DWMED

Karborund to nazwa zwyczajowa technicznego węglika krzemu – związku chemicznego o wzorze SiC. Substancja ta ma twardość porównywalną do diamentu oraz wykazuje wysoką ogniotrwałość i odporność na wiele czynników chemicznych. Znanych jest kilka odmian krystalograficznych węglika krzemu. W odmianie β każdy atom węgla otoczony jest czterema atomami krzemu, które ułożone są w narożach czworościanu foremnego. W taki sam sposób każdy atom krzemu otoczony jest czterema atomami węgla. W przypadku pozostałych odmian krystalicznych węglika krzemu wzajemne ułożenie atomów węgla oraz krzemu jest zbliżone do ułożenia obserwowanego w odmianie β. Karborund otrzymuje się w temperaturze około 2000 ^oC:

SiO₂ + 3C → SiC + 2CO

W wyższych temperaturach niż 2700 ^oC przebiega proces rozkładu węglika krzemu na pierwiastki. Z powstającej mieszaniny odparowuje wówczas krzem.

Na podstawie: A. Bielański, Podstawy chemii nieorganicznej, Warszawa 2010 oraz M. Szafran, E. Bobryk, J. Sentek, Technologia chemiczna. Przemysł nieorganiczny, Warszawa 2013.

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

Amidki to związki chemiczne zawierające jon amidkowy. Drobina ta powstaje na przykład w wyniku odszczepienia protonu (H⁺) z cząsteczki amoniaku przez mocniejszą od niego zasadę Brønsteda. Gdy tlenek litowca reaguje z ciekłym amoniakiem, wówczas powstaje mieszanina amidku oraz wodorotlenku tego litowca. W celu uzyskania samego amidku, litowiec ogrzewany jest z gazowym amoniakiem. Drugim produktem takiej przemiany chemicznej jest ten sam gaz, który powstaje w reakcji wodorku metalu alkalicznego lub wodorku berylowca z wodą.

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

Przeprowadzono reakcję ciekłego amoniaku z tlenkiem litowca o najsłabszym charakterze zasadowym oraz reakcję wody z wodorkiem, w którym kation berylowca ma trzy powłoki elektronowe.

Napisz równania opisanych reakcji chemicznych z udziałem:

Istnieje wiele związków chemicznych, które w postaci czystej są praktycznie niemożliwe do odróżnienia na drodze oceny wzrokowej. Jako przykład takich substancji można wymienić sproszkowane siarczany(VI) – cynku, magnezu oraz baru.

W celu odróżnienia wymienionych soli przeprowadzono pewne doświadczenie chemiczne.

Etap 1.:  Próbkę każdej z analizowanych substancji wprowadzono do probówek zawierających wodę destylowaną, a następnie energicznie wstrząśnięto zawartością naczyń. W probówce nr 2 uzyskano mieszaninę niejednorodną.

Etap 2.:  Do zawartości probówek, w których uzyskano roztwory rzeczywiste wprowadzono wodny roztwór pewnej substancji chemicznej wybranej spośród: HBr_(aq), BaCl_2(aq), KOH_(aq) i zaobserwowano strącenie się w nich białych galaretowatych osadów, przy czym osad w probówce nr 3 roztworzył się po wprowadzeniu kolejnych (nadmiarowych) porcji odczynnika.

Wyjaśnij, dlaczego w pierwszym etapie doświadczenia w probówce nr 2 uzyskano mieszaninę niejednorodną? Napisz wzór sumaryczny zidentyfikowanej wówczas substancji.

Istnieje wiele związków chemicznych, które w postaci czystej są praktycznie niemożliwe do odróżnienia na drodze oceny wzrokowej. Jako przykład takich substancji można wymienić sproszkowane siarczany(VI) – cynku, magnezu oraz baru.

W celu odróżnienia wymienionych soli przeprowadzono pewne doświadczenie chemiczne.

Etap 1.:  Próbkę każdej z analizowanych substancji wprowadzono do probówek zawierających wodę destylowaną, a następnie energicznie wstrząśnięto zawartością naczyń. W probówce nr 2 uzyskano mieszaninę niejednorodną.

Etap 2.:  Do zawartości probówek, w których uzyskano roztwory rzeczywiste wprowadzono wodny roztwór pewnej substancji chemicznej wybranej spośród: HBr_(aq), BaCl_2(aq), KOH_(aq) i zaobserwowano strącenie się w nich białych galaretowatych osadów, przy czym osad w probówce nr 3 roztworzył się po wprowadzeniu kolejnych (nadmiarowych) porcji odczynnika.

Napisz w formie jonowej skróconej równanie reakcji chemicznej jaka przebiegła w probówce oznaczonej cyfrą 1 w drugim etapie doświadczenia.

Istnieje wiele związków chemicznych, które w postaci czystej są praktycznie niemożliwe do odróżnienia na drodze oceny wzrokowej. Jako przykład takich substancji można wymienić sproszkowane siarczany(VI) – cynku, magnezu oraz baru.

W celu odróżnienia wymienionych soli przeprowadzono pewne doświadczenie chemiczne.

Etap 1.:  Próbkę każdej z analizowanych substancji wprowadzono do probówek zawierających wodę destylowaną, a następnie energicznie wstrząśnięto zawartością naczyń. W probówce nr 2 uzyskano mieszaninę niejednorodną.

Etap 2.:  Do zawartości probówek, w których uzyskano roztwory rzeczywiste wprowadzono wodny roztwór pewnej substancji chemicznej wybranej spośród: HBr_(aq), BaCl_2(aq), KOH_(aq) i zaobserwowano strącenie się w nich białych galaretowatych osadów, przy czym osad w probówce nr 3 roztworzył się po wprowadzeniu kolejnych (nadmiarowych) porcji odczynnika.

Odwołując się do charakteru chemicznego substancji, której osad uzyskano w trzeciej probówce, wyjaśnij przyczynę jego roztworzenia się w drugim etapie doświadczenia. Napisz w formie jonowej skróconej równanie reakcji chemicznej jaka wówczas przebiegła.

W wodnym roztworze siarczanu(VI) miedzi(II) jony Cu²⁺ występują w postaci akwakompleksu [Cu(H₂O)₆]²⁺, w którym liczba koordynacyjna wynosi 6, a ligandami są cząsteczki wody. Jeśli do takiego roztworu wprowadzone zostaną odpowiednie aniony lub cząsteczki, może przebiec reakcja wymiany ligandu na inny. Na przykład jony chlorkowe lub cząsteczki amoniaku tworzą z jonami Cu²⁺ kompleksy o liczbie koordynacyjnej 4.

W badaniach kinetycznych rozróżnia się dwa możliwe mechanizmy wymiany ligandów. W pierwszym następuje powolne odszczepienie z kompleksu jednej cząsteczki lub jonu stanowiącego ligand, co klasyfikuje się jako reakcję jednocząsteczkową. W trakcie następującego po nim etapu szybkiego następuje przyłączenie w miejsce odchodzącego ligandu nowej cząsteczki lub jonu. Podczas drugiego z mechanizmów wymiany ligandu, w etapie wolnym następuje przyłączenie nowego ligandu, co klasyfikujemy jako reakcję dwucząsteczkową. W etapie szybkim natomiast dochodzi do odszczepienia ligandu jaki pierwotnie znajdował się w jonie kompleksowym. Opisane mechanizmy wymiany ligandu można przedstawić według poniższych schematów, na których literą M umownie oznaczono kation centralny w jonie kompleksowym, A oraz B są ligandami, natomiast k₁ oraz k₂ to stałe szybkości poszczególnych etapów reakcyjnych:

W każdej z opisanych reakcji wymiany ligandu jeden z etapów limituje szybkość całego procesu.

Stosując podane ogólne oznaczenia kompleksów oraz ligandów napisz równanie kinetyczne opisujące chwilową szybkość reakcji wymiany ligandu w reakcji jednocząsteczkowej.

W wodnym roztworze siarczanu(VI) miedzi(II) jony Cu²⁺ występują w postaci akwakompleksu [Cu(H₂O)₆]²⁺, w którym liczba koordynacyjna wynosi 6, a ligandami są cząsteczki wody. Jeśli do takiego roztworu wprowadzone zostaną odpowiednie aniony lub cząsteczki, może przebiec reakcja wymiany ligandu na inny. Na przykład jony chlorkowe lub cząsteczki amoniaku tworzą z jonami Cu²⁺ kompleksy o liczbie koordynacyjnej 4.

W badaniach kinetycznych rozróżnia się dwa możliwe mechanizmy wymiany ligandów. W pierwszym następuje powolne odszczepienie z kompleksu jednej cząsteczki lub jonu stanowiącego ligand, co klasyfikuje się jako reakcję jednocząsteczkową. W trakcie następującego po nim etapu szybkiego następuje przyłączenie w miejsce odchodzącego ligandu nowej cząsteczki lub jonu. Podczas drugiego z mechanizmów wymiany ligandu, w etapie wolnym następuje przyłączenie nowego ligandu, co klasyfikujemy jako reakcję dwucząsteczkową. W etapie szybkim natomiast dochodzi do odszczepienia ligandu jaki pierwotnie znajdował się w jonie kompleksowym. Opisane mechanizmy wymiany ligandu można przedstawić według poniższych schematów, na których literą M umownie oznaczono kation centralny w jonie kompleksowym, A oraz B są ligandami, natomiast k₁ oraz k₂ to stałe szybkości poszczególnych etapów reakcyjnych:

W każdej z opisanych reakcji wymiany ligandu jeden z etapów limituje szybkość całego procesu.

Wśród podanych niżej schematycznych wzorów kompleksów oraz ligandów podkreśl te, od stężeń których zależy szybkość reakcji wymiany ligandu w reakcji dwucząsteczkowej.

W wodnym roztworze siarczanu(VI) miedzi(II) jony Cu²⁺ występują w postaci akwakompleksu [Cu(H₂O)₆]²⁺, w którym liczba koordynacyjna wynosi 6, a ligandami są cząsteczki wody. Jeśli do takiego roztworu wprowadzone zostaną odpowiednie aniony lub cząsteczki, może przebiec reakcja wymiany ligandu na inny. Na przykład jony chlorkowe lub cząsteczki amoniaku tworzą z jonami Cu²⁺ kompleksy o liczbie koordynacyjnej 4.

W badaniach kinetycznych rozróżnia się dwa możliwe mechanizmy wymiany ligandów. W pierwszym następuje powolne odszczepienie z kompleksu jednej cząsteczki lub jonu stanowiącego ligand, co klasyfikuje się jako reakcję jednocząsteczkową. W trakcie następującego po nim etapu szybkiego następuje przyłączenie w miejsce odchodzącego ligandu nowej cząsteczki lub jonu. Podczas drugiego z mechanizmów wymiany ligandu, w etapie wolnym następuje przyłączenie nowego ligandu, co klasyfikujemy jako reakcję dwucząsteczkową. W etapie szybkim natomiast dochodzi do odszczepienia ligandu jaki pierwotnie znajdował się w jonie kompleksowym. Opisane mechanizmy wymiany ligandu można przedstawić według poniższych schematów, na których literą M umownie oznaczono kation centralny w jonie kompleksowym, A oraz B są ligandami, natomiast k₁ oraz k₂ to stałe szybkości poszczególnych etapów reakcyjnych:

W temperaturze 25 ^oC pod ciśnieniem normalnym przeprowadzono doświadczenie chemiczne. Schemat jego przebiegu ilustrują fotografie 1.–3. Nad strzałkami wpisano wzory substancji oraz postacie w jakich zostały one wykorzystane podczas tego eksperymentu:

Reakcję wymiany ligandu klasyfikuje się jako substytucję, w której wymieniana w odpowiednim etapie drobina (cząsteczka lub jon) ma co najmniej jedną wolną parę elektronową. Podczas przeprowadzonego doświadczenia, każdorazowo wymieniane były wszystkie ligandy.

Określ jakim czynnikiem – elektrofilowym, czy nukleofilowym dla kationu miedzi(II) są amoniak, woda oraz jony chlorkowe.

W wodnym roztworze siarczanu(VI) miedzi(II) jony Cu²⁺ występują w postaci akwakompleksu [Cu(H₂O)₆]²⁺, w którym liczba koordynacyjna wynosi 6, a ligandami są cząsteczki wody. Jeśli do takiego roztworu wprowadzone zostaną odpowiednie aniony lub cząsteczki, może przebiec reakcja wymiany ligandu na inny. Na przykład jony chlorkowe lub cząsteczki amoniaku tworzą z jonami Cu²⁺ kompleksy o liczbie koordynacyjnej 4.

W badaniach kinetycznych rozróżnia się dwa możliwe mechanizmy wymiany ligandów. W pierwszym następuje powolne odszczepienie z kompleksu jednej cząsteczki lub jonu stanowiącego ligand, co klasyfikuje się jako reakcję jednocząsteczkową. W trakcie następującego po nim etapu szybkiego następuje przyłączenie w miejsce odchodzącego ligandu nowej cząsteczki lub jonu. Podczas drugiego z mechanizmów wymiany ligandu, w etapie wolnym następuje przyłączenie nowego ligandu, co klasyfikujemy jako reakcję dwucząsteczkową. W etapie szybkim natomiast dochodzi do odszczepienia ligandu jaki pierwotnie znajdował się w jonie kompleksowym. Opisane mechanizmy wymiany ligandu można przedstawić według poniższych schematów, na których literą M umownie oznaczono kation centralny w jonie kompleksowym, A oraz B są ligandami, natomiast k₁ oraz k₂ to stałe szybkości poszczególnych etapów reakcyjnych:

W temperaturze 25 ^oC pod ciśnieniem normalnym przeprowadzono doświadczenie chemiczne. Schemat jego przebiegu ilustrują fotografie 1.–3. Nad strzałkami wpisano wzory substancji oraz postacie w jakich zostały one wykorzystane podczas tego eksperymentu:

Reakcję wymiany ligandu klasyfikuje się jako substytucję, w której wymieniana w odpowiednim etapie drobina (cząsteczka lub jon) ma co najmniej jedną wolną parę elektronową. Podczas przeprowadzonego doświadczenia, każdorazowo wymieniane były wszystkie ligandy.

Napisz w formie jonowej skróconej sumaryczne równanie reakcji wymiany ligandu, której przebieg doprowadził do powstania roztworu widocznego na fotografii 2. oraz sumaryczne równanie reakcji wymiany ligandu, której przebieg doprowadził do powstania roztworu widocznego na fotografii 3. z roztworu, który przedstawia fotografia 2.

W probówce umieszczono wodny roztwór chlorku żelaza(III) do którego wprowadzono drucik miedziany (fotografia nr 1). Po pewnym czasie zawartość probówki sfotografowano (zdjęcie nr 2) i od tego momentu co pewien czas mieszano zawartością naczynia, aż do uzyskania efektu widocznego na fotografii nr 3.

W probówce 3. znajdował się wówczas roztwór zawierający między innymi dwa rodzaje kationów żelaza, różniących się jednym elektronem.

Napisz w formie jonowej skróconej równanie reakcji chemicznej, której przebieg doprowadził do powstania zawartości probówki widocznej na fotografii nr 3.

W probówce umieszczono wodny roztwór chlorku żelaza(III) do którego wprowadzono drucik miedziany (fotografia nr 1). Po pewnym czasie zawartość probówki sfotografowano (zdjęcie nr 2) i od tego momentu co pewien czas mieszano zawartością naczynia, aż do uzyskania efektu widocznego na fotografii nr 3.

W probówce 3. znajdował się wówczas roztwór zawierający między innymi dwa rodzaje kationów żelaza, różniących się jednym elektronem.

Do zawartości probówki przedstawionej na fotografii 3. wprowadzono nadmiar wody amoniakalnej. Fotografia 4. przedstawia zawartość naczynia jaka została wówczas uzyskana. Po kilkudziesięciu minutach, gdy mieszanina ciał stałych, w której nie stwierdzono żadnego związku miedzi opadła na dno naczynia (fotografia 5.), część fazy ciekłej została oddzielona od fazy stałej. Uzyskane w ten sposób zawartości naczyń ilustrują fotografie o numerach 6 oraz 7.

Napisz równanie reakcji chemicznej, której przebieg doprowadził do powstania mieszaniny ciał stałych w probówce widocznej na fotografii 4.

W probówce umieszczono wodny roztwór chlorku żelaza(III) do którego wprowadzono drucik miedziany (fotografia nr 1). Po pewnym czasie zawartość probówki sfotografowano (zdjęcie nr 2) i od tego momentu co pewien czas mieszano zawartością naczynia, aż do uzyskania efektu widocznego na fotografii nr 3.

W probówce 3. znajdował się wówczas roztwór zawierający między innymi dwa rodzaje kationów żelaza, różniących się jednym elektronem.

Do zawartości probówki przedstawionej na fotografii 3. wprowadzono nadmiar wody amoniakalnej. Fotografia 4. przedstawia zawartość naczynia jaka została wówczas uzyskana. Po kilkudziesięciu minutach, gdy mieszanina ciał stałych, w której nie stwierdzono żadnego związku miedzi opadła na dno naczynia (fotografia 5.), część fazy ciekłej została oddzielona od fazy stałej. Uzyskane w ten sposób zawartości naczyń ilustrują fotografie o numerach 6 oraz 7.

