Zadania maturalne z chemii

Matura Maj 2026, Poziom rozszerzony (Formuła 2023) - Zadanie 9. (5 pkt)

Budowa i działanie ogniw Zamknięte (np. testowe, prawda/fałsz) Oblicz

Potencjały półogniw zależą od stężeń reagentów biorących udział w procesach elektrochemicznych. Jeżeli metal Me jest zanurzony w roztworze zawierającym jony tego metalu o ładunku 𝑛+ i o stężeniu 𝑐_Me^𝑛+, to potencjał takiego półogniwa można obliczyć za pomocą równania Nernsta. Dla układu Me^𝑛+/ Me w temperaturze 298 K to równanie ma postać:

𝐸 = 𝐸° + 0,059𝑛 ∙ log c_Me^𝑛+

gdzie 𝐸° jest potencjałem standardowym redukcji tego półogniwa.

Na podstawie: M.J. Sienko, R.A. Plane, Chemia. Podstawy i zastosowania, Warszawa 2002.

9.1. (0–4)

Zbudowano ogniwo galwaniczne, którego siła elektromotoryczna (SEM ) w temperaturze 298 K była równa 1,084 V. Ogniwo składało się z półogniw zawierających metale zanurzone w roztworach swoich soli. Każdy roztwór miał objętość 500 cm³.

Anodą było półogniwo złożone z blaszki cynkowej, zanurzonej w roztworze chlorku cynku o stężeniu 1,0 mol ∙ dm^–3, a katodą – półogniwo, w którym blaszka z metalu Me była zanurzona w roztworze zawierającym jony Me²⁺.

Roztwór katodowy otrzymano w wyniku rozpuszczenia w wodzie równomolowej mieszaniny dwóch uwodnionych soli o łącznej masie 22,05 g. Jedną z nich był siarczan(VI) o wzorze MeSO₄ ∙ 5H₂O, a drugą – chlorek, którego wzór zapisano jako MeCl₂ ∙ xH₂O, gdyż nie była znana liczba moli wody w jednym molu hydratu.

Zgodnie z równaniem Nernsta potencjał takiego półogniwa jest liniową funkcją logarytmu stężenia jonów w roztworze i dla opisanego układu Me2+/ Me ta zależność ma przebieg pokazany na poniższym wykresie.

Wykonaj obliczenia i napisz wzór hydratu chlorku metalu użytego do sporządzenia roztworu katodowego w opisanym ogniwie. Do obliczenia stężenia kationów metalu Me²⁺ zastosuj wzór Nernsta. Użyj wartości mas molowych z dokładnością do drugiego miejsca po przecinku.

Wzór hydratu:

9.2. (0–1)

Ogniwo stężeniowe to ogniwo galwaniczne zbudowane z dwóch takich samych półogniw, tyle że różniących się stężeniem składnika biorącego udział w reakcjach elektrochemicznych.

Zbudowano ogniwo stężeniowe, w którym półogniwami były blaszki ze srebra o jednakowych masach, zanurzone w roztworach wodnych azotanu(V) srebra(I) o temperaturze 298 K. Stężenie molowe roztworu znajdującego się w zlewce 1. było dziesięciokrotnie mniejsze niż roztworu w zlewce 2.

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


1.	W opisanym ogniwie anodą było półogniwo zbudowane z blaszki srebrnej, zanurzonej w roztworze AgNO₃ znajdującym się w zlewce 1.	P	F
2.	Po zakończeniu pracy ogniwa masa blaszki wyjętej ze zlewki 2. była większa od masy blaszki ze zlewki 1.	P	F

Zadania dodatkowe matury dwujęzycznej (tłumaczenie BiologHelp) Maj 2026, Poziom rozszerzony (Formuła 2023) - Zadanie 9. (2 pkt)

Budowa i działanie ogniw Napisz równanie reakcji Zamknięte (np. testowe, prawda/fałsz)

W warunkach standardowych zbudowano ogniwo galwaniczne zgodnie ze schematem przedstawionym poniżej.

Pt | Fe³⁺, Fe²⁺ || Cr₂O^2–₇, Cr³⁺, H⁺ | Pt

9.1. (0–1)

Napisz w formie jonowej równanie reakcji zachodzącej w tym ogniwie podczas jego pracy.

9.2. (0–1)

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


1.	W warunkach standardowych siła elektromotoryczna opisanego ogniwa jest równa 0,589 V.	P	F
2.	W trakcie pracy ogniwa w przestrzeni katodowej wzrasta stężenie jonów Cr₂O^2–₇	P	F

Matura Maj 2025, Poziom rozszerzony (Formuła 2023) - Zadanie 14. (3 pkt)

Budowa i działanie ogniw Uzupełnij/narysuj wykres, schemat lub tabelę Zamknięte (np. testowe, prawda/fałsz)

W trzech standardowych półogniwach A, B i C ustalają się równowagi opisane poniższymi równaniami.

półogniwo A    MnO^–₄ + 8H⁺ + 5e^– ⇄ Mn²⁺ + 4H₂O
półogniwo B    Br₂ + 2e^– ⇄ 2Br^–
półogniwo C    Co³⁺ + e^– ⇄ Co²⁺

14.1. (0–2)

Uzupełnij zdania. Zaznacz jedną odpowiedź spośród podanych w każdym nawiasie. Następnie napisz, z którym półogniwem (B albo C) w warunkach standardowych należy połączyć półogniwo A, aby podczas pracy ogniwa malało pH roztworu w tym półogniwie.

Aby podczas pracy ogniwa malało pH roztworu w półogniwie A, stężenie jonów H⁺ musi się (zwiększać / zmniejszać). Oznacza to, że w tym półogniwie zachodzi proces (redukcji / utleniania), a drugie półogniwo pełni funkcję (anody / katody). Opisany warunek spełnia ogniwo zbudowane z półogniwa A połączonego z półogniwem .

14.2. (0–1)

Uzupełnij poniższy zapis tak, aby powstał schemat ogniwa galwanicznego zbudowanego z półogniw B oraz C generującego prąd w warunkach standardowych.

(–) Pt | || | Pt (+)

Matura Czerwiec 2025, Poziom rozszerzony (Formuła 2023) - Zadanie 17. (2 pkt)

Budowa i działanie ogniw SEM Napisz równanie reakcji Oblicz

W akumulatorze kadmowo-niklowym elektrodą dodatnią jest tlenek wodorotlenek niklu(III) o wzorze NiO(OH), elektrodą ujemną jest metaliczny kadm, a elektrolitem – roztwór KOH. Produktami rozładowania tego akumulatora są wodorotlenki niklu(II) i kadmu(II). W tabeli przedstawiono potencjały standardowe wybranych reakcji redukcji z udziałem kadmu i niklu oraz ich związków.

Równanie reakcji redukcji	Potencjał standardowy 𝐸°,V
Cd²⁺ + 2e^– ⇄ Cd	‒ 0,40
Cd(OH)₂ + 2e^– ⇄ Cd + 2OH^‒	‒ 0,81
Ni²⁺ + 2e^– ⇄ Ni	‒ 0,26
NiO(OH) + H₂O + e^– ⇄ Ni(OH)₂ + OH^‒	+ 0,52
Ni(OH)₂ + 2e^– ⇄ Ni + 2OH^‒	– 0,72

Na podstawie: Handbook of Chemistry and Physics 97th, CRC Press 2017.

17.1. (0–1)

Napisz w formie cząsteczkowej równanie reakcji zachodzącej podczas pracy – rozładowywania – akumulatora kadmowo-niklowego.

17.2. (0–1)

Wybierz z tabeli odpowiednie wartości potencjałów standardowych i oblicz siłę elektromotoryczną SEM tego akumulatora.

Matura Maj 2024, Poziom rozszerzony (Formuła 2023) - Zadanie 12. (2 pkt)

Budowa i działanie ogniw Napisz równanie reakcji Uzupełnij/narysuj wykres, schemat lub tabelę

Poniżej przedstawiono równania reakcji, które przebiegają w wybranych półogniwach redoks.

Półogniwo	Równanie reakcji elektrodowej
A	MnO⁻₄ (aq) + 8H⁺ (aq) + 5e⁻ ⇄ Mn²⁺ (aq) + 4H₂O
B	Fe³⁺ (aq) + e⁻ ⇄ Fe²⁺ (aq)

W tych półogniwach elementem przewodzącym jest platyna – nie bierze ona udziału w reakcji elektrodowej.

12.1. (0–1)

Uzupełnij poniższy zapis, tak aby powstał schemat ogniwa galwanicznego zbudowanego z półogniw A i B, które generuje prąd w warunkach standardowych. Napisz, które półogniwo pełni funkcję anody, a które – katody w pracującym ogniwie.

(–) Pt
funkcja
półogniwa

| || |

Pt (+)
funkcja
półogniwa

12.2. (0–1)

Napisz w formie jonowej sumaryczne równanie reakcji, która zachodzi w pracującym ogniwie zbudowanym z półogniw A i B.

Test diagnostyczny (matura próbna) Grudzień 2024, Poziom rozszerzony (Formuła 2023) - Zadanie 17. (1 pkt)

Budowa i działanie ogniw Podaj i uzasadnij/wyjaśnij

Roztwarzanie tlenków wanadu (VO, V₂O₃, VO₂, V₂O₅) w kwasach nie zawsze prowadzi do powstania prostych kationów wanadu, takich jak V²⁺ lub V³⁺, gdyż ten pierwiastek na wyższych stopniach utlenienia tworzy jony oksowanadowe, takie jak VO⁺₂ lub VO²⁺.

Po zmieszaniu roztworu zawierającego kationy VO⁺₂ z roztworem zawierającym kationy V²⁺ w środowisku kwasowym zachodzi reakcja, którą można opisać równaniem:

VO⁺₂ (aq) + V²⁺ (aq) + 2H₃O⁺ (aq) → VO²⁺ (aq) + V³⁺ (aq) + 3H₂O (c)

Na podstawie: C. Blanc, A. Rufer, Paths to Sustainable Energy, Lozanna 2010.

W poniższej tabeli podano równania dwóch reakcji:


I	VO⁺₂ (aq) + 2H₃O⁺ (aq) + e^– ⇄ VO²⁺ (aq) + 3H₂O (c)
II	V³⁺ (aq) + e^– ⇄ V²⁺ (aq)

Rozstrzygnij, która reakcja – I czy II – charakteryzuje się wyższą wartością standardowego potencjału redukcji. Odpowiedź uzasadnij.

Rozstrzygnięcie:

Uzasadnienie:

Matura Maj 2023, Poziom rozszerzony (Formuła 2023) - Zadanie 19. (2 pkt)

Budowa i działanie ogniw SEM Zamknięte (np. testowe, prawda/fałsz) Oblicz

Zbudowano ogniwo, którego schemat zapisany zgodnie z konwencją sztokholmską jest następujący:

(−) Co | Co²⁺ || H⁺ | H₂ (g) | Pt (+)

19.1. (0–1)

Oblicz siłę elektromotoryczną opisanego ogniwa w warunkach standardowych.

SEM =

19.2. (0–1)

W opisanym ogniwie półogniwo Co | Co²⁺ zastąpiono innym półogniwem metalicznym. Ta zmiana nie spowodowała (w warunkach standardowych) zmiany procesu katodowego.

Spośród wymienionych półogniw wybierz i zaznacz wszystkie te, które mogły być użyte do budowy tego ogniwa.

Ag | Ag⁺

Cu | Cu²⁺

Fe | Fe²⁺

Ni | Ni²⁺

Zn | Zn²⁺

Matura Czerwiec 2023, Poziom rozszerzony (Formuła 2023) - Zadanie 23. (2 pkt)

Budowa i działanie ogniw Napisz równanie reakcji

Zbudowano ogniwo przedstawione na poniższym rysunku.

Siła elektromotoryczna tego ogniwa w warunkach standardowych była równa 0,565 V.

Napisz w formie jonowej skróconej sumaryczne równanie reakcji, która zachodzi w pracującym ogniwie. Napisz schemat tego ogniwa.

Równanie reakcji:

Schemat ogniwa:

Informator CKE matury dwujęzycznej (tłumaczenie BiologHelp), Poziom rozszerzony (Formuła 2023) - Zadanie 8. (1 pkt)

Budowa i działanie ogniw Podaj/wymień

Podczas pracy (rozładowywania) akumulatora kwasowo-ołowiowego zachodzi reakcja opisana następującym równaniem:

Pb + PbO₂ + 2H₂SO₄ → 2PbSO₄ + 2H₂O

Bateria jest ogniwem galwanicznym, a podczas jej rozładowywania, na jej elektrodach wykonanych z materiału biorącego udział w reakcjach elektrodowych, zachodzą procesy oznaczone cyframi I i II:

I:
II:

Pb → Pb²⁺ + 2e^–
PbO₂ + 4H⁺ + 2e^– → Pb²⁺ + 2H₂O

Źródło: K.H. Lautenschläger, W. Schröter, A. Wanninger, Nowoczesne kompendium chemii, Warszawa 2007.

Uzupełnij poniższy zapis, tak aby przedstawiał schemat opisanego wyżej ogniwa galwanicznego. Luki uzupełnij wzorami substancji, które tworzą elektrody (anodę i katodę) w tym ogniwie.

(–): | H₂SO₄ | :(+)

Test diagnostyczny CKE Grudzień 2022, Poziom rozszerzony (Formuła 2023) - Zadanie 19. (1 pkt)

Budowa i działanie ogniw Uzupełnij/narysuj wykres, schemat lub tabelę

Zbudowano dwa ogniwa składające się z półogniw metalicznych (I rodzaju). W jednym z ogniw półogniwo cynkowe stanowi anodę, a w drugim – katodę. Wartości SEM tych ogniw różnią się o 59 mV.

Uzupełnij schematy opisanych ogniw. Elektrodą w dobieranym półogniwie powinien być jeden z wymienionych metali:

mangan

chrom

żelazo

kobalt

miedź

Schematy ogniw:

A ( ̶ ): Zn │ Zn²⁺║ │ :(+) K
A ( ̶ ): │ ║ Zn²⁺ │ Zn :(+) K