Zadania maturalne z chemii

181

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:

182

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.

183

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.

184

Matura Maj 2016, Poziom rozszerzony (Formuła 2007) - Zadanie 17. (1 pkt)

Rozpuszczalność substancji Podaj/wymień

Halogenki srebra są związkami trudno rozpuszczalnymi w wodzie. Ich iloczyny rozpuszczalności w temperaturze 25°C wynoszą:

Wzór soli	Wyrażenie na iloczyn rozpuszczalności	Wartość iloczynu rozpuszczalności
AgCl	K_s(AgCl) = [Ag⁺] ⋅ [Cl⁻]	1,6 ⋅ 10⁻¹⁰
AgBr	K_s(AgBr) = [Ag⁺] ⋅ [Br⁻]	7,7 ⋅10⁻¹³
AgI	K_s(AgI) = [Ag⁺] ⋅ [I⁻]	1,5 ⋅10⁻¹⁶

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

Podaj wzór halogenku srebra, którego rozpuszczalność w wodzie jest najmniejsza.

185

Matura Maj 2016, Poziom podstawowy (Formuła 2007) - Zadanie 17. (2 pkt)

Stechiometryczny stosunek reagentów Reakcje i właściwości kwasów i zasad Napisz równanie reakcji Podaj/wymień

Wykonano doświadczenie, którego przebieg zilustrowano na poniższym rysunku.

17.1. (0-1)

Napisz w formie cząsteczkowej równanie reakcji, która zaszła w probówce.

17.2. (0-1)

Określ odczyn roztworu otrzymanego w tym doświadczeniu.

186

Matura Czerwiec 2016, Poziom rozszerzony (Formuła 2007) - Zadanie 17. (2 pkt)

Metale Identyfikacja związków nieorganicznych Napisz równanie reakcji Podaj/wymień

W dwóch probówkach znajdował się rozcieńczony wodny roztwór kwasu siarkowego(VI), a w dwóch innych probówkach – stężony roztwór kwasu azotowego(V). Przeprowadzono doświadczenie, którego przebieg zilustrowano na poniższym schemacie.

Objawy reakcji zaobserwowano w probówkach I, II i IV.

17.1. (0-1)

Napisz wzór lub nazwę kwasu, którego roztwór znajdował się w probówkach I i II (kwas A), i wzór lub nazwę kwasu, którego roztwór znajdował się w probówkach III i IV (kwas B).

Kwas A	Kwas B

17.2. (0-1)

Napisz w formie jonowej skróconej równanie reakcji zachodzącej w probówce IV.

187

Matura Maj 2016, Poziom podstawowy (Formuła 2007) - Zadanie 19. (1 pkt)

pH Podaj/wymień

W poniższej tabeli zestawiono wartości pH różnych roztworów.

Roztwór	pH
osocze krwi	7,3 – 7,4
płyn do prania	9 – 10
sok cytryny	2,2 – 2,4
sok kiszonej kapusty	3,4 – 3,6
szampon do włosów	5,5

Na podstawie: Witold Mizerski, Tablice chemiczne, Warszawa 1997.

Spośród wymienionych powyżej wybierz roztwór o odczynie najsilniej kwasowym.

Roztwór o odczynie najsilniej kwasowym:

188

Matura Czerwiec 2016, Poziom rozszerzony (Formuła 2015) - Zadanie 20. (1 pkt)

Kwasy Podaj/wymień

Przeprowadzono doświadczenie, którego przebieg zilustrowano na poniższym schemacie.

Napisz, jaki był cel opisanego doświadczenia.

189

Matura Maj 2016, Poziom rozszerzony (Formuła 2015) - Zadanie 21. (2 pkt)

Energetyka reakcji Roztwory i reakcje w roztworach wodnych - ogólne Napisz równanie reakcji Podaj/wymień

W celu zbadania efektu cieplnego reakcji chemicznych przeprowadzono cztery doświadczenia oznaczone numerami I–IV. Mieszano po 100 cm³ wodnych roztworów substancji, wymienionych w odpowiednich wierszach tabeli, o stężeniu molowym 0,2 mol ⋅ dm⁻³ i o początkowej temperaturze równej 25°C. Następnie zmierzono temperaturę każdej z otrzymanych mieszanin.

Numer doświadczenia	Substancja rozpuszczona w 1. roztworze	Substancja rozpuszczona w 2. roztworze
I	chlorek baru	siarczan(VI) sodu
II	kwas solny	wodorotlenek potasu
III	wodorotlenek baru	kwas siarkowy(VI)
IV	kwas azotowy(V)	wodorotlenek sodu

Zaobserwowano, że w każdym doświadczeniu temperatura uzyskanych mieszanin była wyższa niż temperatura użytych roztworów i że przyrost temperatury ΔT w niektórych doświadczeniach był taki sam.

21.1. (0–1)

Napisz w formie jonowej równanie reakcji ilustrujące przemiany, które dokonały się podczas doświadczenia oznaczonego numerem III.

21.2. (0–1)

Napisz numery wszystkich doświadczeń, w których zaobserwowany wzrost temperatury ΔT był jednakowy.

190

Matura Maj 2016, Poziom rozszerzony (Formuła 2015) - Zadanie 24. (3 pkt)

Węglowodory alifatyczne Izomeria geometryczna (cis-trans) Narysuj/zapisz wzór Podaj i uzasadnij/wyjaśnij Podaj/wymień

Do określania położenia podwójnego wiązania w cząsteczkach alkenów wykorzystuje się ich utlenianie, np. za pomocą roztworu KMnO₄ w środowisku kwasowym i w podwyższonej temperaturze. W tych warunkach dochodzi do rozerwania wiązania podwójnego węgiel – węgiel. W zależności od budowy cząsteczki alkenu mogą powstać kwasy karboksylowe, ketony lub tlenek węgla(IV).

Z ugrupowania

powstaje keton, z ugrupowania

powstaje kwas, a tlenek węgla(IV) powstaje z ugrupowania

, gdzie R, R₁ i R₂ oznaczają grupy alkilowe.

Na podstawie: R. Morrison, R. Boyd, Chemia organiczna, Warszawa 1985.

Izomeryczne alkeny A i B utleniano KMnO₄ w środowisku kwasowym. W wyniku przemiany, której uległ alken A, otrzymano jeden organiczny produkt, natomiast w wyniku utleniania alkenu B powstały dwa związki należące do różnych grup związków organicznych. W reakcji 1 mola alkenu B z 1 molem wodoru powstaje 2-metylopentan. Alken A występuje w postaci izomerów geometrycznych cis–trans.

24.1. (0–2)

Napisz wzory półstrukturalne (grupowe) alkenów A i B. Wyjaśnij, dlaczego alken B nie występuje w postaci izomerów geometrycznych cis–trans.

Wzór alkenu A	Wzór alkenu B

Wyjaśnienie:

24.2. (0–1)

Podaj nazwy wszystkich związków organicznych, które powstały w wyniku utleniania alkenów A i B.