DWMED

Przeprowadzono doświadczenie chemiczne, którego schemat ilustruje rysunek poniżej.

Podczas opisanego doświadczenia, w kolbie przebiegła reakcja chemiczna, której produktem był bezbarwny gaz o drażniącej woni. W wyniku wprowadzania tego związku chemicznego do roztworu oranżu metylowego, między cząsteczkami opisanego gazu i cząsteczkami wody przebiega pewna reakcja chemiczna. W efekcie tworzą się dwa rodzaje drobin ­­­– pierwsze z nich mają budowę przestrzenną o kształcie piramidy trygonalnej, a ich dostatecznie wysokie stężenie warunkuje czerwoną barwę roztworów oranżu metylowego. Drugi rodzaj powstałych drobin zawiera atom siarki i może pełnić (w zależności od warunków) rolę kwasu lub zasady Brønsteda.

W celu przeprowadzenia opisanego doświadczenia wykorzystano 100 cm³ 20-procentowego roztworu kwasu siarkowego(VI) o gęstości 1,14 g/cm³, który sporządzono rozcieńczając wodą destylowaną stężony (18-molowy) roztwór tego kwasu o gęstości 1,84 g/cm³.

Oblicz, jaką masę stężonego roztworu kwasu siarkowego(VI) oraz jaką masę wody destylowanej wykorzystano, w celu sporządzenia roztworu kwasu o podanym stężeniu?

W trzech nieopisanych zlewkach znajdowały się wodne roztwory – kwasu ortofosforowego(V), ortofosforanu(V) sodu oraz sacharozy. W celu identyfikacji zawartości naczyń przeprowadzono dwuetapowe doświadczenie chemiczne. W pierwszym etapie zbadano przewodnictwo elektryczne każdego z roztworów, co ilustruje rysunek poniżej:

Zaobserwowano wówczas, że po zamknięciu obwodu elektrycznego żarówki zaświeciły się w przypadku wykorzystania roztworów ze zlewek o numerach 1 oraz 3. W drugim etapie doświadczenia do roztworów znajdujących się w tych dwóch zlewkach wprowadzono po kilka kropli alkoholowego roztworu fenoloftaleiny.

Wyjaśnij, dlaczego po zamknięciu obwodu elektrycznego nie zaobserwowano świecenia się żarówki w przypadku wykorzystania roztworu zawartego w zlewce nr 2 podczas pierwszego etapu eksperymentu?

W trzech nieopisanych zlewkach znajdowały się wodne roztwory – kwasu ortofosforowego(V), ortofosforanu(V) sodu oraz sacharozy. W celu identyfikacji zawartości naczyń przeprowadzono dwuetapowe doświadczenie chemiczne. W pierwszym etapie zbadano przewodnictwo elektryczne każdego z roztworów, co ilustruje rysunek poniżej:

Zaobserwowano wówczas, że po zamknięciu obwodu elektrycznego żarówki zaświeciły się w przypadku wykorzystania roztworów ze zlewek o numerach 1 oraz 3. W drugim etapie doświadczenia do roztworów znajdujących się w tych dwóch zlewkach wprowadzono po kilka kropli alkoholowego roztworu fenoloftaleiny.

Fotografie 1. oraz 3. przedstawiają próbki roztworów pobranych ze zlewek o tych samych numerach, w których znajdował się dodatek roztworu fenoloftaleiny.

Zapisz zgodnie z teorią kwasów i zasad Brønsteda­–Lowry’ego równania chemiczne procesów, których przebieg skutkuje określonym odczynem roztworów – 1. oraz 3.

W trzech nieopisanych zlewkach znajdowały się wodne roztwory – kwasu ortofosforowego(V), ortofosforanu(V) sodu oraz sacharozy. W celu identyfikacji zawartości naczyń przeprowadzono dwuetapowe doświadczenie chemiczne. W pierwszym etapie zbadano przewodnictwo elektryczne każdego z roztworów, co ilustruje rysunek poniżej:

Zaobserwowano wówczas, że po zamknięciu obwodu elektrycznego żarówki zaświeciły się w przypadku wykorzystania roztworów ze zlewek o numerach 1 oraz 3. W drugim etapie doświadczenia do roztworów znajdujących się w tych dwóch zlewkach wprowadzono po kilka kropli alkoholowego roztworu fenoloftaleiny.

Określ, czy stosując wyłącznie  roztwór oranżu metylowego (bez badania przewodnictwa roztworów) możliwe byłoby odróżnienie od siebie zawartości wszystkich zlewek? Uzasadnij swoje stanowisko.

Podczas dwóch etapów produkcji kwasu siarkowego(VI), w fazie gazowej przebiegają następujące reakcje chemiczne:

S + O₂ ⟶ SO₂            ΔH^o = –297 kJ

2SO₂ + O₂ ⇄ 2SO₃     ΔH^o = –196 kJ

W przypadku drugiej z wymienionych przemian stosuje się katalizatory będące związkami wanadu, w których pierwiastkowi temu przypisuje się stopień utlenienia równy V.

