Próbkę pewnego tripeptydu o masie 43,4 mg poddano całkowitej hydrolizie w stężonym
kwasie solnym. Po odparowaniu uzyskanego roztworu do sucha otrzymano mieszaninę
związków jonowych o wzorach:
Uzyskaną w opisany sposób mieszaninę rozpuszczono w wodzie i dodano do niej nadmiar
wodnego roztworu azotanu(V) srebra. Zaszła wtedy reakcja opisana równaniem:
Ag+ + Cl– → AgCl.
Wytrącony osad AgCl odsączono, wysuszono i zważono. Jego masa była
równa 86,1 mg.
Określ, z ilu reszt glicyny x i z ilu reszt alaniny y składała się jedna cząsteczka badanego
tripeptydu. Napisz wzór tripeptydu w postaci Glyx Alay . Przyjmij masę molową chlorku
srebra MAgCl = 143,5 g ∙ mol–1.
Zadanie usunięte przez CKE z wersji informatora dla egzaminu maturalnego od roku szkolnego 2024/2025 jako niezgodne z podstawą programową.
W czasie elektrolizy stopionego tlenku glinu prowadzonej w temperaturze 2050°C i pod
ciśnieniem 1013 hPa zachodzą procesy elektrodowe zilustrowane równaniami:
Al3+ + 3e− → Al
2O2− → O2 + 4e−
Podczas tego procesu wydzielił się tlen. Objętość tlenu zmierzona w warunkach prowadzenia
elektrolizy była równa 43,85 dm3.
Oblicz, ile gramów glinu otrzymano w czasie elektrolizy stopionego tlenku glinu.
Przyjmij, że oba procesy elektrodowe przebiegły z wydajnością równą 100%.
Uniwersalna stała gazowa R = 83,1 dm3 · hPa · mol–1 ⋅ K–1.
W analizie potencjometrycznej wykorzystuje się zależność potencjału odpowiednich elektrod
od stężenia jonów oznaczanych. Pomiary potencjometryczne polegają na mierzeniu SEM
ogniwa zestawionego z dwóch półogniw: tzw. elektrody wskaźnikowej, zanurzonej w badanym
roztworze, oraz tzw. elektrody odniesienia, zanurzonej w roztworze o niezmiennym składzie,
której potencjał w warunkach pomiaru pozostaje stały.
Rozróżnia się dwa główne typy elektrod. Elektrody pierwszego rodzaju to elektrody
odwracalne względem kationu: są zbudowane z metalu i są w równowadze z roztworem
zawierającym jony tego metalu (M oznacza symbol metalu):
M(s) + ⇄ Mn+(aq) + 𝑛e–
Elektrody drugiego rodzaju są odwracalne względem anionu, tworzącego
z metalem elektrody trudno rozpuszczalny związek. Elektrodą drugiego rodzaju jest elektroda
halogenosrebrowa. Działanie tej elektrody opisuje równanie (X oznacza symbol halogenu):
AgX(s) + e– ⇄ Ag(s) + X–(aq)
Na podstawie: W. Szczepaniak, Metody instrumentalne w analizie chemicznej, Warszawa 2008
oraz A. Skoog, D.M. West, F.J. Holler, S.R. Crouch, Podstawy chemii analitycznej, Warszawa 2007.
Jedną z metod potencjometrycznych jest miareczkowanie potencjometryczne. Przeprowadzono miareczkowanie potencjometryczne w celu oznaczenia stężenia anionów
chlorkowych i jodkowych w badanym roztworze.
Próbkę roztworu o objętości V0 = 10,00 cm3 rozcieńczono wodą do objętości 50,00 cm3. Ten
rozcieńczony roztwór stanowił analit. Z elektrody srebrowej jako elektrody wskaźnikowej oraz elektrody halogenosrebrowej jako elektrody odniesienia zbudowano ogniwo, po czym
zmierzono jego SEM. Następnie do analitu stopniowo wkraplano roztwór azotanu(V) srebra
o stężeniu cAgNO3 = 0,05 mol ⋅ dm3. Po dodaniu każdej porcji titranta mierzono SEM ogniwa.
W czasie miareczkowania wytrącały się kolejno osady halogenków srebra, czemu
towarzyszyły dwie duże zmiany mierzonej siły elektromotorycznej odpowiadające dwóm
punktom równoważnikowym miareczkowania.
Punkt równoważnikowy I odpowiadał momentowi, w którym liczba dodanych moli jonów Ag+
była równa liczbie moli jonów halogenkowych wytrącających się jako pierwsze. Analogicznie
przebiegało oznaczenie drugiego rodzaju jonów halogenkowych i momentowi, w którym zaszła
równość liczb moli, odpowiadał punkt równoważnikowy II.
Aby wyznaczyć objętość titranta w I i II punkcie równoważnikowym miareczkowania, dla każdej
dodanej porcji titranta ΔVtitranta obliczono zmianę siły elektromotorycznej ogniwa ΔSEM,
a następnie sporządzono wykres ΔSEMΔVtitranta jako funkcji Vtitranta.
W temperaturze 298 K iloczyn rozpuszczalności chlorku srebra Kso[AgCl] = 1,6 ∙ 10−10, a jodku srebra – KSO [AgI] = 1,5 ∙ 10−16.
Na podstawie: K.-H. Lautenschläger, W. Schröter, A. Wanninger, Nowoczesne kompendium chemii,
Warszawa 2007.
Oblicz stężenie molowe jonów chlorkowych w roztworze, którego próbkę o objętości
V0 = 10,00 cm3 pobrano do miareczkowania.
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.
Superfosfat jest nawozem sztucznym zawierającym diwodoroortofosforan(V) wapnia
(Ca(H2PO4)2), siarczan(VI) wapnia (CaSO4) oraz zanieczyszczenia niezawierające wapnia
i siarki. W superfosfacie zawartość procentowa siarki wynosi 11,9%, a zawartość procentowa
wapnia jest równa 22,2%.
Oblicz w procentach masowych zawartość diwodoroortofosforanu(V) wapnia
w superfosfacie.
Zadanie usunięte przez CKE z wersji informatora dla egzaminu maturalnego od roku szkolnego 2024/2025 jako niezgodne z podstawą programową.
Jakość gleb zależy m.in. od zawartości tzw. próchnicy, stanowiącej mieszaninę związków
chemicznych pochodzących z rozkładu szczątków organicznych. Sposób określenia
w przybliżeniu zawartości próchnicy w glebie polega na ilościowym utlenieniu związków
organicznych, których głównym składnikiem jest węgiel.
Utlenianie węgla zawartego w związkach organicznych można przeprowadzić za pomocą
dichromianu(VI) potasu, w środowisku kwasu siarkowego(VI) z dodatkiem siarczanu(VI)
rtęci(II) jako katalizatora (reakcja 1.), co w uproszczeniu można zilustrować równaniem:
W tej metodzie stosuje się nadmiar dichromianu(VI), a następnie – w obecności wskaźnika –
utleniacz dodany w nadmiarze poddaje się reakcji z jonami żelaza Fe2+ jako reduktorem
(reakcja 2.).
6Fe2+ + Cr2O2−7 + 14H+ → 6Fe3+ + 2Cr3+ + 7H2O
Jest to tzw. miareczkowanie reduktometryczne, podczas którego roztwór soli żelaza(II)
o znanym stężeniu znajduje się w biurecie. Ten roztwór dodaje się stopniowo do kolby
z utleniaczem i na końcu dokładnie odczytuje, jaka jego objętość została zużyta w reakcji.
W celu ustalenia zawartości próchnicy pobrano próbkę gleby o masie 450 mg. Do próbki
dodano roztwór dichromianu(VI) potasu o stężeniu 0,10 mol ∙ dm–3, tak aby nadmiar utleniacza
stanowił 15% przy założeniu, że zawartość próchnicy w glebie jest maksymalna (tabela 1.), a
średnia zawartość węgla w próchnicy wynosi 58% (w procentach masowych). Na reakcję
z nadmiarem utleniacza zużyto 42,6 cm3 roztworu reduktora (jony Fe2+) o stężeniu
0,10 mol ∙ dm–3.
Tabela 1.
Nazwa gleby
Zawartość próchnicy, procent masy
gleby bielicowe
0,6–1,8
gleby płowe
1,2–2,3
czarnoziemy
2,6–4,0
rędziny
2,0–6,0
mady
1,1–4,2
Na podstawie: Bartosz Korabiewski, Materiały do ćwiczeń z gleboznawstwa, Zakład Geografii Fizycznej,
Uniwersytet Wrocławski
Tabela 2.
