Napisz nazwę systematyczną monomeru o budowie łańcuchowej, z którego można
otrzymać polimer o podanym wyżej wzorze. Rozstrzygnij, czy ten polimer powstał
w reakcji polikondensacji. Uzasadnij swoją odpowiedź.
Wykonano dwuetapowe doświadczenie. Podczas obu etapów utrzymywano temperaturę
równą 25 °C.
Etap I: Do zlewki zawierającej wodę destylowaną dodano stały wodorotlenek magnezu. Po
pewnym czasie w zlewce ustalił się stan równowagi między osadem a roztworem, czyli
powstał nasycony roztwór tej substancji.
Etap II: Osad oddzielono od roztworu pozostającego z nim w równowadze. Otrzymany
przesącz umieszczono w dwóch probówkach. Do jednej probówki wprowadzono stały
wodorotlenek potasu, a do drugiej – rozcieńczony kwas solny, co zilustrowano na rysunku.
17.1. (0–1)
Oblicz stężenie molowe jonów Mg2+ w roztworze pozostającym w równowadze
z osadem w etapie I doświadczenia (w temperaturze 25 °C).
17.2. (0–2)
Rozstrzygnij, czy w II etapie doświadczenia dodanie stałego wodorotlenku potasu do
jednej próbki przesączu i kwasu solnego do drugiej próbki poskutkowało zmianą
stężenia jonów Mg2+ w roztworze (w temperaturze 25 °C). Wybierz i zaznacz jedną
odpowiedź spośród podanych w każdym nawiasie. Odpowiedzi uzasadnij.
Dodanie stałego wodorotlenku potasu do próbki przesączu (poskutkowało zmniejszeniem /
poskutkowało zwiększeniem / nie wpłynęło na wartość) stężenia jonów Mg2+ w roztworze.
Uzasadnienie:
Dodanie kwasu solnego do próbki przesączu (poskutkowało zmniejszeniem /
poskutkowało zwiększeniem / nie wpłynęło na wartość) stężenia jonów Mg2+ w roztworze.
Uzasadnienie:
Wprowadzenie CO2 do roztworu pozostającego w równowadze z osadem węglanów
powoduje ich przemianę w lepiej rozpuszczalne wodorowęglany.
Stężenie CO2 w roztworze zwiększa się wraz ze wzrostem ciśnienia tego gazu w mieszaninie
gazów (np. w powietrzu) nad roztworem. W tabeli przedstawiono stężenie jonów Ca2+
w roztworze pozostającym w równowadze z osadem węglanu wapnia w zależności od
ciśnienia CO2 w mieszaninie gazów nad roztworem (w temperaturze 𝑇).
ciśnienie CO2, kPa
0,0
0,032
1,0
stężenie jonów Ca2+, mol · dm–3
2,53 ∙ 10–5
8,68 ∙ 10–4
2,73 ∙ 10–3
Na podstawie: A. M. Trzeciak, Wstęp do chemii nieorganicznej środowiska, Wrocław 1995.
Węglan ołowiu(II) jest białym ciałem stałym. Przeprowadzono doświadczenie, w którym do
dwóch probówek dodano niewielką ilość węglanu ołowiu(II) oraz wodę i otrzymano
zawiesinę.
15.1. (0–1)
Przez zawiesinę znajdującą się w pierwszej probówce przepuszczono CO2 i zaobserwowano
zanik osadu.
Napisz w formie jonowej równanie reakcji zachodzącej w tej probówce.
.................................................................................................................................................
15.2. (0–1)
Do drugiej probówki dodano niewielką ilość świeżo przygotowanego
wodnego roztworu KI i nie zaobserwowano żadnych zmian.
Następnie przez zawiesinę znajdującą się w tej probówce przepuszczono
CO2.
Wygląd zawartości probówki po zakończeniu doświadczenia pokazano na
zdjęciu.
Napisz w formie jonowej skróconej równanie reakcji, której rezultat pokazano na
zdjęciu. Wyjaśnij, dlaczego zmiany wyglądu zawartości probówki zaobserwowano
dopiero po przepuszczeniu tlenku węgla(IV) przez zawiesinę PbCO3. W odpowiedzi uwzględnij zmiany stężenia drobin będące konsekwencją wpływu CO2
na proces rozpuszczania węglanu.
Gal tworzy trihalogenki, np. chlorek galu(III). W fazie stałej
chlorek galu(III) występuje głównie w postaci dimerów,
a w fazie gazowej – jako mieszanina dimerów i monomerów.
Monomer chlorku galu(III) jest płaską cząsteczką, w której
wszystkie atomy chloru są równocenne. Model dimeru
przedstawiono na rysunku.
