Chemia - Matura Czerwiec 2023, Poziom rozszerzony (Formuła 2023) - Zadanie 26.
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.
Wzór związku organicznego A:
| Wzór związku X | Wzór związku Y |
|---|---|
Rozwiązanie
Zasady oceniania
4 pkt – zastosowanie poprawnej metody, tj. wykorzystanie związku między danymi w zadaniu
a szukanym wzorem elementarnym, poprawne wykonanie obliczeń, ustalenie wzoru
empirycznego związku A, podanie poprawnego wzoru półstrukturalnego (grupowego)
związku A oraz podanie dwóch poprawnych wzorów półstrukturalnych (grupowych)
opisanych związków X i Y.
3 pkt – zastosowanie poprawnej metody, tj. wykorzystanie związku między danymi w zadaniu
a szukanym wzorem elementarnym, poprawne wykonanie obliczeń, ustalenie wzoru
empirycznego związku A, podanie poprawnego wzoru półstrukturalnego (grupowego)
związku A oraz podanie jednego poprawnego wzoru półstrukturalnego (grupowego)
opisanych związków X lub Y.
2 pkt – zastosowanie poprawnej metody, tj. wykorzystanie związku między danymi w zadaniu
a szukanym wzorem elementarnym, poprawne wykonanie obliczeń, ustalenie wzoru
empirycznego związku A oraz podanie poprawnego wzoru półstrukturalnego
(grupowego) związku A.
1 pkt – zastosowanie poprawnej metody, tj. wykorzystanie związku między danymi w zadaniu
a szukanym wzorem elementarnym, poprawne wykonanie obliczeń, ustalenie wzoru
empirycznego związku A.
ALBO
– zastosowanie poprawnej metody, tj. wykorzystanie związku między danymi
w zadaniu a szukanym wzorem elementarnym, ale popełnienie błędów
rachunkowych lub błędów nieuwagi, które w konsekwencji mogą doprowadzić do
podania niepoprawnego wzoru półstrukturalnego (grupowy) związku A
0 pkt – rozwiązanie błędne albo brak rozwiązania.
Uwaga: Niepodanie przez zdającego wzoru empirycznego związku A przy wykonywaniu
obliczeń i poprawne napisanie wzoru półstrukturalnego związku A nie skutkuje
utratą punktu.
Uwaga: Zastosowanie niepoprawnej metody rozwiązania zadania rachunkowego albo brak
rozwiązania zadania rachunkowego powoduje utratę 4 punktów.
Przykładowe rozwiązania
Sposób 1.
8,8 g CO2
⸺
x
⇒ x = 2,4 g C
3,6 g H2O
⸺
y
⇒ y = 0,4 g H
4,4 g – (2,4 g + 0,4 g) = 1, 6 g ⇒ masa tlenu
Stosunek liczb moli: nC : nH : nO = 2,412 : 0,41 : 1,616 = 0,2 : 0,4 : 0,1 = 2 : 4 : 1
Wzór empiryczny: C2H4O
Wzór półstrukturalny (grupowy) związku A: CH3CH2CH2COOH
Wzór związku X: CH3CH(CH3)COOH
Wzór związku Y: CH2(OH)CH2CH2CHO
Sposób 2.
𝐶𝑥𝐻𝑦𝑂𝑧 + 4𝑥 + 𝑦 − 2𝑧4 𝑂2 → 𝑥𝐶𝑂2 + y2 𝐻2𝑂
𝑛𝐶𝑂2 = 8,8 𝑔44 𝑔𝑚𝑜𝑙 = 0,2 𝑚𝑜𝑙
𝑛𝐻2𝑂 = 3,6 𝑔18 𝑔𝑚𝑜𝑙 = 0,2 𝑚𝑜𝑙
𝑦2 = 0,2 ⇒ 𝑦 = 0,1 𝑚𝑜𝑙
4𝑥 + 𝑦 − 2𝑧4 = 0,25 ⇒ 𝑧 = 0,1 𝑚𝑜𝑙
Stosunek liczb moli: nC : nH : nO = 0,2 : 0,4 : 0,1 = 2 : 4 : 1
Wzór empiryczny: C2H4O
Wzór półstrukturalny (grupowy) związku A: CH3CH2CH2COOH
Wzór związku X: CH3CH(CH3)COOH
Wzór związku Y: CH2(OH)CH2CH2CHO
