Zadania maturalne z chemii

Test diagnostyczny (matura próbna) Grudzień 2024, Poziom rozszerzony (Formuła 2023) - Zadanie 16. (3 pkt)

Elektrochemia - pozostałe Zamknięte (np. testowe, prawda/fałsz) Oblicz

Poniższe równanie opisuje reakcję kationów miedzi(II) z metalicznym niklem.

Cu²⁺(aq) + Ni (s) → Ni²⁺(aq) + Cu (s)

Ta przemiana może zachodzić w różnych układach, np.:

w roztworze soli miedzi(II) po zanurzeniu w nim blaszki niklowej
w ogniwie złożonym z odpowiednich półogniw metalicznych.

16.1. (0–2)

Przygotowano wodny roztwór CuSO₄ o stężeniu 0,50 mol ∙ dm^–3 i objętości 20,0 cm³. W tym roztworze zanurzono niklową płytkę o masie 5,820 g. Po pewnym czasie płytkę wyjęto i osuszono. Stwierdzono, że:

po zakończeniu doświadczenia stężenie jonów Cu²⁺ w roztworze wynosiło 0,040 mol∙dm^–3
w warunkach doświadczenia cały wydzielony metal osadził się na płytce.

Oblicz masę płytki po wyjęciu jej z roztworu i osuszeniu. Załóż, że objętość roztworu nie uległa zmianie. W obliczeniach przyjmij następujące wartości mas molowych:
M_Cu= 63,55 g ∙ mol⁻¹ i M_Ni = 58,69 g ∙ mol⁻¹.

16.2. (0–1)

Skonstruowano ogniwo elektrochemiczne złożone ze standardowego półogniwa miedziowego oraz standardowego półogniwa niklowego. Półogniwa połączono kluczem elektrolitycznym w formie U-rurki wypełnionej nasyconym roztworem azotanu(V) potasu.

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


1.	Siła elektromotoryczna opisanego ogniwa w warunkach standardowych jest równa 0,216 V.	P	F
2.	W trakcie pracy opisanego ogniwa kationy potasu przemieszczają się z klucza elektrolitycznego w kierunku półogniwa miedziowego, a aniony azotanowe(V) – w kierunku półogniwa niklowego.	P	F

Arkusz pokazowy CKE Marzec 2022, Poziom rozszerzony (Formuła 2023) - Zadanie 21. (2 pkt)

Elektrochemia - pozostałe Oblicz

Przykładem elektrody halogenosrebrowej jest elektroda bromosrebrowa, której działanie opisano równaniem:

AgBr (s) + e^– ⇄ Ag (s) + Br^– (aq)

Potencjał tej elektrody zależy od stężenia jonów bromkowych i w temperaturze 298 K wyraża się równaniem:

E_Ag/AgBr = E^o_Ag/AgBr – 0,059logc_Br^–

Standardowy potencjał tej elektrody E^o_Ag/AgBr = 0,071 V.

W temperaturze 298 K potencjał elektrody bromosrebrowej zanurzonej w wodnym roztworze bromku srebra pozostającym w równowadze z osadem tej soli był równy E_Ag/AgBr = 0,431 V.

Oblicz wartość iloczynu rozpuszczalności bromku srebra 𝑲_𝒔[AgBr] w temperaturze 298 K.

Informator CKE, Poziom rozszerzony (Formuła 2023) - Zadanie 37. (1 pkt)

Elektrochemia - pozostałe Podaj i uzasadnij/wyjaśnij

W analizie potencjometrycznej wykorzystuje się zależność potencjału odpowiednich elektrod od stężenia jonów oznaczanych. Pomiary potencjometryczne polegają na mierzeniu SEM ogniwa zestawionego z dwóch półogniw: tzw. elektrody wskaźnikowej, zanurzonej w badanym roztworze, oraz tzw. elektrody odniesienia, zanurzonej w roztworze o niezmiennym składzie, której potencjał w warunkach pomiaru pozostaje stały.

Rozróżnia się dwa główne typy elektrod. Elektrody pierwszego rodzaju to elektrody odwracalne względem kationu: są zbudowane z metalu i są w równowadze z roztworem zawierającym jony tego metalu (M oznacza symbol metalu):

M(s) + ⇄ Mⁿ⁺(aq) + 𝑛e^–

Elektrody drugiego rodzaju są odwracalne względem anionu, tworzącego z metalem elektrody trudno rozpuszczalny związek. Elektrodą drugiego rodzaju jest elektroda halogenosrebrowa. Działanie tej elektrody opisuje równanie (X oznacza symbol halogenu):

AgX(s) + e^– ⇄ Ag(s) + X^–(aq)

Na podstawie: W. Szczepaniak, Metody instrumentalne w analizie chemicznej, Warszawa 2008 oraz A. Skoog, D.M. West, F.J. Holler, S.R. Crouch, Podstawy chemii analitycznej, Warszawa 2007.

Przykładem elektrody halogenosrebrowej jest elektroda chlorosrebrowa:

Na podstawie: E. Generalic, https://glossary.periodni.com/glossary.php?en=silver%2Fsilver-chloride+electrode [ dostęp: 15.07.2020]

Działanie elektrody chlorosrebrowej opisuje równanie:

AgCl(s) + e⁻ ⇄ Ag(s) + Cl⁻ (aq)

Potencjał tej elektrody zależy od stężenia jonów chlorkowych w roztworze, który stanowi jej element, i wyraża się równaniem: E_Ag/AgCl = E^o_Ag/AgCl − 0,059log c_Cl⁻ (w temperaturze 298 K).
Przygotowano dwie elektrody chlorosrebrowe: elektroda I zawierała wodny roztwór chlorku potasu o stężeniu równym 0,10 mol ∙ dm^–3, a elektroda II – wodny roztwór tej samej soli o stężeniu równym 0,01 mol ∙ dm^–3

Rozstrzygnij, która elektroda chlorosrebrowa (I czy II) ma – w tej samej temperaturze – wyższy potencjał. Odpowiedź uzasadnij.

Rozstrzygnięcie:

Uzasadnienie:

Informator CKE, Poziom rozszerzony (Formuła 2023) - Zadanie 38. (1 pkt)

Elektrochemia - pozostałe Napisz równanie reakcji

M(s) + ⇄ Mⁿ⁺(aq) + 𝑛e^–

AgX(s) + e^– ⇄ Ag(s) + X^–(aq)

Na podstawie: W. Szczepaniak, Metody instrumentalne w analizie chemicznej, Warszawa 2008 oraz A. Skoog, D.M. West, F.J. Holler, S.R. Crouch, Podstawy chemii analitycznej, Warszawa 2007.

Jako elektroda odniesienia w opisanym miareczkowaniu potencjometrycznym może być zastosowana tzw. nasycona elektroda kalomelowa.

Schemat tej elektrody przedstawiono poniżej:

Hg │ Hg₂Cl₂ (s), KCl ( roztwór nasycony)

Zasada działania tej elektrody jest taka sama jak elektrody chlorosrebrowej.

Napisz równanie reakcji elektrodowej zachodzącej w elektrodzie kalomelowej.

Matura Maj 2019, Poziom podstawowy (Formuła 2007) - Zadanie 4. (1 pkt)

Elektrochemia - pozostałe Zamknięte (np. testowe, prawda/fałsz)

Związki jonowe w odpowiednich warunkach mają zdolność do przewodzenia prądu.

Uzupełnij tabelę. Wpisz znak „+”, jeśli w danych warunkach chlorek potasu przewodzi prąd, albo znak „−”, jeśli w danych warunkach chlorek potasu nie przewodzi prądu.


	Przewodzenie prądu
w stanie stałym
stopiony
rozpuszczony w wodzie

Matura Maj 2019, Poziom podstawowy (Formuła 2007) - Zadanie 15. (1 pkt)

Elektrochemia - pozostałe Zamknięte (np. testowe, prawda/fałsz)

Stal to stop żelaza z węglem. Korozja stali polega na utlenianiu żelaza tlenem rozpuszczonym w wodzie. Obecność elektrolitu w roztworze przyspiesza ten proces, ale w roztworach o wysokim pH korozja jest zahamowana. Powstająca w wyniku korozji rdza zawiera uwodniony tlenek żelaza(III) – o wzorze 2Fe₂O₃ · 3H₂O i masie M = 374 g ⋅ mol⁻¹ – i niewielkie ilości innych związków żelaza na III stopniu utlenienia.
W celu zbadania wpływu różnych czynników na szybkość korozji przeprowadzono doświadczenie przedstawione na poniższym schemacie.

