Zadania maturalne z chemii

111

Informator CKE, Poziom rozszerzony (Formuła 2023) - Zadanie 24. (2 pkt)

Rodzaje wiązań i ich właściwości Związki nieorganiczne – ogólne Napisz równanie reakcji Zamknięte (np. testowe, prawda/fałsz)

Azotki to grupa związków chemicznych o zróżnicowanej budowie i właściwościach, w której atomom azotu przypisuje się stopień utlenienia równy –III. Niżej opisano wybrane właściwości dwóch azotków.

Azotek litu, Li₃ N, w temperaturze T = 298 K i pod ciśnieniem p = 1000 hPa jest krystalicznym ciałem stałym, o wysokiej temperaturze topnienia. Po stopieniu azotek litu przewodzi prąd elektryczny. Azotek litu otrzymuje się w reakcji syntezy z pierwiastków. Jest substancją higroskopijną, a w kontakcie z wodą rozkłada się z wydzieleniem amoniaku. Roztwór po reakcji azotku litu z wodą i usunięciu amoniaku z roztworu ma pH > 7. Li₃N reaguje też z wodnymi roztworami kwasów.
Azotek boru, BN, to w temperaturze T = 298 K i pod ciśnieniem p = 1000 hPa krystaliczne, bezbarwne ciało stałe, o bardzo wysokiej temperaturze topnienia, występujące w kilku odmianach polimorficznych. Stopiony azotek boru nie przewodzi prądu elektrycznego. Zależnie od rodzaju odmiany polimorficznej wykazuje zróżnicowaną twardość od twardości zbliżonej do twardości grafitu aż do twardości diamentu. Otrzymuje się go wieloma metodami, a jedną z nich jest reakcja mocznika, CO(NH₂)₂, z tlenkiem boru, B₂O₃, w temperaturze 1000°C, przy czym produktami ubocznymi są para wodna i tlenek węgla(IV).

Na podstawie: P. Patnaik, Handbook of Inorganic Chemicals, McGraw-Hill, 2002.

24.1. (0–1)
Uzupełnij poniższe zdanie. Wybierz i zaznacz jedną odpowiedź spośród podanych w każdym nawiasie.

Azotek litu tworzy kryształy (jonowe / kowalencyjne / metaliczne), a azotek boru tworzy kryształy (jonowe / kowalencyjne / metaliczne).

24.2. (0–1)

Napisz równanie syntezy azotku litu z pierwiastków i równanie reakcji otrzymywania azotku boru z mocznika i tlenku boru.

Równanie syntezy azotku litu:

Równanie reakcji otrzymywania azotku boru:

112

Matura Marzec 2021, Poziom rozszerzony (Formuła 2015) - Zadanie 25. (1 pkt)

Węglowodory aromatyczne Zamknięte (np. testowe, prawda/fałsz)

W cząsteczce benzenu wszystkie atomy węgla są równocenne, natomiast w cząsteczkach pochodnych benzenu, w których jeden atom wodoru został zastąpiony innym podstawnikiem, następuje zróżnicowanie właściwości chemicznych atomów węgla tworzących pierścień. To zróżnicowanie uwidacznia się m.in. w przebiegu reakcji nitrowania. W poniższej tabeli przedstawiono, z jaką wydajnością powstają izomeryczne produkty nitrowania dwóch monopochodnych benzenu: nitrobenzenu i fenolu.

Rodzaj podstawnika już przyłączonego do pierścienia wpływa także na reaktywność tego pierścienia. Poniższe zestawienie ilustruje wpływ podstawnika na względną szybkość reakcji nitrowania.

Na podstawie: J. McMurry, Chemia organiczna, Warszawa 2000.

Oceń, czy podane poniżej informacje są prawdziwe. Zaznacz P, jeżeli informacja jest prawdziwa, albo F – jeśli jest fałszywa.


1.	Atom chloru jest podstawnikiem aktywującym pierścień aromatyczny w reakcji nitrowania.	P	F
2.	Szybkość reakcji nitrowania fenolu jest tysiąc razy większa od szybkości reakcji nitrowania benzenu.	P	F
3.	W reakcji nitrowania najbardziej reaktywny spośród wymienionych związków jest nitrobenzen.	P	F

113

Matura Maj 2021, Poziom rozszerzony (Formuła 2015) - Zadanie 25. (2 pkt)

Węglowodory - ogólne Alkohole Uzupełnij/narysuj wykres, schemat lub tabelę Zamknięte (np. testowe, prawda/fałsz)

W wyniku zasadowej hydrolizy 2-jodobutanu otrzymano alkohol, który następnie utleniono tlenkiem miedzi(II).

25.1. (0–1)

Uzupełnij schemat opisanych przemian. Wpisz wzory półstrukturalne (grupowe): 2-jodobutanu, alkoholu otrzymanego w wyniku zasadowej hydrolizy 2-jodobutanu i organicznego produktu utlenienia tlenkiem miedzi(II) tego alkoholu.

