Na schemacie w sposób uproszczony przedstawiono proces fosforylacji fotosyntetycznej.
Na podstawie: www.kullabs.com
3.1. (0–1)
Wybierz i zaznacz rodzaj fosforylacji fotosyntetycznej przedstawionej na schemacie.
Odpowiedź uzasadnij.
fosforylacja cykliczna
fosforylacja niecykliczna
Uzasadnienie:
3.2. (0–2)
Wymień dwa produkty procesu przedstawionego na schemacie, które łącznie
są określane jako „siła asymilacyjna”, oraz podaj, na jakich etapach fazy fotosyntezy
niezależnej od światła każdy z nich jest wykorzystywany.
Błękit indygo jest naturalnym barwnikiem, który w końcu XIX w.
zaczęto otrzymywać syntetycznie. W jednej z opracowanych wtedy
metod produkcji tego związku surowcem była pochodna glicyny,
N‑(2‑karboksyfenylo)glicyna (związek I). Ten substrat w pierwszym
etapie syntezy ogrzewano z NaOH, co prowadziło do zamknięcia
pierścienia pięcioczłonowego.
Tę reakcję opisuje schemat:
Etap I
Otrzymaną mieszaninę zakwaszono w celu utworzenia związku II. W drugim etapie syntezy
zachodziła dekarboksylacja związku II oraz pewien proces X, w którym uczestniczył tlen
z powietrza. Reakcje te prowadziły do powstania indyga, zgodnie ze schematem:
Etap II
48.1. (0–1)
Napisz wzór nieorganicznego produktu ubocznego pierwszego etapu syntezy.
48.2. (0–1)
Podaj stosunek molowy tlenu O2 do związku II w reakcji zachodzącej podczas
procesu X.
Dehydratacja (odwodnienie) alkoholi – reakcja, w wyniku której, w obecności kwasu,
z alkoholu otrzymuje się alken – przebiega według mechanizmu obejmującego trzy etapy.
Początkowo (etap I) powstaje protonowana forma alkoholu, następnie zachodzą jej powolna
dysocjacja (etap II) z utworzeniem karbokationu oraz szybkie odszczepienie protonu od
sąsiedniego atomu węgla z utworzeniem alkenu (etap III).
Opisany proces można zilustrować schematem:
Wiązanie podwójne w alkenie powstającym podczas dehydratacji, będącym głównym
produktem reakcji, znajduje się często w innym miejscu niż wynikałoby to z położenia grupy
−OH w substracie. Dzieje się tak dlatego, że powstający karbokation ulega przegrupowaniu
polegającemu na przeniesieniu atomu wodoru lub grupy alkilowej od sąsiedniego atomu węgla
z jednoczesnym przemieszczeniem się ładunku dodatniego. Takie przegrupowanie zachodzi
zawsze wtedy, gdy może ono spowodować powstanie trwalszego karbokationu, czyli takiego,
w którym ładunek dodatni znajduje się na atomie węgla o możliwie najwyższej rzędowości.
Na podstawie: R.T. Morrison, R.N. Boyd, Chemia organiczna, Warszawa 1996.
44.1. (0–1)
Napisz numer tego etapu opisanego mechanizmu dehydratacji alkoholi, który decyduje
o szybkości powstawania alkenu z alkoholu.
44.2. (0–1)
Spośród poniższych wzorów wybierz i podkreśl wzór najtrwalszego karbokationu.
44.3. (0–2)
W wyniku dehydratacji butan‑1‑olu – zachodzącej pod wpływem ogrzewania w obecności
stężonego kwasu fosforowego – powstają trzy izomeryczne alkeny A, B i C o prostym łańcuchu
węglowym. Alkeny B i C są względem siebie izomerami cis–trans.
Napisz wzory alkenów A, B i C. Zastosuj wzór półstrukturalny (grupowy) związku A.
Przedstaw geometrię cząsteczek alkenów B (izomer cis) i C (izomer trans).
alken A
alken B (izomer cis)
alken C (izomer trans)
44.4. (0–1)
Napisz wzór półstrukturalny (grupowy) pierwszorzędowego alkoholu, którego
produktem reakcji dehydratacji jest 2‑metylobut‑2‑en. Uwzględnij, że karbokation
powstający z alkoholu uległ przegrupowaniu polegającemu na przeniesieniu atomu
wodoru.
