Zadania z działu: Pokój dla AA (Ambitnych Abiturientów)

Zadanie R12
Nadtlenodisiarczan potasu jest związkiem o silnych właściwościach utleniających. W ciemności i w stanie suchym jest trwały, jednak podczas przechowywania w ciemności w nieszczelnie zamkniętych pojemnikach ulega powolnej reakcji z wilgocią powietrza, której schemat przedstawiono poniżej: 
K₂S₂O₈ + H₂O → KHSO₄ + O₂
Reakcja ta zachodzi powoli także w zimnych roztworach wodnych, jednak ulega znacznemu przyspieszeniu po ogrzaniu roztworu.
Oprócz powyższej reakcji, podczas przechowywania przy dostępie światła słonecznego dochodzi dodatkowa reakcja, w której anion nadtlenodisiarczanowy traci jeden atom tlenu, zaś sama liczba anionów pozostaje taka sama. Produktami tej reakcji są gazowy tlen i pewna sól potasu. Sól ta wprowadzona do wody przechodzi w ten sam związek potasu, który powstaje w reakcji z udziałem wilgoci.

Zadanie R12.1
3,00 g preparatu z opakowania przechowywanego w ciemności, ale otwieranego wcześniej, rozpuszczono w wodzie demineralizowanej, otrzymując 100,00 cm3 roztworu. Pomiar pH, przeprowadzony w 25 °C, dał wynik 2,83.

Oblicz procentową zawartość (procent masowy) K₂S₂O₈ w użytym preparacie. Wynik podaj z dokładnością do jedności.

Zadanie R12.2
Napisz równanie reakcji redukcji i równanie reakcji utleniania zachodzącej w wodnym roztworze K₂S₂O₈. Zastosuj bilans jonowo-elektronowy.
Równanie redukcji: ………
Równanie utleniania: ……

Zadanie R12.3
Uzupełnij schemat. Dobierz odpowiednie współczynniki i indeksy stechiometryczne.
___ K₂S₂O₈ → ___ K__S__O__ + ___O₂

Zadanie R12.4
Napisz równanie reakcji anionu powstałej soli z cząsteczką wody.
.................................

W tabeli podano temperatury wrzenia trzech substancji chemicznych pod ciśnieniem otoczenia równym 1013 hPa.

Z podanych substancji wybierz tę, która nie może istnieć w ciekłym stanie skupienia pod ciśnieniem 1013 hPa w temperaturze 0 °C. Oblicz gęstość pary tej substancji pod ciśnieniem normalnym w temperaturze 0 °C oraz w jej temperaturze wrzenia pod tym samym ciśnieniem. Wynik podaj w g/dm³. Przyjmij, że para zachowuje się jak gaz doskonały. 

Gęstość pary w 0 °C: ………………………….
Gęstość pary w temperaturze wrzenia: ……………………….. 
 

Heksaazot o sumarycznym wzorze N₆ jest nowo odkrytą odmianą alotropową azotu. Został otrzymany w reakcji pomiędzy azydkiem srebra AgN₃ a gazowym chlorem. Oprócz heksaazotu w reakcji tej powstaje jeszcze chlorek srebra.
Zapisz w formie cząsteczkowej równanie reakcji, w której otrzymano heksaazot. 
………………
 

W dwóch zlewkach (oznaczonych numerami I i II) znajdowały się roztwory różnych kwasów jednoprotonowych. W każdej zlewce pH roztworu wynosiło 3. Próbkę roztworu ze zlewki I rozcieńczono dziesięciokrotnie wodą i otrzymano roztwór o pH = 4. Próbkę roztworu ze zlewki II rozcieńczono dziesięciokrotnie wodą i otrzymano roztwór o pH = 3,5. Pomiarów pH dokonano w 25 °C. 

Uzupełnij zdania. Uzupełnij zdania. Wybierz i podkreśl odpowiednie określenie z nawiasu oraz uzasadnij wybór.

Zlewka I zawiera roztwór kwasu (mocnego / słabego). Zlewka II zawiera roztwór kwasu (mocnego / słabego). Roztwory w zlewkach I i II mają ( identyczne / różne) stężenie.

Roztwory zawierające porównywalne stężenia kwasu Brønsteda i zasady z nim sprzężonej są nazywane roztworami buforowymi. Wartość pH buforu nieznacznie się zmienia podczas dodawania niewielkich ilości mocnych kwasów lub mocnych zasad. Działanie buforu pH polega na tym, że po dodaniu niewielkich ilości mocnego kwasu składnik buforu będący zasadą Brønsteda reaguje z jonami H₃O⁺, a po dodaniu mocnej zasady kwas Brønsteda reaguje z jonami OH^–. Stężenie jonów H₃O⁺ w roztworze buforowym zmienia się zgodnie z równaniem:

gdzie: c_k – stężenie kwasu Brønsteda w roztworze buforowym, c_z – stężenie zasady Brønsteda w roztworze buforowym.  Bufor mrówczanowy jest wodnym roztworem zawierającym kwas mrówkowy (metanowy) i sól tego kwasu i mocnej zasady. 
Cechą charakterystyczną buforów pH jest utrzymywanie praktycznie stałego pH podczas zmiany objętości roztworu (rozcieńczania lub zatężania). 

Zadanie 1
Do 1000 cm³ roztworu HCOOH o stężeniu 0,20 mol · dm^–3 dodano próbkę wapnia. Po zakończeniu reakcji chemicznej i doprowadzeniu temperatury do 25 °C uzyskano roztwór o pH = 3,75.
Oblicz masę próbki wapnia wprowadzoną do roztworu.
 

Zadanie 2
W sześciu zlewkach przygotowano wodne roztwory, do których dodano następujące substancje. 

Wskaż numery wszystkich doświadczeń, w których po dodaniu substancji (w odpowiedniej ilości) otrzymano roztwór buforowy.

Numery zlewek: ………………

Zadanie 3
Przygotowano bufor octanowy o pH = 4,76 (25 °C) w taki sposób, że w kolbie miarowej rozpuszczono 0,100 mol CH₃COONa·3H₂O i 0,100 mol CH₃COOH i doprowadzono do objętości 1,000 dm³ uzupełniając wodę do tzw. kreski. Następnie roztwór podzielono na 2 równe części. Do pierwszej dodano po 0,100 mol CH₃COONa·3H₂O i CH₃COOH i otrzymano roztwór I,  a drugą rozcieńczono wodą do objętości 2,000 dm³ i otrzymano roztwór II.
Uzupełnij zdania. Wybierz i podkreśl odpowiednie określenie z nawiasu oraz uzasadnij wybór.

pH roztworu I jest (wyższe niż / niższe niż / praktycznie równe) 4,76, ponieważ ……………………………..

pH roztworu II jest (wyższe niż / niższe niż / praktycznie równe) 4,76, ponieważ ……………………………..

Badano kinetykę reakcji utleniania jonów bromkowych jonami bromianowymi(V) w środowisku kwasowym, która przebiega zgodnie z równaniem:

Zależność szybkości tej reakcji opisuje równanie kinetyczne: 

W poniższej tabeli zebrano wyniki doświadczeń:

Na podstawie analizy danych z tabeli ustal wartość wykładników a, b i c. Następnie oblicz względną początkową szybkość reakcji w doświadczeniu 5 (y). 

y = .................
 

W temperaturze 0 °C rozpuszczalność stałego jodku sodu w ciekłym SO₂ wynosi 15 g na 100 g rozpuszczalnika. W tych warunkach w równowadze z roztworem nasyconym są kryształy o wzorze NaI·4SO₂. 
Przygotowano 200 g roztworu jodku sodu w ciekłym SO₂, nasyconego w temperaturze 0 °C. Roztwór przechowywano w szczelnie zamkniętej ampule w temperaturze 0 °C. Po pewnym czasie ostrożnie otwarto ampułę, co poskutkowało odparowaniem części rozpuszczalnika i wydobywaniem się gazowego SO₂ na zewnątrz. Ampułę zamknięto po kilku minutach i stwierdzono, że masa jej zawartości spadła o 20 g. Ampułę ponownie umieszczono w temperaturze 0 °C i pojawiły się w niej kryształy.

Zadania 1
Oblicz masę wydzielonych kryształów.

Zadania 2
Podaj stężenie (w procentach masowych) roztworu nad wydzielonymi kryształami.

Zadania 3
Dokończ zdania. Wybierz po jednym określeniu z każdego nawiasu. Uzasadnij wybór.

Należy się spodziewać, że w temperaturze 0 °C rozpuszczalność NaI w ciekłym CO₂ jest (na zbliżonym poziomie jak w / znacznie niższa niż  / znacznie wyższa niż) w ciekłym SO₂. Wynika to z faktu, że CO₂ jest rozpuszczalnikiem …………………………… a SO₂ jest rozpuszczalnikiem …………………………. . Różny charakter CO₂ i SO₂ jako rozpuszczalników wynika z różnicy w budowie ich cząsteczek. Cząsteczka SO₂ ma kształt (liniowy / kątowy / piramidy trygonalnej), a cząsteczka CO₂ ma kształt (liniowy / kątowy / piramidy trygonalnej).