Na zdjęciu obok przedstawiono wodny roztwór soli, w skład której wchodzą pierwiastki X1, X2 i X3. Dwa z nich są w stanie wolnym metalami i należą do tego samego okresu, a jeden jest niemetalem i leży w innym okresie. Masy atomowe tych trzech pierwiastków, zaokrąglone do liczb całkowitych, spełniają zależność: M X1 + M X2 = M X3. Atom pierwiastka X3 ma na zewnętrznej powłoce dwa razy więcej elektronów niż atom pierwiastka X2, a atom pierwiastka X1 ma na zewnętrznej powłoce dwa razy więcej niesparowanych elektronów niż atom pierwiastka X2.

1. Zidentyfikuj pierwiastki X1, X2 oraz X3. Napisz ich symbole chemiczne.

X1: 

X2:

X3:

 

2. Uzupełnij poniższą tabelę. Wpisz wartości liczb kwantowych odpowiadających niesparowanym elektronom w atomach (w stanie podstawowym) pierwiastków X1 i X3.

 

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

Cząstki α emitowane przez jądra wielu promieniotwórczych izotopów ulegają zobojętnieniu elektronami z otoczenia, co prowadzi do powstania gazowego helu. Jeżeli rozpad promieniotwórczy zachodzi w układzie zamkniętym, ilość helu otrzymanego w taki sposób jest proporcjonalna do liczby wyemitowanych cząstek α. Ta zależność stała się podstawą jednej z pierwszych metod wyznaczania stałej Avogadra.
Zmierzono aktywność radu ²²⁶Ra i stwierdzono, że 1,0 g tego izotopu w ciągu sekundy emituje 3,4 ⸱ 10¹⁰ cząstek α, co powoduje jego przemianę w radon ²²²Rn. Następnie z izotopu ²²²Rn, w wyniku ciągu kilku szybkich przemian promieniotwórczych α i β –, powstaje ołów  ²¹⁰Pb. Dalszy rozpad tego nuklidu nie wpływa na przebieg eksperymentu.

Próbkę zawierającą 200 mg izotopu ²²⁶Ra zamknięto na 80 dni (6 912 000 s) w zbiorniku i po tym czasie stwierdzono, że powstało 7,0 mm³ helu (w przeliczeniu na warunki normalne). Można przyjąć, że aktywność radu ²²⁶Ra była stała w czasie trwania eksperymentu.

 

1. Oblicz stałą Avogadra na podstawie danych z opisanego eksperymentu. Przedstaw tok rozumowania.

 

2. Oblicz, ile cząstek β⁻ jest emitowanych w ciągu przemian jądra ²²⁶ ₈₈Ra  w jądro  ²¹⁰₈₂Pb 

Niżej przedstawiono konfigurację elektronową kationu pewnego pierwiastka o ładunku 3+.

1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d³

Wpisz symbol tego pierwiastka w miejscu na to przeznaczonym oraz uzupełnij poniższy schemat tak, aby przedstawiał konfigurację elektronową jego atomu w stanie podstawowym.

Niżej wymieniono wybrane wiązania chemiczne i oddziaływania międzycząsteczkowe, którym przyporządkowano numery od 1 do 6.

 

Porównaj dwa układy: stały azotan(V) potasu i rozcieńczony wodny roztwór tej soli, pod względem występujących w nich wiązań chemicznych i oddziaływań międzycząsteczkowych. Wpisz właściwe numery w odpowiednie kolumny tabeli. Uwzględnij wszystkie wiązania i oddziaływania występujące w każdym z tych układów.

 

Dwie substancje oznaczono umownie literami A i B. W poniższej tabeli przedstawiono podobieństwa i różnice we właściwościach tych substancji.

Określ rodzaje kryształów (metaliczne, jonowe, kowalencyjne, molekularne) tworzone przez badane substancje.

Rozstrzygnij, czy na podstawie wartości entalpii tworzenia CO oraz CO2 można stwierdzić, że reakcja spalania tlenku węgla(II) jest egzotermiczna. Uzasadnij swoją odpowiedź.

Rozstrzygnięcie:

Uzasadnienie:

Przygotowano dwa zestawy laboratoryjne umożliwiające pomiar objętości gazu wydzielonego w reakcji metali z kwasem solnym. W kolbie jednego zestawu umieszczono próbkę mieszaniny wiórków magnezu i miedzi w stosunku molowym 8 : 3, a w kolbie drugiego zestawu – próbkę o takiej samej masie, ale złożoną z wiórków glinu i srebra. Do kolb wprowadzono nadmiar kwasu solnego i stwierdzono, że objętość wydzielonego gazu była taka sama w obu zestawach.

Oblicz zawartość glinu w % masowych w mieszaninie wiórków użytej w doświadczeniu. Przyjmij wartości mas molowych:

MMg = 24 g∙mol⁻¹,
MCu = 64 g∙mol⁻¹,
MAl = 27 g∙mol⁻¹,
MAg = 108 g∙mol⁻¹.

Badano reakcje stężonego kwasu azotowego(V) z metalami: z cynkiem, z glinem, z magnezem oraz ze srebrem. Jedno z przeprowadzonych doświadczeń pokazano na zdjęciu.

Wskaż metal, który znajduje się w probówce z kwasem pokazanej na zdjęciu, i uzasadnij swój wybór.

