DWMED

Reakcję syntezy tlenku siarki(VI) prowadzi się w obecności odpowiedniego katalizatora wanadowego, a jej równanie przedstawia schemat:

2SO_2(g) + O_2(g) ⇄ 2SO_3(g)

Katalizatory mają określoną temperaturę zapłonu, powyżej której można skutecznie prowadzić proces z ich udziałem. Jeśli temperatura katalizatora będzie zbyt niska, to reakcja zostanie zahamowana, dlatego do zainicjowania procesu konieczne jest ogrzanie mieszaniny reagentów. Syntezę tlenku siarki(VI) prowadzi się z zastosowaniem kilku (na przykład czterech) warstw katalizatora. Uzyskana w pierwszej warstwie mieszanina gazów ma bardzo wysoką temperaturę, która jest przyczyną obniżenia wydajności syntezy SO₃. Dlatego równowagowa mieszanina gazów kierowana jest do wymiennika ciepła, z którego po ochłodzeniu wprowadza się ją do kolejnej warstwy katalizatora. Procedura taka realizowana jest do momentu, aż mieszanina gazów trafi do ostatniego złoża katalizatora i wymiennika ciepła. Dzięki takiemu rozwiązaniu końcowy stopień przemiany SO₂ w SO₃ osiąga wartość około 98%.

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

Podkreśl wyrażenia w nawiasach tak, aby powstały zdania prawdziwe.

Reakcję syntezy tlenku siarki(VI) prowadzi się w obecności odpowiedniego katalizatora wanadowego, a jej równanie przedstawia schemat:

2SO_2(g) + O_2(g) ⇄ 2SO_3(g)

Katalizatory mają określoną temperaturę zapłonu, powyżej której można skutecznie prowadzić proces z ich udziałem. Jeśli temperatura katalizatora będzie zbyt niska, to reakcja zostanie zahamowana, dlatego do zainicjowania procesu konieczne jest ogrzanie mieszaniny reagentów. Syntezę tlenku siarki(VI) prowadzi się z zastosowaniem kilku (na przykład czterech) warstw katalizatora. Uzyskana w pierwszej warstwie mieszanina gazów ma bardzo wysoką temperaturę, która jest przyczyną obniżenia wydajności syntezy SO₃. Dlatego równowagowa mieszanina gazów kierowana jest do wymiennika ciepła, z którego po ochłodzeniu wprowadza się ją do kolejnej warstwy katalizatora. Procedura taka realizowana jest do momentu, aż mieszanina gazów trafi do ostatniego złoża katalizatora i wymiennika ciepła. Dzięki takiemu rozwiązaniu końcowy stopień przemiany SO₂ w SO₃ osiąga wartość około 98%.

Rzędowość niektórych reakcji chemicznych wyraża się liczbami innymi niż naturalne. Szybkość procesu utleniania tlenku siarki(IV) do tlenku siarki(VI) zależy od stężeń dwóch wymienionych reagentów i maleje wraz ze wzrostem stężenia produktu. Reakcja ta jest rzędu pierwszego względem SO₂ oraz ma rząd równy –0,5 względem SO₃.

Na podstawie: K. Schmidt-Szałowski, M. Szafran, E. Bobryk, J. Sentek, Technologia chemiczna. Przemysł nieorganiczny, Warszawa 2013 oraz P. Atkins, L. Jones, Chemia ogólna. Cząsteczki, materia, reakcje, Warszawa 2018.

Napisz równanie kinetyczne reakcji syntezy tlenku siarki(VI) oraz określ jej rzędowość.

Tlenek siarki(IV) jest bezwodnikiem kwasu siarkowego(IV) o stałych dysocjacji (298 K):

K_a1 = 1,23∙10^–2

K_a2 = 6,61∙10^–8

Zaprojektuj doświadczenie, którego celem będzie wykazanie, że kwas siarkowy(IV) jest jednocześnie kwasem słabym oraz nietrwałym. Uzupełnij poniższy schemat doświadczenia wybierając spośród podanych odczynników te, które zostały wykorzystane do jego przeprowadzenia.

Tlenek siarki(IV) jest bezwodnikiem kwasu siarkowego(IV) o stałych dysocjacji (298 K):

K_a1 = 1,23∙10^–2

K_a2 = 6,61∙10^–8

Napisz, co zaobserwowano w wyniku przeprowadzonego doświadczenia. Odpowiedź uzasadnij równaniem reakcji chemicznej zapisanym w formie jonowej skróconej.

W tabeli zebrano informacje o zawartości składników mineralnych wody Ostromecko.

Uszereguj zgodnie z rosnącą długością promienia jonowego te jony proste stanowiące składniki mineralne wody Ostromecko, które mają najmniejszą liczbę powłok elektronowych.

W tabeli zebrano informacje o zawartości składników mineralnych wody Ostromecko.

Stężenie masowe definiuje się jako masę substancji rozpuszczonej, jaka przypada na określoną jednostkę objętości roztworu.

Na podstawie: D. Mickiewicz, Podstawy obliczeń chemicznych. Część pierwsza, Łódź 2019.

Wiedząc, że zawartość poszczególnych składników mineralnych wody Ostromecko wyrażono w jednostkach stężenia masowego, oblicz sumaryczne stężenie molowe jonów złożonych, które wchodzą w jej skład. Wynik wyraź w mmol·dm^–3 (milimolach na decymetr sześcienny), z dokładnością do trzech cyfr znaczących.

W tabeli zebrano informacje o zawartości składników mineralnych wody Ostromecko.

Jeden z wymienionych składników mineralnych wody Ostromecko ma budowę przestrzenną czworościanu foremnego (tetraedru).

Podaj nazwę opisanego jonu uwzględniając, czy jest to kation, czy anion. Określ typ hybrydyzacji orbitali walencyjnych w jego atomie centralnym.

Rysunek poniżej ilustruje charakterystykę zmian rozpuszczalności amoniaku w wodzie pod ciśnieniem 1013 hPa w zakresie temperatur 0 ^oC ÷ 80 ^oC.

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

Do roztworu wody amoniakalnej o stężeniu 34,3% (1013 hPa) i temperaturze początkowej T wprowadzono kilka gramów stałego wodorotlenku potasu. Po rozpuszczeniu ciała stałego mieszaninę poreakcyjną doprowadzono do temperatury wyjściowej (T). Jednocześnie stwierdzono, że objętość roztworu praktycznie nie uległa zmianie.

Oceń, jak zmieniła się liczba jonów amonowych, wartość stopnia oraz stałej dysocjacji amoniaku w stosunku do stanu początkowego? W tym celu podkreśl właściwe słowa w nawiasach. Odpowiedź uzasadnij równaniem reakcji chemicznej zapisanym w formie jonowej skróconej.

Rysunek poniżej ilustruje charakterystykę zmian rozpuszczalności amoniaku w wodzie pod ciśnieniem 1013 hPa w zakresie temperatur 0 ^oC ÷ 80 ^oC.

Jednym ze wskaźników kwasowo-zasadowych jest zieleń malachitowa, której zakresy pH zmiany barwy (tzw. zakresy wskaźnikowe) są następujące:

W zakresie wskaźnikowym roztwór zawierający wskaźnik alkacymetryczny przyjmuje barwę pośrednią między barwami skrajnymi.

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

Do kolby miarowej o pojemności 250 cm³ wprowadzono 5 cm³ nasyconego w temperaturze 25 ^oC pod ciśnieniem 1013 hPa roztworu wody amoniakalnej o gęstości 0,89 g·cm^–3. Zawartość kolby uzupełniono wodą destylowaną „do kreski”, w tych samych warunkach ciśnienia i temperatury.

Wykonaj niezbędne obliczenia i określ barwę, jaką przyjmie uzyskany w ten sposób roztwór w obecności zieleni malachitowej.

W roztworach wodnych anion wodorkowy (H­^–) praktycznie nie istnieje, ponieważ niemal natychmiast wchodzi w reakcję chemiczną z cząsteczką wody. Obserwujemy wówczas wydzielanie się palnego gazu, a roztwór w obecności fenoloftaleiny przyjmuje różowe zabarwienie.

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

Napisz równanie opisanej przemiany zgodnie z protonową teorią kwasów i zasad Brønsteda, a następnie określ, jaką rolę według tej teorii – kwasu, czy zasady pełni cząsteczka wody.

W roztworach wodnych anion wodorkowy (H­^–) praktycznie nie istnieje, ponieważ niemal natychmiast wchodzi w reakcję chemiczną z cząsteczką wody. Obserwujemy wówczas wydzielanie się palnego gazu, a roztwór w obecności fenoloftaleiny przyjmuje różowe zabarwienie.

Wodorki pierwiastków bloku p w temperaturze 298 K pod ciśnieniem normalnym mają gazowy lub ciekły stan skupienia, natomiast wodorki metali bloku s są ciałami stałymi. W sieci przestrzennej wodorku berylu występują polimeryczne łańcuchy, a układ atomów wodoru wokół każdego atomu berylu jest tetraedryczny. W wodorku magnezu udział wiązania jonowego jest porównywalny z udziałem wiązania kowalencyjnego spolaryzowanego.

Na podstawie: A. Hulanicki, Reakcje kwasów i zasad w chemii analitycznej, Warszawa 2016 oraz A. Bielański, Podstawy chemii nieorganicznej, Warszawa 2010.

Podkreśl wzory tych spośród wymienionych substancji chemicznych, których struktura krystaliczna w temperaturze 298 K pod ciśnieniem normalnym zawiera aniony wodorkowe.

Fazę wodną zawiesiny wodorotlenku wapnia stanowi roztwór nasycony, a równowagę, jaka ustala się między tym roztworem oraz nierozpuszczoną częścią wodorotlenku przedstawia równanie:

Ca(OH)_2(s) ⇄ Ca²⁺_(aq) + 2OH^–_(aq)

Równowagę tę opisuje wielkość zwana iloczynem rozpuszczalności (K_so), która dla wodorotlenku wapnia w temperaturze 298 K wynosi 3,7∙10^–5:

K_so = [Ca²⁺]·[OH^–]²

W wyrażeniu tym wielkości [Ca²⁺] oraz [OH^–] są stężeniami molowymi jonów. Jeśli w danej temperaturze wartość iloczynu rozpuszczalności elektrolitu zostanie przekroczona, to jego nadmiar strąca się w postaci osadu.

Na podstawie: K.-H. Lautenschläger, W. Schröter,  A. Wanninger, Nowoczesne kompendium chemii, Warszawa 2018.

Wykonując obliczenia ustal, czy po wprowadzeniu 5 cm³ roztworu wodorotlenku sodu o wartości pH = 13 do takiej samej objętości roztworu chlorku wapnia o stężeniu jonów chlorkowych 0,01 mol∙dm^–3, strąci się osad wodorotlenku wapnia w temperaturze 298 K?

Nadtlenek wodoru może reagować z wodnym roztworem chloranu(I) potasu. Podczas takiej przemiany powstaje woda oraz chlorek potasu. Ponadto obserwuje się wówczas wydzielanie bezbarwnego, podtrzymującego palenie gazu.

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

Napisz w formie jonowej skróconej równanie reakcji chemicznej przebiegającej po wprowadzeniu nadtlenku wodoru do wodnego roztworu chloranu(I) potasu. Wskaż wzór drobiny pełniącej funkcję utleniacza oraz wzór drobiny będącej reduktorem w tym procesie.

Przeprowadzono kilkuetapowe doświadczenie chemiczne. W tym celu rozpuszczono w wodzie pewien związek chemiczny manganu, który znajduje się na jednej z zamieszczonych fotografii ciał stałych:

Podczas I etapu doświadczenia do uzyskanego wodnego roztworu wspomnianej substancji wprowadzono nadmiar roztworu wodorotlenku potasu. Powstałą mieszaninę poreakcyjną podzielono na dwie części i umieszczono w dwóch probówkach. Do zawartości pierwszego naczynia wprowadzono nadmiar kwasu octowego (etap II), natomiast do drugiego z nich – gazowy produkt reakcji nadtlenku wodoru z roztworem chloranu(I) potasu (etap III). W obu probówkach zaobserwowano objawy świadczące o przebiegających w nich reakcjach chemicznych.

Poniżej zamieszczono fotografie ilustrujące w sposób losowy zawartość probówek uzyskaną na koniec każdego etapu doświadczenia.

Pod fotografią zawartości każdej probówki wpisz numer etapu eksperymentu na koniec którego uzyskana została zawartość danego naczynia.

Przeprowadzono kilkuetapowe doświadczenie chemiczne. W tym celu rozpuszczono w wodzie pewien związek chemiczny manganu, który znajduje się na jednej z zamieszczonych fotografii ciał stałych:

Podczas I etapu doświadczenia do uzyskanego wodnego roztworu wspomnianej substancji wprowadzono nadmiar roztworu wodorotlenku potasu. Powstałą mieszaninę poreakcyjną podzielono na dwie części i umieszczono w dwóch probówkach. Do zawartości pierwszego naczynia wprowadzono nadmiar kwasu octowego (etap II), natomiast do drugiego z nich – gazowy produkt reakcji nadtlenku wodoru z roztworem chloranu(I) potasu (etap III). W obu probówkach zaobserwowano objawy świadczące o przebiegających w nich reakcjach chemicznych.

Oceń, czy przeprowadzone doświadczenie wystarczy do potwierdzenia charakteru chemicznego związku manganu powstałego w pierwszym etapie eksperymentu. Uzasadnij odpowiedź.