DWMED

W wodnych roztworach, między stałymi – dysocjacji zasadowej (K_b) zasady Brønsteda oraz stałą dysocjacji kwasowej (K_a) sprzężonego z nią kwasu istnieje relacja zwana iloczynem jonowym wody (K_w), który w temperaturze 298 K ma wartość 10^–14:

K_w = K_a∙K_b

Jeśli do wodnego roztworu wprowadzona zostanie sól zawierająca określony wodoroanion, możliwe jest wówczas ustalenie, czy taki jon w wodnym roztworze łatwiej ulega dysocjacji kwasowej – odszczepia proton, czy dysocjacji zasadowej, stanowiąc wtedy jego akceptor.

Na podstawie: A. Hulanicki, Reakcje kwasów i zasad w chemii analitycznej, Warszawa 2016.

W temperaturze 298 K do zlewki zawierającej 200 cm³ wodnego roztworu wodorotlenku sodu o stężeniu 0,1 mol∙dm^–3 wprowadzono 100 cm³ roztworu kwasu fosforowego(V) o takim samym stężeniu molowym oraz tej samej temperaturze, jak roztwór wodorotlenku.

Woda ulega procesowi autodysocjacji, dlatego w każdym wodnym roztworze ustala się równowaga, którą w temperaturze 298 K opisuje iloczyn jonowy wody o wartości 10^–14:

H₂O + H₂O ⇄ OH^– + H₃O⁺

Z równowagi tej wynika, że w ujęciu teorii Brønsteda-Lowry’ego proces zobojętniania kwasu zasadą jest reakcją odwrotną względem autodysocjacji wody.

Po wprowadzeniu roztworu kwasu fosforowego(V) do roztworu zasady i dokładnym wymieszaniu zawartości naczynia stwierdzono, że temperatura uzyskanego roztworu była wyższa niż 298 K.

Spośród podanych poniżej dwóch wartości iloczynu jonowego wody wybierz podkreślając tę, która odpowiada temperaturze wyższej niż 298 K. Uzasadnij wybór.

W wodnych roztworach, między stałymi – dysocjacji zasadowej (K_b) zasady Brønsteda oraz stałą dysocjacji kwasowej (K_a) sprzężonego z nią kwasu istnieje relacja zwana iloczynem jonowym wody (K_w), który w temperaturze 298 K ma wartość 10^–14:

K_w = K_a∙K_b

Jeśli do wodnego roztworu wprowadzona zostanie sól zawierająca określony wodoroanion, możliwe jest wówczas ustalenie, czy taki jon w wodnym roztworze łatwiej ulega dysocjacji kwasowej – odszczepia proton, czy dysocjacji zasadowej, stanowiąc wtedy jego akceptor.

Na podstawie: A. Hulanicki, Reakcje kwasów i zasad w chemii analitycznej, Warszawa 2016.

W temperaturze 298 K do zlewki zawierającej 200 cm³ wodnego roztworu wodorotlenku sodu o stężeniu 0,1 mol∙dm^–3 wprowadzono 100 cm³ roztworu kwasu fosforowego(V) o takim samym stężeniu molowym oraz tej samej temperaturze, jak roztwór wodorotlenku.

W celu przygotowania roztworu kwasu fosforowego(V) użytego podczas opisanego doświadczenia z roztworem NaOH wykorzystano taki jego roztwór, w którym dysocjacji w temperaturze 298 K ulega 111 cząsteczek H₃PO₄ spośród każdego tysiąca cząsteczek kwasu.

Na podstawie niezbędnych obliczeń ustal, jakich objętości – wody oraz opisanego roztworu kwasu użyto, w celu przygotowania docelowego roztworu. Przyjmij, że objętość docelowego roztworu równa jest sumie objętości roztworu kwasu oraz wody.

W wodnych roztworach, między stałymi – dysocjacji zasadowej (K_b) zasady Brønsteda oraz stałą dysocjacji kwasowej (K_a) sprzężonego z nią kwasu istnieje relacja zwana iloczynem jonowym wody (K_w), który w temperaturze 298 K ma wartość 10^–14:

K_w = K_a∙K_b

Jeśli do wodnego roztworu wprowadzona zostanie sól zawierająca określony wodoroanion, możliwe jest wówczas ustalenie, czy taki jon w wodnym roztworze łatwiej ulega dysocjacji kwasowej – odszczepia proton, czy dysocjacji zasadowej, stanowiąc wtedy jego akceptor.

Na podstawie: A. Hulanicki, Reakcje kwasów i zasad w chemii analitycznej, Warszawa 2016.

W temperaturze 298 K do zlewki zawierającej 200 cm³ wodnego roztworu wodorotlenku sodu o stężeniu 0,1 mol∙dm^–3 wprowadzono 100 cm³ roztworu kwasu fosforowego(V) o takim samym stężeniu molowym oraz tej samej temperaturze, jak roztwór wodorotlenku.

Po zakończeniu reakcji chemicznej z uzyskanego roztworu odparowano wodę uzyskując hydrat. W jego kryształach na 1 mol soli bezwodnej przypadają 2 mole wody.

Wykonaj niezbędne obliczenia, a następnie napisz wzór sumaryczny soli stanowiącej stałą pozostałość po odparowaniu wody z uzyskanego w wyżej opisany sposób roztworu.

W wodnych roztworach, między stałymi – dysocjacji zasadowej (K_b) zasady Brønsteda oraz stałą dysocjacji kwasowej (K_a) sprzężonego z nią kwasu istnieje relacja zwana iloczynem jonowym wody (K_w), który w temperaturze 298 K ma wartość 10^–14:

K_w = K_a∙K_b

Jeśli do wodnego roztworu wprowadzona zostanie sól zawierająca określony wodoroanion, możliwe jest wówczas ustalenie, czy taki jon w wodnym roztworze łatwiej ulega dysocjacji kwasowej – odszczepia proton, czy dysocjacji zasadowej, stanowiąc wtedy jego akceptor.

Na podstawie: A. Hulanicki, Reakcje kwasów i zasad w chemii analitycznej, Warszawa 2016.

W temperaturze 298 K do zlewki zawierającej 200 cm³ wodnego roztworu wodorotlenku sodu o stężeniu 0,1 mol∙dm^–3 wprowadzono 100 cm³ roztworu kwasu fosforowego(V) o takim samym stężeniu molowym oraz tej samej temperaturze, jak roztwór wodorotlenku.

Po zakończeniu reakcji chemicznej z uzyskanego roztworu odparowano wodę uzyskując hydrat. W jego kryształach na 1 mol soli bezwodnej przypadają 2 mole wody.

Podkreśl wyrażenia w nawiasach tak, aby powstało zdanie prawdziwe.

Aniony trijodkowe można otrzymać w kilkuetapowym procesie reakcyjnym, przebiegającym w środowisku kwasowym z udziałem jodku potasu oraz nadtlenku wodoru, co sprowadza się do przebiegu kilku przemian chemicznych:

Reakcja 1.               I^– + H⁺ + H₂O₂ → HIO + H₂O      etap wolny

Reakcja 2.              HIO + I^– + H⁺ → I₂ + H₂O            etap szybki

Reakcja 3.              I^– + I₂ → I₃^–                                      etap szybki

W roztworach o pH niższym niż 3, szybkość opisanego procesu zależy od stężeń wszystkich substratów. W temperaturze 25 ^oC stała szybkości reakcji limitującej szybkość procesu przyjmuje wtedy wartość 0,18 dm⁶∙mol^–2∙s^–1.

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

Reakcję prowadzono w roztworze o objętości 1250 cm³, w którym stężenie początkowe kationów wodoru było równe 0,5 mol∙dm^–3. W momencie rozpoczęcia reakcji stosunek molowy znajdujących się w tym roztworze – jodku potasu do nadtlenku wodoru wynosił 4:1.

Napisz równanie kinetyczne opisanej przemiany chemicznej.

Aniony trijodkowe można otrzymać w kilkuetapowym procesie reakcyjnym, przebiegającym w środowisku kwasowym z udziałem jodku potasu oraz nadtlenku wodoru, co sprowadza się do przebiegu kilku przemian chemicznych:

Reakcja 1.               I^– + H⁺ + H₂O₂ → HIO + H₂O      etap wolny

Reakcja 2.              HIO + I^– + H⁺ → I₂ + H₂O            etap szybki

Reakcja 3.              I^– + I₂ → I₃^–                                      etap szybki

W roztworach o pH niższym niż 3, szybkość opisanego procesu zależy od stężeń wszystkich substratów. W temperaturze 25 ^oC stała szybkości reakcji limitującej szybkość procesu przyjmuje wtedy wartość 0,18 dm⁶∙mol^–2∙s^–1.

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

Reakcję prowadzono w roztworze o objętości 1250 cm³, w którym stężenie początkowe kationów wodoru było równe 0,5 mol∙dm^–3. W momencie rozpoczęcia reakcji stosunek molowy znajdujących się w tym roztworze – jodku potasu do nadtlenku wodoru wynosił 4:1.

Oblicz szybkość tej reakcji chemicznej w temperaturze 25 ^oC, w momencie jej rozpoczęcia, jeśli początkowe stężenie jodku potasu wynosiło 0,1 mol∙dm^–3.

Aniony trijodkowe można otrzymać w kilkuetapowym procesie reakcyjnym, przebiegającym w środowisku kwasowym z udziałem jodku potasu oraz nadtlenku wodoru, co sprowadza się do przebiegu kilku przemian chemicznych:

Reakcja 1.               I^– + H⁺ + H₂O₂ → HIO + H₂O      etap wolny

Reakcja 2.              HIO + I^– + H⁺ → I₂ + H₂O            etap szybki

Reakcja 3.              I^– + I₂ → I₃^–                                      etap szybki

W roztworach o pH niższym niż 3, szybkość opisanego procesu zależy od stężeń wszystkich substratów. W temperaturze 25 ^oC stała szybkości reakcji limitującej szybkość procesu przyjmuje wtedy wartość 0,18 dm⁶∙mol^–2∙s^–1.

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

Utlenianie jonów jodkowych nadtlenkiem wodoru może przebiegać przy udziale lub bez udziału katalizatora.

Napisz w formie jonowej skróconej równanie sumaryczne opisanego procesu tworzenia jonów trijodkowych.

Aniony trijodkowe można otrzymać w kilkuetapowym procesie reakcyjnym, przebiegającym w środowisku kwasowym z udziałem jodku potasu oraz nadtlenku wodoru, co sprowadza się do przebiegu kilku przemian chemicznych:

Reakcja 1.               I^– + H⁺ + H₂O₂ → HIO + H₂O      etap wolny

Reakcja 2.              HIO + I^– + H⁺ → I₂ + H₂O            etap szybki

Reakcja 3.              I^– + I₂ → I₃^–                                      etap szybki

W roztworach o pH niższym niż 3, szybkość opisanego procesu zależy od stężeń wszystkich substratów. W temperaturze 25 ^oC stała szybkości reakcji limitującej szybkość procesu przyjmuje wtedy wartość 0,18 dm⁶∙mol^–2∙s^–1.

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

Utlenianie jonów jodkowych nadtlenkiem wodoru może przebiegać przy udziale lub bez udziału katalizatora.

Oceń, czy w przedstawionym procesie bierze udział katalizator. Uzasadnij odpowiedź.

W reaktorze o stałej pojemności zmieszano 2 mole azotu z 6 molami wodoru i w pewnych warunkach ciśnienia (p) oraz temperatury (T) przeprowadzono reakcję chemiczną:

3H_2(g) + N_2(g) ⇄ 2NH_3(g)

Stwierdzono, że w uzyskanej w stanie równowagi mieszaninie stosunek objętościowy substancji, między cząsteczkami której tworzą się wiązania wodorowe do substancji o najmniejszej masie cząsteczkowej wynosi 1.

Ustal na podstawie niezbędnych obliczeń wydajność reakcji syntezy amoniaku w opisanych warunkach ciśnienia i temperatury.

W reaktorze o stałej pojemności zmieszano 2 mole azotu z 6 molami wodoru i w pewnych warunkach ciśnienia (p) oraz temperatury (T) przeprowadzono reakcję chemiczną:

3H_2(g) + N_2(g) ⇄ 2NH_3(g)

Stwierdzono, że w uzyskanej w stanie równowagi mieszaninie stosunek objętościowy substancji, między cząsteczkami której tworzą się wiązania wodorowe do substancji o najmniejszej masie cząsteczkowej wynosi 1.

Oceń, jak na wydajność syntezy amoniaku w podanych warunkach ciśnienia i temperatury wpłynęłoby przeprowadzenie reakcji bez udziału katalizatora? W tym celu podkreśl właściwe wyrażenia w nawiasach.

W reaktorze o stałej pojemności zmieszano 2 mole azotu z 6 molami wodoru i w pewnych warunkach ciśnienia (p) oraz temperatury (T) przeprowadzono reakcję chemiczną:

3H_2(g) + N_2(g) ⇄ 2NH_3(g)

Stwierdzono, że w uzyskanej w stanie równowagi mieszaninie stosunek objętościowy substancji, między cząsteczkami której tworzą się wiązania wodorowe do substancji o najmniejszej masie cząsteczkowej wynosi 1.

Wyjaśnij, dlaczego prowadzenie tego procesu pod ciśnieniem wyższym niż ciśnienie p poskutkowałoby zwiększeniem wydajności tworzenia amoniaku w tej samej temperaturze.

Pallad jest metalem leżącym w 10. grupie układu okresowego pierwiastków chemicznych. Jego związki chemiczne znalazły liczne zastosowania nie tylko w przemyśle chemicznym, ale również w układach analitycznych. Na przykład chlorek palladu(II) obecny jest w detektorach czadu – silnie toksycznego, bezbarwnego, bezwonnego gazu, który wykazuje około 200-krotnie silniejszą zdolność do wiązania się z zawartymi w hemoglobinie jonami żelaza niż tlen. Niektóre detektory opisanego gazu wyposażone są w ogniwa chemiczne o określonej wartości SEM, którego wartość ulega zmianie w momencie, gdy w powietrzu znajdującym się w pomieszczeniu obecny będzie tlenek węgla(II). Zmiana wartości SEM ogniwa powoduje natychmiastowe uruchomienie sygnału alarmowego urządzenia. Opisane działanie czujnika możliwe jest ze względu na różnice potencjałów elektrochemicznych półogniw:

Pd²⁺ + 2ē ⇄ Pd                                                E^o = 0,915 V

CO₂ + 2H₃O⁺ + 2ē ⇄ CO + 3H₂O               E^o = –0,52 V

Na podstawie: J. M. Berg i inni, Biochemia, Warszawa 2022 oraz W. Mizerski, Tablice chemiczne, Warszawa 2013.

Napisz cząsteczkowe równanie reakcji chemicznej stanowiącej podstawę działania opisanego czujnika czadu oraz podaj wartość standardowej siły elektromotorycznej znajdującego się w nim ogniwa chemicznego.

Pallad jest metalem leżącym w 10. grupie układu okresowego pierwiastków chemicznych. Jego związki chemiczne znalazły liczne zastosowania nie tylko w przemyśle chemicznym, ale również w układach analitycznych. Na przykład chlorek palladu(II) obecny jest w detektorach czadu – silnie toksycznego, bezbarwnego, bezwonnego gazu, który wykazuje około 200-krotnie silniejszą zdolność do wiązania się z zawartymi w hemoglobinie jonami żelaza niż tlen. Niektóre detektory opisanego gazu wyposażone są w ogniwa chemiczne o określonej wartości SEM, którego wartość ulega zmianie w momencie, gdy w powietrzu znajdującym się w pomieszczeniu obecny będzie tlenek węgla(II). Zmiana wartości SEM ogniwa powoduje natychmiastowe uruchomienie sygnału alarmowego urządzenia. Opisane działanie czujnika możliwe jest ze względu na różnice potencjałów elektrochemicznych półogniw:

Pd²⁺ + 2ē ⇄ Pd                                                E^o = 0,915 V

CO₂ + 2H₃O⁺ + 2ē ⇄ CO + 3H₂O               E^o = –0,52 V

Na podstawie: J. M. Berg i inni, Biochemia, Warszawa 2022 oraz W. Mizerski, Tablice chemiczne, Warszawa 2013.

Wzór elektronowy cząsteczki tlenku węgla(II) można zilustrować rysunkiem:

Kationy żelaza(II) obecne w hemoglobinie przyłączają cząsteczki CO wykorzystując obecną w atomie węgla niewiążącą parę elektronową. W ten sposób tworzą się kompleksy zwane karboksyhemoglobiną.

Uwzględniając sposób, w jaki tworzy się opisane wiązanie chemiczne podaj jego nazwę.

Izobutylen (2-metylopropen) jest jednym z najbardziej pożądanych surowców stosowanych w licznych syntezach organicznych. Jednym ze sposobów jego pozyskiwania jest reakcja odwodornienia 2-metylopropanu. Rysunek poniżej ilustruje zależność składu równowagowej mieszaniny reagentów (substratu reakcji – izobutanu, czyli 2-metylopropanu oraz produktów tej przemiany – izobutylenu i wodoru) od temperatury prowadzenia procesu.

Na podstawie: E. Grzywa, J. Molenda, Technologia podstawowych syntez organicznych. Tom 2, Warszawa 2008.

Stosując wzory grupowe związków organicznych napisz równanie reakcji odwodornienia izobutanu.

Izobutylen (2-metylopropen) jest jednym z najbardziej pożądanych surowców stosowanych w licznych syntezach organicznych. Jednym ze sposobów jego pozyskiwania jest reakcja odwodornienia 2-metylopropanu. Rysunek poniżej ilustruje zależność składu równowagowej mieszaniny reagentów (substratu reakcji – izobutanu, czyli 2-metylopropanu oraz produktów tej przemiany – izobutylenu i wodoru) od temperatury prowadzenia procesu.

Na podstawie: E. Grzywa, J. Molenda, Technologia podstawowych syntez organicznych. Tom 2, Warszawa 2008.

Określ, czy efekt cieplny reakcji uwodornienia izobutylenu ma wartość ujemną. Uzasadnij odpowiedź.