DWMED

Mleko jest układem stanowiącym mieszaninę różnych substancji chemicznych, a jego gęstość wynosi zwykle 1,03 g/cm³. Za nieco słodki smak odpowiada obecność znajdującej się w nim laktozy – dwucukru o wzorze sumarycznym C₁₂H₂₂O₁₁, który w mleku krowim stanowi około 4,6% masy. W sprzyjających warunkach, w obecności odpowiednich bakterii laktoza zostaje przekształcona w kwas mlekowy:

C₁₂H₂₂O₁₁ + H₂O ⟶ 4C₃H₆O₃

Wykonując niezbędne obliczenia określ przybliżoną liczbę cząsteczek wody przypadających na jedną cząsteczkę laktozy w mleku krowim o podanej w informacji wprowadzającej zawartości laktozy i zawartości wody równej 92% wagowych. Podczas wykonywania obliczeń zastosuj przybliżenia wartości liczbowych do piątego miejsca po przecinku.

Metanol można otrzymać z gazu syntezowego zgodnie z równaniem:

CO + 2H₂ → CH₃OH

W celu przeprowadzenia syntezy metanolu przygotowano 24 g stechiometrycznej mieszaniny tlenku węgla(II) i wodoru. Po zakończeniu procesu stwierdzono, że pozostały wodór w warunkach normalnych zajmuje objętość 6,72 dm³.

Ustal na podstawie niezbędnych obliczeń wydajność opisanej reakcji syntezy metanolu.

Do redukcji tlenku żelaza(III) w procesie wielkopiecowym używa się koksu, czyli mieszaniny stanowiącej pierwiastkowy węgiel wraz z niewielką ilością zanieczyszczeń. Równanie jednej z przebiegających wówczas reakcji chemicznych, w wyniku której powstaje żelazo z wydajnością 60% można przedstawić w postaci:

Fe₂O₃ + 3C → 2Fe + 3CO

Oblicz, ile kilogramów żelaza można uzyskać w wyniku powyższej przemiany, jeśli dysponujemy 100 kg koksu zawierającego 6% zanieczyszczeń, które nie biorą udziału w reakcji chemicznej.

W ogniwie Volty blaszki – cynkowa oraz miedziana zanurzone są w rozcieńczonym roztworze kwasu siarkowego(VI). W celu zamknięcia obwodu elektrycznego, wystające ponad powierzchnię roztworu końce tych blaszek połączone są wówczas przewodnikiem.

Napisz równania reakcji elektrodowych jakie przebiegają w pracującym ogniwie Volty.

W celu usunięcia pozostałości organicznych ze szkła laboratoryjnego stosuje się tzw. roztwór piranię (ang. piranha solution). Jest to mieszanina 96-procentowego roztworu kwasu siarkowego(VI) o gęstości 1,84 g/cm³ i perhydrolu, czyli 30-procentowego roztworu nadtlenku wodoru o gęstości 1,11 g/cm³. Oba składniki roztworu pirania miesza się w stosunku objętościowym (odpowiednio) 7:3, a produktem przebiegającej reakcji chemicznej jest kwas nadtlenosiarkowy (H₂SO₅) oraz woda.

Na podstawie: A. Asgar i inni, Photodefinable polydimethylsiloxane (PDMS) for rapid lab-on-a-chip prototyping, Lab on a Chip 2007.

Oblicz, ile cząsteczek wody przypada na dziesięć cząsteczek nadtlenku wodoru w roztworze perhydrolu o podanym w informacji wprowadzającej stężeniu?

Próbkę azotanu(V) baru, w której jony azotanowe(V) ważyły 2,79 g rozpuszczono w wodzie destylowanej. Uzyskany roztwór wprowadzono do wodnego roztworu siarczanu(VI) sodu zawierającego 2,84 g rozpuszczonej całkowicie soli. W naczyniu przebiegła reakcja chemiczna opisana równaniem:

Na₂SO₄ + Ba(NO₃)₂ ⟶ BaSO₄↓ + 2NaNO₃

Powstały osad odsączono, przemyto, wysuszono i zważono uzyskując w ten sposób 4,32 g siarczanu(VI) baru.

