Ch_pp_odp-2008-kom

http://www.chemia.sos.pl

1. Z układu okresowego pierwiastków można odczytać, że stront leży w 2 grupie i w 5 okresie, ma więc 2 ekektrony walencyjne na piątej powłoce. W grupach od 1 do 13 (poza borem) znajdują się metale. W przypadku metali aktywność wzrasta wraz ze wzrostem nr okresu (dla niemetali, aktywność wzrasta w górę układu okresowego), stront jest więc bardziej aktywny od wapnia. Jako metal bardzo aktywny gwałtownie reaguje z kwasami (reaguje nawet z wodą). Tlenek strontu, tak jak wszystkie tlenku metali 1 i 2 grupy (poza tlenkiem berylu) reaguje z wodą tworząc wodorotlenek. P 1 Atom strontu ma 2 elektrony walencyjne, które w stanie podstawowym znajdują się na piątek powłoce F 2 Stront jest niemetalem P 3 Stront jest aktywniejszy od wapnia F 4 Stront nie reaguje z kwasem solnym P 5 Tlenek strontu ma charakter zasadowy

2. Nuklidy opisywane są zawsze dwiema liczbami: A i Z

A ZX.

Liczba Z nazywana liczbą porządkową lub atomową określa ilość

protonów w jądrze (jednocześnie ilość elektronów w atomie), natomiast liczba A nazywana liczbą masową wskazuje łączną liczbę protonów i neutronów w jądrze, czyli liczba neutronów w jądrze może być obliczona z zależności l.n=A-Z. Izotop rubidu

87 37 Rb

składa się zatem z 37 protonów oraz 87-37=40 neutronów.

3. W zapisie równań reakcji jądrowych suma liczb Z i A po lewej stronie i prawej równania reakcji musi być równa. Elektron jest cząsteczką o ładunku -1 i masie 0, można go zapisać jako 87 → AZ X + −01e . 37 Rb ⎯⎯

0 −1e

. Równanie z rozpadu β- dla rubidu można zapisać:

Dla lewej strony: 37=Z+(-1), czyli Z=38, oraz 87=A+0, czyli A=87. Z układu okresowego pierwiastków

możemy odczytać, że pierwiastkiem powstałym w wyniku rozpadu β- rubidu jest stront. Równanie reakcji przyjmie zatem postać:

87 → 87 37 Rb ⎯⎯ 38 Sr

+ β−

4. Sód leży w 1 grupie układu okresowego, jest więc metalem. Tak jak większość metali jest barwy srebrzystobiałej, przewodzi prąd elektryczny, oraz jest miękki (sód można kroić nożem). Chlor jest gazem o barwie żółtozielonej o duszącym zapachu. Masa cząsteczkowa chloru M=71g/mol, a więc jest cięższy od powietrza (średnia masa cząsteczkowa powietrza M=29g/mol).

5. Na rysunku 1 widzimy, że badana substancja składa się z jonów, ma więc budowę jonową. Z wymienionych substancji tylko chlorek potasu, KCl, ma budowę jonową.

-1-

http://www.chemia.sos.pl

6. Temperatura topnienia, to temperatura przejścia z fazy stałej w ciekłą, natomiast temperatura wrzenia to temperatura przejścia fazy ciekłej w gazową. Brom topi się w temperaturze -7,2oC, wrze w temperaturze 59,5oC. W temperaturze pokojowej jest więc cieczą (brom i rtęć są jedynymi ciekłymi pierwiastkami w temperaturze pokojowej). Bromometan topi się w temperaturze o o 93,7 C, wrze natomiast w temperaturze 3,6 C. W temperaturze pkojowej jest więc gazem. Bromek sodu – temperatura o topnienia i temperatura wrzenia tej substancji wynosi odpowiednio 743 i 1391 C. W temperaturze pokojowej jest to więc ciało stałe (bromek sodu jest solą, pomiędzy jonem sodowym a jonem bromkowym występują wiązania jonowe. Tak jak wszystkie substancje o budowie jonowej musi mieć wysoką temperaturę topnienia i wrzenia).

