http://www.chemia.sos.pl
1.
W równaniach reakcji przemian promieniotwórczych zawsze suma liczby masowej lewej strony musi być równa sumie liczb
masowych prawej strony, oraz suma liczb atomowych lewej strony równania reakcji musi być równa sumie liczb atomowych
prawej strony. W podanych przykładach mamy:
12 4 A
C + He X
6 2 Z
12+4=A, czyli A=16
6+2=Z, czyli Z=8
Z układu okresowego pierwiastków odczytamy, że pierwiastkiem X jest tlen:
12 4 16
C + He O
6 2 8
16 4 20
O + He Ne
8 2 10
Liczba atomowa 8, liczba masowa 16, symbol O
2.
Licząc stopnie utlenienia pierwiastka korzystamy z następujących zależności:
suma stopnie utlenienia pierwiastków w związku równa jest 0 lub ładunkowi jonu
tlen jest zawsze na -2 stopniu utlenienia (wyjątkiem są nadtlenki w których jest na -1 stopniu utlenienia)
wodór jest na +1 stopniu utlenienia (wyjątkiem są połączenia z metalami 1, 2 i 3 grupy w których jest na -1
stopniu utlenienia)
pierwiastki grupy 1 sÄ… na +1, grupy 2 na +2, a grupy 13 na +3 stopniu utlenienia.
Al2(SO4)3 2.(+3)+3.x+3.4.(-2)=0, czyli x=+6
Na2S 2.(+1)+x=0 czyli x=-2
HSO3- 1.(+1)+x+3.(-2)=-1 czyli x=+4
HS- 1.(+1)+x=-1 czyli x=-2
3.
7 grupa oznacza, że pierwiastek X posiada 7 elektronów walencyjnych. 4 okres  pierwiastek posiada 4 powłoki elektronowe:
K, L, M, N. Skrócona konfiguracja elektronowa polega na podaniu symbolu gazu szlachetnego z poprzedniego okresu (w tym
przypadku 3 okresu) i rozpisaniu elektronów walencyjnych na poszczególne orbitale. Z układu okresowego wynika, że
pierwiastkiem X jest mangan i znajduje się w bloku d, czyli elektrony walencyjne będzie miał również na orbitalu d. Elektrony
zajmują orbitale w kolejności 4s3d4p. Możemy więc zapisać: [Ar] 4s23d5
kolejność zajmowania orbitali przez elektrony możemy zobaczyć na tym modelu (nazywam go modelem kartoflowym)
g
s f
p d
1
2
3
4
5
6
Kolejność zajmowania orbitali wskazują strzałki: orbital 1s, następna strzałka wskazuje orbital 2s, kolejna 2p i 2s, kolejna 3p i
4s, a następna 3d, 4p i 5s.
Główne stopnie utlenienia wynikają z ilości oddanych elektronów. Mangan by uzyskać konfigurację argonu musi oddać 7
elektronów, uzyska stopień utlenienia +7. Może również oddać 2 elektrony (pozostanie mu 5 na orbitalach typu d). Znajdzie się
więc na +2 stopniu utlenienia.
4.
Każda pojedyncza kreska we wzorze strukturalnym oznacza wiÄ…zanie à (pojedyncze wiÄ…zanie powstaÅ‚e na skutek czoÅ‚owego
nakÅ‚adania siÄ™ orbitali p lub orbialu p z orbitalem s). WiÄ…zanie podwójne skÅ‚ada siÄ™ z wiÄ…zania à i wiÄ…zania Ä„, natomiast
potrójne z wiÄ…znia à i dwóch wiÄ…zaÅ„ Ä„. LiczbÄ™ wiÄ…zaÅ„ à i Ä„ otrzymamy po narysowaniu wzoru konstytucyjnego (strukturalnego)
podanego zwiÄ…zku:
-1-
http://www.chemia.sos.pl
H C C H
Widzimy wyraz
nie 10 wiązań à i 3 wiązania Ą (wiązania Ą oznaczone zostały na czerwono)
C C
H
H C
H
H
5.
Główna liczba kwantowa n (1, 2, 3, & ..) odpowiada za energię elektronu i wielkość orbitalu, poboczna liczba kwantowa l (ld"n-1)
odpowiada za kształt orbitalu, natomiast magnetyczna liczba kwantowa m (-le"md"l) odpowiada za rozmieszczenie orbitali w
przestrzeni.
