Wszystkie zadania
Wszystkie umieszczone tutaj zadania są autorskie i nie mogą być udostępniane w innych opracowaniach/materiałach, umieszczane na innych witrynach internetowych bez wcześniejszej wiedzy i zgody autora.Do odpowiednio przystosowanego naczynia zawierającego 100 g wody wrzucono 20 g potasu. Nastąpiła reakcja, podczas której uwalnia się ciepło, a faza stała uległa roztworzeniu. Podczas doświadczenia zbierano wodór, a na podstawie jego objętości stwierdzono, że otrzymano go z wydajnością 70%. Doświadczenie przeprowadzono tak, by woda ogrzana ciepłem reakcji nie opuszczała układu w postaci pary wodnej.
Oblicz stężenie procentowe otrzymanego roztworu oraz objętość zebranego wodoru (w warunkach normalnych).poprawna odpowiedź:
Stężenie procentowe roztworu KOH: 24%, objętość zebranego wodoru: 4,02 dm3 (wynik zależny od przyjętych zaokrągleń).Wyjaśnienie:
W zadaniu należało zwrócić uwagę, że potas przereagował całkowicie, co oznacza, że otrzymano 100% możliwej ilości KOH, ale zebrano 70% wodoru. Może to wynikać z różnych przyczyn, np. wodór zbierano dopiero, gdy reaktor opuszczał czysty wodór, a nie mieszanina wodoru z innym gazem (jak powietrze, gdy doświadczenie wykonywano na powietrzu, albo gaz szlachetny, którym można najpierw wypełnić naczynie reakcyjne, aby uniknąć zapłonu wodoru w kontakcie z powietrzem). Jedna z prac zawiera także możliwe wyjaśnienie tego faktu: 30% wodoru uległo spaleniu, co jest możliwe podczas przeprowadzania reakcji w obecności powietrza i na tym oparte jest rozwiązanie w tej pracy. Zdecydowana większość nadesłanych odpowiedzi zawierała błędnie użytą informację o wydajności, pomimo że dla nakierowania w treści podano informację, że potas uległ roztworzeniu (co oznacza, że wydajność otrzymywania KOH wynosi 100%). Zadanie to, razem z zadaniem kolejnym, ma zwrócić uwagę na błędnym operowaniu pojęciem wydajności w szkolnej edukacji chemicznej, na traktowaniu jej w znaczeniu stopnia przemiany, a nie w odniesieniu do fizycznie wydzielonego produktu reakcji. Wydajność reakcji może być różna dla poszczególnych produktów tej samej reakcji, bo możemy je wydzielić w różnym stopniu z mieszaniny poreakcyjnej, podczas gdy stopień przereagowania jest jeden. Wydajność może, ale nie musi być równa stopniowi przemiany i na ogół jest niższa od stopnia przemiany (np. nie da się wydzielić całego produktu z mieszaniny poreakcyjnej, lub niemożliwe jest zebranie całego produktu, gdy zależy nam na jego czystości). Wydajność nie może być od większa od stopnia przemiany.Łatwość (szybkość) podstawienia atomów wodoru w inicjowanej światłem reakcji alkanów z chlorem lub bromem zależy od rzędowości atomów wodoru. Ponadto, udział poszczególnych produktów zależy od liczby równocennych atomów wodoru w cząsteczce alkanu. W reakcji monochlorowania propanu w temperaturze pokojowej powstaje 1-chloropropan w ilości 44% i 2-chloropan w ilości 56%. Miarą łatwości ulegania podstawieniu są tzw. współczynniki reaktywności atomów wodoru. Aby wyznaczyć współczynniki reaktywności udział poszczególnego produktu dzieli się przez liczbę równocennych atomów wodoru, których podstawienie prowadzi do otrzymania tego produktu. Np. w reakcji monochlorowania propanu:
Grupa
Liczba równocennych atomów wodoru
Udział produktu
Względna szybkość podstawienia pojedynczego atomu wodoru
–CH3
6
44%
0,44/6 = 0,0733
–CH2–
2
56%
0,56/2 = 0,28
Dzieląc otrzymane wartości przez mniejszą z nich otrzymujemy współczynniki reaktywności:
Dla pierwszorzędowych atomów wodoru:
Dla drugorzędowych atomów wodoru:
Oznacza to, że podstawienie atomu wodoru z grupy CH2 zachodzi 3,8 razy łatwiej (szybciej), niż podstawienie atomu wodoru w grupie CH3.
