Zadania maturalne z chemii

Matura Czerwiec 2023, Poziom rozszerzony (Formuła 2023) - Zadanie 12. (1 pkt)

Hybrydyzacja orbitali i kształt cząsteczek Narysuj/zapisz wzór

Stapianie tlenku krzemu(IV) z wodorotlenkiem sodu pozwala otrzymać różne krzemiany, w zależności od stosunku molowego substratów tej reakcji. Wskutek hydrolizy wodnego roztworu tetraoksokrzemianu(IV) sodu, czyli Na₄SiO₄, tworzy się roztwór silnie alkaliczny. Taki roztwór obok cząsteczek kwasu tetraoksokrzemowego(IV) zawiera wszystkie rodzaje wodoroanionów tego kwasu.

Na podstawie: A. Bielański, Podstawy chemii nieorganicznej, Warszawa 2010.

Narysuj elektronowy wzór kreskowy kwasu tetraoksokrzemowego(IV). Określ typ hybrydyzacji (sp, sp², sp³) orbitali walencyjnych atomu krzemu w cząsteczce tego kwasu.

Elektronowy wzór kreskowy:

Typ hybrydyzacji:

Matura Maj 2023, Poziom rozszerzony (Formuła 2023) - Zadanie 27. (3 pkt)

Hybrydyzacja orbitali i kształt cząsteczek Stopnie utlenienia Uzupełnij/narysuj wykres, schemat lub tabelę Zamknięte (np. testowe, prawda/fałsz)

Poniżej przedstawiono wzory półstrukturalne (grupowe) dwóch związków zapachowych: geranialu oraz geraniolu.

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

27.1. (0–2)

Uzupełnij tabelę. Wpisz formalny stopień utlenienia oraz typ hybrydyzacji (sp, sp², sp³) orbitali walencyjnych atomu węgla oznaczonego literą a w cząsteczkach geranialu i geraniolu.

	Stopień utlenienia	Typ hybrydyzacji
Geranial
Geraniol

27.2. (0–1)

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


1.	Geraniol jest produktem redukcji geranialu.	P	F
2.	W cząsteczce geranialu liczba wiązań 𝜋 jest większa niż w cząsteczce geraniolu.	P	F

Informator CKE matury dwujęzycznej (tłumaczenie BiologHelp), Poziom rozszerzony (Formuła 2023) - Zadanie 3. (2 pkt)

Hybrydyzacja orbitali i kształt cząsteczek Uzupełnij/narysuj wykres, schemat lub tabelę

Na rysunku przedstawiono trzy modele, oznaczone literami A-C, rozkładu przestrzennego orbitali hybrydowych powstałych w wyniku zmieszania orbitali walencyjnych s i p atomu centralnego w różnych cząsteczkach.

Uzupełnij poniższą tabelę. Podaj, który model (A, B czy C) odpowiada rozkładowi przestrzennemu orbitali hybrydowych atomu centralnego w cząsteczkach H₂O i BF₃ oraz jaki typ hybrydyzacji (sp, sp², sp³) można przypisać do orbitali walencyjnych atomu centralnego w tych cząsteczkach.

Cząsteczka	Oznaczenie modelu	Typ hybrydyzacji
H₂O
BF₃

Arkusz pokazowy CKE Marzec 2022, Poziom rozszerzony (Formuła 2023) - Zadanie 6. (4 pkt)

Hybrydyzacja orbitali i kształt cząsteczek Uzupełnij/narysuj wykres, schemat lub tabelę Podaj i uzasadnij/wyjaśnij

Metoda VSEPR pozwala określać kształt cząsteczek zbudowanych z atomów pierwiastków grup głównych. W cząsteczce należy wyróżnić atom centralny (np. atom tlenu w cząsteczce H₂O) i ustalić liczbę wolnych par elektronowych na jego zewnętrznej powłoce. Następnie zsumować liczbę podstawników związanych z atomem centralnym (𝑥) i liczbę jego wolnych par elektronowych (𝑦). W ten sposób otrzymuje się tzw. liczbę przestrzenną (𝐿_p = 𝑥 + 𝑦), która determinuje kształt cząsteczki. Ponieważ zarówno wolne, jak i wiążące pary elektronowe wzajemnie się odpychają, wszystkie elementy składające się na liczbę przestrzenną (podstawniki i wolne pary elektronowe) zajmują jak najbardziej odległe od siebie położenia wokół atomu centralnego.

