Zadania maturalne z chemii

171

Matura Czerwiec 2015, Poziom rozszerzony (Formuła 2007) - Zadanie 30. (4 pkt)

Kwasy karboksylowe Narysuj/zapisz wzór

Kwas 2-hydroksypropanowy (mlekowy) reaguje z wodorotlenkiem sodu oraz z metanolem.

30.1. (0-2)

Uzupełnij poniższe schematy – wpisz wzory półstrukturalne (grupowe) organicznych produktów opisanych reakcji.

30.2. (0-1)

Napisz, stosując wzory półstrukturalne (grupowe) związków organicznych, równanie reakcji kondensacji dwóch cząsteczek kwasu 2-hydroksypropanowego (mlekowego), prowadzącej do powstania łańcuchowego produktu organicznego i wody.

Jednym z tworzyw sztucznych ulegających biodegradacji jest poli(kwas mlekowy). Wykorzystywany jest on m.in. do produkcji wchłanialnych nici chirurgicznych.

30.3. (0-1)

Narysuj wzór półstrukturalny (grupowy) meru poli(kwasu mlekowego), jeżeli wiadomo, że mer to najmniejszy powtarzający się fragment budowy łańcucha polimeru.

172

Matura Maj 2015, Poziom rozszerzony (Formuła 2007) - Zadanie 31. (1 pkt)

Węglowodory alifatyczne Narysuj/zapisz wzór

Poniżej przedstawiono schemat przemian, którym poddano: dwa węglowodory − związek oznaczony numerem I i związek o wzorze CH₃–CH₂–CH=CH₂ – a także ich pochodne.

Wodny roztwór związku III, który jest jedynym organicznym produktem reakcji 4., ma odczyn obojętny.

Napisz, stosując wzory półstrukturalne (grupowe) związków organicznych, równanie reakcji 2. i 3.

Równanie reakcji 2.:

Równanie reakcji 3.:

173

Matura Maj 2015, Poziom rozszerzony (Formuła 2015) - Zadanie 32. (2 pkt)

Hydroksylowe pochodne węglowodorów - ogólne Kwasy karboksylowe Narysuj/zapisz wzór Uzupełnij/narysuj wykres, schemat lub tabelę

Furfural jest pochodną furanu. W cząsteczce furfuralu występuje grupa funkcyjna, która łatwo redukuje się w obecności wodoru, co prowadzi do powstania alkoholu furfurylowego. Na gorąco, pod wpływem wodorotlenku miedzi(II), grupa ta się utlenia, w wyniku czego powstaje kwas pirośluzowy.

Wzór furfuralu

Na podstawie: K.-H. Lautenschläger, W. Schröter, A. Wanninger, Nowoczesne kompendium chemii, Warszawa 2007.

32.1. (0–1)

Narysuj wzór półstrukturalny (grupowy) lub uproszczony alkoholu furfurylowego, otrzymanego na drodze redukcji furfuralu.

32.2. (0–1)

Uzupełnij poniższy schemat, tak aby otrzymać równanie opisanej reakcji otrzymywania kwasu pirośluzowego. Zastosuj wzory półstrukturalne (grupowe) lub uproszczone związków organicznych.

174

Matura Maj 2015, Poziom podstawowy (Formuła 2007) - Zadanie 33. (1 pkt)

Estry i tłuszcze Narysuj/zapisz wzór

Nienasycone kwasy tłuszczowe, NNKT, to kwasy, które nie są syntezowane w organizmie człowieka i muszą być dostarczane wraz z pożywieniem. Zalicza się do nich kwasy omega-3, omega-6 oraz omega-9. Poniżej wymieniono przykłady NNKT.

Napisz wzór półstrukturalny (grupowy) cząsteczki triglicerydu kwasu oleinowego (trioleinianu glicerolu). Grupy węglowodorowe kwasu oleinowego zapisz w formie sumarycznej: –C₁₇H₃₃.

