Zadanie dodane przez CKE w wersji informatora dla egzaminu maturalnego od roku szkolnego 2024/2025. Pojawiło się również na maturze czerwcowej 2023.
Próbkę pewnego związku organicznego A o masie 4,4 g spalono w tlenie i otrzymano
wyłącznie 8,8 g tlenku węgla(IV) oraz 3,6 g wody. Stwierdzono, że:
łańcuch węglowy cząsteczki tego związku jest nierozgałęziony
ten związek w roztworze wodnym dysocjuje z odszczepieniem jonu wodorowego
całkowite spalenie 0,05 mol tego związku wymaga użycia 0,25 mol tlenu.
Ustalono także, że związki umownie oznaczone literami X i Y są
izomerami związku organicznego A. Związek X jest kwasem
karboksylowym. Cząsteczki związku Y o nierozgałęzionym łańcuchu
węglowym nie są chiralne, a wynik reakcji tego związku z odczynnikiem
Trommera przedstawiono na zdjęciu. Związek Y może brać udział
w reakcjach estryfikacji.
Napisz wzór półstrukturalny (grupowy) opisanego związku organicznego A oraz wzory
półstrukturalne (grupowe) związków X i Y.
Próbkę związku X o masie 3,01 g poddano analizie spaleniowej i otrzymano 3,92 dm3 CO2
(w przeliczeniu na warunki normalne) oraz 3,15 g wody. O związku X wiadomo, że:
może utworzyć dwie monochloropochodne
nie odbarwia wody bromowej i nie reaguje z odczynnikiem Tollensa
jego cząsteczki mają nierozgałęziony łańcuch węglowy.
Ustal wzór empiryczny, który jest jednocześnie wzorem rzeczywistym, związku X.
Napisz jego wzór półstrukturalny (grupowy).
Aminy o wzorze ogólnym RNH2 reagują z kwasem azotowym(III) zgodnie z równaniem:
RNH2 + HNO2 → ROH + N2 + H2O
Pewna nasycona amina ma masę cząsteczkową równą 117 u.
Próbkę tej aminy o masie 7,85 g poddano reakcji z kwasem azotowym(III). Po reakcji
stwierdzono, że cała próbka przereagowała z kwasem, a wydzielony w reakcji azot zajął
objętość 4,51 dm3 (w przeliczeniu na warunki normalne).
Na podstawie obliczeń ustal liczbę grup aminowych w cząsteczce tej aminy i napisz jej
wzór sumaryczny.
Trzy związki organiczne X, Y i Q są izomerami o masie molowej równej 90 g ∙ mol–1.
W wyniku spalenia 45 mg jednego z tych związków otrzymano 27 mg wody oraz 36,0 cm3
tlenku węgla(IV) odmierzonego w temperaturze 293 K i pod ciśnieniem 1013 hPa.
O cząsteczkach tych związków wiadomo, że:
szkielet każdej z cząsteczek stanowią połączone atomy węgla
cząsteczki związków X i Y są chiralne, a związku Q – achiralne
cząsteczki związków Y i Q mają takie same grupy funkcyjne
odczyn wodnego roztworu związku X jest obojętny, a odczyn wodnego roztworu związku Y – kwasowy.
Przeprowadzono następujące doświadczenie: do próbki związku X wprowadzono zawiesinę
świeżo strąconego Cu(OH)2, wymieszano (na zimno), a następnie ogrzano. Wyniki tego
eksperymentu zilustrowano na poniższych zdjęciach.
Wynik doświadczenia
po wymieszaniu (na zimno) związku X
z zawiesiną Cu(OH)2
po ogrzaniu mieszaniny
Na podstawie obliczeń ustal wzór elementarny i rzeczywisty (sumaryczny) opisanych
związków. Następnie napisz:
wzory półstrukturalne (grupowe) związków X i Y
w formie cząsteczkowej równanie reakcji związku Q z wodorotlenkiem sodu.
Zastosuj wzory półstrukturalne (grupowe) związków organicznych. Uniwersalna stała
gazowa R = 83,14 hPa ∙ dm3 ∙ mol−1 ∙ K−1.
Pewien alkan, którego achiralne cząsteczki mają rozgałęziony łańcuch węglowy,
w temperaturze 𝑇 i pod ciśnieniem 𝑝 jest gazem i ma gęstość 50 razy większą od gęstości
wodoru wyznaczonej w tych samych warunkach. W reakcji chlorowania tego alkanu może
powstać 6 różnych monochloropochodnych, będących izomerami konstytucyjnymi (bez
uwzględniania stereoizomerów).
Oblicz liczbę atomów węgla w cząsteczce opisanego alkanu oraz napisz jego wzór
półstrukturalny (grupowy).
