Chemia - Informator CKE matury dwujęzycznej (tłumaczenie BiologHelp), Poziom rozszerzony (Formuła 2023)

Dodatkowe zadania maturalne z chemii z informatora CKE dla matury dwujęzycznej 2023, przetłumaczone na język polski przez BiologHelp.

Zadanie 1. (1 pkt)

Izotopy i promieniotwórczość Podaj/wymień

Jednym z produktów rozszczepienia jądra uranu jest izotop baru, 143Ba. W wyniku czterech kolejnych przemian promieniotwórczych tego samego typu - zapoczątkowanych przez 143Ba - powstaje izotop neodymu, mający w swoim jądrze 83 neutrony. Ta sekwencja przemian jest przedstawiona na poniższym schemacie:

143Ba przemiana 1 X przemiana 2 Y przemiana 3 Q przemiana 4 ANd

Źródło: L. Kolditz (red.), Chemia nieorganiczna, Warszawa 1994.

Podaj wartość liczby masowej A opisanego wyżej izotopu neodymu. Podaj rodzaj przemian (α lub β), w wyniku których ten izotop neodymu powstaje z izotopu 143Ba.

Liczba masowa A izotopu neodymu:

Rodzaj przemian promieniotwórczych:

Zadanie 2. (2 pkt)

Wiązania chemiczne - ogólne Rodzaje wiązań i ich właściwości Zamknięte (np. testowe, prawda/fałsz) Podaj/wymień

W tabeli poniżej zestawiono wybrane właściwości trzech substancji (metal, sól nieorganiczna i związek organiczny) oznaczone odpowiednio numerami I, II i III. W normalnych warunkach substancje te są ciałami stałymi.

Właściwość I II III
temperatura topnienia przy ciśnieniu 1013 hPa 55°C 802°C 1085°C
temperatura wrzenia przy ciśnieniu 1013 hPa 163°C 1413°C 2560°C
rozpuszczalność w wodzie przy temperaturze 20°C 16 g w 100 g H2O 36 g w 100 g H2O nierozpuszczalny
przewodnictwo elektryczne w postaci stałej nie przewodzi prądu elektrycznego nie przewodzi prądu elektrycznego przewodzi prąd elektryczny
przewodnictwo elektryczne w roztworze wodnym nie przewodzi prądu elektrycznego przewodzi prąd elektryczny
Źródło: CRC Handbook of Chemistry and Physics 97th Edition, CRC Press 2017.

2.1. (0–1)

Rozstrzygnij, czy poniższe zdania są prawdziwe (P), czy fałszywe (F). Zaznacz odpowiednią literę.

1. Substancje I i II ulegają dysocjacji jonowej w wodzie. P F
2. Jako ciało stałe substancja I tworzy kryształy molekularne, natomiast substancja II tworzy kryształy jonowe. P F

2.2. (0–1)

Podaj rodzaj wiązania chemicznego między atomami w substancji Ill.

Zadanie 3. (2 pkt)

Hybrydyzacja orbitali i kształt cząsteczek Uzupełnij/narysuj wykres, schemat lub tabelę

Na rysunku przedstawiono trzy modele, oznaczone literami A-C, rozkładu przestrzennego orbitali hybrydowych powstałych w wyniku zmieszania orbitali walencyjnych s i p atomu centralnego w różnych cząsteczkach.

Uzupełnij poniższą tabelę. Podaj, który model (A, B czy C) odpowiada rozkładowi przestrzennemu orbitali hybrydowych atomu centralnego w cząsteczkach H2O i BF3 oraz jaki typ hybrydyzacji (sp, sp2, sp3) można przypisać do orbitali walencyjnych atomu centralnego w tych cząsteczkach.

Cząsteczka Oznaczenie modelu Typ hybrydyzacji
H2O
BF3

Zadanie 4. (1 pkt)

Rodzaje wiązań i ich właściwości Zamknięte (np. testowe, prawda/fałsz)

Uzupełnij poniższe zdania tak, aby zawierały informacje prawdziwe. W każdym nawiasie podkreśl właściwe określenie.

W kationie amonowym NH+4 atom azotu tworzy cztery równocenne wiązania (jonowe / kowalencyjne niespolaryzowane / kowalencyjne spolaryzowane). Ten kation powstaje w wyniku przyłączeniu się jonu H+ do cząsteczki amoniaku, a atom azotu pełni w reakcji funkcję (akceptora / donora) pary elektronowej. Kation wodoru tworzy z atomem azotu wiązanie nazywane (koordynacyjnym / wodorowym).

Zadanie 5. (1 pkt)

Metale Podaj/wymień

Proces, w którym substancja aktywna chemicznie w danym środowisku tworzy powłokę ochronną na jego powierzchni − w wyniku reakcji chemicznej tej substancji ze środowiskiem − znalazł praktyczne zastosowanie w transporcie stężonego kwasu azotowego(V). Kwas ten jest transportowany w cysternach wykonanych z pewnego metalu, który reaguje z tym kwasem i tworzy warstwę tlenkową − barierę ochronną, która zapobiega dalszej reakcji, ale nie wpływa na właściwości fizyczne i chemiczne kwasu.

Źródło: K.H. Lautenschläger, W. Schröter, A. Wanninger, Nowoczesne kompendium chemii, Warszawa 2007 i www.lag.eu.

Uzupełnij poniższe zdania. Podaj wzór cząsteczkowy produktu reakcji metalu ze stężonym kwasem azotowym(V). Podaj nazwę procesu opisanego w informacji wstępnej.

Odporność metalu, z którego wykonuje się cysterny, na działanie stężonego kwasu azotowego(V) wynika z powstania na powierzchni metalu warstewki związku o wzorze .
Proces ten jest nazywa się .

Zadanie 6. (1 pkt)

Rozpuszczalność substancji Podaj i uzasadnij/wyjaśnij

Wykres przedstawia rozpuszczalność chloranu(V) potasu w wodzie w zakresie temperatur 0°C – 80°C.

Źródło: W. Mizerski, Tablice chemiczne, Warszawa 2004.

Przeprowadzono eksperyment, którego przebieg przedstawiono na poniższym schemacie.

Następnie zawartość zlewki ogrzano do temperatury 45°C.

Określ, czy po podgrzaniu sól w zlewce uległa całkowitemu rozpuszczeniu i czy uzyskano jednorodny roztwór. Odpowiedź uzasadnij.

Rozstrzygnięcie:

Uzasadnienie:

Zadanie 7. (2 pkt)

Stechiometryczny stosunek reagentów pH Podaj i uzasadnij/wyjaśnij Podaj/wymień

W celu przeprowadzenia doświadczenia przygotowano wodne roztwory substancji o wzorach: HCI, H2SO4 i NaOH. Stężenia molowe roztworów były jednakowe: 0,1 mol∙dm–3. W doświadczeniu użyto 10 cm3 roztworów NaOH i HCI oraz pewnej objętości x roztworu H2SO4, jak pokazano na poniższym schemacie:

7.1. (0–1)

Po wymieszaniu odczynników do probówki I dodano kilka kropel roztworu czerwieni Kongo.

Podaj barwę zawartości probówki I po dodaniu roztworu wskaźnika.

7.2. (0–1)

Po wymieszaniu odczynników do probówki II dodano kilka kropel alkoholowego roztworu fenoloftaleiny. Fotografia przedstawia wygląd zawartości tej probówki po dodaniu wskaźnika.

Rozstrzygnij, czy roztwór kwasu siarkowego(VI) dodany do probówki II może mieć objętość 10 cm3. Odpowiedź uzasadnij.

Rozstrzygnięcie:

Uzasadnienie:

Zadanie 8. (1 pkt)

Budowa i działanie ogniw Podaj/wymień

Podczas pracy (rozładowywania) akumulatora kwasowo-ołowiowego zachodzi reakcja opisana następującym równaniem:

Pb + PbO2 + 2H2SO4 → 2PbSO4 + 2H2O

Bateria jest ogniwem galwanicznym, a podczas jej rozładowywania, na jej elektrodach wykonanych z materiału biorącego udział w reakcjach elektrodowych, zachodzą procesy oznaczone cyframi I i II:

I:
II:
Pb → Pb2+ + 2e
PbO2 + 4H+ + 2e → Pb2+ + 2H2O
Źródło: K.H. Lautenschläger, W. Schröter, A. Wanninger, Nowoczesne kompendium chemii, Warszawa 2007.

Uzupełnij schemat tak, aby przedstawiał schemat opisanego wyżej ogniwa galwanicznego. Luki uzupełnij wzorami substancji, które tworzą elektrody (anodę i katodę) w tym ogniwie.

(–): | H2SO4 | :(+)

Zadanie 9. (2 pkt)

Sole Szybkość reakcji Zamknięte (np. testowe, prawda/fałsz)

Wodne roztwory manganianu(VII) potasu nie są zbyt stabilne, ze względu na reakcję rozkładu tej substancji z wodą, jak na poniższym schemacie:

MnO4 + H2O → MnO2 (s) + O2 (g) + OH

Reakcję rozkładu KMnO4 przyspieszają takie czynniki jak światło, podwyższona temperatura, kwasy, tlenek manganu(IV).

9.1. (0–1)

Przyspieszenie reakcji chemicznej przez jeden z produktów reakcji nazywamy autokatalizą, a produkt pełniący rolę katalizatora − autokatalizatorem.

Poniżej przedstawiono typowy wykres obrazujący zmianę szybkości reakcji autokatalitycznej względem czasu reakcji.

Uzupełnij poniższe zdania tak, aby zawierały informacje prawdziwe. W każdym nawiasie podkreśl właściwe określenie.

Reakcja autokatalityczna zachodzi przy (stałym / zmiennym) stężeniu katalizatora. Szybkość takiej reakcji początkowo wzrasta w miarę jej postępu i związanego z tym (wzrostu / spadku) stężenia produktu, który jest jej katalizatorem. Następnie szybkość autokatalitycznej reakcji maleje z powodu (wzrostu / spadku) stężenia substratów.

9.2. (0–1)

Probówkę zawierającą wodny roztwór KMnO4 umieszczono w łaźni wodnej i ogrzewano przez pewien czas.

Oceń poniższe fotografie (A−D) i wskaż te, które przedstawiają zawartość probówki z roztworem przed i po ogrzaniu. Wpisz do tabeli odpowiednie oznaczenia literowe fotografii probówek.

Oznaczenie literowe fotografii:
przed ogrzewaniem
po ogrzewaniu

Zadanie 10. (3 pkt)

Podstawy chemii organicznej Zamknięte (np. testowe, prawda/fałsz) Podaj/wymień

Na wykresie przedstawiono wartości temperatur wrzenia (pod ciśnieniem 1013 hPa) siedmiu nierozgałęzionych alkanów.

Źródło: CRC Handbook of Chemistry and Physics 97th Edition, CRC Press 2017.

10.1. (0–1)

Oceń, czy poniższe stwierdzenia są prawdziwe. Zaznacz P, jeśli stwierdzenie jest prawdziwe, albo F – jeśli jest fałszywe.

1. W temperaturze 25°C i ciśnieniu 1013 hPa, butan jest gazem. P F
2. Na podstawie analizy wykresu można stwierdzić, że temperatura wrzenia pentanu pod ciśnieniem 1013 hPa wynosi około 25°C P F

10.2. (0–2)

Poniżej podano wzory półstrukturalne i temperatury wrzenia trzech izomerów heksanu.

Uzupełnij poniższe zdania tak, aby zawierały informacje prawdziwe. W każdym nawiasie podkreśl właściwe określenie. Podaj nazwę systematyczną najbardziej lotnego izomeru heksanu.

Izomery heksanu o rozgałęzionym łańcuchu mają (niższą / wyższą) temperaturę wrzenia niż węglowodór o łańcuchu prostym. Im większa jest liczba rozgałęzień tym temperatura wrzenia związku jest (niższa / wyższa).

Nazwa systematyczna najbardziej lotnego izomeru:

Zadanie 11. (1 pkt)

Peptydy i białka Podaj/wymień

Pewien liniowy tripeptyd składa się wyłącznie z reszt glicyny i seryny. Jeden mol tego związku zawiera 80 gramów tlenu.

Podaj wszystkie możliwe sekwencje aminokwasów jakie mogą wystąpić w opisywanym tripeptydzie. Zastosuj trzyliterowe kody aminokwasów.

Zadanie 12. (2 pkt)

Podstawy chemii organicznej Estry i tłuszcze Narysuj/zapisz wzór Podaj/wymień

Organiczny związek X otrzymano w reakcji pewnego alkenu z wodą w środowisku kwaśnym. W obecności kwasu siarkowego(VI) związek ten reaguje ze związkiem Z.

W tej reakcji powstaje przedstawiony poniżej produkt organiczny, a produktem ubocznym jest woda.

12.1. (0–1)

Uzupełnij poniższą tabelę. Narysuj wzory półstrukturalne (skrócone) alkenu oraz związków oznaczonych literami X i Z.

Alken Związek X Związek Z

12.2. (0–1)

Podaj nazwę typu reakcji (addycja, eliminacja, substytucja) oraz nazwę mechanizmu (elektrofilowy, nukleofilowy, rodnikowy), w wyniku którego zachodzi przemiana oznaczona na schemacie numerem 1.

Typ reakcji:

Mechanizm reakcji:

Zadanie 13. (1 pkt)

Identyfikacja związków organicznych Uzupełnij/narysuj wykres, schemat lub tabelę

Cztery probówki oznaczone literami A−D zawierały w przypadkowej kolejności następujące bezbarwne ciecze: propan-1-ol, propanal, kwas propionowy (kwas propanowy) i glicerol(propan-1,2,3-triol).

W celu rozróżnienia tych substancji przeprowadzono dwuetapowy eksperyment. Do każdej probówki dodano świeżo wytrąconą zasadową zawiesinę wodorotlenku miedzi(II). W pierwszym etapie doświadczenia w dwóch probówkach zaobserwowano objawy reakcji i na tej podstawie zidentyfikowano dwie substancje. Następnie zawartość pozostałych probówek, w których początkowo nie zaobserwowano oznak reakcji, ogrzewano w łaźni wodnej. Wynik doświadczenia przedstawiają poniższe fotografie.

Uzupełnij poniższą tabelę. Napisz nazwy substancji zidentyfikowanych w pierwszym etapie doświadczenia oraz oznaczenia literowe, które odpowiadają probówkom z tymi substancjami. Napisz w formie jonowej skróconej równanie reakcji zachodzącej w probówce A − wykorzystaj wzory półstrukturalne (skrócone) związków organicznych.

Nazwa substancji Oznaczenie probówki

Równanie reakcji zachodzącej w probówce A:

Zadanie 14. (1 pkt)

Aldehydy Podaj/wymień

Reakcje dysproporcjonowania są szczególnym rodzajem reakcji redoks, w których część atomów danego pierwiastka w związku ulega redukcji, a część utlenieniu. Przykładem takiej reakcją jest reakcja Cannizzaro, w której cząsteczki aldehydu są utleniane do soli kwasu karboksylowego i redukowane do alkoholu w środowisku silnie zasadowym, jak przedstawiono na poniższym równaniu reakcji:

2R–CHO + OH → R–CH2–OH + R–COO

Reakcja ta zachodzi tylko w przypadku aldehydów pozbawionych atomu wodoru przy węglu związanym z grupą aldehydową.

Źródło: R. T. Morrison, R. N. Boyd, Chemia organiczna, Warszawa 2010.

Poniżej podano wzory czterech aldehydów.

Spośród aldehydów o wzorach oznaczonych literami A−D wybierz wszystkie, które ulegają reakcji Cannizzaro. Podaj oznaczenia literowe, które odpowiadają wybranym aldehydom.

Zadanie 15. (1 pkt)

Bilans elektronowy Napisz równanie reakcji

Reakcje dysproporcjonowania są szczególnym rodzajem reakcji redoks, w których część atomów danego pierwiastka w związku ulega redukcji, a część utlenieniu. Przykładem takiej reakcją jest reakcja Cannizzaro, w której cząsteczki aldehydu są utleniane do soli kwasu karboksylowego i redukowane do alkoholu w środowisku silnie zasadowym, jak przedstawiono na poniższym równaniu reakcji:

2R–CHO + OH → R–CH2–OH + R–COO

Reakcja ta zachodzi tylko w przypadku aldehydów pozbawionych atomu wodoru przy węglu związanym z grupą aldehydową.

Źródło: R. T. Morrison, R. N. Boyd, Chemia organiczna, Warszawa 2010.

W obecności jonów OH formaldehyd ulega reakcji Cannizzaro.

Napisz w formie jonowej skróconej, z uwzględnieniem liczby oddawanych lub pobieranych elektronów (zapis jonowo-elektronowy), równania reakcji utleniania i redukcji formaldehydu w reakcji Cannizzaro.

Równanie reakcji utleniania:

Równanie reakcji redukcji:

Zadanie 16. (3 pkt)

Stopnie utlenienia Aminy Izomeria optyczna Uzupełnij/narysuj wykres, schemat lub tabelę Zamknięte (np. testowe, prawda/fałsz) Podaj i uzasadnij/wyjaśnij

Poniżej podano wzory dwóch związków organicznych: noradrenaliny (norepinefryny) i dopaminy.

16.1. (0–1)

Uzupełnij poniższą tabelę. Określ formalne stany utlenienia atomu węgla oznaczonego literą a we wzorze noradrenaliny oraz atomu węgla oznaczonego literą b we wzorze dopaminy.

atom węgla a b
stopień utlenienia

16.2. (0–1)

Uzupełnij poniższe zdania tak, aby zawierały informacje prawdziwe. Podkreśl w każdym nawiasie właściwe określenie.

Noradrenalina i dopamina należą do amin (alifatycznych / aromatycznych). Zarówno noradrenalinę, jak i dopaminę zaliczamy do amin (pierwszorzędowych / drugorzędowych). W reakcji amin z kwasem solnym powstają sole o budowie jonowej. W tej reakcji cząsteczki amin pełnią funkcję (kwasu / zasady) Brønsteda.

16.3. (0–1)

Rozstrzygnij, która z cząsteczek − noradrenaliny czy dopaminy − jest związkiem chiralnym. Odpowiedź uzasadnij.

Rozstrzygnięcie:

Uzasadnienie: