Wszystkie zadania
Poziom trudności: trudne
Kwas cytrynowy C6H8O7 w wodnych roztworach jest kwasem trójprotonowym przez obecność trzech kwasowych grup COOH. Anion tego kwasu ma wzór sumaryczny C6H5O73-. Cytrynian wapnia jest trudno rozpuszczalny w wodzie – w temperaturze 25 ℃ w 1 kg wody rozpuszcza się zaledwie 0,950 g tego związku. Z wody wytrąca się lub krystalizuje w postaci tetrahydratu i w tej postaci został znaleziony jako minerał w osadach z dna morskiego w okolicach Antarktydy i nazwany na cześć odkrywcy Earlandytem. Ustal wzór sumaryczny tej soli w postaci Cax(C6H5O7)y. Oblicz, jaka będzie wydajność otrzymywania cytrynianu wapnia w postaci hydratu, zakładając, że jest nią masa osadu powstałego w reakcji 5% roztworu kwasu cytrynowego oraz 5% mleka wapiennego wymieszanych w stechiometrycznym stosunku w podanej temperaturze.
Zadanie pochodzi z pierwszej części podręcznika „Podstawy obliczeń chemicznych”, nr 7.104.
Poziom trudności: średni
Dwutlenek siarki otrzymuje się przez spalanie siarki w nadmiarze powietrza. Oblicz minimalną (stechiometryczną) objętość powietrza (m3 w warunkach normalnych) potrzebną na spalenie 1 tony siarki. Pamiętaj, że tlen stanowi 21% obj. powietrza, a wynik podaj z dokładnością do jedności.
Zadanie pochodzi z pierwszej części podręcznika „Podstawy obliczeń chemicznych”, nr 7.94.
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).
Dokończ zdania, wybierając po jednej odpowiedzi z każdego nawiasu.
Cząsteczka SO3 ma strukturę (płaską/przestrzenną), a cząsteczka NH3 (płaską/przestrzenną). Cząsteczka BeBr2 ma kształt (tetraedryczny / piramidy trygonalnej / kątowy/liniowy), a cząsteczka wody ma kształt (tetraedryczny / piramidy trygonalnej / kątowy / liniowy), co wynika z obecności (wiązań typu σ / orbitali niezhybrydyzowanych / wolnych par elektronowych/wiązań koordynacyjnych) w przypadku tej drugiej. Pośród związków: NaCl i CO – (oba związki / tylko NaCl / tylko CO) tworzy cząsteczki liniowe.
Zadanie R8
W kontrolowanych warunkach utlenienie butan-1-olu prowadzi do otrzymania zadowalającą wydajnością maślanu n-butylu (butanianu n-butylu). Schemat reakcji przedstawiono poniżej.
C4H9OH + Cr2O72- + H+ → C3H7COOC4H9 + Cr3+ + H2OZadanie R8.1
Napisz w formie jonowej skróconej z uwzględnieniem liczby oddawanych lub pobieranych elektronów (zapis jonowo-elektronowy) równanie reakcji utleniania zachodzącej podczas opisanej przemiany.
Równanie utleniania: …………………………………Zadanie R8.2
Uzupełnij współczynniki stechiometryczne w podanym schemacie tak, aby otrzymać sumaryczne równanie reakcji redoks.
....C4H9OH + ....Cr2O72- + ....H+ → .... C3H7COOC4H9 + ....Cr3+ + ....H2O
W celu określenia czy rozpuszczanie substancji X w wodzie jest procesem egzo- czy endotermicznym wykonano następujące doświadczenie. Do 100 cm3 wody demineralizowanej o temperaturze 20 °C wprowadzono 25 g substancji X i zamieszano. Otrzymano klarowny roztwór o temperaturze 14 °C. Na tej podstawie stwierdzono, że rozpuszczanie substancji X w wodzie jest procesem endotermicznym.
Wiadomo także, że substancję X przechowywano w zamrażarce (w -18 °C) i przed wykonaniem doświadczenia wyjęto z niej. Substancji X użyto natychmiast po wyjęciu z niskiej temperatury.
Rozstrzygnij, czy wykonane doświadczenie pozwala jednoznacznie ustalić znak entalpii procesu rozpuszczania substancji X w wodzie. Uzasadnij swoją opinię.Rozstrzygnięcie: ………………………………..
Uzasadnienie: ………………………………..
Ozonoliza polega na rozrywaniu wiązań wielokrotnych pomiędzy atomami węgla. W pierwszym etapie związek organiczny poddaje się działaniu ozonu (O3), w wyniku czego powstaje ozonek organiczny. Na poniższym schemacie przedstawiono równanie addycji ozonu do alkenu o nierozgałęzionym łańcuchu węglowym.
Ozonki tego typu nie są zbyt trwałe, tj. są podatne zarówno utlenianie, jak i redukcję. Kolejne etapy mogą więc polegać zarówno na częściowej redukcji (ozonoliza redukcyjna) lub dalszemu utlenianiu ozonku organicznego (ozonoliza oksydacyjna).
W wyniku rozerwania wiązania C=C na końcu łańcucha węglowego powstaje tylko jeden kwas organiczny, zaś uboczne produkty stanowią CO2 i woda. Ozonoliza znalazła zastosowanie przy produkcji niektórych kwasów karboksylowych.
Zadanie 1
Z podanych odczynników wybierz ten, którego należy użyć w odpowiednim wariancie ozonolizy.
H2O2(aq); Zn
Wariant I: …………………
Wariant II: ………………..Zadanie 2
Poniżej przedstawiono schemat termicznego rozkładu kwasu rycynolowego.
Produkty rozkładu rozdziela się, a jeden z nich (kwas undecylenowy) poddaje się oksydacyjnej ozonolizie, której organicznym produktem jest kwas sebacynowy.
a) Podaj nazwę systematyczną kwasu sebacynowego.
………………………………………………………………………………….
b) W wyniku ozonolizy redukcyjnej pewnego alkenu otrzymuje się jako jedyny produkt organiczny ten sam aldehyd, który powstaje w wyniku termicznego rozkładu kwasu rycynolowego.
Narysuj uproszczony wzór kreskowy tego alkenu…………………………………………………………………………………………………
Zadanie 3
Acyloiny to związki organiczne będące 𝛂-hydroksyketonami. Jedna z metod ich otrzymywania to tzw. kondensacja acyloinowa, polegajaca na reakcji estru z metalicznym sodem, a następnie na hydrolizie powstałej soli sodowej benzoiny. Jeśli reakcji poddano estry metylowe, to poza acyloiną ostatecznymi produktami są także metanol i wodorotlenek sodu. Schemat tej reakcji przedstawiono na poniższych schemacie.
Jeśli reakcji z sodem poddać związek, w którego cząsteczce znajdują się dwa ugrupowania estrowe, to reakcja kondensacji acyloinowej może zajść pomiędzy grupami estrowymi w obrębie jednej cząsteczki.
a) Napisz, ile moli sodu potrzeba, aby poprzez redukcję etanianu etylu powstał 1 mol odpowiedniej acyloiny.
………………………………………………………………………………
b) kwas sebacynowy poddano estryfikacji nadmiarem metanolu, a otrzymany ester poddano reakcji z sodem, a otrzymany produkt poddano hydrolizie.
Narysuj wzór uproszczony (kreskowy) lub półstrukturalny acyloiny, która powstaje w wyniku wewnątrzcząsteczkowej kondensacji estru kwasu sebacynowego.
Zadanie R9
W wyniku katalizowanej przez oksydazę glukozową reakcji powstaje glukonolakton (C6H10O6). Schemat reakcji przedstawiono poniżej.
W kolejnym etapie nadtlenek wodoru jest rozkładany na wodę i tlen.
Zadanie R9.1
a) Napisz w formie jonowej, z uwzględnieniem liczby oddawanych lub pobieranych elektronów (zapis jonowo-elektronowy) równanie reakcji redukcji i równanie reakcji utleniania, które zaszły podczas opisanej przemiany. Zastosuj wzory półstrukturalne (grupowe) związków organicznych.Równanie redukcji: ………………………………………………………………………………………..
Równanie utleniania:
b) Uzupełnij schemat reakcji tak, aby otrzymać sumaryczne równanie dwuetapowego procesu, w którym powstaje glukonolakton.
……C6H12O6 + …….O2 → ……C6H10O6 + …….H2OZadanie R9.2
Atom węgla związany bezpośrednio z atomem, którego orbitalom walencyjnym przypisujemy hybrydyzację sp2, nazywamy atomem 𝛂, kolejny atomem β, a następne γ, δ, ε itd.
Uzupełnij zdania. Wpisz symbol atomu węgla i wybierz po jednym określeniu z nawiasu.
W wyniku reakcji glukoza zostaje przekształcona w glukono-…..-lakton. Otrzymanie tego związku możliwe jest (wyłącznie z formy 𝛂 / wyłącznie z formy β / z dowolnego anomeru) glukozy. Glukono-…..-lakton należy do (ketonów / kwasów karboksylowych / estrów).
Trinitroamid to związek z grupy tlenków azotu o sumarycznym wzorze N4O6. Jednemu z atomów azotu w cząsteczce tego związku przypisuje się zerowy stopień utlenienia, a pozostałym atomom azotu przypisuje się hybrydyzację orbitali walencyjnych typu sp2. Wiadomo, że wszystkie atomy mają konfigurację neonu.
W oparciu o powyższe informacje narysuj wzór elektronowy trwałej struktury cząsteczki trinitroamidu. Zaznacz za pomocą kresek wszystkie wiążące i wolne pary elektronowe.
Zadanie R10
Poniżej przedstawiono wzory stereochemiczne różnych tlenków fosforu.
a) Podaj wszystkie symbole, którymi oznaczono wzory tlenków mieszanych.....................................................................
b) Dokończ zdanie. Wybierz jedno określenie z nawiasu i napisz, ile moli elektronów jest wymienianych we opisanym procesie.
W procesie przekształcenia 2 moli związku A w związek C, związek A formalnie (oddaje / pobiera) …… moli elektronów.