Podstawowym źródłem surowcowym wodoru na Ziemi jest woda. Wodór występuje także w złożach węgli kopalnych, ropy naftowej i gazu ziemnego, a także w materii organicznej (biomasa). Zastosowanie wodoru budzi ogromne nadzieje, a istniejące już rozwiązania, umożliwiające pozyskiwanie z niego energii, pozwalają przewidywać jego wykorzystanie do ogrzewania budynków, w transporcie i w przemyśle. Największe znaczenie, szczególnie dla krajów nieposiadających znaczących zasobów mineralnych, ma możliwość pozyskiwania wodoru z biomasy – nieograniczonego źródła surowcowego. Niestety, technologie związane z energetycznym zastosowaniem wodoru są w chwili obecnej bardzo drogie, może im podołać jedynie przemysł związany z lotami kosmicznymi.
Poniżej przedstawiono równania wybranych reakcji wykorzystywanych w technologiach pozyskiwania energii z wykorzystaniem wodoru. (Wartości entalpii podano dla reakcji, które przebiegają pod stałym ciśnieniem, a temperatura produktów została doprowadzona do temperatury początkowej substratów).

Na podstawie: J. Kijeński, M. Kijeńska, Droga do energii i surowców ze źródeł odnawialnych, oprac. Misja Nauk Chemicznych, pod red. B. Marcińca, Poznań 2011.

Tlenek węgla(II) otrzymany w reakcji A. jest jednym z substratów reakcji B.

Oblicz, ile m3 wodoru, w przeliczeniu na warunki normalne, można otrzymać łącznie w reakcjach A. i B., jeśli początkowa objętość metanu w tych warunkach była równa 2 m3. Reakcja A. przebiegała z wydajnością 80%, a reakcja B. z wydajnością 60%. Wynik podaj z dokładnością do liczby całkowitej.

Wykonano doświadczenie przedstawione na schematycznym rysunku.

W kolbie zaszła reakcja opisana równaniem:

W doświadczeniu zużyto 78,00 cm3 roztworu kwasu azotowego(V) o stężeniu 35% masowych i gęstości

oraz 250,00 cm3 wodnego roztworu wodorotlenku potasu o stężeniu

Po dodaniu kwasu do roztworu wodorotlenku potasu z dodatkiem fenoloftaleiny zaobserwowano, że malinowa barwa roztworu w kolbie zanikła.

Na podstawie obserwacji postawiono następującą hipotezę:
Zanik malinowej barwy roztworu w kolbie wskazuje na to, że kwas azotowy(V) przereagował z wodorotlenkiem potasu i roztwór w kolbie uzyskał odczyn obojętny.

Zweryfikuj tę hipotezę, wykonując odpowiednie obliczenia. Uzasadnij swoją opinię przez podkreślenie właściwego zwrotu w każdym nawiasie i dokończenie zdania.

Hipoteza (była / nie była) poprawna. Odczyn roztworu (jest / nie jest) obojętny, ponieważ …

Przeprowadzono dwa doświadczenia w temperaturze T. Podczas pierwszego doświadczenia do kwasu solnego dodawano kroplami wodny roztwór wodorotlenku sodu i za pomocą pehametru mierzono pH mieszaniny reakcyjnej. Podczas drugiego doświadczenia do wodnego roztworu kwasu etanowego (octowego) dodawano kroplami wodny roztwór wodorotlenku sodu i za pomocą pehametru mierzono pH mieszaniny reakcyjnej. Przebieg doświadczeń zilustrowano poniższym schematem.

Otrzymane podczas wykonywanych doświadczeń wyniki umieszczono na poniższych wykresach A. i B., ilustrujących zależność pH od objętości dodanego roztworu wodorotlenku sodu.

a) Odczytaj z wykresów A. i B. początkowe (przed dodaniem wodnego roztworu NaOH) wartości pH roztworów kwasów. Na tej podstawie wskaż wykres (A. lub B.), który przedstawia wyniki doświadczenia z użyciem kwasu solnego. Uzasadnij swój wybór.

Pewien węglowodór zawiera 92,3% węgla w procentach masowych.
Na lekcji chemii uczniowie zastanawiali się, jaki związek spełnia podane powyżej założenie. Na podstawie informacji o zawartości procentowej węgla jeden z uczniów ustalił, wykonując poprawne obliczenia, że stosunek liczby atomów węgla do liczby atomów wodoru w cząsteczce tego związku wynosi 1 : 1. Na tej podstawie stwierdził, że związkiem tym jest acetylen (etyn) o wzorze C2H2, ponieważ jest on węglowodorem i węgiel stanowi 92,3% masy jego cząsteczki. Jako dodatkowy argument przytoczył opinię, że danemu składowi (wyrażonemu w procentach masowych) odpowiada jeden, określony związek chemiczny.

Wypełnij poniższą tabelę, a następnie oceń poprawność przytoczonej przez ucznia opinii i uzasadnij swoje stanowisko.

Pewien węglowodór zawiera 92,3% węgla w procentach masowych.
Na lekcji chemii uczniowie zastanawiali się, jaki związek spełnia podane powyżej założenie. Na podstawie informacji o zawartości procentowej węgla jeden z uczniów ustalił, wykonując poprawne obliczenia, że stosunek liczby atomów węgla do liczby atomów wodoru w cząsteczce tego związku wynosi 1 : 1. Na tej podstawie stwierdził, że związkiem tym jest acetylen (etyn) o wzorze C2H2, ponieważ jest on węglowodorem i węgiel stanowi 92,3% masy jego cząsteczki. Jako dodatkowy argument przytoczył opinię, że danemu składowi (wyrażonemu w procentach masowych) odpowiada jeden, określony związek chemiczny.

Oceń, czy do jednoznacznego ustalenia wzoru strukturalnego związku organicznego wystarczająca jest informacja o jego składzie wyrażonym w procentach masowych i masie molowej. Uzasadnij swoje stanowisko.

Poniżej przedstawiono wzór półstrukturalny (grupowy) kwasu cytrynowego.

Wykres zamieszczony poniżej przedstawia zależność rozpuszczalności kwasu cytrynowego od temperatury.

Przeprowadzono doświadczenie zilustrowane poniższym rysunkiem.

Naczynie II dodatkowo ogrzano. W naczyniu III otrzymano kilka produktów, wśród nich związki, których cząsteczki są chiralne.

Oceń, czy można przygotować wodny roztwór kwasu cytrynowego o stężeniu 75% masowych o temperaturze 20 °C. Wykonaj odpowiednie obliczenia oraz uzasadnij swoją ocenę.

Poniżej przedstawiono wzór półstrukturalny (grupowy) kwasu cytrynowego.

Wykres zamieszczony poniżej przedstawia zależność rozpuszczalności kwasu cytrynowego od temperatury.

Przeprowadzono doświadczenie zilustrowane poniższym rysunkiem.

Naczynie II dodatkowo ogrzano. W naczyniu III otrzymano kilka produktów, wśród nich związki, których cząsteczki są chiralne.

Zapisz w formie cząsteczkowej równania reakcji zachodzących w naczyniach I oraz II. Zastosuj wzory półstrukturalne (grupowe) związków organicznych.

Poniżej przedstawiono wzór półstrukturalny (grupowy) kwasu cytrynowego.

Wykres zamieszczony poniżej przedstawia zależność rozpuszczalności kwasu cytrynowego od temperatury.

Przeprowadzono doświadczenie zilustrowane poniższym rysunkiem.

Naczynie II dodatkowo ogrzano. W naczyniu III otrzymano kilka produktów, wśród nich związki, których cząsteczki są chiralne.

Czy cząsteczka kwasu cytrynowego jest chiralna, czy achiralna? Wybierz i podkreśl odpowiedź A. albo B. oraz jej uzasadnienie 1. albo 2. albo 3.

Uzupełnij poniższy schemat, tak aby otrzymać wzór półstrukturalny chiralnego produktu organicznego reakcji przebiegającej w naczyniu III.

Punkt izoelektryczny aminokwasu (pI) to wartość pH roztworu, w której dominuje aminokwas w formie jonu obojnaczego. W roztworze o pH innym niż pI dominuje forma kationowa lub anionowa aminokwasu.
Jeśli roztwór aminokwasu o pH innym niż jego pI umieści się w porowatym ośrodku i podda działaniu pola elektrycznego, to odpowiedni jon będzie przemieszczał się w kierunku jednej z elektrod. Szybkość poruszania się jonu jest odwrotnie proporcjonalna do masy molowej aminokwasu.

a) Na podstawie wartości punktów izoelektrycznych (pI) izoleucyny i glicyny napisz wzór tej formy jonowej, która będzie dominować w roztworze tego aminokwasu o pH = 7. Skorzystaj z Karty wybranych wzorów i stałych fizykochemicznych na egzamin maturalny z biologii, chemii i fizyki.

Przygotowano roztwór mieszaniny izoleucyny i glicyny o takim pH, w którym oba aminokwasy występują w formie kationów. Następnie otrzymany roztwór naniesiono na bibułę nasączoną roztworem elektrolitu. Przygotowaną bibułę umieszczono w polu elektrycznym, przykładając do jej końców elektrody podłączone do źródła prądu stałego.

b) Dokończ poniższe zdanie, podkreślając odpowiedź A. albo B. i jej uzasadnienie C. albo D.

Kation aminokwasu ( A. / B. ) będzie poruszał się szybciej do elektrody w zewnętrznym polu elektrycznym, gdyż ma on masę molową ( C. / D. ) niż kation drugiego aminokwasu.

A. izoleucyny, B. glicyny, C. większą, D. mniejszą

Białka są składnikami włókien naturalnych pochodzenia zwierzęcego, np. wełny i jedwabiu naturalnego. W celu odróżnienia jedwabiu naturalnego od jedwabiu sztucznego przeprowadzono doświadczenie, w którym próbki tych włókien (I i II) umieszczono w płomieniu palnika. W poniższej tabeli zanotowano obserwacje.

Wskaż próbkę (I lub II), która jest włóknem naturalnym.