Na podstawie: CRC Handbook of Chemistry and Physics 97th Edition, CRC Press 2017.
2.1. (0–1)
Narysuj wzór elektronowy monomeru chlorku galu(III). Zaznacz kreskami wiążące
i wolne pary elektronowe.
Wzór monomeru chlorku galu(III):
2.2. (0–1)
Uzupełnij tabelę. Napisz, jaki typ hybrydyzacji (sp, sp2 albo sp3) przypisuje się
orbitalom walencyjnym atomu galu w monomerze oraz w dimerze chlorku galu(III).
Chlorek galu(III):
monomer
dimer
Typ hybrydyzacji
2.3. (0–1)
Wyjaśnij, dlaczego monomery chlorku galu(III) mają zdolność łączenia się w dimery.
Uwzględnij sposób powstawania wiązań, dzięki którym z monomeru chlorku galu(III)
powstaje dimer.
Chlorki kwasowe otrzymuje się przez podstawienie grupy –OH kwasu karboksylowego
atomem chloru. Zazwyczaj stosuje się w tym celu chlorek tionylu o wzorze SOCl2, ponieważ
produkty nieorganiczne – tlenek siarki(IV) oraz chlorowodór – są gazami i można je łatwo
oddzielić od produktu organicznego.
Chlorki kwasowe to bardzo reaktywne pochodne kwasów karboksylowych. Ich reakcje
z alkoholami przebiegają szybko i praktycznie nieodwracalnie. Ten proces można
zilustrować równaniem:
R1COCl + R2–OH → R1COOR2 + HCl
Na podstawie: R.T. Morrison, R.N. Boyd, Chemia organiczna, Warszawa 2011.
Wyjaśnij, dlaczego reakcja powstawania estru z chlorku kwasowego i alkoholu
zachodzi z większą wydajnością niż reakcja otrzymywania identycznego estru z kwasu
karboksylowego i alkoholu w obecności H2SO4. W odpowiedzi porównaj przebieg obu
reakcji.
Przemiany katalizowane przez jeden z produktów są nazywane reakcjami
autokatalitycznymi.
Reakcja jodowania acetonu, prowadzona w roztworze wodnym w obecności jonów
hydroniowych, przebiega w dwóch etapach:
W etapie 1. zachodzą powolne przemiany prowadzące do powstania enolu. Etap 2. to
szybka reakcja enolu z jodem, której produkt przekształca się w jodoaceton.
20.1. (0–1)
Napisz, który etap: 1. czy 2., opisanego mechanizmu jodowania acetonu, decyduje
o szybkości powstawania produktu. Wpisz właściwy numer poniżej.
20.2. (0–1)
Napisz w formie jonowej sumaryczne równanie reakcji jodowania acetonu. Zastosuj
wzory półstrukturalne (grupowe) związków organicznych.
20.3. (0–1)
Napisz wzór drobiny, która pełni funkcję katalizatora w reakcji jodowania acetonu.
Rozstrzygnij, czy reakcja jodowania acetonu jest zaliczana do reakcji
autokatalitycznych.
Poniżej przedstawiono wzory półstrukturalne wybranych węglowodorów – związków X, Y i Q.
Rozstrzygnij, czy główny produkt addycji wody do związku Y w obecności katalizatora
H3O+ jest taki sam jak główny produkt addycji wody do związku Q prowadzonej w tych
samych warunkach. Odpowiedź uzasadnij. W uzasadnieniu odnieś się
do konsekwencji różnicy w budowie cząsteczek.
Produktem reakcji stałego chlorku sodu ze stężonym kwasem siarkowym(VI) jest
chlorowodór. Ten związek chemiczny rozpuszcza się m.in. w wodzie i w benzenie.
W przeciwieństwie do wodnego roztworu chlorowodoru, roztwór chlorowodoru w benzenie
nie przewodzi prądu elektrycznego.
8.1. (0–1)
Uzupełnij poniższe zdania. Wybierz i zaznacz jedną odpowiedź spośród podanych
w każdym nawiasie.
Cząsteczka chlorowodoru jest (niepolarna / polarna), ponieważ wiążąca para elektronowa
jest (silniej przyciągana przez atom chloru / silniej przyciągana przez atom wodoru /
z jednakową siłą przyciągana przez oba atomy). Stężony kwas siarkowy(VI) wypiera
chlorowodór z chlorków, ponieważ chlorowodór jest (lotny / nietrwały).
