Zadania maturalne z chemii

1121

Matura Maj 2016, Poziom rozszerzony (Formuła 2015) - Zadanie 15. (1 pkt)

Miareczkowanie Zamknięte (np. testowe, prawda/fałsz)

Przeprowadzono doświadczenie, podczas którego do 10 cm³ wodnego roztworu wodorotlenku sodu dodawano kroplami wodny roztwór pewnego elektrolitu o stężeniu c_m = 0,1 mol · dm^–3, mierząc pH mieszaniny reakcyjnej. Przebieg doświadczenia zilustrowano schematem.

Opisane doświadczenie jest przykładem miareczkowania alkacymetrycznego (kwasowo-zasadowego), które polega na dodawaniu z biurety roztworu, nazywanego titrantem, do kolby z próbką, nazywaną analitem. W miareczkowaniu wykorzystuje się stechiometryczną zależność między substancjami obecnymi w analicie i titrancie.
Odczytana z wykresu wartość pH roztworu otrzymanego po zmieszaniu roztworów zawierających stechiometryczne ilości reagentów jest równa 7.

Aby roztwór przewodził prąd elektryczny, muszą być w tym roztworze obecne jony. Im większa jest ich ruchliwość, tym przewodnictwo jest większe. Dwa najbardziej ruchliwe jony to kationy wodorowe (H⁺) i aniony wodorotlenkowe (OH⁻). Ruchliwość innych jonów jest znacznie mniejsza.

Na podstawie: M. Sienko, R. Plane, Chemia, Warszawa 1996 oraz L. Pajdowski, Chemia ogólna, Warszawa 1982.

Gdy analizuje się ruchliwość jonów obecnych w roztworze w danym momencie opisanego miareczkowania, można przewidzieć, jak zmienia się jego przewodnictwo (inne czynniki można tu pominąć).

Zaznacz poprawne dokończenie zdania.

W miarę dodawania titranta do wodnego roztworu wodorotlenku sodu

zarówno pH, jak i przewodnictwo roztworu rosną.
pH roztworu rośnie, a przewodnictwo roztworu maleje.
pH roztworu maleje, a przewodnictwo najpierw maleje, a potem rośnie.
pH roztworu maleje, a przewodnictwo najpierw rośnie, a potem maleje.

1122

Matura Maj 2016, Poziom rozszerzony (Formuła 2007) - Zadanie 15. (2 pkt)

pH Identyfikacja związków nieorganicznych Podaj/wymień

Wskaźniki kwasowo-zasadowe to związki chemiczne, które przyjmują różne zabarwienia w roztworach o różnych odczynach. Barwa roztworu zależy od formy, w jakiej wskaźnik występuje w roztworze. Dla każdego wskaźnika można określić charakterystyczny zakres pH, w którym następuje zmiana zabarwienia wskaźnika. Poniżej scharakteryzowano trzy wskaźniki kwasowo-zasadowe.

Wskaźnik	Zabarwienie wskaźnika w roztworze o pH		Zakres pH zmiany barwy
oranż metylowy	poniżej 3,1 czerwone	powyżej 4,4 żółte	3,1 – 4,4
czerwień bromofenolowa	poniżej 5,2 żółte	powyżej 6,8 czerwone	5,2 – 6,8
fenoloftaleina	poniżej 8,3 brak zabarwienia	powyżej 10,0 malinowe	8,3 – 10,0

Na podstawie: J. Minczewski, Z. Marczenko: Chemia analityczna. Podstawy teoretyczne i analiza jakościowa, Warszawa 2001.

W trzech nieoznakowanych probówkach umieszczono następujące roztwory:

kwas solny o pH = 1
wodny roztwór KCl o pH = 7
wodny roztwór KOH o pH = 13

W celu identyfikacji roztworów wykonano doświadczenie. W etapie I obserwowano zabarwienie czerwieni bromofenolowej w każdym z nich.

15.1. (0-1)

Określ zabarwienie czerwieni bromofenolowej w każdym z badanych roztworów.

	kwas solny	wodny roztwór KCl	wodny roztwór KOH
Zabarwienie czerwieni bromofenolowej

15.2. (0-1)

Spośród scharakteryzowanych wskaźników wybierz ten, którego należy użyć w II etapie doświadczenia, aby (uwzględniając wynik I etapu) zidentyfikować każdy badany roztwór.