W tabeli zebrano współczynniki reaktywności atomów wodoru w temperaturze pokojowej w zależności od rzędowości atomu węgla, z którym są związane.Rzędowość atomu węgla
I
II
III
Współczynnik reaktywności
1,0
3,8
5,0
Zadanie 1
Na podstawie obliczeń rozstrzygnij, który z izomerów butanu poddano monochlorowaniu w temperaturze pokojowej, jeśli otrzymano dwie pochodne w ilościach 36% i 64%. Napisz jego nazwę systematyczną.Nazwa:……………………….
Zadanie 2
W tabeli zebrano dane o współczynnikach reaktywności atomów wodoru w reakcji monobromowania w temperaturze 400 K. Tabela nie zawiera kompletu danych.Rzędowość atomu węgla
I
II
III
Współczynnik reaktywności
1,0
1600
Przeprowadzono reakcję monobromowania propanu w temperaturze 400 K. Stwierdzono, że 1-bromopropan stanowi 3,5% produktów, a resztę 2-bromopropan.
Oblicz współczynnik reaktywności atomu wodoru związanego z drugorzędowym atomem węgla. Wynik podaj w zaokrągleniu do całości.
fr =……….
Zadanie 1
poprawna odpowiedź:
I sposób
Możliwości są dwie: n-butan i izobutan. Gdyby izomerem był n-butan:
6 równocennych atomów wodoru w grupach metylowych → 6 · 1 = 6
4 równocenne atomy wodoru w grupach metylenowych → 4 · 3,8 = 15,2
1-chlorobutan powstałby w ilości:
Nie odpowiada żadnej z danych wartości → izomerem był izobutan.
Nazwa: 2-metylopropan
II sposób
Możliwości są dwie: n-butan i izobutan. Gdyby izomerem był izobutan:
9 równocennych atomów wodoru w grupach metylowych → 9 · 1,0 = 9
1 atom wodoru związany z III-rzędowym atomem węgla → 1· 5,0 = 5
1-chloro-2-metylopropan powstałby w ilości:
Zatem chlorowanym izomerem był izobutan.
Nazwa: 2-metylopropan
Zadanie 2
poprawna odpowiedź:
2-bromopropan stanowi 96,5% produktów.
6 równocennych atomów wodoru w grupach metylowych → 3,5%
0,035:6=0,00583
2 równocennych atomy wodoru w grupie metylenowej → 96,5%
0,965:2=0,4825
fr = 83
UWAGA: wynik zależny od przyjętych zaokrągleń!
W celu otrzymania propanalu zaplanowano przeprowadzić reakcję, którą opisuje równanie stechiometryczne:
W metodzie tej stosuje się wodny zakwaszony roztwór K2Cr2O7. Ze względu na podatność aldehydu na dalsze utlenianie do kwasu karboksylowego stosuje się nadmiar alkoholu. Z mieszaniny poreakcyjnej łatwo wydzielić aldehyd metodą destylacji, więc reakcję przeprowadza się w odpowiedniej aparaturze. Jeden z odczynników podawany jest z wkraplacza po kropli do kolby reakcyjnej, w której znajduje się mieszany drugi odczynnik. Napisz, który zestaw jest prawidłowo zaplanowany, by wydajność otrzymywania aldehydu była jak najwyższa? Uzasadnij swój wybór.
Zestaw:........
Uzasadnienie:...........
poprawna odpowiedź:
Zestaw: II
Uzasadnienie: W drugim zestawie alkohol jest cały czas w dużym nadmiarze w stosunku do dodawanego kroplami utleniacza. W zestawie I jest na odwrót.Wzór związku zwanego imidazolem przedstawiono poniżej:
Zadanie 1
Oceń poprawność zdań. Zaznacz P, jeśli informacja jest prawdziwa, albo F, jeśli jest fałszywa.Dobra rozpuszczalność imidazolu w wodzie świadczy o jego niskim momencie dipolowym
P
F
Imidazol tworzy sole, w których może występować w postaci kationu lub w postaci anionu
P
F
Zadanie 2
Dokończ zdania. Wybierz jedno z określeń z podanych w nawiasach oraz wpisz jeden z wybranych rozpuszczalników.Imidazol ma charakter chemiczny (wyłącznie kwasowy / wyłącznie zasadowy / amfoteryczny / obojętny). Spośród rozpuszczalników takich jak woda, benzen, metanol i etanol najmniejszej rozpuszczalności należy spodziewać się w ……………………… . Imidazol (jest / nie jest) węglowodorem aromatycznym.
Zadanie 1
Poprawna odpowiedź:Dobra rozpuszczalność imidazolu w wodzie świadczy o jego niskim momencie dipolowym
P
F
Imidazol tworzy sole, w których może występować w postaci kationu lub w postaci anionu
P
F
Zadanie 2
Imidazol ma charakter chemiczny (wyłącznie kwasowy / wyłącznie zasadowy / amfoteryczny / obojętny). Spośród rozpuszczalników takich jak woda, benzen, metanol i etanol najmniejszej rozpuszczalności należy spodziewać się w benzenie. Imidazol (jest / nie jest) węglowodorem aromatycznym.Siarczany(VI) tworzą dwie grupy soli podwójnych. Ałuny to sole o wzorze ogólnym:
gdzie E+ oznacza kation jednododatni, E3+ kation trójdodatni. Drugą grupą soli podwójnych są sole Tuttona o wzorze ogólnym:
których przedstawicielem jest (NH4)2Fe(SO4)2·6H2O tworzący duże jasnozielone kryształy. Małe kationy litu nie tworzą tego typu soli podwójnych. Aby otrzymać czystą sól podwójną wystarczy rozpuścić w wodzie sole pojedyncze odpowiednim stosunku molowym i pozostawić do odparowania rozpuszczalnika.
Z podanego zestawu wybierz i podkreśl symbole tych metali, których kationy mogą tworzyć zarówno ałuny jak i sole Tuttona.
K, Cr, Mn, Fe, Zn, Al, Pb
Poprawna odpowiedź:
K, Cr, Mn, Fe, Zn, Al, Pb
W 20 °C pod ciśnieniem normalnym (1013 hPa) rozpuszczalność gazowego amoniaku w wodzie wynosi 40 g/100 cm3 wody.
Zadanie 1
Oblicz, jaką objętość w podanych warunkach zajmował amoniak, który rozpuszczono w 100 cm3 wody otrzymując roztwór nasycony.Zadanie 1
Podaj w jakim stosunku objętościowym miesza się gazowy amoniak z wodą w podanych warunkach.
Zadanie 1
Poprawna odpowiedź:
40 g NH3 → 2,353 mol → 56,6 dm3
Zadanie 1
Poprawna odpowiedź:
Pierwsza entalpia rozpuszczania to efekt cieplny towarzyszący rozpuszczeniu 1 mola substancji w dużej objętości rozpuszczalnika. W tabeli zestawiono dane o pierwszej entalpii rozpuszczania halogenków baru w wodzie w temperaturze pokojowej (291 K).
Przygotowano naważki zawierające po 1 mol z każdej soli, oraz 4 zlewki zawierające po 1 dm3 wody destylowanej. Temperatura wszystkich substancji wynosiła 291 K. Następnie do każdej zlewki wprowadzono po 1 molu danej soli i zamieszano. W każdej zlewce otrzymany roztwór miał temperaturę inną od 291 K.
Uszereguj otrzymane roztwory wg ich temperatury. Wpisz wzory odpowiednich soli w tej kolejności, jaka odpowiada rosnącej temperaturze ich roztworów.
Poprawna odpowiedź
KNO3, BaCl2, BaBr2, BaI2
W temperaturze pokojowej kwas octowy jest cieczą, która w nieograniczonym stopniu miesza się z etanolem. Kwas salicylowy (C7H6O3) jest krystalicznym ciałem stałym w temperaturze poniżej 159 °C. Jest bardzo dobrze rozpuszczalny w etanolu (stężenie nasyconego roztworu w temp. 50 °C wynosi ok. 45%). Badano równowagę reakcji estryfikacji etanolu w reakcji z kwasem octowym oraz równowagę estryfikacji etanolu w reakcji z kwasem salicylowym. Powstające estry i woda mieszają się z pozostałymi składnikami układu. Przygotowano dwa zestawy reakcyjne. W pierwszym zestawie: w kolbie reakcyjnej umieszczono 20 g kwasu octowego i 80 g etanolu. W drugim zestawie: w kolbie reakcyjnej umieszczono 20 g kwasu salicylowego i 80 g etanolu. Oba zestawy doprowadzono do odpowiedniej temperatury i wprowadzono po 0,5 cm3 st. H2SO4.
Zadanie 1
Uzupełnij tabelę. Wpisz homogeniczny lub heterogeniczny w odpowiednie pola.
Członkowie studenckiej sekcji laboratoryjnej literami A i B oznaczyli zapisane przez siebie wyrażenia na stałą równowagi estryfikacji kwasu salicylowego z etanolem. Wzór C9H10O3 oznacza ester.
Jako prawidłowo zapisane wyrażenie studenci wybrali B, ponieważ kwas salicylowy jako jedyny reagent jest ciałem stałym w temperaturze prowadzenia procesu.
Zadanie 2
Rozstrzygnij, czy studenci dokonali prawidłowego wyboru. Uzasadnij swój wybór.Rozstrzygnięcie: ………………………………………
Uzasadnienie: …………………………………………
Zadanie 1
poprawna odpowiedź:
Zadanie 2
poprawna odpowiedź:
Rozstrzygnięcie: Nie
Uzasadnienie: układ reakcyjny jest jednorodny, zatem kwas salicylowy jest rozpuszczony i jego stężenie zmienia się w czasie reakcji.
Zadanie konkursowe
Wodorotlenek wapnia należy do związków o nieznacznej rozpuszczalności w wodzie, a można go otrzymać w reakcji różnych substancji chemicznych z wodą. Do 4 zlewek wprowadzono po 50 cm3 wody dejonizowanej. Następnie wykonano doświadczenie wg schematu:
Następnie zawartość zlewek doprowadzono do temperatury 25 °C i porównano pH cieczy. Końcowa objętość fazy ciekłej była identyczna we wszystkich zlewkach.
Zadanie 1
Uszereguj zlewki w kolejności od najmniejszej do największej masy Ca(OH)2 po zakończeniu zmian.Zadanie 2
Uszereguj zlewki w kolejności od najmniejszej do największej wartości pH lub jeśli zwartość zlewek nie różni się pH, to uzasadnij przyczynę tego.We wszystkich zlewkach osiągnięto identyczne pH. Wodorotlenek wapnia w 25 °C rozpuszcza się w ilości ok. 0,16 g/100 g wody. Oznacza to, że w każdej zlewce postał roztwór nasycony i pewna ilość osadu Ca(OH)2 na dnie. We wszystkich zlewkach pH jest więc identyczne.
Zadanie 2
poprawna odpowiedź:III, IV, II, I
Zadanie 2
poprawna odpowiedź:
We wszystkich zlewkach osiągnięto identyczne pH. Wodorotlenek wapnia w 25 °C rozpuszcza się w ilości ok. 0,16 g/100 g wody. Oznacza to, że w każdej zlewce postał roztwór nasycony i pewna ilość osadu Ca(OH)2 na dnie. We wszystkich zlewkach pH jest więc identyczne.Zadanie konkursowe
Laboratoryjna metoda otrzymywania wody amoniakalnej polega na wyparciu amoniaku z soli amonowych, a następnie, wykorzystując jego dobre i szybkie rozpuszczanie się w wodzie – na skierowaniu strumienia gazu nad wodę. Przygotowano wodny roztwór NH4NO3, zawiesinę Ca(OH)2 (mleko wapienne) i wodę destylowaną. Następnie zestawiono aparaturę jak na obrazku. Wydzielający się w reakcji amoniak rozpuszczano w wodzie destylowanej.
Zadanie 1
Dokończ zdanie. Wpisz wzory lub nazwy substancji w puste miejsca.
Aby otrzymać wodę amoniakalną w kolbie kulistej należy umieścić ..................................... i ...................................., a w kolbie stożkowej należy umieścić ........................................................ .
Zadanie 2
Napisz w postaci cząsteczkowej równanie reakcji zachodzącej podczas otrzymywania gazowego amoniaku opisaną metodą.Zadanie 3
Wyjaśnij, dlaczego poziom cieczy w kolbie stożkowej powinien być tak dobrany, aby rurka wylotowa nie była w niej zanurzona.Zadanie 4
Napisz, jakie dwa objawy możliwe do zaobserwowania świadczą o tym, że w kolbie kulistej ma miejsce reakcja chemiczna.Zadanie 1
Poprawna odpowiedź:
Aby otrzymać wodę amoniakalną w kolbie kulistej należy umieścić NH4NO3 i Ca(OH)2, a w kolbie stożkowej należy umieścić wodę destylowaną.Zadanie 2
Poprawna odpowiedź:
Zadanie 3
Poprawna odpowiedź:
Amoniak bardzo szybko rozpuszcza się w wodzie. Jeśli amoniak będzie się rozpuszczał szybciej niż wydzielał w reakcji, to grozi to obniżeniem ciśnienia w kolbie poniżej ciśnienia otoczenia i zassania wody do kolby kulistej.Zadanie 4
Poprawna odpowiedź:
1. wydzielanie (bezbarwnego) gazu (o ostrym zaoachu)
2. roztwarzanie ciała stała stałego/zanik ciała stałego/ujednorodnienie układu
