Zadania maturalne z chemii

191

Matura Czerwiec 2018, Poziom rozszerzony (Formuła 2015) - Zadanie 8. (2 pkt)

Szybkość reakcji Oblicz

Reakcja redukcji tlenku azotu(II) wodorem przebiega zgodnie z równaniem:

2NO (g) + 2H₂ (g) → N₂ (g) + 2H₂O (g)

Szybkość tej reakcji wyraża się następującym równaniem kinetycznym:

v = k ⋅ c²_NO ⋅ c_H₂

W tym równaniu k jest współczynnikiem proporcjonalności zwanym stałą szybkości reakcji, c_NO i c_H₂ oznaczają stężenia molowe odpowiednio tlenku azotu(II) i wodoru. Stała szybkości k jest charakterystyczna dla danej reakcji, zależy od temperatury, ale nie zależy od stężenia substratów.

Na podstawie: K. Pigoń, Z. Ruziewicz, Chemia fizyczna. Podstawy fenomenologiczne, Warszawa 2007.

W zamkniętym reaktorze o pojemności 2 dm³ zmieszano 6 moli tlenku azotu(II) i 4 mole wodoru. Podczas reakcji utrzymywano stałą temperaturę.

Oblicz stosunek szybkości opisanej reakcji w chwili, gdy przereaguje 50% początkowej ilości tlenku azotu(II), do szybkości początkowej tej reakcji.

192

Matura Maj 2018, Poziom rozszerzony (Formuła 2015) - Zadanie 9. (3 pkt)

pH Dysocjacja Napisz równanie reakcji Oblicz

Kwas siarkowy(VI) w temperaturze pokojowej jest oleistą cieczą o gęstości prawie dwukrotnie większej niż gęstość wody. Czysty, bezwodny kwas siarkowy(VI) ulega częściowej autodysocjacji, dzięki czemu przewodzi prąd elektryczny.
W wyniku reakcji kwasu siarkowego(VI) z wodorotlenkiem sodu, w której stosunek molowy substratów jest równy 1 : 1, powstaje wodorosiarczan(VI) sodu. Wodny roztwór wodorosiarczanu(VI) sodu charakteryzuje się kwasowym odczynem, ponieważ jony obecne w roztworze ulegają reakcji zgodnie z poniższym równaniem:

Stała równowagi opisanej reakcji w temperaturze T jest równa 1,0 · 10⁻².

Na podstawie: T. Mizerski, Tablice chemiczne, Warszawa 2004.

9.1. (0–1)

Napisz równanie autodysocjacji kwasu siarkowego(VI) polegającej na przeniesieniu protonu z jednej cząsteczki H₂SO₄ do drugiej. W równaniu podkreśl wzór kwasu Brønsteda sprzężonego z cząsteczką H₂SO₄ jako zasadą Brønsteda.

9.2. (0–2)

Rozpuszczono 0,600 g NaHSO₄ w wodzie i otrzymano 100 cm³ roztworu o temperaturze T. W tym roztworze reakcji z wodą uległo znacznie więcej niż 5% jonów wodorosiarczanowych(VI).

Oblicz pH tego roztworu. Wynik końcowy podaj z dokładnością do trzeciego miejsca po przecinku.

193

Matura Czerwiec 2018, Poziom rozszerzony (Formuła 2015) - Zadanie 9. (2 pkt)

Stan równowagi Oblicz

Reakcja tlenku węgla(II) z parą wodną przebiega zgodnie z równaniem:

CO (g) + H₂O (g) ⇄ H₂ (g) + CO₂ (g)

W temperaturze 800 K stężeniowa stała równowagi tej reakcji jest równa 4,0.

Na podstawie: K. Schmidt-Szałowski, M. Szafran, E. Bobryk, J. Sentek, Technologia chemiczna. Przemysł nieorganiczny, Warszawa 2013.

W zamkniętym reaktorze o stałej pojemności zmieszano 1 mol tlenku węgla(II) z parą wodną w ilości trzykrotnie większej od ilości stechiometrycznej. Mieszaninę utrzymywano w temperaturze 800 K aż do osiągnięcia stanu równowagi dynamicznej przez układ.

Oblicz liczbę moli każdej substancji znajdującej się w reaktorze po ustaleniu się stanu równowagi opisanej reakcji.

194

Matura Czerwiec 2018, Poziom rozszerzony (Formuła 2007) - Zadanie 9. (2 pkt)

Dysocjacja Oblicz

Oblicz, jaką objętość wody należy dodać do 200 cm³ roztworu kwasu octowego o stężeniu 0,1 mol · dm^–3, aby w temperaturze 25°C stopień dysocjacji osiągnął wartość równą 4%.
K_CH₃COOH = 1,8 ∙ 10^–5

195

Matura Maj 2018, Poziom rozszerzony (Formuła 2007) - Zadanie 10. (2 pkt)

pH Oblicz

Do 10 cm³ kwasu solnego o pH = 1 dodano 20 cm³ wodnego roztworu wodorotlenku sodu o stężeniu 0,2 mol ⋅ dm⁻³. Przebiegła wtedy reakcja opisana równaniem

NaOH + HCl → NaCl + H₂O

Oblicz pH otrzymanego roztworu. W obliczeniach przyjmij, że objętość powstałego roztworu jest sumą objętości roztworów wyjściowych.

196

Matura Czerwiec 2018, Poziom rozszerzony (Formuła 2015) - Zadanie 11. (3 pkt)

Metale Stechiometryczny stosunek reagentów Reakcje i właściwości kwasów i zasad Oblicz Napisz równanie reakcji

Na odważkę stopu glinu z magnezem o masie 7,50 g podziałano nadmiarem rozcieńczonego kwasu solnego. Podczas roztwarzania stopu w kwasie solnym zachodziły reakcje zilustrowane równaniami:

2Al + 6HCl → 2AlCl₃ + 3H₂
Mg + 2HCl → MgCl₂ + H₂

W wyniku całkowitego roztworzenia stopu otrzymano klarowny roztwór, do którego dodano nadmiar wodnego roztworu wodorotlenku sodu. Zaszły reakcje opisane równaniami:

AlCl₃ + 6NaOH → Na 3[Al(OH)₆] + 3NaCl
MgCl₂ + 2NaOH → Mg(OH)₂ + 2NaCl

Otrzymany nierozpuszczalny w wodzie związek odsączono, przemyto wodą, wysuszono i zważono. Jego masa (w przeliczeniu na czysty wodorotlenek magnezu) była równa 11,67 g.

11.1. (0–2)

Oblicz zawartość procentową glinu w stopie (w procentach masowych).

11.2. (0–1)

Klarowny roztwór uzyskany po odsączeniu osadu Mg(OH)₂ nasycono tlenkiem węgla(IV). Zaobserwowano wytrącenie białego osadu wodorotlenku glinu.

Napisz w formie jonowej skróconej równanie opisanej reakcji chemicznej.

197

Matura Czerwiec 2018, Poziom rozszerzony (Formuła 2007) - Zadanie 12. (2 pkt)

Stężenia roztworów Oblicz

Mieszaninę soli KBr i MgBr₂ o masie 4,22 g rozpuszczono w wodzie i otrzymano 1,00 dm³ roztworu, w którym stężenie jonów Br jest równe 0,04 mol · dm^–3.

Oblicz masę bromku potasu KBr w opisanej mieszaninie.

198

Matura Maj 2018, Poziom podstawowy (Formuła 2007) - Zadanie 13. (2 pkt)

Stechiometryczny stosunek reagentów Stężenia roztworów Oblicz

Przeprowadzono doświadczenie zgodnie z poniższym rysunkiem.

Podczas doświadczenia w kolbie przebiegła reakcja chemiczna zilustrowana równaniem

Mg + 2HCl → MgCl₂ + H₂

W kolbie umieszczono próbkę magnezu o masie 2,4 grama i stopniowo dodawano kwas solny. Stwierdzono, że magnez przereagował całkowicie po dodaniu 100 cm³ roztworu HCl o stężeniu cm. Przebiegła reakcja opisana powyższym równaniem.

Oblicz stężenie molowe użytego do reakcji kwasu solnego.

199

Matura Maj 2018, Poziom rozszerzony (Formuła 2015) - Zadanie 14. (2 pkt)

Stan równowagi Oblicz

Dwa gazy A i B zmieszane w stosunku molowym n_A : n_B = 1 : 4 zajmują w warunkach normalnych objętość 1 dm³. Tę mieszaninę umieszczono w reaktorze o stałej pojemności 1 dm³ i w temperaturze T zainicjowano reakcję. W tej temperaturze ustalił się stan równowagi opisany równaniem:

A (g) + 2B (g) ⇄ 2C (g) ΔH < 0

W stanie równowagi stężenie substancji C było równe 0,004 mol · dm^–3.

Oblicz stężeniową stałą równowagi (K_c) opisanej reakcji w temperaturze T.

200

Matura Czerwiec 2018, Poziom rozszerzony (Formuła 2007) - Zadanie 15. (2 pkt)

Stechiometryczny stosunek reagentów Oblicz

Azotan(V) ołowiu(II) ogrzewany w temperaturze 480°C rozkłada się zgodnie z równaniem

2Pb(NO₃)₂ → 2PbO + 4NO₂ + O₂

Powstający w tej reakcji tlenek ołowiu(II) jest nierozpuszczalny w wodzie i ma charakter amfoteryczny. W reakcji tego tlenku ze stężonym roztworem KOH powstaje związek kompleksowy o liczbie koordynacyjnej równej 3.

Na podstawie: L. Kolditz (red.), Chemia nieorganiczna, Warszawa 1994.

Oblicz masę azotanu(V) ołowiu(II), który wzięto do reakcji rozkładu, jeśli w wyniku zachodzącego procesu otrzymano łącznie 21,75 dm³ tlenku azotu(IV) i tlenu odmierzonych w temperaturze 480°C i pod ciśnieniem 1013 hPa. Przyjmij, że reakcja rozkładu zaszła z wydajnością równą 100%. Wynik podaj z dokładnością do pierwszego miejsca po przecinku. Uniwersalna stała gazowa R = 83,14 hPa · dm³ · mol^–1 · K^–1.