Zadania maturalne z chemii

201

Matura Maj 2022, Poziom rozszerzony (Formuła 2015) - Zadanie 4. (2 pkt)

Energetyka reakcji Wpływ czynników na przebieg reakcji Podaj i uzasadnij/wyjaśnij

Gaz syntezowy, czyli mieszanina CO i H₂, jest otrzymywany w przemyśle różnymi metodami. Niżej podano równania dwóch reakcji, w których powstaje taka mieszanina.

I
II

CH₄ + CO₂ → 2CO + 2H₂
CH₄ + H₂O → CO + 3H₂

ΔH<0
ΔH>0

Na poniższym wykresie przedstawiono zależność stopnia przemiany metanu od temperatury dla dwóch różnych wartości ciśnienia dla jednej z tych reakcji. Stopień przemiany metanu jest miarą wydajności reakcji – im większy stopień przemiany, tym większa wydajność reakcji.

Na podstawie: M. Pańczyk, T. Borowiecki, Otrzymywanie i zastosowanie gazu syntezowego, Lublin 2013.

4.1. (0–1)

Napisz numer reakcji (I albo II), do której odnosi się powyższy wykres stopnia przemiany metanu. Odpowiedź uzasadnij – uwzględnij efekt energetyczny reakcji.

Numer reakcji:
Uzasadnienie:

4.2. (0–1)

Uzupełnij zdanie o wpływie ciśnienia na stopień przemiany metanu – wybierz i zaznacz jedną odpowiedź spośród podanych w nawiasie. Wyjaśnij przedstawioną na wykresie zależność stopnia przemiany metanu od ciśnienia.

W stałej temperaturze wzrost ciśnienia skutkuje (wzrostem / spadkiem) stopnia przemiany metanu.

Wyjaśnienie:

202

Matura Czerwiec 2022, Poziom rozszerzony (Formuła 2015) - Zadanie 4. (2 pkt)

Stechiometryczny stosunek reagentów Oblicz

Tlenek azotu(IV) NO₂ można zredukować katalitycznie za pomocą amoniaku. Przebieg tej reakcji opisano równaniem:

6NO₂ + 8NH₃ ^{katalizator, 𝑇} 7N₂ + 12H₂O

Na podstawie: K. Schmidt-Szałowski, M. Szafran, E. Bobryk, J. Sentek, Technologia chemiczna. Przemysł nieorganiczny, Warszawa 2013.

W 5,0 m³ powietrza znajdowało się 18 g tlenku azotu(IV) NO₂. Do tego powietrza wprowadzono 8,0 g amoniaku i przeprowadzono katalityczną redukcję zgodnie z powyższym równaniem. Ta reakcja zaszła z wydajnością równą 80%. Tlenek azotu(IV) był jedynym składnikiem powietrza reagującym z amoniakiem.

Oblicz, ile dm³ azotu w przeliczeniu na warunki normalne powstało w wyniku opisanej redukcji NO₂. Następnie uzupełnij zdanie – napisz nazwę lub wzór substancji, której w opisanym procesie użyto w nadmiarze.

W opisanym procesie w nadmiarze użyto .

203

Arkusz pokazowy CKE Marzec 2022, Poziom rozszerzony (Formuła 2023) - Zadanie 4. (1 pkt)

Elektrony w atomach, orbitale Podaj i uzasadnij/wyjaśnij

Poniżej przedstawiono konfigurację elektronową atomów czterech pierwiastków (I – IV):

1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s¹
1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s¹3d⁵
1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s¹3d¹⁰4p³
1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s¹3d¹⁰

Napisz, która z przedstawianych konfiguracji elektronowych opisuje atom w stanie wzbudzonym. Odpowiedź uzasadnij.

Konfiguracja:
Uzasadnienie:

204

Test diagnostyczny CKE Grudzień 2022, Poziom rozszerzony (Formuła 2023) - Zadanie 4. (1 pkt)

Elektrony w atomach, orbitale Podaj/wymień

Niżej przedstawiono konfigurację elektronową kationu pewnego pierwiastka o ładunku 3+.

1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d³

Wpisz symbol tego pierwiastka w miejscu na to przeznaczonym oraz uzupełnij poniższy schemat tak, aby przedstawiał konfigurację elektronową jego atomu w stanie podstawowym.

205

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

206

Matura Maj 2022, Poziom rozszerzony (Formuła 2015) - Zadanie 5. (2 pkt)

Stan równowagi Oblicz

Do reaktora o pojemności 1,0 dm³ wprowadzono pewną liczbę moli substancji A oraz pewną liczbę moli substancji B. Reaktor zamknięto i zainicjowano reakcję chemiczną, która przebiegała w stałej temperaturze T zgodnie z równaniem:

A (g) + B (g) ⇄ C (g) + D (g)

Do momentu ustalenia stanu równowagi przereagowało 20 % substancji A. W tych warunkach stężeniowa stała równowagi opisanej reakcji jest równa 2,0.

Oblicz, jaki procent liczby moli wyjściowej mieszaniny stanowiła substancja A.

207

Matura Czerwiec 2022, Poziom rozszerzony (Formuła 2015) - Zadanie 5. (2 pkt)

Energetyka reakcji Wpływ czynników na przebieg reakcji Podaj i uzasadnij/wyjaśnij

Ważnym etapem produkcji kwasu siarkowego(VI) jest katalityczne utlenianie tlenku siarki(IV) do tlenku siarki(VI) opisane równaniem:

2SO₂(g) + O₂(g) ^{katalizator, 𝑇} 2SO₃(g)

W tabeli podane są wartości stałej równowagi tej reakcji w wybranych temperaturach.


Temperatura, ºC	450	500	600	700
Stała równowagi	0,35⋅10⁵	0,52⋅10⁴	0,22⋅10³	0,23⋅10²

Na podstawie: Z. Sarbak, Reakcje i procesy katalityczne, „LAB. Laboratoria. Aparatura. Badania”, nr 6, Katowice 2010.

Na poniższym wykresie przedstawiono zmiany stężenia molowego reagentów w trakcie opisanej reakcji prowadzonej w dwóch różnych temperaturach 𝑇₁ i 𝑇₂. Zmiana temperatury z 𝑇₁ do 𝑇₂ nastąpiła po ustaleniu się stanu równowagi w momencie zaznaczonym przerywaną linią i oznaczonym jako 𝑡_𝐴.

5.1. (0–1)

Rozstrzygnij, czy w momencie 𝒕_A nastąpiło podwyższenie, czy – obniżenie temperatury. Odpowiedź uzasadnij. W uzasadnieniu uwzględnij efekt energetyczny opisanej reakcji.

Rozstrzygnięcie:
Uzasadnienie:

5.2. (0–1)

Na poniższych wykresach przedstawiono zmiany stężenia reagenta do ustalenia stanu równowagi. Na wykresie 1. powtórzono z poprzedniego wykresu (s. 4) krzywą ilustrującą zmianę stężenia molowego SO₃ w temperaturze 𝑇₁ – od momentu zapoczątkowania reakcji do momentu zmiany temperatury na 𝑇₂. Obok przedstawiono wykresy 2. i 3. Osie na wykresach 1.–3. są wyskalowane tak samo.

Wybierz wykres (2. albo 3.), który może odpowiadać reakcji utleniania SO₂ do SO₃ w temperaturze 𝑻₁ prowadzonej bez udziału katalizatora, i napisz jego numer. Wybór uzasadnij.

Numer wykresu:
Uzasadnienie:

208

Arkusz pokazowy CKE Marzec 2022, Poziom rozszerzony (Formuła 2023) - Zadanie 5. (1 pkt)

Izotopy i promieniotwórczość Uzupełnij/narysuj wykres, schemat lub tabelę

Tenes – pierwiastek chemiczny o liczbie atomowej Z = 117 – otrzymano w reakcji jądrowej między ⁴⁸Ca i ²⁴⁹Bk. W tym procesie powstały dwa izotopy tenesu, przy czym reakcji tworzenia jądra jednego z tych izotopów towarzyszyła emisja 3 neutronów. Ten izotop ulegał dalszym przemianom: w wyniku kilku kolejnych przemian α otrzymano dubn – ²⁷⁰Db.

Napisz równanie reakcji otrzymywania opisanego izotopu tenesu – uzupełnij wszystkie pola w poniższym schemacie. Napisz, w wyniku ilu przemian 𝛂 ten izotop tenesu przekształcił się w ²⁷⁰Db.

Otrzymywanie izotopu tenesu:

Liczba przemian α:

209

Test diagnostyczny CKE Grudzień 2022, Poziom rozszerzony (Formuła 2023) - Zadanie 5. (1 pkt)

Rodzaje wiązań i ich właściwości Uzupełnij/narysuj wykres, schemat lub tabelę

Niżej wymieniono wybrane wiązania chemiczne i oddziaływania międzycząsteczkowe, którym przyporządkowano numery od 1 do 6.


wiązanie metaliczne	1
wiązanie jonowe	2
wiązanie kowalencyjne spolaryzowane	3
oddziaływanie jon – dipol	4
oddziaływanie dipol – dipol	5
wiązanie wodorowe	6

Porównaj dwa układy: stały azotan(V) potasu i rozcieńczony wodny roztwór tej soli, pod względem występujących w nich wiązań chemicznych i oddziaływań międzycząsteczkowych. Wpisz właściwe numery w odpowiednie kolumny tabeli. Uwzględnij wszystkie wiązania i oddziaływania występujące w każdym z tych układów.

Stały azotan(V) potasu	Wodny roztwór azotanu(V) potasu

210

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