Zadanie usunięte przez CKE z wersji informatora dla egzaminu maturalnego od roku szkolnego 2024/2025 jako niezgodne z podstawą programową.
Uzupełnij poniższe zdania. Wybierz i zaznacz jedno określenie spośród podanych
w nawiasie.
W procesie elektrolizy, podczas przepływu prądu przez wodny roztwór siarczanu(VI) miedzi(II)
elektrony (są pobierane z katody / są przekazywane na katodę) przez kationy Cu2+. Obecne
w roztworze jony miedzi(II) ulegają procesowi (redukcji / utleniania), a efektem tego jest
(zwiększenie / zmniejszenie) masy katody.
Zadanie usunięte przez CKE z wersji informatora dla egzaminu maturalnego od roku szkolnego 2024/2025 jako niezgodne z podstawą programową.
Heksacyjanożelazian(II) potasu to sól zawierająca kompleksowy jon o wzorze [Fe(CN)6]4–.
Zawartość tego związku w badanej próbce można określić na podstawie jego reakcji ze znaną
ilością bromu.
Przeprowadzono doświadczenie, którego celem było określenie liczby moli
heksacyjanożelazianu(II) potasu w roztworze. Aby przygotować roztwór bromu
o znanym stężeniu, zastosowano metodę elektrolitycznego wytwarzania bromu w układzie
dwóch elektrod platynowych. W tym celu w zlewce umieszczono roztwór bromku potasu
i kwasu siarkowego(VI) o znanym stężeniu. Następnie do tego roztworu dodano próbkę
K4Fe(CN)6 o nieznanym stężeniu. W tak sporządzonym roztworze zanurzono dwie platynowe
elektrody oznaczone symbolami E1 oraz E2 i przeprowadzono elektrolizę prądem o natężeniu
0,005 A. W jej wyniku wydzielił się brom, który przereagował z K4Fe(CN)6. Wydajność obu
reakcji wynosiła 100%.
39.1. (0–1)
Napisz równania reakcji przebiegających na anodzie i na katodzie podczas opisanego
procesu wytwarzania bromu.
Anoda:
Katoda:
39.2. (0–1)
Jon heksacyjanożelazianu(II) reaguje z bromem zgodnie ze schematem:
Br2 + Fe(CN)4−6 → Br− + Fe(CN)3−6
Napisz w formie jonowej skróconej z uwzględnieniem liczby oddawanych lub
pobieranych elektronów (zapis jonowo-elektronowy) równania procesów redukcji
i utleniania zachodzących podczas opisanej przemiany.
Równanie reakcji redukcji:
Równanie reakcji utlenienia:
39.3. (0–1)
Czas trwania elektrolizy prowadzącej do otrzymania stechiometrycznej ilości bromu
w stosunku do K4Fe(CN)6 określa się w równoległym eksperymencie – w układzie dwóch
elektrod platynowych E3 oraz E4. Umieszcza się je w badanym roztworze i przykłada do nich
niewielką różnicę potencjałów. Podczas eksperymentu rejestruje się natężenie prądu
przepływającego w układzie pomiarowym. Na początku elektrolizy natężenie prądu wzrasta
proporcjonalnie do ilości powstających jonów Fe(CN)3−6. Maksymalna wartość natężenia
prądu obserwowana jest w chwili, gdy liczba moli jonów Fe(CN)3−6 jest równa liczbie moli jonów Fe(CN)4−6. Następnie natężenie prądu spada prawie do zera i osiąga minimum w momencie całkowitego przereagowania jonów Fe(CN)4−6. W dalszym etapie elektrolizy natężenie prądu
przepływającego między elektrodami E3 i E4 wzrasta.
Przeanalizuj poniższe wykresy i zaznacz ten, który odpowiada opisanym zmianom
natężenia prądu przepływającego w układzie elektrod oznaczonych symbolami
E3 oraz E4.
A.
B.
C.
D.
39.4. (0–2)
Liczba moli elektronów wymienionych podczas elektrolizy jest określona następującym
wzorem:
ne = i ∙ tF
gdzie:
i – natężenie prądu, A
t – czas trwania elektrolizy, s
F – stała Faradaya, 96500 C · mol–1.
Oblicz liczbę moli jonów [Fe(CN)6]4– w badanym roztworze. Czas potrzebny do otrzymania
stechiometrycznej ilości bromu odczytaj z wykresu wybranego w zadaniu 39.3.
Dehydratacja (odwodnienie) alkoholi – reakcja, w wyniku której, w obecności kwasu,
z alkoholu otrzymuje się alken – przebiega według mechanizmu obejmującego trzy etapy.
Początkowo (etap I) powstaje protonowana forma alkoholu, następnie zachodzą jej powolna
dysocjacja (etap II) z utworzeniem karbokationu oraz szybkie odszczepienie protonu od
sąsiedniego atomu węgla z utworzeniem alkenu (etap III).
Opisany proces można zilustrować schematem:
Wiązanie podwójne w alkenie powstającym podczas dehydratacji, będącym głównym
produktem reakcji, znajduje się często w innym miejscu niż wynikałoby to z położenia grupy
−OH w substracie. Dzieje się tak dlatego, że powstający karbokation ulega przegrupowaniu
polegającemu na przeniesieniu atomu wodoru lub grupy alkilowej od sąsiedniego atomu węgla
z jednoczesnym przemieszczeniem się ładunku dodatniego. Takie przegrupowanie zachodzi
zawsze wtedy, gdy może ono spowodować powstanie trwalszego karbokationu, czyli takiego,
w którym ładunek dodatni znajduje się na atomie węgla o możliwie najwyższej rzędowości.
Na podstawie: R.T. Morrison, R.N. Boyd, Chemia organiczna, Warszawa 1996.
44.1. (0–1)
Napisz numer tego etapu opisanego mechanizmu dehydratacji alkoholi, który decyduje
o szybkości powstawania alkenu z alkoholu.
44.2. (0–1)
Spośród poniższych wzorów wybierz i podkreśl wzór najtrwalszego karbokationu.
44.3. (0–2)
W wyniku dehydratacji butan‑1‑olu – zachodzącej pod wpływem ogrzewania w obecności
stężonego kwasu fosforowego – powstają trzy izomeryczne alkeny A, B i C o prostym łańcuchu
węglowym. Alkeny B i C są względem siebie izomerami cis–trans.
Napisz wzory alkenów A, B i C. Zastosuj wzór półstrukturalny (grupowy) związku A.
Przedstaw geometrię cząsteczek alkenów B (izomer cis) i C (izomer trans).
alken A
alken B (izomer cis)
alken C (izomer trans)
44.4. (0–1)
Napisz wzór półstrukturalny (grupowy) pierwszorzędowego alkoholu, którego
produktem reakcji dehydratacji jest 2‑metylobut‑2‑en. Uwzględnij, że karbokation
powstający z alkoholu uległ przegrupowaniu polegającemu na przeniesieniu atomu
wodoru.
Poniżej przedstawiono wzory Fischera trzech stereoizomerów kwasu winowego
(2,3-dihydroksybutanodiowego).
47.1. (0–1)
Uzupełnij poniższe zdanie. Wybierz i zaznacz właściwe określenie w każdym nawiasie.
Związki I i II są (enancjomerami / diastereoizomerami), a związki II i III stanowią parę
(enancjomerów / diastereoizomerów).
47.2. (0–1)
Wymienionym w tabeli właściwościom fizycznym substancji przyporządkuj wzory
właściwych stereoizomerów (I i II) – wpisz ich numery. Dla stereoizomeru III wpisz
w tabeli przewidywane wartości temperatury topnienia, rozpuszczalności
i skręcalności właściwej.
Numer stereoizomeru
Temperatura topnienia, °C
Rozpuszczalność, g/100 g H2O
Skręcalność właściwa
170
139
+12°
148
125
0 °
III
Na podstawie: J. McMurry, Chemia organiczna, Warszawa 2003.
Agar to substancja żelująca wytwarzana z krasnorostów. W jej skład wchodzi m.in. agaroza
– polisacharyd, który jest polimerem β‑D‑galaktozy i α‑3,6‑anhydro‑L‑galaktozy.
49.1. (0–1)
Wiązanie O-glikozydowe powstaje w wyniku kondensacji dwóch grup –OH należących
do dwóch cząsteczek monosacharydów, przy czym przynajmniej jedna z tych grup związana
była z anomerycznym (półacetalowym) atomem węgla w cząsteczce monosacharydu.