Wybrany wskaźnik:

1123

Matura Maj 2016, Poziom podstawowy (Formuła 2007) - Zadanie 15. (1 pkt)

Niemetale Zamknięte (np. testowe, prawda/fałsz)

Energia aktywacji określa wielkość bariery energetycznej, którą muszą pokonać reagujące drobiny, aby doszło do reakcji chemicznej. Im mniejsza jest energia aktywacji dla danej reakcji, tym szybciej zachodzi przemiana. Dużą energię aktywacji reakcji można zmniejszyć, jeżeli wprowadzi się do układu katalizator.
Nadtlenek wodoru ulega reakcji rozkładu według równania:

2H₂O₂ → 2H₂O + O₂

W temperaturze pokojowej szybkość rozkładu H₂O₂ jest mała. W poniższej tabeli podano wartości energii aktywacji reakcji rozkładu H₂O₂ bez udziału katalizatora oraz z udziałem różnych katalizatorów.

Nazwa katalizatora	Energia aktywacji rozkładu H₂O₂ w temperaturze T, kJ ⋅ mol⁻¹
bez katalizatora	75
peroksydaza (enzym)	23
platyna	49
tlenek manganu(IV)	58

Na podstawie: E. A. Moelwyn-Hughes, Physical Chemistry, London, New York, Paris 2012.

Przeprowadzono doświadczenie zilustrowane poniższym schematem.

Uzupełnij poniższe zdania. W każdym nawiasie wybierz i podkreśl właściwe określenie.

Podczas doświadczenia zaobserwowano wydzielanie (barwnego / bezbarwnego) gazu, który (dobrze / słabo) rozpuszcza się w wodzie. Po umieszczeniu w probówce z zebranym gazem tlącego się łuczywka zapala się ono jasnym płomieniem, co świadczy o tym, że otrzymany gaz (jest palny / podtrzymuje palenie).

1124

Matura Czerwiec 2016, Poziom rozszerzony (Formuła 2007) - Zadanie 15. (1 pkt)

Sole Podaj/zinterpretuj przebieg reakcji

W reakcji stałego chlorku sodu ze stężonym kwasem siarkowym(VI) powstaje chlorowodór, natomiast w reakcji stałego bromku sodu z tym kwasem ostatecznym produktem jest brom. Etapy reakcji stężonego kwasu siarkowego(VI) z bromkiem sodu oraz ich główne produkty przedstawia poniższy schemat:

NaBr ^{stężony H₂SO₄} HBr ^{stężony H₂SO₄} Br₂ + SO₂

Dwie probówki, z których jedna zawierała stały chlorek sodu, a druga – stały bromek sodu, umieszczono pod wyciągiem. Wykonano eksperyment, którego przebieg zilustrowano na poniższym rysunku.

Napisz, jakie zmiany umożliwiające rozróżnienie obu soli zaobserwowano w probówkach po dodaniu do nich stężonego kwasu siarkowego(VI).

Probówka I:

Probówka II:

1125

Matura Czerwiec 2016, Poziom rozszerzony (Formuła 2015) - Zadanie 15. (1 pkt)

Tlenki Uzupełnij/narysuj wykres, schemat lub tabelę

Spośród tlenków o poniższych wzorach wybrano trzy i oznaczono je numerami I, II i III, a następnie zbadano ich właściwości.

ZnO

CaO

SiO₂

CuO

P₄O₁₀

W doświadczeniu wykorzystano wodę, wodny roztwór kwasu siarkowego(VI) i stężony wodny roztwór wodorotlenku sodu.

Po zakończeniu doświadczenia sformułowano poniższe wnioski.

Tlenek I jest rozpuszczalny w wodzie. Ulega reakcji w roztworze kwasu siarkowego(VI). Nie reaguje ze stężonym roztworem wodorotlenku sodu.

Tlenek II jest nierozpuszczalny w wodzie. Nie reaguje z roztworem kwasu siarkowego(VI) nawet po ogrzaniu. Reaguje ze stężonym roztworem wodorotlenku sodu po ogrzaniu.

Tlenek III jest nierozpuszczalny w wodzie. Reaguje z roztworem kwasu siarkowego(VI) oraz ze stężonym roztworem wodorotlenku sodu, w wyniku czego tworzy bezbarwne klarowne roztwory.

Wpisz do tabeli wzory sumaryczne opisanych tlenków i określ ich charakter chemiczny.