Na podstawie: R. J. Gillespie, Fifty years of the VSEPR model; Coordination Chemistry Reviews 252 (2008) 1315.

6.1. (0–2)

Uzupełnij poniższą tabelę – dla wymienionych cząsteczek napisz wartości 𝒙 i 𝒚 oraz określ kształt cząsteczki (liniowa, kątowa, trójkątna, tetraedryczna).

	CO₂	SO₂	OF₂
𝑥
𝑦
kształt cząsteczki

6.2. (0–1)

Poniżej przedstawiono dwa modele przestrzenne (I i II) różnych cząsteczek o wzorze ogólnym AB₄.

Rozstrzygnij, który z przedstawionych modeli (I albo II) jest ilustracją kształtu cząsteczki SF₄. Uzasadnij swój wybór. Zastosuj metodę VSEPR.

Cząsteczkę SF₄ przedstawia model
Uzasadnienie:

6.3. (0–1)

W teorii VSEPR przyjmuje się, że kąty między wiązaniami w drobinach zależą od siły, z jaką odpychają się pary elektronowe znajdujące się na zewnętrznej powłoce. Siła odpychania par elektronowych powłoki walencyjnej maleje w kolejności: wolna para elektronowa – wolna para elektronowa > wolna para elektronowa – wiążąca para elektronowa > wiążąca para elektronowa – wiążąca para elektronowa. Oznacza to, że w drobinach, w których nie ma wolnych par elektronowych, kąty między wiązaniami są najbardziej zbliżone do wartości teoretycznych opisujących idealną strukturę geometryczną drobiny, a w cząsteczkach zawierających wolne pary elektronowe obserwuje się zmniejszenie kątów między wiązaniami.

Na podstawie: J. D. Lee, Zwięzła chemia nieorganiczna, Warszawa 1994.

Wpisz do tabeli wartości kątów między wiązaniami N–H w wymienionych drobinach (NH^–₂, NH₃, NH⁺₄). Wartości tych kątów wybierz spośród następujących: 180°, 120°, 109°,107°, 105°.


Drobina	NH^–₂	NH₃	NH⁺₄
Wartość kąta między wiązaniami

Matura Czerwiec 2021, Poziom rozszerzony (Formuła 2015) - Zadanie 4. (2 pkt)

Rodzaje wiązań i ich właściwości Hybrydyzacja orbitali i kształt cząsteczek Zamknięte (np. testowe, prawda/fałsz)

Fosforowodór PH₃ to związek o temperaturze topnienia równej −133°C i temperaturze wrzenia równej −88°C (pod ciśnieniem atmosferycznym). W skroplonym fosforowodorze oddziaływania międzycząsteczkowe są dużo słabsze niż w skroplonym amoniaku.

Na podstawie: L. Kolditz (red.), Chemia nieorganiczna, Warszawa 1994.

4.1. (0–1)

Na podstawie różnicy elektroujemności między fosforem a wodorem oraz informacji wprowadzającej uzupełnij poniższe zdania. Wybierz i zaznacz jedną odpowiedź spośród podanych w każdym nawiasie.

Cząsteczka fosforowodoru PH₃ ma kształt (trójkąta równobocznego / liniowy / piramidy o podstawie trójkąta). Wiązanie w PH₃ ma charakter (jonowy / kowalencyjny).

4.2. (0–1)

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

Temperatura wrzenia skroplonego amoniaku jest (wyższa / niższa) niż temperatura wrzenia fosforowodoru. Bardzo dobra rozpuszczalność (fosforowodoru / amoniaku) w wodzie jest spowodowana silnym oddziaływaniem między cząsteczkami tego związku a cząsteczkami wody i tworzeniem się między nimi wiązań wodorowych.

Informator CKE, Poziom rozszerzony (Formuła 2023) - Zadanie 6. (2 pkt)

Hybrydyzacja orbitali i kształt cząsteczek Narysuj/zapisz wzór Podaj i uzasadnij/wyjaśnij

Atom siarki tworzy z atomami fluoru m.in. cząsteczki o wzorze SF₂ i SF₆.

6.1. (0–1)

Narysuj wzór elektronowy cząsteczki SF₂ – zaznacz kreskami wspólne pary elektronowe oraz wolne pary elektronowe atomów siarki i fluoru. Określ kształt cząsteczki (liniowa, kątowa, tetraedryczna).

Wzór elektronowy:

Kształt cząsteczki:

6.2. (0–1)

Poniżej zamieszczono model ilustrujący kształt cząsteczki SF₆.

