Zadania maturalne z chemii

111

Informator CKE, Poziom rozszerzony (Formuła 2023) - Zadanie 14. (3 pkt)

Termograwimetria to technika badania związków chemicznych pozwalająca m.in. na rejestrację zmian masy próbki w trakcie jej rozkładu termicznego. Wynikiem takiego badania jest krzywa zwana termogramem, ilustrująca zmianę masy próbki w funkcji wzrastającej ze stałą szybkością temperatury.

Próbkę zawierającą 3∙10^–4 mola uwodnionego węglanu kobaltu(II), CoCO₃∙xH₂O, ogrzewano w atmosferze argonu. Rejestrowano zmiany masy próbki wraz z rosnącą temperaturą w przedziale od 0°C do 550°C. Badanie prowadzono do chwili, w której masa próbki nie ulegała już dalszym zmianom. Stwierdzono, że rozkład termiczny zachodzi w dwóch etapach. Analiza gazowych produktów rozkładu powstających w trakcie eksperymentu w obu etapach wykazała, że w każdym z nich wydziela się tylko jeden rodzaj gazu, w każdym z etapów – inny. Uzyskany termogram przedstawiono na schemacie.

Na podstawie: D. Nicholls, The Chemistry of Iron, Cobalt and Nickel: Comprehensive Inorganic Chemistry, vol. 24, Pergamon Press, 1973.

Na podstawie obliczeń ustal przebieg rozkładu hydratu węglanu kobaltu(II) – napisz równania reakcji przebiegających w I i II etapie rozkładu.

Równanie reakcji rozkładu w I etapie:

Równanie reakcji rozkładu w II etapie:

112

Matura Maj 2021, Poziom rozszerzony (Formuła 2015) - Zadanie 15. (2 pkt)

Stężenia roztworów Oblicz

Do 20 cm³ wodnego roztworu HCl o pH = 1,0 dodano 30 cm³ wodnego roztworu NaOH o stężeniu 0,060 mol∙dm⁻³. Po zmieszaniu roztworów przebiegła reakcja chemiczna opisana równaniem:

H₃O⁺ + OH^– → 2H₂O

Wykonaj odpowiednie obliczenia i napisz, ile razy zmalało stężenie jonów hydroniowych H₃O⁺ po dodaniu roztworu NaOH. Przyjmij, że objętość powstałego roztworu jest sumą objętości użytych roztworów.

Stężenie jonów H₃O⁺ zmalało .

113

Informator CKE, Poziom rozszerzony (Formuła 2023) - Zadanie 16. (2 pkt)

Stężenia roztworów Oblicz

Jod bardzo słabo rozpuszcza się w wodzie i jego nasycony roztwór, nazywany wodą jodową, w temperaturze 25°C ma stężenie ok. 1,3·10^‒3 mol·dm^‒3. Dużo lepiej jod rozpuszcza się (roztwarza) w roztworze zawierającym jony jodkowe, gdyż przebiega tam reakcja opisana równaniem:

I₂ + I^‒ ⇄ I^–₃

Stężeniowa stała tej równowagi w temperaturze 25°C jest równa 700.
W niektórych schorzeniach tarczycy stosuje się tzw. płyn Lugola, który można przyrządzić, jeśli wymiesza się 1 g jodu i 2 g jodku potasu z 97 g wody.

Oblicz masę jodu rozpuszczonego w 100 g nasyconego wodnego roztworu w temperaturze 25°C. Oblicz, ile razy masa jodu, który rozpuszczono, aby przygotować 100 g płynu Lugola, jest większa niż masa jodu w 100 g wody jodowej. Przyjmij, że gęstość wody jodowej jest równa 1,0 g·cm^–3.

114

Informator CKE, Poziom rozszerzony (Formuła 2023) - Zadanie 17. (2 pkt)

Stan równowagi Oblicz

I₂ + I^‒ ⇄ I^–₃

Oblicz równowagowe stężenie jonów jodkowych (I^‒) w płynie Lugola w temperaturze 25°C. Przyjmij, że gęstość tego roztworu w temperaturze pokojowej jest równa 1,05 g·cm^‒3.

115

Matura Czerwiec 2021, Poziom rozszerzony (Formuła 2015) - Zadanie 18. (2 pkt)

Stechiometryczny stosunek reagentów Oblicz

Roztwór wodny chloru to tzw. woda chlorowa Cl2 (aq). W tym roztworze ustala się równowaga opisana równaniem:

Cl₂ + H₂O ⇄ HCl + HClO

Powstający oksokwas pod wpływem światła ulega częściowemu rozkładowi z wydzieleniem tlenu:

2HClO → 2HCl + O₂

Na podstawie: A. Bielański, Podstawy chemii nieorganicznej, Warszawa 2004.

10,65 g chloru rozpuszczono w 1800 cm³ wody, a otrzymaną wodę chlorową pozostawiono na pewien czas w otwartym naczyniu na świetle.

Oblicz stężenie molowe kwasu solnego w roztworze w momencie, w którym 1,0% chloru obecnego w roztworze uległ reakcji chemicznej z wodą, a oksokwas powstający w roztworze uległ w 50% reakcji rozkładu. W obliczeniach przyjmij, że sumaryczna objętość roztworu się nie zmieniła i wynosiła 1800 cm³.

116

Matura Marzec 2021, Poziom rozszerzony (Formuła 2015) - Zadanie 19. (3 pkt)

Stechiometryczny stosunek reagentów Reakcje utleniania i redukcji - ogólne Podaj i uzasadnij/wyjaśnij Oblicz

Zawartość jonów dichromianowych(VI) w wodnym roztworze można określić dzięki zastosowaniu metody pośredniej. W pierwszym etapie dodaje się roztwór jodku potasu i kwas siarkowy(VI). Zachodzi wtedy reakcja opisana równaniem:

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

W drugim etapie do otrzymanej mieszaniny dodaje się roztwór tiosiarczanu sodu i wtedy jony S₂O²⁻₃ reagują z jodem:

I₂ + 2S₂O²⁻₃ → 2 I⁻ + S₄O^2–₆

Na podstawie: D.A. Skoog, D.M. West, F.J. Holler, S.R. Crouch, Podstawy chemii analitycznej, Warszawa 2007.

19.1. (0–1)

Rozstrzygnij, czy jony dichromianowe(VI) w etapie pierwszym oraz jod w etapie drugim pełnią taką samą funkcję (utleniacza albo reduktora). Odpowiedź uzasadnij.

Rozstrzygnięcie:

Uzasadnienie:

19.2. (0–2)

Aby określić zawartość jonów dichromianowych(VI) w próbce, przeprowadzono opisane reakcje. W reakcji z jodem wzięło udział 20,4 cm³ wodnego roztworu tiosiarczanu sodu o stężeniu 0,10 mol∙dm³ .

Oblicz, ile gramów dichromianu(VI) potasu zawierała badana próbka. Przyjmij, że opisane przemiany przebiegły z wydajnością równą 100% oraz że masa molowa dichromianu(VI) potasu M_{K₂Cr₂O₇} = 294 g⋅ mol⁻¹.

117

Matura Maj 2021, Poziom rozszerzony (Formuła 2015) - Zadanie 21. (2 pkt)

Stechiometryczny stosunek reagentów Oblicz

Na wykresie przedstawiono zależność rozpuszczalności w wodzie dwóch soli – K₂CrO₄ i Pb(NO₃)₂ – od temperatury.

Na podstawie: W. Mizerski, Tablice chemiczne, Warszawa 1997.

Do 100 gramów nasyconego roztworu azotanu(V) ołowiu(II) o temperaturze 32°C dodano 100 gramów nasyconego roztworu chromianu(VI) potasu o temperaturze 32°C. W wyniku przemiany zilustrowanej poniższym równaniem wytrącił się osad.

Pb²⁺ + CrO^2–₄ → PbCrO₄

Oblicz masę otrzymanego osadu. Wskaż substancję użytą w nadmiarze – podaj jej wzór lub nazwę. Przyjmij, że opisana przemiana przebiegła z wydajnością równą 100%. Masy molowe są równe: M_K₂CrO₄ = 194 g∙mol^–1, M_Pb(NO₃)₂ = 331 g∙mol^–1, M_PbCrO₄ = 323 g∙mol^–1 .

Masa osadu: .
W nadmiarze użyto .

118

Informator CKE, Poziom rozszerzony (Formuła 2023) - Zadanie 21. (3 pkt)

Prawo stałości składu, ustalanie wzoru Sole Zamknięte (np. testowe, prawda/fałsz) Oblicz

Dwa tlenki metali, oznaczone umownie wzorami A₂O i XO₃, reagują ze sobą w stosunku molowym 1:1. Produktem reakcji jest jonowy związek Z, w którym masowa zawartość procentowa pierwiastka A wynosi 40,2%, natomiast dla pierwiastka X ta wielkość jest równa 26,8%.

21.1. (0–2)

Na podstawie obliczeń ustal symbole pierwiastków A i X.

Symbol pierwiastka A:
Symbol pierwiastka X:

21.2. (0–1)

Zaznacz numer zdjęcia, na którym przedstawiono związek Z.

119

Matura Marzec 2021, Poziom rozszerzony (Formuła 2015) - Zadanie 22. (2 pkt)

Prawo stałości składu, ustalanie wzoru Węglowodory - ogólne Oblicz

Do całkowitego spalenia próbki zawierającej 8,43·10²² cząsteczek pewnego węglowodoru zużyto 15,68 dm³ tlenu odmierzonego w warunkach normalnych. W reakcji wydzieliło się 18,48 g tlenku węgla(IV).

Ustal na podstawie obliczeń wzór sumaryczny tego węglowodoru.

Wzór sumaryczny:

120

Matura Czerwiec 2021, Poziom rozszerzony (Formuła 2015) - Zadanie 22. (2 pkt)

Stechiometria - ogólne Oblicz

Do 50 cm³ wodnego roztworu CuSO₄ o stężeniu 0,4 mol ∙ dm⁻³ wprowadzono 783 mg opiłków pewnego metalu X, który reagował z jonami Cu²⁺ w stosunku molowym 1 : 1. Metal X w szeregu napięciowym metali jest przed kadmem. Po zakończeniu reakcji do otrzymanej mieszaniny dodano 1200 mg opiłków kadmu i wtedy reakcja przebiegała dalej, do całkowitego odbarwienia roztworu. Kadm reagował z jonami Cu²⁺ w stosunku molowym 1 : 1. Po zakończeniu reakcji, wydzielono z jej produktów mieszaninę metali i stwierdzono, że zawiera ona 19% masowych kadmu.

Oblicz masę molową metalu X i podaj jego symbol chemiczny. Przyjmij, że masy molowe są równe: M_Cu = 63,55 g ∙ mol⁻¹, M_Cd = 112,41 g ∙ mol⁻¹.

Symbol chemiczny metalu: