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).

Do reaktora, w którym znajdowała się stała substancja X, wprowadzono pod ciśnieniem atmosferycznym gazową substancję Y i zapoczątkowano reakcję chemiczną, w wyniku której powstawał gaz Z. Po 10 minutach, w temperaturze T1, ustaliła się równowaga opisana równaniem:

X (s) + Y (g) ⇄ Z (g)

Na wykresie przedstawiono wyniki pomiaru liczby moli gazowych reagentów w trakcie trwania procesu oraz po ustaleniu się stanu równowagi w temperaturze T1. W piętnastej minucie
eksperymentu zmieniono w układzie temperaturę na T2 wyższą od T1, czego konsekwencją było ustalenie się nowego stanu równowagi po dwudziestu minutach eksperymentu, co także
zilustrowano na poniższym wykresie.

1. Rozstrzygnij, czy w temperaturze T2 – w porównaniu z przemianą zachodzącą w temperaturze T1 – następuje:

• wzrost szybkości reakcji tworzenia substancji Z;

• spadek szybkości reakcji rozkładu substancji Z.

Odpowiedzi uzasadnij.

 

2. Rozstrzygnij, czy reakcja tworzenia związku Z jest procesem endoenergetycznym. Odpowiedź uzasadnij.

Rozstrzygnięcie:

Uzasadnienie:

 

3. Napisz wyrażenie na stężeniową stałą równowagi reakcji tworzenia związku Z i oszacuj jej wartość w temperaturze T1. Uwzględnij fakt, że w wyrażeniu na stałą równowagi tej reakcji pomija się stężenie substancji stałej.

Wyrażenie na stałą równowagi:

Oszacowana wartość stałej równowagi:

4. Uzupełnij poniższe zdanie. Wybierz i zaznacz jedną odpowiedź spośród podanych w nawiasie.

Wraz ze zmniejszeniem ciśnienia w układzie w warunkach izotermicznych wydajność reakcji otrzymywania substancji Z (wzrośnie / zmaleje / się nie zmieni).

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 =

Skroplony amoniak jest rozpuszczalnikiem, który – podobnie jak woda – ulega autodysocjacji polegającej na przeniesieniu protonu między cząsteczkami rozpuszczalnika. Rezultatem tego
procesu jest powstanie kationów NH₄⁺ i anionów NH₂⁻ . Wszystkie substancje chemiczne, które w skroplonym amoniaku zwiększają stężenie kationów NH₄⁺ , w tych warunkach są kwasami, a te związki chemiczne, które w skroplonym amoniaku zwiększają stężenie anionów NH₂⁻, są zasadami. Zobojętnianie w skroplonym amoniaku polega na reakcji kationów NH₄⁺ i anionów NH₂⁻ z wytworzeniem cząsteczek NH₃.

 

1. Napisz równanie autodysocjacji amoniaku – zastosuj definicję kwasu i zasady Brønsteda. Wpisz wzory odpowiednich drobin do schematu.

 

2. Napisz w formie cząsteczkowej równanie reakcji zobojętniania zachodzącej w skroplonym amoniaku między bromkiem amonu NH₄Br a amidkiem wapnia Ca(NH₂)₂.

 

3. Amidek cynku o wzorze Zn(NH₂)₂ nie rozpuszcza się w skroplonym amoniaku. Ten związek łatwo reaguje z chlorkiem amonu rozpuszczonym w skroplonym amoniaku, a także z amidkiem potasu o wzorze KNH₂. Oznacza to, że amidek cynku ma charakter amfoteryczny. Produktem reakcji z amidkiem potasu – użytym w nadmiarze – jest jon kompleksowy o liczbie koordynacji równej 4, w którym jony amidkowe NH2⁻ pełnią funkcję ligandów.

Napisz:

• w formie jonowej skróconej równanie reakcji zachodzącej w skroplonym amoniaku
między amidkiem cynku a chlorkiem amonu;

• w formie cząsteczkowej równanie reakcji zachodzącej w skroplonym amoniaku
między amidkiem cynku a amidkiem potasu użytym w nadmiarze.

 

4. W ciekłym amoniaku azotan(V) amonu wykazuje zdolność utleniającego roztwarzania metali – tak jak kwas azotowy(V) w wodzie. Reakcja miedzi z azotanem(V) amonu w skroplonym
amoniaku przebiega zgodnie ze schematem:

Cu + NH₄⁺ + NO₃⁻ →  Cu²⁺ + NO₂⁻ + H2O + NH₃

Napisz w formie jonowej skróconej, z uwzględnieniem liczby oddawanych lub pobieranych elektronów (zapis jonowo-elektronowy), równania procesów redukcji i utleniania zachodzących podczas opisanej przemiany. Uwzględnij środowisko reakcji – obecność jonów
NH₄⁺ . Określ stosunek molowy reduktora do utleniacza w tej reakcji.

Równanie procesu redukcji:

Równanie procesu utleniania:

Stosunek molowy n reduktora : n utleniacza =

Przeprowadzono doświadczenie, podczas którego do kolby zawierającej 100 cm3 wodnego roztworu jednoprotonowego kwasu HA dodawano porcjami wodny roztwór wodorotlenku sodu o stężeniu 0,1 mol · dm−3 i mierzono pH mieszaniny reakcyjnej. Podczas doświadczenia zachodziła reakcja opisana schematem:

HA + NaOH → NaA + H2O

Doświadczenie prowadzono w temperaturze 25 °C. Jego przebieg zilustrowano poniższym wykresem, zwanym krzywą miareczkowania.

