W temperaturze 800 K stężeniowa stała równowagi reakcji przebiegającej zgodnie z równaniem
CO (g) + H2O (g) ⇄ CO2 (g) + H2 (g)
jest równa 4.
Oblicz, ile moli wody (w postaci pary wodnej) należy wprowadzić do reaktora o pojemności 1 dm3, w którym znajduje się 30 moli tlenku węgla(II), aby otrzymać 10 moli wodoru w temperaturze 800 K. Reakcja pary wodnej i tlenku węgla(II) przebiega w zamkniętym reaktorze.
| Obliczenia:
Odpowiedź: |
| Korzystanie z informacji. | Obliczenie stężeń początkowych reagentów. (II.5.f.1) |
Schemat punktowania
2 p. – za zastosowanie poprawnej metody, poprawne wykonanie obliczeń oraz podanie wyniku w molach.
1 p. – za zastosowanie poprawnej metody, ale:
– popełnienie błędów rachunkowych prowadzących do błędnego wyniku liczbowego
lub
– podanie wyniku z błędną jednostką.
0 p. – za zastosowanie błędnej metody obliczenia albo brak rozwiązania.
Przykładowe rozwiązanie
Stałą równowagi można wyrazić za pomocą liczby moli zamiast stężeń molowych, ponieważ reakcja przebiega w stałej objętości V = 1 dm3.
początkowerównowagowe liczby moli: [H2O] = x −10 moli [CO] = 30 −10 = 20 moli
[CO2] = [H2] =10 moli
Wodny roztwór chlorku amonu można otrzymać dwiema metodami (I i II) podanymi poniżej. W obu metodach substancjami wyjściowymi są: gazowy HCl, gazowy NH3 oraz woda.
| Metoda I | Metoda II |
| NH3 (g)⎯H2O→ NH3 (aq)
HCl (g) ⎯H2O→ HCl (aq) |
NH3 (g) + HCl (g) → NH4Cl (s) |
| NH3 (aq) + HCl (aq) → NH4Cl (aq) | NH4Cl (s) ⎯H2O→ NH4Cl (aq) |
Do otrzymania wodnego roztworu chlorku amonu zastosowano metodę I i metodę II. W obu metodach wszystkie etapy prowadzono pod jednakowym ciśnieniem p. Każdą metodą otrzymano po 1 dm3 roztworu NH4Cl o stężeniu molowym cm i temperaturze T.
Uzupełnij poniższe zdania – wpisz określenie mniejsza niż, większa niż lub taka sama jak.
Entalpia reakcji otrzymywania roztworu chlorku amonu metodą I jest ………………………………………. entalpia reakcji otrzymywania tego roztworu metodą II.
Ilość wody potrzebna do przygotowania roztworu chlorku amonu metodą I jest ………………………………………. ilość wody potrzebna do przygotowania tego roztworu metodą II.
| Tworzenie informacji. | Sformułowanie wniosku. (III.3.6) |
Schemat punktowania
1 p. – za poprawne uzupełnienie zdań.
0 p. – za odpowiedź niepełną lub błędną albo brak odpowiedzi.
Poprawna odpowiedź
Entalpia reakcji otrzymywania roztworu chlorku amonu metodą I jest taka sama jak entalpia reakcji otrzymywania tego roztworu metodą II.
Ilość wody potrzebna do przygotowania roztworu chlorku amonu metodą I jest taka sama jak ilość wody potrzebna do przygotowania tego roztworu metodą II.
Wodny roztwór chlorku amonu można otrzymać dwiema metodami (I i II) podanymi poniżej. W obu metodach substancjami wyjściowymi są: gazowy HCl, gazowy NH3 oraz woda.
| Metoda I | Metoda II |
| NH3 (g)⎯H2O→ NH3 (aq)
HCl (g) ⎯H2O→ HCl (aq) |
NH3 (g) + HCl (g) → NH4Cl (s) |
| NH3 (aq) + HCl (aq) → NH4Cl (aq) | NH4Cl (s) ⎯H2O→ NH4Cl (aq) |
Stosując definicje kwasu i zasady Brønsteda, napisz równanie reakcji, która potwierdza kwasowy odczyn wodnego roztworu chlorku amonu.
| Wiadomości i rozumienie. | Zapisanie równania reakcji uznania substancji za kwas lub zasadę według teorii Brønsteda. (I.3.a.13) |
Schemat punktowania
1 p. – za poprawne napisanie równania reakcji.
0 p. – za odpowiedź niepełną lub błędną albo brak odpowiedzi.
Poprawna odpowiedź
Wodny roztwór amoniaku ogrzano, a następnie ochłodzono do początkowej temperatury. Objętość roztworu praktycznie się nie zmieniła, ale jego pH uległo zmianie.
Oceń, jak zmieniło się (wzrosło czy zmalało) pH tego roztworu. Odpowiedź uzasadnij.
pH roztworu ……………………………………….
Uzasadnienie:
| Tworzenie informacji. | Uzasadnienie związków przyczynowo-skutkowych między prezentowanymi faktami. (III.3.5) |
Schemat punktowania
1 p. – za poprawną ocenę i uzasadnienie.
0 p. – za odpowiedź niepełną lub błędną albo brak odpowiedzi.
Poprawna odpowiedź
pH roztworu zmalało.
Uzasadnienie: ulatnia się amoniak lub ubywa amoniaku lub maleje stężenie amoniaku.
W celu zbadania efektu cieplnego reakcji chemicznych przeprowadzono cztery doświadczenia oznaczone numerami I–IV. Mieszano po 100 cm3 wodnych roztworów substancji, wymienionych w odpowiednich wierszach tabeli, o stężeniu molowym 0, 2 mol ⋅ dm−3 i o początkowej temperaturze równej 25 ºC. Następnie zmierzono temperaturę każdej z otrzymanych mieszanin.
| Numer doświadczenia | Substancja rozpuszczona w 1. roztworze | Substancja rozpuszczona w 2. roztworze |
| I | chlorek baru | siarczan(VI) sodu |
| II | kwas solny | wodorotlenek potasu |
| III | wodorotlenek baru | kwas siarkowy(VI) |
| IV | kwas azotowy(V) | wodorotlenek sodu |
Zaobserwowano, że w każdym doświadczeniu temperatura uzyskanych mieszanin była wyższa niż temperatura użytych roztworów i że przyrost temperatury ΔT w niektórych doświadczeniach był taki sam.
11.1. Napisz w formie jonowej równanie reakcji ilustrujące przemiany, które dokonały się podczas doświadczenia oznaczonego numerem III.
11.2. Napisz numery wszystkich doświadczeń, w których zaobserwowany wzrost temperatury ΔT był jednakowy.
Zadanie 11.1. (0–1)
| Wiadomości i rozumienie. | Zilustrowanie przebiegu reakcji jonowych (reakcje zobojętniania, wytrącania osadu) za pomocą równań reakcji w formie jonowej. (I.3.a.17) |
Schemat punktowania
1 p. – za poprawne napisanie równania w formie jonowej.
0 p. – za błędne napisanie równania reakcji (błędne wzory reagentów, błędne współczynniki stechiometryczne, niewłaściwa forma zapisu) albo brak odpowiedzi.
Poprawna odpowiedź
Zadanie 11.2. (0–1)
| Tworzenie informacji. | Dokonanie uogólnienia i sformułowanie wniosku. (III.3.6) |
Schemat punktowania
1 p. – za poprawne wskazanie doświadczeń.
0 p. – za odpowiedź niepełną lub błędną albo brak odpowiedzi.
Poprawna odpowiedź
II i IV
Zaprojektuj doświadczenie, które pozwoli na odróżnienie rozcieńczonych wodnych roztworów: roztworu KOH znajdującego się w probówce I od roztworu H2SO4 obecnego w probówce II.
12.1. Uzupełnij schemat doświadczenia – wpisz wzór odczynnika wybranego spośród następujących:
• K2CrO4 (aq)
• KNO3 (aq)
• KMnO4 (aq)
12.2. Napisz w formie jonowej skróconej równanie reakcji, która zaszła podczas przeprowadzonego eksperymentu.
12.3. Napisz, jakie obserwacje potwierdzą, że w probówce I znajdował się wodny roztwór wodorotlenku potasu, a w probówce II – wodny roztwór kwasu siarkowego(VI). Wypełnij poniższą tabelę.
| Barwa wodnego roztworu wybranego odczynnika |
Barwa zawartości probówki po zmieszaniu roztworów | |
| probówka I | probówka II | |
Zadanie 12.1. (0–1)
| Tworzenie informacji. | Zaprojektowanie doświadczenia pozwalającego na rozróżnienie roztworów kwasowych i zasadowych. (III.2.7) |
Schemat punktowania
1 p. – za poprawny wybór odczynnika i uzupełnienie schematu doświadczenia.
0 p. – za odpowiedź błędną albo brak odpowiedzi.
Poprawna odpowiedź
Odczynnik: K2CrO4 (aq)
Zadanie 12.2. (0–1)
| Wiadomości i rozumienie. | Zilustrowanie przebiegu reakcji jonowych (reakcje zobojętniania, wytrącania osadu) za pomocą równań reakcji w formie jonowej. (I.3.a.17) |
Schemat punktowania
1 p. – za poprawne napisanie równania reakcji w formie jonowej skróconej przy poprawnym wyborze odczynnika w części 12.1. zadania.
