schmidt-Szałowski, M. Szafran, E. Bobryk, J. Sentek, Technologia chemiczna. Przemysł nieorganiczny, Warszawa 2013.

Oceń, w którym z obszarów – leśnym, czy zurbanizowanym (miejskim) czas twardnienia tej samej zaprawy murarskiej będzie krótszy w tych samych warunkach ciśnienia i temperatury. Wybierz właściwe słowo w nawiasie, a następnie uzasadnij swój wybór odnosząc się do stężenia odpowiedniego substratu.

W celu odróżnienia roztworów kwasów – rozcieńczonego azotowego(V), stężonego siarkowego(VI) oraz rozcieńczonego solnego, do próbki każdego z nich wprowadzono opiłki cynkowe.

Napisz obserwacje towarzyszące przebiegowi tego doświadczenia, pozwalające odróżnić wymienione kwasy.

Podczas ćwiczeń laboratoryjnych, w kolbie miarowej o pojemności 500 ml przygotowano roztwór NaOH o stężeniu 0,5 mol∙dm^–3. Z naczynia tego pobrano następnie 50 cm³ cieczy i umieszczono w kolejnej kolbie. W celu wykonania próby zobojętnienia tej mieszaniny, w temperaturze 25 ^oC, pod ciśnieniem 1000 hPa odmierzono pewną objętość chlorowodoru i wprowadzono do jej zawartości, a następnie uzupełniono wodą destylowaną do objętości 100 cm³. Uzyskaną mieszaninę podzielono na dwie części o takiej samej masie i przeniesiono do zlewek z dodatkiem wskaźników – zieleni bromokrezolowej (zlewka 1.) oraz czerwieni fenolowej (zlewka 2.). Zamieszczone fotografie przedstawiają próbki pobrane z opisanych roztworów w temperaturze 25 ^oC.

Zakres pH roztworu można oszacować z pewnym błędem na podstawie barw jakie taki roztwór przyjmuje w obecności odpowiednich wskaźników kwasowo-zasadowych.

Na podstawie zamieszczonych fotografii oszacuj z dokładnością do cyfry jedności zakres wartości pH uzyskanego roztworu końcowego.

Podczas ćwiczeń laboratoryjnych, w kolbie miarowej o pojemności 500 ml przygotowano roztwór NaOH o stężeniu 0,5 mol∙dm^–3. Z naczynia tego pobrano następnie 50 cm³ cieczy i umieszczono w kolejnej kolbie. W celu wykonania próby zobojętnienia tej mieszaniny, w temperaturze 25 ^oC, pod ciśnieniem 1000 hPa odmierzono pewną objętość chlorowodoru i wprowadzono do jej zawartości, a następnie uzupełniono wodą destylowaną do objętości 100 cm³. Uzyskaną mieszaninę podzielono na dwie części o takiej samej masie i przeniesiono do zlewek z dodatkiem wskaźników – zieleni bromokrezolowej (zlewka 1.) oraz czerwieni fenolowej (zlewka 2.). Zamieszczone fotografie przedstawiają próbki pobrane z opisanych roztworów w temperaturze 25 ^oC.

Oblicz, jaka objętość chlorowodoru powinna zostać odmierzona w temperaturze 25 ^oC pod ciśnieniem 1000 hPa, a następnie wprowadzona do 50 cm³ wyjściowego roztworu NaOH, aby roztwór końcowy w temperaturze 25 ^oC miał pH = 7. Wynik podaj w centymetrach sześciennych.