Przeprowadzono badanie mające na celu ujawnienie relacji między dwoma gatunkami mrówek:
Pheidole dentata i Solenopsis texana. Po umieszczeniu przynęt dla mrówek w terenie stwierdzono,
że mrówki P. dentata blokowały mrówkom S. texana dostęp do przynęt. Obserwacje wykazały
również, że mrówki S. texana odzyskiwały dostęp do pożywienia w określonych porach roku, kiedy w
biocenizie występowała mucha z rodzaju Apocephalus. Mucha ta składa jaja wyłącznie w ciałach żołnierzy P.
dentata odpowiedzialnych za blokowanie dostępu do przynęty
innym gatunkom mrówek. Okazało się, że żołnierze P. dentata chowają się przed muchami pod
liśćmi, co ułatwia mrówkom S. texana dostęp do pożywienia.
Źródło: C. Combes, Ekologia i ewolucja pasożytnictwa. Długotrwałe wzajemne oddziaływania, Warszawa 1999.
Biorąc pod uwagę rodzaje zależności między gatunkami w opisanej biocenozie, wyjaśnij,
w jaki sposób mucha z rodzaju Apocephalus przyczynia się do utrzymania różnorodności biologicznej
w ekosystemie.
Modliszka zwyczajna (Mantis religiosa) jest dużym owadem z bardzo silnym aparatem chwytnym
powstałym z przekształcenia pierwszej pary odnóży krocznych. Modliszka siedzi nieruchomo i czeka, aż jej
ofiara (inny owad lub pająk) zbliży się na tyle, aby ją złapać. Ofiara jest zjadana żywcem. Modliszka
jest gatunkiem wysoce ciepłolubnym. W Polsce preferuje bardzo nasłonecznione polany i porośnięte wrzosem obrzeża
lasów sosnowych. Samica wytwarza kilka kokonów, które mogą zawierać od
100 do 200 jaj. Jaja zimują i wylęgają się wiosną. Larwy są podobne wyglądem do dorosłych
osobników, ale są mniejsze i nie mają skrzydeł. Larwy linieją siedem lub osiem razy po wylęgu.
Ostatnie linienie prowadzi do osiągnięcia postaci dorosłej.
W Polsce modliszka do początków XX wieku występowała głównie w Kotlinie Sandomierskiej i na Podkarpaciu. Na początku XXI wieku gatunek ten rozprzestrzenił się na wiele nowych obszarów,
z których większość znajduje się niedaleko dwóch głównych populacji w Sandomierzu i na Podkarpaciu.
Po 2010 r. coraz częściej odnotowywano nowe stanowiska w innych południowych regionach Polski: na
Śląsku, Małopolsce, w Górach Świętokrzyskich i południowym Mazowszu. W wyjątkowo ciepłym 2015 r.
modliszka szybko rozprzestrzeniła się aż na Podlasie i Pojezierze Mazurskie. W okresach optymalnych
warunków klimatycznych liczebność populacji krajowej sięgała kilku tysięcy osobników dorosłych.
Zmiany zasięgu geograficznego modliszki, związane z występowaniem coraz cieplejszych lat w
Polsce, sprzyjają przetrwaniu gatunku, a zimy z małą liczbą dni mroźnych sprzyjają przetrwaniu
kokonów z jajami. Ponadto podczas ciepłych lat modliszka ma pod dostatkiem pożywienia,
zwłaszcza owadów prostoskrzydłych, takich jak koniki polne, świerszcze i gatunki pokrewne.
Źródło: www.kampinoski-pn.gov.pl; www.modliszki.pl
Zdjęcie: P. Naskrecki.
8.1. (0–2)
Podaj dwie charakterystyczne cechy budowy modliszki widoczne na zdjęciu, które odróżniają ją
od pajęczaków.
8.2. (0–1)
Uzupełnij klasyfikację taksonomiczną modliszki zwyczajnej. Wybierz odpowiednie taksony spośród podanych
poniżej i uzupełnij tabelę.
owady (Insecta)
modliszki (Mantis)
stawonogi (Arthropoda)
modliszka zwyczajna (Mantis religiosa)
Ranga taksonomiczna
Takson
Typ
Gromada
Rząd
modliszki (Mantodea)
Rodzaj
Gatunek
8.3. (0–1)
Określ typ przeobrażenia, jakie przechodzi modliszka zwyczajna. Odpowiedź uzasadnij.
Typ przeobrażenia:
Uzasadnienie:
8.4. (0–1)
Na podstawie powyższych informacji podaj jedną cechę budowy odnóży modliszki zwyczajnej stanowiącą przystosowanie do drapieżnictwa. Odpowiedź uzasadnij, określając znaczenie adaptacyjne wybranej cechy.
Większość hormonów ludzkich wywiera więcej niż jeden efekt w organizmie. Na przykład adrenalina
zarówno zwiększa przepływ krwi do mięśni szkieletowych, jak i zmniejsza przepływ krwi do przewodu
pokarmowego.
Źródło: N.A. Campbell i in., Biologia, Poznań 2016.
5.1. (0–1)
Wyjaśnij wartość adaptacyjną zwiększenia przepływu krwi do mięśni szkieletowych, któremu
towarzyszy zmniejszenie przepływu krwi do przewodu pokarmowego. W odpowiedzi
uwzględnij rolę adrenaliny w reakcji na stres.
5.2. (0–1)
Podaj dwa przykłady wpływu długotrwałego stresu na zdrowie człowieka.
W poniższej tabeli przedstawiono stosunek powierzchni skrzeli do masy ciała u ryb o różnym poziomie
aktywności. Wartości są znormalizowane względem najwolniejszej z przedstawionych ryb – płaszczki.
Źródło: M.L. Cain, C.K. Yoon, A. Singh-Cundy, Discover Biology: Core Topics, Nowy Jork 2009.
Oceń, czy na podstawie informacji przedstawionych na kladogramie A można wyciągnąć
poniższe wnioski. Zaznacz P, jeśli stwierdzenie jest prawdziwe, albo F – jeśli jest fałszywe.
1.
Koty są bliżej spokrewnione z ptakami niż z jaszczurkami.
P
F
2.
Ludzie i koty są najbliżej spokrewnionymi spośród sześciu przedstawionych gatunków.
P
F
3.
Ostatni wspólny przodek ludzi i kotów oraz ostatni wspólny przodek jaszczurek i ptaków żyli w tym samym czasie.
P
F
2.2. (0–1)
Rozstrzygnij, czy kladogramy A i B przedstawiają te same czy różne relacje pokrewieństwa między kręgowcami.
Odpowiedź uzasadnij.
Poniższy eksperyment przeprowadzono w celu zbadania aktywności katalitycznej dwóch związków:
nieorganicznego manganianu(VII) potasu oraz katalazy uzyskanej z ziemniaka.
Cztery probówki zostały napełnione 10% roztworem nadtlenku wodoru i roztworem jednego z dwóch
katalizatorów. Dwie z czterech probówek zawierały katalizator, który wcześniej został podgrzany do
temperatury 60 °C przez 10 minut, a następnie schłodzony do temperatury pokojowej przed
dodaniem do probówki. Dodatkowa probówka została napełniona roztworem nadtlenku wodoru bez
katalizatora.
Projekt eksperymentu i poczynione obserwacje przedstawiono w poniższej tabeli.
Wyjaśnij, dlaczego w probówce nr 4 nie zaobserwowano żadnych oznak reakcji pomimo
dodania katalizatora.
1.2. (0–1)
Uzupełnij poniższe zdania tak, aby w poprawny sposób opisywały proces katalizy enzymatycznej. W każdym nawiasie podkreśl właściwe określenie.
Enzymy są najczęściej (białkami / węglowodanami). Enzymy przyspieszają zachodzenie reakcji chemicznych dzięki (przesunięciu stanu równowagi / obniżeniu energii aktywacji) reakcji.
1.3. (0–1)
Wyjaśnij, dlaczego roztwory manganianu potasu(VII) i katalazy zostały schłodzone do
temperatury pokojowej przed ich dodaniem do probówek 3 i 4.
Borowodorek sodu o wzorze NaBH4 jest odczynnikiem stosowanym w chemii organicznej.
Ten związek selektywnie i z dużą wydajnością redukuje grupy karbonylowe w aldehydach
i w ketonach do grup hydroksylowych, natomiast nie redukuje grup karboksylowych ani
estrowych. Schemat redukcji grupy karbonylowej przedstawiono poniżej.
Na podstawie: L.G. Wade, Organic chemistry, Pearson Ed. 2006.
24.1. (0–1)
Uzupełnij schemat reakcji otrzymywania 2,2-dimetylopropan-1-olu opisaną metodą.
Zastosuj wzory półstrukturalne (grupowe) związków organicznych.
24.2. (0–1)
Przeprowadzono dwie reakcje: propan-2-onu oraz butan-2-onu z borowodorkiem sodu.
W jednej z tych reakcji otrzymano mieszaninę enancjomerów.
Rozstrzygnij, w której reakcji – z propan-2-onem czy z butan-2-onem – otrzymano
mieszaninę enancjomerów. Odpowiedź uzasadnij.
Rozstrzygnięcie:
Uzasadnienie:
24.3. (0–2)
Wzory szkieletowe związków organicznych odzwierciedlają kształt cząsteczek. W tych
wzorach pomija się symbole atomów węgla i połączonych z nimi atomów wodoru, a szkielet
węglowy rysuje się jako linię łamaną oraz zaznacza – występujące w cząsteczce – wiązania
wielokrotne. Zapisuje się symbole podstawników innych niż wodór oraz wzory grup
funkcyjnych.
Borowodorek sodu stosuje się w przemyśle farmaceutycznym do syntezy feksofenadyny
– leku przeciwhistaminowego.
Na schemacie przedstawiono za pomocą wzorów szkieletowych końcowy etap syntezy tego
związku.
Na podstawie: C.T. Goralski, B. Singaram, Organic Process Research & Development, 10 (2006) 947.
Uzupełnij zdania. Zaznacz jedną odpowiedź spośród podanych w każdym nawiasie.
W reakcji otrzymywania feksofenadyny redukcja jednego mola substratu wymaga udziału
(dwóch / trzech) moli elektronów.
Orbitalom walencyjnym atomu węgla ulegającego redukcji przypisuje się w cząsteczce
substratu hybrydyzację (sp / sp2 / sp3), a w cząsteczce produktu – hybrydyzację
(sp / sp2 / sp3).
Tylko jeden z dwóch metali, oznaczonych umownie symbolami X i E, ma ujemną wartość potencjału standardowego półogniwa. Przeprowadzono doświadczenie przedstawione na schemacie.
W dwóch probówkach zaobserwowano zmiany świadczące o przebiegu reakcji chemicznych.
16.1. (0–2)
Napisz w formie jonowej skróconej równania reakcji, które zaszły w probówkach. Zastosuj symbole X i E.
16.2. (0–1)
Uszereguj kationy obecne w trzech probówkach przed rozpoczęciem doświadczenia, w kolejności od najsilniejszego do najsłabszego utleniacza.
najsilniejszy utleniacz
najsłabszy utleniacz
16.3. (0–1)
Przeprowadzono – analogiczne do opisanego w informacji wprowadzającej – doświadczenie z tą różnicą, że do probówki III wprowadzono metal X zamiast metalu E.
Rozstrzygnij, czy wprowadzenie do probówki z roztworem HCl metalu X zamiast metalu E pozwoliło zaobserwować objawy reakcji w dwóch probówkach. Odpowiedź uzasadnij.
Uczniowie wykonali dwuetapowe doświadczenie, którego celem było otrzymanie czystego
tlenku miedzi(II). W pierwszym etapie strącili wodorotlenek miedzi(II), a w drugim etapie
przeprowadzili jego rozkład termiczny w łaźni wodnej. Następnie uzyskaną mieszaninę
przesączyli, żeby wyodrębnić stały produkt.
Na poniższym schemacie przedstawiono pierwszy etap doświadczenia.
Rozstrzygnij, w której probówce (I czy II) otrzymano osad tylko tlenku metalu.
Odpowiedź uzasadnij.
Borowodorek sodu o wzorze NaBH4 jest odczynnikiem stosowanym w chemii organicznej.
Ten związek selektywnie i z dużą wydajnością redukuje grupy karbonylowe w aldehydach
i w ketonach do grup hydroksylowych, natomiast nie redukuje grup karboksylowych ani
estrowych. Schemat redukcji grupy karbonylowej przedstawiono poniżej.
Na podstawie: L.G. Wade, Organic chemistry, Pearson Ed. 2006.
Przeprowadzono dwie reakcje: propan-2-onu oraz butan-2-onu – każda z borowodorkiem
sodu. W jednej z tych przemian otrzymano mieszaninę enancjomerów.
Rozstrzygnij, w której reakcji – z propan-2-onem czy z butan-2-onem – otrzymano
mieszaninę enancjomerów. Odpowiedź uzasadnij.
Uczniowie wykonali dwuetapowe doświadczenie, którego celem było otrzymanie czystego
tlenku miedzi(II). W pierwszym etapie strącili wodorotlenek miedzi(II), a w drugim etapie
przeprowadzili jego rozkład termiczny w łaźni wodnej. Następnie uzyskaną mieszaninę
przesączyli, żeby wyodrębnić stały produkt.
Na poniższym schemacie przedstawiono pierwszy etap doświadczenia.
Rozstrzygnij, w której probówce (I czy II) otrzymano osad tylko tlenku metalu.
Odpowiedź uzasadnij.
Erytrytol jest naturalnym związkiem organicznym stosowanym jako substancja słodząca
(E968). Wzór erytrytolu w projekcji Fischera podano poniżej.
Utlenienie grupy –OH przy pierwszym atomie węgla w cząsteczce erytrytolu prowadzi do
powstania cząsteczki monosacharydu o nazwie D-erytroza.
29.1. (0–1)
Rozstrzygnij, czy cząsteczka erytrytolu jest chiralna. Odpowiedź uzasadnij.
Rozstrzygnięcie:
Uzasadnienie:
29.2. (0–1)
Napisz wzór – w projekcji Fischera – formy łańcuchowej D-erytrozy, czyli produktu
utlenienia grupy –OH przy pierwszym atomie węgla w cząsteczce erytrytolu.
Zastąpienie w cząsteczkach związków organicznych atomu tlenu atomem siarki powoduje znaczące zmiany we właściwościach fizycznych i chemicznych tych substancji. Poniżej przedstawiono wzory dwóch takich związków:
CH3CH2OH
CH3CH2SH
Związki 1. i 2. – mimo podobnej budowy ich cząsteczek – znacznie różnią się wartościami temperatury wrzenia.
a) Uzupełnij tabelę. Przyporządkuj wartości temperatury wrzenia (pod ciśnieniem 1000 hPa) 35 °C i 78 °C do związków 1. i 2.
Związek
Temperatura wrzenia, °C
1.
2.
b) Wyjaśnij, dlaczego te związki (etanol i etanotiol) znacznie różnią się wartościami temperatury wrzenia. Odnieś się do konsekwencji różnicy w budowie cząsteczek obu związków.
Srebro jest zaliczane do metali szlachetnych. Nie reaguje z wodą czy z niezanieczyszczonym powietrzem, ale w obecności tlenu reaguje z siarkowodorem, a produktem reakcji jest czarny siarczek srebra(I). Przebieg tego procesu można przedstawić równaniem:
4Ag + 2H2S + O2 → 2Ag2S + 2H2O
Powstały siarczek srebra(I) można usunąć mechanicznie lub chemicznie. Druga z tych metod polega na umieszczeniu srebrnego przedmiotu pokrytego nalotem siarczku na płytce wykonanej z glinu i zanurzonej w wodnym roztworze chlorku sodu.
Srebrny przedmiot ulega oczyszczeniu w wyniku procesu, w którym zachodzą następujące reakcje:
Al → Al3+ + 3e–
Ag2S + 2H2O + 2e– → 2Ag + H2S + 2OH–
18.1. (0–1)
Oceń, która z podanych metod usuwania siarczku srebra(I) z powierzchni srebrnego przedmiotu pozwala ograniczyć straty srebra. Odpowiedź uzasadnij.
18.2. (0–1)
Napisz w formie cząsteczkowej sumaryczne równanie reakcji zachodzącej podczas opisanego chemicznego oczyszczania srebra.
Azotowodór HN3 jest silnie toksyczną bezbarwną cieczą o słabych właściwościach
kwasowych. Stała dysocjacji tego kwasu jest równa 2,5 ∙ 10−5, a jego sole są nazywane
azydkami. Poniżej przedstawiono jedną ze struktur elektronowych azotowodoru.
Azotowodór powstaje w wyniku reakcji niektórych kwasów z azydkami, np. z azydkiem sodu
NaN3. Jest również produktem reakcji kwasu azotowego(III) z hydrazyną H2N–NH2.
Na podstawie: A. Bielański, Podstawy chemii nieorganicznej, Warszawa 2018.
8.1. (0–1)
Azotowodór powstaje w reakcji azydku sodu z kwasem solnym, natomiast taka reakcja nie
zachodzi z udziałem kwasu octowego (etanowego).
Wyjaśnij, dlaczego azotowodór powstaje w reakcji z kwasem solnym, a nie powstaje
w reakcji z kwasem octowym. Odwołaj się do konsekwencji różnicy w mocy obu
kwasów.
Wyjaśnienie:
8.2. (0–1)
Po wprowadzeniu hydrazyny do wodnego roztworu kwasu azotowego(III) zachodzi reakcja,
w której jako jedyne produkty powstają azotowodór i woda.
Napisz w formie cząsteczkowej równanie reakcji otrzymywania azotowodoru opisaną
metodą.
8.3. (0–1)
Rozstrzygnij, czy pomiędzy cząsteczkami azotowodoru (HN3) mogą tworzyć się wiązania wodorowe. Uzasadnij swoją odpowiedź. W uzasadnieniu odwołaj się do przedstawionej struktury elektronowej azotowodoru.
Erytrytol jest naturalnym związkiem organicznym stosowanym jako substancja słodząca
(E968). Wzór erytrytolu w projekcji Fischera podano poniżej.
Utlenienie grupy –OH przy pierwszym atomie węgla w cząsteczce erytrytolu prowadzi do
powstania cząsteczki monosacharydu o nazwie D-erytroza.
29.1. (0–1)
Rozstrzygnij, czy cząsteczka erytrytolu jest chiralna. Odpowiedź uzasadnij.
Rozstrzygnięcie:
Uzasadnienie:
29.2. (0–1)
Napisz wzór – w projekcji Fischera – formy łańcuchowej D-erytrozy, czyli produktu
utlenienia grupy –OH przy pierwszym atomie węgla w cząsteczce erytrytolu.
Zastąpienie w cząsteczkach związków organicznych atomu tlenu atomem siarki powoduje znaczące zmiany we właściwościach fizycznych i chemicznych tych substancji. Poniżej przedstawiono wzory dwóch takich związków:
CH3CH2OH
CH3CH2SH
Związki 1. i 2. – mimo podobnej budowy ich cząsteczek – znacznie różnią się wartościami temperatury wrzenia.
a) Uzupełnij tabelę. Przyporządkuj wartości temperatury wrzenia (pod ciśnieniem 1000 hPa) 35 °C i 78 °C do związków 1. i 2.
Związek
Temperatura wrzenia, °C
1.
2.
b) Wyjaśnij, dlaczego te związki (etanol i etanotiol) znacznie różnią się wartościami temperatury wrzenia. Odnieś się do konsekwencji różnicy w budowie cząsteczek obu związków.