Zawartość próchnicy, procent masy
Interpretacja wyniku
< 1,0
niska
1,0–2,0
średnia
2,1–3,0
wysoka
> 3,0
bardzo wysoka
Na podstawie: http://www.oschrbialystok.internetdsl.pl/pdf/publikacje/prochnica_ocena.pdf
[dostęp: 13.07.2018]
Na podstawie obliczeń ustal zawartość próchnicy w badanej glebie. Zinterpretuj
otrzymany wynik na podstawie kryteriów podanych w tabeli 2.
Jakość gleb zależy m.in. od zawartości tzw. próchnicy, stanowiącej mieszaninę związków
chemicznych pochodzących z rozkładu szczątków organicznych. Sposób określenia
w przybliżeniu zawartości próchnicy w glebie polega na ilościowym utlenieniu związków
organicznych, których głównym składnikiem jest węgiel.
Utlenianie węgla zawartego w związkach organicznych można przeprowadzić za pomocą
dichromianu(VI) potasu, w środowisku kwasu siarkowego(VI) z dodatkiem siarczanu(VI)
rtęci(II) jako katalizatora (reakcja 1.), co w uproszczeniu można zilustrować równaniem:
W tej metodzie stosuje się nadmiar dichromianu(VI), a następnie – w obecności wskaźnika –
utleniacz dodany w nadmiarze poddaje się reakcji z jonami żelaza Fe2+ jako reduktorem
(reakcja 2.).
6Fe2+ + Cr2O2−7 + 14H+ → 6Fe3+ + 2Cr3+ + 7H2O
Jest to tzw. miareczkowanie reduktometryczne, podczas którego roztwór soli żelaza(II)
o znanym stężeniu znajduje się w biurecie. Ten roztwór dodaje się stopniowo do kolby
z utleniaczem i na końcu dokładnie odczytuje, jaka jego objętość została zużyta w reakcji.
Do przygotowania roztworu soli żelaza(II) najczęściej stosuje się tzw. sól Mohra o wzorze
(NH4)2SO4·FeSO4·6H2O.
Oblicz masę próbki soli Mohra, którą trzeba odważyć, żeby w kolbie miarowej
o pojemności 100 cm3 przygotować roztwór o stężeniu jonów Fe2+ równym 0,1 mol ∙ dm–3.
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–
Oblicz efekt cieplny sumarycznego procesu przebiegającego w opisanym ogniwie
paliwowym w przeliczeniu na 1 mol metanolu. Przyjmij, że w warunkach pracy ogniwa:
Najtrwalszym izotopem neptunu jest izotop o liczbie masowej równej 237 i okresie półtrwania
τ = 2,2⋅106 lat. Otrzymuje się go przez napromieniowanie izotopu uranu o liczbie masowej
238 neutronami o dużej energii kinetycznej. Ta przemiana zachodzi zgodnie
z poniższym schematem.
23892U + 10n → 23792U + a10n
W jej wyniku powstaje nietrwały izotop uranu o liczbie masowej A = 237. Jądro 23792U ulega
rozpadowi – powstaje jądro 23793Np.
Na podstawie: A. Czerwiński, Energia jądrowa i promieniotwórczość, Warszawa 1998.
3.1. (1 pkt)
Uzupełnij poniższe zdania, tak aby powstała informacja prawdziwa: wybierz i podkreśl
wartość współczynnika a (liczbę neutronów) w równaniu przemiany izotopu uranu
o liczbie masowej 238 oraz typ przemiany, której ulega izotop uranu o liczbie masowej
237.
Współczynnik a w równaniu przemiany izotopu uranu o liczbie masowej 238 jest równy
(1 / 2 / 3). Izotop uranu o liczbie masowej 237 ulega przemianie (α / β− / γ).
3.2. (1 pkt)
Oblicz, po ilu latach z próbki izotopu neptunu 23793Np o masie równej m pozostanie
próbka zawierająca 0,25m tego izotopu.
Fosgen to trujący związek o wzorze COCl2. Jego temperatura topnienia jest równa –118°C,
a temperatura wrzenia wynosi 8°C (pod ciśnieniem 1000 hPa). Fosgen reaguje z wodą i ulega
hydrolizie, której produktami są tlenek węgla(IV) i chlorowodór.
Na podstawie: P. Mastalerz, Chemia organiczna, Warszawa 1986.
W temperaturze 25°C i pod ciśnieniem 1000 hPa w 1 dm3 fosgenu znajduje się 2,43∙1022
cząsteczek tego związku.
Oblicz gęstość fosgenu i określ jego stan skupienia w opisanych warunkach.
Obliczenia:
W temperaturze 25°C i pod ciśnieniem 1000 hPa fosgen jest