Zadanie usunięte przez CKE z wersji informatora dla egzaminu maturalnego od roku szkolnego 2024/2025 jako niezgodne z podstawą programową.
Jedną z najważniejszych metod fizykochemicznych stosowanych do badania struktury
związków organicznych jest spektroskopia magnetycznego rezonansu jądrowego, NMR.
Wykorzystuje się w niej właściwość polegającą na tym, że jądra atomów większości
pierwiastków mają niezerowy spin. Najczęściej wykorzystuje się izotop wodoru 1H, którego
jądra – czyli protony – są opisane liczbą spinową ½. Po umieszczeniu w silnym polu
magnetycznym protony mogą się znajdować w dwóch stanach energetycznych –
podstawowym i wzbudzonym. Aby wykonać pomiar, umieszcza się próbkę badanego związku
w polu magnetycznym i wzbudza jądra 1H za pomocą fal radiowych. Powrót jąder ze stanu
wzbudzonego do stanu podstawowego skutkuje wysłaniem sygnału rejestrowanego za
pomocą detektora. Częstotliwość tego sygnału zależy od położenia atomów w cząsteczce.
Zarejestrowane sygnały tworzą obraz zwany widmem NMR (rysunek poniżej), które dostarcza
ważnych informacji o budowie cząsteczki związku.
Liczba sygnałów w widmie jest równa liczbie grup równocennych atomów wodoru
w cząsteczce związku. Przykładowo – w cząsteczce octanu etylu obecne są trzy grupy
równocennych atomów wodoru: dwie różne grupy –CH3 i jedna grupa –CH2–, czyli w widmie
są obecne trzy sygnały. Te sygnały mogą mieć w określonych przypadkach złożony kształt, co
w pokazanym widmie skutkuje ich rozszczepieniem (poszerzeniem).
Drugim nuklidem często wykorzystywanym w pomiarach NMR jest izotop węgla 13C, którego
zawartość w naturalnym węglu wynosi ok. 1%. Jego jądro ma także spin ½,
w odróżnieniu od izotopu 12C, którego jądra mają spin zerowy i dlatego są nieaktywne w NMR.
Widma NMR węgla 13C rejestruje się w taki sposób, że sygnały są pojedynczymi liniami.
W cząsteczce octanu etylu są cztery nierównocenne atomy węgla, w związku z czym w widmie
13C są obecne cztery sygnały.
Na podstawie analizy elementarnej ustalono wzór sumaryczny alkanu A: C5H12. Analiza widm
NMR dla związku A dała następujące wyniki: w widmie 1H NMR znajduje się jeden sygnał,
w widmie 13C NMR znajdują się dwa sygnały. Związek A i jego pochodne poddano
przemianom, które ilustruje poniższy schemat:
A +Br2, UV A1+NaOH, H2O A2+CuO, T A3
Stwierdzono, że stosunek ilościowy atomów wchodzących w skład cząsteczki związku A3
wynosił NC : NH : NO = 5 : 10 : 1.
Podaj nazwę systematyczną związku A oraz wzór półstrukturalny (grupowy) związku A3
i uzupełnij tabelę: określ liczbę sygnałów w widmach 1H NMR i 13C NMR dla związku A3.
Kwasy karboksylowe są kwasami słabymi elektrolitycznie. Kwas metanowy jest najmocniejszym kwasem
spośród kwasów alkanowych, jednak i on nie jest mocnym elektrolitem. Moc kwasów karboksylowych
zwiększa się jednak wyraźnie, jeśli zawierają one jako podstawnik atom lub atomy fluorowca. Efekt ten
jest tym większy:
im więcej atomów fluorowca zawiera cząsteczka danego kwasu,
im bliżej grupy karboksylowej położony jest atom fluorowca,
im aktywniejszy jest dany fluorowiec, czyli im wyżej jest położony w 17. grupie układu okresowego.
