DWMED

Heksafluorek siarki (SF₆) jest bezbarwnym, bezwonnym, praktycznie nierozpuszczalnym w wodzie związkiem chemicznym, który w warunkach normalnych ma gazowy stan skupienia. Jego dawka śmiertelna nie została określona, jednak z uwagi na wysoką gęstość kumuluje się w płucach, co w sposób znaczący utrudnia wymianę gazową. Z uwagi na własności gaszące łuk elektryczny powszechnie stosowany jest w stacjach transformatorowych – w wyłącznikach prądu wysokonapięciowego. Rysunek poniżej ilustruje skład mieszaniny uzyskanej w wyniku rozkładu heksafluorku siarki w zależności od temperatury łuku elektrycznego pod ciśnieniem 0,6 MPa. Udział każdego ze składników mieszaniny poreakcyjnej wyrażono ułamkiem molowym, który definiuje się jako stosunek liczby moli tego składnika do sumarycznej liczby moli wszystkich składników mieszaniny.

Na podstawie: R. Yang i inni, Decomposition characteristics of SF₆ under arc discharge and the effects of trace H₂O, O₂, and PTFE vapour on its by-products, Xi’an 2021 oraz W. Mizerski, Tablice chemiczne, Warszawa 2013.

Naczynia, w których przechowywany jest heksafluorek siarki opatrzone są tylko jednym spośród wymienionych piktogramów:

Podaj numer tego piktogramu:

Heksafluorek siarki (SF₆) jest bezbarwnym, bezwonnym, praktycznie nierozpuszczalnym w wodzie związkiem chemicznym, który w warunkach normalnych ma gazowy stan skupienia. Jego dawka śmiertelna nie została określona, jednak z uwagi na wysoką gęstość kumuluje się w płucach, co w sposób znaczący utrudnia wymianę gazową. Z uwagi na własności gaszące łuk elektryczny powszechnie stosowany jest w stacjach transformatorowych – w wyłącznikach prądu wysokonapięciowego. Rysunek poniżej ilustruje skład mieszaniny uzyskanej w wyniku rozkładu heksafluorku siarki w zależności od temperatury łuku elektrycznego pod ciśnieniem 0,6 MPa. Udział każdego ze składników mieszaniny poreakcyjnej wyrażono ułamkiem molowym, który definiuje się jako stosunek liczby moli tego składnika do sumarycznej liczby moli wszystkich składników mieszaniny.

Na podstawie: R. Yang i inni, Decomposition characteristics of SF₆ under arc discharge and the effects of trace H₂O, O₂, and PTFE vapour on its by-products, Xi’an 2021 oraz W. Mizerski, Tablice chemiczne, Warszawa 2013.

Zamieszczony rysunek ilustruje model cząsteczki heksafluorku siarki.

Związek ten ulega rozkładowi dopiero w temperaturze łuku elektrycznego. Powstałe wówczas cząsteczki jednego z produktów jego rozkładu mają kształt kątowy.

Narysuj wzór elektronowy kreskowy opisanego produktu, a następnie określ typ hybrydyzacji orbitali walencyjnych oraz stopień utlenienia jego atomu centralnego. Uzupełnij tabelę.

Heksafluorek siarki (SF₆) jest bezbarwnym, bezwonnym, praktycznie nierozpuszczalnym w wodzie związkiem chemicznym, który w warunkach normalnych ma gazowy stan skupienia. Jego dawka śmiertelna nie została określona, jednak z uwagi na wysoką gęstość kumuluje się w płucach, co w sposób znaczący utrudnia wymianę gazową. Z uwagi na własności gaszące łuk elektryczny powszechnie stosowany jest w stacjach transformatorowych – w wyłącznikach prądu wysokonapięciowego. Rysunek poniżej ilustruje skład mieszaniny uzyskanej w wyniku rozkładu heksafluorku siarki w zależności od temperatury łuku elektrycznego pod ciśnieniem 0,6 MPa. Udział każdego ze składników mieszaniny poreakcyjnej wyrażono ułamkiem molowym, który definiuje się jako stosunek liczby moli tego składnika do sumarycznej liczby moli wszystkich składników mieszaniny.

Na podstawie: R. Yang i inni, Decomposition characteristics of SF₆ under arc discharge and the effects of trace H₂O, O₂, and PTFE vapour on its by-products, Xi’an 2021 oraz W. Mizerski, Tablice chemiczne, Warszawa 2013.

Zamieszczony rysunek ilustruje model cząsteczki heksafluorku siarki.

Związek ten ulega rozkładowi dopiero w temperaturze łuku elektrycznego. Powstałe wówczas cząsteczki jednego z produktów jego rozkładu mają kształt kątowy.

Oceń poprawność poniższych zdań dotyczących heksafluorku siarki oraz opisanego produktu jego rozkładu. Wpisz literę „P” (prawda) lub literę „F” (fałsz).