	Wzór tlenku	Charakter chemiczny tlenku
Tlenek I
Tlenek II
Tlenek III

1126

Matura Maj 2016, Poziom rozszerzony (Formuła 2015) - Zadanie 16. (4 pkt)

Roztwory i reakcje w roztworach wodnych - ogólne Właściwości roztworów i mieszanin Napisz równanie reakcji Podaj/zinterpretuj przebieg reakcji Podaj/wymień

W wyniku niektórych reakcji chemicznych powstają mieszaniny niejednorodne.

Zaprojektuj doświadczenie prowadzące do powstania niejednorodnej mieszaniny, w której skład wchodzi wodny roztwór kwasu siarkowego(VI).

16.1. (0–1)

Uzupełnij schemat doświadczenia. Wybierz i zaznacz po jednym wzorze odczynnika w zestawach I i II.

16.2. (0–1)

Opisz obserwowane zmiany zawartości probówki podczas przeprowadzonego doświadczenia przy założeniu, że reagentów użyto w ilościach stechiometrycznych (należy opisać wygląd zawartości probówki przed dodaniem odczynnika z zestawu I oraz po zajściu reakcji chemicznej).

Przed dodaniem odczynnika:
Po zajściu reakcji:

16.3. (0–1)

Napisz w formie jonowej skróconej równanie reakcji zachodzącej podczas przeprowadzonego doświadczenia przy założeniu, że reagentów użyto w ilościach stechiometrycznych.

16.4. (0–1)

Podaj nazwę metody, którą należy zastosować w celu wyodrębnienia wodnego roztworu kwasu siarkowego(VI) z mieszaniny poreakcyjnej.

1127

Matura Maj 2016, Poziom rozszerzony (Formuła 2007) - Zadanie 16. (2 pkt)

Dysocjacja pH Podaj/wymień

Wskaźnik	Zabarwienie wskaźnika w roztworze o pH		Zakres pH zmiany barwy
oranż metylowy	poniżej 3,1 czerwone	powyżej 4,4 żółte	3,1 – 4,4
czerwień bromofenolowa	poniżej 5,2 żółte	powyżej 6,8 czerwone	5,2 – 6,8
fenoloftaleina	poniżej 8,3 brak zabarwienia	powyżej 10,0 malinowe	8,3 – 10,0

Na podstawie: J. Minczewski, Z. Marczenko: Chemia analityczna. Podstawy teoretyczne i analiza jakościowa, Warszawa 2001.

Zmiany struktury oranżu metylowego podczas zmiany pH roztworu ilustruje poniższy schemat.

Formy I i II oranżu metylowego stanowią sprzężoną parę kwas – zasada Brønsteda.

16.1. (0-1)

Określ funkcję (kwas albo zasada Brønsteda), jaką w przemianie opisanej powyższym schematem pełni oranż metylowy w formie I.

16.2. (0-1)

Napisz, jaką barwę nadaje roztworowi oranż metylowy występujący w formie II.

1128

Matura Maj 2016, Poziom podstawowy (Formuła 2007) - Zadanie 16. (1 pkt)

Właściwości fizyczne cieczy i gazów Podaj i uzasadnij/wyjaśnij

W poniższej tabeli przedstawiono wartości rozpuszczalności dwóch związków chemicznych X i Y w wodzie w różnych temperaturach. Wiadomo, że jeden ze związków jest gazem, a drugi – ciałem stałym.

	Rozpuszczalność, g/100 g H₂O
	0°C	20°C	40°C	60°C	80°C
związek X	29,6	10,6	5,5	3,3	2,1
związek Y	32,7	55,7	73,2	91,4	109,6

Na podstawie: W. Mizerski, Tablice chemiczne, Warszawa 2003.

Napisz, który związek jest gazem, i uzasadnij swój wybór.

Gazem jest związek oznaczony literą:

Uzasadnienie:

1129

Matura Czerwiec 2016, Poziom rozszerzony (Formuła 2007) - Zadanie 16. (2 pkt)

Sole Napisz równanie reakcji

Sporządzono wodny roztwór siarczku sodu Na₂S oraz wodny roztwór chlorku amonu NH₄Cl.

Określ odczyn każdego z otrzymanych roztworów. Odpowiedź uzasadnij – napisz w formie jonowej skróconej równania reakcji powodujących taki odczyn roztworu.

	Odczyn roztworu	Równanie reakcji
Na₂S
NH₄Cl

1130

Matura Czerwiec 2016, Poziom rozszerzony (Formuła 2015) - Zadanie 16. (2 pkt)

Tlenki Napisz równanie reakcji