Korzystając z podanych wyżej informacji, uszereguj następujące kwasy od najmocniejszego do
najsłabszego za pomocą wzorów półstrukturalnych (grupowych):
Określ stopnie utlenienia atomów azotu w cząsteczce nitrobenzenu i aniliny. Wypełnij
tabelę, wpisując stopień utlenienia atomu azotu.
17.2. (0-1)
Napisz w formie jonowej z uwzględnieniem liczby oddawanych lub pobieranych elektronów
(zapis jonowo-elektronowy), równania procesów redukcji i utleniania, zachodzących
podczas tej przemiany.
Równanie reakcji utleniania:
Równanie reakcji redukcji:
17.3. (0-1)
Dobierz i uzupełnij współczynniki stechiometryczne w poniższym schemacie.
To zadanie pochodzi ze zbioru matura 2022 wydawnictwa
Wywoływacz fotograficzny często zawiera związek zwany hydrochinonem (nazwa systematyczna:
benzeno-1,4-diol). Redukuje on jony srebra powstałe na błonie fotograficznej podczas jej naświetlania do
metalicznego srebra, sam utleniając się do chinonu, czyli cykloheksa-2,5-dieno-1,4-dionu. Powstaje wtedy
obraz negatywowy, który należy jeszcze utrwalić, wypłukując z błony fotograficznej pozostały AgBr za
pomocą utrwalacza.
16.1. (0-1)
Napisz w postaci jonowej skróconej, używając wzorów półstrukturalnych związków
organicznych, równanie reakcji zachodzącej podczas wywoływania obrazu negatywowego
na błonie fotograficznej za pomocą roztworu hydrochinonu. Współczynniki dobierz za pomocą bilansu jonowo-elektronowego.
Równanie reakcji:
Równanie reakcji utleniania:
Równanie reakcji redukcji:
16.2. (0-1)
Określ, który związek pełni w tej reakcji rolę utleniacza, a który reduktora.
Utleniacz:
Reduktor:
16.3. (0-1)
Czy hydrochinon i chinon są związkami aromatycznymi?
To zadanie pochodzi ze zbioru matura 2022 wydawnictwa
Poniższy wykres ilustruje zanik promieniotwórczych nuklidów (oznaczonych 1, 2, 3) w zależności od
czasu.
3.1. (0-1)
Podaj, który z przedstawionych na wykresie nuklidów (1, 2, 3) jest najmniej stabilnym
izotopem.
3.2. (0-1)
Oszacuj czas połowicznego rozpadu izotopu oznaczonego nr 2.
3.3. (0-1)
Oblicz, jaki procent pierwotnej masy nuklidu nr 3 pozostanie po upływie 60 dni. Do obliczeń
czas półtrwania nuklidu nr 3 należy zaokrąglić do liczb całkowitych.
To zadanie pochodzi ze zbioru matura 2022 wydawnictwa
Pierwiastek X należy do metali ziem alkalicznych. Pierwiastek ten jest składnikiem minerału o nazwie
dolomit. Dodatkowo wiadomo, że jon pierwiastka X ma największą zdolność do hydratacji spośród
berylowców. Liczba neutronów w atomie tego pierwiastka jest równa dwukrotnej ilości elektronów
walencyjnych atomu siarki.
1.1. (0-1)
Ustal i zapisz konfigurację elektronową dla jonu X2+.
1.2. (0-1)
Zapisz konfigurację elektronową drugiego atomu wchodzącego w skład dolomitu (dotyczy metalu
ziem alkalicznych).
To zadanie pochodzi ze zbioru matura 2022 wydawnictwa
Przygotowano wodne roztwory pięciu substancji chemicznych o podanych niżej wzorach.
Wszystkie roztwory miały takie samo stężenie molowe 0,1 mol·dm–3.
NaCl
CH3COOH
Ba(OH)2
NaNO2
HBr
26.1. (0–1)
Uszereguj związki o podanych wzorach zgodnie ze wzrastającym stężeniem jonów OH−
ich wodnych roztworów. Napisz wzory tych związków w odpowiedniej kolejności.
najniższe stężenie jonów [OH−]
najwyższe stężenie jonów [OH−]
26.2. (0–1)
Napisz wzory tych związków, których wodne roztwory po dodaniu do nich wodnego
roztworu oranżu metylowego zabarwią się na czerwono.
Azotki to grupa związków chemicznych o zróżnicowanej budowie i właściwościach, w której
atomom azotu przypisuje się stopień utlenienia równy –III. Niżej opisano wybrane właściwości
dwóch azotków.
Azotek litu, Li3 N, w temperaturze T = 298 K i pod ciśnieniem p = 1000 hPa jest krystalicznym ciałem stałym, o wysokiej temperaturze topnienia. Po stopieniu azotek litu przewodzi prąd elektryczny. Azotek litu otrzymuje się w reakcji syntezy z pierwiastków. Jest substancją higroskopijną, a w kontakcie z wodą rozkłada się z wydzieleniem
amoniaku. Roztwór po reakcji azotku litu z wodą i usunięciu amoniaku z roztworu ma pH > 7. Li3N reaguje też z wodnymi roztworami kwasów.
Azotek boru, BN, to w temperaturze T = 298 K i pod ciśnieniem p = 1000 hPa krystaliczne, bezbarwne ciało stałe, o bardzo wysokiej temperaturze topnienia, występujące w kilku odmianach polimorficznych. Stopiony azotek boru nie przewodzi prądu elektrycznego. Zależnie od rodzaju odmiany polimorficznej wykazuje zróżnicowaną twardość od twardości zbliżonej do twardości grafitu aż do twardości diamentu. Otrzymuje się go wieloma metodami, a jedną z nich jest reakcja mocznika, CO(NH2)2, z tlenkiem boru, B2O3, w temperaturze 1000°C, przy czym produktami ubocznymi są para wodna i tlenek węgla(IV).
Na podstawie: P. Patnaik, Handbook of Inorganic Chemicals, McGraw-Hill, 2002.
Po wprowadzeniu do wody próbki Li3N o masie 43,75 mg zaszła reakcja dana równaniem:
Li3N (s) + 3H2O (c) → 3LiOH (aq) + NH3 (g)
Powstały roztwór ogrzewano aż do całkowitego usunięcia wydzielającego się w reakcji gazu.
Po wystudzeniu do temperatury 25°C mieszaninę uzupełniono wodą do końcowej objętości
750 cm3 i uzyskano bezbarwny, klarowny roztwór o gęstości 1,002 g∙cm–3, który oznaczono
symbolem S. Ustalono, że wartość pH roztworu S wynosi 11,7.
25.1. (0–2)
Na podstawie obliczeń wykaż, że pH otrzymanego roztworu S było równe 11,7.
25.2. (0–1)
Metoda kolorymetryczna to jedna z szybszych doświadczalnych metod oznaczania
orientacyjnej wartości pH roztworu. Polega na użyciu kilku wskaźników do wyznaczenia
przedziału, w którym zawiera się wartość pH badanego roztworu.
Pobrano trzy jednakowe próbki roztworu S do trzech probówek i wprowadzono do każdej
z nich z osobna po kilka kropli roztworów wskaźników I, II i III.
Wskaźnik I
Zakresy zmian barw oznaczone są dla przedziałów wartości pH: (1,2–2,8) i (8,0–9,6).
Wskaźnik II
Zakresy zmian barw oznaczone są dla przedziałów wartości pH: (11,6–14,0).
Wskaźnik III
Zakresy zmian barw oznaczone są dla przedziałów wartości pH: (0,1–2,0) i (11,5–13,2).
Napisz, w jakim przedziale mieści się wartość pH roztworu S wyznaczona metodą
kolorymetryczną.
Wskaźnik
Przedział wartości pH
I
II
III
Wartość pH badanego roztworu wyznaczona na podstawie barw wybranych wskaźników
jest większa niż i mniejsza niż .
Wyspa Świętej Heleny jest położona na Atlantyku ok. 2 tys. km od wybrzeży Afryki i 4 tys. km
od Ameryki Południowej. Jej powierzchnia wynosi zaledwie 122 km2, a zatem jest ona mniej
więcej wielkości Torunia. Odkryta została w 1502 r. przez Portugalczyków, którzy sprowadzili
na nią kozy i trzodę chlewną.
