Zadania maturalne z chemii

171

Matura Maj 2016, Poziom podstawowy (Formuła 2007) - Zadanie 7. (1 pkt)

Stechiometryczny stosunek reagentów Podaj/wymień

Przeprowadzono reakcję amoniaku z tlenem zachodzącą według równania:

4NH₃ (g) + 5O₂ (g) ^Pt 4NO (g) + 6H₂O (g)

Uzupełnij następujące zdania – wpisz liczbę moli, stosunek masowy oraz stosunek objętościowy reagentów reakcji przebiegającej zgodnie z powyższym równaniem.

Do utlenienia 8 moli NH₃ potrzeba ............... moli O₂. W wyniku reakcji powstanie ............... moli H₂O.
Stosunek masy NO powstającego w wyniku reakcji do masy użytego O₂ jest równy:
m_NO : m_O₂ = :
Stosunek objętości (w warunkach normalnych) substratów reakcji jest równy:
V_NH₃ : V_O₂ = :

172

Matura Maj 2016, Poziom rozszerzony (Formuła 2007) - Zadanie 8. (1 pkt)

Kinetyka i statyka chemiczna - ogólne Podaj/wymień

Wodny roztwór chlorku amonu można otrzymać dwiema metodami (I i II) podanymi poniżej. W obu metodach substancjami wyjściowymi są: gazowy HCl, gazowy NH₃ oraz woda.

Metoda I	Metoda II
NH₃ (g) ^H₂O NH₃ (aq) HCl (g) ^H₂O HCl (aq)	NH₃ (g) + HCl (g) → NH₄Cl (s)
NH₃ (aq) + HCl (aq) → NH₄Cl (aq)	NH₄Cl (s) ^H₂O NH₄Cl (aq)

Do otrzymania wodnego roztworu chlorku amonu zastosowano metodę I i metodę II. W obu metodach wszystkie etapy prowadzono pod jednakowym ciśnieniem p. Każdą metodą otrzymano po 1 dm³ roztworu NH₄Cl o stężeniu molowym c_m i temperaturze T.

Uzupełnij poniższe zdania – wpisz określenie mniejsza niż, większa niż lub taka sama jak.

Entalpia reakcji otrzymywania roztworu chlorku amonu metodą I jest entalpia reakcji otrzymywania tego roztworu metodą II.
Ilość wody potrzebna do przygotowania roztworu chlorku amonu metodą I jest ilość wody potrzebna do przygotowania tego roztworu metodą II.

173

Matura Czerwiec 2016, Poziom rozszerzony (Formuła 2007) - Zadanie 8. (2 pkt)

Energetyka reakcji Uzupełnij/narysuj wykres, schemat lub tabelę Podaj/wymień

Na poniższym wykresie przedstawiono zmiany energii układu podczas pewnej reakcji.

8.1. (0-1)

Zaznacz na wykresie energię aktywacji zachodzącego procesu (E_a) oraz zmianę entalpii tej reakcji (ΔH).

8.2. (0-1)

Uzupełnij zdania – wpisz typ procesu opisanego w podpunkcie 8.1. ze względu na efekt energetyczny (zdanie 1.) i podkreśl odpowiednie wyrażenie dotyczące zmiany entalpii tej reakcji (zdanie 2.).

Na wykresie przedstawiono zmiany energii układu podczas reakcji
.
Zmianę entalpii opisanego procesu przedstawia nierówność (ΔH < 0 / ΔH > 0).

174

Matura Czerwiec 2016, Poziom rozszerzony (Formuła 2015) - Zadanie 9. (2 pkt)

Reakcje i właściwości kwasów i zasad Podaj/wymień Napisz równanie reakcji

Przeprowadzono doświadczenie, którego przebieg zilustrowano na poniższym schemacie.

W niektórych probówkach zaszła wyłącznie reakcja opisana równaniem:

H₃O⁺ + OH⁻ → 2H₂O

9.1. (0–1)

Podaj numery probówek, w których zaszły również inne reakcje niż opisana powyższym równaniem.

9.2. (0–1)

Napisz w formie jonowej równania pozostałych reakcji, czyli tych, które nie są opisane powyższym równaniem.

175

Matura Czerwiec 2016, Poziom rozszerzony (Formuła 2007) - Zadanie 11. (2 pkt)

Reakcje i właściwości kwasów i zasad Roztwory i reakcje w roztworach wodnych - ogólne Napisz równanie reakcji Podaj/wymień

Poniżej podano wzory drobin:

CH₃NH₂ HCOOH HS⁻ NH⁺₄

11.1. (0-1)

Spośród powyższych wzorów wybierz i wpisz do tabeli wzory wszystkich drobin, które w roztworach wodnych mogą pełnić funkcję zasad, i wszystkich drobin, które w roztworach wodnych mogą pełnić funkcję kwasów według teorii Brønsteda.

Zasady według teorii Brønsteda	Kwasy według teorii Brønsteda

11.2. (0-1)

Napisz w formie jonowej równanie reakcji zachodzącej po wprowadzeniu metyloaminy do wody.

176

Matura Maj 2016, Poziom rozszerzony (Formuła 2015) - Zadanie 13. (1 pkt)

Miareczkowanie Podaj/wymień

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.

Uzupełnij poniższe zdania. Podkreśl właściwy odczyn roztworu, a w miejsca kropek wpisz odpowiednie wzory związków.

Można stwierdzić, że otrzymany roztwór, który powstał po zmieszaniu roztworów zawierających stechiometryczne ilości reagentów, miał odczyn (kwasowy / obojętny / zasadowy) oraz że analitem był wodny roztwór . Informacje te pozwalają na jednoznaczny wybór spośród wodnych roztworów elektrolitów:

HCOOH (aq)

CH₃COOH (aq)

HCl (aq)

NH₃ (aq)

NaOH (aq)

HCl (aq)

związku, którego wodny roztwór pełnił podczas opisanego doświadczenia funkcję titranta. Związek ten ma wzór .

177

Matura Maj 2016, Poziom rozszerzony (Formuła 2015) - Zadanie 14. (1 pkt)

Miareczkowanie Podaj/wymień

Na podstawie analizy wykresu określ, jaką barwę przyjąłby żółty uniwersalny papierek wskaźnikowy, gdyby podczas przeprowadzanego doświadczenia został on zanurzony w roztworze, do którego dodano: 5 cm³, 10 cm³ oraz 15 cm³ titranta.

Barwa wskaźnika po dodaniu 5 cm³ titranta:
Barwa wskaźnika po dodaniu 10 cm³ titranta:
Barwa wskaźnika po dodaniu 15 cm³ titranta:

178

Matura Maj 2016, Poziom podstawowy (Formuła 2007) - Zadanie 14. (1 pkt)

Wpływ czynników na przebieg reakcji Podaj/wymień

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.

Oceń, którego katalizatora spośród wymienionych w informacji należy użyć, aby reakcja rozkładu nadtlenku wodoru w temperaturze T przebiegła z największą szybkością. Napisz nazwę tego katalizatora.

179

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:

180

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.