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

Oceń poprawność poniższych zdań wpisując literę „P” (prawda) lub literę „F” (fałsz).

Podczas dwóch etapów produkcji kwasu siarkowego(VI), w fazie gazowej przebiegają następujące reakcje chemiczne:

S + O₂ ⟶ SO₂            ΔH^o = –297 kJ

2SO₂ + O₂ ⇄ 2SO₃     ΔH^o = –196 kJ

W przypadku drugiej z wymienionych przemian stosuje się katalizatory będące związkami wanadu, w których pierwiastkowi temu przypisuje się stopień utlenienia równy V.

Miarą wydajności reakcji utleniania tlenku siarki(IV) do tlenku siarki(VI) jest tzw. równowagowy stopień przemiany x, który opisany jest wyrażeniem:

We wzorze tym n_o[SO₂] to początkowa liczba moli SO₂, natomiast n[SO₂] jest liczbą moli tego gazu, jaka pozostała po ustaleniu się stanu równowagi.

Rysunek poniżej ilustruje zależność równowagowego stopnia przemiany tlenku siarki(IV) od temperatury pod ciśnieniem 0,1 MPa, gdy procentowy skład objętościowy wyjściowej mieszaniny gazów był następujący: 7% SO₂, 11% O₂ oraz 82% N₂.

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

Opisany proces prowadzono w reaktorze o stałej pojemności.

Oblicz procent objętościowy tlenku siarki(VI) w równowagowej mieszaninie gazów w temperaturze 510 ^oC. Przyjmij, że w tych warunkach prowadzenia procesu azot zawarty w wyjściowej mieszaninie jest substancją bierną chemicznie. Wynik podaj z dokładnością do dwóch cyfr znaczących.

Pewna blaszka wykonana ze stali została pokryta cienką warstwą srebra. Po pewnym czasie przedmiot uległ zarysowaniu, a stal w miejscu opisanego uszkodzenia skorodowała.

Wyjaśnij, dlaczego pomimo warstwy ochronnej, w miejscu zarysowania stal skorodowała.

W probówce umieszczono zakwaszony niewielkim nadmiarem H₃PO_4(aq) roztwór dwuchromianu(VI) potasu, a następnie wprowadzono do niego drucik miedziany. Zawartość naczynia ogrzano, a gdy po pewnym czasie stwierdzono brak dalszego postępu reakcji chemicznej – drucik usunięto.

Opisane doświadczenie roztwarzania miedzi w zakwaszonym roztworze dwuchromianu(VI) potasu powtórzono w większej skali. W tym celu wykorzystano większą masę każdego z substratów, lecz z zachowaniem takich samych stosunków ilościowych jak w przypadku pierwszego eksperymentu. Uzyskany po usunięciu nieprzereagowanej miedzi roztwór rozcieńczono wodą destylowaną do objętości 500 cm³. Sumaryczne stężenie zawartych w nim kationów metali wyniosło wtedy 0,05 mol∙dm^–3. W opisanym układzie umieszczono elektrody grafitowe połączone ze źródłem prądu stałego. Po zamknięciu obwodu elektrycznego rozpoczęto proces elektrolizy, który zakończono, gdy praktycznie wszystkie kationy metalu o wyższej wartości potencjału redukcji zostały usunięte z fazy wodnej.

Napisz w formie jonowej skróconej równanie reakcji chemicznej w wyniku której nastąpiło całkowite roztworzenie miedzi. Zastosuj metodę bilansu jonowo-elektronowego uwzględniając, że zastosowany kwas jest słabym elektrolitem, a w mieszaninie poreakcyjnej obecne były aniony diwodoroortofosforanowe(V). Oblicz o ile gramów zwiększyła się masa tej elektrody, na której wydzielił się metal. Spośród zamieszczonych fotografii (1.–3.) wybierz tę, która przedstawia próbkę roztworu po zakończeniu elektrolizy.

Potencjał półogniwa metalicznego M/M^x+ o potencjale standardowym E^o w temperaturze 298 K zależy od stężenia molowego (C) jonów potencjałotwórczych M^x+, co opisuje równanie Nernsta w postaci:

W stanie standardowym z dwóch półogniw metalicznych – manganowego oraz miedziowego zbudowano ogniwo chemiczne. Po pewnym czasie jaki upłynął od zamknięcia obwodu elektrycznego stwierdzono, że wartość SEM zmieniła się o 2 mV.

Uzupełnij podany schemat opisanego ogniwa według konwencji sztokholmskiej.

Potencjał półogniwa metalicznego M/M^x+ o potencjale standardowym E^o w temperaturze 298 K zależy od stężenia molowego (C) jonów potencjałotwórczych M^x+, co opisuje równanie Nernsta w postaci:

W stanie standardowym z dwóch półogniw metalicznych – manganowego oraz miedziowego zbudowano ogniwo chemiczne. Po pewnym czasie jaki upłynął od zamknięcia obwodu elektrycznego stwierdzono, że wartość SEM zmieniła się o 2 mV.

Podkreśl wyrażenia w nawiasach tak, aby powstały zdania prawdziwe.

W przemyśle chemicznym do prowadzenia niektórych reakcji chemicznych, takich jak sulfonowanie lub nitrowanie stosuje się dymiący kwas siarkowy(VI), zwany oleum. Jest to roztwór tlenku siarki(VI) w bezwodnym kwasie siarkowym(VI), przy czym zawartość procentowa SO₃ wynosi wówczas zwykle 20÷25% wagowych takiego roztworu. Proces sulfonowania benzenu z udziałem oleum przebiega w kilku etapach, co w sposób schematyczny ilustruje rysunek poniżej:

Na podstawie: K. Schmidt-Szałowski, M. Szafran, E. Bobryk, J. Sentek, Technologia chemiczna. Przemysł nieorganiczny, Warszawa 2013 oraz J. McMurry, Chemia organiczna, Warszawa 2012.

Podkreśl wyrażenia w nawiasach tak, aby powstały zdania prawdziwe.

W przemyśle chemicznym do prowadzenia niektórych reakcji chemicznych, takich jak sulfonowanie lub nitrowanie stosuje się dymiący kwas siarkowy(VI), zwany oleum. Jest to roztwór tlenku siarki(VI) w bezwodnym kwasie siarkowym(VI), przy czym zawartość procentowa SO₃ wynosi wówczas zwykle 20÷25% wagowych takiego roztworu.

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

Podczas rozcieńczania oleum wodą destylowaną przebiega reakcja chemiczna opisana równaniem:

SO₃ + H₂O ⟶ H₂SO₄

Oblicz, jaką masę oleum o stężeniu 20% oraz jaką masę wody destylowanej należy przygotować, w celu wyprodukowania jednej tony stężonego (96%) wodnego roztworu kwasu siarkowego(VI)? Wyniki obliczeń podaj w kilogramach, z dokładnością do drugiego miejsca po przecinku. Przyjmij, że opisany proces przebiega ze 100% wydajnością.

Trwałość izomerów geometrycznych zależy od tzw. oddziaływania przestrzennego (sterycznego) między dwoma objętościowymi podstawnikami po tej samej stronie wiązania podwójnego. Im oddziaływanie to jest silniejsze (podstawniki zajmują więcej miejsca w przestrzeni), tym izomer wykazuje mniejszą trwałość.

Na podstawie: J. McMurry, Chemia organiczna, Warszawa 2012.

Cząsteczki pewnego alkenu X zawierają pięć atomów węgla i występują w postaci izomerów geometrycznych cis-trans. Przeprowadzono doświadczenie chemiczne podczas którego przebiegły dwie współbieżne reakcje, zgodnie ze schematem:

X + HCl ⟶ A    oraz    X + HCl ⟶ B

Próbka substancji A stanowi parę enancjomerów, natomiast cząsteczki związku B nie wykazują czynności optycznej.

Oceń, czy równomolowa mieszanina enancjomerów związku chemicznego A wykazuje czynność optyczną?

Trwałość izomerów geometrycznych zależy od tzw. oddziaływania przestrzennego (sterycznego) między dwoma objętościowymi podstawnikami po tej samej stronie wiązania podwójnego. Im oddziaływanie to jest silniejsze (podstawniki zajmują więcej miejsca w przestrzeni), tym izomer wykazuje mniejszą trwałość.

Na podstawie: J. McMurry, Chemia organiczna, Warszawa 2012.

Cząsteczki pewnego alkenu X zawierają pięć atomów węgla i występują w postaci izomerów geometrycznych cis-trans. Przeprowadzono doświadczenie chemiczne podczas którego przebiegły dwie współbieżne reakcje, zgodnie ze schematem:

X + HCl ⟶ A    oraz    X + HCl ⟶ B

Próbka substancji A stanowi parę enancjomerów, natomiast cząsteczki związku B nie wykazują czynności optycznej.

Narysuj wzór półstrukturalny (grupowy) bardziej trwałego wśród izomerów geometrycznych alkenu X opisanego w informacji wprowadzającej.

W celu odróżnienia trzech związków chemicznych – propan-1-olu, acetonu oraz kwasu etanowego, w temperaturze 25 ^oC przygotowano zestaw trzech probówek zawierających wodny roztwór manganianu(VII) potasu o takim samym stężeniu molowym każda. W pierwszym etapie doświadczenia do opisanych naczyń w sposób losowy wprowadzano analizowaną substancję. Fotografie 1.–3. ilustrują zawartość naczyń po zakończeniu tego etapu eksperymentu. W drugim etapie do probówek, w których uzyskano roztwory o identycznym zabarwieniu wprowadzono nieco wodnego roztworu siarczanu(IV) potasu. Zawartość probówki, którą uprzednio ilustrowała fotografia nr 1 przyjęła wówczas wygląd, który ilustruje fotografia nr 4.

Przyporządkuj numerom probówek 1.–3. Wzory grupowe wprowadzonych do nich analizowanych związków chemicznych.