175

Matura Maj 2015, Poziom rozszerzony (Formuła 2007) - Zadanie 37. (2 pkt)

Węglowodory alifatyczne Alkohole Narysuj/zapisz wzór

Poli(alkohol winylowy), PVA, jest polimerem łatwo rozpuszczalnym w wodzie. Otrzymuje się go w reakcji transestryfikacji poli(octanu winylu). Reakcja transestryfikacji polega na wyparciu cząsteczki jednego alkoholu z grupy estrowej estru przez cząsteczkę drugiego alkoholu. Reakcja ta zachodzi w środowisku o odczynie kwasowym lub zasadowym zgodnie z następującym równaniem, w którym –R₁, –R₂ i –R₃ oznaczają grupy węglowodorowe:

R₁COOR₂ + R₃OH ^{H⁺ lub OH⁻} R₁COOR₃ + R₂OH

Na podstawie: R.T. Morrison, R.N. Boyd, Chemia organiczna, Warszawa 2008.

Etapy syntezy poli(alkoholu winylowego) przedstawiono na poniższym schemacie.

I Otrzymywanie octanu winylu

II Otrzymywanie poli(octanu winylu)

III Transestryfikacja poli(octanu winylu) do poli(alkoholu winylowego)

Napisz wzory półstrukturalne (grupowe) octanu winylu i poli(alkoholu winylowego).

Wzór octanu winylu	Wzór poli(alkoholu winylowego)

176

Zbiór zadań CKE, Poziom rozszerzony (Formuła 2015) - Zadanie 37. (1 pkt)

Hybrydyzacja orbitali i kształt cząsteczek Narysuj/zapisz wzór Podaj/wymień

Cząsteczka arsenowodoru AsH₃ ma kształt piramidy o podstawie trójkąta równobocznego, w którego narożach znajdują się środki atomów wodoru.

Napisz wzór elektronowy cząsteczki arsenowodoru, zaznaczając kreskami wiązania chemiczne i wolne pary elektronowe. Określ typ hybrydyzacji atomu arsenu w cząsteczce tego związku chemicznego.

Wzór:

Typ hybrydyzacji:

177

Zbiór zadań CKE, Poziom rozszerzony (Formuła 2015) - Zadanie 40. (1 pkt)

Reakcje i właściwości kwasów i zasad Narysuj/zapisz wzór

Żelazo tworzy jony proste Fe²⁺ i Fe³⁺. Jony te ulegają w roztworach wodnych hydratacji, przyłączając 4 lub 6 cząsteczek wody. Najbardziej pospolitymi kompleksami kationowymi żelaza są heksaakwakompleksy występujące między innymi w roztworach soli żelaza(II) i żelaza(III). Jony te wykazują słabe właściwości kwasowe:

I
II

[Fe(H₂O)₆]²⁺ + H₂O ⇄ [Fe(H₂O)₅(OH)]⁺ + H₃O⁺
[Fe(H₂O)₆]³⁺ + H₂O ⇄ [Fe(H₂O)₅(OH)]²⁺ + H₃O⁺

K_a = 10^−9,5
K_a = 10^−3,05

Na podstawie: A. Bielański, Podstawy chemii nieorganicznej, Warszawa 2004, s. 934.

Dla przemiany oznaczonej numerem II napisz wzory kwasów i zasad, które zgodnie z teorią Brønsteda tworzą sprzężone pary.

178

Matura Maj 2015, Poziom rozszerzony (Formuła 2015) - Zadanie 41. (1 pkt)

Peptydy i białka Narysuj/zapisz wzór

Pewien tripeptyd tworzą tylko reszty glicyny (Gly) i alaniny (Ala). W doświadczeniu I tripeptyd ten poddano częściowej hydrolizie polegającej na rozerwaniu wyłącznie N-końcowego wiązania peptydowego. Otrzymano mieszaninę dwóch optycznie czynnych produktów. W doświadczeniu II przeprowadzono hydrolizę badanego tripeptydu, tak że rozerwaniu uległo wyłącznie C-końcowe wiązanie peptydowe. W jej wyniku otrzymano mieszaninę produktów, spośród których tylko jeden był optycznie czynny.

