Błękit indygo jest naturalnym barwnikiem, który w końcu XIX w.
zaczęto otrzymywać syntetycznie. W jednej z opracowanych wtedy
metod produkcji tego związku surowcem była pochodna glicyny,
N-(2-karboksyfenylo)glicyna (związek I). Ten substrat w pierwszym
etapie syntezy ogrzewano z NaOH, co prowadziło do zamknięcia
pierścienia pięcioczłonowego.

Tę reakcję opisuje schemat:

Otrzymaną mieszaninę zakwaszono w celu utworzenia związku II. W drugim etapie syntezy
zachodziła dekarboksylacja związku II oraz pewien proces X, w którym uczestniczył tlen
z powietrza. Reakcje te prowadziły do powstania indyga, zgodnie ze schematem:

1. Napisz wzór nieorganicznego produktu ubocznego pierwszego etapu syntezy. 

 

2. Podaj stosunek molowy tlenu O2 do związku II w reakcji zachodzącej podczas procesu X.

Superfosfat jest nawozem sztucznym zawierającym diwodoroortofosforan(V) wapnia (Ca(H₂PO₄)₂), siarczan(VI) wapnia (CaSO₄) oraz zanieczyszczenia niezawierające wapnia i siarki. W superfosfacie zawartość procentowa siarki wynosi 11,9%, a zawartość procentowa wapnia jest równa 22,2%.

Oblicz w procentach masowych zawartość diwodoroortofosforanu(V) wapnia w superfosfacie.

Jakość gleb zależy m.in. od zawartości tzw. próchnicy, stanowiącej mieszaninę związków chemicznych pochodzących z rozkładu szczątków organicznych. Sposób określenia w przybliżeniu zawartości próchnicy w glebie polega na ilościowym utlenieniu związków organicznych, których głównym składnikiem jest węgiel.
Utlenianie węgla zawartego w związkach organicznych można przeprowadzić za pomocą dichromianu(VI) potasu, w środowisku kwasu siarkowego(VI) z dodatkiem siarczanu(VI) rtęci(II) jako katalizatora (reakcja 1.), co w uproszczeniu można zilustrować równaniem:

W tej metodzie stosuje się nadmiar dichromianu(VI), a następnie – w obecności wskaźnika – utleniacz dodany w nadmiarze poddaje się reakcji z jonami żelaza Fe²⁺ jako reduktorem (reakcja 2.).

6Fe²⁺+ + Cr2O7²⁻ + 14H⁺ → 6Fe³⁺ + 2Cr³⁺ + 7H2O

Jest to tzw. miareczkowanie reduktometryczne, podczas którego roztwór soli żelaza(II) o znanym stężeniu znajduje się w biurecie. Ten roztwór dodaje się stopniowo do kolby z utleniaczem i na końcu dokładnie odczytuje, jaka jego objętość została zużyta w reakcji.

 

1. W celu ustalenia zawartości próchnicy pobrano próbkę gleby o masie 450 mg. Do próbki dodano roztwór dichromianu(VI) potasu o stężeniu 0,10 mol ∙ dm⁻³, tak aby nadmiar utleniacza stanowił 15% przy założeniu, że zawartość próchnicy w glebie jest maksymalna (tabela 1.), a średnia zawartość węgla w próchnicy wynosi 58% (w procentach masowych). Na reakcję z nadmiarem utleniacza zużyto 42,6 cm³ roztworu reduktora (jony Fe²⁺) o stężeniu 0,10 mol ∙ dm⁻³.

Na podstawie obliczeń ustal zawartość próchnicy w badanej glebie. Zinterpretuj otrzymany wynik na podstawie kryteriów podanych w tabeli 2.

 

2. Do przygotowania roztworu soli żelaza(II) najczęściej stosuje się tzw. sól Mohra o wzorze (NH₄)2SO₄·FeSO₄·6H2O.
Oblicz masę próbki soli Mohra, którą trzeba odważyć, żeby w kolbie miarowej o pojemności 100 cm³ przygotować roztwór o stężeniu jonów Fe²⁺ równym 0,1 mol ∙ dm⁻³.

 

3. Przed rozpoczęciem miareczkowania wprowadza się do kolby kilka kropel wodnego roztworu wskaźnika, którym jest o-fenantrolina (1,10-fenantrolina) przedstawiona wzorem 1. Sam ten
wskaźnik jest bezbarwny, ale tworzy z jonami żelaza Fe2+ kompleks (wzór 2.) o intensywnej
czerwonej barwie.

a) Wyjaśnij na podstawie struktury o-fenantroliny, dlaczego może ona, podobnie jak amoniak, pełnić funkcję ligandu w jonie kompleksowym.

 

b) Przyporządkuj kolby z roztworami (I–III) do kolejnych etapów miareczkowania jonów dichromianowych(VI) jonami żelaza(II) w obecności o-fenantroliny. Odpowiedź uzasadnij.

Przed rozpoczęciem miareczkowania – kolba nr ?
Uzasadnienie:

Podczas dodawania roztworu soli żelaza(II) – kolba nr ?
Uzasadnienie:

W punkcie końcowym miareczkowania – kolba nr ?
Uzasadnienie:

Chlor występuje w przyrodzie w postaci mieszaniny dwóch izotopów. W jądrze izotopu o mniejszej liczbie masowej znajduje się 18 neutronów. Zawartość procentowa tego izotopu w występującym w przyrodzie pierwiastku wynosi 75,78%. Średnia masa atomowa chloru jest równa 35,453 u, a jeden z izotopów tego pierwiastka ma masę równą 34,969 u.

1. Wartość masy atomowej danego izotopu podana z dokładnością do liczby całkowitej jest równa jego liczbie masowej.

Oblicz masę atomową drugiego izotopu chloru. Wynik końcowy zaokrąglij do trzeciego miejsca po przecinku. Podaj liczbę masową tego izotopu chloru i określ liczbę neutronów w jego jądrze atomowym.

 

2. Chlor występuje w związkach chemicznych na wielu różnych stopniach utlenienia.

Uzupełnij poniższe zdania. Wpisz informacje dotyczące struktury elektronowej atomu chloru i jego stopni utlenienia oraz nazwę kwasu tlenowego chloru.

1. Pełna podpowłokowa konfiguracja elektronowa atomu chloru w stanie podstawowym ma postać ?  . W jego rdzeniu atomowym (na wewnętrznych powłokach elektronowych) znajduje się ? elektronów. Chlor należy do bloku konfiguracyjnego ?.

2. Minimalny stopień utlenienia, jaki przyjmuje chlor w związkach chemicznych, jest równy ? . Kwas tlenowy, w którym chlor ma najwyższy możliwy stopień utlenienia, ma nazwę ?.

Zidentyfikuj pierwiastki chemiczne na podstawie podanych niżej opisów konfiguracji atomów lub jonów w stanie podstawowym. Wpisz ich symbole do tabeli.

 

Fosforowodór PH₃ to związek o temperaturze topnienia równej −133 °C i temperaturze wrzenia równej −88 °C (pod ciśnieniem atmosferycznym). W skroplonym fosforowodorze oddziaływania międzycząsteczkowe są dużo słabsze niż w skroplonym amoniaku.

 

1. Na podstawie różnicy elektroujemności między fosforem a wodorem oraz informacji wprowadzającej uzupełnij poniższe zdania. Wybierz i zaznacz jedną odpowiedź spośród podanych w każdym nawiasie.

Cząsteczka fosforowodoru PH₃ ma kształt (trójkąta równobocznego / liniowy / piramidy o podstawie trójkąta). Wiązanie w PH₃ ma charakter (jonowy / kowalencyjny).

 

2. Uzupełnij poniższe zdania. Wybierz i zaznacz jedną odpowiedź spośród podanych w każdym nawiasie.

Temperatura wrzenia skroplonego amoniaku jest (wyższa / niższa) niż temperatura wrzenia fosforowodoru. Bardzo dobra rozpuszczalność (fosforowodoru / amoniaku) w wodzie jest
spowodowana silnym oddziaływaniem między cząsteczkami tego związku a cząsteczkami wody i tworzeniem się między nimi wiązań wodorowych.

Poniżej przedstawiono wzory elektronowe cząsteczek dwóch pierwiastków, oznaczonych umownie literami A i D. Oba pierwiastki należą do drugiego okresu układu okresowego.

 

 

Zidentyfikuj pierwiastki A i D, a następnie uzupełnij poniższe zdania. Wybierz i zaznacz jedną odpowiedź spośród podanych w każdym nawiasie.

Większy ładunek jądra ma atom pierwiastka oznaczonego literą (A / D). Mniejszy promień atomowy ma atom pierwiastka oznaczonego literą (A / D).

W zamkniętym zbiorniku znajdowała się pewna ilość NO 2. W temperaturze 800 K gaz ulegał rozkładowi zgodnie z równaniem:

2NO2 (g) ⇄ 2NO (g) + O 2 (g) ∆H > 0

Po ustaleniu się stanu równowagi w naczyniu znajdowało się 90 g tlenku azotu(II). Wydajność rozkładu NO 2 wyniosła 60%.

Określ:
• stosunek molowy tlenków azotu w zbiorniku w stanie równowagi;
• liczbę moli tlenu w zbiorniku w stanie równowagi;
• masę tlenku azotu(IV) wprowadzonego do zbiornika przed zainicjowaniem reakcji – w gramach.

 

Stosunek molowy n 2NO : n NO =

Liczba moli tlenu n 2O =

Masa tlenku azotu(IV) przed zainicjowaniem reakcji m 2NO =

Roztwór wodny chloru to tzw. woda chlorowa Cl₂(aq). W tym roztworze ustala się równowaga opisana równaniem:

Cl₂ + H2O ⇄ HCl + HClO

Powstający oksokwas pod wpływem światła ulega częściowemu rozkładowi z wydzieleniem tlenu:

2HClO → 2HCl + O₂

10,65 g chloru rozpuszczono w 1800 cm³ wody, a otrzymaną wodę chlorową pozostawiono na pewien czas w otwartym naczyniu na świetle.

Oblicz stężenie molowe kwasu solnego w roztworze w momencie, w którym 1,0% chloru obecnego w roztworze uległ reakcji chemicznej z wodą, a oksokwas powstający w roztworze uległ w 50% reakcji rozkładu. W obliczeniach przyjmij, że sumaryczna objętość roztworu się nie zmieniła i wynosiła 1800 cm³.
.

Przeprowadzono doświadczenie 1. zgodnie z poniższym schematem.

 

Następnie wykonano doświadczenie 2., do którego użyto roztworów tych samych kwasów – o takiej samej objętości i stężeniu jak roztwory użyte w doświadczeniu 1. W doświadczeniu 2. do roztworów dodano jednak inną sól – Na₂CO₃ – o masie 0,53 g.

 

1. Napisz w formie jonowej skróconej równanie reakcji zachodzącej w doświadczeniu 1. podczas dodawania węglanu magnezu do zlewek.

 

2. Rozstrzygnij, czy po zakończeniu doświadczenia 1. z użyciem węglanu magnezu w każdej zlewce otrzymano mieszaninę jednorodną. Odpowiedź uzasadnij.

 

3. Oceń prawdziwość poniższych zdań. Zaznacz P, jeżeli zdanie jest prawdziwe, albo F – jeśli jest fałszywe.

Przeprowadzono doświadczenie zgodnie z poniższym schematem.

 

 

1. Napisz w formie jonowej skróconej równanie reakcji zachodzącej po dodaniu opiłków ołowiu do zlewki I. Rozstrzygnij, czy po zakończeniu doświadczenia masa roztworu w zlewce I wzrosła czy zmalała. Odpowiedź uzasadnij.

Równanie zachodzącej reakcji:

Rozstrzygnięcie:

Uzasadnienie:

 

2. Po zakończeniu doświadczenia na dnie zlewki II znajdowały się dwa metale: cynk oraz miedź. Uzupełnij poniższą tabelę. Napisz, jaką barwę miał roztwór w probówce II przed reakcją i po jej zakończeniu.

 

Próbkę mieszaniny NaCl i MgCl₂ o masie 3,7 g rozpuszczono w wodzie, a do otrzymanej mieszaniny dodano nadmiar wodnego roztworu AgNO₃. W roztworze zaszła reakcja opisana równaniem:

Ag⁺ + Cl⁻ → AgCl↓

Odsączony, przemyty i wysuszony osad AgCl ważył 10,0 g.

Oblicz masę chlorku magnezu w próbce mieszaniny. Wynik podaj w gramach i zaokrąglij do jednego miejsca po przecinku.

W wyniku spalenia 1,00 g związku organicznego w nadmiarze tlenu uzyskano jako jedyne produkty: 1,42 g CO₂ oraz 0,87 g H₂O.

Wykonaj odpowiednie obliczenia i napisz elementarny (najprostszy) wzór związku organicznego, który spalono.

Dwa pierwiastki, oznaczone numerami 1. i 2., należą do czwartego okresu układu okresowego. Liczba atomowa pierwiastka 1. jest mniejsza od liczby atomowej pierwiastka 2. Atomy (w stanie podstawowym) tych pierwiastków mają 4 elektrony, które mogą uczestniczyć w tworzeniu wiązań chemicznych.

Uzupełnij tabelę. Napisz nazwy pierwiastków 1. i 2. oraz określ, czy w atomach (w stanie podstawowym) tych pierwiastków występują niesparowane elektrony – podaj liczbę elektronów niesparowanych i napisz symbol podpowłoki, do której one należą, albo zaznacz, że nie ma takich elektronów.

Atomy fluorowców wykazują wyraźną tendencję do przyjęcia dodatkowego elektronu i przejścia w jon X⁻ lub też – gdy różnica elektroujemności fluorowca i łączącego się z nim pierwiastka jest mała – do utworzenia wiązania kowalencyjnego. W szczególnych warunkach może nastąpić oderwanie elektronu od obojętnego atomu fluorowca i utworzenie jonu X⁺ .

 

1. Uzupełnij poniższy schemat tak, aby przedstawiał on graficzny zapis konfiguracji elektronowej kationu bromoniowego Br+ (stan podstawowy). W tym zapisie uwzględnij numery powłok i symbole podpowłok.

 

 

2. Spośród wymienionych poniżej substancji wybierz te, w skład których wchodzą jony Cl⁻ . Podkreśl wzory wybranych związków.

 

 

 

3. Poniżej przedstawiono schematy czterech przemian chemicznych A, B, C i D, w których jednym z substratów jest chlor.

A. metan →⎯chlorometan
B. eten → 1,2-dichloroetan
C. benzen →⎯chlorobenzen
D. toluen (metylobenzen) → chlorofenylometan (C6H5CH2 Cl)

 

3.1 Spośród przemian oznaczonych literami A, B, C i D wybierz te, w przebiegu których udział biorą rodniki chloru. Napisz litery, którymi oznaczono te przemiany.

 

3.2 W reakcjach substytucji elektrofilowej i addycji elektrofilowej bierze udział tzw. elektrofil, czyli jon lub cząsteczka z niedomiarem elektronów. Substytucja elektrofilowa w pierścieniu aromatycznym przebiega przez kilka etapów. Najpierw powstaje nietrwałe połączenie (kompleks 𝜋), które następnie przekształca się w karbokation, tzw. kompleks 𝜎, co wiąże się z deformacją układu wiązań i utratą charakteru aromatycznego. Po odłączeniu protonu układ wiązań odzyskuje charakter aromatyczny. Opisane etapy zilustrowano na poniższym schemacie.

 

 

Szybkość tworzenia produktu substytucji elektrofilowej zależy od szybkości, z jaką powstaje kompleks 𝜎.
Reakcje addycji elektrofilowej przebiegają także poprzez tworzenie kompleksu 𝜋 oraz karbokationu, jednak kończą się połączeniem z czynnikiem nukleofilowym, utworzonym w trakcie przemiany.

Uzupełnij poniższe zdania. Wybierz i podkreśl jedną odpowiedź spośród podanych w każdym nawiasie.

Przykładem reakcji addycji elektrofilowej jest przemiana oznaczona literą (A / B / C / D). W reakcji addycji cząsteczka chloru ulega rozpadowi na kation chloroniowy i anion chlorkowy
– wskutek oddziaływania z elektronami wiązania podwójnego. W wyniku działania czynnika elektrofilowego na podwójne wiązanie węglowodoru powstaje, jako produkt przejściowy, organiczny (kation / rodnik), następnie przyłączający jon (Cl⁺ / Cl⁻).
Przykładem reakcji substytucji elektrofilowej jest przemiana oznaczona literą (A / B / C / D). W tej przemianie uczestniczy katalizator, który przez utworzenie jonu kompleksowego powoduje rozpad cząsteczki chloru i wytworzenie czynnika elektrofilowego. Tym katalizatorem jest (FeCl3 / H2SO4). W opisanej przemianie najwolniejszym etapem jest ten, w którym (tworzy się kompleks 𝜎 / następuje eliminacja protonu).