54wst.pdf
(
406 KB
)
Pobierz
Microsoft Word - wkladka do folderu 54 OCh
CZĉĝû A: Z
ADANIA OBOWIĄZKOWE
Zadanie 1A
Analiza mieszaniny soli
Rozpuszczaniu azotanu(V) wapnia w wodzie towarzyszą róĪne efekty cieplne w zaleĪnoĞci od
stopnia uwodnienia tej soli. Rozpuszczanie bezwodnego Ca(NO
3
)
2
przebiega z wydzieleniem ciepáa
(entalpia rozpuszczania, '
H
0
= -17,1 kJ/mol), natomiast rozpuszczanie soli uwodnionych
Ca(NO
3
)
2
.
n
H
2
O (
n
= 2 y4) jest procesem endotermicznym ('
H
2
= 14,0 kJ/mol dla
n
= 2; '
H
3
= 18,1
kJ/mol dla
n
= 3 i '
H
4
= 34,0 kJ/mol dla
n
= 4).
Próbka bezwodnego Ca(NO
3
)
2
o masie 4,163 g wystawiona na dziaáanie wilgotnego powietrza
zwiĊkszyáa swoją masĊ o 0,578 g. Przy rozpuszczaniu czĊĞciowo uwodnionej próbki stwierdzono,
Īe ciepáo ani nie wydziela siĊ, ani nie jest pocháaniane.
Polecenie:
Przyjmując, Īe czĊĞciowo uwodniona próbka zawieraáa tylko formy o
n
= 0, 2 i 3, oblicz
zawartoĞü poszczególnych soli (róĪniących siĊ stopniem uwodnienia), wyraĪając wynik w uáamkach
molowych.
W obliczeniach przyjmij nastĊpujące wartoĞci mas molowych:
Ca - 40,1 g/mol; N -14,0 g/mol; O – 16,0 g/mol; H – 1,01g/mol.
Zadanie 2A
Związki chloru na róĪnych stopniach utlenienia
PróbkĊ chloranu(V) potasu umieszczono w tyglu platynowym i ogrzewano przez dáugi czas w
temperaturze okoáo 380° C. ZauwaĪono, Īe w czasie ogrzewania próbka najpierw stopiáa siĊ, a po
pewnym czasie ulegáa ponownie zestaleniu. Stwierdzono równieĪ, Īe rozkáadowi chloranu(V)
potasu nie towarzyszyáo wydzielanie siĊ produktów gazowych. Po ocháodzeniu próbkĊ produktu o
masie 15,00 g przeniesiono do zlewki i rozpuszczono w 100 g wody destylowanej w temperaturze
20° C. Pomimo intensywnego mieszania czĊĞü próbki nie ulegáa rozpuszczeniu. Nierozpuszczony
osad (produkt
A
) odsączono, przemyto alkoholem etylowym i po wysuszeniu zwaĪono. Masa tego
osadu wynosiáa 11,22 g. Stwierdzono takĪe, Īe roztwór wodny otrzymany po rozpuszczeniu czĊĞci
próbki (produkt
B
) lekko zakwaszony kwasem azotowym odbarwia roztwór KMnO
4
, oraz Īe nie
zawiera on chloranów(V).
Polecenia:
a.
Podaj wzory i nazwy związków
A
oraz
B,
powstających podczas ogrzewania chloranu(V) potasu.
OdpowiedĨ uzasadnij i potwierdĨ odpowiednimi obliczeniami. Przyjmij, Īe rozpuszczalnoĞü
związku
A
w 100 g wody, w temperaturze 20° C, wynosi 1,50 g.
b.
Napisz równanie reakcji rozkáadu chloranu(V) potasu zachodzącej w warunkach opisanych w
zadaniu.
c.
Napisz w formie jonowej równanie reakcji zachodzącej w roztworze zawierającym produkt
B,
do
którego dodano KMnO
4
i zakwaszono.
W obliczeniach przyjmij nastĊpujące wartoĞci mas molowych:
K – 39,10 g/mol; Cl – 35,45 g/mol; O – 16,00 g/mol
Zadanie 3A
Przewidywanie kierunku przebiegu reakcji chemicznej (czĊĞü 1)
Optymalizacja warunków prowadzenia reakcji chemicznych ma bardzo istotne znaczenie w
codziennej praktyce laboratoryjnej i jest kluczowa dla projektowania syntez w skali przemysáowej.
WstĊpną ocenĊ przeprowadza siĊ korzystając z odpowiednich danych termodynamicznych (w tym
4
takĪe elektrochemicznych). MoĪna dziĊki nim okreĞliü m. in. kierunek samorzutnego przebiegu
reakcji w okreĞlonych warunkach (np. dla wybranych wartoĞci temperatury, ciĞnieĔ lub stĊĪeĔ
reagentów).
PoniĪsze przykáady ilustrują ten problem.
1.
W naczyniu zamkniĊtym badano reakcjĊ odwracalną syntezy jodowodoru:
H
2
(g) + I
2
(g) = 2 HI (g)
Stwierdzono, Īe mieszanina reagentów w temperaturze
T
= 500 K zawiera H
2
, I
2
, HI, których
ciĞnienia cząstkowe wynoszą odpowiednio 100, 50, 300 hPa. Dane termodynamiczne dotyczące
substratów i produktu tej reakcji zamieszczone są w tabeli:
Substancja
' kJ mol
1
o
tw
S
o
m
/kJ mol
1
K
1
H
2
(g)
0
0,131
I
2
(g)
62,4
0,261
Polecenia:
1a.
Korzystając z danych zawartych w tabeli, oblicz wartoĞü standardowej entalpii swobodnej '
G
o
r
reakcji dla
T
= 500 K. Przyjmij niezaleĪnoĞü standardowej entalpii i entropii reakcji od temperatury.
1b.
Oblicz wartoĞü staáej równowagi reakcji w temperaturze
T
= 500 K. CiĞnienie standardowe
p
o
=10
5
Pa.
1c.
Oblicz wartoĞü ilorazu reakcji
Q
dla podanych warunków, a nastĊpnie okreĞl kierunek jej
samorzutnego przebiegu w tych warunkach (w stronĊ tworzenia, czy rozkáadu jodowodoru).
Iloraz reakcji
Q
to iloraz iloczynów stĊĪeĔ lub ciĞnieĔ cząstkowych produktów i substratów
podniesionych do potĊg, których wykáadniki są równe wspóáczynnikom stechiometrycznym
reagentów w równaniu reakcji.
26,5
0,207
2.
Kierunek reakcji redoks opisanej równaniem:
2 Fe
3+
(aq) + Cu(s) = 2 Fe
2+
(aq) + Cu
2+
(aq)
dla reagentów w stanach standardowych, moĪna okreĞliü na podstawie podanych niĪej wartoĞci
standardowych potencjaáów póáogniw.
Fe
3+
(aq)/Fe,
E
1
= 0,04 V
o
Fe
2+
(aq)/Fe,
E
2
= 0,44 V
o
Cu
2+
(aq)/Cu,
E
3
= +0,34 V
o
Polecenia:
2a.
Udowodnij, Īe reakcja ta przebiega samorzutnie zgodnie z zapisem, tj. ze strony lewej na prawą
(zakáadając, Īe reagenty wystĊpują w stanach standardowych).
Wskazówka
: NaleĪy najpierw obliczyü potencjaá standardowy
E
4
póáogniwa Fe
3+
(aq)/Fe
2+
(aq).
o
2b.
Podaj wartoĞü standardowego napiĊcia ogniwa
E
o
i standardowej entalpii swobodnej reakcji.
Zadanie 4A
Izomeria
Izomeria jest zjawiskiem powszechnym w chemii organicznej. Na przykáad piĊciowĊglowemu
alkanowi moĪna przyporządkowaü 3 róĪne struktury (
n
-pentan, izopentan, neopentan). Znacznie
wiĊcej izomerów bĊdzie miaá związek o masie molowej równej masie molowej pentanu, ale o
nastĊpującym skáadzie pierwiastkowym: C - 66,63 %, H - 11,18 %, O - 22,19 %.
5
H
HI (g)
Polecenia:
a.
Wyznacz wzór sumaryczny związku o wyĪej podanym skáadzie i wymieĔ klasy (grupy)
związków, do których mogą naleĪeü jego izomery.
b.
Narysuj wzory póástrukturalne (szkieletowe) wszystkich moĪliwych związków o podanym
skáadzie pierwiastkowym (jest ich 31, wliczając izomery cis-trans, enancjomery i wszystkie
związki o budowie cyklicznej, np. pochodne cyklobutanu, cyklopropanu, oksiranu itp.).
c..
WskaĪ, które spoĞród zaproponowanych związków tworzą izomery cis-trans.
d..
ZnajdĨ w przedstawionych cząsteczkach związków asymetryczne atomy wĊgla i zaznacz je np.
gwiazdką.
e..
WskaĪ, te z wymienionych związków, które reagują z utworzeniem jodoformu w podanych
warunkach (próba jodoformowa):
I
2
/NaOH
X o CHI
3
(p)
Zadanie 5A
WĊglowodory
WĊglowodór
A
jest gazem w temperaturze pokojowej, pod normalnym ciĞnieniem. WĊglowodór
B
ma masĊ molową dwa razy wiĊkszą niĪ wĊglowodór
A.
Po reakcji z nadmiarem chloru,
przebiegającej bez wydzielania siĊ chlorowodoru, z wĊglowodoru
A
tworzy siĊ produkt o masie
molowej wynoszącej 269 % masy molowej substratu. Produkt ten zawiera asymetryczny atom
wĊgla. WĊglowodór
B
reaguje z chlorem w obecnoĞci Ğwiatáa, z wydzielaniem chlorowodoru. JeĪeli
chlor nie jest uĪyty w nadmiarze, w reakcji powstaje tylko jedna monochloropochodna związku
B
.
Bez dostĊpu Ğwiatáa wĊglowodór
B
z nie reaguje chlorem.
Polecenie:
PrzeprowadĨ niezbĊdne obliczenia i podaj wzory strukturalne związków
A
oraz
B
.
W obliczeniach przyjmij nastĊpujące wartoĞci mas molowych:
C – 12,0 g/mol; H -1,0 g/mol; Cl – 35,5 g/mol.
Zadanie 6A
Reakcje związków organicznych
Uzupeánij poniĪsze schematy podając odpowiednie produkty reakcji:
1.
H
3
C-CH=CH
2
+
H
2
O
H
+
CH
3
KBr
2.
H
3
C-C-OH
H
2
SO
4
CH
3
OH
3.
Br
2
6
O
O
-(CH
2
)
7
CH=CH(CH
2
)
7
CH
3
3 H
2
-(CH
2
)
7
CH=CH(CH
2
)
7
CH
3
4.
O
Ni
O
-(CH
2
)
7
CH=CH(CH
2
)
7
CH
3
O
O
NaOH/H
2
O
5.
H
3
C
NH
CH
3
NH
2
6.
HBr
Zadanie 7 A.
Stereoizomeria
Narysuj wzory wszystkich moĪliwych stereoizomerów 3-bromo-butan-2-olu. Oznacz
konfiguracjĊ kaĪdego wĊgla chiralnego.
CZĉĝû B: Z
ADANIA FAKULTATYWNE
Zadanie 1B
Bufory redoks
PojĊcie buforu kojarzy siĊ z roztworem, którego pH nie zmienia siĊ znacząco mimo dodatku
mocnego kwasu lub zasady. Ma ono jednak znaczenie bardziej ogólne i dotyczy roztworów, gdzie
utrzymywane jest staáe stĊĪenie okreĞlonych jonów (nie tylko H
+
) lub utrzymywana jest staáa
wartoĞü potencjaáu redoks. Bufory redoks mają szczególne znaczenie dla przebiegu reakcji
utleniania i redukcji w Īywym organizmie, w analizie chemicznej, a takĪe w konstrukcji baterii i
akumulatorów, gdzie napiĊcie powinno byü staáe, niezaleĪne od stopnia rozáadowania.
Polecenia:
A.
Oblicz zmianĊ potencjaáu, jaka nastąpiáa w wyniku dodania 1 cm
3
roztworu FeCl
3
o stĊĪeniu
0,1 mol/dm
3
do:
a1.
10 cm
3
roztworu FeCl
2
o początkowym stĊĪeniu 0,01 mol/dm
3
, w którym 1 % jonów Īelaza(II)
zostaáo utlenionych do Īelaza(III);
a2.
10 cm
3
roztworu zawierającego FeCl
2
i FeCl
3
w równych stĊĪeniach wynoszących 0,2 mol/dm
3
;
a3.
10 cm
3
wody pozostającej w kontakcie z drutem srebrnym pokrytym chlorkiem srebra;
a4.
10 cm
3
roztworu KCl o stĊĪeniu 3 mol/dm
3
pozostającego w kontakcie z drutem srebrnym
pokrytym chlorkiem srebra.
B.
WskaĪ, który z wymienionych roztworów (ukáadów) jest najlepszym buforem redoks. Dla tego
ukáadu oblicz, jaką objĊtoĞü roztworu FeCl
3
o stĊĪeniu 0,1 mol/dm
3
naleĪy wprowadziü, aby
nastąpiáa zmiana potencjaáu redoks o 10 mV.
Wszystkie pomiary prowadzono w temperaturze 25
o
C
.
Potencjaáy standardowe:
E
0
(Fe
3+
/Fe
2+
) = 0,770 V;
E
0
(AgCl/Ag) = 0,222 V.
Iloczyn rozpuszczalnoĞci AgCl,
K
s0
= 1,6
.
10
-10
Staáa Faradaya:
F
= 96484 C/mol
Staáa gazowa:
R
= 8,314 J/(mol
.
K)
7
O
Zadanie 2B
Jonowy tlenek chloru
Chlor tworzy szereg bardzo reaktywnych tlenków, rozkáadających siĊ gwaátownie z
wydzieleniem chloru i tlenu. Jednym z nich jest związek (
A
) mający w temperaturze pokojowej
postaü oleistej, czerwonobrunatnej cieczy (t.t. 3,5˚C). Tlenek ten zawiera 42,48 % mas. chloru. W
fazie gazowej wystĊpuje on jako monomer, natomiast w fazie ciekáej tworzy dimery. W fazie staáej
tlenek
A
posiada budowĊ jonową i naleĪy traktowaü go jako sól – chloran(VII). Budowa ta znajduje
odzwierciedlenie w niektórych reakcjach, np. w reakcji z wodą, w której powstaje mieszanina
dwóch kwasów tlenowych. Tlenek
A
moĪna otrzymaü np. poprzez termiczny rozkáad chloranu(VII)
ksenonu(II), w wyniku którego oprócz związku
A
powstaje m.in. wolny ksenon.
Polecenia:
a.
Podaj wzory oraz nazwy związku
A
w fazie gazowej, ciekáej i staáej (nazwĊ soli).
b.
Napisz równanie reakcji tlenku
A
z: 1) wodą oraz 2) bezwodnym fluorowodorem.
c.
Przedstaw budowĊ przestrzenną kationów oraz anionów wystĊpujących w związku
A
w fazie staáej.
d.
Napisz równanie reakcji otrzymywania tlenku
A
z chloranu(VII) ksenonu(II).
W obliczeniach przyjmij nastĊpujące wartoĞci mas molowych:
Cl – 35,45 g/mol; O – 16,00 g/mol
Zadanie 3B
Kompleksy miedzi(II)
W temperaturze 25
o
C wyznaczono staáe równowagi nastĊpujących reakcji:
Cu
2+
+ NH
3
ļ Cu(NH
3
)
2+
K
1
= 10
4,04
Cu(NH
3
)
2+
+ NH
3
ļ Cu(NH
3
)
2
2+
K
2
= 10
3,43
Cu(NH
3
)
2
2+
+ NH
3
ļ Cu(NH
3
)
3
2+
K
3
= 10
2,8
Cu(NH
3
)
3
2+
+ NH
3
ļ Cu(NH
3
)
4
2+
K
4
= 10
1,48
Polecenia:
a.
Oblicz wartoĞü staáej równowagi (K
sum
) reakcji: Cu
2+
+ 4NH
3
ļ Cu(NH
3
)
4
2+
b.
Oblicz uáamek molowy jonów Cu
2+
(
2
x
) w roztworze zawierającym niezwiązany amoniak o
stĊĪeniu 0,1 mol dm
3
. WykaĪ, Īe uáamek molowy
Cu
x
Cu
2
nie zaleĪy od caákowitego stĊĪenia miedzi w
roztworze.
[
Cu
2
]
x
Cu
2
[
Cu
2
]
[
Cu
(
NH
)
2
]
[
Cu
(
NH
)
2
]
[
Cu
(
NH
)
2
]
[
Cu
(
NH
)
2
]
3
3
2
3
3
3
4
c.
W temperaturze 25
o
C, iloczyn rozpuszczalnoĞci szczawianu miedzi(II) wynosi 4,4310
10
.
SprawdĨ, czy po zmieszaniu 100 cm
3
roztworu zawierającego kationy miedzi o caákowitym
stĊĪenie 0,02 mol dm
3
i niezwiązany amoniak o stĊĪeniu 0,2 mol dm
3
, ze 100 cm
3
roztworu
szczawianu di-sodu o stĊĪeniu 0,02 mol dm
3
, wytrąci siĊ CuC
2
O
4
. ZaáóĪ, Īe objĊtoĞü
otrzymanego roztworu jest sumą objĊtoĞci skáadników oraz, Īe moĪna pominąü wzrost stĊĪenia
amoniaku spowodowany czĊĞciowym rozkáadem kompleksu.
Zadanie 4B
Absorpcja promieniowania elektromagnetycznego
A.
KuwetĊ o gruboĞci 2,00 mm napeániono roztworem benzenu w nieabsorbującym
rozpuszczalniku. StĊĪenie benzenu wynosiáo 0,010 mol· dm
-3
. Stwierdzono, Īe 52%
promieniowania o dáugoĞci fali 256 nm jest absorbowane przy przejĞciu przez warstwĊ roztworu
benzenu.
Polecenie:
Oblicz molowy wspóáczynnik absorpcji benzenu dla tej dáugoĞci fali.
8
Plik z chomika:
teacher20
Inne pliki z tego folderu:
fu56.pdf
(390 KB)
55wst.pdf
(546 KB)
55i(1).pdf
(330 KB)
54i.pdf
(432 KB)
53i.pdf
(388 KB)
Inne foldery tego chomika:
etap 2
etap 3
Zgłoś jeśli
naruszono regulamin