Oblicz procentową wydajność procesu prowadzącego do uzyskania podanej masy siarczanu(VI) baru. Wynik podaj z dokładnością do pierwszego miejsca po przecinku.

Do reaktora wprowadzono 8 g metanu. Zawartość naczynia ogrzano do temperatury T, co poskutkowało przebiegiem reakcji chemicznej:

CH_4(g) → C_(s) + 2H_2(g)

Po jej zakończeniu stwierdzono, że znajdujące się w układzie reagenty, gazowe zajmują objętość 16,8 dm³ w przeliczeniu na warunki normalne.

Oblicz procentową wydajność reakcji rozkładu metanu w opisanych warunkach.

Stopień przereagowania substratu w danej reakcji chemicznej jest to stosunek jego ilości jaka weszła w reakcję do ilości początkowej. Jeśli substraty zmieszane zostały w stosunku stechiometrycznym, wówczas wielkość ta równa jest co do wartości wydajności reakcji chemicznej. W jednym z etapów produkcji kwasu azotowego(V) przebiega reakcja chemiczna:

4NH₃ + 5O₂ → 4NO + 6H₂O

Do reaktora o pojemności 1 m³ wprowadzono 11 moli mieszaniny amoniaku z powietrzem, w której substraty opisanej przemiany pozostawały w stosunku stechiometrycznym. Po zainicjowaniu reakcji chemicznej, a następnie jej zakończeniu stwierdzono, że powstało 1,44 mola tlenku azotu(II).

Określ procentowy stopień przereagowania każdego z substratów oraz wydajność reakcji.

Stopień przereagowania substratu w danej reakcji chemicznej jest to stosunek jego ilości jaka weszła w reakcję do ilości początkowej. Jeśli substraty zmieszane zostały w stosunku stechiometrycznym, wówczas wielkość ta równa jest co do wartości wydajności reakcji chemicznej. Karbid reaguje z wodą zgodnie z równaniem:

CaC₂ + 2H₂O → Ca(OH)₂ + C₂H₂

W kolbie odważono 16 g pokruszonego karbidu, następnie ostrożnie, małymi porcjami wprowadzono jeszcze 12 cm³ wody destylowanej. Powstały acetylen zebrano i zmierzono jego objętość, która w temperaturze 25 ^oC pod ciśnieniem normalnym wynosiła 5,96 dm³.

Oblicz procentowy stopień przereagowania nadmiarowego substratu. Wynik podaj z dokładnością do trzech cyfr znaczących.

Wartość pH roztworów słabych, wieloprotonowych kwasów zależy praktycznie wyłącznie od stężenia jonów wodorowych powstałych w pierwszym etapie dysocjacji kwasu. Przykładem takiego związku chemicznego jest kwas ortofosforowy(V), którego wartość stałej równowagi dysocjacji elektrolitycznej (25 ⁰C) w pierwszym etapie wynosi 7,1∙10^–3, a w kolejnych równa jest odpowiednio 6,3∙10^–8 oraz 4,4∙10^–13.

Na podstawie: P. W. Atkins, L. Jones, Chemia ogólna. Cząsteczki, materia, reakcje, Warszawa 2018 oraz W. Mizerski, Tablice chemiczne, Warszawa 2013.

Napisz, stosując teorię Brønsteda-Lowry’ego równania procesu dysocjacji elektrolitycznej kwasu ortofosforowego(V). Następnie określ wzór sumaryczny tego jonu zawierającego atom fosforu, którego stężenie molowe jest najwyższe oraz tego o najniższym stężeniu molowym w wodnym roztworze kwasu ortofosforowego(V).