Po trwającym kilka dni eksperymencie zaobserwowano, że najwięcej rdzy powstało w probówce IV, w której drut stalowy stykał się z blaszką miedzianą.

Uszereguj probówki. Wpisz ich numery w kolejności rosnącej ilości rdzy, która powstała w trakcie trwania eksperymentu.

Matura Maj 2019, Poziom podstawowy (Formuła 2007) - Zadanie 16. (1 pkt)

Elektrochemia - pozostałe Zamknięte (np. testowe, prawda/fałsz)

Po trwającym kilka dni eksperymencie zaobserwowano, że najwięcej rdzy powstało w probówce IV, w której drut stalowy stykał się z blaszką miedzianą.

Spośród wymienionych związków podkreśl wzory tych, które mogą stanowić składniki rdzy.

FeBr₂ Fe₂(CO₃)₃ Fe(OH)₃ FeSO₄

Matura Czerwiec 2015, Poziom rozszerzony (Formuła 2007) - Zadanie 22. (1 pkt)

Elektrochemia - pozostałe Napisz równanie reakcji Podaj/wymień

Podwodne części kadłubów statków chronione są za pomocą protektorów (metali lub ich stopów), które zapobiegają korozji żelaza. Poniżej podane są wartości potencjałów elektrodowych wybranych metali w wodzie morskiej.


Metal	magnez	cynk	żelazo	cyna	nikiel
E, V	− 1,45	− 0,80	− 0,50	− 0,25	− 0,12

Na podstawie: W. Tomaszow, Teoria korozji i ochrony metali, Warszawa 1965.

Spośród wymienionych w tabeli metali wybierz jeden, który może być zastosowany do ochrony protektorowej żelaza w wodzie morskiej, i napisz równanie procesu elektrodowego zachodzącego na elektrodzie, którą stanowi wybrany metal (protektor).

Matura Maj 2014, Poziom rozszerzony (Formuła 2007) - Zadanie 27. (2 pkt)

Energetyka reakcji Elektrochemia - pozostałe Zamknięte (np. testowe, prawda/fałsz) Oblicz

Jeżeli w reakcji redoks biorą udział jony H⁺, to potencjał układu zależy od stężenia tych jonów, czyli od pH roztworu. Dla takich układów potencjał odnosi się do roztworów, w których c_H⁺ = 1 mol · dm^–3, a więc pH = 0. Wartości potencjałów redoks wielu ważnych biologicznie układów utleniacz – reduktor przedstawiane są dla przyjętego przez biochemików stanu, w którym pH = 7, p = 1013 hPa, T = 298 K. Różnica pH roztworu wpływa na wartość potencjału półogniwa. Potencjał półogniwa wodorowego E_H₂/H⁺ w środowisku o pH różnym od zera można obliczyć (w woltach), korzystając z następującej zależności:

E_H₂/H⁺ = E^o_H₂/H⁺ + 0,06 log c_H⁺

gdzie E^o_H₂/H⁺ oznacza potencjał standardowy półogniwa wodorowego.

Na podstawie: Lubert Stryer, Biochemia, Warszawa 2003 oraz
K.-H. Lautenschläger, W. Schröter, A. Wanninger, Nowoczesne kompendium chemii, Warszawa 2007.

a)	Oblicz potencjał półogniwa wodorowego w stanie, w którym pH = 7, p = 1013 hPa, T = 298 K.

Poniżej przedstawiono równania reakcji i potencjały redoks dwóch układów biologicznych dla pH = 7, p = 1013 hPa, T = 298 K.

Równanie reakcji	Potencjał E, V
12 + O₂ + 2H⁺ + 2e^– ⇄ H₂O	0,82
NAD⁺ + H⁺ + 2e⁻ ⇄ NADH	–0,32

b)	Oceń, czy reakcja zilustrowana równaniem H₂O + NAD⁺ → 12O₂ + H⁺ + NADH zachodzi samorzutnie, czy do jej zajścia konieczne jest dostarczenie energii. Uzupełnij poniższe zdanie: wybierz i podkreśl jedno określenie w każdym nawiasie.

Aby mogła zajść opisana reakcja, (jest / nie jest) konieczne dostarczenie energii, ponieważ woda jest reduktorem (silniejszym / słabszym) niż NADH.