0 p. – za błędne napisanie równania reakcji (błędne wzory reagentów, błędne współczynniki stechiometryczne, niewłaściwa forma zapisu) lub błędny wybór odczynnika w części 12.1. zadania albo brak odpowiedzi.
Poprawna odpowiedź
CrO2−4 + 2H+ → Cr2O2−7 + H2O lub 2 CrO2−4 + 2H3O+ → Cr2O2−7 + 3H2O
Zadanie 12.3. (0–1)
| Tworzenie informacji. | Zaprojektowanie doświadczenia pozwalającego na rozróżnienie roztworów kwasowych i zasadowych. (III.2.7) |
Schemat punktowania
1 p. – za poprawne uzupełnienie tabeli przy poprawnym wyborze odczynnika w części 12.1. zadania.
0 p. – za odpowiedź niepełną lub błędną, lub błędny wybór odczynnika w części 12.1. zadania albo brak odpowiedzi.
Poprawna odpowiedź
| Barwa wodnego roztworu wybranego odczynnika |
Barwa zawartości probówki po zmieszaniu roztworów | |
| probówka I | probówka II | |
| żółta | żółta lub bez zmian | pomarańczowa |
Oblicz, ile cm3 wodnego roztworu NaOH o stężeniu 2,0 mol · dm–3 należy zmieszać z wodą destylowaną, aby otrzymać 200 cm3 roztworu o stężeniu 0,1 mol · dm–3.
| Obliczenia:
Odpowiedź: |
| Korzystanie z informacji. | Wykonanie obliczeń dotyczących rozcieńczania roztworu. (II.5.d.4) |
Schemat punktowania
2 p. – za zastosowanie poprawnej metody, poprawne wykonanie obliczeń oraz podanie wyniku w centymetrach sześciennych.
1 p. – za zastosowanie poprawnej metody, ale:
– popełnienie błędów rachunkowych prowadzących do błędnego wyniku liczbowego
lub
– podanie wyniku z błędną jednostką.
0 p. – za zastosowanie błędnej metody obliczenia albo brak rozwiązania.
Przykładowe rozwiązania
Sposób I
n1 = n2 i n1 = c1V1 i n2 = c2V2 ⇒ c1V1 = c2V2
Sposób II
Wskaźniki kwasowo-zasadowe to związki chemiczne, które przyjmują różne zabarwienia w roztworach o różnych odczynach. Barwa roztworu zależy od formy, w jakiej wskaźnik występuje w roztworze. Dla każdego wskaźnika można określić charakterystyczny zakres pH, w którym następuje zmiana zabarwienia wskaźnika. Poniżej scharakteryzowano trzy wskaźniki kwasowo-zasadowe.
| Wskaźnik | Zabarwienie wskaźnika w roztworze o pH | Zakres pH zmiany barwy | |
| oranż metylowy | poniżej 3,1 czerwone | powyżej 4,4 żółte | 3,1 – 4,4 |
| czerwień bromofenolowa | poniżej 5,2 żółte | powyżej 6,8 czerwone | 5,2 – 6,8 |
| fenoloftaleina | poniżej 8,3 brak zabarwienia | powyżej 10,0 malinowe | 8,3 – 10,0 |
Na podstawie: J. Minczewski, Z. Marczenko: Chemia analityczna. Podstawy teoretyczne i analiza jakościowa,
Warszawa 2001.
Oceń, czy poniższe zdanie jest prawdziwe. Odpowiedź uzasadnij.
Oranż metylowy w roztworach o odczynie kwasowym barwi się na czerwono, w roztworach o odczynie obojętnym barwi się na pomarańczowo, a w roztworach o odczynie zasadowym – na żółto.
Zdanie jest …………………………………………………………………………………. .
Uzasadnienie:
| Korzystanie z informacji. | Odczytanie i interpretacja informacji z tablic chemicznych. (II.1.b.1) |
Schemat punktowania
1 p. – za poprawną ocenę zdania i uzasadnienie.
0 p. – za odpowiedź niepełną lub błędną albo brak odpowiedzi.
Poprawna odpowiedź
Zdanie jest fałszywe.
Uzasadnienie: Oranż metylowy zmienia barwę w zakresie pH 3,1–4,4. W roztworze o wyższym pH (pH = 7) przyjmuje barwę żółtą.
Wskaźniki kwasowo-zasadowe to związki chemiczne, które przyjmują różne zabarwienia w roztworach o różnych odczynach. Barwa roztworu zależy od formy, w jakiej wskaźnik występuje w roztworze. Dla każdego wskaźnika można określić charakterystyczny zakres pH, w którym następuje zmiana zabarwienia wskaźnika. Poniżej scharakteryzowano trzy wskaźniki kwasowo-zasadowe.
| Wskaźnik | Zabarwienie wskaźnika w roztworze o pH | Zakres pH zmiany barwy | |
| oranż metylowy | poniżej 3,1 czerwone | powyżej 4,4 żółte | 3,1 – 4,4 |
| czerwień bromofenolowa | poniżej 5,2 żółte | powyżej 6,8 czerwone | 5,2 – 6,8 |
| fenoloftaleina | poniżej 8,3 brak zabarwienia | powyżej 10,0 malinowe | 8,3 – 10,0 |
Na podstawie: J. Minczewski, Z. Marczenko: Chemia analityczna. Podstawy teoretyczne i analiza jakościowa,
Warszawa 2001.