Model ilustrujący kształt cząsteczki SF6

Wykaż na podstawie teorii VSEPR (odpychanie par elektronowych powłoki walencyjnej), że przedstawiony model jest poprawną ilustracją kształtu cząsteczki SF₆.

Matura Maj 2021, Poziom rozszerzony (Formuła 2015) - Zadanie 27. (2 pkt)

Hybrydyzacja orbitali i kształt cząsteczek Stopnie utlenienia Uzupełnij/narysuj wykres, schemat lub tabelę

Poniżej przedstawiono wzory dwóch związków organicznych: mentolu i tymolu.

Uzupełnij poniższe tabele.

Określ hybrydyzację orbitali walencyjnych: atomu węgla oznaczonego we wzorze mentolu literą a oraz atomu węgla oznaczonego we wzorze tymolu literą x.


Atom węgla	a	x
hybrydyzacja

Określ formalne stopnie utlenienia: atomu węgla oznaczonego we wzorze mentolu literą b oraz atomu węgla oznaczonego we wzorze tymolu literą y.


Atom węgla	b	y
stopień utlenienia

Matura Maj 2020, Poziom rozszerzony (Formuła 2015) - Zadanie 5. (1 pkt)

Hybrydyzacja orbitali i kształt cząsteczek Zamknięte (np. testowe, prawda/fałsz)

Fosgen to trujący związek o wzorze COCl₂. Jego temperatura topnienia jest równa –118°C, a temperatura wrzenia wynosi 8°C (pod ciśnieniem 1000 hPa). Fosgen reaguje z wodą i ulega hydrolizie, której produktami są tlenek węgla(IV) i chlorowodór.

Na podstawie: P. Mastalerz, Chemia organiczna, Warszawa 1986.

Uzupełnij informacje dotyczące struktury elektronowej cząsteczki fosgenu. Wybierz i podkreśl jedną odpowiedź spośród podanych w każdym nawiasie.

Orbitalom walencyjnym atomu węgla przypisuje się hybrydyzację (sp / sp² / sp³). Orientacja przestrzenna tych orbitali powoduje, że cząsteczka fosgenu (jest / nie jest) płaska. Wiązanie π w tej cząsteczce tworzą orbital walencyjny (s / p / zhybrydyzowany) atomu węgla i orbital walencyjny p atomu tlenu.

Matura Maj 2019, Poziom rozszerzony (Formuła 2015) - Zadanie 1. (1 pkt)

Rodzaje wiązań i ich właściwości Hybrydyzacja orbitali i kształt cząsteczek Podaj/wymień

Dwa pierwiastki oznaczono umownie literami X i Z. Dwuujemny jon pierwiastka Z ma konfigurację elektronową 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶ w stanie podstawowym. Pierwiastki X i Z tworzą związek XZ₂, w którym stosunek masowy pierwiastka X do pierwiastka Z jest równy 3 : 16. Cząsteczka tego związku ma budowę liniową.

Napisz wzór sumaryczny związku opisanego w informacji, zastępując umowne oznaczenia X i Z symbolami pierwiastków. Podaj typ hybrydyzacji (sp, sp², sp³) orbitali walencyjnych atomu pierwiastka X tworzącego związek XZ₂ oraz napisz liczbę wiązań typu σ i liczbę wiązań typu π występujących w cząsteczce opisanego związku chemicznego.

Wzór sumaryczny: ......................................
Liczba wiązań typu σ: .................................

Typ hybrydyzacji: ......................................
Liczba wiązań typu π: ................................

Matura Maj 2019, Poziom rozszerzony (Formuła 2015) - Zadanie 23. (1 pkt)

Hybrydyzacja orbitali i kształt cząsteczek Narysuj/zapisz wzór

Jedną z metod otrzymywania halogenoalkanów jest reakcja alkoholu alifatycznego z halogenkiem fosforu(III). Ta reakcja przebiega zgodnie z poniższym schematem, w którym R oznacza grupę alkilową, a X – atom halogenu.

3R–OH + PX₃ → 3R–X + H₃PO₃

Na podstawie: K.-H. Lautenschläger, W. Schröter, A. Wanninger, Nowoczesne kompendium chemii, Warszawa 2007.

Napisz wzór elektronowy bromku fosforu(III). Pary elektronowe wiązań oraz wolne pary elektronowe zaznacz kreskami. Oceń, czy cząsteczka bromku fosforu(III) jest płaska.

Wzór:

Ocena: