DWMED

Atomy pierwiastków chemicznych mogą występować w różnych stanach energetycznych. Stan o najniższej energii nazywa się stanem podstawowym, a stany o wyższych energiach to stany wzbudzone. Atom X w stanie podstawowym ma elektrony rozmieszczone na trzech powłokach. Poza tym wiadomo, że dwie podpowłoki należące do zewnętrznej powłoki nie mają pustych orbitali, a jedna z nich zawiera dwa niesparowane elektrony.

W pewnych warunkach atom X w stanie podstawowym pochłonął energię. Nastąpiła zmiana stanu energetycznego tylko jednego elektronu, co spowodowało wzrost liczby niesparowanych elektronów w tym atomie. Przed wzbudzeniem stan tego elektronu był opisywany wartościami liczb kwantowych 𝑛 = 3, 𝑙 = 1, a po wzbudzeniu zmieniła się tylko wartość liczby pobocznej (orbitalnej).

Uzupełnij poniższy schemat, tak aby przedstawiał on klatkowy zapis konfiguracji elektronowej atomu X w opisanym stanie wzbudzonym.

Atomy pierwiastków chemicznych mogą występować w różnych stanach energetycznych. Stan o najniższej energii nazywa się stanem podstawowym, a stany o wyższych energiach to stany wzbudzone. Atom X w stanie podstawowym ma elektrony rozmieszczone na trzech powłokach. Poza tym wiadomo, że dwie podpowłoki należące do zewnętrznej powłoki nie mają pustych orbitali, a jedna z nich zawiera dwa niesparowane elektrony.

Uzupełnij poniższą tabelę. Wpisz symbol pierwiastka X, numer okresu i numer grupy w układzie okresowym oraz symbol bloku konfiguracyjnego, do którego należy pierwiastek X.

Na poniższym rysunku przedstawiono kontury dwóch orbitali atomowych A i B należących do tej samej podpowłoki elektronowej.

Uzupełnij zdania dotyczące przedstawionych na rysunku orbitali atomowych A i B.

Atomy tlenu i atomy fluoru tworzą aniony o konfiguracji tego samego gazu szlachetnego. W tabeli przedstawiono modele atomu tlenu i atomu fluoru oraz ich prostych jonów. Dana barwa modelu odnosi się do konkretnego pierwiastka.

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

Uzupełnij tabelę. Napisz symbol atomu lub wzór jonu, który odpowiada każdemu z przedstawionych modeli.

Reakcja syntezy amoniaku przebiega zgodnie z równaniem:

N₂ (g) + 3H₂ (g) ⇄ 2NH₃ (g)

W temperaturze T i pod ciśnieniem p do syntezy amoniaku użyto 8,0 dm³ mieszaniny azotu i wodoru, w której objętość azotu stanowiła 25 %. Stwierdzono, że w wyniku reakcji otrzymano 5,0 dm³ mieszaniny gazów w stanie równowagi (wszystkie gazy odmierzono w tych samych warunkach).

Oblicz wydajność reakcji syntezy amoniaku w opisanych warunkach. Wynik zapisz w procentach.

Poniżej przedstawiono przebieg przemiany jądrowej, która zachodzi w wyniku bombardowania jąder pewnego izotopu uranu przyśpieszonymi cząstkami 𝛼.

Powstający nuklid X jest nietrwały i ulega rozpadowi β^–, którego produktem jest izotop ameryku ²⁴¹Am.

Na podstawie: A. Czerwiński, Energia jądrowa i promieniotwórczość, Warszawa 1998.

Napisz równanie opisanej przemiany jądrowej, w której powstaje nuklid X. Uzupełnij wszystkie pola w poniższym schemacie. Zastosuj symbole chemiczne pierwiastków.

Dwa pierwiastki umownie oznaczone symbolami E i X tworzą jony proste o wzorach E²⁺ i X^2–. Oba te jony mają konfigurację neonu. Na poniższym modelu przedstawiono budowę kryształu substancji o wzorze ogólnym EX.

Napisz wzór związku, którego model przedstawiono powyżej. Użyj symboli chemicznych pierwiastków.

Dwa pierwiastki umownie oznaczone symbolami E i X tworzą jony proste o wzorach E²⁺ i X^2–. Oba te jony mają konfigurację neonu. Na poniższym modelu przedstawiono budowę kryształu substancji o wzorze ogólnym EX.

Rozstrzygnij, czy krystaliczna substancja EX jest przewodnikiem czy izolatorem prądu elektrycznego. Odpowiedź uzasadnij.

Chlorek fosforu(V) o wzorze PCl₅ ulega rozkładowi zgodnie z równaniem:

PCl₅ (g) ⇄ PCl₃ (g) + Cl₂ (g)                    ΔH > 0

Do cylindrycznego reaktora z ruchomym tłokiem wprowadzono 25,0 g stałego chlorku fosforu(V) i wypompowano całe powietrze. Zawartość reaktora ogrzano do temperatury 260 °C, co początkowo spowodowało sublimację całego chlorku fosforu(V), a w dalszej kolejności jego rozkład termiczny. W układzie utrzymywano stałe ciśnienie równe 1013 hPa, natomiast zmianie ulegała objętość mieszaniny gazów w reaktorze. W chwili 𝑡 w układzie ustaliła się równowaga. Gęstość równowagowej mieszaniny gazów w reaktorze wynosiła d = 2,63 g∙dm⁻³.

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

Oblicz wartość stężeniowej stałej równowagi reakcji dysocjacji termicznej chlorku fosforu(V) w temperaturze 260 °C. Przyjmij: R = 83,14 hPa∙dm³∙mol^–1∙K^–1, M_PCl5 = 208,5 g∙mol^–1, M_PCl3 = 137,5 g∙mol^–1.

Chlorek fosforu(V) o wzorze PCl₅ ulega rozkładowi zgodnie z równaniem:

PCl₅ (g) ⇄ PCl₃ (g) + Cl₂ (g)                    ΔH > 0

Na poniższym wykresie przedstawiono zmianę stężenia molowego chlorku fosforu(V) PCl₅ w trakcie – opisanej w informacji wstępnej – reakcji prowadzonej w temperaturze 260 °C.

Tę reakcję przeprowadzono ponownie w tym samym reaktorze. Zmieniono jedynie temperaturę, w której znajdował się układ – wynosiła ona 400 °C. Poniżej zestawiono wykresy przedstawiające zależność stężenia PCl₅ od czasu. Osie na wszystkich wykresach są wyskalowane tak samo.

Rozstrzygnij, na którym z poniższych wykresów (1.–4.) niebieska linia przedstawia zmianę stężenia molowego chlorku fosforu(V) PCl₅ w trakcie reakcji prowadzonej w wyższej temperaturze. Odpowiedź uzasadnij – zapisz dwa różne argumenty.

Zbadano, jak w warunkach izotermicznych (𝑇 = const) stężenia reagentów X i Y wpływają na szybkość reakcji chemicznej:

X (g) + Y (g) → XY (g)

Ogólne równanie kinetyczne opisanej reakcji ma postać

Ustalono, że:

– stężenie reagenta X nie ma wpływu na szybkość reakcji,

– szybkość reakcji zależy od stężenia reagenta Y w sposób przedstawiony na wykresie.

Uzupełnij zdania. Zaznacz jedną odpowiedź spośród podanych w każdym nawiasie.

Przeprowadzono doświadczenie, w którym do probówki z wodnym roztworem soli pewnego metalu M (zdjęcie 1.), wprowadzono wodny roztwór wodorotlenku potasu o niewielkim stężeniu (etap I) i stwierdzono, że wytrącony osad nie roztwarza się w nadmiarze odczynnika (zdjęcie 2.). Do otrzymanej mieszaniny wkroplono stężony wodny roztwór amoniaku (etap II). W wyniku reakcji powstały jony o wzorze [M(NH₃)₄]²⁺. Wygląd zawartości probówki po zakończeniu doświadczenia przedstawiono na zdjęciu 3.

Spośród soli, których wzory wymieniono poniżej, zaznacz tę, której roztwór mógł znajdować się w probówce na początku doświadczenia.

Wodorotlenki metali ciężkich są nietrwałe i łatwo ulegają rozkładowi. W celu zbadania jednej z takich reakcji przeprowadzono następujące doświadczenie: w warunkach beztlenowych z roztworu FeCl₂ wytrącono wodorotlenek żelaza(II). Po pewnym czasie stwierdzono, że z mieszaniny poreakcyjnej wydziela się bezbarwny gaz, który zapala się wybuchowo. Po ustaniu objawów reakcji jej stały produkt odsączono i całkowicie usunięto z niego wodę. Badanie składu tego związku wykazało, że jest to tlenek, zawierający 72,36 % masowych żelaza.

Na podstawie: M. Ma, Y. Zhang, Z. Gou i N. Gu, Nanoscale Research Letters, 8 (2013) 16.

Na podstawie obliczeń ustal wzór otrzymanego tlenku żelaza.

Wodorotlenki metali ciężkich są nietrwałe i łatwo ulegają rozkładowi. W celu zbadania jednej z takich reakcji przeprowadzono następujące doświadczenie: w warunkach beztlenowych z roztworu FeCl₂ wytrącono wodorotlenek żelaza(II). Po pewnym czasie stwierdzono, że z mieszaniny poreakcyjnej wydziela się bezbarwny gaz, który zapala się wybuchowo. Po ustaniu objawów reakcji jej stały produkt odsączono i całkowicie usunięto z niego wodę. Badanie składu tego związku wykazało, że jest to tlenek, zawierający 72,36 % masowych żelaza.

Na podstawie: M. Ma, Y. Zhang, Z. Gou i N. Gu, Nanoscale Research Letters, 8 (2013) 16.

Napisz w formie cząsteczkowej równanie reakcji rozkładu wodorotlenku żelaza(II), której produktem jest opisany tlenek.

Molową entalpię spalania butan-1-olu można wyznaczyć doświadczalnie. W tym celu szklany palnik napełnia się butan-1-olem, a następnie waży. Za pomocą tak przygotowanego palnika ogrzewa się kolbę zawierającą wodę o znanej masie. Proces spalania alkoholu prowadzi się przez pewien czas, przy czym stale kontroluje się za pomocą termometru temperaturę wody w kolbie. Na zakończenie doświadczenia palnik waży się powtórnie.

Przeprowadzono opisane doświadczenie i na podstawie zmiany temperatury wody określono, że w tym doświadczeniu woda pobrała 𝑄=50 400 J energii cieplnej pochodzącej ze spalania butan-1-olu.

W tabeli poniżej zestawiono dane z pomiaru masy palnika podczas doświadczenia.

Napisz równanie reakcji spalania całkowitego butan-1-olu. Zastosuj wzory sumaryczne substratów i produktów.