 

 

Po dodaniu takiej objętości roztworu wodorotlenku sodu, w jakiej znajdowała się liczba moli NaOH równa liczbie moli kwasu HA w roztworze wziętym do analizy, w układzie został osiągnięty punkt równoważnikowy (PR). W opisanym doświadczeniu pH w punkcie równoważnikowym było równe 8,6.

 

1. Po wykonaniu doświadczenia sformułowano następujący wniosek:

Na podstawie otrzymanych wyników można jednoznacznie stwierdzić, że kwas HA nie jest mocnym elektrolitem.

Rozstrzygnij, czy powyższy wniosek jest prawdziwy. Uzasadnij swoją odpowiedź – napisz w formie jonowej skróconej równanie reakcji ilustrujące równowagę, która ustaliła się w punkcie równoważnikowym. Użyj ogólnego wzoru kwasu HA.

Rozstrzygnięcie:

Równanie reakcji ilustrujące stan równowagi:

 

2. Krzywa miareczkowania może służyć do wyznaczenia wartości stałej dysocjacji kwasu (Ka), a przez to pozwala zidentyfikować kwas poddawany miareczkowaniu. Jedna z metod polega na wyznaczeniu tak zwanego punktu połowicznego zmiareczkowania (PP), w którym stężenie HA jest równe stężeniu A − . Stała równowagi dysocjacji kwasu HA opisana jest wyrażeniem:

 

 

Stężenie HA jest równe stężeniu A − po dodaniu połowy objętości roztworu NaOH potrzebnej do osiągnięcia punktu równoważnikowego (PR). Wtedy:

[H3O + ] =Ka, czyli
pH = –log [H3O + ] = –logKa = pKa

Tak więc w punkcie połowicznego zmiareczkowania pH jest równe –logKa.

 

2.1 Odczytaj z wykresu krzywej miareczkowania i napisz wartość pH w punkcie połowicznego zmiareczkowania (PP). Który z wymienionych poniżej kwasów mógł być użyty w opisanym doświadczeniu? Wybierz i zaznacz jego wzór.

Wartość pH w punkcie połowicznego zmiareczkowania:

Wzór kwasu:

HClO       CH3COOH        HClO2

 

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

 

Do trzech probówek wprowadzono takie same objętości wodnego roztworu wodorotlenku sodu (Vz ) o trzech różnych stężeniach molowych (𝑐1, 𝑐2, 𝑐3) i dodano do nich po 2 krople roztworu
oranżu metylowego. Do probówek dodano następnie, mieszając, takie same objętości kwasu solnego (Vk ) o znanym stężeniu molowym (𝑐k ). Przebieg doświadczenia zilustrowano na poniższym schemacie.

 

Po zakończeniu doświadczenia okazało się, że zmiana barwy roztworu nastąpiła tylko w probówce II.

 

1. Uzupełnij poniższą tabelę. Napisz, jaką barwę miał roztwór w probówce II przed reakcją i po zakończeniu reakcji.

 

 

2. Rozstrzygnij, czy na podstawie przeprowadzonego doświadczenia można jednoznacznie wskazać, w której probówce znajdował się:

• roztwór NaOH o najwyższym stężeniu. Odpowiedź uzasadnij.

Rozstrzygnięcie:

Uzasadnienie:

 

• roztwór NaOH o najniższym stężeniu. Odpowiedź uzasadnij.

Rozstrzygnięcie:

Uzasadnienie:

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.

Do 50 cm3 wodnego roztworu CuSO4 o stężeniu 0,4 mol ∙ dm −3 wprowadzono 783 mg opiłków pewnego metalu X, który reagował z jonami Cu +2 w stosunku molowym 1 : 1. Metal X w szeregu napięciowym metali jest przed kadmem. Po zakończeniu reakcji do otrzymanej mieszaniny dodano 1200 mg opiłków kadmu i wtedy reakcja przebiegała dalej, do całkowitego odbarwienia roztworu. Kadm reagował z jonami Cu +2 w stosunku molowym 1 : 1. Po zakończeniu reakcji, wydzielono z jej produktów mieszaninę metali i stwierdzono, że zawiera ona 19% masowych kadmu.

Oblicz masę molową metalu X i podaj jego symbol chemiczny. Przyjmij, że masy molowe są równe: MCu = 63,55 g ∙ mol−1, MCd = 112,41 g ∙ mol−1.

 

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.

 

Poniżej przedstawiono równania protolizy (dysocjacji) wielostopniowej kwasu ortofosforowego(V) oraz wartości stałych dysocjacji tych procesów.

H₃PO₄ + H₂O ⇄ H₂PO₄⁻ +  H₃O⁺         Ka1 = 7,5 · 10 ⁻³
H₂PO₄⁻ + H₂O ⇄ HPO₄²⁻ +  H₃O⁺       Ka2 = 6,2 · 10 ⁻⁹
HPO₄²⁻ + H₂O ⇄ PO₄³⁻ +  H₃O⁺          Ka3 = 2,2 · 10 ⁻¹³

 

1. Uszereguj jony obecne w wodnym roztworze kwasu ortofosforowego(V) i powstające podczas protolizy (dysocjacji) tego kwasu według wzrastających stężeń. Napisz wzory tych jonów w odpowiedniej kolejności.

 

2. Napisz wzory tych jonów, obecnych w wodnym roztworze kwasu ortofosforowego(V), które zgodnie z teorią kwasów i zasad Brønsteda mogą pełnić w reakcjach chemicznych funkcję zarówno kwasu, jak i zasady.

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.