Zadania maturalne z chemii

Matura Maj 2019, Poziom rozszerzony (Formuła 2015) - Zadanie 4. (1 pkt)

Reakcje i właściwości kwasów i zasad Napisz równanie reakcji

Anion tlenkowy O^2– jest zasadą Brønsteda mocniejszą niż jon wodorotlenkowy OH^–. Jon tlenkowy nie występuje w wodnych roztworach, ponieważ jako bardzo mocna zasada reaguje z cząsteczką wody.

Napisz równanie reakcji anionu tlenkowego z cząsteczką wody.

Matura Czerwiec 2019, Poziom rozszerzony (Formuła 2007) - Zadanie 12. (3 pkt)

Miareczkowanie Reakcje i właściwości kwasów i zasad Napisz równanie reakcji Zamknięte (np. testowe, prawda/fałsz)

Przygotowano wodne roztwory jednoprotonowych kwasów HA i HB. Przeprowadzono doświadczenie, podczas którego do próbek tych kwasów o objętości 100 cm³, znajdujących się w oddzielnych naczyniach, dodawano porcjami wodny roztwór wodorotlenku sodu o stężeniu 0,1 mol · dm^–3 i za pomocą pehametru mierzono pH każdej mieszaniny reakcyjnej. Przebieg doświadczeń zilustrowano poniższym wykresem.

Na wykresie dla obu substancji zaznaczono punkt równoważnikowy (PR), czyli wartość pH roztworu po dodaniu stechiometrycznej ilości wodnego roztworu NaOH.

12.1. (1 pkt)

W celu określenia punktu równoważnikowego można przeprowadzić analogiczne doświadczenia, stosując wskaźniki kwasowo-zasadowe, czyli związki chemiczne, które przyjmują różne zabarwienia w roztworach o różnych odczynach. Wizualne metody wyznaczania PR miareczkowania z zastosowaniem wskaźników polegają na dodawaniu – do roztworu miareczkowanego – takiego wskaźnika, który zmieni barwę w punkcie równoważnikowym reakcji. Dla każdego wskaźnika jest określony zakres pH, w którym następuje zmiana jego zabarwienia. Poniżej scharakteryzowano cztery wskaźniki kwasowo-zasadowe.

Wskaźnik	Zabarwienie wskaźnika w roztworze o pH		Zakres pH zmiany barwy
oranż metylowy	poniżej 3,1 czerwone	powyżej 4,4 żółte	3,1 – 4,4
błękit bromotymolowy	poniżej 6,2 żółte	powyżej 7,6 niebieskie	6,2 – 7,6
fenoloftaleina	poniżej 8,3 brak zabarwienia	powyżej 10,0 malinowe	8,3 – 10,0
czerwień metylowa	poniżej 4,4 czerwone	powyżej 6,3 żółte	4,4 – 6,3

Poprawnie dobrany wskaźnik użyty w procesie miareczkowania to taki, którego obszar zmiany barwy, spowodowanej dodaniem niewielkiej ilości roztworu miareczkującego, znajduje się wewnątrz skoku miareczkowania (na praktycznie pionowym odcinku wykresu miareczkowania) i leży możliwie najbliżej punktu równoważnikowego.

Na podstawie: J. Minczewski, Z. Marczenko: Chemia analityczna. Podstawy teoretyczne i analiza jakościowa, Warszawa 2001.

Spośród scharakteryzowanych wskaźników wybierz i podkreśl nazwy wszystkich tych, których można użyć do wyznaczenia PR w doświadczeniach z kwasami HA i HB.

1. Wskaźnikiem, który najlepiej spełnia opisane kryteria doboru wskaźnika kwasowo- zasadowego dla kwasu HA, jest:

oranż metylowy

błękit bromotymolowy

fenoloftaleina

czerwień metylowa

2. Zgodnie z opisanymi kryteriami doboru wskaźnika kwasowo-zasadowego można dla kwasu HB zastosować:

oranż metylowy

błękit bromotymolowy

fenoloftaleinę

czerwień metylową

12.2. (1 pkt)

Oceń, czy poniższe informacje są prawdziwe. Zaznacz P, jeśli informacja jest prawdziwa, lub F – jeśli jest fałszywa.


1.	Stężenia molowe użytych w doświadczeniu kwasów HA i HB są jednakowe.	P	F
2.	Zarówno kwas HA, jak i kwas HB są mocnymi elektrolitami.	P	F
3.	Sumaryczna objętość roztworu w momencie osiągnięcia punktu równoważnikowego dla kwasu HB jest większa niż sumaryczna objętość roztworu w momencie, w którym został osiągnięty punkt równoważnikowy dla kwasu HA.	P	F

12.3. (1 pkt)

Wartość pH w punkcie równoważnikowym dla kwasu HA wynosi 8,70.

Stosując definicje kwasu i zasady Brønsteda, napisz w formie jonowej skróconej (używając ogólnego wzoru kwasu HA) równanie reakcji uzasadniające pH roztworu w punkcie równoważnikowym.

Matura Czerwiec 2019, Poziom rozszerzony (Formuła 2007) - Zadanie 14. (1 pkt)

Reakcje i właściwości kwasów i zasad Narysuj/zapisz wzór

Związek między mocą kwasu Brønsteda i zasady sprzężonej z tym kwasem w roztworach wodnych przedstawia zależność:

K_a ⋅ K_b = K_w

gdzie K_a oznacza stałą dysocjacji kwasu, K_b – stałą dysocjacji sprzężonej zasady, a K_w – iloczyn jonowy wody, którego wartość wynosi 1,0 ⋅ 10^–14 w temperaturze 298 K.
W poniższej tabeli podano wartości stałej dysocjacji wybranych kwasów chlorowych w temperaturze 298 K.


Nazwa kwasu	Stała dysocjacji K_a
kwas chlorowy(I)	5,0 · 10^–8
kwas chlorowy(III)	1,1 · 10^–2
kwas chlorowy(V)	5,0 · 10²

Źródło: A. Bielański, Podstawy chemii nieorganicznej, Warszawa 2010.

Napisz wzór najsłabszej zasady spośród zasad sprzężonych z kwasami wymienionymi w tabeli.

Matura Czerwiec 2019, Poziom rozszerzony (Formuła 2015) - Zadanie 20. (1 pkt)

Reakcje i właściwości kwasów i zasad Napisz równanie reakcji

Atom wodoru w cząsteczce etynu (acetylenu) wykazuje większą kwasowość niż atomy wodoru w grupach alkilowych. Fakt ten potwierdza reakcja acetylenu z aktywnym metalem, która przebiega zgodnie z poniższym równaniem.

2HC≡C−H + 2Na → 2HC≡C⁻ Na⁺ + H₂

Produktami opisanej reakcji są gazowy wodór i acetylenek monosodu. Podobne właściwości wykazują także inne alkiny z wiązaniem potrójnym znajdującym się na końcu łańcucha (RC≡C−H).

Na podstawie: R. Morrison, R. Boyd, Chemia organiczna, Warszawa 1985.

Napisz w formie jonowej skróconej równanie reakcji hydrolizy acetylenku monosodu. Określ, jaką funkcję (kwasu czy zasady) według teorii Brønsteda pełni jon HC≡C⁻.

Równanie reakcji:

Według teorii Brønsteda jon HC≡C⁻ pełni funkcję

Matura Maj 2019, Poziom rozszerzony (Formuła 2007) - Zadanie 21. (2 pkt)

Reakcje i właściwości kwasów i zasad Napisz równanie reakcji Podaj/wymień

Dany jest zbiór drobin:

NH⁺₄ HCl HSO⁻₃ S²⁻ CH₄ H₃O⁺

Spośród podanych drobin wybierz wszystkie, które według teorii Brønsteda–Lowry’ego mogą w roztworze wodnym pełnić funkcję zasady. Napisz odpowiednie wzory. Dla jednej z wybranych drobin napisz równanie reakcji z wodą, w której to reakcji wybrana drobina pełni funkcję zasady.

Wzory drobin, które mogą pełnić funkcję zasady:

Równanie reakcji wybranej drobiny z wodą:

Matura Maj 2018, Poziom rozszerzony (Formuła 2007) - Zadanie 5. (1 pkt)

Reakcje i właściwości kwasów i zasad Uzupełnij/narysuj wykres, schemat lub tabelę

Dane są wzory sześciu cząsteczek i jonów:

NH₃ SO₂ HCO^–₃ CO^2–₃ HSO^–₃ NH⁺₄

Spośród wymienionych powyżej wzorów wybierz i wpisz do tabeli wzory tych drobin, które zgodnie z teorią Brønsteda stanowią sprzężone pary kwas–zasada.

	Wzór kwasu	Wzór zasady
Sprzężona para I
Sprzężona para II

Matura Czerwiec 2018, Poziom rozszerzony (Formuła 2007) - Zadanie 7. (2 pkt)

Dysocjacja Reakcje i właściwości kwasów i zasad Podaj i uzasadnij/wyjaśnij Napisz równanie reakcji

W dwóch zlewkach, w których znajdowała się taka sama ilość wody, rozpuszczono: w zlewce pierwszej – amoniak, a w zlewce drugiej – chlorowodór. Użyto takich samych objętości obu gazów, odmierzonych w tych samych warunkach ciśnienia i temperatury.

7.1. (1 pkt)

Oceń, w której zlewce znajdowała się większa liczba jonów. Odpowiedz uzasadnij.

Większa liczba jonów znajdowała się w zlewce, w której rozpuszczono
Uzasadnienie:

7.2. (1 pkt)

Przygotowane wodne roztwory amoniaku i chlorowodoru zmieszano i otrzymano roztwór o odczynie kwasowym.

Napisz, zgodnie z teorią Brønsteda, w formie jonowej skróconej równanie reakcji, która powoduje kwasowy odczyn otrzymanego roztworu.

Matura Maj 2018, Poziom rozszerzony (Formuła 2015) - Zadanie 8. (4 pkt)

Reakcje i właściwości kwasów i zasad Napisz równanie reakcji Zaprojektuj doświadczenie Podaj/wymień

Za pomocą odpowiednio przeprowadzonych doświadczeń można porównać charakter kwasowy fenolu, kwasu solnego i kwasu węglowego.

8.1. (0–1)

Zaprojektuj jedno doświadczenie, którym potwierdzisz, że spośród wymienionych substancji najmocniejszym kwasem jest kwas solny, a najsłabszym – fenol. W tym celu uzupełnij schemat doświadczenia. Wpisz wzory wszystkich związków, których wodnych roztworów należy użyć w doświadczeniu. Substancje wybierz spośród następujących:

C₆H₅ONa
NaCl
HCl
Ca(OH)₂
C₆H₅OH
Na₂CO₃

Wszystkie roztwory były świeżo przygotowane.

8.2. (0–1)

Napisz, co będzie można zaobserwować podczas przeprowadzonego doświadczenia.

Kolba:

Probówka:

8.3. (0–2)

Napisz w formie jonowej skróconej równania reakcji zachodzących w kolbie i w probówce podczas przeprowadzonego doświadczenia.

Równanie reakcji zachodzącej w kolbie:

Równanie reakcji zachodzącej w probówce:

Matura Czerwiec 2018, Poziom rozszerzony (Formuła 2015) - Zadanie 11. (3 pkt)

Metale Stechiometryczny stosunek reagentów Reakcje i właściwości kwasów i zasad Oblicz Napisz równanie reakcji

Na odważkę stopu glinu z magnezem o masie 7,50 g podziałano nadmiarem rozcieńczonego kwasu solnego. Podczas roztwarzania stopu w kwasie solnym zachodziły reakcje zilustrowane równaniami:

2Al + 6HCl → 2AlCl₃ + 3H₂
Mg + 2HCl → MgCl₂ + H₂

W wyniku całkowitego roztworzenia stopu otrzymano klarowny roztwór, do którego dodano nadmiar wodnego roztworu wodorotlenku sodu. Zaszły reakcje opisane równaniami:

AlCl₃ + 6NaOH → Na 3[Al(OH)₆] + 3NaCl
MgCl₂ + 2NaOH → Mg(OH)₂ + 2NaCl

Otrzymany nierozpuszczalny w wodzie związek odsączono, przemyto wodą, wysuszono i zważono. Jego masa (w przeliczeniu na czysty wodorotlenek magnezu) była równa 11,67 g.

11.1. (0–2)

Oblicz zawartość procentową glinu w stopie (w procentach masowych).

11.2. (0–1)

Klarowny roztwór uzyskany po odsączeniu osadu Mg(OH)₂ nasycono tlenkiem węgla(IV). Zaobserwowano wytrącenie białego osadu wodorotlenku glinu.

Napisz w formie jonowej skróconej równanie opisanej reakcji chemicznej.

Matura Maj 2018, Poziom rozszerzony (Formuła 2007) - Zadanie 29. (2 pkt)

Reakcje i właściwości kwasów i zasad Podaj i uzasadnij/wyjaśnij Napisz równanie reakcji

W poniższej tabeli podane są wartości stałej dysocjacji wybranych związków w temperaturze T.

Nazwa związku organicznego	K_a
fenol (benzenol)	1,3 ⋅ 10⁻¹⁰
kwas benzoesowy (kwas benzenokarboksylowy)	6,5 ⋅10⁻⁵
kwas węglowy	4,5 ⋅ 10⁻⁷

Na podstawie: J. Sawicka i inni, Tablice chemiczne, Gdańsk 2001
oraz L. Pajdowski, Chemia ogólna, Warszawa 1982.

W dwóch nieoznakowanych probówkach znajdują się oddzielnie wodne roztwory kwasu benzoesowego i fenolu.

29.1. (1 pkt)

Wyjaśnij, dlaczego możliwe jest odróżnienie wodnego roztworu kwasu benzoesowego od wodnego roztworu fenolu przy użyciu stałego Na₂CO₃.

29.2. (1 pkt)

Napisz w formie cząsteczkowej równanie reakcji, która jest podstawą eksperymentu.