DWMED

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.

W nieodwracalnym ogniwie litowo-chromianowym, elektrolitem jest chloran(VII) litu rozpuszczony w pewnym cyklicznym estrze kwasu węglowego. Anodę stanowi lit, natomiast katodą jest srebro pokryte chromianem(VI) srebra. Gdy jony Ag⁺ wchodzące w skład pokrywającej srebro soli ulegają redukcji w trakcie pracy ogniwa, masa katody ulega zmniejszeniu, ponieważ powstający wówczas chromian(VI) litu stosunkowo dobrze rozpuszcza się w elektrolicie. Z uwagi na niewielkie przewodnictwo roztworu, opisane ogniwo można stosować jedynie wtedy, gdy jego obciążenie w trakcie pracy (płynący prąd elektryczny) jest bardzo małe, dlatego zwykle wykorzystywane jest w układach zasilających rozruszniki serca. Liczba moli elektronów redukujących kationy pierwiastka metalicznego w trakcie pracy ogniwa zasilającego takie urządzenie prądem o natężeniu I (ampery) w czasie t (sekundy) może być wyrażona wzorem, w którym F jest stałą Faradaya (96500 C∙mol^–1):

Zmiana masy elektrody wynikająca z pracy ogniwa jest wtedy wprost proporcjonalna do masy wydzielonego pierwiastka chemicznego na tej elektrodzie.

Na podstawie: K.-H. Lautenschlӓger, W. Schrӧter, A. Wanninger, Nowoczesne kompendium chemii, Warszawa 2018 oraz P. Atkins, L. Jones, Chemia ogólna. Cząsteczki, materia, reakcje, Warszawa 2018.

Pewien rozrusznik serca przez 5 lat zasilany był prądem o średnim natężeniu 7 μA, którego źródłem było ogniwo litowo-chromianowe.

Przyjmując, że w podanym czasie nie było roku przestępnego, oblicz o ile miligramów zmniejszyła się masa katody w opisanym ogniwie. Wynik podaj z dokładnością do cyfry jedności.

W nieodwracalnym ogniwie litowo-chromianowym, elektrolitem jest chloran(VII) litu rozpuszczony w pewnym cyklicznym estrze kwasu węglowego. Anodę stanowi lit, natomiast katodą jest srebro pokryte chromianem(VI) srebra. Gdy jony Ag⁺ wchodzące w skład pokrywającej srebro soli ulegają redukcji w trakcie pracy ogniwa, masa katody ulega zmniejszeniu, ponieważ powstający wówczas chromian(VI) litu stosunkowo dobrze rozpuszcza się w elektrolicie. Z uwagi na niewielkie przewodnictwo roztworu, opisane ogniwo można stosować jedynie wtedy, gdy jego obciążenie w trakcie pracy (płynący prąd elektryczny) jest bardzo małe, dlatego zwykle wykorzystywane jest w układach zasilających rozruszniki serca. Liczba moli elektronów redukujących kationy pierwiastka metalicznego w trakcie pracy ogniwa zasilającego takie urządzenie prądem o natężeniu I (ampery) w czasie t (sekundy) może być wyrażona wzorem, w którym F jest stałą Faradaya (96500 C∙mol^–1):

Zmiana masy elektrody wynikająca z pracy ogniwa jest wtedy wprost proporcjonalna do masy wydzielonego pierwiastka chemicznego na tej elektrodzie.

Na podstawie: K.-H. Lautenschlӓger, W. Schrӧter, A. Wanninger, Nowoczesne kompendium chemii, Warszawa 2018 oraz P. Atkins, L. Jones, Chemia ogólna. Cząsteczki, materia, reakcje, Warszawa 2018.

Masa jednego mola cząsteczek opisanego cyklicznego estru wynosi 102 g, a stosunek masowy węgla do tlenu równy jest w nim 1:1, przy czym pierwiastki te stanowią razem 94,12% masy opisanej substancji. Związek ten zawiera dwa wiązania estrowe i jest pochodną takiego alkoholu, który po wprowadzeniu do świeżo przygotowanej alkalicznej zawiesiny wodorotlenku miedzi(II) i energicznym wstrząśnięciu zawartością naczynia daje efekt widoczny na fotografii.

Na podstawie niezbędnych obliczeń ustal wzór grupowy opisanego alkoholu.

W nieodwracalnym ogniwie litowo-chromianowym, elektrolitem jest chloran(VII) litu rozpuszczony w pewnym cyklicznym estrze kwasu węglowego. Anodę stanowi lit, natomiast katodą jest srebro pokryte chromianem(VI) srebra. Gdy jony Ag⁺ wchodzące w skład pokrywającej srebro soli ulegają redukcji w trakcie pracy ogniwa, masa katody ulega zmniejszeniu, ponieważ powstający wówczas chromian(VI) litu stosunkowo dobrze rozpuszcza się w elektrolicie. Z uwagi na niewielkie przewodnictwo roztworu, opisane ogniwo można stosować jedynie wtedy, gdy jego obciążenie w trakcie pracy (płynący prąd elektryczny) jest bardzo małe, dlatego zwykle wykorzystywane jest w układach zasilających rozruszniki serca. Liczba moli elektronów redukujących kationy pierwiastka metalicznego w trakcie pracy ogniwa zasilającego takie urządzenie prądem o natężeniu I (ampery) w czasie t (sekundy) może być wyrażona wzorem, w którym F jest stałą Faradaya (96500 C∙mol^–1):

Zmiana masy elektrody wynikająca z pracy ogniwa jest wtedy wprost proporcjonalna do masy wydzielonego pierwiastka chemicznego na tej elektrodzie.

Na podstawie: K.-H. Lautenschlӓger, W. Schrӧter, A. Wanninger, Nowoczesne kompendium chemii, Warszawa 2018 oraz P. Atkins, L. Jones, Chemia ogólna. Cząsteczki, materia, reakcje, Warszawa 2018.

Masa jednego mola cząsteczek opisanego cyklicznego estru wynosi 102 g, a stosunek masowy węgla do tlenu równy jest w nim 1:1, przy czym pierwiastki te stanowią razem 94,12% masy opisanej substancji. Związek ten zawiera dwa wiązania estrowe i jest pochodną takiego alkoholu, który po wprowadzeniu do świeżo przygotowanej alkalicznej zawiesiny wodorotlenku miedzi(II) i energicznym wstrząśnięciu zawartością naczynia daje efekt widoczny na fotografii.

Oceń, czy opisany ester występuje w postaci diastereoizomerów. Uzasadnij odpowiedź.

W nasyconym w temperaturze 298 K wodnym roztworze chromianu(VI) baru stężenie molowe anionów chromianowych(VI) jest około 8-krotnie niższe niż w nasyconym w tej samej temperaturze roztworze chromianu(VI) srebra.

Na podstawie niezbędnych obliczeń ustal wartość iloczynu rozpuszczalności chromianu(VI) srebra w podanych warunkach. Wynik podaj z dokładnością do dwóch cyfr znaczących.

Reforming parowy jest przemysłową metodą otrzymywania gazu syntezowego z węglowodorów. Proces ten prowadzi się zwykle w temperaturze 900 ^oC pod ciśnieniem 10 MPa. W przypadku, gdy wykorzystywanym surowcem jest metan, ustala się wówczas równowaga:

CH_4(g) + H₂O_(g) ⇄ CO_(g) + 3H_2(g) (reakcja nr 1)

Z uwagi na endotermiczność tej przemiany konieczne jest dostarczenie energii na sposób ciepła, które pozyskuje się między innymi w wyniku równolegle prowadzonej w innym reaktorze reakcji:

2CH_4(g) + 3O_2(g) ⇄ 2CO_(g) + 4H₂O_(g) (reakcja nr 2)

Na podstawie: E. Grzywa, J. Molenda, Technologia podstawowych syntez organicznych. Tom 1, Warszawa 2008.

Podanym niżej wartościom efektów cieplnych przypisz numery reakcji w wyniku których powstaje tlenek węgla(II) w procesach reformingu.

Reforming parowy jest przemysłową metodą otrzymywania gazu syntezowego z węglowodorów. Proces ten prowadzi się zwykle w temperaturze 900 ^oC pod ciśnieniem 10 MPa. W przypadku, gdy wykorzystywanym surowcem jest metan, ustala się wówczas równowaga:

CH_4(g) + H₂O_(g) ⇄ CO_(g) + 3H_2(g) (reakcja nr 1)

Z uwagi na endotermiczność tej przemiany konieczne jest dostarczenie energii na sposób ciepła, które pozyskuje się między innymi w wyniku równolegle prowadzonej w innym reaktorze reakcji:

2CH_4(g) + 3O_2(g) ⇄ 2CO_(g) + 4H₂O_(g) (reakcja nr 2)

Na podstawie: E. Grzywa, J. Molenda, Technologia podstawowych syntez organicznych. Tom 1, Warszawa 2008.