1) Orbitale B i C różnię się kształtem, czyli muszą mieć różne poboczne liczby kwantowe
2) Orbitale różniące się wartością głównej liczby kwantowej (mające różną wielkość), ale mające identyczną wartość
pobocznej liczby kwantowej (identyczny kształt) to orbitale A i B.
3) Wartością magnetycznej liczby kwantowej (różne ułożenie orbitali w przestrzeni) różnią się orbitale C i D.
6.
Załóżmy, że chcemy uzyskać 100g 10% roztworu NaOH (przyjmujemy 100g roztworu ponieważ& .). Z definicji stężenia
procentowego (roztwór x% oznacza, że w 100g roztworu znajduje się x g substancji rozpuszczonej) mamy:
mrozt=100g
ms=10g (n=m/M), n=10g/40g/mol=0,25mol.
Ta ilość moli NaOH znajduje się w 6,1M roztworze NaOH, czyli (CM=n/V) w V=n/CM=0,25mol/6,1mol/dm3=0,041dm3=41cm3. Ta
objętość roztworu waży (d=m/V) m=dV=41cm3.1,22g/cm3=50g.
Aby otrzymać 100g roztworu 10% musimy zatem zmieszać 50g 6,1M roztworu NaOH oraz 100g-50g=50g wody. Czyli, aby
otrzymać 10% roztwór NaOH musimy 6,1M roztwór NaOH zmieszać z wodą destylowaną w stosunku 50:50=1:1.
7.
Jeżeli tlenek cynku ZnO reaguje z kwasami i zasadami to ma charakter amfoteryczny.
ZnO + 2HCl ZnCl2 + H2O
ZnO + 2NaOH + H2O Na2[Zn(OH)4]
Liczba koordynacyjna 4 oznacza, że cynk musi być połączony z 4 ligandami (grupami OH-). Każda grupa wodorotlenowa ma
ładunek (-1), w sumie (-4). Cynk ma ładunek +2, więc muszą być 2 jony sodowe, by ładunek cząsteczki był równy 0.
8.
Rozpuszczalność definiujemy jako masę substancji rozpuszczoną w 100g rozpuszczalnika. Sól, MeCO3 ulega rozpuszczenu i
dysocjacji zgodnie z równaniem reakcji:
MeCO3 Me2+ + CO32-
Iloczyn rozpuszczalności definiowany jest jako: IR=[Me2+][CO32-], czyli stężenie jonów metalu lub węglanowych jest równe:
[Me2+] = IR . Z równania dysocjacji widzimy, że ilość moli rozpuszczonej soli w 1dm3 roztworu równa jest stężeniu jonu
metalu (iloÅ›ci moli jonów metalu). Masa rozpuszczonej soli msoli = nMsoli = Msoli Å" IR . W zadaniu tym nie możemy
bezpośrednio porównywać iloczynów rozpuszczalności, ponieważ iloczyn rozpuszczalności nie jest proporcjonalny do
rozpuszczalności.
a)
a) MgCO3 n=1,87.10-4 mol, m=1,57.10-2g
b) CaCO3 n=5,29.10-5 mol, m=5,29.10-3g.
c) SrCO3 n=1,05.10-5 mol, m=1,54.10-3g
d) BaCO3 n=7,14.10-5 mol, m=1,4.10-2g
Widzimy, że najlepiej rozpuszczalny w wodzie jest węglan magnezu (MgCO3), a niewiele trudniej węglan baru, mimo że ich
iloczyny rozpuszczalności różnią się o rząd wielkości (10 razy).
b) Osad wytrąci się gdy iloczyn stężeń jonów wapniowych i węglanowych będzie większy od IR. Po zmieszaniu 100cm3 1.10-3M
roztworu CaCl2 ze 100cm3 1.10-3M roztworu Na2CO3, stężenia jonów wapniowych i węglanowych zmniejszą się dwukrotnie
(objętość wzrosła dwukrotnie). [Ca2+]=5.10-4M, oraz [CO32-]=5.10-4M. Iloczyn stężeń [Ca2+][CO32-]=5.10-4. 5.10-4=2,5.10-7>IR.
Osad węglanu wapnia wytrąci się z roztworu.
9.
Według teorii kwasów i zasad Brłnsteda kwasem jest substancja oddająca jony wodorowe, a zasadą substancja mogąca je
przyjąć:
NH3 + H2O NH4+ + OH-
woda oddaje proton, jest więc kwasem, amoniak przyjmuje proton jest więc zasadą.
HCl + H2O H3O+ + Cl-
woda przyjmuje proton od kwasu, jest więc zasadą.
-2-
http://www.chemia.sos.pl
Amoniak jest słabą zasadą, dlatego w równaniu reakcji występuje strzałka równowagowa. Chlorowodór jest silnym kwasem,
dysocjuje w wodzie całkowicie. Możemy tę reakcję zapisać ze strzałką w jedną stronę.
10.
W wodzie rozpuszczono 1 mol każdej substancji otrzmując:
H2O
NaCl Na+ + Cl- 2 mole jonów
H2O
C12H22O11 1 mol czÄ…steczek
C12H22O11
Al3+ + 3Cl- 4 mole jonów
AlCl3 H2O
H2O
Na2SO4 2Na+ + SO42- 3 mole jonów
Najwyższą temperaturę wrzenia, oraz najniższą temperaturę topnienia (krzepnięcia) ma roztwór w którym jest największa ilość
cząsteczek (jonów). Największa ilość jonów znajduje się w roztworze powstałym przez rozpuszczenie 1 mola chlorku glinu
AlCl3. Najwyższą temperaturę topnienia (krzepnięcia) będzie miał roztwór sacharozy (najmniejsza liczba cząsteczek w
roztworze powstałym przez rozpuszczenie 1 mola sacharozy).
11.
Hydrolizie ulegają sole słabych zasad i mocnych kwasów, sole mocnych zasad i słabych kwasów, oraz sole słabych zasad i
słabych kwasów.
Na2NO2  sól mocnej zasady i słabego kwasu, odczyn zasadowy
C2H5OH  alkohol, w wodzie nie ulega reakcji hydrolizy, odczyn obojętny
CH3NH2  metyloamina, w wodzie nie ulega reakcji hydrolizy, ale jest to zasada (podobnie jak amoniak) i wodne roztwory majÄ…
odczyn alkaliczny
NH4Br  sól słabej zasady i mocnego kwasu, wodny roztwór ma odczyn kwaśny
CH3ONa  alkoholan, w wodzie ulega reakcji hydrolizy (rozkładowi pod wpływem wody) do alkoholu i wodorotlenku sodowego.
Odczyn wodnego roztworu silnie alkaliczny.
NH4+ + H2O NH3 + H3O+
12.
 & & .. Tytan otrzymuje się z rutylu podczas ogrzewania z węglem i chlorem, w wyniku czego powstaje chlorek tytanu(IV) i
tlenek węgla(II). W drugim etapie chlorek tytanu(IV) ogrzewa się w odpowiednich warunkach z magnezem. & ..
W treści tej znajduje się praktycznie odpowiedz
na pytanie:
TiO2 + 2Cl2 + 2C TiCl4 + 2CO
TiCl4 + 2Mg Ti + 2MgCl2
13.
 Czysty tytan lub jego stop o składzie masowym 85% Ti, 8% Al, 7% V stosowany jest np. do wytwarzania implantów. 
Masa gwoz
dzia 120g. W tej masie znajduje siÄ™ 85% tytanu, czyli (c%=100%.ms/mrozt)
120gÅ" 85% 120gÅ" 8%
mTi = = 102g, mAl = = 9,6g . LiczbÄ™ moli tytanu i glinu obliczymy ze wzoru n=m/M:
100% 100%
nTi=102g/47,9g/mol=2,129mol. nAl=9,6g/27g/mol=0,356mol.
14.
Chlorek miedzi jest solą silnego kwasu i słabej zasady. W reakcji chlorku miedzi(II) z wodorotlenkiem sodowym można
otrzymać wodorotlenek miedzi(II). Większość wodorotlenków pod wpływem ogrzewania rozkłada się na tlenek metalu i wodę.
Schemat procesu, polega na wskazaniu głównego substratu, substraty dodatkowe, bez współczynników reakcji, oraz warunki
reakcji zamieszczamy nad strzałką reakcyjną:
NaOH
ogrzewanie
CuCl2
Cu(OH)2
CuO
15.
Jeżeli dla reakcji 2NO + O2 2NO2 szybkość reakcji opisana jest równaniem kinetycznym v=k[NO]2[O2], to aby
szybkość reakcji wzrosła 4-ktotnie możemy zapisać v =4v. Jeżeli zmianie ma ulec jedynie stężenie tlenku azotu(II) to nowa
szybkość reakcji zapisana jest równaniem: v =k(x[NO]) 2[O2]. Wiemy, że v /v=4, czyli
k(x[NO])2[O2] kx2[NO]2[O2]
4 === x2 czyli x=2
k[NO]2[O2] k[NO]2[O2]
Aby szybkość reakcji wzrosła 4-krotnie należy dwukrotnie zwiększyć stężenie tlenku azotu(II).
-3-
http://www.chemia.sos.pl
16.
Aby móc określić w którym ogniwie następuje proces utlenienia, a w którym proces redukcji posłużymy się regułą zegarową:
Na osi zaznaczamy reakcje zachodzące w półogniwach, w taki sposób, by
forma utleniona znajdowała się nad osią, forma zredukowana pod osią.
Kierunek reakcji wskazują strzałki wykreślone zgodnie z kierunkiem wskazówek
NO2-+H2O+e
ClO3-+6H+6e
zegara.
-0,46V
1,45V
0
Cl-+3H2O
NO+2OH-
Widzimy, że utlenianie zachodzi w półogniwie B, a redukcja w półogniwie A:
Aby dobrać współczynniki reakcji wystarczy zbilansować liczbę elektronów. W półogniwie A pobierane jest 6 elektronów, więc
by 6 elektronów mogło oddać półogniwo B, musimy ilości reagentów zwiększyć 6-krotnie:
6NO + 12OH- + ClO3- + 6H+ 6NO2- + 6H2O + Cl- + 3H2O oczywiście nie mogą istnieć jony OH- obok jonów H+, mamy więc:
6NO + 6OH- + ClO3- + 6H2O 6NO2- + 9H2O + Cl- po redukcji wyrazów podobnych otrzymamy:
6NO + 6OH- + ClO3- 6NO2- + 3H2O + Cl-
17.
Cykloheksen cykloheksan, końcówka  en wskazuje na charakter nienasycony (wiązanie podwójne), natomiast końcówka
-an wskazuje na charakter nasycony węglowodoru. Reakcja 1 jest reakcją uwodornienia.
Cykloheksan chlorocykloheksan, cykloalkany, podobnie jak alkany ulegają jedynie reakcji chlorowania na świetle, lub w
podwyższonej temperaturze. Reakcja 2 jest reakcją chlorowania wolnorodnikowego
Chlorocykloheksan cykloheksanol, jest to reakcja podstawienia atomu chloru grupÄ… hydroksylowÄ….
Cykloheksanol cykloheksen, tworzenie wiązania podwójnego (alkenu) z alkoholu w wyniku eliminacji cząsteczki wody:
Pt lub Ni
+ H2
1
Cl
h½
2
+ Cl2
+ HCl
Cl
OH
H2O
3
+ NaOH
+ NaCl
OH
Al2O3/temp.
4
+ H2O
lub H2SO4/temp
18.
W reakcji 1 następuje dodanie wodoru do wiązania podwójnego. Jest to reakcja addycji
W reakcji 2 następuje podstawienie atomu wodoru przez atom chloru, jest to więc reakcja substytucji (podstawienia)
Podobnie w reakcji 3, grupa hydroksylowa podstawia siÄ™ za atom chloru, jest to reakcja substytucji
W reakcji 4 następuje wydzielenie się cząsteczki wody, czyli jest to reakcja eliminacji.
19.
Reakcja syntezy etanu z chlorometanu i sodu jest reakcja Wurtza, przebiegajÄ…cÄ… wg schematu:
Na
Na
temp.
H3C CH3 + 2NaCl
H3C Cl Cl CH3
W identyczny sposób będzie przebiegała reakcja z chloroetanem:
temp.
2CH3CH2Cl + 2Na
CH3CH2CH2CH3 + 2NaCl
20.
W pierwszej reakcji produktem reakcji jest ester. Substratami muszą być etanol i odpowiedni kwas.
