Zadania maturalne z chemii

Matura Czerwiec 2026, Poziom rozszerzony (Formuła 2023) - Zadanie 21. (4 pkt)

Miareczkowanie Oblicz

Aby wyznaczyć równanie kinetyczne reakcji utleniania etanolu jonami Cr₂O^2–₇, do wodnego roztworu zawierającego K₂Cr₂O₇ i kwas siarkowy(VI) dodano nadmiar alkoholu etylowego. Z mieszaniny reakcyjnej w równych odstępach czasu pobierano po 10 cm³ roztworu i oznaczano stężenie nieprzereagowanych anionów metodą jodometryczną. Ta metoda polega na dodaniu nadmiaru jonów I– do roztworu zawierającego utleniacz, a następnie – na oznaczeniu ilości wydzielonego jodu. W tym celu mieszaninę reakcyjną miareczkuje się roztworem Na₂S₂O₃ o znanym stężeniu, w obecności skrobi jako wskaźnika. Zachodzą wówczas reakcje opisane równaniami:

Cr₂O^2–₇ + 6I^– + 14H⁺ → 2Cr³⁺ + 3I₂ + 7H₂O

2S₂O^2–₃ + I₂ → S₄O^2–₆ + 2I^–

Po wykonaniu opisanego doświadczenia ustalono, że w warunkach doświadczenia utlenianie etanolu przez Cr₂O^2–₇ przebiega według równania kinetycznego:

𝑣 = 𝑘 ∙ c_{Cr₂O^2–₇}

Na wykresie przedstawiono zależność szybkości reakcji 𝑣 od stężenia molowego jonów Cr₂O^2–₇ .

Na podstawie: M. Hassan, A.N. Al-Hakimi, M.D. Alahmadi, S. Afr. J. Chem., 64 (2011) 237.

Stężenie jonów Cr₂O^2–₇ w dowolnym momencie trwania reakcji obliczano z zależności:

log c_{Cr₂O^2–₇} = log c₀ – 𝑘 ∙ t2,303

We wzorze c₀ oznacza początkowe stężenie jonów Cr₂O^2–₇, 𝑘 jest stałą szybkości reakcji, a 𝑡 to czas (wyrażony w minutach).

Do wykonania opisanego doświadczenia użyto roztworu, w którym początkowe stężenie jonów Cr₂O^2–₇ było równe 0,025 mol ∙ dm^–3.

Oblicz, jaką objętość roztworu Na₂S₂O₃ o stężeniu 0,0010 mol ∙ dm^–3 zużyto do zmiareczkowania 10 cm³ roztworu pobranego po 10 minutach trwania reakcji utleniania etanolu jonami dichromianowymi(VI).

Matura Czerwiec 2026, Poziom rozszerzony (Formuła 2015) - Zadanie 25. (2 pkt)

Stechiometryczny stosunek reagentów Oblicz

Kwas benzoesowy oraz kwas szczawiowy to białe, krystaliczne ciała stałe, dobrze rozpuszczalne w etanolu. Te związki reagują z jonami OH^– według równań:

Odważono próbkę mieszaniny kwasów benzoesowego i szczawiowego o masie 𝑚_𝑥. Tę próbkę rozpuszczono w 100 cm³ etanolu. Do zobojętnienia kwasów w tym roztworze zużyto porcję wodorotlenku sodu o masie 𝑚_𝑥2.

Oblicz wyrażoną w procentach masowych zawartość kwasu szczawiowego w badanej mieszaninie. Wynik zaokrąglij do liczby całkowitej. Przyjmij następujące wartości mas molowych: M_NaOH = 40 g ∙ mol^–1, M_C₆H₅COOH = 122 g ∙ mol^–1, M_(COOH)₂ = 90 g ∙ mol^–1.

Matura Czerwiec 2026, Poziom rozszerzony (Formuła 2023) - Zadanie 26. (5 pkt)

Energetyka reakcji Dysocjacja pH Podaj i uzasadnij/wyjaśnij Napisz równanie reakcji Oblicz

N-metylopiperazyna (1-metylopiperazyna) to rozpuszczalna w wodzie słaba zasada o wzorze:

Ta zasada ulega dwustopniowej dysocjacji, w której uczestniczą oba atomy azotu. Atom azotu niezwiązany z grupą metylową ma silniejszy charakter zasadowy.

W tabeli podano wartości p𝐾_b1 oraz p𝐾_b2 opisanej reakcji dysocjacji N-metylopiperazyny, wyznaczone w różnych temperaturach.

Temperatura	25 °C	30 °C	40 °C	50 °C
p𝐾_b1	4,86	5,01	5,21	5,35
p𝐾_b2	9,37	9,60	9,69	9,82

Na podstawie: F. Khalili, A. Henni, A.L.L. East, J. Chem. Eng., 54 (2009) 2914.

26.1. (0–1)

Rozstrzygnij, czy dysocjacja N-metylopiperazyny jest procesem egzo- czy endotermicznym. Uzasadnij odpowiedź.

Rozstrzygnięcie:

Uzasadnienie:

26.2. (0–1)

Na podstawie informacji wstępnej spośród podanych form kationowych N-metylopiperazyny wybierz tę, która praktycznie nie występuje w roztworze wodnym, i napisz jej oznaczenie (I, II albo III). Uzasadnij odpowiedź.

Oznaczenie:

Uzasadnienie:

26.3. (0–1)

Uzupełnij zapis tak, aby powstało równanie pierwszego etapu dysocjacji zasadowej N-metylopiperazyny. Zastosuj wzory półstrukturalne (grupowe) lub uproszczone związków organicznych.

26.4. (0–2)

Oblicz pH wodnego roztworu N-metylopiperazyny o stężeniu molowym równym 0,20 mol ∙ dm^–3 w temperaturze 25 °C. W obliczeniach pomiń drugi etap dysocjacji.

Matura Czerwiec 2026, Poziom rozszerzony (Formuła 2023) - Zadanie 29. (3 pkt)

Peptydy i białka Oblicz

Konwencja zapisu wzorów peptydów wymaga umieszczenia po lewej stronie reszty aminokwasu z wolną grupą aminową związaną z atomem węgla 𝛼 – reszty N-końcowej. Aby zidentyfikować taką resztę w peptydzie, do jej grupy aminowej wprowadza się podstawnik, który pozostaje z nią związany podczas hydrolizy peptydu. Z powstałej mieszaniny wydziela się związek znakowany tym podstawnikiem i identyfikuje się aminokwas. W opisanej metodzie stosuje się np. 1-fluoro-2,4-dinitrobenzen, który reaguje z peptydem zgodnie z poniższym schematem.

Na podstawie: R.T. Morisson, R.N. Boyd, Chemia organiczna, Warszawa 2012.

Przeprowadzono analizę reszty N-końcowej pewnego peptydu opisaną metodą. Wydzielono – w postaci obojętnej – produkt połączenia reszty N-końcowej z grupą 2,4-dinitrofenylową.
Ustalono, że masa molowa tego związku jest równa 271,19 g ∙ mol^–1. W tym związku tlen stanowi 41,30 %, a azot – 15,49 % jego masy.

Na podstawie obliczeń ustal masę molową aminokwasu, którego reszta stanowiła N-koniec badanego peptydu. Napisz wzór półstrukturalny (grupowy) tego aminokwasu.

Wzór aminokwasu:

Matura Maj 2025, Poziom rozszerzony (Formuła 2015) - Zadanie 3. (1 pkt)

Masa atomowa, cząsteczkowa i molowa Oblicz

Masa atomowa izotopu jest w przybliżeniu równa jego liczbie masowej A.
Bor występuje w przyrodzie w postaci mieszaniny dwóch trwałych izotopów o liczbach masowych równych 10 i 11, a średnia masa atomowa tego pierwiastka jest równa 10,806 u.

Oblicz, jaki udział w naturalnym borze stanowią atomy zawierające w jądrach po 6 neutronów. Wynik podaj w procentach.

Matura Czerwiec 2025, Poziom rozszerzony (Formuła 2015) - Zadanie 4. (1 pkt)

Masa atomowa, cząsteczkowa i molowa Oblicz

Przyjmuje się, że masa atomowa izotopu jest równa jego liczbie masowej. Masa atomowa talu jest równa 204,38 u. Ten pierwiastek występuje w przyrodzie w postaci dwóch trwałych izotopów, których jądra atomowe mają parzystą liczbę neutronów. Różnica mas atomowych między tymi nuklidami jest równa 2 u.

Oblicz bezwzględną masę (w gramach) jednego atomu lżejszego izotopu talu.

Matura Maj 2025, Poziom rozszerzony (Formuła 2023) - Zadanie 4. (2 pkt)

Prawo stałości składu, ustalanie wzoru Oblicz

Jod tworzy wiele połączeń z tlenem np. tlenek jodu(V), który jest białym ciałem stałym. W reakcji tego związku z wodą powstaje jednoprotonowy kwas. Opisany tlenek jest stosowany do wykrywania i oznaczania zawartości tlenku węgla(II) w powietrzu.

Na podstawie: A. Bielański, Podstawy chemii nieorganicznej, Warszawa 2018.

W jednym z tlenków jodu masa tlenu stanowi 20,14 % masy tego tlenku. W jego wzorze rzeczywistym liczba atomów jodu jest dwa razy większa niż we wzorze empirycznym.

Na podstawie obliczeń ustal i napisz wzór empiryczny oraz wzór rzeczywisty opisanego tlenku.

Wzór empiryczny:
Wzór rzeczywisty:

Matura Maj 2025, Poziom rozszerzony (Formuła 2023) - Zadanie 8. (2 pkt)

Miareczkowanie Oblicz

W celu otrzymania kwasu bromowodorowego przeprowadzono doświadczenie z użyciem zestawu, który zilustrowano rysunkiem poniżej.

Do kolby stożkowej zawierającej 9,5 g czystego stałego bromku potasu wprowadzono kroplami pewną ilość stężonego kwasu siarkowego(VI). Zaszła reakcja opisana poniższym równaniem.

KBr + H₂SO₄ → KHSO₄ + HBr

W wyniku całkowitego pochłonięcia wydzielonego bromowodoru otrzymano w cylindrze 80 cm³ kwasu bromowodorowego. Z tego roztworu pobrano próbkę 1,0 cm³, którą rozcieńczono wodą. Do jej zobojętnienia zużyto 6,9 cm³ roztworu wodorotlenku potasu o pH = 13.

Oblicz, jaka część użytego w doświadczeniu KBr uległa reakcji z H₂SO₄. Wynik podaj w procentach.

Matura Maj 2025, Poziom rozszerzony (Formuła 2023) - Zadanie 10. (5 pkt)

Szybkość reakcji Wpływ czynników na przebieg reakcji Zamknięte (np. testowe, prawda/fałsz) Oblicz

W zamkniętym reaktorze zachodzi reakcja opisana równaniem:

X₂ (g) + 2Y₂ (g) → 2XY₂ (g)

Zależność szybkości tej reakcji od stężenia opisuje poniższe równanie kinetyczne.

𝑣 = 𝑘 ∙ 𝑐^𝒂_X₂ ∙ 𝑐^𝒃_Y₂

Aby wyznaczyć wykładniki 𝑎 i 𝑏 w równaniu kinetycznym, przeprowadzono serię pomiarów: w temperaturze 𝑇 mierzono zależność szybkości reakcji od stężenia jednego z substratów przy stałym stężeniu drugiego. Na podstawie wyników pomiarów sporządzono poniższe wykresy zależności szybkości reakcji od:

stężenia substratu X₂ przy stałym stężeniu 𝑐_Y₂ = 1 mol ∙ dm^–3 (linia czerwona)
stężenia substratu Y₂ przy stałym stężeniu 𝑐_X₂ = 1 mol ∙ dm^–3 (linia zielona).

10.1. (0–1)

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


1.	Zmniejszenie objętości reaktora w warunkach izotermicznych, przy niezmienionej początkowej liczbie moli substratów, skutkuje wzrostem szybkości opisanej reakcji.	P	F
2.	Wzrost temperatury w reaktorze w warunkach izobarycznych, przy niezmienionej początkowej liczbie moli substratów, skutkuje spadkiem szybkości opisanej reakcji.	P	F

10.2. (0–4)

W reaktorze o pojemności 4,0 dm³ umieszczono stechiometryczną mieszaninę, zawierającą łącznie 12,0 mol gazów X₂ i Y₂, i zainicjowano reakcję syntezy gazu XY₂. W układzie utrzymywano temperaturę 𝑇.

Na podstawie analizy wykresów ustal i napisz wartości wykładników 𝒂 i 𝒃. Następnie oblicz wartość stałej szybkości reakcji 𝒌 oraz oblicz szybkość tej reakcji w temperaturze 𝑻 w chwili, gdy w reaktorze znajdowało się łącznie 9,0 mol wszystkich gazów.

Równanie kinetyczne:

Matura Czerwiec 2025, Poziom rozszerzony (Formuła 2023) - Zadanie 11. (2 pkt)

Stężenia roztworów Oblicz

W 250 g wodnego roztworu NaOH o stężeniu 2,0% rozpuszczono 9,0 g stałej mieszaniny NaOH i KOH, w której stosunek molowy tych wodorotlenków wynosił 𝑛_NaOH : 𝑛_KOH = 3 ∶ 1.

Oblicz, jaki procent masy otrzymanego roztworu stanowi masa NaOH. Przyjmij, że M_NaOH = 40 g ∙ mol^–1, M_KOH = 56 g ∙ mol^–1. Wynik podaj w zaokrągleniu do jednego miejsca po przecinku.