Symbol metalu:

Uzasadnienie:

Chlorek, bromek i jodek ołowiu(II) są solami trudno rozpuszczalnymi w wodzie. Chlorek i bromek mają barwę białą, a jodek jest żółty. Do 5,0 cm³ nasyconego roztworu chlorku ołowiu(II) dodano 2,5 cm³ roztworu pewnej soli i zaobserwowano efekt pokazany na zdjęciu.

Spośród poniższych soli wybierz tę, której roztwór mógł być użyty w tym doświadczeniu, i zaznacz jej wzór. Oblicz, jakie powinno być minimalne stężenie molowe użytego roztworu tej soli, żeby wystąpił zaobserwowany efekt.

 

NaCl

AgI

KBr

NaI

Pb(NO₃)₂

 

Minimalne stężenie molowe soli:

W poniższej tabeli zamieszczono dane dotyczące rozpuszczalności substancji X w wodzie, a na wykresie przedstawiono krzywą zależności rozpuszczalności substancji Y w wodzie.

1. Narysuj na wykresie (s. 10) krzywą rozpuszczalności substancji X i wyznacz wartość temperatury, w której substancje X i Y mają taką samą rozpuszczalność. Oblicz stężenie procentowe nasyconego roztworu substancji X lub Y w tej temperaturze.

Substancje X i Y mają taką samą rozpuszczalność w temperaturze ………… °C.

Stężenie % nasyconego roztworu:

 

2. Spośród wymienionych niżej substancji wybierz tę, która była oznaczona symbolem X, oraz tę, która była oznaczona symbolem Y. Napisz ich wzory i uzasadnij swój wybór.

O₂   AgBr   NH₃  H₂   NH₄Cl   CaCO₃

Wzór substancji X:
Uzasadnienie:

Wzór substancji Y:
Uzasadnienie:

 

Przeprowadzono dwa doświadczenia.

Doświadczenie I: Uczeń strącił osad Fe(OH)₂, a następnie dodał trochę wody utlenionej (wodnego roztworu H₂O₂ o stężeniu 3 %) i zauważył, że barwa osadu zmieniła się na rdzawobrązową (reakcja 1.).

Doświadczenie II: Uczeń przygotował zielony roztwór Na₃[Cr(OH)₆], a następnie dodał trochę H₂O₂ i stwierdził, że barwa roztworu zmieniła się na żółtą (reakcja 2.).

Na podstawie wyników tych doświadczeń uczeń sformułował hipotezę:
H₂O₂ w reakcjach utleniania–redukcji zawsze zachowuje się jak utleniacz.

 

1. Napisz równania reakcji przebiegających w opisanych doświadczeniach:
• w formie cząsteczkowej – równanie reakcji 1.
• w formie jonowej skróconej – równanie reakcji 2.

Reakcja 1.:

Reakcja 2.:

 

2. Nauczyciel zaproponował, żeby w celu weryfikacji postawionej hipotezy sprawdzić, czy woda utleniona reaguje z jonami manganianowymi(VII). Doświadczenie przeprowadzono.
Na zdjęciach poniżej pokazano, jak zmieniał się wygląd zawartości probówki z roztworem KMnO₄, gdy dodano do niego H₂O₂.

Rozstrzygnij, czy wynik doświadczenia potwierdza uczniowską hipotezę. Uzasadnij swoją odpowiedź – zinterpretuj zmiany zaobserwowane w trakcie doświadczenia.

Rozstrzygnięcie:

Uzasadnienie:

W celu skutecznego usunięcia jonów z roztworu stosuje się często metodę strąceniową, w której odczynnik strącający jest dodawany w nadmiarze.

Rozstrzygnij, czy w ten sposób można usunąć jony glinu z roztworu jego soli, gdy odczynnikiem strącającym będzie roztwór NaOH. Uzasadnij swoją odpowiedź.

Rozstrzygnięcie:

Uzasadnienie:

W trzech probówkach oznaczonych numerami 1, 2, 3, znajdowała się woda z dodatkiem oranżu metylowego. Do każdej z tych probówek wprowadzono małą porcję jednego z tlenków wybranych z poniższego zbioru:

Na₂O

SiO₂

P₄O₁₀

CuO

Zawartość każdej z probówek wymieszano i pozostawiono na pewien czas.

1. Uzupełnij tabelę. Wpisz wzory tlenków wprowadzonych do probówek 1 i 2.

 

 

2. Napisz w formie cząsteczkowej równanie reakcji, której produkt spowodował zmianę barwy oranżu metylowego w probówce 3.

W wysokiej temperaturze tlenki żelaza można zredukować wodorem do metalicznego żelaza. Redukcja tlenku Fe₃O₄ przebiega zgodnie z równaniem:

Fe₃O₄(s) + 4H₂(g) ⇄ 3Fe(s) + 4H₂O(g)

Z reaktora o pojemności 8,0 dm3, zawierającego 420 g tlenku Fe₃O₄, odpompowano powietrze i wprowadzono 6,0 g wodoru. Zawartość reaktora ogrzano do temperatury 𝑇, w której stała równowagi powyższej reakcji wynosi 0,20.

Oblicz stężenie pary wodnej w reaktorze po ustaleniu się stanu równowagi oraz masę otrzymanego żelaza.