Mieszanina metanu z parą wodną użyta w reformingu parowym nie jest stechiometryczna, lecz zawiera nadmiar drugiego z wymienionych składników.

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

Reforming parowy jest przemysłową metodą otrzymywania gazu syntezowego z węglowodorów. Proces ten prowadzi się zwykle w temperaturze 900 ^oC pod ciśnieniem 10 MPa. W przypadku, gdy wykorzystywanym surowcem jest metan, ustala się wówczas równowaga:

CH_4(g) + H₂O_(g) ⇄ CO_(g) + 3H_2(g) (reakcja nr 1)

Z uwagi na endotermiczność tej przemiany konieczne jest dostarczenie energii na sposób ciepła, które pozyskuje się między innymi w wyniku równolegle prowadzonej w innym reaktorze reakcji:

2CH_4(g) + 3O_2(g) ⇄ 2CO_(g) + 4H₂O_(g) (reakcja nr 2)

Na podstawie: E. Grzywa, J. Molenda, Technologia podstawowych syntez organicznych. Tom 1, Warszawa 2008.

Mieszanina metanu z parą wodną użyta w reformingu parowym nie jest stechiometryczna, lecz zawiera nadmiar drugiego z wymienionych składników.

Ustal procentowy skład objętościowy wejściowej mieszaniny metanu z parą wodną, która w warunkach prowadzonego procesu reformingu parowego waży 10,6 kg i zajmuje objętość 585,1 dm³. Przyjmij, że w opisanych warunkach mieszanina ta zachowuje się jak gaz doskonały. Wynik obliczeń podaj z dokładnością do trzech cyfr znaczących.

Hydroformylowanie olefin polega na ich reakcji z gazem syntezowym według ogólnego schematu:

W zależności od zastosowanych katalizatorów powstają wtedy różniące się szkieletem węglowym izomeryczne aldehydy, które można zredukować do odpowiednich alkoholi.

Na podstawie: P. Mastalerz, Chemia organiczna, Wrocław 2000.

Przeprowadzono ciąg przemian chemicznych według schematu:

Reakcja 1. jest procesem hydroformylowania, której produktem A jest związek zawierający trzeciorzędowy atom węgla w cząsteczce. W reakcji 2. Substancja ta jest redukowana, a produkt B tej przemiany w odpowiednich warunkach ulega odwodnieniu z utworzeniem związku C.

Izomer konstytucyjny związku chemicznego A należący do tego samego szeregu homologicznego co związek A jest ubocznym produktem opisanego procesu hydroformylowania.

Narysuj wzór grupowy tego izomeru oraz podaj jego nazwę systematyczną.

Hydroformylowanie olefin polega na ich reakcji z gazem syntezowym według ogólnego schematu:

W zależności od zastosowanych katalizatorów powstają wtedy różniące się szkieletem węglowym izomeryczne aldehydy, które można zredukować do odpowiednich alkoholi.

Na podstawie: P. Mastalerz, Chemia organiczna, Wrocław 2000.

Przeprowadzono ciąg przemian chemicznych według schematu:

Reakcja 1. jest procesem hydroformylowania, której produktem A jest związek zawierający trzeciorzędowy atom węgla w cząsteczce. W reakcji 2. Substancja ta jest redukowana, a produkt B tej przemiany w odpowiednich warunkach ulega odwodnieniu z utworzeniem związku C.

Reakcję 4. prowadzono w obecności rozcieńczonego kwasu siarkowego(VI) w ilości katalitycznej.

Stosując wzory grupowe związków organicznych oraz uwzględniając warunki prowadzenia procesu napisz równanie reakcji 4., prowadzącej do powstania 2-metylopropan-2-olu.

Hydroformylowanie olefin polega na ich reakcji z gazem syntezowym według ogólnego schematu:

W zależności od zastosowanych katalizatorów powstają wtedy różniące się szkieletem węglowym izomeryczne aldehydy, które można zredukować do odpowiednich alkoholi.

Na podstawie: P. Mastalerz, Chemia organiczna, Wrocław 2000.

Przeprowadzono ciąg przemian chemicznych według schematu:

Reakcja 1. jest procesem hydroformylowania, której produktem A jest związek zawierający trzeciorzędowy atom węgla w cząsteczce. W reakcji 2. Substancja ta jest redukowana, a produkt B tej przemiany w odpowiednich warunkach ulega odwodnieniu z utworzeniem związku C.

Reakcję 4. prowadzono w obecności rozcieńczonego kwasu siarkowego(VI) w ilości katalitycznej.

Wyjaśnij, dlaczego powstały alkohol jest głównym organicznym produktem tej przemiany.

Hydroformylowanie olefin polega na ich reakcji z gazem syntezowym według ogólnego schematu:

W zależności od zastosowanych katalizatorów powstają wtedy różniące się szkieletem węglowym izomeryczne aldehydy, które można zredukować do odpowiednich alkoholi.

Na podstawie: P. Mastalerz, Chemia organiczna, Wrocław 2000.

Przeprowadzono ciąg przemian chemicznych według schematu:

Reakcja 1. jest procesem hydroformylowania, której produktem A jest związek zawierający trzeciorzędowy atom węgla w cząsteczce. W reakcji 2. Substancja ta jest redukowana, a produkt B tej przemiany w odpowiednich warunkach ulega odwodnieniu z utworzeniem związku C.

Reakcję 4. prowadzono w obecności rozcieńczonego kwasu siarkowego(VI) w ilości katalitycznej.

Podkreśl właściwe słowa w nawiasach.

Terminem polimery przewodzące (skoniugowane) określa się grupę polimerów, których łańcuch główny zbudowany jest z układu sprzężonych wiązań π. Ostatnie lata przyniosły gwałtowny rozwój badań nad zastosowaniem tego rodzaju materiałów organicznych do przetwarzania energii słonecznej w elektryczną. Szybko jednak okazało się, że ogniwa, w których warstwę aktywną stanowią polimery przewodzące charakteryzują się bardzo małą wydajnością konwersji energii. Efektywność działania polimerowych ogniw fotowoltaicznych można jednak znacznie poprawić wprowadzając do układu cząsteczki o właściwościach elektronoakceptorowych lub nanokryształy półprzewodników nieorganicznych, na przykład selenku kadmu otoczone alifatycznymi ligandami. Ligandy te zapobiegają aglomeracji nanokryształów i ułatwiają ich dyspersję w rozpuszczalnikach organicznych. Z drugiej strony stanowią jednak izolacyjną powłokę utrudniającą transport ładunku elektrycznego. W toku prowadzonych badań zaobserwowano, że wymiana pierwotnych, alifatycznych ligandów na ligandy zawierające układy sprzężonych wiązań podwójnych przyczynia się do ułatwienia przeniesienia ładunku między nanokryształem i matrycą polimerową.

Jak wiele innych substancji, podobnie polimery przewodzące wykazują zdolność do absorpcji promieniowania elektromagnetycznego. Podczas takiego procesu światło o określonej długości fali padające na próbkę zostaje pochłonięte, a miarą jego absorpcji jest absorbancja, którą mierzy się w szerokim zakresie długości fali – począwszy od ultrafioletu (UV), przez światło widzialne (Vis) po bliską podczerwień (NIR). Zarejestrowane wówczas za pośrednictwem spektrofotometru widmo UV-Vis-NIR, przedstawia zależność absorbancji od długości fali padającego na próbkę światła. Jeśli przy danej długości fali substancja wykazuje maksimum absorpcji, w jej widmie pojawia się wtedy dobrze widoczny pik.

Na podstawie: R. Szczypiński, Synteza oligomerów tiofenowych do zastosowań w układach hybrydowych z nanokryształami selenku kadmu. Praca dyplomowa na stopień magistra inżyniera wykonana pod kierunkiem prof. dr hab. M. Zagórskiej. Wydział Chemiczny, Politechnika Warszawska, Warszawa 2007.

Wśród narysowanych wzorów związków wielkocząsteczkowych (1.–4.) wskaż numery tych, które należą do grupy polimerów przewodzących.