Współcześnie występuje tu ok. 420 gatunków roślin, z których 85% jest obcego pochodzenia.
Wśród roślin rodzimych 45 gatunków to endemity. Zagrażają im konkurujące z nimi gatunki
obcego pochodzenia, zjadają je także wprowadzone na wyspę zwierzęta roślinożerne, których
wcześniej tam nie było.
Kiedyś wyspę pokrywały lasy, w których dominowały endemiczne drzewa: Commidendrum
robustum, C. rotundifolium i Trochetiopsis ebenus. Obecnie w naturze zachowały się nieliczne
okazy C. robustum oraz jeden okaz C. rotundifolium. Problemem w ratowaniu C. rotundifolium
jest jego samopłonność – zaledwie ok. 0,2% zalążków powstałych wskutek samozapylenia
jest zdolnych do rozwoju w nasiona zdolne do kiełkowania. Ten gatunek można jednak
rozmnażać wegetatywnie. W 1980 roku odkryto pięć drzew T. ebenus – gatunku, który
uprzednio uważano za wymarły. Tereny, na których dawniej rosły te endemity, są obecnie
pokryte zaroślami składającymi się z gatunków obcych, jak zdziczałe drzewa mangowe i oliwki.
Na podstawie: http://brahmsonline.kew.org/Helena; Autor: Phil Lambdon
21.1. (0–2)
Zaplanuj działania, które należy podjąć w celu restytucji Commidendrum rotundifolium
na Wyspie Świętej Heleny. W odpowiedzi uwzględnij przyczyny wymierania oraz
biologię tego gatunku.
21.2. (0–1)
Na podstawie tekstu i własnej wiedzy oceń, czy poniższe stwierdzenia są prawdziwe.
Zaznacz P, jeśli stwierdzenie jest prawdziwe, albo F – jeśli jest fałszywe.
1.
Dużym zagrożeniem dla endemitów Wyspy Świętej Heleny są konkurujące z nimi rośliny obcego pochodzenia.
P
F
2.
Populacje Commidendrum rotundifolium, C. robustum i Trochetiopsis ebenus charakteryzują się bardzo niską różnorodnością genetyczną.
P
F
3.
Endemity Wyspy Świętej Heleny powstały drogą ewolucji dzięki izolacji geograficznej tej wyspy do kontynentu afrykańskiego.
P
F
21.3. (0–2)
Ratowanie ginących endemicznych gatunków jest często kosztowne, a niekiedy – także mało skuteczne, jeśli ich pierwotne siedliska, zajmujące niewielki obszar, zostały silnie przekształcone przez człowieka, np. zajęte pod uprawy.
Czy warto ponosić koszty ochrony gatunków, których naturalne środowisko
zostało już zniszczone nieodwracalnie? Podaj po jednym argumencie:
Umaszczenie świń rasy duroc jest warunkowane przez dwie pary alleli genów autosomalnych
(B i b oraz D i d) dziedziczonych niezależnie i współdziałających ze sobą. U osobników tej
rasy występują trzy rodzaje umaszczenia: ciemnorudy, piaskowy i biały. Do wytworzenia
barwnika ciemnorudego konieczny jest co najmniej jeden allel dominujący z każdej pary.
Podwójne homozygoty recesywne są białe, natomiast umaszczenie piaskowe mają osobniki,
w których genotypie występują dwa allele recesywne tylko jednego z genów warunkujących
umaszczenie.
Na podstawie: B. Kosowska, Genetyka ogólna i weterynaryjna, Wrocław 2010, s. 25.
13.1. (0–1)
Zapisz, stosując podane w tekście oznaczenia alleli genów odpowiedzialnych
za umaszczenie, genotypy pary świń rasy duroc – piaskowej samicy i piaskowego
samca, których potomstwo zawsze będzie ciemnorude.
Genotyp samicy:
Genotyp samca:
13.2. (0–3)
Określ prawdopodobieństwo, że kolejny potomek ciemnorudej samicy i białego samca,
których potomstwo stanowią prosięta ciemnorude, piaskowe oraz białe, będzie miał
umaszczenie piaskowe. Odpowiedź uzasadnij, zapisując krzyżówkę genetyczną
lub obliczenia z komentarzem przedstawiającym tok rozumowania.
