TREŚĆ ZADAŃ ZADANIE 1. Do 200 gramów 10-procentowego wodnego roztworu kwasu fosforowego(v) wprowadzono 40 gramów bezwodnego kwasu fosforowego(v), a następnie dolano 240 cm 3 wody. Oblicz stężenie molowe tak powstałego roztworu. Uwaga! Odpowiednią wartość gęstości odczytaj z poniższej tabeli. Załóż, że trakcie opisanych czynności objętość nie ulega kontrakcji. Stężenie roztworu H 3 PO 4 (%) Gęstość roztworu (g/cm 3 ) 10 15 20 25 30 1,053 1,081 1,113 1,142 1,181 ZADANIE 2. W wyniku termicznego rozkładu bezbarwnej, krystalicznej, uwodnionej soli otrzymano trzy związki chemiczne: 22,4 dm 3 (w przeliczeniu na warunki normalne) gazu o charakterystycznym zapachu, który powoduje zielononiebieskie zabarwienie zwilżonego papierka wskaźnikowego; 22 gramy gazu powodującego mętnienie wody wapiennej; 1 mol pary wodnej. A) Ustal masę substancji, którą poddano ogrzewaniu. B) Podaj wzór i nazwę systematyczną tej substancji. C) 1 mol tej substancji rozpuszczono w 160 gramach wody. Oblicz stężenie procentowe otrzymanego roztworu soli. ZADANIE 3. Dane są następujące jony: K +,, Cu 2+, H +, OH,. A) Podaj wzory wszystkich dobrze rozpuszczalnych związków chemicznych, które po wprowadzeniu do wody utworzą wyżej wymienione jony i ich wodne roztwory nie będą wykazywały odczynu obojętnego. B) Zapisz odpowiednie równania zachodzących procesów, które decydują o odczynie i podaj nazwy tych procesów.
ZADANIE 4. W dwóch zlewkach znajduje się po 150 cm 3 0,2-molowego wodnego roztworu azotanu(v) wapnia. Do pierwszej zlewki wprowadzono 100 cm 3 wodnego roztworu węglanu potasu o stężeniu 0,2 mol/dm 3. Do drugiej zlewki dodano 450 cm 3 roztworu chlorku wapnia o stężeniu 0,01 mol/dm 3. Oblicz, w której ze zlewek i o ile liczba moli jonów wapnia jest większa. ZADANIE 5. W odpowiednich warunkach tlenek siarki(iv) można otrzymać m.in. w wyniku reakcji: wodorosiarczanu(iv) sodu z kwasem siarkowym(vi), przy czym wiadomo, że stosunek molowy reagentów wynosi 1 : 1 : 1 : 1 : 1 (uwaga: wśród produktów reakcji należy uwzględnić także wodę); spalania siarki; redukcji siarczanu(vi) wapnia węglem; w reakcji tej powstają także dwa tlenki innych pierwiastków (jeden z nich jest tlenkiem kwasowym). A) Zapisz równania reakcji, o których mowa jest powyżej. Współczynniki stechiometryczne w równaniu reakcji siarczanu(vi) wapnia z węglem dobierz za pomocą bilansu elektronowego. B) 19,2 grama tlenku siarki(iv) wprowadzono do wody i otrzymano 3 kilogramy roztworu kwasu. Oblicz stężenie procentowe tego roztworu. C) Stopień pierwszego etapu dysocjacji (α 1 ) kwasu o stężeniu 0,1 mol/dm 3, otrzymanego w wyniku wprowadzenia tlenku siarki(iv) do wody wynosi 32%. Pomijając jony wodorowe pochodzące z drugiego etapu dysocjacji, oblicz stężenie jonów wodorowych w tym roztworze.
ZADANIE 6. Mieszaninę azotu, tlenku węgla(iv), metanu i wodoru o łącznej objętości 10 dm 3 (warunki normalne), w której było 1,6 grama metanu, spalono przy nieograniczonym dostępie powietrza bez użycia katalizatorów. W mieszaninie poreakcyjnej stwierdzono m.in. obecność 5,4 grama wody oraz tlenek węgla(iv). Cały tlenek węgla(iv), po wprowadzeniu go do zlewki z wodą wapienną, przereagował z 0,2 mola wodorotlenku wapnia. A) Zapisz równania reakcji zachodzące podczas spalania opisanej mieszaniny. B) Podaj w procentach objętościowych skład mieszaniny przed spaleniem. Zapisz odpowiednie obliczenia. C) Oblicz objętość tlenu (w przeliczeniu na warunki normalne), jaką zużyto do spalenia 10 dm 3 tej mieszaniny. ZADANIE 7. Olej lniany składa się między innymi z estrów gliceryny i kwasów: oleinowego, linolowego i linolenowego. Poniżej podano wzory półstrukturalne kwasów: linolowego i linolenowego. Miarą ilości estrów kwasów tłuszczowych występujących w tłuszczach jest tzw. liczba zmydlania. Jest ona równa liczbie miligramów wodorotlenku potasu zużytego na zmydlenie (na gorąco) estrów zawartych w 1 gramie tłuszczu. Zakładając, że olej lniany składa się wyłącznie z cząsteczek o wzorze ogólnym: wykonaj poniższe polecenia. gdzie: R 1 reszta kwasowa kwasu oleinowego R 2 reszta kwasowa kwasu linolowego R 3 reszta kwasowa kwasu linolenowego
A) Zapisz wzory sumaryczne i podaj nazwy produktów zmydlania tego tłuszczu zasadą potasową. B) Na zmydlenie 10 dm 3 oleju lnianego o gęstości 0,93 g/cm 3 zużyto 1,767 kilograma wodorotlenku potasu. Oblicz liczbę zmydlania dla oleju lnianego. C) Podaj wzór półstrukturalny cząsteczki tłuszczu powstałego w wyniku całkowitego uwodornienia tłuszczu, którego wzór ogólny jest podany wyżej. Oblicz, ile moli wodoru potrzeba do całkowitego uwodornienia 1 mola cząsteczek tego tłuszczu. ZADANIE 8. A) Narysuj wzory półstrukturalne i zapisz nazwy wszystkich możliwych izomerów związku o wzorze sumarycznym C 5 H 12. Nazwij ten typ izomerii. B) Podaj wzory półstrukturalne wszystkich par związków, które można zmieszać ze sobą, aby w reakcji z sodem otrzymać związki, o których mowa w punkcie A). C) Czy produkty monobromowania alkanów mogą tworzyć izomery geometryczne typu cis-trans? D) Wiedząc, że substytucja atomu wodoru atomem bromu zachodzi najłatwiej przy atomie węgla o wyższej rzędowości, narysuj wzory półstrukturalne produktów głównych monobromowania poszczególnych izomerów, o których mowa w punkcie A.
ZADANIE 9. Poniżej przedstawiono dwa zestawy doświadczalne oznaczone cyframi I i II. Zestaw I: Zestaw II: A) Jakie cząsteczki i jony będą zawierały roztwory otrzymane w zlewkach po zakończeniu doświadczeń przedstawionych na rysunkach? B) Zapisz równania reakcji w formie cząsteczkowej i jonowej (forma skrócona), które zachodzą w probówkach. ZADANIE 10. W celu całkowitego spalenia pewnego węglowodoru zużyto 1456 cm 3 tlenu odmierzonego w warunkach normalnych. Otrzymany tlenek węgla(iv) przepuszczono przez płuczkę z wodą wapienną i uzyskano 4 g osadu. Ustal wzór sumaryczny spalonego węglowodoru.
ZADANIE 11. Obecność w wodzie kationów wapnia i magnezu jest przyczyną tzw. twardości wody. Twardość trwała (stała) wynika z obecności m.in. rozpuszczonych w wodzie chlorków wapnia i magnezu. Twardość przemijająca wynika z obecności rozpuszczonych w wodzie wodorowęglanów wapnia i magnezu. Twardość trwałą można usunąć przez dodanie np. fosforanu(v) sodu, a twardość przemijającą przez zagotowanie wody. A) Zapisz w formie cząsteczkowej równania opisanych wyżej reakcji, zachodzących podczas usuwania twardości trwałej i twardości przemijającej wody, spowodowanych obecnością odpowiednich związków wapnia. Uwaga! Podczas usuwania twardości przemijającej wody powstają trzy związki chemiczne, z których jeden jest gazem. B) W badanej próbce wody wodociągowej stężenie procentowe jonów wapnia wynosi 0,012%. Oblicz stężenie molowe tych jonów w badanej próbce. (przyjmij, że gęstość analizowanej próbki wody wodociągowej wynosi 1 g/cm 3 ). C)Twardość wody podaje się między innymi w: a) stopniach niemieckich ( O n), gdzie 1 O n = 10 mg tlenku wapnia w 1 dm 3 próbki wody; b) milivalach na dm 3 (mval/dm 3 ), gdzie 1mval = 0,5 mmol jonów Ca 2+ w 1 dm 3 próbki wody. Oblicz twardość wody w stopniach niemieckich i w mval/dm 3, jeśli stężenie molowe jonów wapnia w próbce badanej wody wynosi 3 10-3 mol/dm 3.
ZADANIE 12. W czterech probówkach umieszczono w sposób losowy: metanol, kwas etanowy (octowy), kwas oktadekanowy (stearynowy), oktadekanian sodu (stearynian sodu). A) Mając do dyspozycji wodę oraz uniwersalny papierek wskaźnikowy, zidentyfikuj te substancje. Zapisz obserwacje. B) Jaki odczyn wykazują wodne roztwory substancji, które spowodowały zmianę barwy wskaźnika. Odpowiedź uzasadnij, pisząc odpowiednie równania w formie jonowej skróconej. C) Podaj nazwy procesów, które decydują o odczynie roztworów, o których mowa w punkcie B. ZADANIE 13. Siarczan(VI) dietylu jest estrem powstałym w wyniku reakcji alkoholu z kwasem nieorganicznym. Hydrolizuje on według tego samego schematu co estry kwasów organicznych. Zapisz w formie cząsteczkowej równania reakcji przedstawionych na powyższym schemacie. Podaj nazwy (systematyczne lub zwyczajowe) związków organicznych oznaczonych literami A, B, D, E, G oraz L.
