Sprawdzian przedmiotowy z chemii - 11.09.01

1. Uzupełnij zapisane poniżej schematy reakcji:

Ca(OH)₂ + H₃PO₄ = Ca₃(PO₄)₂ + H₂O

KMnO₄ + FeSO₄ + H₂SO₄ = MnSO₄ + Fe₂(SO₄)₃ + K₂SO₄ + H₂O

P₄ + H₂O = H₃PO₄ + H₂

Fe + HNO₃ =Fe(NO₃)₃ + NO + H₂O

Al₂(SO₄)₃ + NH₃•H₂O = Al(OH)₃ + (NH₄)₂SO₄

2. Napisz równania reakcji odpowiadające przemianom A, B, C, D, E

3. a. Podaj nazwy następujących związków chemicznych: NaHCO₃, K₂SO_$, Fe(NO₃)₃, Na₂[Zn(OH)₄], Ca₃PO₄

b. Podaj wzory następujących związków chemicznych: tlenek manganu(IV), kwas chlorowy (V), ortofosforan(V) żelaza(III), siarczan(IV) sodu, chromian(VI) potasu

• Ile gramów 96% H₂SO₄ należy użyć do przygotowania 1 dm³ roztworu tego kwasu o stężeniu 0,5 mol/dm³ ? A_H= 1 g/mol; A _S = 32 g/mol; A_O = 16 g/mol

• Określ chemiczny charakter tlenków: Na₂O; CaO; Al₂O₃; CO₂; SO₂. Odpowiedź uzasadnij odpowiednimi równaniami reakcji

• Zaznacz równania reakcji, dla których obniżenie ciśnienia spowoduje przesunięcie równowagi w prawo:

a) 2CO_(g) + O_2(g) ↔ 2CO₂

b) NH₄HCO_3(s) ↔NH_3(g) + H₂O _(g) + CO_2(g)

c) N_2(g) + 3H_2(g) ↔ 2NH_3(g)

d) BaCO_3(s) ↔ BaO_(s)+ CO_2(g)

e) 4NH_3(g) 5O_2(g) ↔ 4NO_(g) + 6H₂O_(g)

• Istnieje pięć izomerycznych związków o wzorze sumarycznym C₇H₈O zawierających pierścień benzenowy. Podaj wzory strukturalne i nazwy tych izomerów oraz wskaż, które z nich reagują z rozcieńczonym roztworem wodorotlenkiem sodu

• Zaproponuj wychodząc z benzenu dwuetapowe syntezy następujących związków:

a) bromku benzylu b)aniliny c) fenolu d) kwasu benzoesowego

9. 6,9 g alkoholu etylowego utleniono do kwasu octowego. Na zobojętnienie kwasu zużyto 80 cm³ 1,5 molowego roztworu wodorotlenku sodu. Oblicz wydajność reakcji utlenienia. A_C = 12 g/mol; A_O = 16 g/mol A_H = 1 g/mol

10. Stężenie jonów wodorowych w 2,5•10^-4 molowym roztworze wodnym kwasu benzoesowego wynosi 1•10^-4 mol/dm³. Oblicz stałą dysocjacji (K) kwasu benzoesowego.

ROZWIĄZANIE TESTU

Sprawdzian przedmiotowy z chemii - 11.09.01

Ad. 1 Uzupełnij zapisane poniżej schematy reakcji: współczynniki reakcji zapisano tłustym drukiem

3Ca(OH)₂ + 2H₃PO₄ = Ca₃(PO₄)₂ + 6H₂O

2KMnO₄ + 10FeSO₄ +8 H₂SO₄ = 2MnSO₄ + 5Fe₂(SO₄)₃ + K₂SO₄ + 8H₂O

P₄ + 16H₂O = 4H₃PO₄ + 16H₂

Fe + 4HNO₃ =Fe(NO₃)₃ + NO + 2H₂O

Al₂(SO₄)₃ + 6NH₃•H₂O = 2Al(OH)₃ + 3(NH₄)₂SO₄

Ad. 2 Napisz równania reakcji odpowiadające przemianom A, B, C, D, E

A) N₂+ 3H₂ = 2NH₃

2. 2NH₃ + 2,5 O₂ = 2NO + 3H₂O

3. 2NO + O₂ = 2NO₂

4. 2NO₂ + H₂O = HNO₂ + HNO₃

5. HNO₃ + NH₃ = NH₄NO₃

Ad.3 a. Podaj nazwy następujących związków chemicznych:

NaHCO₃ - wodorowęglan sodu

K₂SO₄ - siarczan(VI) sodu

Fe(NO₃)₃ - azotan(V) żelaza(III)

Na₂[Zn(OH)₄] - tetrahydroksocynkan sodu

Ca₃PO₄ - ortofosforan wapnia

b. Podaj wzory następujących związków chemicznych:

tlenek manganu(IV) MnO₂

kwas chlorowy (V) HClO₃

ortofosforan(V) żelaza(III) FePO₄

siarczan(IV) sodu NaSO₃

chromian(VI) potasu K₂CrO₄

Ad. 4 Ile gramów 96% H₂SO₄ należy użyć do przygotowania 1 dm³ roztworu tego kwasu o stężeniu 0,5 mol/dm³ ? A_H= 1 g/mol; A _S = 32 g/mol; A_O = 16 g/mol

Krok I - Obliczymy ile gramów kwasu siarkowego znajduje się w 1 dm³ roztworu o stężeniu 0,5 mol/dm³ Można to wyliczyć z wzoru na stężenie molowe m_s = c_m•V•M_s po uprzednim wyliczeniu masy molowej kwasu siarkowego(VI) M = 98 g/mol m_s = 98g/mol•0,5mol/dm³ •1 dm³ = 49 g H₂SO₄

Krok II - Obliczymy masę 96% roztworu, w którym znajdzie się konieczna ilość kwasu. Można to wyliczyć np. korzystając z odpowiedniej proporcji:

49 g H₂SO₄ stanowi 96%

X g roztworu stanowi 100% x = 51g

Tak więc do sporządzenia roztworu potrzeba 51 g 96% roztworu kwasu siarkowego(VI)

Ad. 5 Określ chemiczny charakter tlenków: Odpowiedź uzasadnij odpowiednimi równaniami reakcji:

Na₂O - zasadowy (I grupa UO) Na₂O + H₂O = 2NaOH

CaO - zasadowy ( II grupa UO) CaO + H₂O = Ca(OH)₂

Al₂O₃ - amfoteryczny, warto to zapamiętać gdyż tlenek glinu jest klasycznym, czyli często cytowanym przykładem tlenku amfoterycznego Dla potwierdzenia amfoteryczności niezbędne są dwa równania reakcji: z mocnym kwasem i mocną zasadą: Al₂O₃ + 3H₂SO₄ = Al₂(SO₄)₃ + 3H₂O Al₂O₃ + 6NaOH = 2Na₃AlO₃ + 3H₂O( nazwa produktu to ortoglinian sodu

CO₂ - kwasowy (bezwodnik kwasu węglowego) CO₂ + 2NaOH = Na₂CO₃+H₂O

SO₂ - kwasowy; H₂O + SO₂ = H₂SO₃

Ad. 6 Zaznacz równania reakcji, dla których obniżenie ciśnienia spowoduje przesunięcie równowagi w prawo:

a) 2CO_(g) + O_2(g) ↔ 2CO₂

b) NH₄HCO_3(s) ↔NH_3(g) + H₂O _(g) + CO_2(g) przesunie w prawo

c) N_2(g) + 3H_2(g) ↔ 2NH_3(g)

d) BaCO_3(s) ↔ BaO_(s)+ CO_2(g) przesunie w prawo

e) 4NH_3(g) 5O_2(g) ↔ 4NO_(g) + 6H₂O_(g)

zadanie to dotyczy zastosowania reguły przekory. Przypomnijmy sobie, że ciśnienie ma wpływ na przesunięcie równowagi wówczas, gdy reakcja biegnie ze zmianą objętości, przy uwzględnieniu jedynie reagentów w stanie gazowym (!) Obniżenie ciśnienia , zgodnie z regułą przekory, powoduje przesunięcie równowagi w kierunku większej objętości. Tak więc, w warunkach zadania, obniżenie ciśnienia spowoduje przesunięcie równowagi w prawo tylko wówczas, gdy objętość produktów będzie większa od objętości substratów (uwzględniając jedynie reagenty w stanie gazowym)

Ad.7 Istnieje pięć izomerycznych związków o wzorze sumarycznym C₇H₈O zawierających pierścień benzenowy. Podaj wzory strukturalne i nazwy tych izomerów oraz wskaż, które z nich reagują z rozcieńczonym roztworem wodorotlenkiem sodu

Podany wzór sumaryczny, uwaga o pierścieniu oraz obecność tlenu nasuwają przypuszczenie, że chodzi o hydroksylową pochodną toluenu - C₆H₄CH₃OH, ze względu na trudność techniczną w zapisie strukturalnym podaję, że mogą to być: orto, meta i para hydroksytoluen. Będą to trzy fenole a więc z racji właściwości kwasowych fenoli będą reagował z wodorotlenkiem sodu. Kolejny czwarty izomer to może być alkohol benzylowy czyli fenylometanol, który jako alkohol nie wykazuje właściwości kwasowych. Piątym możliwym izomerem jest mało znany z kursu chemii związek należący do grupy tzw. eterów, czyli związków składających się z dwóch grup węglowodorowych połączonych atomem tlenu. W omawianych przykładzie będzie to fenylo, metylo eter o wzorze C₆H₅OCH₃

Ad. 8 Zaproponuj wychodząc z benzenu dwuetapowe syntezy następujących związków:

1. bromku benzylu C₆H₆+CH₃Cl → C₆H₅CH₃ + HCl (reakcja alkilowania

C₆H₅CH₃ + Br₂
C₆H₅CH₂Br + HBr

2. aniliny: C₆H₆ + Cl₂
   C₆H₅Cl + HCl

C₆H₅Cl + NH₃ → C₆H₅NH₂ + HCl

3. fenolu: C₆H₆ + Cl₂
   C₆H₅Cl + HCl

C₆H₅Cl + NaOH → C₆H₅OH + NaCl

4. kwasu benzoesowego C₆H₆ + Cl₂
   C₆H₅Cl + HCl

C₆H₅Cl + HCOOH → C₆H₅COOH + HCl

Uwaga - taki sposób podstawienia grupy karboksylowej jest raczej pomijany w programie szkolnym

Ad. 9 6,9 g alkoholu etylowego utleniono do kwasu octowego. Na zobojętnienie kwasu zużyto 80 cm³ 1,5 molowego roztworu wodorotlenku sodu. Oblicz wydajność reakcji utlenienia. A_C = 12 g/mol; A_O = 16 g/mol A_H = 1 g/mol

Krok I Na podstawie równania reakcji obliczymy teoretyczną ilość otrzymanego kwasu (czyli przy założeniu 100% wydajności)

C₂H₅OH + O₂ = CH₃COOH + H₂O

Z 1 mola czyli 46 g alkoholu powstaje 1 mol czyli 60 g kwasu

6,9 g alkoholu daje x g kwasu x= 9 g kwasu

Krok II Z reakcji neutralizacji obliczymy rzeczywistą ilość kwasu octowego na podstawie ilości moli NaOH, które znajdowały się w 80 cm³ 1,5 molowego roztworu n = c_m•V n = 1,5 mol/dm³•0,08 dm³ = 0,12 mola NaOHa tym samym 0,12 mola NaOH, czyli powstało 0,12 mola kwasu octowego co stanowi m = 7,2g

Krok III Za pomocą proporcji obliczymy wydajność:

9,0 g kwasu przy 100% wydajności

7,2 g kwasu przy W% wydajności W = 80%

Ad. 10 Stężenie jonów wodorowych w 2,5•10^-4 molowym roztworze wodnym kwasu benzoesowego wynosi 1•10^-4 mol/dm³. Oblicz stałą dysocjacji (K) kwasu benzoesowego.

Stałą dysocjacji w sytuacji opisanej w zadaniu można obliczyć korzystają z prawa rozcieńczeń Oswalda

Krok I obliczymy wartość stopnia dysocjacji

wartość orientacyjna K = 0,4²•2,5•10^-4 = 4•10^-5

5

---