DWMED

Każdej substancji chemicznej można przypisać określone właściwości fizyczne oraz chemiczne.

Przyporządkuj podane określenia do właściwości chemicznych oraz fizycznych.
a) Gęstość substancji.
b) Odczyn kwasowy wodnego roztworu.
c) Stały stan skupienia.
d) Temperatura topnienia równa 0 ^oC.
e) Silny utleniacz.
f) Barwa ceglastoczerwona.
g) Wysoka lotność.
h) Łatwopalność.

Istotnymi etapami prowadzonego doświadczenia chemicznego są obserwacje (podczas których notujemy wszystkie te zjawiska, jakie jesteśmy w stanie zauważyć wykorzystując nasze zmysły (wzrok, słuch, dotyk oraz węch) oraz wnioski – będące konsekwencją zaobserwowanych przez nas zjawisk.
Na podstawie: R. Szczypiński, Projektowanie doświadczeń chemicznych. Dla maturzystów i nie tylko, Warszawa 2019.

Przyporządkuj podane określenia do obserwacji oraz wniosków.
a) Zaszła reakcja chemiczna.
b) Lotność związku organicznego zależy od liczby atomów węgla w cząsteczce.
c) Roztwór odbarwił się.
d) Stopień dysocjacji zależy od stężenia roztworu elektrolitu.
e) Wydzielił się bezbarwny gaz o drażniącej woni.
f) Kation Cu²⁺ jest silniejszym utleniaczem, niż Zn²⁺.
g) Ciało stałe uległo rozpuszczeniu.
h) Szybkość reakcji chemicznej rośnie wraz ze wzrostem temperatury.
i) Wyczuwalny jest zapach octu.
j) Wydzielającym się gazem jest amoniak.
k) W roztworze znajdowały się jony NO₃⁻.
l) Strąca się biały osad, ciemniejący na świetle.

Przeprowadzono doświadczenie chemiczne, podczas którego przebiegła reakcja opisana równaniem:
2KMnO_4(s) → K₂MnO_4(s) + MnO_2(s) + O_2(g)
Trzej uczniowie w swoich zeszytach zanotowali następujące opisy obserwacji:
Uczeń A: wydzielił się bezbarwny gaz, którym jest tlen.
Uczeń B: wydzielił się bezbarwny, bezwonny gaz, a barwa fazy stałej uległa zmianie.
Uczeń C: manganian(VII) potasu uległ rozkładowi, ponieważ jest substancją nietrwałą w odpowiednio wysokiej temperaturze.

Tylko jeden z uczniów w sposób poprawny zanotował obserwacje zjawisk towarzyszących przebiegowi tego doświadczenia. Wskaż, który był to uczeń oraz podaj, jakie błędy popełnili pozostali?

Zależność szybkości reakcji chemicznej od temperatury z pewnym przybliżeniem opisuje tzw. reguła van’t Hoffa, którą przedstawia się wzorem:

W wyrażeniu tym V_T1 oraz V_T2 to szybkości reakcji prowadzonych w temperaturach –  bazowej (T1) oraz po jej zmianie (T2) – zwiększeniu, bądź zmniejszeniu. Parametr γ to tzw. współczynnik temperaturowy van’t Hoffa, który jest wielkością charakterystyczną dla danej reakcji chemicznej.

Współczynnik temperaturowy van’t Hoffa pewnej biegnącej zgodnie z kinetyką I-rzędu reakcji chemicznej ma wartość równą 2. Przy stężeniu substratu równym 1 mol∙dm^–3 początkowa szybkość tej reakcji w temperaturze T1 wynosi 0,15 mol·dm^–3·s^–1.

Oblicz, jaka byłaby szybkość początkowa tej reakcji, gdyby przeprowadzono ją w temperaturze T₂ niższej o 20 K od temperatury podanej w informacji wprowadzającej?

Zależność szybkości reakcji chemicznej od temperatury z pewnym przybliżeniem opisuje tzw. reguła van’t Hoffa, którą przedstawia się wzorem:

W wyrażeniu tym V_T1 oraz V_T2 to szybkości reakcji prowadzonych w temperaturach –  bazowej (T1) oraz po jej zmianie (T2) – zwiększeniu, bądź zmniejszeniu. Parametr γ to tzw. współczynnik temperaturowy van’t Hoffa, który jest wielkością charakterystyczną dla danej reakcji chemicznej.

Współczynnik temperaturowy van’t Hoffa pewnej biegnącej zgodnie z kinetyką I-rzędu reakcji chemicznej ma wartość równą 2. Przy stężeniu substratu równym 1 mol∙dm^–3 początkowa szybkość tej reakcji w temperaturze T1 wynosi 0,15 mol·dm^–3·s^–1.

Zaproponuj, co należałoby zrobić, aby po obniżeniu temperatury początkowej układu o 20 K, reakcja przebiegła z taką samą szybkością, jak w temperaturze T₁, jeśli nie mamy możliwości zastosowania katalizatora?

Produktem reakcji termicznego rozkładu chloranu(V) potasu są dwa związki chemiczne – chloran(VII) potasu oraz chlorek potasu. Jeśli proces ten przeprowadzi się w obecności katalizatora – tlenku manganu(IV), produktami reakcji będą głównie chlorek potasu i tlen. Do 4,96 g chloranu(V) potasu dodano niewielką ilość katalizatora manganowego (MnO₂), przy czym nie został on rozprowadzony w próbce w sposób równomierny. Zawartość naczynia prażono do momentu ustalenia się stałej masy.