7. W zadaniu tym należy narysować klasyczny wykres. Na osi 0X oznaczyć temperaturę a na osi 0Y masę soli rozpuszczoną w 100g wody:

8.

Z wykresu można łatwo odczytać, że rozpuszczalność Ca(OH)2 w 70oC wynosi około 0,1g/100g wody, natomiast dla PbI2 rozpuszczalność w tej temperaturze wynosi około 0,25g/100g wody. o W temperaturze około 42 C rozpuszczalność wodorotlenku wapnia i jodku ołowiu jest jednakowa i wynosi około 0,13g/100g wody.

9. Z wykresu doskonale widać, że wraz ze wzrostem temperatury rozpuszczalność Ca(OH)2 maleje, natomiast rozpuszczalność PbI2 rośnie ze wzrostem temperatury.

10. Wodorotlenek sodowy jest zasadą i wodny roztwór tej substancji jest alkaliczny (zasadowy), wodny roztwór kwasu azotowego jest kwaśny, natomiast azotan sodu jest solą mocnego kwasu i mocnej zasady. Wodny roztwór tej soli ma odczyn obojętny. Podane wskaźniki zmieniają swoje barwy w zależności od środowiska. Fenoloftaleina barwi się na malinowo (fenoloftaleina jak dziewczyna, w zasadzie się czerwieni), natomiast jest bezbarwna w środowisku kwaśnym i obojętnym. Za pomocą fenoloftaleiny nie odróżnimy kwasu azotowego od azotanu amonu. Oranż metylowy w środowisku kwaśnym barwi się na czerwono, w zasadowym na żółto, natomiast w obojętnym na kolor cebuowy. Mógłby posłużyć do identyfikacji tych związków. Papierek uniwersalny w środowisku zasadowym barwi się na niebiesko, w kwaśnym na czerwono, natomiast w obojętnym nie zmienia barwy – pozostaje żółty. Barwa wskaźnika w roztworze Oranż metylowy Papierek uniwersalny Wodorotleneku sodu Żółta Niebieska Kwasu azotowego(V) Czerwona Czerwona Azotanu(V) sodu Cebulowa Żółta -2-

http://www.chemia.sos.pl

11. Jest regułą, że tlenki pierwiastków 1 i 2 grupy (za wyjątkiem tlenku berylu) reagują z wodą tworząc wodorotlenki (mają charakter zasadowy), natomiast tlenki pierwiastków 15, 16 i 17 grupy reagują z wodą tworząc kwasy – posiadają charakter kwasowy. Wapń leży w 2 grupie układu okresowego pierwiastków, tlenek wapnia ma charakter zasadowy, reaguje z kwasem tworząc sól: CaO + 2HCl → CaCl2 + 2H2O Siarka leży w 16 grupie układu okresowego pierwiastków, tlenek siarki(VI) (jest bezwodnikiem kwasowym), ma charakter kwasowy, reaguje więc z wodorotlenkiem sodu: SO3 + 2NaOH → Na2SO4 + H2O

12. Tleneku siarki(VI) nie można otrzymać w typowych warunkach tlenu z siarką. W tych warunkach otrzymuje się jedynie tlenek siarki(IV), który należy katalitycznie utlenić. Jako katalizatora używa się tlenku wanadu(V) (pięciotlenku wanadu):

S + O2

SO2

2SO2 + O2

V2O5

2SO3

Węglan wapnia podczas prażenia rozkłada się na tlenek wapnia (wapno palone) i tlenek węgla(IV):

CaCO3

temp.

