DWMED

Kwas azotowy(III) jest związkiem trwałym jedynie w bardzo rozcieńczonych roztworach. Dlatego, jeśli wprowadzi się stężony kwas siarkowy(VI) do wodnego roztworu azotanu(III) potasu o dostatecznie wysokim stężeniu, wówczas kwas azotowy(III) praktycznie nie powstanie. Obserwuje się wtedy wydzielanie bezbarwnego, bezwonnego gazu, który brunatnieje u wylotu naczynia reakcyjnego. Drugim produktem opisanej przemiany chemicznej jest woda, a kolejnym – kwas, w cząsteczkach którego azot przyjmuje maksymalny stopień utlenienia. Bezwodnikiem kwasu azotowego(III) jest nietrwały tlenek N₂O₃, który rozkłada się z utworzeniem dwóch opisanych wcześniej substancji gazowych. Po osiągnięciu stanu równowagi w temperaturze pokojowej T, faza gazowa może zawierać wtedy 50% objętościowych związku N₂O₃.

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

W celu ustalenia charakteru chemicznego tlenków – bezbarwnego oraz powstałego z niego tlenku brunatnego przeprowadzono pewne doświadczenie chemiczne. W tym celu przygotowano dwie serie probówek. W każdej z tych serii znajdowały się następujące mieszaniny:

– wodny roztwór KOH z dodatkiem kilku kropli roztworu oranżu metylowego,

– woda dejonizowana z dodatkiem kilku kropli roztworu oranżu metylowego,

– wodny roztwór KOH z dodatkiem kilku kropli alkoholowego roztworu fenoloftaleiny.

Do zawartości każdego wymienionych naczyń wprowadzono opisane tlenki (po jednym do probówek znajdujących się w każdej serii), przy czym w przypadku tlenku bezbarwnego doświadczenie przeprowadzono w układach praktycznie pozbawionych tlenu. Podczas przebiegu tego doświadczenia wykonano kilka fotografii. Cztery z nich zamieszczono poniżej:

Brunatny tlenek został użyty w takiej ilości względem zawartego w roztworze wodorotlenku potasu, że w uzyskanej po zakończeniu doświadczenia mieszaninie (25 ^oC) stężenie jonów OH^– było równe 2∙10^–6 mol∙dm^–3. W roztworze tym po zakończeniu doświadczenia uzyskano również mieszaninę dwóch soli.

Wskaż numer tej probówki, w której uzyskano opisaną mieszaninę soli, a następnie napisz w formie jonowej skróconej równanie reakcji chemicznej, w wyniku przebiegu której powstał wodny roztwór zawierający tę mieszaninę.

Kwas azotowy(III) jest związkiem trwałym jedynie w bardzo rozcieńczonych roztworach. Dlatego, jeśli wprowadzi się stężony kwas siarkowy(VI) do wodnego roztworu azotanu(III) potasu o dostatecznie wysokim stężeniu, wówczas kwas azotowy(III) praktycznie nie powstanie. Obserwuje się wtedy wydzielanie bezbarwnego, bezwonnego gazu, który brunatnieje u wylotu naczynia reakcyjnego. Drugim produktem opisanej przemiany chemicznej jest woda, a kolejnym – kwas, w cząsteczkach którego azot przyjmuje maksymalny stopień utlenienia. Bezwodnikiem kwasu azotowego(III) jest nietrwały tlenek N₂O₃, który rozkłada się z utworzeniem dwóch opisanych wcześniej substancji gazowych. Po osiągnięciu stanu równowagi w temperaturze pokojowej T, faza gazowa może zawierać wtedy 50% objętościowych związku N₂O₃.

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

W celu ustalenia charakteru chemicznego tlenków – bezbarwnego oraz powstałego z niego tlenku brunatnego przeprowadzono pewne doświadczenie chemiczne. W tym celu przygotowano dwie serie probówek. W każdej z tych serii znajdowały się następujące mieszaniny:

– wodny roztwór KOH z dodatkiem kilku kropli roztworu oranżu metylowego,

– woda dejonizowana z dodatkiem kilku kropli roztworu oranżu metylowego,

– wodny roztwór KOH z dodatkiem kilku kropli alkoholowego roztworu fenoloftaleiny.

Do zawartości każdego wymienionych naczyń wprowadzono opisane tlenki (po jednym do probówek znajdujących się w każdej serii), przy czym w przypadku tlenku bezbarwnego doświadczenie przeprowadzono w układach praktycznie pozbawionych tlenu. Podczas przebiegu tego doświadczenia wykonano kilka fotografii. Cztery z nich zamieszczono poniżej:

Brunatny tlenek został użyty w takiej ilości względem zawartego w roztworze wodorotlenku potasu, że w uzyskanej po zakończeniu doświadczenia mieszaninie (25 ^oC) stężenie jonów OH^– było równe 2∙10^–6 mol∙dm^–3. W roztworze tym po zakończeniu doświadczenia uzyskano również mieszaninę dwóch soli.

Wskaż numer tej probówki, w której po wprowadzeniu brunatnego tlenku uzyskano mieszaninę o wartości pH < 7, a następnie określ charakter chemiczny opisanych tlenków.

Kwas azotowy(III) jest związkiem trwałym jedynie w bardzo rozcieńczonych roztworach. Dlatego, jeśli wprowadzi się stężony kwas siarkowy(VI) do wodnego roztworu azotanu(III) potasu o dostatecznie wysokim stężeniu, wówczas kwas azotowy(III) praktycznie nie powstanie. Obserwuje się wtedy wydzielanie bezbarwnego, bezwonnego gazu, który brunatnieje u wylotu naczynia reakcyjnego. Drugim produktem opisanej przemiany chemicznej jest woda, a kolejnym – kwas, w cząsteczkach którego azot przyjmuje maksymalny stopień utlenienia. Bezwodnikiem kwasu azotowego(III) jest nietrwały tlenek N₂O₃, który rozkłada się z utworzeniem dwóch opisanych wcześniej substancji gazowych. Po osiągnięciu stanu równowagi w temperaturze pokojowej T, faza gazowa może zawierać wtedy 50% objętościowych związku N₂O₃.

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

W stałej temperaturze i objętości wartość ciśnienia gazu jest wprost proporcjonalna do zmiany liczby moli drobin, jakie znajdują się w fazie gazowej. W reaktorze o stałej pojemności równej 1 dm³ umieszczono 2 mole tlenku N₂O₃ i w temperaturze pokojowej T przeprowadzono jego rozkład. Po pewnym czasie ustalił się stan równowagi dynamicznej.

Ustal na podstawie niezbędnych obliczeń wartość stałej równowagi reakcji rozkładu tlenku N₂O₃ w temperaturze T. Wynik obliczeń podaj z dokładnością do trzech cyfr znaczących.

Kwas azotowy(III) jest związkiem trwałym jedynie w bardzo rozcieńczonych roztworach. Dlatego, jeśli wprowadzi się stężony kwas siarkowy(VI) do wodnego roztworu azotanu(III) potasu o dostatecznie wysokim stężeniu, wówczas kwas azotowy(III) praktycznie nie powstanie. Obserwuje się wtedy wydzielanie bezbarwnego, bezwonnego gazu, który brunatnieje u wylotu naczynia reakcyjnego. Drugim produktem opisanej przemiany chemicznej jest woda, a kolejnym – kwas, w cząsteczkach którego azot przyjmuje maksymalny stopień utlenienia. Bezwodnikiem kwasu azotowego(III) jest nietrwały tlenek N₂O₃, który rozkłada się z utworzeniem dwóch opisanych wcześniej substancji gazowych. Po osiągnięciu stanu równowagi w temperaturze pokojowej T, faza gazowa może zawierać wtedy 50% objętościowych związku N₂O₃.

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

W stałej temperaturze i objętości wartość ciśnienia gazu jest wprost proporcjonalna do zmiany liczby moli drobin, jakie znajdują się w fazie gazowej. W reaktorze o stałej pojemności równej 1 dm³ umieszczono 2 mole tlenku N₂O₃ i w temperaturze pokojowej T przeprowadzono jego rozkład. Po pewnym czasie ustalił się stan równowagi dynamicznej.

Na podstawie niezbędnych obliczeń ustal, jak zmieniło się ciśnienie panujące w reaktorze do momentu, gdy układ osiągnął stan równowagi? Podkreśl właściwe słowo w nawiasie. W celu wykonania obliczeń, możesz skorzystać z danych uzyskanych w poprzednim zadaniu.

Z uwagi na wysoką wartość potencjału standardowego redoks półogniwa Au/Au³⁺ złoto nie roztwarza się w tzw. kwasach nieutleniających. Proces ten możliwy jest jednak do przeprowadzenia, jeśli wykorzystana zostanie woda królewska, czyli mieszanina roztworów stężonych kwasów – solnego oraz azotowego(V). W tabeli poniżej zebrano informacje na temat parametrów fizykochemicznych (temperatura 25 ^oC, ciśnienie 1013 hPa) składników wody królewskiej – przed ich zmieszaniem.

Do przygotowania wody królewskiej wykorzystuje się takie ilości stężonych roztworów kwasów, żeby na 1 cząsteczkę HNO₃ przypadały 3 cząsteczki HCl. Po ich zmieszaniu przebiega reakcja chemiczna, w wyniku której powstaje chlorek nitrozylu (NOCl), woda oraz żółtozielony gaz o duszącym zapachu.

Napisz równanie przemiany chemicznej jaka przebiega po zmieszaniu roztworu kwasu solnego z roztworem kwasu azotowego(V) celem sporządzenia wody królewskiej.

Z uwagi na wysoką wartość potencjału standardowego redoks półogniwa Au/Au³⁺ złoto nie roztwarza się w tzw. kwasach nieutleniających. Proces ten możliwy jest jednak do przeprowadzenia, jeśli wykorzystana zostanie woda królewska, czyli mieszanina roztworów stężonych kwasów – solnego oraz azotowego(V). W tabeli poniżej zebrano informacje na temat parametrów fizykochemicznych (temperatura 25 ^oC, ciśnienie 1013 hPa) składników wody królewskiej – przed ich zmieszaniem.

Do przygotowania wody królewskiej wykorzystuje się takie ilości stężonych roztworów kwasów, żeby na 1 cząsteczkę HNO₃ przypadały 3 cząsteczki HCl. Po ich zmieszaniu przebiega reakcja chemiczna, w wyniku której powstaje chlorek nitrozylu (NOCl), woda oraz żółtozielony gaz o duszącym zapachu.

Uzyskany wolny od zanieczyszczeń żółtozielony gaz przepuszczono przez wodny roztwór bromku potasu. Zawartością naczynia energicznie wstrząśnięto, a następnie uzyskaną mieszaninę poreakcyjną wprowadzono do dwóch próbek – oleju słonecznikowego oraz oleju napędowego i energicznie wstrząśnięto zawartością naczyń.

Poniższe fotografie przedstawiają zawartości probówek w różnych etapach wykonanego doświadczenia.

Napisz numery poszczególnych probówek, których zawartość uzyskano po wykonaniu opisanych w poniższej tabeli czynności.

Z uwagi na wysoką wartość potencjału standardowego redoks półogniwa Au/Au³⁺ złoto nie roztwarza się w tzw. kwasach nieutleniających. Proces ten możliwy jest jednak do przeprowadzenia, jeśli wykorzystana zostanie woda królewska, czyli mieszanina roztworów stężonych kwasów – solnego oraz azotowego(V). W tabeli poniżej zebrano informacje na temat parametrów fizykochemicznych (temperatura 25 ^oC, ciśnienie 1013 hPa) składników wody królewskiej – przed ich zmieszaniem.

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

Niektóre związki chemiczne w zależności od środowiska w jakim się znajdują mogą zachowywać się jak kwasy lub zasady Brønsteda. Na przykład w środowisku stężonego kwasu siarkowego(VI) kwas octowy będzie akceptorem, a cząsteczka kwasu siarkowego(VI) donorem protonu.

Napisz równanie procesu chemicznego przebiegającego po wprowadzeniu kwasu octowego do stężonego roztworu kwasu siarkowego(VI).

Trudno rozpuszczalne w wodzie wodorotlenki powstają w wyniku reakcji strąceniowych, przy odpowiednich wartościach – pH roztworu oraz stężeń kationów metali. Na przykład w temperaturze 298 K z roztworów zawierających jony Fe³⁺ o stężeniu 0,025 mol·dm^–3 wodorotlenek żelaza(III) strąca się już przy wartości pH = 2. Równowagę jaka ustala się między roztworem nasyconym a osadem związku trudno rozpuszczalnego nazywa się wtedy iloczynem rozpuszczalności (K_so). W przypadku wodorotlenku żelaza(III) wyrażenie opisujące równowagę:

Fe(OH)_3(s) ⇄ Fe³⁺_(aq) + 3OH^–_(aq)

przyjmuje wówczas postać:

K_so = [Fe³⁺]·[OH^–]³

W wyrażeniu tym wielkości [Fe³⁺] oraz [OH^–] są stężeniami molowymi jonów w nasyconym roztworze jaki znajduje się nad osadem wodorotlenku.

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

Ustal na podstawie odpowiednich obliczeń wartość iloczynu rozpuszczalności wodorotlenku żelaza(III) w temperaturze 298 K.

Wodne roztwory dobrze rozpuszczalnych soli można uzyskać w reakcjach niektórych tlenków z wodnymi roztworami mocnych zasad.

Przeprowadzono ciąg reakcji chemicznych z udziałem związków manganu według schematu:

Podczas przebiegu reakcji 2. wydzielał się bezbarwny gaz umownie oznaczony literą Q.

Napisz w formie jonowej skróconej równanie reakcji 1. Oceń, czy jest to proces utleniania-redukcji?

Wodne roztwory dobrze rozpuszczalnych soli można uzyskać w reakcjach niektórych tlenków z wodnymi roztworami mocnych zasad.

Przeprowadzono ciąg reakcji chemicznych z udziałem związków manganu według schematu:

Podczas przebiegu reakcji 2. wydzielał się bezbarwny gaz umownie oznaczony literą Q. Gaz ten podtrzymuje palenie, a roztwór soli Z po zakwaszeniu zmienia barwę na kolor fioletowy i wytrąca się z niego brunatny osad.

Napisz wzory sumaryczne – anionu wchodzącego w skład soli Z, gazu Q oraz związku chemicznego stanowiącego brunatny osad. Uzupełnij tabelę.

Półogniwem pierwszego rodzaju nazywamy układ stanowiący metal (M) wprowadzony do roztworu swojej soli, w którym obecne są jony Mⁿ⁺. Potencjał redoks takiego półogniwa w temperaturze równej 25 ^oC opisuje wówczas równanie Nernsta:

w którym stężenie molowe C jonów Mⁿ⁺ ma wartość inną niż 1 mol∙dm^–3.

Zbudowano ogniwo chemiczne z dwóch półogniw metalicznych. W jednym z nich, w roztworze chlorku kobaltu(II) o stężeniu jonów Cl^– równym 0,04 mol∙dm^–3 zanurzono płytkę wykonaną z kobaltu. W drugim półogniwie płytkę miedzianą zanurzono w roztworze CuSO₄ o nieznanym stężeniu.

Oblicz stężenie molowe roztworu CuSO₄, jeśli wiadomo, że SEM zbudowanego ogniwa chemicznego w temperaturze 25 ^oC ma wartość 660 mV. Wynik podaj z dokładnością do pierwszego miejsca po przecinku.

W wielu miejscach na Ziemi, kilkaset metrów pod jej powierzchnią panuje ciśnienie wyższe niż 2 MPa oraz względnie stała temperatura od 2 do 4 stopni Celsjusza. W opisanych warunkach metan występuje w postaci hydratu, zwyczajowo zwanego hydratem metanu. Cząsteczki tego węglowodoru są wówczas uwięzione we wnętrzu „klatek” – struktur zbudowanych z cząsteczek wody. Układy takie są stabilizowane tworzącymi się wtedy wiązaniami wodorowymi. Gdy cząstki hydratu metanu wydostaną się na powierzchnię Ziemi, wówczas otoczka węglowodoru zostaje zniszczona, a znajdujący się w jej wnętrzu metan uwolniony i wykorzystany do celów przemysłowych.

Na podstawie: S. Feil, J. Resag, K. Riebe, Fascynująca chemia, Warszawa 2020.

Podkreśl wyrażenia w nawiasach tak, aby powstały zdania prawdziwe.

W wielu miejscach na Ziemi, kilkaset metrów pod jej powierzchnią panuje ciśnienie wyższe niż 2 MPa oraz względnie stała temperatura od 2 do 4 stopni Celsjusza. W opisanych warunkach metan występuje w postaci hydratu, zwyczajowo zwanego hydratem metanu. Cząsteczki tego węglowodoru są wówczas uwięzione we wnętrzu „klatek” – struktur zbudowanych z cząsteczek wody. Układy takie są stabilizowane tworzącymi się wtedy wiązaniami wodorowymi. Gdy cząstki hydratu metanu wydostaną się na powierzchnię Ziemi, wówczas otoczka węglowodoru zostaje zniszczona, a znajdujący się w jej wnętrzu metan uwolniony i wykorzystany do celów przemysłowych.

Na podstawie: S. Feil, J. Resag, K. Riebe, Fascynująca chemia, Warszawa 2020.

W hydracie metanu wiązania wodorowe tworzą się jedynie pomiędzy cząsteczkami wody.

Wyjaśnij, dlaczego pomiędzy cząsteczką wody i metanu nie może utworzyć się wiązanie wodorowe?

W wielu miejscach na Ziemi, kilkaset metrów pod jej powierzchnią panuje ciśnienie wyższe niż 2 MPa oraz względnie stała temperatura od 2 do 4 stopni Celsjusza. W opisanych warunkach metan występuje w postaci hydratu, zwyczajowo zwanego hydratem metanu. Cząsteczki tego węglowodoru są wówczas uwięzione we wnętrzu „klatek” – struktur zbudowanych z cząsteczek wody. Układy takie są stabilizowane tworzącymi się wtedy wiązaniami wodorowymi. Gdy cząstki hydratu metanu wydostaną się na powierzchnię Ziemi, wówczas otoczka węglowodoru zostaje zniszczona, a znajdujący się w jej wnętrzu metan uwolniony i wykorzystany do celów przemysłowych.

Na podstawie: S. Feil, J. Resag, K. Riebe, Fascynująca chemia, Warszawa 2020.

Wzór hydratu metanu można przedstawić w postaci:

xCH₄ · yH₂O

We wzorze tym x oznacza liczbę moli cząsteczek metanu przypadających na y moli cząsteczek wody.

W pewnej skale hydrat metanu stanowi 75% jej masy. Podczas przemysłowego procesu z 47,8 kg tej skały uzyskano 6,72 m³ metanu (p = 1198,8 hPa, T = 323 K).

Oblicz stosunek molowy metanu (x) do wody (y) w hydracie metanu, wiedząc, że skała zawierała oba te związki chemiczne jedynie w postaci wymienionego hydratu. Wynik wyraź za pomocą najmniejszych liczb całkowitych.