Chlorek wapnia tworzy rozpuszczalne hydraty o wzorze ogólnym CaCl2 ∙ 𝑛H2O.
W zależności od temperatury w równowadze z roztworem nasyconym pozostają hydraty
o różnych wartościach współczynnika 𝑛.
W temperaturze 40 °C jeden z hydratów chlorku wapnia rozpuszcza się w ilości 767,4 g na
100 g wody, a stężenie nasyconego roztworu chlorku wapnia wynosi 53,66% masowych.
Na podstawie: W. Mizerski, Tablice chemiczne, Warszawa 2013.
Wykonaj obliczenia i napisz wzór opisanego hydratu chlorku wapnia.
Stapianie tlenku krzemu(IV) z wodorotlenkiem sodu pozwala otrzymać różne krzemiany,
w zależności od stosunku molowego substratów tej reakcji. Wskutek hydrolizy wodnego
roztworu tetraoksokrzemianu(IV) sodu, czyli Na4SiO4, tworzy się roztwór silnie alkaliczny.
Taki roztwór obok cząsteczek kwasu tetraoksokrzemowego(IV) zawiera wszystkie rodzaje
wodoroanionów tego kwasu.
Na podstawie: A. Bielański, Podstawy chemii nieorganicznej, Warszawa 2010.
Napisz wzór sumaryczny tego wodoroanionu kwasu tetraoksokrzemowego(IV), który
zbudowany jest z siedmiu atomów.
Próbkę pewnego związku organicznego A o masie 4,4 g spalono w tlenie i otrzymano
wyłącznie 8,8 g tlenku węgla(IV) oraz 3,6 g wody. Stwierdzono, że:
łańcuch węglowy cząsteczki tego związku jest nierozgałęziony
ten związek w roztworze wodnym dysocjuje z odszczepieniem jonu wodorowego
całkowite spalenie 0,05 mol tego związku wymaga użycia 0,25 mol tlenu.
Ustalono także, że związki umownie oznaczone literami X i Y są
izomerami związku organicznego A. Związek X jest kwasem
karboksylowym. Cząsteczki związku Y o nierozgałęzionym łańcuchu
węglowym nie są chiralne, a wynik reakcji tego związku z odczynnikiem
Trommera przedstawiono na zdjęciu. Związek Y może brać udział
w reakcjach estryfikacji.
Napisz wzór półstrukturalny (grupowy) opisanego związku organicznego A oraz wzory
półstrukturalne (grupowe) związków X i Y.
Stapianie tlenku krzemu(IV) z wodorotlenkiem sodu pozwala otrzymać różne krzemiany,
w zależności od stosunku molowego substratów tej reakcji. Wskutek hydrolizy wodnego
roztworu tetraoksokrzemianu(IV) sodu, czyli Na4SiO4, tworzy się roztwór silnie alkaliczny.
Taki roztwór obok cząsteczek kwasu tetraoksokrzemowego(IV) zawiera wszystkie rodzaje
wodoroanionów tego kwasu.
Na podstawie: A. Bielański, Podstawy chemii nieorganicznej, Warszawa 2010.
Napisz wzór sumaryczny tego wodoroanionu kwasu tetraoksokrzemowego(IV), który
zbudowany jest z siedmiu atomów.
Pewien alkan, którego achiralne cząsteczki mają rozgałęziony łańcuch węglowy,
w temperaturze 𝑇 i pod ciśnieniem 𝑝 jest gazem i ma gęstość 50 razy większą od gęstości
wodoru wyznaczonej w tych samych warunkach. W reakcji chlorowania tego alkanu może
powstać 6 różnych monochloropochodnych, będących izomerami konstytucyjnymi (bez
uwzględniania stereoizomerów).
Oblicz liczbę atomów węgla w cząsteczce opisanego alkanu oraz napisz jego wzór
półstrukturalny (grupowy).
Chlorek wapnia tworzy rozpuszczalne hydraty o wzorze ogólnym CaCl2 ∙ 𝑛H2O.
W zależności od temperatury w równowadze z roztworem nasyconym pozostają hydraty
o różnych wartościach współczynnika 𝑛.
W temperaturze 40 °C jeden z hydratów chlorku wapnia rozpuszcza się w ilości 767,4 g na
100 g wody, a stężenie nasyconego roztworu chlorku wapnia wynosi 53,66% masowych.
Na podstawie: W. Mizerski, Tablice chemiczne, Warszawa 2013.
Wykonaj obliczenia i napisz wzór opisanego hydratu chlorku wapnia.
Rentgenografia strukturalna jest jedyną techniką badawczą, która pozwala, z niemal absolutną pewnością, określać struktury przestrzenne związków chemicznych (np. dokładną strukturę skomplikowanych cząsteczek związków organicznych). Ta technika polega na naświetlaniu kryształu badanego związku promieniami rentgenowskimi. Uzyskany obraz, nazywany obrazem dyfrakcyjnym, poddaje się zaawansowanej obróbce matematycznej, dzięki czemu można wygenerować mapę rozkładu gęstości chmury elektronowej w cząsteczce, która mówi o wzajemnym ułożeniu w przestrzeni atomów tworzących cząsteczkę. Do uzyskanego obrazu można następnie dopasować najbardziej prawdopodobny model cząsteczki.
Na podstawie: J.M. Robertson, I. Woodward, J. Chem. Soc. 1937, 219–230.
Poniżej przedstawiono mapę gęstości elektronowej uzyskaną metodą rentgenografii strukturalnej dla pewnej halogenopochodnej fenolu zawierającej masowo 15,3% węgla.
Wykonaj odpowiednie obliczenia i narysuj wzór strukturalny cząsteczki badanego związku oraz podaj jego nazwę systematyczną.
Do parametrów charakteryzujących tłuszcze należy tzw. liczba jodowa. Jest ona miarą
nienasycenia tłuszczu i odpowiada liczbie gramów jodu, który może przereagować z próbką
tłuszczu o masie 100 g.
Tłuszcze poddaje się w przemyśle m.in. transestryfikacji, która polega na wymianie reszt
kwasowych na inne lub na podstawieniu innego alkoholu w miejscu glicerolu.
29.1. (0–2)
Napisz równanie reakcji kwasu oleinowego z jodem oraz równanie transestryfikacji
trioleinianu glicerolu z metanolem. Zastosuj wzory półstrukturalne (grupowe)
reagentów organicznych.
29.2. (0–2)
Pewien trigliceryd, którego cząsteczki nie są chiralne, ma liczbę jodową ok. 30. Ten związek
poddano transestryfikacji z metanolem i stwierdzono, że w produktach znajdują się tylko dwa
estry: oleinian metylu i palmitynian metylu.
Wykonaj odpowiednie obliczenia i uzupełnij poniższy wzór, tak aby przedstawiał
trigliceryd, który poddano opisanym reakcjom. Przyjmij wartości mas molowych:
Pewien nienasycony alkohol monowodorotlenowy o wzorze ogólnym CnH2n–1OH jest
pochodną alkenu o prostym (nierozgałęzionym) łańcuchu węglowym. Masa atomów węgla
stanowi 62,07% masy cząsteczki tego alkoholu. W odróżnieniu od nietrwałych enoli, w których
cząsteczkach grupa –OH jest przyłączona do atomu węgla uczestniczącego w wiązaniu
podwójnym, opisany alkohol jest trwały.
Ustal wzór sumaryczny nienasyconego alkoholu monohydroksylowego opisanego
w informacji. Napisz wzór półstrukturalny (grupowy) tego alkoholu.
Pewien związek organiczny jest pochodną alkanu. W cząsteczce tego związku są jednakowe grupy funkcyjne. Ta substancja reaguje ze świeżo strąconym wodorotlenkiem miedzi(II). Cząsteczka tego związku ma masę równą 1,53 ∙ 10–22 g.
W wyniku całkowitego spalenia próbki tego związku o masie 1,38 g jako jedyne produkty otrzymano 1,98 g CO2 i 1,08 g H2O.
Na podstawie obliczeń ustal wzór półstrukturalny (grupowy) opisanego związku organicznego. Następnie uzupełnij poniższe zdanie – wybierz i zaznacz jedną odpowiedź spośród podanych w nawiasie.
Wzór półstrukturalny (grupowy):
Po dodaniu do bezbarwnego wodnego roztworu opisanego związku zawiesiny świeżo strąconego wodorotlenku miedzi(II) osad tego wodorotlenku roztwarza się i powstaje (szafirowy / fioletowy) roztwór.
Tiosiarczan(VI) sodu występuje w postaci hydratu o wzorze Na2S2O3 ∙ 𝑥H2O. Podczas ogrzewania rozpuszcza się on w wodzie krystalizacyjnej i tworzy roztwór o stężeniu 63,71% masowych. Pod wpływem kwasu roztwór tiosiarczanu(VI) sodu przyjmuje mleczne zabarwienie wskutek pojawienia się koloidalnej siarki, a ponadto wydziela się tlenek siarki(IV).
Na podstawie: A. Bielański, Podstawy chemii nieorganicznej, Warszawa 2004.
Oblicz, ile moli wody przypada na jeden mol Na2S2O3 w soli o wzorze Na2S2O3 ∙ 𝒙H2O.
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.