8.2. (0–1)
Uzupełnij tabelę. Wpisz we właściwe pola nazwy rozpuszczalników (woda, benzen), dla
których podano wartości rozpuszczalności chlorowodoru w temperaturze 20 °C.
Rozpuszczalność, g HCl w 1 dm3 rozpuszczalnika
13,7 g chlorowodoru w 1 dm3 rozpuszczalnika
721 g chlorowodoru w 1 dm3 rozpuszczalnika
Nazwa rozpuszczalnika
8.3. (0–1)
Wyjaśnij, dlaczego wodny roztwór chlorowodoru przewodzi prąd elektryczny,
a roztwór chlorowodoru w benzenie nie przewodzi prądu. Porównaj budowę
rozpuszczalników i konsekwencje ich oddziaływań z substancją rozpuszczoną.
Energia sieciowa związków jonowych to ilość energii potrzebna do rozłożenia jednego mola
krystalicznej substancji na jony leżące nieskończenie daleko od siebie. Jej wartość zależy od
rozmiarów jonów i ich ładunków. Wraz ze wzrostem energii sieciowej rosną wartości
temperatury topnienia substancji krystalicznych.
W tabeli przedstawiono wartości energii sieciowej halogenków wybranych litowców.
Substancja
Energia sieciowa, kJ ∙ mol−1
Substancja
Energia sieciowa, kJ ∙ mol−1
LiF
1033
NaF
915
LiCl
𝑥
NaCl
778
LiBr
798
NaBr
𝑦
LiI
740
NaI
692
Na podstawie: A. Bielański, Podstawy chemii nieorganicznej, Warszawa 2018.
W poniższej tabeli przedstawiono wartości energii sieciowej dwóch związków oraz promieni
tworzących je jonów.
Wzór związku
Energia sieciowa, kJ ∙ mol−1
Promień kationu, pm
Promień anionu, pm
MgO
3934
76
140
LiF
1033
72
133
Na podstawie: A. Bielański, Podstawy chemii nieorganicznej, Warszawa 2018.
Wyjaśnij, dlaczego – mimo zbliżonych rozmiarów jonów – energia sieciowa tlenku
magnezu różni się znacznie od energii sieciowej fluorku litu.
Cząstki materii w stanie gazowym przemieszczają się chaotycznie w różnych kierunkach.
W uproszczeniu można przyjąć, że średnia prędkość tych cząstek zależy wyłącznie od ich
masy i od temperatury. W danej temperaturze iloczyn masy molowej gazu i kwadratu
średniej prędkości jego cząsteczek jest wielkością stałą.
W tabeli podano średnie prędkości cząsteczek gazów w temperaturze 0 °C.
Nazwa gazu
Średnia prędkość, m ∙ s−1
Azot
493
Tlen
461
Tlenek węgla(IV)
393
2.1. (0–2)
Napisz wartość średniej prędkości cząsteczek tlenku węgla(II) w temperaturze 0 °C
oraz rozstrzygnij, czy w tej temperaturze wartość średniej prędkości cząsteczek
wodoru jest większa czy mniejsza od 493 m ∙ s−1. Odpowiedź uzasadnij.
Średnia prędkość cząsteczek tlenku węgla(II): m ∙ s−1.
Rozstrzygnięcie dotyczące średniej prędkości cząsteczek wodoru:
Uzasadnienie:
2.2. (0–1)
Oceń prawdziwość poniższych zdań. Zaznacz P, jeśli zdanie jest prawdziwe, albo F –
jeśli jest fałszywe.
1.
W danej temperaturze średnia prędkość cząsteczek gazu jest odwrotnie proporcjonalna do pierwiastka kwadratowego z masy molowej.
P
F
2.
W danych warunkach ciśnienia i temperatury iloraz masy molowej i gęstości ma taką samą wartość dla wszystkich gazów doskonałych.
Degradacja Ruffa to dwuetapowa reakcja, która pozwala na skrócenie łańcucha cząsteczki
aldozy o jeden atom węgla. Pierwszy etap procesu to utlenienie aldozy do kwasu
aldonowego za pomocą wody bromowej. W drugim etapie kwas aldonowy jest utleniany
nadtlenkiem wodoru w obecności siarczanu(VI) żelaza(III), co prowadzi do otrzymania aldozy
o krótszym łańcuchu węglowym i tlenku węgla(IV).
Na podstawie: R.T. Morrison, R.N. Boyd, Chemia organiczna, Warszawa 2011.
Poniżej przedstawiono schemat degradacji Ruffa, w której D-glukoza przekształca się
w D-arabinozę:
Rozstrzygnij, czy degradacja Ruffa D-mannozy prowadzi do otrzymania tej samej
aldopentozy, co degradacja Ruffa D-glukozy. Odpowiedź uzasadnij. W uzasadnieniu
porównaj budowę cząsteczek obu aldoheksoz.