Podaj nazwę zjawiska fizycznego, którego przebieg w probówce widocznej na fotografii 4. doprowadził do uzyskania zawartości naczynia widocznej na fotografii 5. Nazwij czynność jaka została wykonana, w celu wydzielenia części fazy ciekłej z zawartości tej probówki, jeśli w tym celu wykorzystano wyłącznie dodatkową pustą probówkę.

W probówce umieszczono wodny roztwór chlorku żelaza(III) do którego wprowadzono drucik miedziany (fotografia nr 1). Po pewnym czasie zawartość probówki sfotografowano (zdjęcie nr 2) i od tego momentu co pewien czas mieszano zawartością naczynia, aż do uzyskania efektu widocznego na fotografii nr 3.

W probówce 3. znajdował się wówczas roztwór zawierający między innymi dwa rodzaje kationów żelaza, różniących się jednym elektronem.

Do zawartości probówki przedstawionej na fotografii 3. wprowadzono nadmiar wody amoniakalnej. Fotografia 4. przedstawia zawartość naczynia jaka została wówczas uzyskana. Po kilkudziesięciu minutach, gdy mieszanina ciał stałych, w której nie stwierdzono żadnego związku miedzi opadła na dno naczynia (fotografia 5.), część fazy ciekłej została oddzielona od fazy stałej. Uzyskane w ten sposób zawartości naczyń ilustrują fotografie o numerach 6 oraz 7.

Osad znajdujący się w probówce, którą przedstawia fotografia 7. odsączono i przemyto wodą destylowaną, a następnie umieszczono w probówce zawierającej wodny roztwór nadtlenku wodoru. Mieszaninę poreakcyjną jaką wówczas uzyskano przedstawia fotografia 8.

Napisz równanie reakcji chemicznej jaka przebiegła z udziałem części osadu oraz nadtlenku wodoru, a następnie podaj nazwę związku chemicznego pełniącego w tej reakcji funkcję utleniacza.

Wykorzystywany do przygotowania roztworów chlorek żelaza(III) dostępny jest w postaci hydratu o wzorze FeCl₃∙6H₂O, którego rozpuszczalność w temperaturze 20 ^oC wynosi 394,7 g/100 g wody.

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

Na podstawie niezbędnych obliczeń ustal, czy w temperaturze 20 ^oC po zmieszaniu 9,2 g bezwodnego chlorku żelaza(III) z 10,8 cm³ odmierzonej w tych samych warunkach wody destylowanej uzyskano mieszaninę niejednorodną.

Woda ulega procesowi autodysocjacji zgodnie z równaniem:

H₂O + H₂O ⇄ H₃O⁺ + OH^–

Równowagę jaka się wówczas ustala opisuje wielkość K_w zwana iloczynem jonowym wody, który w temperaturze 25 ^oC ma wartość 10^–14 i wyraża się w sposób następujący:

K_w = [H₃O⁺]·[OH^–]

Gdy do chemicznie czystej wody wprowadzony zostanie roztwór kwasu lub zasady, wówczas dochodzi do zmiany stężenia kationów wodoru oraz anionów wodorotlenkowych powstałych w wyniku autodysocjacji wody. W przypadku roztworów kwasów i zasad, których stężenia są mniejsze niż 10^–6 mol·dm^–3, w precyzyjnych obliczeniach pH należy wówczas uwzględnić opisaną zmianę.

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

Poniższy wykres przedstawia charakterystykę zmian wartości pH (25 ^oC) roztworu wodorotlenku potasu w zakresie stężeń od 1 mol∙dm^–3 do 10^–6 mol∙dm^–3.

Z uwagi na proces autodysocjacji wody, stężenie jonów wodorotlenkowych w roztworze KOH o stężeniu 10^–7 mol∙dm^–3 ma wartość 1,62-krotnie większą niż stężenie jonów K⁺.

Uwzględniając opisaną wartość stężenia jonów wodorotlenkowych wynikającą z autodysocjacji wody, dorysuj na powyższym szablonie brakujący fragment wykresu w zakresie stężeń roztworu KOH od 10^–6 mol∙dm^–3 do 10^–9 mol∙dm^–3.