W trzech nieoznakowanych probówkach umieszczono następujące roztwory:
• kwas solny o pH = 1
• wodny roztwór KCl o pH = 7
• wodny roztwór KOH o pH = 13
W celu identyfikacji roztworów wykonano doświadczenie. W etapie I obserwowano zabarwienie czerwieni bromofenolowej w każdym z nich.
15.1. Określ zabarwienie czerwieni bromofenolowej w każdym z badanych roztworów.
| kwas solny | wodny roztwór KCl | wodny roztwór KOH | |
| Zabarwienie czerwieni bromofenolowej |
15.2. Spośród scharakteryzowanych wskaźników wybierz ten, którego należy użyć w II etapie doświadczenia, aby (uwzględniając wynik I etapu) zidentyfikować każdy badany roztwór.
Wybrany wskaźnik: ………………………………………………………………………………………………………
Zadanie 15.1. (0–1)
| Korzystanie z informacji. | Opisanie przebiegu doświadczenia. (II.4.b.1) |
Schemat punktowania
1 p. – za poprawne określenie zabarwienia wskaźnika w każdym z roztworów.
0 p. – za odpowiedź niepełną lub błędną albo brak odpowiedzi.
Poprawna odpowiedź
| kwas solny | wodny roztwór KCl | wodny roztwór KOH | |
| Zabarwienie czerwieni bromofenolowej | żółte | czerwone | czerwone |
Zadanie 15.2. (0–1)
| Korzystanie z informacji. | Selekcja i analiza informacji podanych w formie tekstu o tematyce chemicznej. (II.3) |
Schemat punktowania
1 p. – za poprawny wybór wskaźnika.
0 p. – za odpowiedź błędną albo brak odpowiedzi.
Poprawna odpowiedź
Wybrany wskaźnik: fenoloftaleina
Wskaźniki kwasowo-zasadowe to związki chemiczne, które przyjmują różne zabarwienia w roztworach o różnych odczynach. Barwa roztworu zależy od formy, w jakiej wskaźnik występuje w roztworze. Dla każdego wskaźnika można określić charakterystyczny zakres pH, w którym następuje zmiana zabarwienia wskaźnika. Poniżej scharakteryzowano trzy wskaźniki kwasowo-zasadowe.
| Wskaźnik | Zabarwienie wskaźnika w roztworze o pH | Zakres pH zmiany barwy | |
| oranż metylowy | poniżej 3,1 czerwone | powyżej 4,4 żółte | 3,1 – 4,4 |
| czerwień bromofenolowa | poniżej 5,2 żółte | powyżej 6,8 czerwone | 5,2 – 6,8 |
| fenoloftaleina | poniżej 8,3 brak zabarwienia | powyżej 10,0 malinowe | 8,3 – 10,0 |
Na podstawie: J. Minczewski, Z. Marczenko: Chemia analityczna. Podstawy teoretyczne i analiza jakościowa,
Warszawa 2001.
Zmiany struktury oranżu metylowego podczas zmiany pH roztworu ilustruje poniższy schemat.
Formy I i II oranżu metylowego stanowią sprzężoną parę kwas – zasada Brønsteda.
16.1. Określ funkcję (kwas albo zasada Brønsteda), jaką w przemianie opisanej powyższym schematem pełni oranż metylowy w formie I.
16.2. Napisz, jaką barwę nadaje roztworowi oranż metylowy występujący w formie II.
Zadanie 16.1. (0–1)
| Wiadomości i rozumienie. | Podanie przykładów kwasów w teorii Brønsteda. (I.2.b.10) |
Schemat punktowania
1 p. – za poprawne określenie funkcji oranżu metylowego w formie I.
0 p. – za odpowiedź błędną albo brak odpowiedzi.
Poprawna odpowiedź
kwas Brønsteda
Zadanie 16.2. (0–1)
| Tworzenie informacji. | Analiza, interpretacja i porównanie danych zawartych w tablicach chemicznych i opracowaniach naukowych lub popularnonaukowych. (III.1.3) |
Schemat punktowania
1 p. – za poprawne określenie barwy roztworu oranżu metylowego w formie II.
0 p. – za odpowiedź błędną albo brak odpowiedzi.
Poprawna odpowiedź
barwa żółta