Napisz wzór sekwencji badanego tripeptydu, posługując się trzyliterowymi symbolami aminokwasów. Pamiętaj, że w tej notacji z lewej strony umieszcza się symbol aminokwasu, który zawiera wolną grupę aminową.

179

Zbiór zadań CKE, Poziom rozszerzony (Formuła 2015) - Zadanie 89. (2 pkt)

Sole Dysocjacja Narysuj/zapisz wzór

Glin tworzy związki nazywane ałunami glinowymi. Są to podwójne siarczany dwóch metali, spośród których jeden występuje w ałunie na I stopniu utlenienia, a drugi na III stopniu utlenienia. Ogólny wzór ałunu jest następujący:

^I_M_₂SO₄ · ^III_M_₂(SO₄)₃ · 24H₂O.

Skład ałunu można również przedstawić w postaci wzoru uproszczonego:

^I_M^III_M(SO₄)₂ · 12H₂O.

Metalami przyjmującymi w ałunach stopień utlenienia równy I mogą być np. potas lub sód, a metalami przyjmującymi stopień utlenienia równy III – glin, żelazo lub chrom.

Na podstawie: A. Bielański, Podstawy chemii nieorganicznej, Warszawa 2012, s. 818.

Najbardziej znanym przedstawicielem ałunów jest ałun glinowo-potasowy.

a)	Przedstaw wzór ałunu glinowo-potasowego w postaci wzoru ogólnego i w postaci wzoru uproszczonego.

Sole podwójne istnieją tylko w stanie stałym. Podczas rozpuszczania w wodzie ulegają dysocjacji jonowej.

b)	Napisz wzory jonów powstałych w procesie dysocjacji ałunu glinowo-potasowego.

180

Zbiór zadań CKE, Poziom rozszerzony (Formuła 2015) - Zadanie 105. (2 pkt)

Sole pH Napisz równanie reakcji Narysuj/zapisz wzór

Żelazo jest pierwiastkiem chemicznym, którego atomy występują w przyrodzie w postaci 4 trwałych odmian izotopowych. Najbardziej rozpowszechnioną odmianę stanowią nuklidy o liczbie masowej 56.

Silnie rozdrobnione żelazo zapala się samorzutnie w powietrzu. Produktem utleniania żelaza w wysokich temperaturach jest magnetyt, Fe₃O₄. Powstaje on także w czasie spalania żelaza w czystym tlenie (reakcja 1.). Oprócz tlenku Fe₃O₄ żelazo tworzy jeszcze 2 inne tlenki: FeO i Fe₂O₃. W podwyższonych temperaturach żelazo reaguje również z parą wodną według równania:

3Fe + 4H₂O → Fe₃O₄ + 4H₂

Roztwarzając czyste żelazo w kwasie solnym, uzyskuje się wodny roztwór chlorku żelaza(II) (reakcja 2.), natomiast działając gazowym chlorem na żelazo w podwyższonej temperaturze, uzyskuje się chlorek żelaza(III) (reakcja 3.). Pary chlorku żelaza(III) kondensują, tworząc ciemnobrunatne kryształy dobrze rozpuszczalne w wodzie.

Żelazo ma zdolność zastępowania mniej aktywnych metali w ich roztworach. Przebiega wtedy reakcja opisana schematem:

Me_I + Me²⁺_II → Me²⁺_I + Me_II

Powyższa przemiana zachodzi także podczas doświadczenia zilustrowanego rysunkiem:

Na podstawie: A. Bielański, Podstawy chemii nieorganicznej, Warszawa 2004, s. 917–934; M. Sienko, R. Plane, Chemia, podstawy i zastosowania, Warszawa 1996, s. 542–550; J. Sawicka i inni, Tablice chemiczne, Gdańsk 2002, s. 202.

Substancję, którą otrzymano w wyniku reakcji 3., rozpuszczono w wodzie i zbadano odczyn wodnego roztworu tej substancji.

a)	Określ odczyn wodnego roztworu opisanej substancji i potwierdź go odpowiednim równaniem reakcji zapisanym w formie jonowej skróconej.

b)	Napisz wzory związków chemicznych i jonów obecnych w wodnym roztworze tej substancji.