CaO + CO2

13. Węglan wapnia jest solą słabego kwasu węglowego, który jest wypierany z soli przez mocniejszy kwas. Kwas węglowy jest nietrwały i natychmiast rozkłada się na wodę i tlenek węgla(IV): + 2+ CaCO3 + 2H → Ca + CO2 + H2O

14. Potas jest metalem 1 grupy układu okresowego pierwiastków, jest bardzo reaktywny i z wodą reaguje gwałtownie (woda w tej reakcji wykazuje swój kwasowy charakter): + 2K + H2O → 2K + 2OH + H2 W roztworze znajdują się jony siarczanowe(VI), sodowe, baru i chlorkowe. Z tablicy rozpuszczalności możemy odczytać, że niemożliwe jest występowanie jonów baru i siarczanu(VI) obok siebie. Jony te łączą się ze sobą dając osad siarczanu(VI) baru. 2+ + + 2Ba + 2Cl + 2Na + SO4 → BaSO4 + 2Na + 2Cl W równaniu jonowym powinniśmy zapisać tylko jony biorące udział w reakcji: 2+ 2Ba + SO4 → BaSO4

15. W celu określenia stopnia utlenienia pierwiastka wychodzimy z następujących zależności: a. Suma stopni utlenienia pierwiastków wchodzących w skład związku jest równa 0, lub ładunkowi cząsteczki b. Tlen w związkach jest zawsze na –II stopniu utlenienia (za wyjątkiem połączeń nadtlenkowych w których jest na –I stopniu utlenienia, oraz za wyjątkiem OF2, w którym tlen jest na II stopniu utlenienia) c. Wodór jest na I stopniu utlenienia za wyjątkiem połączeń z metalami w których jest na –I stopniu utlenienia. + 4.(1)+x=+1, czyli x=-3. Azot jest na –III stopniu utlenienia. NH4 Ładunek cząsteczki +1. HNO2 Ładunek cząsteczki 0. 1+x+2.(-2)=0, czyli x=+3. Azot jest na III stopniu utlenienia x+3.(-2)=-1, czyli x=+5. Azot jest na V stopniu utlenienia. NO3 Ładunek cząsteczki -1.

16. Dobór współczynników reakcji najlepiej przeprowadzić poprzez rozpisanie równań połówkowych. W tym celu należy odnaleźć utleniacz i reduktor w równaniu reakcji:

III 0 Cr2O3 + K2CO3 + O2

temp.

VI-II K2CrO4 + CO2

W kolejnym kroku bilansujemy równania połówkowe, zapisując je w postaci jonowej. Brakujące atomy tlenu pobieramy zawsze z wody (mimo, że nie występuje ona w równaniu reakcji). W równaniu połówkowym z tlenkiem chromu(III) musimy dodatkowo uwzględnić węglan potasu, by móc otrzymać chromian(VI) potasu:

2 Cr2O3 +2K2CO3 + 3H2O 3

O2 + 4H+ + 4e

2K2CrO4 + 6e + 6H+ + 2CO2 2H2O

2 Cr2O3 + 4K2CO3 + 6H2O + 3O2 +12H+ Po redukcji wyrazów podobnych otrzymamy: -3-

2K2CrO4 + 12H+ + 4CO2 + 6H2O

http://www.chemia.sos.pl

2Cr2O3 + 4K2CO3 + 3O2

temp.

2K2CrO4 + 4CO2

Z równia reakcji widzimy, że chrom w tlenku chromu(III), Cr2O3 utlenia się, jest reduktorem, natomiast tlen, O2, redukuje się do tlenku, czyli pełni rolę utleniacza.

17. Nadtlenek wodoru, H2O2, to bezbarwna ciecz, której gęstość w temperaturze 25°C jest równa 1,44 g/cm3. Temperatura topnienia H2O2 wynosi – 0,4°C, a temperatura wrzenia 152°C. Nadtlenek wodoru jest silnym utleniaczem, może również działać jako reduktor. Jest bardzo słabym kwasem. Nadtlenek wodoru w postaci wodnego roztworu o stężeniu 30% masowych nosi nazwę perhydrolu. Wodny roztwór H2O2 o stężeniu 6% masowych stosuje się do rozjaśniania włosów, zaś wodny roztwór tego związku o stężeniu 3% masowych to woda utleniona, która jest używana jako środek bakteriobójczy. Na podstawie: L. Jones, P. Atkins „Chemia ogólna. Cząsteczki, materia, reakcje”, Warszawa 2004 Właściwości fizyczne to barwa, rozpuszczalność, temperatura topnienia i wrzenia, gęstość. Natomiast właściwości chemiczne to reaktywność, charakter (kwasowość/zasadowość).

18. Rozjaśnianie włosów polega na utlenieniu barwnika znajdującego się we włosach. Wykorzystywane w tym celu są silne właściwości utleniające nadtlenku wodoru.

19. Stężenie procentowe c% = 100%

ms 3 3 . 100cm roztworu perhydrolu o gęstości 1,11g/cm ma masę (d=m/V) mrozt

c% ⋅ mrozt ,a 100% po podstawieniu danych do wzoru otrzymamy (z tekstu informacyjnego wynika, że perhydrol to 30% roztwór nadtlenku wodoru 30% ⋅ 111g w wodzie): ms = = 33,3g 100%

3. 3 mrozt=dV=100cm 1,11g/cm =111g. Przekształcając wzór na stężenie procentowe względem ms otrzymamy: ms =

20. Z informacji wynika, że nadtlenek wodoru rozkłada się na wodę i tlen: 2H2O2 → 2H2O + O2↑. Powstały tlen, jako gaz opuszcza środowisko reakcji. Po dodaniu MnO2 do wody utlenionej obserwujemy pienienie się roztworu i wydzielanie pęcherzyków gazu (w obserwacji podajemy tylko to co uda się nam zaobserwować, nie wyciągamy żadnych wniosków).

21. Z równania reakcji : 2H2O2 → 2H2O + O2↑.możemy stwierdzić, że: 3 z 68g nadtlenku wodoru (2 moli) w wyniku rozkładu powstaje 22,4dm (1mol) tlenu, to z 85g nadtlenku wodoru w wyniku rozkładu powstanie x dm3 tlenu, czyli x =

85g ⋅ 22, 4dm3 = 28dm3 68g

22. Etan – C2H6 – węglowodór nasycony, jest bezbarwnym gazem, nierozpuszczalny w wodzie (brak grup hydrofilowych), palny (składnik gazu ziemnego) Etanol – CH3CH2OH – alkohol etylowy, bezbarwna ciecz, bardzo dobrze rozpuszczalna w wodzie (grupa hydroksylowa powoduje rozpuszczalność w wodzie), palny (składnik paliwa do kuchenek turystycznych)

23. Jeżeli w wyniku addycji HCl do węglowodoru powstał chloroeten CH2=CHCl, to wyjściowy węglowodór otrzymamy poprzez eliminację chlorowodoru z chloroetanu. Węglowodorem tym jest zatem etyn (acetylen).

CH2 CH Cl

HC CH + HCl

W powstałym chloretenie nadal znajduje się wiązanie wielokrotne C=C, do którego możemy przyłączyć chlorowodór, chlor, brom, czy wodór na katalizatorze:

CH2 CH Cl + H2

-4-

Pt

CH3 CH2 Cl

http://www.chemia.sos.pl

24. Polimeryzacja polega połączeniu wielu cząsteczek alkenu lub alkinu (monomeru) w jedną dużą cząsteczkę, bez wydzielania substancji ubocznych. Łączenie się cząsteczek monomeru następuje kosztem przekształcenia wiązań π w wiązania σ.

Cl

Cl

Cl

n CH CH 2

n

CH2 CH

*

Cl

Cl

CH2 CH CH2 CH CH2 CH

n

*

cząsteczki łączą się ze sobą za pomocą tych wiązań

25. W cząsteczce etenu CH2=CH2 znajduje się podwójne wiązanie C=C, którego nie ma w cząsteczce etanu CH3-CH3. Wiązanie podwójne powoduje, że do etenu łatwo ulegają addycji takie związki jak HCl, Cl2, Br2, H2O. Wiązanie podwójne reaguje również łatwo z wodnym roztworem KMnO4. Planując eksperyment musimy wziąć pod uwagę odczynnik, który po addycji do wiązania podwójnego da barwny produkt, lub który ulegając addycji do wiązania podwójnego zmieni swoją barwę. Takim odczynnikiem może być roztwór bromu w wodzie lub CCl4 (czterochlorku węgla), albo roztwór KMnO4. W pierwszym przypadku nastąpi odbarwienie roztworu bromu (z żółtego ewentualnie czerwonego (w zależności od stężenia bromu) do bezbarwnego), w drugim przypadku filetowy roztwór manganianu(VII) odbarwi się i wytrąci się osad tlenku manganu(IV):

