Zadania maturalne z chemii

Matura Czerwiec 2024, Poziom rozszerzony (Formuła 2023) - Zadanie 5. (4 pkt)

Szybkość reakcji Oblicz

Równanie kinetyczne wyznacza się doświadczalnie. W tym celu dokonuje się wielokrotnego pomiaru szybkości reakcji przy zmianie stężenia tylko jednego z reagentów. Takie postępowanie pozwala określić, jak zmiana stężenia wpływa na wartość szybkości reakcji. Przeprowadzono trzy doświadczenia, w których określono początkową szybkość reakcji przebiegającej w temperaturze T według równania:

S₂O²⁻₈ (aq) + 3I⁻ (aq) → 2SO²⁻₄ (aq) + I⁻₃ (aq)

Równanie kinetyczne przedstawionego procesu ma postać:

𝑣 = 𝑘 ∙ c ^𝑚_{S₂O²⁻₈} ∙ c^𝑛_I⁻

Wartości stężenia jonów S₂O²⁻₈ i I⁻ oraz uzyskane wartości początkowej szybkości zaniku jonów S₂O²⁻₈ podano w poniższej tabeli. Przedstawione dane pozwoliły określić współczynniki 𝑚 i 𝑛 w równaniu kinetycznym tej reakcji.

Doświadczenie	Początkowe stężenie, mol · dm⁻³		Początkowa szybkość, mol · dm⁻³ ∙ s⁻¹
Doświadczenie	S₂O²⁻₈	I⁻	Początkowa szybkość, mol · dm⁻³ ∙ s⁻¹
1.	0,15	0,21	1,14
2.	0,22	0,21	1,70
3.	0,22	0,12	0,98

Na podstawie: L. Jones, P. Atkins, Chemia ogólna. Cząsteczki, materia, reakcje, Warszawa 2004.

Oblicz szybkość reakcji (wyrażoną w jednostce: mol · dm⁻³ · s⁻¹) w doświadczeniu 1. w chwili, gdy w wyniku zachodzącej reakcji stężenie jonów S₂O²⁻₈ obniży się do wartości 0,10 mol · dm⁻³.

Matura Maj 2024, Poziom rozszerzony (Formuła 2023) - Zadanie 6. (3 pkt)

Szybkość reakcji Stężenia roztworów Uzupełnij/narysuj wykres, schemat lub tabelę Zamknięte (np. testowe, prawda/fałsz)

Nadtlenek wodoru jest to substancja nietrwała, którą należy przechowywać w zimnym i ciemnym miejscu, gdyż w innych warunkach ulega powolnemu rozkładowi. Postęp rozkładu nadtlenku wodoru można badać np. za pomocą techniki miareczkowania.

W termostatowanym naczyniu umieszczono roztwór H₂O₂ o pewnym stężeniu, który utrzymywano w temperaturze 40 °C. W równych odstępach czasowych z tego roztworu pobierano próbki, które schładzano i miareczkowano za pomocą zakwaszonego roztworu manganianu(VII) potasu o stężeniu 0,0020 mol ∙ dm⁻³. Podczas miareczkowania zachodziła reakcja opisana równaniem:

2KMnO₄ + 5H₂O₂ + 3H₂SO₄ → 2MnSO₄ + 5O₂ + K₂SO₄ + 8H₂O

Wyznaczenie objętości zużytego roztworu KMnO₄ pozwoliło obliczyć stężenie molowe H₂O₂ w próbce.

Objętość każdej pobieranej próbki była równa 2,0 cm³. Uzyskane wyniki przedstawiono w tabeli.


Czas, minuty	0	10	20	30
Objętość KMnO₄, cm³	19,1	14,2	9,9	6,2

6.1. (0–2)

Uzupełnij poniższą tabelę, a następnie narysuj wykres przedstawiający zależność stężenia nadtlenku wodoru od czasu. Wartość stężenia zapisz w zaokrągleniu do trzeciego miejsca po przecinku.


Czas, minuty	0	10	20	30
Stężenie molowe H₂O₂, mol ∙ dm⁻³	0,048	0,036

Obliczenia pomocnicze:

6.2. (0–1)

Uzupełnij zdania. Wybierz i zaznacz jedną odpowiedź spośród podanych w każdym nawiasie.

Szybkość reakcji rozkładu nadtlenku wodoru wraz z upływem czasu (rośnie / maleje / nie ulega zmianie).
Szybkość reakcji rozkładu nadtlenku wodoru w temperaturze 40 °C jest (większa niż / mniejsza niż / taka sama jak) w temperaturze 20 °C.

Matura Czerwiec 2024, Poziom rozszerzony (Formuła 2023) - Zadanie 6. (1 pkt)

pH Zamknięte (np. testowe, prawda/fałsz)

Badano szybkość reakcji opisanej równaniem

(CH₃)₃CCl (c) + H₂O (c) → (CH₃)₃C(OH) (aq) + HCl (aq)

Dokończ zdanie. Wybierz odpowiedź A albo B i jej uzasadnienie 1., 2. albo 3.

Pomiar pH roztworu, w którym zachodzi opisana reakcja,

A.	pozwala na wyznaczenie szybkości tej reakcji,	ponieważ w miarę jej postępu	1.	pH roztworu pozostaje stałe.
A.	pozwala na wyznaczenie szybkości tej reakcji,		2.	pH roztworu maleje.
B.	nie umożliwia wyznaczenia szybkości tej reakcji,		2.	pH roztworu maleje.
B.	nie umożliwia wyznaczenia szybkości tej reakcji,		3.	pH roztworu rośnie.

Matura Maj 2024, Poziom rozszerzony (Formuła 2023) - Zadanie 7. (2 pkt)

pH Oblicz

Reakcja kwasu solnego z wodorotlenkiem baru przebiega zgodnie z równaniem:

H₃O⁺ + OH^– → 2H₂O

Oblicz, ile cm³ wodnego roztworu wodorotlenku baru o stężeniu molowym równym 0,020 mol ∙ dm⁻³ należy dodać do 25 cm³ kwasu solnego o pH = 1,5, aby otrzymany roztwór miał pH równe 3,7. Przyjmij, że objętość powstałego roztworu jest sumą objętości użytych roztworów.

Matura Czerwiec 2024, Poziom rozszerzony (Formuła 2023) - Zadanie 7. (1 pkt)

Wpływ czynników na przebieg reakcji Zamknięte (np. testowe, prawda/fałsz)

Poniżej przedstawiono równanie syntezy chlorowodoru.

H₂ (g) + Cl₂ (g) ⇄ 2HCl (g)

Tę reakcję prowadzono w zamkniętym reaktorze i po pewnym czasie w układzie reakcyjnym ustaliła się równowaga.

Odczytaj w tablicy wartość standardowej molowej entalpii tworzenia HCl i oceń prawdziwość poniższych zdań. Zaznacz P, jeśli zdanie jest prawdziwe, albo F – jeśli jest fałszywe.


1.	Podwyższenie temperatury (w warunkach izobarycznych) skutkuje wzrostem wydajności tworzenia chlorowodoru.	P	F
2.	Zmiana ciśnienia (w warunkach izotermicznych) nie wpływa na wydajność tworzenia chlorowodoru.	P	F

Matura Maj 2024, Poziom rozszerzony (Formuła 2023) - Zadanie 8. (2 pkt)

Rozpuszczalność substancji Podaj/wymień

Zmieszano równe objętości dwóch wodnych roztworów: azotanu(V) srebra(I) o stężeniu c₁ = 1 ∙ 10⁻⁴ mol ∙ dm⁻³ i chlorku potasu o stężeniu c₂ = 2 ∙ 10⁻⁶ mol ∙ dm⁻³. Podczas doświadczenia utrzymywano temperaturę równą 25 °C.

Uzupełnij poniższe zdania. Wpisz wartość iloczynu stężeń kationów srebra(I) i anionów chlorkowych po zmieszaniu roztworów oraz wybierz i zaznacz jedną odpowiedź spośród podanych w każdym nawiasie.

Iloczyn stężeń kationów srebra(I) i anionów chlorkowych w otrzymanej mieszaninie jest równy . Jego wartość jest (mniejsza / większa) od wartości iloczynu rozpuszczalności chlorku srebra(I), dlatego osad tej soli się (nie wytrąci / wytrąci).

