Zadania maturalne z chemii

591

Matura Lipiec 2020, Poziom rozszerzony (Formuła 2015) - Zadanie 19. (1 pkt)

pH Uzupełnij/narysuj wykres, schemat lub tabelę

Iloczyn jonowy wody w temperaturze 25ºC ma wartość K_w = 1,0 ∙ 10⁻¹⁴.

W temperaturze 25 ºC przygotowano roztwór, w którym stężenie jonów oksoniowych (H₃O⁺) jest sto razy mniejsze od stężenia jonów wodorotlenkowych (OH⁻).

Wpisz w tabeli wartość pH oraz wartości stężeń jonów oksoniowych i jonów wodorotlenkowych.

pH	[H₃O⁺], mol∙dm⁻³	[OH⁻], mol∙dm⁻³

592

Matura Maj 2020, Poziom rozszerzony (Formuła 2007) - Zadanie 19. (2 pkt)

Elektroliza Oblicz

Przeprowadzono elektrolizę wodnego roztworu siarczanu(VI) sodu. W wyniku reakcji opisanej równaniem:

2H₂O ^{prąd elektryczny} 2H₂ + O₂

otrzymano 0,96 dm³ wodoru w temperaturze 20ºC i pod ciśnieniem 1013 hPa.

Oblicz, jaki ładunek elektryczny przepłynął przez wodny roztwór siarczanu(VI) sodu, wskutek czego powstało 0,96 dm³ wodoru. Przyjmij, że opisany proces przebiegł z wydajnością równą 100%. Stała Faradaya F = 96500 C ∙ mol^–1, a uniwersalna stała gazowa R = 83,1 dm³ ∙ hPa ∙ mol^–1 ∙ K^–1. Wynik podaj w kulombach.

593

Matura Maj 2020, Poziom rozszerzony (Formuła 2015) - Zadanie 20. (1 pkt)

Reakcje i właściwości kwasów i zasad Podaj/zinterpretuj przebieg reakcji

Przeprowadzono doświadczenie, którego przebieg zilustrowano na poniższym schemacie:

W każdej z probówek zaobserwowano zmiany świadczące o przebiegu reakcji chemicznej.

Uzupełnij poniższe zdanie. Wybierz i podkreśl jedną odpowiedź spośród podanych w nawiasie.

Na podstawie wyniku doświadczenia w probówce I można stwierdzić, że słabym kwasem Brønsteda jest ( H₂SO₃ / HSO⁻₃ / SO²⁻₃).

594

Matura Lipiec 2020, Poziom rozszerzony (Formuła 2015) - Zadanie 20. (2 pkt)

Stechiometryczny stosunek reagentów Oblicz

Mieszaninę azotanu(V) wapnia Ca(NO₃)₂ i chlorku baru BaCl₂ o masie 10 g rozpuszczono całkowicie w wodzie, w wyniku czego otrzymano 100 cm³ roztworu. W celu ustalenia składu mieszaniny soli pobrano 20 cm³ otrzymanego roztworu, a następnie przeprowadzono reakcję:

Ag⁺ + Cl⁻ → AgCl ↓

Na wytrącenie jonów chlorkowych zawartych w 20 cm³ roztworu zużyto 40 cm³ wodnego roztworu azotanu(V) srebra AgNO₃ o stężeniu 0,3 mol∙dm⁻³.

Oblicz w procentach masowych zawartość azotanu(V) wapnia i chlorku baru w opisanej mieszaninie.

595

Matura Maj 2020, Poziom rozszerzony (Formuła 2007) - Zadanie 20. (1 pkt)

Elektroliza Napisz równanie reakcji

Przeprowadzono elektrolizę wodnego roztworu siarczanu(VI) sodu. W wyniku reakcji opisanej równaniem:

2H₂O ^{prąd elektryczny} 2H₂ + O₂

otrzymano 0,96 dm³ wodoru w temperaturze 20ºC i pod ciśnieniem 1013 hPa.

Napisz równania reakcji elektrodowych zachodzących podczas elektrolizy wodnego roztworu siarczanu(VI) sodu.

Równanie reakcji katodowej:

Równanie reakcji anodowej:

596

Matura Maj 2020, Poziom rozszerzony (Formuła 2015) - Zadanie 21. (1 pkt)

Reakcje i właściwości kwasów i zasad Podaj/zinterpretuj przebieg reakcji Napisz równanie reakcji

Przeprowadzono doświadczenie, którego przebieg zilustrowano na poniższym schemacie:

W każdej z probówek zaobserwowano zmiany świadczące o przebiegu reakcji chemicznej.

Napisz, jaką właściwość kwasu siarkowego(IV) potwierdził wynik doświadczenia w probówce II. Napisz w formie jonowej skróconej równanie reakcji, która zaszła w probówce II po dodaniu roztworu HCl i była przyczyną obserwowanych zmian.

Kwas siarkowy(IV) jest słabszy niż kwas chlorowodorowy i jest kwasem .

Równanie reakcji:

597

Matura Lipiec 2020, Poziom rozszerzony (Formuła 2015) - Zadanie 21. (1 pkt)

Związki kompleksowe Podaj/wymień

Jon kompleksowy składa się z atomu centralnego i ligandów. Funkcję atomu centralnego spełniają najczęściej kationy metali. Ligandami są drobiny chemiczne, które łączą się z atomem (jonem) centralnym wiązaniem koordynacyjnym za pomocą wolnej pary elektronowej atomu donorowego wchodzącego w skład ligandu. Ligandami mogą być cząsteczki obojętne, np. H₂O, NH₃, lub aniony, np. Cl⁻, OH⁻.

