Zadania maturalne z chemii

111

Matura Maj 2025, Poziom rozszerzony (Formuła 2023) - Zadanie 13. (2 pkt)

Stan równowagi Oblicz

W celu wyznaczenia stężeniowej stałej równowagi syntezy amoniaku w temperaturze 𝑇 do reaktora o stałej pojemności wprowadzono azot i wodór. Początkowe stężenie azotu było równe 0,20 mol ⋅ dm^–3, a początkowe stężenie wodoru wynosiło 0,60 mol ⋅ dm^–3. Następnie reaktor zamknięto i utrzymywano stałą temperaturę 𝑇. W reaktorze zaszła reakcja opisana poniższym równaniem.

N₂ + 3H₂ ⇄ 2NH₃

Po pewnym czasie stwierdzono, że ciśnienie w reaktorze obniżyło się do 75% początkowej wartości i już się nie zmieniało.

Oblicz stężeniową stałą równowagi syntezy amoniaku w temperaturze 𝑻.

112

Matura Czerwiec 2025, Poziom rozszerzony (Formuła 2023) - Zadanie 14. (1 pkt)

Bilans elektronowy Napisz równanie reakcji

Badano reakcje pewnej próbki metalicznego chromu z kwasem solnym w różnych warunkach. Przebieg doświadczenia zilustrowano na schemacie:

W probówce 1. użyto odtlenionego kwasu solnego, czyli takiego, w którym praktycznie nie ma rozpuszczonego tlenu. Dodatkowo na powierzchni roztworu umieszczono warstwę oleju. W takich warunkach chrom reaguje zgodnie z równaniem:

Cr + 2H⁺→ Cr²⁺+ H₂

Na zdjęciach pokazano roztwory otrzymane w probówkach 1. i 2.

Procesy utleniania i redukcji zachodzące w probówce 2. można w uproszczeniu opisać równaniami:

równanie procesu redukcji: 6H⁺ + O₂ + 6e^– → H₂ + 2H₂O
równanie procesu utleniania: Cr → Cr³⁺ + 3e^–

Napisz w formie jonowej skróconej sumaryczne równanie reakcji zachodzącej w probówce 2.

113

Matura Maj 2025, Poziom rozszerzony (Formuła 2023) - Zadanie 14. (3 pkt)

Budowa i działanie ogniw Uzupełnij/narysuj wykres, schemat lub tabelę Zamknięte (np. testowe, prawda/fałsz)

W trzech standardowych półogniwach A, B i C ustalają się równowagi opisane poniższymi równaniami.

półogniwo A    MnO^–₄ + 8H⁺ + 5e^– ⇄ Mn²⁺ + 4H₂O
półogniwo B    Br₂ + 2e^– ⇄ 2Br^–
półogniwo C    Co³⁺ + e^– ⇄ Co²⁺

14.1. (0–2)

Uzupełnij zdania. Zaznacz jedną odpowiedź spośród podanych w każdym nawiasie. Następnie napisz, z którym półogniwem (B albo C) w warunkach standardowych należy połączyć półogniwo A, aby podczas pracy ogniwa malało pH roztworu w tym półogniwie.

Aby podczas pracy ogniwa malało pH roztworu w półogniwie A, stężenie jonów H⁺ musi się (zwiększać / zmniejszać). Oznacza to, że w tym półogniwie zachodzi proces (redukcji / utleniania), a drugie półogniwo pełni funkcję (anody / katody). Opisany warunek spełnia ogniwo zbudowane z półogniwa A połączonego z półogniwem .

14.2. (0–1)

Uzupełnij poniższy zapis tak, aby powstał schemat ogniwa galwanicznego zbudowanego z półogniw B oraz C generującego prąd w warunkach standardowych.

(–) Pt | || | Pt (+)

114

Matura Czerwiec 2025, Poziom rozszerzony (Formuła 2023) - Zadanie 15. (1 pkt)

Sole Podaj/zinterpretuj przebieg reakcji

Badano reakcje pewnej próbki metalicznego chromu z kwasem solnym w różnych warunkach. Przebieg doświadczenia zilustrowano na schemacie:

Cr + 2H⁺→ Cr²⁺+ H₂

Na zdjęciach pokazano roztwory otrzymane w probówkach 1. i 2.

Do probówki zawierającej wodny roztwór chlorku chromu(III) dodano w nadmiarze wodny roztwór wodorotlenku sodu i otrzymano klarowny roztwór. Następnie do tego roztworu wprowadzono wodny roztwór nadtlenku wodoru.

Na którym zdjęciu przedstawiono wygląd zawartości probówki po zakończeniu opisanego doświadczenia? Zaznacz literę A, B, C albo D.

115

Matura Maj 2025, Poziom rozszerzony (Formuła 2023) - Zadanie 15. (2 pkt)

Energetyka reakcji Oblicz

Gaz LPG, stosowany do napędu samochodów, jest mieszaniną propanu i butanu. W zbiorniku z LPG panuje ciśnienie 𝑝, w którym ta mieszanina jest cieczą. W zależności od pory roku stosuje się dwa rodzaje LPG: zimowy i letni. Skład przykładowych ciekłych mieszanin LPG (w przeliczeniu na stosunek molowy) i odpowiadające im gęstości zestawiono w tabeli.

	Rodzaj mieszaniny
	zimowy LPG	letni LPG
𝑛_propanu ∶ 𝑛_butanu	70 : 30	30 : 70
Gęstość, g ∙ cm⁻³ (T = 273 K)	0,54	0,56

Na podstawie: https://www.e-petrol.pl

Standardowe entalpie spalania propanu i butanu podano poniżej.

Δ𝐻^o_{propan (g)} = – 2219 kJ · mol^–1
Δ𝐻^o_{butan (g)} = – 2878 kJ · mol^–1

Wykonano doświadczenie. Próbkę 1,0 dm³ letniego LPG przeprowadzono w stan gazowy i spalono.

Oblicz energię, która wydzieli się do otoczenia w wyniku całkowitego spalenia 1,0 dm³ letniego LPG. Wynik podaj w kilodżulach. Przyjmij, że wartości entalpii spalania węglowodorów są takie same jak w warunkach standardowych. Załóż, że powyższe wartości nie ulegają zmianie wraz ze zmianą temperatury oraz że energia jest wymieniana z otoczeniem wyłącznie na sposób ciepła.

116

Matura Czerwiec 2025, Poziom rozszerzony (Formuła 2023) - Zadanie 16. (3 pkt)

Stechiometria - ogólne Oblicz

Mosiądze to stopy miedzi i cynku, w których zawartość cynku stanowi do 40% masy stopu. Brąz cynowy to stop miedzi i cyny, w którym masa cyny nie przekracza 20%.

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

W celu identyfikacji pewnego stopu miedzi poddano analizie jego próbkę o masie 3,712 g, którą roztworzono w kwasie azotowym(V). Otrzymany roztwór przeniesiono do kolby miarowej, uzupełniono wodą do 500 cm³ i wymieszano.

Z tak otrzymanego roztworu pobrano pipetą 25,0 cm³, wprowadzono do kolby i dodano nadmiar wodnego roztworu jodku potasu. Zaszła reakcja chemiczna zilustrowana równaniem:

2Cu²⁺ + 4l^– → 2CuI + I₂

Ilość wydzielonego jodu oznaczono metodą miareczkowania roztworem tiosiarczanu(VI) sodu (Na₂S₂O₃). Przebiegła reakcja opisana równaniem:

I₂ + 2S₂O^2–₃ →2l^– + S₄O^2–₆

Zużyto 17,80 cm³ wodnego roztworu tiosiarczanu(VI) sodu o stężeniu 0,1175 mol ∙ dm^–3.

Oblicz, jaki procent masy badanego stopu stanowi miedź. Rozstrzygnij, czy ten stop jest brązem czy mosiądzem.

Rozstrzygnięcie:

117

Matura Maj 2025, Poziom rozszerzony (Formuła 2023) - Zadanie 16. (1 pkt)

Energetyka reakcji Zamknięte (np. testowe, prawda/fałsz)

	Rodzaj mieszaniny
	zimowy LPG	letni LPG
𝑛_propanu ∶ 𝑛_butanu	70 : 30	30 : 70
Gęstość, g ∙ cm⁻³ (T = 273 K)	0,54	0,56

Na podstawie: https://www.e-petrol.pl

Standardowe entalpie spalania propanu i butanu podano poniżej.

Δ𝐻^o_{propan (g)} = – 2219 kJ · mol^–1
Δ𝐻^o_{butan (g)} = – 2878 kJ · mol^–1

Uzupełnij zdania. Zaznacz jedną odpowiedź spośród podanych w każdym nawiasie.

Ilość energii wydzielana podczas całkowitego spalania 1,0 dm³ zimowego LPG jest (mniejsza niż / taka sama jak / większa niż) ilość energii wydzielana podczas całkowitego spalania tej samej objętości letniego LPG.
Ilość CO₂ emitowanego do atmosfery podczas spalania 1,0 dm³ LPG jest większa w przypadku (letniego / zimowego) LPG.

118

Matura Czerwiec 2025, Poziom rozszerzony (Formuła 2023) - Zadanie 17. (2 pkt)

Budowa i działanie ogniw SEM Napisz równanie reakcji Oblicz

W akumulatorze kadmowo-niklowym elektrodą dodatnią jest tlenek wodorotlenek niklu(III) o wzorze NiO(OH), elektrodą ujemną jest metaliczny kadm, a elektrolitem – roztwór KOH. Produktami rozładowania tego akumulatora są wodorotlenki niklu(II) i kadmu(II). W tabeli przedstawiono potencjały standardowe wybranych reakcji redukcji z udziałem kadmu i niklu oraz ich związków.

Równanie reakcji redukcji	Potencjał standardowy 𝐸°,V
Cd²⁺ + 2e^– ⇄ Cd	‒ 0,40
Cd(OH)₂ + 2e^– ⇄ Cd + 2OH^‒	‒ 0,81
Ni²⁺ + 2e^– ⇄ Ni	‒ 0,26
NiO(OH) + H₂O + e^– ⇄ Ni(OH)₂ + OH^‒	+ 0,52
Ni(OH)₂ + 2e^– ⇄ Ni + 2OH^‒	– 0,72

Na podstawie: Handbook of Chemistry and Physics 97th, CRC Press 2017.

17.1. (0–1)

Napisz w formie cząsteczkowej równanie reakcji zachodzącej podczas pracy – rozładowywania – akumulatora kadmowo-niklowego.

17.2. (0–1)

Wybierz z tabeli odpowiednie wartości potencjałów standardowych i oblicz siłę elektromotoryczną SEM tego akumulatora.

119

Matura Maj 2025, Poziom rozszerzony (Formuła 2023) - Zadanie 17. (3 pkt)

Podstawy chemii organicznej Węglowodory alifatyczne Uzupełnij/narysuj wykres, schemat lub tabelę

Reakcja addycji halogenowodorów do niesymetrycznych alkenów zwykle przebiega zgodnie z regułą Markownikowa. Również przyłączenie cząsteczki wody do podwójnego wiązania, które zachodzi w środowisku kwasowym, prowadzi do powstania alkoholu o możliwie najwyższej rzędowości. Odstępstwa od tej reguły obserwuje się w reakcjach addycji wody przebiegających z udziałem wodorku boru (BH₃) i nadtlenku wodoru (H₂O₂) w obecności jonów wodorotlenkowych (OH^–). Takie postępowanie pozwala uzyskać alkohol, który jest produktem reakcji przebiegającej niezgodnie z regułą Markownikowa.

Na podstawie: J. McMurry, Chemia organiczna, Warszawa 2018.

17.1. (0–2)

Uzupełnij poniższe schematy. Napisz w każdym z nich:

wzór półstrukturalny (grupowy) alkenu – organicznego substratu przemiany
niezbędne warunki prowadzenia procesu.

17.2. (0–1)

Kamfen jest składnikiem wielu olejków eterycznych.

Uzupełnij wzory produktów przemian opisanych poniższymi schematami:

addycji HBr przebiegającej zgodnie z regułą Markownikowa
addycji H₂O przebiegającej niezgodnie z regułą Markownikowa.

120

Matura Czerwiec 2025, Poziom rozszerzony (Formuła 2023) - Zadanie 18. (2 pkt)

Stechiometryczny stosunek reagentów Oblicz

Etan i propan w odpowiednich warunkach spalają się w tlenie zgodnie z równaniami reakcji:

2C₂H₆ + 7O₂ → 4CO₂ + 6H₂O

C₃H₈ + 5O₂ → 3CO₂ + 4H₂O

Oblicz, w jakim stosunku molowym zmieszano etan i propan, jeśli do całkowitego spalenia 8 dm³ tej mieszaniny zużyto 31 dm³ tlenu. Objętości mieszaniny węglowodorów i tlenu odnoszą się do identycznych warunków ciśnienia i temperatury.