DWMED

Roztwory buforowe są układami zdolnymi do utrzymywania względnie stałego pH środowiska, a ich składowymi są sprzężone pary kwas-zasada Brønsteda. W zależności od rodzaju buforu, jego komponentami mogą być słaba zasada i jej sól z mocnym kwasem, albo słaby kwas i jego sól z mocną zasadą. Gdy do roztworu zawierającego bufor wprowadzi się kwas, wówczas pochodzące z jego dysocjacji jony wodorowe zostaną zneutralizowane w wyniku ich reakcji z zasadą Brønsteda stanowiącą składową buforu. Z kolei, wprowadzając do roztworu pewną liczbę jonów wodorotlenkowych, pochodzących z dysocjacji mocnej zasady, wówczas przereagują one z obecnym w układzie składnikiem buforu jakim jest kwas Brønsteda.

Przykładem układu buforującego stosowanego podczas prac z materiałem biologicznym jest tzw. bufor TRIS, a jego składnikami (oprócz wody destylowanej) są dwa związki chemiczne:

W roztworze tego buforu stężenie jonów wodorotlenkowych opisuje zależność:

Wielkość [B] jest stężeniem molowym stanowiącej składnik buforu zasady Brønsteda, natomiast [BH⁺] to stężenie molowe stanowiącej jej pochodną soli. W temperaturze 25 ^oC aminoalkohol jest dobrze rozpuszczalnym w wodzie ciałem stałym, a stała równowagi reakcji jego dysocjacji K_b ma wartość 1,2∙10^-6.

Na podstawie: P. W. Atkins, Chemia fizyczna, Warszawa 2012, R. Szczypiński, Zbiór zadań maturalnych z odpowiedziami. Zakres rozszerzony, Warszawa 2017 oraz  www.sigmaaldrich.com.

Przygotowano 500 cm³ roztworu aminoalkoholu o stężeniu molowym równym 0,08 mol∙dm^-3. Do podanego roztworu aminoalkoholu wprowadzono 672 cm³ chlorowodoru odmierzonego w warunkach normalnych. Powstały roztwór rozcieńczono wodą destylowaną do objętości 1 dm³.

Oblicz wartość pH uzyskanego w ten sposób buforu TRIS. Wynik podaj z dokładnością do dwóch cyfr znaczących. Pomiń zjawisko autodysocjacji wody.

Obecność jonów jodkowych w roztworze można potwierdzić zakwaszając nieznacznie taki układ, a następnie wprowadzając do niego roztwór azotanu(III) sodu. W wyniku przebiegającej reakcji chemicznej obserwuje się wydzielanie bezbarwnego, bezwonnego gazu, który brunatnieje u wylotu naczynia. Po wprowadzeniu do mieszaniny poreakcyjnej niewielkiej ilości kleiku skrobiowego i wstrząśnięciu zawartością probówki, roztwór przyjmuje charakterystyczne zabarwienie.

Na podstawie: J. Minczewski, Z. Marczenko, Chemia analityczna. Podstawy teoretyczne i analiza jakościowa, Warszawa 2012.

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

Obecność jonów jodkowych w roztworze można potwierdzić zakwaszając nieznacznie taki układ, a następnie wprowadzając do niego roztwór azotanu(III) sodu. W wyniku przebiegającej reakcji chemicznej obserwuje się wydzielanie bezbarwnego, bezwonnego gazu, który brunatnieje u wylotu naczynia. Po wprowadzeniu do mieszaniny poreakcyjnej niewielkiej ilości kleiku skrobiowego i wstrząśnięciu zawartością probówki, roztwór przyjmuje charakterystyczne zabarwienie.

Na podstawie: J. Minczewski, Z. Marczenko, Chemia analityczna. Podstawy teoretyczne i analiza jakościowa, Warszawa 2012.

Określ, jakie zabarwienie miała zawartość naczynia przed wprowadzeniem do niej roztworu azotanu(III) sodu oraz jaką barwę przyjęła mieszanina poreakcyjna uzyskana po dodaniu do niej kleiku skrobiowego?

Miareczkowanie jest metodą stosowaną do ilościowego oznaczania zawartości substancji chemicznej w jej wodnym roztworze. Podczas jego wykonywania, do roztworu analitu o znanej objętości, lecz nieznanym stężeniu, ostrożnie, małymi porcjami wprowadza się znajdujący w biurecie, mianowany (o ściśle określonym stężeniu molowym) roztwór titranta. Charakterystyczny podczas miareczkowania jest tzw. punkt równoważnikowy (PR), czyli moment, w którym analit przereagował ilościowo z dodanym z biurety titrantem. W przypadku tzw. manganometrii titrantem jest mianowany roztwór manganianu(VII) potasu, zakwaszony roztworem kwasu siarkowego(VI). W punkcie równoważnikowym analizowany roztwór przyjmuje trwałe bladoróżowe zabarwienie, które powinno utrzymywać się przez co najmniej 30 sekund.

Na podstawie: J. Minczewski, Z. Marczenko, Chemia analityczna. Podstawy teoretyczne i analiza jakościowa, Warszawa 2012

Wyjaśnij, dlaczego roztworu manganianu(VII) potasu, który stosowany jest jako titrant nie zakwasza się kwasem solnym?

Miareczkowanie jest metodą stosowaną do ilościowego oznaczania zawartości substancji chemicznej w jej wodnym roztworze. Podczas jego wykonywania, do roztworu analitu o znanej objętości, lecz nieznanym stężeniu, ostrożnie, małymi porcjami wprowadza się znajdujący w biurecie, mianowany (o ściśle określonym stężeniu molowym) roztwór titranta. Charakterystyczny podczas miareczkowania jest tzw. punkt równoważnikowy (PR), czyli moment, w którym analit przereagował ilościowo z dodanym z biurety titrantem. W przypadku tzw. manganometrii titrantem jest mianowany roztwór manganianu(VII) potasu, zakwaszony roztworem kwasu siarkowego(VI). W punkcie równoważnikowym analizowany roztwór przyjmuje trwałe bladoróżowe zabarwienie, które powinno utrzymywać się przez co najmniej 30 sekund.

Na podstawie: J. Minczewski, Z. Marczenko, Chemia analityczna. Podstawy teoretyczne i analiza jakościowa, Warszawa 2012.

W celu określenia wzoru hydratu kwasu szczawiowego przeprowadzono jego oznaczanie manganometryczne. Odważono wówczas 6,3 g próbki hydratu i rozpuszczono w takiej objętości wody destylowanej, że uzyskano 50 cm³ roztworu kwasu szczawiowego. Do jego zmiareczkowania wykorzystano zakwaszony kwasem siarkowym(VI) roztwór manganianu(VII) potasu o stężeniu równym 0,32 mol∙dm^-3, przy czym punkt równoważnikowy osiągnięto w momencie zużycia 62,5 cm³ roztworu titranta.

Wiedząc, że podczas miareczkowania utleniacz oraz reduktor reagują ze sobą w stosunku molowym równym 2:5, ustal na podstawie stosownych obliczeń wzór sumaryczny hydratu kwasu szczawiowego, którego roztwór poddano oznaczaniu manganometrycznemu.

Przebiegającą w fazie gazowej reakcję syntezy jodowodoru opisuje równanie:

H_2(g) + I_2(g) ⇄ 2HI_(g)

W tabeli zebrano informacje na temat wartości stałych szybkości – opisanej przemiany (k₁) oraz reakcji do niej odwrotnej (k₂) w temperaturach 500 K oraz 670 K.

Synteza jodowodoru oraz proces jego rozkładu są reakcjami biegnącymi zgodnie z kinetyką drugiego rzędu, a stałą równowagi pierwszej z nich definiuje się jako stosunek wartości stałej szybkości k₁ do wartości k₂.

Na podstawie: P. Atkins, L. Jones, Chemia ogólna. Cząsteczki, materia, reakcje, Warszawa 2018 oraz K. M. Pazdro, Zbiór zadań z chemii do liceów i techników. Zakres rozszerzony, Warszawa 2012.

Napisz równania kinetyczne – reakcji syntezy jodowodoru oraz reakcji jego rozkładu.

Przebiegającą w fazie gazowej reakcję syntezy jodowodoru opisuje równanie:

H_2(g) + I_2(g) ⇄ 2HI_(g)

W tabeli zebrano informacje na temat wartości stałych szybkości – opisanej przemiany (k₁) oraz reakcji do niej odwrotnej (k₂) w temperaturach 500 K oraz 670 K.

Synteza jodowodoru oraz proces jego rozkładu są reakcjami biegnącymi zgodnie z kinetyką drugiego rzędu, a stałą równowagi pierwszej z nich definiuje się jako stosunek wartości stałej szybkości k₁ do wartości k₂.

Na podstawie: P. Atkins, L. Jones, Chemia ogólna. Cząsteczki, materia, reakcje, Warszawa 2018 oraz K. M. Pazdro, Zbiór zadań z chemii do liceów i techników. Zakres rozszerzony, Warszawa 2012.

Wartość stałej równowagi reakcji chemicznej zależy od temperatury, ale nie zależy od wartości stężeń reagentów.

Oblicz wartości stałych równowag reakcji syntezy jodowodoru przebiegających w temperaturach 500 K oraz 670 K. Wyniki podaj z dokładnością do cyfry jedności.

Przebiegającą w fazie gazowej reakcję syntezy jodowodoru opisuje równanie:

H_2(g) + I_2(g) ⇄ 2HI_(g)

W tabeli zebrano informacje na temat wartości stałych szybkości – opisanej przemiany (k₁) oraz reakcji do niej odwrotnej (k₂) w temperaturach 500 K oraz 670 K.

Synteza jodowodoru oraz proces jego rozkładu są reakcjami biegnącymi zgodnie z kinetyką drugiego rzędu, a stałą równowagi pierwszej z nich definiuje się jako stosunek wartości stałej szybkości k₁ do wartości k₂.

Na podstawie: P. Atkins, L. Jones, Chemia ogólna. Cząsteczki, materia, reakcje, Warszawa 2018 oraz K. M. Pazdro, Zbiór zadań z chemii do liceów i techników. Zakres rozszerzony, Warszawa 2012.

Wartość stałej równowagi reakcji chemicznej zależy od temperatury, ale nie zależy od wartości stężeń reagentów.

Określ, czy przebiegająca w fazie gazowej reakcja syntezy jodowodoru jest procesem egzotermicznym, czy endotermicznym? Uzasadnij swoją odpowiedź.

Przebiegającą w fazie gazowej reakcję syntezy jodowodoru opisuje równanie:

H_2(g) + I_2(g) ⇄ 2HI_(g)

W tabeli zebrano informacje na temat wartości stałych szybkości – opisanej przemiany (k₁) oraz reakcji do niej odwrotnej (k₂) w temperaturach 500 K oraz 670 K.

Synteza jodowodoru oraz proces jego rozkładu są reakcjami biegnącymi zgodnie z kinetyką drugiego rzędu, a stałą równowagi pierwszej z nich definiuje się jako stosunek wartości stałej szybkości k₁ do wartości k₂.

Na podstawie: P. Atkins, L. Jones, Chemia ogólna. Cząsteczki, materia, reakcje, Warszawa 2018 oraz K. M. Pazdro, Zbiór zadań z chemii do liceów i techników. Zakres rozszerzony, Warszawa 2012.

Oceń poprawność poniższych zdań dotyczących opisanej w informacji wprowadzającej syntezy jodowodoru. Wpisz literę „P” (prawda) lub literę „F” (fałsz).

Przebiegającą w fazie gazowej reakcję syntezy jodowodoru opisuje równanie:

H_2(g) + I_2(g) ⇄ 2HI_(g)

W tabeli zebrano informacje na temat wartości stałych szybkości – opisanej przemiany (k₁) oraz reakcji do niej odwrotnej (k₂) w temperaturach 500 K oraz 670 K.

Synteza jodowodoru oraz proces jego rozkładu są reakcjami biegnącymi zgodnie z kinetyką drugiego rzędu, a stałą równowagi pierwszej z nich definiuje się jako stosunek wartości stałej szybkości k₁ do wartości k₂.

Na podstawie: P. Atkins, L. Jones, Chemia ogólna. Cząsteczki, materia, reakcje, Warszawa 2018 oraz K. M. Pazdro, Zbiór zadań z chemii do liceów i techników. Zakres rozszerzony, Warszawa 2012.

W szczelnie zamykanym reaktorze o pojemności 1 dm³ umieszczono 6,35 g jodu odważonego w warunkach normalnych. Do naczynia tego wprowadzono następnie dwukrotnie większą liczbę moli wodoru odmierzonego w tych samych warunkach ciśnienia i temperatury. Układ reakcyjny ogrzano do temperatury 500 K inicjując reakcję syntezy jodowodoru.

Oblicz szybkość opisanej reakcji chemicznej w temperaturze 500 K, w momencie konwersji w jodowodór 25% początkowej ilości wodoru.

Karbid to stały w temperaturze 25 ^oC, tzw. techniczny węglik wapnia – produkt reakcji:

CaO + 3C ⇄ CaC₂ + CO                    ΔH^o = 464 kJ

Zadowalającą wydajność syntezy węglika wapnia tzw. metodą elektrotermiczną uzyskuje się w zakresie temperatur 2000 ^oC ÷ 2200 ^oC, przy czym w opisanych warunkach powstaje ciekły stop, którego składnikami są tlenek (CaO) oraz karbid (CaC₂). Poza wymienioną fazą ciekłą, w stanie równowagi współistnieje z nią również faza stała (węgiel) oraz gazowa – tlenek węgla(II). Proces prowadzi się pod ciśnieniem normalnym, stąd ciśnienie tlenku (CO) jest stałe, a równowagowy skład fazy ciekłej zależny jest od temperatury.

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

Wśród wymienionych reagentów, powyżej temperatury 1800 ^oC tylko tlenek wapnia oraz węglik wapnia występują w postaci ciekłego stopu.

Na podstawie dostępnych informacji określ, jakiego typu jest dominujące w ich (trwałych w temperaturze 25 ^oC ) strukturach krystalicznych wiązanie chemiczne – kowalencyjne, kowalencyjne spolaryzowane, czy jonowe?

Karbid to stały w temperaturze 25 ^oC, tzw. techniczny węglik wapnia – produkt reakcji:

CaO + 3C ⇄ CaC₂ + CO                    ΔH^o = 464 kJ

Zadowalającą wydajność syntezy węglika wapnia tzw. metodą elektrotermiczną uzyskuje się w zakresie temperatur 2000 ^oC ÷ 2200 ^oC, przy czym w opisanych warunkach powstaje ciekły stop, którego składnikami są tlenek (CaO) oraz karbid (CaC₂). Poza wymienioną fazą ciekłą, w stanie równowagi współistnieje z nią również faza stała (węgiel) oraz gazowa – tlenek węgla(II). Proces prowadzi się pod ciśnieniem normalnym, stąd ciśnienie tlenku (CO) jest stałe, a równowagowy skład fazy ciekłej zależny jest od temperatury.

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

Wśród wymienionych reagentów, powyżej temperatury 1800 ^oC tylko tlenek wapnia oraz węglik wapnia występują w postaci ciekłego stopu.

Narysuj wzory elektronowe kreskowe tlenku wapnia oraz węglika wapnia.

Karbid to stały w temperaturze 25 ^oC, tzw. techniczny węglik wapnia – produkt reakcji:

CaO + 3C ⇄ CaC₂ + CO                    ΔH^o = 464 kJ

Zadowalającą wydajność syntezy węglika wapnia tzw. metodą elektrotermiczną uzyskuje się w zakresie temperatur 2000 ^oC ÷ 2200 ^oC, przy czym w opisanych warunkach powstaje ciekły stop, którego składnikami są tlenek (CaO) oraz karbid (CaC₂). Poza wymienioną fazą ciekłą, w stanie równowagi współistnieje z nią również faza stała (węgiel) oraz gazowa – tlenek węgla(II). Proces prowadzi się pod ciśnieniem normalnym, stąd ciśnienie tlenku (CO) jest stałe, a równowagowy skład fazy ciekłej zależny jest od temperatury.

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

Do eksperymentalnego pieca karbidowego wprowadzono 672 g mieszaniny wapna palonego z koksem. W mieszaninie tej węgiel stanowił 90% masy koksu i pozostawał w stosunku stechiometrycznym względem tlenku wapnia. Zainicjowano reakcję chemiczną, a po jej zakończeniu układ ochłodzono do temperatury 25 ^oC. Stwierdzono, że w warunkach przeprowadzonego eksperymentu wydajność tworzenia węglika wapnia była równa 80%.

Oblicz, jaki procent wagowy w uzyskanej mieszaninie poreakcyjnej substancji stałych w temperaturze 25 ^oC stanowiły zanieczyszczenia pochodzące z koksu, jeśli wiadomo, że nie brały one udziału w reakcji chemicznej. Wynik obliczeń podaj z dokładnością do trzech cyfr znaczących.

Karbid to stały w temperaturze 25 ^oC, tzw. techniczny węglik wapnia – produkt reakcji:

CaO + 3C ⇄ CaC₂ + CO                    ΔH^o = 464 kJ

Zadowalającą wydajność syntezy węglika wapnia tzw. metodą elektrotermiczną uzyskuje się w zakresie temperatur 2000 ^oC ÷ 2200 ^oC, przy czym w opisanych warunkach powstaje ciekły stop, którego składnikami są tlenek (CaO) oraz karbid (CaC₂). Poza wymienioną fazą ciekłą, w stanie równowagi współistnieje z nią również faza stała (węgiel) oraz gazowa – tlenek węgla(II). Proces prowadzi się pod ciśnieniem normalnym, stąd ciśnienie tlenku (CO) jest stałe, a równowagowy skład fazy ciekłej zależny jest od temperatury.

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

Do eksperymentalnego pieca karbidowego wprowadzono 672 g mieszaniny wapna palonego z koksem. W mieszaninie tej węgiel stanowił 90% masy koksu i pozostawał w stosunku stechiometrycznym względem tlenku wapnia. Zainicjowano reakcję chemiczną, a po jej zakończeniu układ ochłodzono do temperatury 25 ^oC. Stwierdzono, że w warunkach przeprowadzonego eksperymentu wydajność tworzenia węglika wapnia była równa 80%.

Oceń, jak zmieniłby się procentowy udział pochodzących z koksu zanieczyszczeń w poreakcyjnej mieszaninie substancji stałych, gdyby wydajność tworzenia węglika wapnia była większa, niż 80%? W tym celu podkreśl właściwe słowo w nawiasie, a następnie uzasadnij swój wybór.

Karbid to stały w temperaturze 25 ^oC, tzw. techniczny węglik wapnia – produkt reakcji:

CaO + 3C ⇄ CaC₂ + CO                    ΔH^o = 464 kJ

Zadowalającą wydajność syntezy węglika wapnia tzw. metodą elektrotermiczną uzyskuje się w zakresie temperatur 2000 ^oC ÷ 2200 ^oC, przy czym w opisanych warunkach powstaje ciekły stop, którego składnikami są tlenek (CaO) oraz karbid (CaC₂). Poza wymienioną fazą ciekłą, w stanie równowagi współistnieje z nią również faza stała (węgiel) oraz gazowa – tlenek węgla(II). Proces prowadzi się pod ciśnieniem normalnym, stąd ciśnienie tlenku (CO) jest stałe, a równowagowy skład fazy ciekłej zależny jest od temperatury.

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.