Powstawanie kompleksu jonu metalu M z ligandami L można opisać sumarycznym równaniem:

M + nL ⇄ ML_n

Indeks n oznacza liczbę ligandów, z którymi łączy się jon metalu.

Na podstawie: J. Minczewski, Z. Marczenko, Chemia analityczna, Warszawa 2001 oraz M. Cieślak-Golonka, J. Starosta, M. Wasielewski, Wstęp do chemii koordynacyjnej, Warszawa 2010.

Jony kadmu(II) tworzą z anionami jodkowymi jon kompleksowy, w którym przyjmują liczbę koordynacyjną n = 4.

W przedstawionej poniżej konfiguracji elektronowej atomu kadmu w stanie podstawowym podkreśl fragment, który nie występuje w jonie kadmu(II), oraz napisz wzór kompleksu jonów kadmu(II) z anionami jodkowymi.

₄₈Cd 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d¹⁰ 4s² 4p⁶ 4d¹⁰ 5s²

Wzór kompleksu jonów kadmu(II) z anionami jodkowymi:

598

Matura Maj 2020, Poziom rozszerzony (Formuła 2007) - Zadanie 21. (1 pkt)

Reakcje utleniania i redukcji - ogólne Zamknięte (np. testowe, prawda/fałsz)

Przeprowadzono doświadczenie z udziałem azotanu(III) potasu (KNO₂). Przebieg doświadczenia zilustrowano na poniższym schemacie.

Objawy reakcji zaobserwowano w obu probówkach. Na dnie probówki I powstała substancja o fioletowobrunatnej barwie, charakterystycznej dla wolnego jodu, a fioletowy roztwór dodawany do probówki II uległ odbarwieniu.

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

W probówce I jony azotanowe(III) (redukują / utleniają) jony jodkowe do wolnego jodu. Podczas reakcji zachodzącej w probówce II jon azotanowy(III) pełni funkcję (reduktora / utleniacza). W tej reakcji powstaje sól manganu na stopniu utlenienia (II / IV / VI).

599

Matura Maj 2020, Poziom rozszerzony (Formuła 2015) - Zadanie 22. (2 pkt)

Węglowodory - ogólne Napisz równanie reakcji

Dwa węglowodory nasycone A i B mają w cząsteczkach po pięć atomów węgla. Cząsteczka jednego z tych węglowodorów ma budowę cykliczną. W cząsteczce węglowodoru A wszystkie atomy węgla mają jednakową rzędowość. Węglowodory A i B ulegają bromowaniu na świetle według mechanizmu substytucji rodnikowej. Każdy z nich tworzy wyłącznie jedną monobromopochodną.

Napisz równania reakcji monobromowania węglowodorów A i B. Zastosuj wzory półstrukturalne (grupowe) związków organicznych.

Równanie reakcji monobromowania węglowodoru A:

Równanie reakcji monobromowania węglowodoru B:

600

Matura Lipiec 2020, Poziom rozszerzony (Formuła 2015) - Zadanie 22. (2 pkt)

Stan równowagi Oblicz

Powstawanie kompleksu jonu metalu M z ligandami L można opisać sumarycznym równaniem:

M + nL ⇄ ML_n

Indeks n oznacza liczbę ligandów, z którymi łączy się jon metalu.

Na podstawie: J. Minczewski, Z. Marczenko, Chemia analityczna, Warszawa 2001 oraz M. Cieślak-Golonka, J. Starosta, M. Wasielewski, Wstęp do chemii koordynacyjnej, Warszawa 2010.

Jony etylenodiaminotetraoctanowe (EDTA) są jednym z najpopularniejszych czynników kompleksujących. Te jony – umownie oznaczone wzorem Y^4– – tworzą kompleks z jonami magnezu zgodnie z równaniem:

Mg²⁺ + Y^4– ⇄ MgY²⁻

Równowagę reakcji kompleksowania opisuje stała trwałości tego kompleksu β, która wyraża się równaniem:

β = [MgY^2–][Mg²⁺] ∙ [Y^4–]

W temperaturze 25ºC stała trwałości tej reakcji jest równa 5 ∙ 10⁸.

Na podstawie: J. Minczewski, Z. Marczenko, Chemia analityczna, Warszawa 2001.

Zmieszano wodny roztwór zawierający jony magnezu Mg²⁺ z wodnym roztworem ligandu Otrzymano 1 dm³ roztworu, w którym po ustaleniu się stanu równowagi w temperaturze 25ºC stężenie jonów MgY^2– było równe 1,00∙10^–1 mol∙dm^–3, a stężenie jonów Y^4– wyniosło 0,05∙10^–1 mol∙dm^–3.

Oblicz stężenie jonów Mg²⁺ w otrzymanym roztworze (w temperaturze 25ºC) i rozstrzygnij, czy prawdziwe jest twierdzenie, że praktycznie wszystkie jony Mg²⁺ użyte do sporządzenia roztworu występują w postaci kompleksu MgY^2–.

Rozstrzygnięcie: