Przykładowy test zaliczeniowy z chemii – klasa I semestr I

Odpowiedź: b) olej pływający po wodzie

Mieszanina niejednorodna to taka, w której gołym okiem widać osobne składniki.

Dlaczego: olej nie miesza się z wodą — tworzy osobną warstwę, którą widać. W słodkiej herbacie cukru nie da się wskazać palcem, a powietrze wygląda jednolicie, więc obie te mieszaniny są jednorodne. Prosty test: umiem wskazać osobne składniki? Tak — niejednorodna. Nie — jednorodna.

Odpowiedź: a) 2 atomy wodoru, 1 atom siarki, 4 atomy tlenu

Wzór czyta się symbol po symbolu, a indeks dolny mówi, ile atomów dotyczy symbolu stojącego przed nim.

Dlaczego: H₂ — dwa wodory; S bez indeksu — jeden atom siarki; O₄ — cztery tleny. Odpowiedź c) myli przypisanie indeksów do symboli, a odpowiedź b) myli atomy z cząsteczkami.

Odpowiedź: c) Al₂O₃

Wzór dobiera się tak, żeby liczba „rączek” po obu stronach się zgadzała.

Dlaczego: glin ma 3 rączki, tlen 2. Najmniejsza liczba, która dzieli się i przez 3, i przez 2, to 6. Potrzeba więc 2 atomów glinu (2 × 3 = 6) i 3 atomów tlenu (3 × 2 = 6). Stąd Al₂O₃. Praktyczny skrót: wartościowość jednego pierwiastka staje się indeksem drugiego — i na odwrót.

Odpowiedź: b) CO to tlenek węgla (czad), a Co to kobalt

W symbolach chemicznych pierwsza litera jest wielka, a druga zawsze mała — i ta zasada decyduje o znaczeniu zapisu.

Dlaczego: CO to dwa osobne symbole: C (węgiel) i O (tlen) — razem tlenek węgla, czyli czad. Co to jeden symbol dwuliterowy — kobalt. Dlatego w chemii nigdy nie zapisuje się symboli samymi wielkimi literami, nawet w nagłówku.

Odpowiedź: a) Thomsona

Joseph John Thomson odkrył elektron w 1897 roku i zaproponował model, w którym atom jest kulą ładunku dodatniego z „wtopionymi” w nią elektronami.

Dlaczego: stąd obrazowa nazwa — ciasto (ładunek dodatni) z rodzynkami (elektrony). Dalton uważał atom za niepodzielną kulkę bez żadnych części składowych, a Rutherford odkrył jądro i umieścił elektrony wokół niego, nie w środku.

Odpowiedź: c) że cała masa i ładunek dodatni atomu skupione są w maleńkim jądrze

W 1911 roku Rutherford ostrzeliwał cienką złotą folię cząstkami α. Większość przeleciała na wylot, ale nieliczne odbiły się pod dużym kątem.

Dlaczego: gdyby atom był jednolitą kulą, nic nie mogłoby się odbić. Skoro odbijały się tylko nieliczne cząstki, to znaczy, że w atomie jest bardzo mały, ale ciężki i dodatni obszar — jądro — a reszta atomu jest praktycznie pusta. Odpowiedź a) opisuje późniejszy model Bohra (1913).

Odpowiedź: b) 12

Liczbę neutronów oblicza się ze wzoru N = A − Z.

Dlaczego: liczba masowa A = 23 to protony plus neutrony, a liczba atomowa Z = 11 to same protony. Zatem neutronów jest 23 − 11 = 12. Liczba 11 to protony (i jednocześnie elektrony w atomie obojętnym), a 23 to suma protonów i neutronów.

Odpowiedź: a) ile protonów ma atom — i jednocześnie ile elektronów w atomie obojętnym

Z = liczba protonów. To ona decyduje, jaki to pierwiastek, i wyznacza jego miejsce w układzie okresowym.

Dlaczego: atom obojętny nie ma ładunku, więc ładunków dodatnich (protonów) musi być tyle samo, co ujemnych (elektronów) — stąd e⁻ = Z. Liczbę neutronów oblicza się dopiero jako A − Z, a masa jednego mola to masa molowa, czyli zupełnie inna wielkość.

Odpowiedź: c) liczbą neutronów

Izotopy to atomy tego samego pierwiastka o tej samej liczbie protonów, ale różnej liczbie neutronów.

Dlaczego: liczba protonów nie może się różnić — gdyby się zmieniła, byłby to już inny pierwiastek. Liczba elektronów też jest taka sama, dlatego izotopy zachowują się chemicznie identycznie. Różni je tylko masa i trwałość jądra.

Odpowiedź: a) bo chlor w przyrodzie jest mieszaniną izotopów o masach 35 i 37

Masa w układzie okresowym to średnia ważona mas izotopów występujących w przyrodzie.

Dlaczego: chlor-35 stanowi około 75%, a chlor-37 około 25%. Licząc: 35 · 0,75 + 37 · 0,25 = 26,25 + 9,25 = 35,5 u. To ta sama matematyka, co średnia cena zakupów: trzy bułki po 1 zł i jedna po 5 zł dają średnio 2 zł, a nie 3 zł. Pół neutronu nie istnieje — neutrony liczy się w całości.

