W tabeli zestawiono wartości (zaokrąglone do liczb całkowitych) rozpuszczalności
chloranu(V) potasu w zakresie temperatury 0ºC – 100ºC.
Temperatura, ºC
0
20
40
60
80
100
Rozpuszczalność, g na 100 g wody
3
7
14
24
38
56
Na podstawie: W. Mizerski, Tablice chemiczne, Warszawa 2013.
20.1. (0–1)
Narysuj krzywą rozpuszczalności chloranu(V) potasu w zakresie temperatury
0ºC – 100ºC. Rozpuszczalność tej soli w wodzie jest funkcją rosnącą w całym
podanym zakresie temperatury.
20.2. (0–1)
Rozstrzygnij, czy w temperaturze 20ºC można otrzymać roztwór chloranu(V) potasu
o stężeniu 7% masowych. Odpowiedź uzasadnij.
Rozstrzygnięcie:
Uzasadnienie:
20.3. (0–1)
Wykonaj obliczenia i odczytaj z wykresu wartość temperatury, w której nasycony
roztwór chloranu(V) potasu ma stężenie 30% masowych. Wartość temperatury podaj
w zaokrągleniu do jedności.
Oblicz, ile gramów soli uwodnionej Na2SO4 ∙10H2O należy dodać do 100 g roztworu,
w którym stężenie Na2SO4 wynosi 6,0% masowych, aby – po uzupełnieniu wodą do
300 g – otrzymać roztwór tej soli o stężeniu 10%. W obliczeniach przyjmij, że masy
molowe soli są równe: MNa2SO4 = 142 g ∙ mol–1 oraz MNa2SO4 ∙ 10H2O = 322 g ∙ mol–1.
Do 1,00 dm3 wody destylowanej wprowadzono 90,0 cm3 wodnego roztworu kwasu
azotowego(V) o stężeniu 5,00% masowych i gęstości równej 1,03 g ∙ cm–3.
Na podstawie: W. Sawicka, A. Janich-Kilian, W. Cejner-Mania, G. Urbańczyk, Tablice chemiczne, Gdańsk 2015.
Oblicz pH otrzymanego roztworu kwasu azotowego(V). W obliczeniach przyjmij, że
objętość powstałego roztworu jest sumą objętości użytych roztworu i wody. Wynik
zaokrąglij do drugiego miejsca po przecinku.
W celu ustalenia składu stałej mieszaniny wodorowęglanu sodu i węglanu sodu jej próbkę
rozpuszczono w wodzie i przeprowadzono dwuetapową analizę otrzymanego roztworu.
Etap I: Do badanego roztworu dodano kilka kropli alkoholowego roztworu fenoloftaleiny
i dodawano z biurety kwas solny, do momentu zaniku barwy wskaźnika. Jon węglanowy jest
mocniejszą zasadą niż jon wodorowęglanowy, więc w roztworze zachodziła reakcja opisana
równaniem:
CO2–3 + H3O+→ HCO–3 + H2O
Odbarwienie fenoloftaleiny świadczyło o całkowitej przemianie jonów CO2–3 w jony HCO–3.
Etap II: Do otrzymanej mieszaniny dodano kilka kropli wodnego roztworu oranżu metylowego
i dalej dodawano z biurety kwas solny do chwili, gdy nastąpiła zmiana barwy wskaźnika. Ta
zmiana oznaczała, że cały wodorowęglan sodu przereagował zgodnie z równaniem:
HCO–3 + H3O+ → CO2 + 2H2O
Kwas solny użyty w obu etapach doświadczenia miał stężenie 0,2 mol · dm−3, a jego
objętość niezbędna do odbarwienia fenoloftaleiny w etapie I była równa 24,6 cm3. Natomiast
łącznie w obu etapach zużyto 59,8 cm3 kwasu solnego (objętość odczytana z biurety
w etapie II).
Oblicz w procentach masowych zawartość węglanu sodu w analizowanej mieszaninie.
Przyjmij, że masy molowe węglanu sodu i wodorowęglanu sodu są równe:
MNa2CO3 = 106 g ∙ mol–1 oraz MNaHCO3 = 84 g ∙ mol–1.
Do reaktora o pojemności 1,0 dm3 wprowadzono pewną liczbę moli substancji A oraz pewną
liczbę moli substancji B. Reaktor zamknięto i zainicjowano reakcję chemiczną, która
przebiegała w stałej temperaturze T zgodnie z równaniem:
A (g) + B (g) ⇄ C (g) + D (g)
Do momentu ustalenia stanu równowagi przereagowało 20 % substancji A. W tych
warunkach stężeniowa stała równowagi opisanej reakcji jest równa 2,0.