Siarka tworzy wiele związków chemicznych. Jednym z nich jest dobrze rozpuszczalny w wodzie pirosiarczyn potasu o wzorze K₂S₂O₅, wykorzystywany jako konserwant w przemyśle winiarskim. W reakcji z mocnymi kwasami, substancja ta zachowuje się identycznie jak siarczan(IV) potasu, w konsekwencji oba te związki chemiczne dają wtedy dokładnie takie same produkty.

W dwóch probówkach znajdowały się próbki sproszkowanych soli potasowych – węglanu oraz pirosiarczynu. W celu ich odróżnienia, do każdego z naczyń wprowadzono niewielki nadmiar mocnego kwasu. U wylotu jednego z naczyń wyczuwalny był drażniący zapach.

Napisz w formie jonowej skróconej równanie tej reakcji chemicznej, w wyniku przebiegu której powstała substancja o drażniącym zapachu.

Siarka tworzy wiele związków chemicznych. Jednym z nich jest dobrze rozpuszczalny w wodzie pirosiarczyn potasu o wzorze K₂S₂O₅, wykorzystywany jako konserwant w przemyśle winiarskim. W reakcji z mocnymi kwasami, substancja ta zachowuje się identycznie jak siarczan(IV) potasu, w konsekwencji oba te związki chemiczne dają wtedy dokładnie takie same produkty.

W dwóch probówkach znajdowały się próbki sproszkowanych soli potasowych – węglanu oraz pirosiarczynu. W celu ich odróżnienia, do każdego z naczyń wprowadzono niewielki nadmiar mocnego kwasu. U wylotu jednego z naczyń wyczuwalny był drażniący zapach.

Niektóre produkty powstałe w wyniku opisanego doświadczenia chemicznego tworzą kryształy molekularne. Poniższy rysunek ilustruje charakterystyki zmian rozpuszczalności (g/100 g H₂O) pod ciśnieniem 1013 hPa w zakresie temperatur 0 ^oC – 80 ^oC dwóch z tych produktów (umownie oznaczonych literami A oraz B). Podziałka na osi Y przedstawiona została w skali logarytmicznej.

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

Oznaczeniom literowym A oraz B przyporządkuj wzory sumaryczne opisanych produktów. Następnie wyjaśnij przyczynę znaczącej różnicy ich rozpuszczalności w wodzie, w tych samych warunkach ciśnienia i temperatury.

W budownictwie stosuje się kilka rodzajów zapraw. Jedną z nich jest tzw. zaprawa murarska otrzymywana w wyniku zmieszania cementu, wodorotlenku wapnia, wody oraz piasku kwarcowego, w którym SiO₂ stanowi 98% masy. Podczas twardnienia zaprawy murarskiej przebiegają następujące procesy:

Ca(OH)_2(s) + SiO_2(s) → CaSiO_3(s) + H₂O_(c)

Ca(OH)_2(s) + CO_2(g) → CaCO_3(s) + H₂O_(c)

Druga z wymienionych przemian biegnie z udziałem tlenku węgla(IV) obecnego w powietrzu. Proces ten trwa nawet przez kilka lat od momentu sporządzenia zaprawy i jest praktycznie jedyną przyczyną tworzenia jonów węglanowych w docelowym produkcie.

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

W celu przygotowania zaprawy murarskiej często stosuje się cement portlandzki, w którym całkowita zawartość jonów wapnia stanowi około 40% masy. Do przygotowania pewnej zaprawy wykorzystano 25 kg cementu portlandzkiego, 12 kg ciasta wapiennego (mieszanina wodorotlenku wapnia z wodą) zawierającego 7,5% wody oraz piasek kwarcowy.

Oblicz, jaką ilość piasku kwarcowego należy odważyć, aby w świeżo przygotowanej zaprawie stosunek molowy SiO₂ do jonów Ca²⁺ wynosił 8,7. Wynik podaj w kilogramach z dokładnością do trzech cyfr znaczących.

W budownictwie stosuje się kilka rodzajów zapraw. Jedną z nich jest tzw. zaprawa murarska otrzymywana w wyniku zmieszania cementu, wodorotlenku wapnia, wody oraz piasku kwarcowego, w którym SiO₂ stanowi 98% masy. Podczas twardnienia zaprawy murarskiej przebiegają następujące procesy:

Ca(OH)_2(s) + SiO_2(s) → CaSiO_3(s) + H₂O_(c)

Ca(OH)_2(s) + CO_2(g) → CaCO_3(s) + H₂O_(c)

Druga z wymienionych przemian biegnie z udziałem tlenku węgla(IV) obecnego w powietrzu. Proces ten trwa nawet przez kilka lat od momentu sporządzenia zaprawy i jest praktycznie jedyną przyczyną tworzenia jonów węglanowych w docelowym produkcie.

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

Wykorzystywany w obu przemianach wodorotlenek występuje w postaci tzw. ciasta wapiennego, którym jest plastyczna masa powstała w wyniku gaszenia (lasowania) wapna palonego odpowiednim nadmiarem wody. Wapno palone uzyskuje się z kolei w wyniku prażenia w temperaturze 900 ^oC – 1300 ^oC węglanu wapnia.

Napisz równanie reakcji chemicznej, w wyniku której powstaje wapno palone oraz równanie reakcji jego lasowania.

W budownictwie stosuje się kilka rodzajów zapraw. Jedną z nich jest tzw. zaprawa murarska otrzymywana w wyniku zmieszania cementu, wodorotlenku wapnia, wody oraz piasku kwarcowego, w którym SiO₂ stanowi 98% masy. Podczas twardnienia zaprawy murarskiej przebiegają następujące procesy:

Ca(OH)_2(s) + SiO_2(s) → CaSiO_3(s) + H₂O_(c)

Ca(OH)_2(s) + CO_2(g) → CaCO_3(s) + H₂O_(c)

Druga z wymienionych przemian biegnie z udziałem tlenku węgla(IV) obecnego w powietrzu. Proces ten trwa nawet przez kilka lat od momentu sporządzenia zaprawy i jest praktycznie jedyną przyczyną tworzenia jonów węglanowych w docelowym produkcie.

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

Oceń, w którym z obszarów – leśnym, czy zurbanizowanym (miejskim) czas twardnienia tej samej zaprawy murarskiej będzie krótszy w tych samych warunkach ciśnienia i temperatury. Wybierz właściwe słowo w nawiasie, a następnie uzasadnij swój wybór odnosząc się do stężenia odpowiedniego substratu.

W celu odróżnienia roztworów kwasów – rozcieńczonego azotowego(V), stężonego siarkowego(VI) oraz rozcieńczonego solnego, do próbki każdego z nich wprowadzono opiłki cynkowe.

Napisz obserwacje towarzyszące przebiegowi tego doświadczenia, pozwalające odróżnić wymienione kwasy.

Podczas ćwiczeń laboratoryjnych, w kolbie miarowej o pojemności 500 ml przygotowano roztwór NaOH o stężeniu 0,5 mol∙dm^–3. Z naczynia tego pobrano następnie 50 cm³ cieczy i umieszczono w kolejnej kolbie. W celu wykonania próby zobojętnienia tej mieszaniny, w temperaturze 25 ^oC, pod ciśnieniem 1000 hPa odmierzono pewną objętość chlorowodoru i wprowadzono do jej zawartości, a następnie uzupełniono wodą destylowaną do objętości 100 cm³. Uzyskaną mieszaninę podzielono na dwie części o takiej samej masie i przeniesiono do zlewek z dodatkiem wskaźników – zieleni bromokrezolowej (zlewka 1.) oraz czerwieni fenolowej (zlewka 2.). Zamieszczone fotografie przedstawiają próbki pobrane z opisanych roztworów w temperaturze 25 ^oC.

Zakres pH roztworu można oszacować z pewnym błędem na podstawie barw jakie taki roztwór przyjmuje w obecności odpowiednich wskaźników kwasowo-zasadowych.

Na podstawie zamieszczonych fotografii oszacuj z dokładnością do cyfry jedności zakres wartości pH uzyskanego roztworu końcowego.

Podczas ćwiczeń laboratoryjnych, w kolbie miarowej o pojemności 500 ml przygotowano roztwór NaOH o stężeniu 0,5 mol∙dm^–3. Z naczynia tego pobrano następnie 50 cm³ cieczy i umieszczono w kolejnej kolbie. W celu wykonania próby zobojętnienia tej mieszaniny, w temperaturze 25 ^oC, pod ciśnieniem 1000 hPa odmierzono pewną objętość chlorowodoru i wprowadzono do jej zawartości, a następnie uzupełniono wodą destylowaną do objętości 100 cm³. Uzyskaną mieszaninę podzielono na dwie części o takiej samej masie i przeniesiono do zlewek z dodatkiem wskaźników – zieleni bromokrezolowej (zlewka 1.) oraz czerwieni fenolowej (zlewka 2.). Zamieszczone fotografie przedstawiają próbki pobrane z opisanych roztworów w temperaturze 25 ^oC.

Oblicz, jaka objętość chlorowodoru powinna zostać odmierzona w temperaturze 25 ^oC pod ciśnieniem 1000 hPa, a następnie wprowadzona do 50 cm³ wyjściowego roztworu NaOH, aby roztwór końcowy w temperaturze 25 ^oC miał pH = 7. Wynik podaj w centymetrach sześciennych.

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.