Pewien związek chemiczny X uzyskuje się w trójetapowym procesie chemicznym:

Etap 1: A + B → 2C + D

Etap 2: C + E → F

Etap 3: 3F + 2Y → 2X + G

Oblicz całkowitą wydajność procesu prowadzącego do utworzenia związku chemicznego X, jeśli wydajności poszczególnych etapów reakcyjnych wynoszą kolejno: 70%, 90% oraz 65%. Wynik podaj z dokładnością do cyfry jedności.

Tak zwany antymon metaliczny otrzymuje się w dwuetapowym procesie reakcyjnym, z wyjściowego surowca, jakim jest siarczek antymonu(III) – antymonit:

Sb₂S₃ + 5O₂ → Sb₂O₄ + 3SO₂ (etap I)

Sb₂O₄ + 4C → 2Sb + 4CO (etap II)

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

Uzasadnij obliczeniami, czy przy wydajności równej 90% każdego etapu reakcyjnego, możliwe jest uzyskanie 210 g antymonu, jeśli dysponujemy 400 g rudy o zawartości 85% antymonitu? Wynik zaokrąglij do pierwszego miejsca po przecinku.

Podczas reakcji kwasu siarkowego(VI) z chloranem(V) potasu powstaje nietrwały kwas chlorowy(V), który rozkłada się zgodnie z równaniem:

3HClO₃ → 2ClO₂ + HClO₄ + H₂O

Z uwagi na wybuchowy charakter rozkładu tlenku chloru(IV) w temperaturze bliskiej 333 K, konieczne jest zapewnienie stałej temperatury (273 K) układu reakcyjnego:

2ClO₂ → Cl₂ + 2O₂

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

Oblicz, jaką masę chloranu(V) potasu należy odważyć, aby przy wydajności każdego z etapów reakcyjnych równej 90%, otrzymać 14 dm³ chloru odmierzonego w warunkach normalnych? Wynik obliczeń podaj z dokładnością do cyfry jedności.

Na skalę laboratoryjną tlenek chromu(III) otrzymuje się podczas termicznego rozkładu dwuchromianu(VI) amonu:

(NH₄)₂Cr₂O₇ ⟶ Cr₂O₃ + N₂ + 4H₂O

Przez 10 sekund w tyglu porcelanowym prażono 12,6 g dwuchromianu(VI) amonu. Po tym czasie reakcję wstrzymano przez gwałtowne schłodzenie zawartości naczynia, a następnie ostrożnie odparowano powstałą wodę. Masa stałej pozostałości wynosiła 9,27 g.

Wykonując stosowne obliczenia określ, czy ilość azotu wydzielona w wyniku całkowitego rozkładu 12,6 g dwuchromianu(VI) amonu będzie wystarczająca, aby w reakcji z wodorem możliwe było uzyskanie z 75% wydajnością 1 dm³ amoniaku (w przeliczeniu na warunki normalne)?

Na pewną ilość azotku magnezu (Mg₃N₂) podziałano w nadmiarze wodą z dodatkiem kilku kropli fenoloftaleiny. W opisanych warunkach prowadzonego doświadczenia oprócz wodorotlenku magnezu powstał również bezbarwny gaz o charakterystycznej, drażniącej woni, który zbierano w baloniku (rysunek obok). Po zakończeniu reakcji balonik zamknięto, wypuszczono i zaobserwowano jego unoszenie się do góry. Pozostałą w kolbie mieszaninę wyprażono do stałej masy i uzyskano 10 g białej substancji, w której jony magnezowe stanowiły 60% (procenty wagowe).

Załóżmy, że wydajność pierwszego etapu reakcyjnego wyniosła 100%, natomiast w drugim etapie reakcja biegła z 95% wydajnością.

Oblicz, jakiej minimalnej objętości wody (warunki normalne) należałoby użyć, w celu całkowitego przereagowania azotku magnezu? Wynik obliczeń podaj z dokładnością do pierwszego miejsca po przecinku.