Zadania maturalne z chemii

101

Zadania dodatkowe matury dwujęzycznej (tłumaczenie BiologHelp) Maj 2024, Poziom rozszerzony (Formuła 2023) - Zadanie 3. (1 pkt)

Rodzaje wiązań i ich właściwości Zamknięte (np. testowe, prawda/fałsz)

Poniżej podano wzory substancji stałych o strukturze krystalicznej w temperaturze 25°C i pod ciśnieniem 1013 hPa.

Spośród poniższych substancji wybierz wszystkie te, które tworzą kryształy jonowe. Zaznacz wybrane substancje.

CaO

CH₃COONa

C₆H₅OH

C₆H₁₂O₆ (glukoza)

I₂

NH₄NO₃

102

Matura Maj 2024, Poziom rozszerzony (Formuła 2023) - Zadanie 4. (1 pkt)

Rodzaje wiązań i ich właściwości Podaj i uzasadnij/wyjaśnij

Energia sieciowa związków jonowych to ilość energii potrzebna do rozłożenia jednego mola krystalicznej substancji na jony leżące nieskończenie daleko od siebie. Jej wartość zależy od rozmiarów jonów i ich ładunków. Wraz ze wzrostem energii sieciowej rosną wartości temperatury topnienia substancji krystalicznych.

W tabeli przedstawiono wartości energii sieciowej halogenków wybranych litowców.

Substancja	Energia sieciowa, kJ ∙ mol⁻¹	Substancja	Energia sieciowa, kJ ∙ mol⁻¹
LiF	1033	NaF	915
LiCl	𝑥	NaCl	778
LiBr	798	NaBr	𝑦
LiI	740	NaI	692

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

W poniższej tabeli przedstawiono wartości energii sieciowej dwóch związków oraz promieni tworzących je jonów.

Wzór związku	Energia sieciowa, kJ ∙ mol⁻¹	Promień kationu, pm	Promień anionu, pm
MgO	3934	76	140
LiF	1033	72	133

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

Wyjaśnij, dlaczego – mimo zbliżonych rozmiarów jonów – energia sieciowa tlenku magnezu różni się znacznie od energii sieciowej fluorku litu.

103

Matura Czerwiec 2024, Poziom rozszerzony (Formuła 2023) - Zadanie 4. (1 pkt)

Szybkość reakcji Zamknięte (np. testowe, prawda/fałsz)

Reakcja rozkładu tlenku azotu(V) przebiega według równania:

2N₂O₅ (g) → 4NO₂ (g) + O₂ (g)

Zależność szybkości tej reakcji od stężenia N₂O₅ przedstawia równanie kinetyczne:

𝑣 = 𝑘 ∙ c_N₂O₅

W temperaturze 65 °C wartość stałej szybkości reakcji 𝑘 jest równa 5,2 · 10⁻³ s⁻¹.

Na podstawie: L. Jones, P. Atkins, Chemia ogólna. Cząsteczki, materia, reakcje, Warszawa 2004.

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


1.	Stała szybkości 𝑘 opisanej reakcji prowadzonej w temperaturze T wyższej niż 65 °C będzie miała wartość mniejszą niż 5,2 · 10⁻³ s⁻¹.	P	F
2.	Początkowa szybkość reakcji rozkładu tlenku azotu(V) w temperaturze 65 °C wzrasta czterokrotnie po czterokrotnym wzroście stężenia N₂O₅.	P	F

104

Test diagnostyczny (matura próbna) Grudzień 2024, Poziom rozszerzony (Formuła 2023) - Zadanie 4. (2 pkt)

Stechiometryczny stosunek reagentów Oblicz

Reakcja syntezy amoniaku przebiega zgodnie z równaniem:

N₂ (g) + 3H₂ (g) ⇄ 2NH₃ (g)

W temperaturze T i pod ciśnieniem p do syntezy amoniaku użyto 8,0 dm³ mieszaniny azotu i wodoru, w której objętość azotu stanowiła 25%. Stwierdzono, że w wyniku reakcji otrzymano 5,0 dm³ mieszaniny gazów w stanie równowagi (wszystkie gazy odmierzono w tych samych warunkach).

Oblicz wydajność reakcji syntezy amoniaku w opisanych warunkach. Wynik zapisz w procentach.

105

Zadania dodatkowe matury dwujęzycznej (tłumaczenie BiologHelp) Maj 2024, Poziom rozszerzony (Formuła 2023) - Zadanie 4. (2 pkt)

Rodzaje wiązań i ich właściwości Podaj/wymień

Uzupełnij poniższe zdanie dotyczące charakteru wiązania między atomem azotu a atomem wodoru. Wybierz i zaznacz poprawną odpowiedź spośród podanych w nawiasie. Następnie określ hybrydyzację orbitali walencyjnych atomu azotu w cząsteczce amoniaku i narysuj wzór elektronowy kreskowy (wzór Lewisa) tej cząsteczki: zaznacz kreskami pary elektronowe wiązań chemicznych oraz wolne pary elektronowe.

Wiązanie azot – wodór jest (jonowe / kowalencyjne / kowalencyjne spolaryzowane).

Hybrydyzacja orbitali walencyjnych atomu azotu:
Wzór elektronowy kreskowy:

106

Matura Maj 2024, Poziom rozszerzony (Formuła 2023) - Zadanie 5. (1 pkt)

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

Liczba koordynacyjna to liczba najbliższych atomów lub jonów otaczających dany atom lub jon w sieci krystalicznej kryształu.

Tlenek germanu(IV) jest krystalicznym ciałem stałym. Istnieje w dwóch odmianach: alfa, α-GeO₂, oraz beta, β-GeO₂. Fragmenty struktur obu odmian przedstawiono poniżej (atomy Ge – szare, atomy O – czerwone).

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

W odmianie α-GeO₂ liczba koordynacyjna dla atomu germanu wynosi (dwa / cztery / sześć). W strukturze odmiany β-GeO₂ dla orbitali walencyjnych atomu germanu zakłada się hybrydyzację (sp² / sp³).

107

Matura Czerwiec 2024, Poziom rozszerzony (Formuła 2023) - Zadanie 5. (4 pkt)

Szybkość reakcji Oblicz

Równanie kinetyczne wyznacza się doświadczalnie. W tym celu dokonuje się wielokrotnego pomiaru szybkości reakcji przy zmianie stężenia tylko jednego z reagentów. Takie postępowanie pozwala określić, jak zmiana stężenia wpływa na wartość szybkości reakcji. Przeprowadzono trzy doświadczenia, w których określono początkową szybkość reakcji przebiegającej w temperaturze T według równania:

S₂O²⁻₈ (aq) + 3I⁻ (aq) → 2SO²⁻₄ (aq) + I⁻₃ (aq)

Równanie kinetyczne przedstawionego procesu ma postać:

𝑣 = 𝑘 ∙ c ^𝑚_{S₂O²⁻₈} ∙ c^𝑛_I⁻

Wartości stężenia jonów S₂O²⁻₈ i I⁻ oraz uzyskane wartości początkowej szybkości zaniku jonów S₂O²⁻₈ podano w poniższej tabeli. Przedstawione dane pozwoliły określić współczynniki 𝑚 i 𝑛 w równaniu kinetycznym tej reakcji.

Doświadczenie	Początkowe stężenie, mol · dm⁻³		Początkowa szybkość, mol · dm⁻³ ∙ s⁻¹
Doświadczenie	S₂O²⁻₈	I⁻	Początkowa szybkość, mol · dm⁻³ ∙ s⁻¹
1.	0,15	0,21	1,14
2.	0,22	0,21	1,70
3.	0,22	0,12	0,98

Na podstawie: L. Jones, P. Atkins, Chemia ogólna. Cząsteczki, materia, reakcje, Warszawa 2004.

Oblicz szybkość reakcji (wyrażoną w jednostce: mol · dm⁻³ · s⁻¹) w doświadczeniu 1. w chwili, gdy w wyniku zachodzącej reakcji stężenie jonów S₂O²⁻₈ obniży się do wartości 0,10 mol · dm⁻³.