Oblicz, jaki procent liczby moli wyjściowej mieszaniny stanowiła substancja A.
Ester E o masie molowej 178 g ∙ mol−1 zawiera 74,16% masowych węgla. Ten związek
otrzymano w reakcji nasyconego monohydroksylowego alkoholu A wykazującego czynność
optyczną oraz monokarboksylowego aromatycznego kwasu B. Sól sodowa kwasu B jest
stosowana jako konserwant.
33.1. (0–2)
Wykonaj odpowiednie obliczenia i ustal wzór półstrukturalny (grupowy) opisanego estru.
Wzór estru:
33.2. (0–1)
Napisz w formie jonowej skróconej równanie hydrolizy estru E przebiegającej
w środowisku zasadowym.
Jon kompleksowy składa się z atomu centralnego i ligandów. Funkcję atomu centralnego
spełniają najczęściej kationy metali. Ligandami są drobiny chemiczne, które łączą się z atomem
(jonem) centralnym wiązaniem koordynacyjnym za pomocą wolnej pary elektronowej atomu
donorowego wchodzącego w skład ligandu. Ligandami mogą być cząsteczki obojętne, np.
H2O, NH3, lub aniony, np. Cl−, OH−.
Powstawanie kompleksu jonu metalu M z ligandami L można opisać sumarycznym
równaniem:
M + nL ⇄ MLn
Indeks n oznacza liczbę ligandów, z którymi łączy się jon metalu.
Na podstawie: J. Minczewski, Z. Marczenko, Chemia analityczna, Warszawa 2001
oraz M. Cieślak-Golonka, J. Starosta, M. Wasielewski, Wstęp do chemii koordynacyjnej, Warszawa 2010.
Jony etylenodiaminotetraoctanowe (EDTA) są jednym z najpopularniejszych czynników
kompleksujących. Te jony – umownie oznaczone wzorem Y4– – tworzą kompleks z jonami
magnezu zgodnie z równaniem:
Mg2+ + Y4– ⇄ MgY2−
Równowagę reakcji kompleksowania opisuje stała trwałości tego kompleksu β, która wyraża
się równaniem:
β = [MgY2–][Mg2+] ∙ [Y4–]
W temperaturze 25ºC stała trwałości tej reakcji jest równa 5 ∙ 108.
Na podstawie: J. Minczewski, Z. Marczenko, Chemia analityczna, Warszawa 2001.
Zmieszano wodny roztwór zawierający jony magnezu Mg2+ z wodnym roztworem ligandu
Otrzymano 1 dm3 roztworu, w którym po ustaleniu się stanu równowagi w temperaturze 25ºC
stężenie jonów MgY2– było równe 1,00∙10–1 mol∙dm–3, a stężenie jonów Y4– wyniosło
0,05∙10–1 mol∙dm–3.
Oblicz stężenie jonów Mg2+ w otrzymanym roztworze (w temperaturze 25ºC)
i rozstrzygnij, czy prawdziwe jest twierdzenie, że praktycznie wszystkie jony Mg2+ użyte
do sporządzenia roztworu występują w postaci kompleksu MgY2–.
Mieszaninę azotanu(V) wapnia Ca(NO3)2 i chlorku baru BaCl2 o masie 10 g rozpuszczono
całkowicie w wodzie, w wyniku czego otrzymano 100 cm3 roztworu. W celu ustalenia składu mieszaniny soli pobrano 20 cm3
otrzymanego roztworu, a następnie przeprowadzono reakcję:
Ag+ + Cl− → AgCl ↓
Na wytrącenie jonów chlorkowych zawartych w 20 cm3 roztworu zużyto 40 cm3 wodnego
roztworu azotanu(V) srebra AgNO3 o stężeniu 0,3 mol∙dm−3.
Oblicz w procentach masowych zawartość azotanu(V) wapnia i chlorku baru w opisanej
mieszaninie.
Rozpuszczalnikami amfiprotycznymi nazywa się rozpuszczalniki, których cząsteczki mogą
zarówno odszczepiać, jak i przyłączać proton. Do rozpuszczalników amfiprotycznych należą
m.in. woda, ciekłe alkohole oraz kwasy karboksylowe, ciekły amoniak i aminy.
W rozpuszczalnikach amfiprotycznych ustala się stan równowagi reakcji autoprotolizy, która
dla wody zachodzi zgodnie z równaniem:
2H2O ⇄ H3O+ + OH−
Reakcję autoprotolizy rozpuszczalnika opisuje stała równowagi nazywana iloczynem jonowym
rozpuszczalnika, np. iloczyn jonowy wody wyraża się równaniem:
Kw = [H3O+] ∙ [OH−]
Iloczyn jonowy wody w temperaturze 80ºC ma wartość Kw = 25 ∙ 10−14.
Na podstawie: W. Ufnalski, Równowagi jonowe, Warszawa 2004.
Oblicz pH wody w temperaturze 80ºC. Wynik podaj z dokładnością do jednego miejsca
po przecinku.
Węglan sodu występuje w postaci soli bezwodnej oraz w postaci hydratu zawierającego 63%
masowych wody. Obie formy rozpuszczają się w wodzie. Uwodniony węglan sodu tworzy
bezbarwne kryształy, które podczas ogrzewania uwalniają wodę krystalizacyjną i rozpuszczają
się w niej.
Rozpuszczalność węglanu sodu (w przeliczeniu na sól bezwodną) w temperaturze 40°C jest
równa 48,8 g na 100 g wody.
Na podstawie: J. Sawicka, A. Janich-Kilian, W. Cejner-Mania, G. Urbańczyk, Tablice chemiczne, Gdańsk 2015.
14.1. (0–1)
Wykonaj obliczenia i ustal wzór opisanego hydratu węglanu sodu.
Wzór hydratu:
14.2. (0–1)
Na podstawie obliczeń rozstrzygnij, czy węglan sodu zawarty w opisanym hydracie
całkowicie rozpuści się w wodzie krystalizacyjnej w temperaturze 40°C.
Rozstrzygnięcie: Węglan sodu (rozpuści się / nie rozpuści się) całkowicie w uwolnionej
wodzie krystalizacyjnej w temperaturze 40°C.
Produkcja krzemu w skali przemysłowej polega na redukcji tlenku krzemu(IV) węglem w piecu
elektrycznym w temperaturze około 2300 K. Reakcja zachodzi zgodnie z równaniem:
SiO2 + 2C 2300 K Si + 2CO
Oblicz, ile kilogramów czystego krzemu można otrzymać z 1 tony piasku kwarcowego
zawierającego 85% masowych tlenku krzemu(IV), jeżeli wydajność procesu jest równa
70%. Przyjmij, że pozostałe składniki piasku nie zawierają krzemu.
Próbkę mieszaniny NaCl i MgCl2 o masie 3,7 g rozpuszczono w wodzie, a do otrzymanej
mieszaniny dodano nadmiar wodnego roztworu AgNO3. W roztworze zaszła reakcja opisana
równaniem:
Ag+ + Cl− → AgCl↓
Odsączony, przemyty i wysuszony osad AgCl ważył 10,0 g.
Oblicz masę chlorku magnezu w próbce mieszaniny. Wynik podaj w gramach
i zaokrąglij do jednego miejsca po przecinku.
Do 50 cm3 wodnego roztworu CuSO4 o stężeniu 0,4 mol ∙ dm−3 wprowadzono 783 mg opiłków
pewnego metalu X, który reagował z jonami Cu2+ w stosunku molowym 1 : 1. Metal X
w szeregu napięciowym metali jest przed kadmem. Po zakończeniu reakcji do otrzymanej
mieszaniny dodano 1200 mg opiłków kadmu i wtedy reakcja przebiegała dalej, do całkowitego
odbarwienia roztworu. Kadm reagował z jonami Cu2+ w stosunku molowym 1 : 1. Po
zakończeniu reakcji, wydzielono z jej produktów mieszaninę metali i stwierdzono, że zawiera
ona 19% masowych kadmu.
Oblicz masę molową metalu X i podaj jego symbol chemiczny. Przyjmij, że masy molowe
są równe: MCu = 63,55 g ∙ mol−1, MCd = 112,41 g ∙ mol−1.
Roztwór wodny chloru to tzw. woda chlorowa Cl2 (aq). W tym roztworze ustala się równowaga
opisana równaniem:
Cl2 + H2O ⇄ HCl + HClO
Powstający oksokwas pod wpływem światła ulega częściowemu rozkładowi z wydzieleniem
tlenu:
2HClO → 2HCl + O2
Na podstawie: A. Bielański, Podstawy chemii nieorganicznej, Warszawa 2004.
10,65 g chloru rozpuszczono w 1800 cm3 wody, a otrzymaną wodę chlorową pozostawiono na
pewien czas w otwartym naczyniu na świetle.
Oblicz stężenie molowe kwasu solnego w roztworze w momencie, w którym 1,0% chloru
obecnego w roztworze uległ reakcji chemicznej z wodą, a oksokwas powstający
w roztworze uległ w 50% reakcji rozkładu. W obliczeniach przyjmij, że sumaryczna
objętość roztworu się nie zmieniła i wynosiła 1800 cm3.
Do reaktora, w którym znajdowała się stała substancja X, wprowadzono pod ciśnieniem
atmosferycznym gazową substancję Y i zapoczątkowano reakcję chemiczną, w wyniku której
powstawał gaz Z. Po 10 minutach, w temperaturze T1, ustaliła się równowaga opisana
równaniem:
X (s) + Y (g) ⇄ Z (g)
Na wykresie przedstawiono wyniki pomiaru liczby moli gazowych reagentów w trakcie trwania
procesu oraz po ustaleniu się stanu równowagi w temperaturze T1. W piętnastej minucie
eksperymentu zmieniono w układzie temperaturę na T2 wyższą od T1, czego konsekwencją
było ustalenie się nowego stanu równowagi po dwudziestu minutach eksperymentu, co także
zilustrowano na poniższym wykresie.
Napisz wyrażenie na stężeniową stałą równowagi reakcji tworzenia związku Z i oszacuj
jej wartość w temperaturze T1. Uwzględnij fakt, że w wyrażeniu na stałą równowagi tej
reakcji pomija się stężenie substancji stałej.
Chlor występuje w przyrodzie w postaci mieszaniny dwóch izotopów. W jądrze izotopu
o mniejszej liczbie masowej znajduje się 18 neutronów. Zawartość procentowa tego izotopu
w występującym w przyrodzie pierwiastku wynosi 75,78%. Średnia masa atomowa chloru jest
równa 35,453 u, a jeden z izotopów tego pierwiastka ma masę równą 34,969 u.
Na podstawie: J. Sawicka i inni, Tablice chemiczne, Gdańsk 2015.
Wartość masy atomowej danego izotopu podana z dokładnością do liczby całkowitej jest
równa jego liczbie masowej.
Oblicz masę atomową drugiego izotopu chloru. Wynik końcowy zaokrąglij do trzeciego
miejsca po przecinku. Podaj liczbę masową tego izotopu chloru i określ liczbę
neutronów w jego jądrze atomowym.
Zadanie usunięte przez CKE z wersji informatora dla egzaminu maturalnego od roku szkolnego 2024/2025 jako niezgodne z podstawą programową.
W pracującym ogniwie paliwowym zasilanym bezpośrednio metanolem na elektrodach biegną
reakcje chemiczne:
reakcja 1:
O2 (g) + 4H+ (aq) + 4e– → 2H2O (c)
reakcja 2:
CH3OH (g) + H2O (c) → CO2 (g) + 6H+ (aq) + 6e–
Oblicz efekt cieplny sumarycznego procesu przebiegającego w opisanym ogniwie
paliwowym w przeliczeniu na 1 mol metanolu. Przyjmij, że w warunkach pracy ogniwa:
Jakość gleb zależy m.in. od zawartości tzw. próchnicy, stanowiącej mieszaninę związków
chemicznych pochodzących z rozkładu szczątków organicznych. Sposób określenia
w przybliżeniu zawartości próchnicy w glebie polega na ilościowym utlenieniu związków
organicznych, których głównym składnikiem jest węgiel.
Utlenianie węgla zawartego w związkach organicznych można przeprowadzić za pomocą
dichromianu(VI) potasu, w środowisku kwasu siarkowego(VI) z dodatkiem siarczanu(VI)
rtęci(II) jako katalizatora (reakcja 1.), co w uproszczeniu można zilustrować równaniem:
W tej metodzie stosuje się nadmiar dichromianu(VI), a następnie – w obecności wskaźnika –
utleniacz dodany w nadmiarze poddaje się reakcji z jonami żelaza Fe2+ jako reduktorem
(reakcja 2.).
6Fe2+ + Cr2O2−7 + 14H+ → 6Fe3+ + 2Cr3+ + 7H2O
Jest to tzw. miareczkowanie reduktometryczne, podczas którego roztwór soli żelaza(II)
o znanym stężeniu znajduje się w biurecie. Ten roztwór dodaje się stopniowo do kolby
z utleniaczem i na końcu dokładnie odczytuje, jaka jego objętość została zużyta w reakcji.
Do przygotowania roztworu soli żelaza(II) najczęściej stosuje się tzw. sól Mohra o wzorze
(NH4)2SO4·FeSO4·6H2O.
Oblicz masę próbki soli Mohra, którą trzeba odważyć, żeby w kolbie miarowej
o pojemności 100 cm3 przygotować roztwór o stężeniu jonów Fe2+ równym 0,1 mol ∙ dm–3.