3,6-anhydrogalaktoza powstaje w wyniku kondensacji grup hydroksylowych znajdujących się
przy 3. i 6. atomie węgla cząsteczki galaktozy prowadzącej do oderwania cząsteczki wody.
Na poniższym schemacie budowy fragmentu łańcucha agarozy zakreśl atomy tlenu
uczestniczące w tworzeniu wiązań O‑glikozydowych. Napisz sumaryczny wzór
α-3,6-anhydrogalaktozy.
Wzór sumaryczny α‑3,6‑anhydro‑L‑galaktozy:
49.2. (0–1)
Uzupełnij poniższy schemat tak, aby przedstawiał wzór β‑D‑galaktozy
(β‑D‑galaktopiranozy).
49.3. (0–2)
Uzupełnij poniższe zdania. Wybierz i zaznacz jedno określenie spośród podanych
w każdym nawiasie.
Agar dobrze rozpuszcza się w gorącej wodzie i tworzy (roztwór właściwy / układ koloidalny).
Stygnąc, przyjmuje postać (zolu / żelu). Takie właściwości agaru są możliwe dzięki
oddziaływaniu jego cząsteczek z cząsteczkami wody polegającym na tworzeniu licznych
wiązań (jonowych / kowalencyjnych / wodorowych). Podobne właściwości wykazuje
otrzymywana z kości i skór zwierząt rzeźnych żelatyna, która jest
(białkiem / dekstryną / polisacharydem).
Poniżej przedstawiono wybrane piktogramy stosowane do oznaczania niebezpiecznych
substancji i mieszanin.
Spośród przedstawionych piktogramów wybierz dwa stosowane do opisu zagrożeń
wynikających ze stosowania w laboratorium kwasu azotowego(V). Uzupełnij tabelę – w pisz oznaczenia cyfrowe wybranych piktogramów i zaznacz literę wskazującą znaczenie danego piktogramu.
Warunki bezpieczeństwa
Piktogram
Znaczenie piktogramu: substancja
Pracować w rękawicach i odzieży ochronnej; stosować ochronę oczu i twarzy.
A. żrąca lub korodująca metale B. utleniająca C. wybuchowa D. toksyczna
Przechowywać z dala od odzieży i innych materiałów zapalnych.
A. żrąca lub korodująca metale B. utleniająca C. wybuchowa D. toksyczna
Poniżej przedstawiono opis jednej z najnowocześniejszych, a jednocześnie powszechnie
stosowanej metody pokrywania karoserii samochodowych powłokami antykorozyjnymi
lub dekoracyjnymi.
Do malowania wykorzystuje się farby tworzące z wodą układy koloidalne. Malowanie zachodzi
w wyniku przepływu prądu elektrycznego. W polu elektrycznym obdarzone ładunkiem
elektrycznym koloidalne cząstki farby poruszają się do elektrody, którą jest karoseria
samochodu. Proces nakładania powłoki prowadzi się z zastosowaniem prądu stałego
o określonym napięciu.
Zaznacz nazwę zjawiska stanowiącego podstawę opisanego procesu.
Zadanie usunięte przez CKE z wersji informatora dla egzaminu maturalnego od roku szkolnego 2024/2025 jako niezgodne z podstawą programową.
W pracującym ogniwie paliwowym zasilanym bezpośrednio metanolem na elektrodach biegną
reakcje chemiczne:
reakcja 1:
O2 (g) + 4H+ (aq) + 4e– → 2H2O (c)
reakcja 2:
CH3OH (g) + H2O (c) → CO2 (g) + 6H+ (aq) + 6e–
57.1. (0–1)
Napisz sumaryczne równanie reakcji biegnącej w opisanym ogniwie paliwowym.
57.2. (0–1)
Uzupełnij poniższe zdanie. Wybierz i zaznacz jedną odpowiedź spośród podanych
w każdym nawiasie.
W opisanym ogniwie paliwowym na katodzie biegnie reakcja (1 / 2), a na anodzie biegnie
reakcja (1 / 2). W sumarycznym procesie bierze udział (4 / 6 / 12) moli elektronów
w przeliczeniu na 1 mol reduktora.