2-jodobutan

^{zasadowa hydroliza}

alkohol

^utlenianie

produkt utlenienia alkoholu

25.2. (0–1)

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

Hydroliza zasadowa jodku alkilu jest reakcją (addycji / substytucji / eliminacji) zachodzącą zgodnie z mechanizmem nukleofilowym. Przykładem obojętnego elektrycznie nukleofilu jest cząsteczka (CH₄ / H₂ / NH₃), a nukleofilu jonowego – jon (CN^– / Cu²⁺ / H₃O⁺).

114

Informator CKE, Poziom rozszerzony (Formuła 2023) - Zadanie 28. (3 pkt)

pH Zamknięte (np. testowe, prawda/fałsz) Oblicz

Roztwory zawierające porównywalne liczby drobin kwasu Brønsteda i sprzężonej z nim zasady nazywane są roztworami buforowymi. Przykładem buforu może być mieszanina roztworu octanu sodu i roztworu kwasu octowego. W takim roztworze ustala się równowaga chemiczna:

HA + H₂O ⇄ H₃O⁺ + A^–

opisywana przez stałą dysocjacji kwasu HA.
Ponieważ

K_a = [CH₃COO^–][H₃O⁺][CH₃COOH],

to pH buforu octanowego można z pewnym przybliżeniem obliczyć ze wzoru:

pH = –logK_a + log[CH₃COO^–][CH₃COOH]

Wartość pH buforu prawie nie zależy od jego stężenia i nieznacznie się zmienia podczas dodawania niewielkich ilości mocnych kwasów lub mocnych zasad.

28.1. (0–1)

Zaznacz wzory dwóch związków chemicznych, których roztwory po zmieszaniu w odpowiednim stosunku pozwolą uzyskać roztwór buforowy.

HCl

NaOH

NH₄Cl

NaCl

28.2. (0–2)

Zmieszano 100 cm³ roztworu octanu sodu o stężeniu 0,875 mol∙dm⁻³ i 400 cm³ roztworu kwasu octowego o stężeniu 0,125 mol∙dm⁻³. Uzyskano 500 cm³ roztworu w temperaturze 298 K.

Oblicz pH uzyskanego roztworu buforowego.

115

Matura Czerwiec 2021, Poziom rozszerzony (Formuła 2015) - Zadanie 28. (1 pkt)

Węglowodory aromatyczne Zamknięte (np. testowe, prawda/fałsz)

Podstawnik w pierścieniu aromatycznym wpływa na miejsce wprowadzenia następnego podstawnika do pierścienia. Grupy alkilowe, –Cl, –Br, –NH₂, –OH kierują następny wprowadzany podstawnik w pozycje 2- i 4- (orto- i para-) w stosunku do własnego położenia. Gdy w pierścieniu znajdują się grupy –NO₂, –COOH czy –CHO, to następny podstawnik jest wprowadzany głównie w pozycję 3- (meta-).

Na poniższym schemacie zilustrowano ciąg przemian chemicznych, w wyniku których z benzenu powstają związki organiczne A, B i C.

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


1.	Przemiana oznaczona numerem 4 to przykład reakcji substytucji przebiegającej według mechanizmu rodnikowego.	P	F
2.	W przemianie oznaczonej numerem 2 formalny stopień utlenienia atomu węgla połączonego bezpośrednio z pierścieniem benzenowym wzrasta o 6.	P	F
3.	Związek C, będący głównym produktem reakcji oznaczonej numerem 3, to kwas 3-chlorobenzenokarboksylowy (3-chlorobenzoesowy).	P	F

116

Matura Maj 2021, Poziom rozszerzony (Formuła 2015) - Zadanie 29. (1 pkt)

Dysocjacja Zamknięte (np. testowe, prawda/fałsz)

Do 500 cm³ wodnego roztworu kwasu metanowego (mrówkowego) o stężeniu 1 mol ∙ dm⁻³ dodano 500 cm³ wody. Temperatura otrzymanego roztworu nie uległa zmianie.

Dokończ zdanie. Zaznacz odpowiedź wybraną spośród A–C oraz odpowiedź wybraną spośród 1.–3.

Należy wnioskować, że po dodaniu wody do wodnego roztworu kwasu metanowego

wartość stałej dysocjacji	A.	wzrosła,	a wartość stopnia dysocjacji	1.	wzrosła.
	B.	zmalała,		2.	zmalała.
	C.	nie uległa zmianie,		3.	nie uległa zmianie.

117

Matura Maj 2021, Poziom rozszerzony (Formuła 2015) - Zadanie 31. (1 pkt)

Estry i tłuszcze Zamknięte (np. testowe, prawda/fałsz)

Reakcja estryfikacji, w której uczestniczą kwas etanowy i butan-2-ol, zachodzi w środowisku kwasowym zgodnie z równaniem:

W temperaturze T stężeniowa stała równowagi tej reakcji K_c = 2,12.

Na podstawie: Estryfikacja, https://tsl.wum.edu.pl [dostęp 09.01.2020]

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

Przy użyciu w opisanej reakcji równomolowej mieszaniny kwasu i alkoholu wydajność tej reakcji jest w temperaturze T (niższa niż / równa / wyższa od) 85%.
Opisaną reakcję przeprowadza się w środowisku kwasowym, ponieważ jony H⁺ (katalizują tę reakcję / zwiększają wydajność tej reakcji).
W środowisku zasadowym opisany ester ulega hydrolizie, której produktami są butan-2-ol i (kwas etanowy / sól kwasu etanowego).

118

Informator CKE, Poziom rozszerzony (Formuła 2023) - Zadanie 31. (1 pkt)

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

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

1.	W ogniwie opisanym schematem Fe \| Fe²⁺ \|\| Ag⁺ \| Ag funkcję katody pełni półogniwo żelazne, a funkcję anody − półogniwo srebrowe.	P	F
2.	W pracującym ogniwie opisanym schematem Zn \| Zn²⁺ \|\| Cu²⁺ \| Cu na katodzie przebiega reakcja opisana równaniem Cu²⁺ + 2e^– → Cu.	P	F
3.	Podczas pracy ogniwa zbudowanego z półogniwa magnezowego i półogniwa ołowiowego następuje roztwarzanie magnezu i wydzielanie się ołowiu.	P	F

119

Matura Czerwiec 2021, Poziom rozszerzony (Formuła 2015) - Zadanie 31. (1 pkt)

Alkohole Zamknięte (np. testowe, prawda/fałsz)

Próba jodoformowa polega na działaniu jodem w roztworze wodorotlenku sodu na badany związek organiczny. O pozytywnym wyniku eksperymentu świadczy pojawienie się żółtego osadu trijodometanu nazywanego jodoformem. Taki wynik wskazuje m.in. na obecność grupy metylowej w sąsiedztwie grupy karbonylowej w cząsteczce. Próba jodoformowa pozwala również na wykrycie obecności alkoholi o strukturze:

gdzie R oznacza atom wodoru, grupę alkilową lub arylową.

Jod reaguje z wodorotlenkiem sodu zgodnie z równaniem:

I₂ + 2NaOH → NaI + NaIO + H₂O

Następnie jeden z produktów tej reakcji – związek o wzorze NaIO – reaguje z alkoholem:

Reakcja przebiega w trzech etapach (C – podkreślony atom węgla):

Na podstawie: R. T. Morrison, R. N. Boyd, Chemia organiczna, Warszawa 1996.

Spośród wymienionych niżej alkoholi wybierz wszystkie, które dają pozytywny wynik próby jodoformowej. Podkreśl nazwy wybranych związków.

2-metylopropan-2-ol

pentan-2-ol

pentan-3-ol

1-fenyloetanol

120

Matura Maj 2021, Poziom rozszerzony (Formuła 2015) - Zadanie 32. (1 pkt)

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

Cząsteczki kwasu etanowego mogą tworzyć dimer:

Dimer ten występuje w stanie gazowym oraz w roztworach kwasu etanowego w rozpuszczalnikach nietworzących z nim wiązań wodorowych.

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

Przedstawiony w informacji dimer powstaje w wyniku tworzenia się wiązań (kowalencyjnych / jonowych / wodorowych) między cząsteczkami kwasu etanowego. Rozcieńczony roztwór kwasu etanowego w wodzie (nie zawiera dimerów / zawiera dimery), ponieważ woda (nie tworzy wiązań wodorowych / tworzy wiązania wodorowe) z cząsteczkami kwasu etanowego.

Zadania maturalne z chemii

Strony

Informator CKE, Poziom rozszerzony (Formuła 2023) - Zadanie 24. (2 pkt)

Matura Marzec 2021, Poziom rozszerzony (Formuła 2015) - Zadanie 25. (1 pkt)

Matura Maj 2021, Poziom rozszerzony (Formuła 2015) - Zadanie 25. (2 pkt)

Informator CKE, Poziom rozszerzony (Formuła 2023) - Zadanie 28. (3 pkt)

Matura Czerwiec 2021, Poziom rozszerzony (Formuła 2015) - Zadanie 28. (1 pkt)

Matura Maj 2021, Poziom rozszerzony (Formuła 2015) - Zadanie 29. (1 pkt)

Matura Maj 2021, Poziom rozszerzony (Formuła 2015) - Zadanie 31. (1 pkt)

Informator CKE, Poziom rozszerzony (Formuła 2023) - Zadanie 31. (1 pkt)

Matura Czerwiec 2021, Poziom rozszerzony (Formuła 2015) - Zadanie 31. (1 pkt)

Matura Maj 2021, Poziom rozszerzony (Formuła 2015) - Zadanie 32. (1 pkt)

Strony