W reakcji drugiej, etanol i warunki reakcji wskazują, że produktem będzie alken (eten)
W reakcji trzeciej produktami są sól kwasu karboksylowego i alkohol, powstające w środowisku alkalicznym. Substratem musi
być odpowiedni ester:
-4-
http://www.chemia.sos.pl
O
O
H2SO4
H3C C + CH3CH2OH + H2O
H3C C
OH
OCH2CH3
Al2O3/T
CH2=CH2 + H2O
CH3CH2OH
O O
CH3 CH C + NaOH CH3 CH C + CH3CH2OH
CH3 OCH2CH3 CH3 ONa
21.
Odpowiedz
na to pytanie kryje się w samym pytaniu. Wystarczy tylko zgodnie z poleceniem narysować podane związki. Kwas
2-hydroksypropanowy oznacza, kwas karboksylowy składający się łącznie z 3 atomów węgla, przy drugim znajduje się grupa
hydroksylowa. Produktem rozkładu kwasu mlekowego jest kwas propanowy i octowy w stosunku 2:1, czyli rozkładowi muszą
ulec 3 czÄ…steczki kwasu mlekowego:
O
3
CH3 CH C 2CH3CH2COOH + CH3COOH + CO2 + H2O
OH
OH
22.
W celu zbilansowania reakcji musimy znalez
ć atomy, które zmieniły stopień utlenienia i obliczyć stopnie utlenienia tych
atomów:
-I
O
+VI +III
+III
CH3 CH2 OH
+ Cr2(SO4)3 + K2SO4 + H2O
+ K2Cr2O7 + H2SO4 CH3 C
OH
Stopień utlenienia obliczamy wychodząc z następujących zależności:
1. atom tlenu, poza nielicznymi wyjÄ…tkami, jest zawsze na -2 stopniu utlenienia
2. atomy I grupy (Li, Na, K, Rb, Cs) sÄ… zawsze na +1 stopniu utlenienia, a atomy II grupy (Be, Mg, Ca, Sr, Ba) na +2
stopniu utlenienia
3. fluor jest zawsze na -1 stopniu utlenienia
4. wodór jest na +1 stopniu utlenienia, poza połączeniami z atomami I lub II grupy, w których jest na -1 stopniu utlenienia
5. połączenia dwóch takich samych atomów nie wpływają na ich stopień utlenienia
6. suma stopni utlenienia wszystkich atomów w cząsteczce równa jest 0 lub równa jest ładunkowi cząsteczki.
Wychodząc z tych zależności łatwo policzyć stopień utlenienia chromu w dwuchromianie potasu: 2(+1)+2x+7(-2)=0. czyli x=+6.
W przypadku węgla w alkoholu stopień utlenienia liczymy dla wskazanego atomu. Grupa hydroksylowa jest na (-1) stopniu
utlenienia. x+2(+1)+(-1)=0, x=(-1), natomiast w kwasie x+(-2)+(-1)=0, czyli x=+3.
W kolejnym kroku zapisujemy równania połówkowe:
CH3CH2OH + H2O CH3COOH + 4H+ +4e
3
Cr2O72- + 14H+ + 6e
2Cr3+ + 7H2O
2
3CH3CH2OH + 3H2O + 2Cr2O72- + 28H+
3CH3COOH + 12H+ + 4Cr3+ + 14H2O
Po redukcji wyrazów podobnych otrzymamy:
3CH3CH2OH + 2Cr2O72- + 16H+ 3CH3COOH + 4Cr3+ + 11H2O jony wodorowe mogą pochodzić jedynie od kwasu
siarkowego(VI). W rezultacie otrzymamy:
3CH3CH2OH + 2K2Cr2O7 + 8H2SO4 3CH3COOH + 4Cr2(SO4)3 + 2K2SO4 + 11H2O
23.
Wodorotlenek miedzi łatwo utlenia związki w których występuje grupa aldehydowa (-CHO). Ogrzewanie wodorotlenku miedzi
ze związkiem w którym występuje grupa aldehydowa powoduje utlenienie jej do grupy karboksylowej, wodorotlenek miedzi
redukuje siÄ™ do ceglastoczerwonego tlenku miedzi(I). W przypadku gdy brak jest grupy aldehydowej, wodorotlenek miedzi
rozkłada się do czarnego tlenku miedzi(II). Może być również odczynnikiem na alkohole polihydroksylowe  tworzy z nimi
-5-
http://www.chemia.sos.pl
kompleks o barwie szafirowej.
etanol CH3CH2OH
H3C CHO
etanal
OH OH OH
glicerol (gliceryna)
CH2 CH CH2
glukoza CH2 CH CH CH CH CHO
OH OH OH OH OH
1. Szafirowy roztwór wskazuje na alkohol polihydroksylowy (glicerol, glukoza)
2. Czarny osad powstaje w probówce z etanolem.
3. Klarowny, szafirowy roztwór, oraz ceglastoczerwony osad wskazuje, że w cząsteczce znajduje się grupa aldehydowa i wiele
grup hydroksylowych. W probówce znajduje się glukoza
4. Jedynie ceglastoczerwony osad wskazuje na obecność grupy aldehydowej  etanal
1. Jeżeli w 3 jest glukoza, to w 1 musi być glicerol.
24.
Równania termochemiczne reakcji chemicznej możemy rozpatrywać jak równania matematyczne, czyli można je mnożyć
stronami przez liczbę (z -1 włącznie). Oczywiście mnożenie równania reakcji przez (-1) powoduje odwrócenie strzałki
reakcyjnej.
Synteza benzenu z pierwiastków:
6Cgrafit + 3H2(g) C6H6(c) "H=? (1)
Cgrafit + O2(g) CO2(g) "H=-393,5kJ/mol (2)
H2(g) + 1/2O2(g) H2O(c) "H=-285,84kJ/mol (3)
C6H6(c) + 15/2O2(g) 6CO2(g) + 3H2O "H=-3267,6kJ/mol (4)
Równania (2), (3), (4) musimy tak przekształcić i dodać do siebie by otrzymać równanie (1)
1) zauważmy że w (1) benzen jest po lewej stronie, a w (4) po prawej, (4) musimy pomnożyć przez (-1) (odwrócić stronami)
6CO2(g) + 3H2O C6H6(c) + 15/2O2(g) "H=3267,6kJ/mol (5)
W równaniu (1) mamy 6 moli węgla i 3 mole wodoru, atomy węgla i wodoru są po lewej stronie tak jak w równaniach (2) i (3).
Wystarczy równania (2) i (3) pomnożyć odpowiednio przez 6 i 3:
6Cgrafit + 6O2(g) 6CO2(g) "H=-2361kJ/mol (6)
3H2(g) + 3/2O2(g) 3H2O(c) "H=-857,52kJ/mol (7)
Dodając stronami równania (5), (6) i (7) otrzymamy:
6CO2(g) + 3H2O + 6Cgrafit + 6O2(g) + 3H2(g) + 3/2O2(g) C6H6(c) + 15/2O2(g) + 6CO2(g) + 3H2O(c)
"H=(3267,6-2361-857,52)kJ/mol
Po redukcji wyrazów podobnych otrzymamy równanie (1):
6Cgrafit + 3H2(g) C6H6(c) "H=49,08kJ/mol
25.
Alanina jest aminokwasem, posiada grupę karboksylową i aminową. Może O
reagować zarówno z kwasami jak i zasadami. Z zasadami reaguje grupa
CH3 CH C
karboksylowa (w klasyczny sposób). Natomiast z kwasami reaguje grupa
NH2 OH centrum kwasowe
aminowa. Oczywiście jako zasada Brłnsteda:
centrum zasadowe
O
O
CH3 CH C
+ HCl
CH3 CH C
NH2 OH
+ NH3 OH
-
Cl
26.
Wiązania NH2-CO-NH2 w moczniku są wiązaniami amidowymi. Amidy w środowisku silnie kwaśnym (lub alkalicznym)
hydrolizują (często reakcja wymaga ogrzewania) do kwasu i aminy (amoniaku). Nie inaczej będzie się zachowywał mocznik:
H2NCONH2 + H2SO4 + H2O (NH4)2SO4 + CO2
Tlenek węgla wprowadzany do wody wapiennej powoduje jej zmętnienie (od powstającego trudno rozpuszczalnego CaCO3):
CO2 + Ca(OH)2 CaCO3 + H2O
Obserwacje: w reakcji mocznika z kwasem siarkowym, wydziela się bezbarwny gaz, powodujący zmętnienie wody wapiennej.
- 6 -
-6-