DWMED

Przeprowadzono doświadczenie chemiczne, którego schemat ilustruje rysunek poniżej.

Podczas opisanego doświadczenia, w kolbie przebiegła reakcja chemiczna, której produktem był bezbarwny gaz o drażniącej woni. W wyniku wprowadzania tego związku chemicznego do roztworu oranżu metylowego, między cząsteczkami opisanego gazu i cząsteczkami wody przebiega pewna reakcja chemiczna. W efekcie tworzą się dwa rodzaje drobin ­­­– pierwsze z nich mają budowę przestrzenną o kształcie piramidy trygonalnej, a ich dostatecznie wysokie stężenie warunkuje czerwoną barwę roztworów oranżu metylowego. Drugi rodzaj powstałych drobin zawiera atom siarki i może pełnić (w zależności od warunków) rolę kwasu lub zasady Brønsteda.

W celu przeprowadzenia opisanego doświadczenia wykorzystano 100 cm³ 20-procentowego roztworu kwasu siarkowego(VI) o gęstości 1,14 g/cm³, który sporządzono rozcieńczając wodą destylowaną stężony (18-molowy) roztwór tego kwasu o gęstości 1,84 g/cm³.

W stężonym (18-molowym) roztworze kwasu siarkowego(VI) znajduje się duża liczba niezdysocjowanych cząsteczek kwasu. Podczas jego rozcieńczania wodą destylowaną, sporządzany roztwór bardzo często osiąga temperaturę wrzenia.

Podkreśl odpowiednie wyrażenia w nawiasach tak, aby powstały zdania prawdziwe.

Przeprowadzono doświadczenie chemiczne, którego schemat ilustruje rysunek poniżej.

Podczas opisanego doświadczenia, w kolbie przebiegła reakcja chemiczna, której produktem był bezbarwny gaz o drażniącej woni. W wyniku wprowadzania tego związku chemicznego do roztworu oranżu metylowego, między cząsteczkami opisanego gazu i cząsteczkami wody przebiega pewna reakcja chemiczna. W efekcie tworzą się dwa rodzaje drobin ­­­– pierwsze z nich mają budowę przestrzenną o kształcie piramidy trygonalnej, a ich dostatecznie wysokie stężenie warunkuje czerwoną barwę roztworów oranżu metylowego. Drugi rodzaj powstałych drobin zawiera atom siarki i może pełnić (w zależności od warunków) rolę kwasu lub zasady Brønsteda.

W celu przeprowadzenia opisanego doświadczenia wykorzystano 100 cm³ 20-procentowego roztworu kwasu siarkowego(VI) o gęstości 1,14 g/cm³, który sporządzono rozcieńczając wodą destylowaną stężony (18-molowy) roztwór tego kwasu o gęstości 1,84 g/cm³.

Oblicz, jaką masę stężonego roztworu kwasu siarkowego(VI) oraz jaką masę wody destylowanej wykorzystano, w celu sporządzenia roztworu kwasu o podanym stężeniu?

Zakres pH zmiany barwy (tzw. zakres wskaźnikowy) oranżu metylowego odpowiada wartościom pH z zakresu 3,2 ÷ 4,4. Poniżej dolnej podanej wartości, roztwory zawierające ten wskaźnik mają barwę czerwoną, natomiast powyżej górnej wartości – żółtą.

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

W trzech nieopisanych zlewkach znajdowały się wodne roztwory – kwasu ortofosforowego(V), ortofosforanu(V) sodu oraz sacharozy. W celu identyfikacji zawartości naczyń przeprowadzono dwuetapowe doświadczenie chemiczne. W pierwszym etapie zbadano przewodnictwo elektryczne każdego z roztworów, co ilustruje rysunek poniżej:

Zaobserwowano wówczas, że po zamknięciu obwodu elektrycznego, żarówki zaświeciły się w przypadku wykorzystania roztworów ze zlewek o numerach 1 oraz 3. W drugim etapie doświadczenia do roztworów znajdujących się w tych dwóch zlewkach wprowadzono po kilka kropli roztworu oranżu metylowego. Zawartość zlewki nr 1 przyjęła żółte, a zlewki nr 3 – czerwone zabarwienie.

Wyjaśnij, dlaczego po zamknięciu obwodu elektrycznego nie zaobserwowano świecenia się żarówki w przypadku wykorzystania roztworu zawartego w zlewce nr 2 podczas pierwszego etapu eksperymentu?

Zakres pH zmiany barwy (tzw. zakres wskaźnikowy) oranżu metylowego odpowiada wartościom pH z zakresu 3,2 ÷ 4,4. Poniżej dolnej podanej wartości, roztwory zawierające ten wskaźnik mają barwę czerwoną, natomiast powyżej górnej wartości – żółtą.

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

W trzech nieopisanych zlewkach znajdowały się wodne roztwory – kwasu ortofosforowego(V), ortofosforanu(V) sodu oraz sacharozy. W celu identyfikacji zawartości naczyń przeprowadzono dwuetapowe doświadczenie chemiczne. W pierwszym etapie zbadano przewodnictwo elektryczne każdego z roztworów, co ilustruje rysunek poniżej:

Zaobserwowano wówczas, że po zamknięciu obwodu elektrycznego, żarówki zaświeciły się w przypadku wykorzystania roztworów ze zlewek o numerach 1 oraz 3. W drugim etapie doświadczenia do roztworów znajdujących się w tych dwóch zlewkach wprowadzono po kilka kropli roztworu oranżu metylowego. Zawartość zlewki nr 1 przyjęła żółte, a zlewki nr 3 – czerwone zabarwienie.

Za podane zabarwienie roztworów w zlewkach o numerach 1 i 3 zawierających oranż metylowy odpowiadają dwa różne procesy.

Podaj nazwy tych procesów. Każdą odpowiedź uzasadnij równaniem chemicznym zapisanym w formie jonowej skróconej. Uzupełnij tabelę.

Zakres pH zmiany barwy (tzw. zakres wskaźnikowy) oranżu metylowego odpowiada wartościom pH z zakresu 3,2 ÷ 4,4. Poniżej dolnej podanej wartości, roztwory zawierające ten wskaźnik mają barwę czerwoną, natomiast powyżej górnej wartości – żółtą.

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

W trzech nieopisanych zlewkach znajdowały się wodne roztwory – kwasu ortofosforowego(V), ortofosforanu(V) sodu oraz sacharozy. W celu identyfikacji zawartości naczyń przeprowadzono dwuetapowe doświadczenie chemiczne. W pierwszym etapie zbadano przewodnictwo elektryczne każdego z roztworów, co ilustruje rysunek poniżej:

Zaobserwowano wówczas, że po zamknięciu obwodu elektrycznego, żarówki zaświeciły się w przypadku wykorzystania roztworów ze zlewek o numerach 1 oraz 3. W drugim etapie doświadczenia do roztworów znajdujących się w tych dwóch zlewkach wprowadzono po kilka kropli roztworu oranżu metylowego. Zawartość zlewki nr 1 przyjęła żółte, a zlewki nr 3 – czerwone zabarwienie.

Określ, czy stosując wyłącznie roztwór oranżu metylowego możliwe byłoby odróżnienie od siebie zawartości zlewek o numerach 1 i 2? Uzasadnij swoje stanowisko.

Podczas dwóch etapów produkcji kwasu siarkowego(VI), w fazie gazowej przebiegają następujące reakcje chemiczne:

S + O₂ ⟶ SO₂            ΔH^o = –297 kJ

2SO₂ + O₂ ⇄ 2SO₃     ΔH^o = –196 kJ

W przypadku drugiej z wymienionych przemian stosuje się katalizatory będące związkami wanadu, w których pierwiastkowi temu przypisuje się stopień utlenienia równy V.

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

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

Podczas dwóch etapów produkcji kwasu siarkowego(VI), w fazie gazowej przebiegają następujące reakcje chemiczne:

S + O₂ ⟶ SO₂            ΔH^o = –297 kJ

2SO₂ + O₂ ⇄ 2SO₃     ΔH^o = –196 kJ

W przypadku drugiej z wymienionych przemian stosuje się katalizatory będące związkami wanadu, w których pierwiastkowi temu przypisuje się stopień utlenienia równy V.

Miarą wydajności reakcji utleniania tlenku siarki(IV) do tlenku siarki(VI) jest tzw. równowagowy stopień przemiany x, który opisany jest wyrażeniem:

We wzorze tym n_o[SO₂] to początkowa liczba moli SO₂, natomiast n[SO₂] jest liczbą moli tego gazu, jaka pozostała po ustaleniu się stanu równowagi.

Rysunek poniżej ilustruje zależność równowagowego stopnia przemiany tlenku siarki(IV) od temperatury pod ciśnieniem 0,1 MPa, gdy procentowy skład objętościowy wyjściowej mieszaniny gazów był następujący: 7% SO₂, 11% O₂ oraz 82% N₂.

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

Opisany proces prowadzono w reaktorze o stałej pojemności.

Oblicz procent objętościowy tlenku siarki(VI) w równowagowej mieszaninie gazów w temperaturze 510 ^oC. Przyjmij, że w tych warunkach prowadzenia procesu azot zawarty w wyjściowej mieszaninie jest substancją bierną chemicznie. Wynik podaj z dokładnością do dwóch cyfr znaczących.

Miedź jest metalem, który nie wypiera wodoru z tzw. kwasów nieutleniających. Jednak w obecności silnego utleniacza – dwuchromianu(VI) potasu, w środowisku kwasowym metal ten roztwarza się i powstaje niebieskozielony roztwór zawierający dwa rodzaje kationów metali. Stosunek liczby elektronów opisanych orbitalami 3d cięższego z nich do liczby elektronów opisanych orbitalami 3d lżejszego spośród tych kationów wynosi 3:1, a w mieszaninie poreakcyjnej  ich stosunek molowy równy jest 1,5. Trzecim produktem opisanej przemiany jest woda.

W kolbie okrągłodennej umieszczono mieszaninę substratów zmieszanych w stosunku stechiometrycznym. Zawartość naczynia ogrzewano i po pewnym czasie stwierdzono całkowite roztworzenie się miedzi.

Podczas prowadzonego eksperymentu zawartość kolby nie była mieszana w sposób mechaniczny. Zauważono wówczas, że roztwór zmienił zabarwienie najpierw w dolnej części naczynia – w obszarze, w którym znajdowała się miedź, a w miarę postępu reakcji zmiana barwy obejmowała kolejne obszary naczynia reakcyjnego, „przemieszczając się” w kierunku powierzchni roztworu. Po zakończeniu eksperymentu zawartość naczynia miała już praktycznie jednolite, niebieskozielone zabarwienie.

Podaj nazwę zjawiska, które było przyczyną samorzutnego „przemieszczania się” obserwowanej barwy roztworu w miarę postępu reakcji chemicznej. Następnie oceń, podkreślając właściwe wyrażenie w nawiasie, czy był to proces fizyczny, czy przemiana chemiczna?

Miedź jest metalem, który nie wypiera wodoru z tzw. kwasów nieutleniających. Jednak w obecności silnego utleniacza – dwuchromianu(VI) potasu, w środowisku kwasowym metal ten roztwarza się i powstaje niebieskozielony roztwór zawierający dwa rodzaje kationów metali. Stosunek liczby elektronów opisanych orbitalami 3d cięższego z nich do liczby elektronów opisanych orbitalami 3d lżejszego spośród tych kationów wynosi 3:1, a w mieszaninie poreakcyjnej  ich stosunek molowy równy jest 1,5. Trzecim produktem opisanej przemiany jest woda.

W kolbie okrągłodennej umieszczono mieszaninę substratów zmieszanych w stosunku stechiometrycznym. Zawartość naczynia ogrzewano i po pewnym czasie stwierdzono całkowite roztworzenie się miedzi.

Napisz w formie jonowej skróconej równanie opisanej reakcji chemicznej. Współczynniki stechiometryczne uzgodnij metodą bilansu jonowo-elektronowego.

Miedź jest metalem, który nie wypiera wodoru z tzw. kwasów nieutleniających. Jednak w obecności silnego utleniacza – dwuchromianu(VI) potasu, w środowisku kwasowym metal ten roztwarza się i powstaje niebieskozielony roztwór zawierający dwa rodzaje kationów metali. Stosunek liczby elektronów opisanych orbitalami 3d cięższego z nich do liczby elektronów opisanych orbitalami 3d lżejszego spośród tych kationów wynosi 3:1, a w mieszaninie poreakcyjnej  ich stosunek molowy równy jest 1,5. Trzecim produktem opisanej przemiany jest woda.

W kolbie okrągłodennej umieszczono mieszaninę substratów zmieszanych w stosunku stechiometrycznym. Zawartość naczynia ogrzewano i po pewnym czasie stwierdzono całkowite roztworzenie się miedzi.

Objętość mieszaniny poreakcyjnej uzyskanej w wyniku przeprowadzenia opisanego eksperymentu wynosiła 500 cm³, a sumaryczne stężenie powstałych kationów było równe 0,05 mol∙dm^–3. Do układu tego wprowadzono wykonaną z kadmu blaszkę i zaobserwowano dwa objawy świadczące o przebiegu reakcji chemicznej, przy czym jednym z nich było pojawienie się trwałego zabarwienia roztworu. Podczas tego eksperymentu stosunek liczby moli wymienianych między utleniaczem i reduktorem elektronów równy był 1.

Napisz w formie jonowej skróconej równanie opisanej reakcji chemicznej, jaka przebiegła po wprowadzeniu wykonanej z kadmu blaszki do roztworu zawierającego dwa opisane kationy.

Miedź jest metalem, który nie wypiera wodoru z tzw. kwasów nieutleniających. Jednak w obecności silnego utleniacza – dwuchromianu(VI) potasu, w środowisku kwasowym metal ten roztwarza się i powstaje niebieskozielony roztwór zawierający dwa rodzaje kationów metali. Stosunek liczby elektronów opisanych orbitalami 3d cięższego z nich do liczby elektronów opisanych orbitalami 3d lżejszego spośród tych kationów wynosi 3:1, a w mieszaninie poreakcyjnej  ich stosunek molowy równy jest 1,5. Trzecim produktem opisanej przemiany jest woda.

W kolbie okrągłodennej umieszczono mieszaninę substratów zmieszanych w stosunku stechiometrycznym. Zawartość naczynia ogrzewano i po pewnym czasie stwierdzono całkowite roztworzenie się miedzi.

Objętość mieszaniny poreakcyjnej uzyskanej w wyniku przeprowadzenia opisanego eksperymentu wynosiła 500 cm³, a sumaryczne stężenie powstałych kationów było równe 0,05 mol∙dm^–3. Do układu tego wprowadzono wykonaną z kadmu blaszkę i zaobserwowano dwa objawy świadczące o przebiegu reakcji chemicznej, przy czym jednym z nich było pojawienie się trwałego zabarwienia roztworu. Podczas tego eksperymentu stosunek liczby moli wymienianych między utleniaczem i reduktorem elektronów równy był 1.

Trwałe zabarwienie uzyskanego roztworu nie zależy od nowego rodzaju drobin, jakie pojawiły się w roztworze stanowiącym mieszaninę poreakcyjną.

Napisz, jaką barwę przyjął roztwór uzyskany po zakończeniu reakcji chemicznej z udziałem kadmu? Podaj dodatkowy objaw towarzyszący jej przebiegowi.

Miedź jest metalem, który nie wypiera wodoru z tzw. kwasów nieutleniających. Jednak w obecności silnego utleniacza – dwuchromianu(VI) potasu, w środowisku kwasowym metal ten roztwarza się i powstaje niebieskozielony roztwór zawierający dwa rodzaje kationów metali. Stosunek liczby elektronów opisanych orbitalami 3d cięższego z nich do liczby elektronów opisanych orbitalami 3d lżejszego spośród tych kationów wynosi 3:1, a w mieszaninie poreakcyjnej ich stosunek molowy równy jest 1,5. Trzecim produktem opisanej przemiany jest woda.

W kolbie okrągłodennej umieszczono mieszaninę substratów zmieszanych w stosunku stechiometrycznym. Zawartość naczynia ogrzewano i po pewnym czasie stwierdzono całkowite roztworzenie się miedzi.

Objętość mieszaniny poreakcyjnej uzyskanej w wyniku przeprowadzenia opisanego eksperymentu wynosiła 500 cm³, a sumaryczne stężenie powstałych kationów było równe 0,05 mol∙dm^–3. Do układu tego wprowadzono wykonaną z kadmu blaszkę i zaobserwowano dwa objawy świadczące o przebiegu reakcji chemicznej, przy czym jednym z nich było pojawienie się trwałego zabarwienia roztworu. Podczas tego eksperymentu stosunek liczby moli wymienianych między utleniaczem i reduktorem elektronów równy był 1.

Masa umieszczonej w roztworze blaszki była równa 10 g i nieznacznie zmniejszyła się w wyniku przeprowadzonej reakcji chemicznej.

Oblicz zawartość procentową kadmu w blaszce po zakończeniu doświadczenia. Wynik podaj z dokładnością do trzech cyfr znaczących. Podczas wykonywania obliczeń skorzystaj z dokładnych wartości mas molowych pierwiastków odczytanych z tablic chemicznych.

W przemyśle chemicznym do prowadzenia niektórych reakcji chemicznych, takich jak sulfonowanie lub nitrowanie stosuje się dymiący kwas siarkowy(VI), zwany oleum. Jest to roztwór tlenku siarki(VI) w bezwodnym kwasie siarkowym(VI), przy czym zawartość procentowa SO₃ wynosi wówczas zwykle 20÷25% wagowych takiego roztworu. Proces sulfonowania benzenu z udziałem oleum przebiega w kilku etapach, co w sposób schematyczny ilustruje rysunek poniżej:

Na podstawie: K. Schmidt-Szałowski, M. Szafran, E. Bobryk, J. Sentek, Technologia chemiczna. Przemysł nieorganiczny, Warszawa 2013 oraz J. McMurry, Chemia organiczna, Warszawa 2012.

Podkreśl wyrażenia w nawiasach tak, aby powstały zdania prawdziwe.

W przemyśle chemicznym do prowadzenia niektórych reakcji chemicznych, takich jak sulfonowanie lub nitrowanie stosuje się dymiący kwas siarkowy(VI), zwany oleum. Jest to roztwór tlenku siarki(VI) w bezwodnym kwasie siarkowym(VI), przy czym zawartość procentowa SO₃ wynosi wówczas zwykle 20÷25% wagowych takiego roztworu.

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

Podczas rozcieńczania oleum wodą destylowaną przebiega reakcja chemiczna opisana równaniem:

SO₃ + H₂O ⟶ H₂SO₄

Oblicz, jaką masę oleum o stężeniu 20% oraz jaką masę wody destylowanej należy przygotować, w celu wyprodukowania jednej tony stężonego (96%) wodnego roztworu kwasu siarkowego(VI)? Wyniki obliczeń podaj w kilogramach, z dokładnością do drugiego miejsca po przecinku. Przyjmij, że opisany proces przebiega ze 100% wydajnością.

Trwałość izomerów geometrycznych zależy od tzw. oddziaływania przestrzennego (sterycznego) między dwoma objętościowymi podstawnikami po tej samej stronie wiązania podwójnego. Im oddziaływanie to jest silniejsze (podstawniki zajmują więcej miejsca w przestrzeni), tym izomer wykazuje mniejszą trwałość.

Na podstawie: J. McMurry, Chemia organiczna, Warszawa 2012.

Cząsteczki pewnego alkenu X zawierają pięć atomów węgla i występują w postaci izomerów geometrycznych cis-trans. Przeprowadzono doświadczenie chemiczne podczas którego przebiegły dwie współbieżne reakcje, zgodnie ze schematem:

X + HCl ⟶ A    oraz    X + HCl ⟶ B

Próbka substancji A stanowi parę enancjomerów, natomiast cząsteczki związku B nie wykazują czynności optycznej.

Oceń, czy równomolowa mieszanina enancjomerów związku chemicznego A wykazuje czynność optyczną? Uzasadnij swoje stanowisko.