ZADANIE 14. Do siedmiu probówek z wodnym roztworem wodorotlenku sodu, zawierających po 0,1 mola NaOH każda, wprowadzono: I. roztwór zawierający 10 mmoli AlCl 3 II. roztwór zawierający 0,1 mola MgCl 2 III. 2,24 dm 3 chlorowodoru odmierzonego w warunkach normalnych IV. 5 mmoli P 4 O 10 V. roztwór zawierający 0,1 mola KOH VI. roztwór zawierający 0,1 mola H 2 SO 4 VII. roztwór zawierający 0,05 mola Zn(NO 3 ) 2 A) Korzystając z tabeli rozpuszczalności soli i wodorotlenków, zapisz równania reakcji zachodzących w probówkach I VII lub zaznacz, że reakcja nie zachodzi. Zapisz numery probówek, w których wytrąci się osad. B) Ile wynosi ph roztworu otrzymanego w probówce numer III? Odpowiedź uzasadnij. C) Jaki jest odczyn roztworów otrzymanych w probówkach numer IV i VI? Odpowiedź uzasadnij. ZADANIE 15. A) W celu otrzymania węglowodorów o krótkich łańcuchach węglowych stosuje się tzw. kraking, czyli proces polegający na rozpadzie długich łańcuchów węglowych na mniejsze fragmenty pod wpływem wysokiej temperatury i wysokiego ciśnienia. Z alkanów o długich łańcuchach węglowych powstają alkany o krótszych łańcuchach i odpowiednie alkeny. Przyjmijmy teoretycznie, że krakingowi poddano pentan. Podaj wzory strukturalne i nazwy systematyczne wszystkich możliwych produktów rozpadu pentanu w procesie krakingu zakładając, że każdorazowo: 1. łańcuch pęka tylko w jednym miejscu; 2. powstają dwa produkty: alkan i alken; 3. powstające związki tworzą łańcuchy proste (łańcuchy nierozgałęzione). Spośród produktów krakingu pentanu wybierz ten, który tworzy izomery. Podaj wzory i nazwy systematyczne tych izomerów oraz określ typ izomerii, jaki reprezentują te związki.
B) Najważniejszym parametrem określającym jakość benzyny jest liczba oktanowa (LO), będąca miarą odporności benzyny na tzw. spalanie detonacyjne (wybuchowe). Przyjęto umownie, że benzyna o LO = 100 spala się tak, jakby spalaniu poddano czysty izooktan, natomiast benzyna o LO = 0 zachowuje się tak, jakby spalaniu poddano czysty n-heptan. Im wyższa wartość liczby oktanowej, tym większa odporność mieszanki paliwowo-powietrznej na niepożądane spalanie w silnikach. Badając właściwości antydetonacyjne pewnego gatunku benzyny, stwierdzono, że są one takie same jak właściwości mieszaniny: 5% objętościowych n-heptanu i 95% objętościowych izooktanu. Jaką liczbę oktanową (LO) ma ta benzyna? Zadanie 16. Pewien młody kucharz, chcąc złamać strzeżoną od dawna przez szefa restauracji tajemnicę wyjątkowego smaku marynowanych maślaków, poprosił swojego przyjaciela chemika o oznaczenie stężenia procentowego kwasu octowego użytego do przygotowania zalewy. Niestety, posiadał tylko 10 cm 3 zalewy z grzybów marynowanych o gęstości d = 1,1 g/cm 3. Przyjaciel zaś dysponował 1,05-molowym roztworem zasady sodowej. Na zmiareczkowanie* posiadanej objętości zalewy zużył 11,5 cm 3 roztworu zasady sodowej. A) Zapisz równanie reakcji chemicznej (w formie cząsteczkowej), jaka zaszła podczas miareczkowania. B) Przedstaw obliczenia, jakich musiał dokonać chemik, aby ostatecznie określić stężenie procentowe kwasu octowego w zalewie. *Miareczkowanie to czynność pozwalająca na oznaczenie stężenia badanej substancji. Polega ona na dodawaniu do roztworu substancji oznaczanej dokładnie określonej objętości innej substancji o znanym stężeniu. Substancja oznaczana i substancja dodawana muszą reagować ze sobą. Miareczkowanie kończy się w chwili zakończenia przebiegu reakcji pomiędzy tymi dwoma substancjami (można to łatwo zaobserwować np. stosując odpowiedni wskaźnik). Znając równanie reakcji chemicznej, jaka zaszła podczas miareczkowania, oraz objętość zużytego roztworu o znanym stężeniu, można obliczyć ilość (stężenie) substancji oznaczanej.