Obserwacje: Barwa zawartości probówki Przed zmieszaniem reagentów Po zmieszaniu reagentów Żóty (czerwony) w przypadku bromu Żóty (czerwony) w przypadku bromu Filoetowy w przypadku KMnO4 Filoetowy w przypadku KMnO4 Żóty (czerwony) w przypadku bromu Bezbarwny Filoetowy w przypadku KMnO4 Bezbarwny, wytrąca się osad.

Probówka 1 Probówka 2

26. Wyszukując izomeryczne (lub identyczne) związki najlepiej jest:

•

Sprawdzić czy mają identyczny wzór cząsteczkowy. Związki o różnym wzorze cząsteczkowym nie mogą być izomerami

•

Nazwać związki. Związki o identycznej nazwie są identycznymi związkami, a więc nie mogą być izomerami:

CH3 CH CH2 OH CH3 C4H10O 2-metylopropan-1-ol

I

CH3 CH CH3

II CH3 CH2 CH2 OH

CH2 OH C4H10O 2-metylopropan-1-ol

C3H8O propanol CH3

III

CH3 CH2 CH2 CH2 OH C4H10O butanol

-5-

IV

H3C C

OH

CH3 C4H10O 2-metylopropan-2-ol

http://www.chemia.sos.pl Ze wzorów cząsteczkowych wynika, że związek II nie może być izomerem 2-metylopropan-1-olu. Tworząc nazwy dla pozostałych łatwo zauważyć, że związek I jest również 2-metylopropanolem. Zatem izomerami 2-metylopropanolu mogą być jedynie związki II i IV.

27. Zaznaczona grupa pochodzi od metanu, CH3-H, od którego oderwano atom wodoru. Nazwy takich grup tworzy się zamieniając końcówkę –an na –yl. Grupa ta nazywa się więc grupą metylową. Druga grupa nosi nazwę grupy karbonylowej.

28. W wyniku redukcji butanolu wodorem w obecności katalizatora, tlen w grupie karbonylowej redukuje się do grupy hydroksylowej. Jest to reakcja odwrotna do utleniania alkoholi. Alkohole II-rzędowe utleniane są do koetonów, więc ketony redukowane są do alkoholi II-rzędowych:

O CH3 C CH2 CH3

H2/Ni

OH CH3 CH CH2 CH3

butanon

butan-2-ol

29. Etanal wskazuje, że związek składa się z dwóch atomów węgla (etan) i posiada grupę aldehydową: CH3CHO, kwas octowy to zwyczajowa nazwa kwasu etanowego – czyli kwasu składającego się z 2 atomów węgla. W kolejnej reakcji powstaje octan etylu, czyli związek zawierający grupę octanową CH3COO oraz grupę etylową CH3CH2. Hydroliza prowadzi do octanu sodu, czyli związku składającego się z grupy CH3COO- i jonu sodowego:

I 2CH3CHO + O2 II CH3COOH + CH3CH2OH III CH3COOCH2CH3 + NaOH

2 CH3COOH H2SO4

CH3COOCH2CH3 + H2O CH3COONa + CH3CH2OH

30. Wzór pierścieniowy Howortha glukozy bardzo łatwo zapamiętać ponieważ glukoza tworzy pierścień 6-członowy (pierścień piranozowy), oraz wszystkie grupy w tym wzorze są na przemian skierowane do góry i do dołu. Fruktoza natomiast tworzy pierścienie 5-członowe (pierścienie furanozowe). W podanym wzorze obydwa fragmenty, I i II są fragmentami pochodzącymi od glukozy.

-6-