Odpowiedź: b) bo izotop musi szybko zniknąć z organizmu pacjenta

Okres połowicznego rozpadu decyduje o tym, do czego izotop się nadaje.

Dlaczego: sześć godzin wystarczy na wykonanie badania, a po kilkunastu godzinach izotopu praktycznie już nie ma — pacjent nie nosi w sobie źródła promieniowania przez tygodnie. Z tego samego powodu do datowania znalezisk bierze się izotop o okresie liczonym w tysiącach lat (¹⁴C, ok. 5700 lat), a do czujników dymu — ameryk-241 o okresie około 430 lat, żeby działał przez całe życie budynku.

Odpowiedź: c) liczbę powłok elektronowych

Numer okresu = liczba powłok elektronowych.

Dlaczego: pierwiastki z 3 okresu mają trzy powłoki (K, L, M), z 4 okresu — cztery (K, L, M, N). Liczbę elektronów walencyjnych odczytuje się z numeru grupy, a liczby neutronów nie da się odczytać z położenia — wymaga liczby masowej A.

Odpowiedź: a) 7

Dla grup od 13 do 18 liczbę elektronów walencyjnych otrzymuje się, odejmując 10 od numeru grupy.

Dlaczego: 17 − 10 = 7. W grupach od 1 do 2 numer grupy podaje tę liczbę wprost. Siedem elektronów walencyjnych mają fluorowce — między innymi chlor, któremu brakuje jednego elektronu do pełnej ósemki, i dlatego tak chętnie go przyjmuje, tworząc na przykład NaCl.

Odpowiedź: b) K² L⁸ M⁸ N²

Elektrony obsadzają powłoki od najbliższej jądra, a w zakresie do Z = 20 mieszczą się kolejno: K — 2, L — 8, M — 8.

Dlaczego: wapń ma 20 elektronów. Sadzamy je po kolei: 2 na K, 8 na L, 8 na M — razem 18, zostają 2, które trafiają na powłokę N. Stąd K² L⁸ M⁸ N². Zgadza się to z położeniem: wapń leży w 4 okresie (cztery powłoki) i w 2 grupie (dwa elektrony walencyjne).

Odpowiedź: c) potas, bo leży niżej w tej samej grupie i ma o jedną powłokę więcej

Promień atomowy rośnie w dół grupy, bo każdy kolejny okres to kolejna powłoka elektronowa.

Dlaczego: sód leży w 3 okresie (trzy powłoki), potas w 4 (cztery powłoki). Dodatkowa powłoka to większy atom — i to niezależnie od tego, że potas ma więcej protonów. Na skróty: w grupie większy jest ten z dołu, w okresie większy jest ten z lewej.

Odpowiedź: b) fluor F

Fluor ma elektroujemność 4,0 — najwyższą ze wszystkich pierwiastków.

Dlaczego: elektroujemność rośnie w prawo w okresie i maleje w dół grupy, więc wartość największa wypada w prawym górnym rogu tabeli — i tam właśnie stoi fluor. Sód leży przy lewym brzegu (0,9) i jest typowym metalem, który elektrony oddaje, a nie przyciąga.

Odpowiedź: a) 6,02 · 10²³

Liczba 6,02 · 10²³ to stała Avogadra Nₐ — i jest taka sama dla każdej substancji.

Dlaczego: mol działa jak tuzin albo ryza papieru — to zawsze ta sama liczba sztuk, niezależnie od tego, czego dotyczy. Liczba 22,4 to objętość jednego mola gazu w dm³ w warunkach normalnych, a masa molowa jest wielkością zupełnie inną — mówi, ile ten mol waży.

Odpowiedź: c) 74 g/mol

Indeks stojący za nawiasem mnoży wszystko, co jest w środku.

Dlaczego: M = 40 + 2 · (16 + 1) = 40 + 2 · 17 = 40 + 34 = 74 g/mol. Najczęstszy błąd to policzenie 40 + 16 + 2 = 58, czyli potraktowanie dwójki jako indeksu samego wodoru. Nawias w zapisie zawsze oznacza, że indeks dotyczy całej grupy.

Odpowiedź: b) 2 mole

Korzystamy ze wzoru n = m / M.

Dlaczego: najpierw masa molowa wody: M = 2 · 1 + 16 = 18 g/mol. Potem n = 36 / 18 = 2 mole. Warto sprawdzić jednostkę: gramy podzielone przez gramy-na-mol dają mole, więc rachunek jest ustawiony dobrze. Wynik 0,5 wychodzi przy odwróceniu dzielenia.

Odpowiedź: c) 3,01 · 10²³

Korzystamy ze wzoru N = n · Nₐ.

Dlaczego: N = 0,5 · 6,02 · 10²³ = 3,01 · 10²³ cząsteczek. Połowa mola to połowa stałej Avogadra — i to jest cała trudność tego zadania. Wynik 12,04 · 10²³ odpowiadałby 2 molom, bo powstaje z mnożenia przez 2, a nie przez 0,5.