108

Test diagnostyczny (matura próbna) Grudzień 2024, Poziom rozszerzony (Formuła 2023) - Zadanie 5. (1 pkt)

Izotopy i promieniotwórczość Uzupełnij/narysuj wykres, schemat lub tabelę

Poniżej przedstawiono przebieg przemiany jądrowej, która zachodzi w wyniku bombardowania jąder pewnego izotopu uranu przyśpieszonymi cząstkami 𝛼.

Powstający nuklid X jest nietrwały i ulega rozpadowi β^–, którego produktem jest izotop ameryku ²⁴¹Am.

Na podstawie: A. Czerwiński, Energia jądrowa i promieniotwórczość, Warszawa 1998.

Napisz równanie opisanej przemiany jądrowej, w której powstaje nuklid X. Uzupełnij wszystkie pola w poniższym schemacie. Zastosuj symbole chemiczne pierwiastków.

109

Zadania dodatkowe matury dwujęzycznej (tłumaczenie BiologHelp) Maj 2024, Poziom rozszerzony (Formuła 2023) - Zadanie 5. (1 pkt)

Rodzaje wiązań i ich właściwości Zamknięte (np. testowe, prawda/fałsz)

Fosfor tworzy wodorek zwany fosfiną (fosfanem) o wzorze PH₃. Cząsteczka tego związku ma strukturę podobną do cząsteczki amoniaku. W tabeli podano wartości masy cząsteczkowej oraz temperatury wrzenia (p = 1013 hPa) amoniaku i fosfiny.

Nazwa związku	Masa cząsteczkowa, u	Temperatura wrzenia, °C
amoniak	17	-33,33
fosfina	34	-87,75

Źródło: CRC Handbook of Chemistry and Physics 97th Edition, CRC Press 2017.

Uzupełnij poniższe zdania. Wybierz i zaznacz jedną odpowiedź spośród podanych w każdym nawiasie.
W temperaturze 25 °C i pod ciśnieniem 1013 hPa gęstość fosfanu jest (mniejsza / większa) od gęstości amoniaku. Fosfan jest substancją (mniej / bardziej) lotną niż amoniak, ponieważ oddziaływania między cząsteczkami fosfanu są (słabsze / silniejsze) niż między cząsteczkami amoniaku.

110

Matura Maj 2024, Poziom rozszerzony (Formuła 2023) - Zadanie 6. (3 pkt)

Szybkość reakcji Stężenia roztworów Uzupełnij/narysuj wykres, schemat lub tabelę Zamknięte (np. testowe, prawda/fałsz)

Nadtlenek wodoru jest to substancja nietrwała, którą należy przechowywać w zimnym i ciemnym miejscu, gdyż w innych warunkach ulega powolnemu rozkładowi. Postęp rozkładu nadtlenku wodoru można badać np. za pomocą techniki miareczkowania.

W termostatowanym naczyniu umieszczono roztwór H₂O₂ o pewnym stężeniu, który utrzymywano w temperaturze 40 °C. W równych odstępach czasowych z tego roztworu pobierano próbki, które schładzano i miareczkowano za pomocą zakwaszonego roztworu manganianu(VII) potasu o stężeniu 0,0020 mol ∙ dm⁻³. Podczas miareczkowania zachodziła reakcja opisana równaniem:

2KMnO₄ + 5H₂O₂ + 3H₂SO₄ → 2MnSO₄ + 5O₂ + K₂SO₄ + 8H₂O

Wyznaczenie objętości zużytego roztworu KMnO₄ pozwoliło obliczyć stężenie molowe H₂O₂ w próbce.

Objętość każdej pobieranej próbki była równa 2,0 cm³. Uzyskane wyniki przedstawiono w tabeli.


Czas, minuty	0	10	20	30
Objętość KMnO₄, cm³	19,1	14,2	9,9	6,2

6.1. (0–2)

Uzupełnij poniższą tabelę, a następnie narysuj wykres przedstawiający zależność stężenia nadtlenku wodoru od czasu. Wartość stężenia zapisz w zaokrągleniu do trzeciego miejsca po przecinku.


Czas, minuty	0	10	20	30
Stężenie molowe H₂O₂, mol ∙ dm⁻³	0,048	0,036

Obliczenia pomocnicze:

6.2. (0–1)