Oceń, czy równomierne rozproszenie katalizatora w próbce spowoduje wzrost, czy może spadek ilości zanieczyszczeń w postaci chloranu(VII) potasu w mieszaninie poreakcyjnej? Uzasadnij swoje stanowisko.

Przebiegającą w fazie gazowej pirolizę metanu opisuje równanie stechiometryczne:

2CH₄ ⇄ C₂H₂ + 3H₂           ΔH^o = 381 kJ

W jaki sposób przesuwając stan równowagi tej reakcji chemicznej można zwiększyć ilość acetylenu w układzie poprzez zmianę:

Przygotowano cztery układy reakcyjne, które przedstawia rysunek poniżej:

Przed rozpoczęciem doświadczenia, w każdej z probówek znajdowały się wodne roztwory wodorotlenku sodu o takiej samej objętości, równej 5 cm³. Do każdej z probówek wprowadzono próbkę glinu o takiej samej masie, ale w różnej postaci (blaszka lub wiórki).

W której z probówek reakcja przebiegła z większą szybkością? W wykropkowane pola wstaw odpowiedni znak „<” lub „>”.

Przygotowano cztery układy reakcyjne, które przedstawia rysunek poniżej:

Przed rozpoczęciem doświadczenia, w każdej z probówek znajdowały się wodne roztwory wodorotlenku sodu o takiej samej objętości, równej 5 cm³. Do każdej z probówek wprowadzono próbkę glinu o takiej samej masie, ale w różnej postaci (blaszka lub wiórki).

Reakcja glinu z wodnym roztworem wodorotlenku sodu jest procesem egzotermicznym.

Oceń, czy po wprowadzeniu aluminiowej blaszki reakcja ta biegłaby szybciej, czy wolniej w probówce nr 4, gdyby początkowa temperatura roztworu (przed wprowadzeniem glinu) wynosiła 60 ⁰C? Uzasadnij swoją odpowiedź.

W dwóch różnych probówkach w temperaturze 21 ⁰C  umieszczono – w pierwszej wodorowęglan sodu, a w drugiej wodorotlenek potasu. Do każdego z wymienionych naczyń wprowadzono taką ilość wody destylowanej (21 ⁰C), że znajdujące się w nich ciała stałe całkowicie uległy rozpuszczeniu. W probówce, w której uzyskano wodny roztwór wodorotlenku potasu stwierdzono, że jej zawartość zrobiła się bardzo gorąca.

Określ, czy tzw. entalpia rozpuszczania wodorotlenku potasu (ΔH_r), czyli sumaryczny efekt cieplny procesów towarzyszących rozpuszczaniu w wodzie tej substancji chemicznej ma wartość dodatnią, czy ujemną? Uzasadnij swoją odpowiedź.

W dwóch różnych probówkach w temperaturze 21 ⁰C  umieszczono – w pierwszej wodorowęglan sodu, a w drugiej wodorotlenek potasu. Do każdego z wymienionych naczyń wprowadzono taką ilość wody destylowanej (21 ⁰C), że znajdujące się w nich ciała stałe całkowicie uległy rozpuszczeniu. W probówce, w której uzyskano wodny roztwór wodorotlenku potasu stwierdzono, że jej zawartość zrobiła się bardzo gorąca.

Do opisanego w informacji wstępnej roztworu wodorowęglanu sodu wprowadzono taką ilość wodnego roztworu kwasu cytrynowego, że uzyskano roztwór cytrynianu trisodu. Po wykonaniu tego doświadczenia stwierdzono, że temperatura mieszaniny poreakcyjnej wynosi 18 ⁰C.

Określ, czy przeprowadzona reakcja chemiczna była procesem egzo-, czy endotermicznym? Uzasadnij swoją odpowiedź.

Dysponujesz wodą destylowaną oraz niezbędnym szkłem i aparaturą laboratoryjną.

Zaproponuj metodę rozdziału mieszaniny stanowiącej chlorek wapnia oraz siarkę.

W kolbie okrągłodennej znajdowały się zlewki trzech substancji chemicznych: dichlorometanu (T_wrz = 40 ⁰C), ortoksylenu (T_wrz = 144 ⁰C) oraz heksanu (T_wrz = 69 ⁰C).

Dysponując niezbędnym szkłem oraz aparaturą laboratoryjną zaproponuj doświadczenie, którego celem będzie rozdział podanej mieszaniny na poszczególne składniki.

Metan zanieczyszczony siarkowodorem oraz domieszkami amoniaku oczyszcza się poprzez przepuszczenie opisanej mieszaniny gazów przez zestaw dwóch płuczek, przy czym dany rodzaj zanieczyszczenia usuwany zostaje tylko w jednej płuczce.

Spośród wodnych roztworów podanych związków chemicznych wybierz dwa, które posłużyłyby do usunięcia z opisanej mieszaniny gazów – najpierw amoniaku, a następnie siarkowodoru. Odczynniki: KOH_(aq), NaCl_(aq), H₂SO_4(aq).

W zlewce znajdowały się wiórki miedziane zanieczyszczone nalotem cynkowym.

Dysponując niezbędną aparaturą oraz szkłem laboratoryjnym zaprojektuj doświadczenie, którego celem będzie uzyskanie możliwie czystej miedzi. Wybierz jeden spośród podanych odczynników HNO_3(stęż), MnCl_2(aq), HCl_(aq):  oraz opisz swój tok postępowania.