Chlorki kwasowe otrzymuje się przez podstawienie grupy –OH kwasu karboksylowego
atomem chloru. Zazwyczaj stosuje się w tym celu chlorek tionylu o wzorze SOCl2, ponieważ
produkty nieorganiczne – tlenek siarki(IV) oraz chlorowodór – są gazami i można je łatwo
oddzielić od produktu organicznego.
Chlorki kwasowe to bardzo reaktywne pochodne kwasów karboksylowych. Ich reakcje
z alkoholami przebiegają szybko i praktycznie nieodwracalnie. Ten proces można
zilustrować równaniem:
R1COCl + R2–OH → R1COOR2 + HCl
Na podstawie: R.T. Morrison, R.N. Boyd, Chemia organiczna, Warszawa 2011.
Wyjaśnij, dlaczego reakcja powstawania estru z chlorku kwasowego i alkoholu
zachodzi z większą wydajnością niż reakcja otrzymywania identycznego estru z kwasu
karboksylowego i alkoholu w obecności H2SO4. W odpowiedzi porównaj przebieg obu
reakcji.
Wszystkie roztwory miały jednakową objętość. Stężenie molowe każdego kwasu było równe
1 mol ∙ dm–3. Do roztworów tych kwasów, znajdujących się w probówkach w przypadkowej
kolejności, dodano po pięć kropli roztworu fioletu metylowego, który jest wskaźnikiem pH.
Wyniki doświadczenia przedstawiono na zdjęciach.
Fragment skali barw dla fioletu metylowego w roztworach o różnym pH przedstawia poniższy
rysunek.
Wartości p𝐾a dla kwasów użytych w doświadczeniu, podane w przypadkowej kolejności,
wynoszą: 2,87; 4,76; 0,66; 1,35.
21.1. (0–2)
Na podstawie informacji wstępnej wybierz probówkę, w której znajduje się roztwór
najmocniejszego kwasu, i dokończ zdania.
Roztwór najmocniejszego kwasu znajduje się w probówce oznaczonej literą .
Wzór tego kwasu to:
wzór półstrukturalny (grupowy)
Wyjaśnij, dlaczego wybrany kwas wykazuje największą moc. W wyjaśnieniu odwołaj
się do budowy cząsteczek tego związku.
Wyjaśnienie:
21.2. (0–1)
Uzupełnij tabelę. Napisz wzór półstrukturalny (grupowy) najsłabszego kwasu użytego
w tym doświadczeniu oraz wartość p𝐾a tego kwasu.
Przemiany katalizowane przez jeden z produktów są nazywane reakcjami
autokatalitycznymi.
Reakcja jodowania acetonu, prowadzona w roztworze wodnym w obecności jonów
hydroniowych, przebiega w dwóch etapach:
W etapie 1. zachodzą powolne przemiany prowadzące do powstania enolu. Etap 2. to
szybka reakcja enolu z jodem, której produkt przekształca się w jodoaceton.
20.1. (0–1)
Napisz, który etap: 1. czy 2., opisanego mechanizmu jodowania acetonu, decyduje
o szybkości powstawania produktu. Wpisz właściwy numer poniżej.
20.2. (0–1)
Napisz w formie jonowej sumaryczne równanie reakcji jodowania acetonu. Zastosuj
wzory półstrukturalne (grupowe) związków organicznych.
20.3. (0–1)
Napisz wzór drobiny, która pełni funkcję katalizatora w reakcji jodowania acetonu.
Rozstrzygnij, czy reakcja jodowania acetonu jest zaliczana do reakcji
autokatalitycznych.
Poniżej przedstawiono wzory półstrukturalne wybranych węglowodorów – związków X, Y i Q.
Rozstrzygnij, czy główny produkt addycji wody do związku Y w obecności katalizatora
H3O+ jest taki sam jak główny produkt addycji wody do związku Q prowadzonej w tych
samych warunkach. Odpowiedź uzasadnij. W uzasadnieniu odnieś się
do konsekwencji różnicy w budowie cząsteczek.
Energia sieciowa związków jonowych to ilość energii potrzebna do rozłożenia jednego mola
krystalicznej substancji na jony leżące nieskończenie daleko od siebie. Jej wartość zależy od
rozmiarów jonów i ich ładunków. Wraz ze wzrostem energii sieciowej rosną wartości
temperatury topnienia substancji krystalicznych.
W tabeli przedstawiono wartości energii sieciowej halogenków wybranych litowców.
Substancja
Energia sieciowa, kJ ∙ mol−1
Substancja
Energia sieciowa, kJ ∙ mol−1
LiF
1033
NaF
915
LiCl
𝑥
NaCl
778
LiBr
798
NaBr
𝑦
LiI
740
NaI
692
Na podstawie: A. Bielański, Podstawy chemii nieorganicznej, Warszawa 2018.
W poniższej tabeli przedstawiono wartości energii sieciowej dwóch związków oraz promieni
tworzących je jonów.
Wzór związku
Energia sieciowa, kJ ∙ mol−1
Promień kationu, pm
Promień anionu, pm
MgO
3934
76
140
LiF
1033
72
133
Na podstawie: A. Bielański, Podstawy chemii nieorganicznej, Warszawa 2018.
Wyjaśnij, dlaczego – mimo zbliżonych rozmiarów jonów – energia sieciowa tlenku
magnezu różni się znacznie od energii sieciowej fluorku litu.
Lipiennik Loesela (Liparis loeselii) to storczyk objęty ochroną ścisłą oraz umieszczony
w Polskiej czerwonej księdze roślin jako gatunek wysokiego ryzyka. Występuje on na
terenach podmokłych – na torfowiskach lub turzycowiskach zasilanych wodami bogatymi
w związki wapnia. W Polsce notowano jego obecność na ponad 200 stanowiskach na niżu:
przede wszystkim w północnej, zachodniej i środkowej części kraju, w większości – w pasie
pojezierzy i pobrzeża.
Na podstawie: natura2000.gdos.gov.pl
Wyjaśnij, dlaczego – oprócz ochrony gatunkowej – konieczne stało się również
wprowadzenie ochrony siedliskowej lipiennika Loesela, m.in. w ramach sieci Natura
2000. W odpowiedzi odnieś się do warunków życia tego gatunku.
Glifosat jest jednym z najczęściej stosowanych herbicydów. Jego działanie polega na
zahamowaniu szlaku metabolicznego, który umożliwia roślinom, grzybom i bakteriom syntezę
aminokwasów aromatycznych – dla zwierząt aminokwasy aromatyczne są związkami
egzogennymi. W 1996 roku wprowadzono na rynek modyfikowaną genetycznie soję
zawierającą gen kodujący kluczowy enzym opisanego szlaku, zmieniony tak, aby był odporny
na działanie glifosatu. Dzięki temu rośliny soi mogą rosnąć i wydawać plony w obecności
herbicydu. Od tego czasu opracowano też odmiany soi z innymi modyfikacjami genetycznymi,
zapewniające odporność na inne herbicydy, na szkodniki czy ze zmienioną zawartością
kwasów tłuszczowych. W 2018 roku soja stanowiła około 50% transgenicznych upraw.
Na podstawie: K. Kumar i in., Genetically Modified Crops […], „Planta” 251(5), 2020.
22.1. (0–1)
Wykaż, że stosowanie dużych ilości glifosatu może stanowić zagrożenie dla
różnorodności biologicznej.
22.2. (0–1)
Wyjaśnij, dlaczego glifosat jest nieskuteczny w zwalczaniu szkodników owadzich.
Ekologiczna nisza podstawowa gatunku to nisza potencjalnie zajmowana przez ten gatunek
w warunkach optymalnych, natomiast nisza zrealizowana jest częścią niszy podstawowej,
zajmowaną przez gatunek w danych warunkach abiotycznych i biotycznych.
Drożdże Saccharomyces cerevisiae w środowisku naturalnym bytują m.in. na powierzchni
owoców winorośli, na której – mimo warunków tlenowych – głównie przeprowadzają
fermentację alkoholową. Na powierzchni owoców winorośli występują także różne bakterie,
które – podobnie jak S. cerevisiae – jako główne źródło energii wykorzystują glukozę.
Badania wykazały, że bakterie wydzielają kwas mlekowy, modyfikujący metabolizm komórek
drożdży. W obecności kwasu mlekowego drożdże wykorzystują do wzrostu związki, które nie
są substratami fermentacji alkoholowej, dzięki czemu ich wzrost i żywotność są lepsze.
Na podstawie: D. Jarosz i in., Cross-kingdom Chemical Communication […], „Cell” 158(5), 2014;
D.M. Garcia i in., A Common Bacterial Metabolite Elicits […], „eLife” 5, 2016.
Na podstawie przedstawionych informacji podaj dwa różne argumenty wskazujące
na to, że nisze ekologiczne opisanych drożdży i bakterii w znacznym zakresie się
pokrywają.