Obliczenia pomocnicze:

Matura Czerwiec 2024, Poziom rozszerzony (Formuła 2023) - Zadanie 8. (1 pkt)

Energetyka reakcji Podaj i uzasadnij/wyjaśnij

Reakcja tlenku węgla(IV) z wodorem przebiega zgodnie z równaniem:

CO₂ (g) + H₂ (g) ⇄ CO (g) + H₂O (g)

W tabeli przedstawiono wartości stężeniowej stałej równowagi Kc tej reakcji w wybranych temperaturach.


Temperatura, K	400	600	800	1000
Stała równowagi	6,47 ∙ 10^–4	3,54 ∙ 10^–2	2,37 ∙ 10^–1	6,97 ∙ 10^–1

Na podstawie: W. Mizerski, Tablice chemiczne, Warszawa 2013.

Rozstrzygnij, czy reakcja tlenku węgla(IV) z wodorem jest procesem endoenergetycznym. Odpowiedź uzasadnij.

Rozstrzygnięcie:

Uzasadnienie:

Matura Maj 2024, Poziom rozszerzony (Formuła 2023) - Zadanie 9. (2 pkt)

Sole Uzupełnij/narysuj wykres, schemat lub tabelę Zamknięte (np. testowe, prawda/fałsz)

Zbadano odczyn wodnych roztworów trzech soli: NaHCO₃, ZnCl₂ i CH₃COONH₄ za pomocą uniwersalnych papierków wskaźnikowych. Wyniki doświadczenia pokazano na zdjęciu.

9.1. (0–1)

Uzupełnij tabelę. Przyporządkuj numery probówek do wzorów badanych soli.

Wzór soli	Numer probówki
NaHCO₃
ZnCl₂
CH₃COONH₄

9.2. (0–1)

Oceń prawdziwość poniższych zdań. Zaznacz P, jeśli zdanie jest prawdziwe, albo F – jeśli jest fałszywe.


1.	W roztworze znajdującym się w probówce 1. reakcji z wodą uległy aniony, a w roztworze, który umieszczono w probówce 3., reakcji z wodą uległy kationy.	P	F
2.	W roztworze, który umieszczono w probówce 2., reakcji z wodą uległy zarówno kationy, jak i aniony.	P	F

Matura Czerwiec 2024, Poziom rozszerzony (Formuła 2023) - Zadanie 9. (2 pkt)

Stan równowagi Oblicz

Reakcja tlenku węgla(IV) z wodorem przebiega zgodnie z równaniem:

CO₂ (g) + H₂ (g) ⇄ CO (g) + H₂O (g)

W tabeli przedstawiono wartości stężeniowej stałej równowagi Kc tej reakcji w wybranych temperaturach.


Temperatura, K	400	600	800	1000
Stała równowagi	6,47 ∙ 10^–4	3,54 ∙ 10^–2	2,37 ∙ 10^–1	6,97 ∙ 10^–1

Na podstawie: W. Mizerski, Tablice chemiczne, Warszawa 2013.

Do reaktora o stałej pojemności wprowadzono 10 moli tlenku węgla(IV) i 5,0 moli wodoru. Reaktor zamknięto i w temperaturze 800 K zainicjowano reakcję. Po pewnym czasie układ osiągnął stan równowagi.

Oblicz stosunek molowy tlenku węgla(IV) do wodoru w reaktorze po ustaleniu się stanu równowagi w temperaturze 800 K.

Matura Maj 2024, Poziom rozszerzony (Formuła 2023) - Zadanie 10. (2 pkt)

Stężenia roztworów Oblicz

W 150 cm³ wodnego roztworu chlorku manganu(II) o stężeniu molowym 𝑐 = 0,678 mol ∙ dm⁻³ i gęstości 𝑑 = 1,07 g ∙ cm⁻³ rozpuszczono 6,00 g hydratu tej soli o wzorze MnCl₂ ∙ 4H₂O.

Na podstawie: Z. Dobkowska, K.M. Pazdro, Szkolny poradnik chemiczny, Warszawa 2020.

Oblicz, jaki procent masy otrzymanego roztworu stanowi masa chlorku manganu(II). Załóż, że objętość roztworu się nie zmieniła. Przyjmij wartości mas molowych:
M_MnCl₂ = 126 g ∙ mol^–1 oraz M_MnCl₂ ∙ 4H₂O = 198 g ∙ mol^–1.