We współcześnie uznawanej teorii ewolucji zasadnicze założenia pochodzą z klasycznej teorii ewolucji opracowanej
i opublikowanej przez Karola Darwina. Podstawą do ich sformułowania była jego pięcioletnia podróż okrętem Beagle po wodach Ameryki Południowej. Darwinizm głosi, że gatunki powstają z innych gatunków w wyniku ewolucji, której podstawowym mechanizmem jest dobór naturalny, a że stale rodzi się więcej młodych– występuje konkurencja, nazywana
walką o byt, w wyniku której przeżyć mogą tylko najsilniejsze lub najlepiej przystosowane do warunków środowiska
osobniki.
30.1. (0–1)
Podaj różnicę pomiędzy doborem naturalnym a doborem sztucznym.
30.2. (0–1)
Oceń prawdziwość podanych stwierdzeń, zaznaczając P (prawda) lub F (fałsz).
1.
Cechy nabyte podlegają dziedziczeniu tylko w przypadku, gdy pojawiły się one w obrębie narządów rozrodczych.
P
F
2.
Narządy nieużywane u danego osobnika zanikają, przez co w mniejszym stopniu są dziedziczone, o czym świadczy uwstecznienie kończyn u węży.
P
F
3.
Sukces ewolucyjny osiągają te osobniki, które są zdolne przeżyć i wydać na świat płodne potomstwo.
P
F
To zadanie pochodzi ze zbioru matura 2022 wydawnictwa
Smog to w uproszczeniu zanieczyszczenie powietrza szkodliwymi pyłami, któremu towarzyszą niekorzystne warunki
przyczyniające się do zwiększenia zagęszczenia tych pyłów (np. bezwietrzna pogoda). Wśród głównych składników
smogu wymienia się: tlenki siarki, tlenki węgla, cząstki pyłu, tlenki azotu, węglowodory, ozon. Smog jest przyczyną wielu
negatywnych skutków w środowisku.
29.1. (0–1)
Podaj dwa negatywne skutki działania smogu:
na środowisko:
na organizm człowieka:
29.2. (0–1)
Podaj dwa sposoby zmniejszania negatywnych skutków działania smogu:
na organizm człowieka:
na środowisko przyrodnicze:
To zadanie pochodzi ze zbioru matura 2022 wydawnictwa
U pewnej rośliny kwiaty niebieskie (P) dominują nad kwiatami białymi (p), zaś nasiona kolczyste (B) nad gładkimi (b).
Ogrodnik Władek skrzyżował homozygotyczne rośliny– roślinę o kwiatach białych i nasionach kolczystych z rośliną
niebieską i nasionach gładkich.
27.1. (0–1)
Zapisz genotypy rodziców z pierwszego kojarzenia oraz wypisz ich gamety.
27.2. (0–2)
Krzyżowanie wsteczne polega na skrzyżowaniu osobnika z pokolenia F1 z zad. 27.1 z podanym rodzicem.
Zapisz genotypy i fenotypy otrzymane w potomstwie krzyżówki wstecznej z rodzicem o kwiatach białych i nasionach
kolczystych.
27.3. (0–2)
Wykonaj krzyżowanie testowe, które polega na skrzyżowaniu homozygoty recesywnej z heterozygotą z pokolenia F1.
To zadanie pochodzi ze zbioru matura 2022 wydawnictwa
W procesie wytwarzania moczu powstaje początkowo mocz pierwotny, który podlega wielu skomplikowanym przemianom,
mającym na celu m.in. jego zagęszczenie i powstanie finalnie moczu ostatecznego.
23.1. (0–1)
Wyjaśnij, jak zmieni się objętość moczu ostatecznego w przypadku niedoboru wazopresyny. Odpowiedź uzasadnij.
23.2. (0–1)
Wymień dwie różnice między moczem pierwotnym a ostatecznym w warunkach fizjologicznych.
To zadanie pochodzi ze zbioru matura 2022 wydawnictwa
