Zadania maturalne z chemii

191

Matura Czerwiec 2018, Poziom rozszerzony (Formuła 2007) - Zadanie 16. (4 pkt)

Sole Stopnie utlenienia Bilans elektronowy Napisz równanie reakcji Podaj/zinterpretuj przebieg reakcji Podaj/wymień

Tetratlenek triołowiu (minia ołowiowa) to związek o wzorze Pb₃O₄. W tym związku ołów występuje na dwóch różnych parzystych stopniach utlenienia. W praktyce laboratoryjnej jest stosowany często w procesach utleniania i redukcji, np. w reakcji z udziałem jonów manganu(II) zachodzącej według poniższego schematu:

Mn²⁺ + Pb₃O₄ + H₃O⁺ → MnO⁻₄ + Pb²⁺ + H₂O

16.1. (1 pkt)

Napisz stopnie utlenienia ołowiu w Pb₃O₄ oraz podaj liczbę moli elektronów potrzebnych do zredukowania jednego mola tego związku do metalicznego ołowiu.

Stopnie utlenienia ołowiu w Pb₃O₄:
Liczba moli elektronów:

16.2. (2 pkt)

Napisz w formie jonowej z uwzględnieniem oddawanych lub pobieranych elektronów (zapis jonowo-elektronowy) równanie procesu redukcji i równanie procesu utleniania zachodzących podczas reakcji Pb₃O₄ z udziałem jonów Mn²⁺.

Równanie procesu redukcji:

Równanie procesu utlenienia:

16.3. (1 pkt)

Opisz zmiany barwy roztworu, w którym przebiegała opisana wyżej reakcja z udziałem jonów Mn²⁺.

Barwa roztworu
przed wprowadzeniem Pb₃O₄	po wprowadzeniu Pb₃O₄

192

Matura Maj 2018, Poziom rozszerzony (Formuła 2015) - Zadanie 17. (1 pkt)

pH Napisz równanie reakcji

Wartości pH wody oraz wodnych roztworów kwasów i wodorotlenków mogą ulegać znacznym zmianom podczas dodawania do nich mocnych kwasów lub zasad. Istnieją jednak roztwory, których pH zmienia się nieznacznie po dodaniu mocnego kwasu lub zasady na skutek reakcji składników roztworu z jonami wodorowymi lub jonami wodorotlenkowymi. Nazywamy je buforami pH. Buforowe właściwości mają roztwory zawierające sprzężoną parę kwas–zasada Brønsteda w podobnych stężeniach, np.: słaby kwas i jego sól z mocną zasadą, słabą zasadę i jej sól z mocnym kwasem, słaby kwas wieloprotonowy i jego wodorosól lub mieszaninę wodorosoli.

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

Jednym z buforów odpowiedzialnych za utrzymanie równowagi kwasowo-zasadowej krwi jest bufor fosforanowy, który można otrzymać przez rozpuszczenie dwóch wodorosoli kwasu ortofosforowego(V) w wodzie.

Napisz w formie jonowej skróconej dwa równania reakcji ilustrujące działanie opisanego buforu fosforanowego. Przyjmij, że substraty reagują w stosunku molowym 1 : 1.

+ H₃O⁺ ⇄ +

+ OH⁻ ⇄ +

193

Matura Maj 2018, Poziom podstawowy (Formuła 2007) - Zadanie 17. (3 pkt)

Identyfikacja związków nieorganicznych Napisz równanie reakcji Podaj/zinterpretuj przebieg reakcji

W probówkach 1–3 znajdują się (w nieznanej kolejności) bezbarwne wodne roztwory następujących substancji: chlorku sodu, siarczanu(VI) magnezu i węglanu sodu. Ponieważ probówki z roztworami nie były opisane, aby zidentyfikować ich zawartość, wybrano dwa odczynniki: wodny roztwór HCl i wodny roztwór BaCl₂. Roztwór z każdej probówki podzielono na dwie części i do każdej części dodano inny odczynnik. Wyniki eksperymentu zestawiono w tabeli:

Numer probówki	Odczynnik
Numer probówki	HCl (aq)	BaCl₂ (aq)
1	brak objawów reakcji	brak objawów reakcji
2	zaobserwowano objawy reakcji	zaobserwowano objawy reakcji
3	brak objawów reakcji	zaobserwowano objawy reakcji

17.1. (1 pkt)

Napisz wzory lub nazwy substancji znajdujących się w probówkach 1–3.

Probówki:

17.2. (2 pkt)

Napisz w formie jonowej skróconej równania obu reakcji, które umożliwiły identyfikację substancji znajdującej się w probówce 2.

Równania reakcji:

194

Matura Maj 2018, Poziom rozszerzony (Formuła 2015) - Zadanie 20. (1 pkt)

Wodorotlenki Napisz równanie reakcji

Wodorotlenek niklu(II) strąca się jako zielonkawy osad z wodnego roztworu soli niklu(II) pod działaniem wodnego roztworu wodorotlenku sodu. Wodorotlenek niklu(II) nie rozpuszcza się w nadmiarze zasady, ale reaguje z kwasami. Pod wpływem utleniaczy ten wodorotlenek przechodzi w czarnobrunatny wodorotlenek niklu(III).

Na podstawie: J. Minczewski, Z. Marczenko, Chemia analityczna. Podstawy teoretyczne i analiza jakościowa, Warszawa 2001.

Do probówki z wodnym roztworem chlorku niklu(II) dodano nadmiar wodnego roztworu wodorotlenku sodu.

Napisz w formie jonowej skróconej równanie reakcji otrzymywania wodorotlenku niklu(II) w sposób opisany powyżej. Określ charakter chemiczny (kwasowy, zasadowy, obojętny, amfoteryczny) wodorotlenku niklu(II).

Równanie reakcji:

Charakter chemiczny wodorotlenku niklu(II):

195

Matura Maj 2018, Poziom rozszerzony (Formuła 2007) - Zadanie 20. (2 pkt)

Budowa i działanie ogniw SEM Napisz równanie reakcji Oblicz

Zbudowano ogniwo według schematu przedstawionego na poniższym rysunku.

20.1. (1 pkt)

Oblicz siłę elektromotoryczną (SEM), w warunkach standardowych, ogniwa, którego schemat przedstawiono na rysunku.

SEM =

20.2. (1 pkt)

Napisz w formie jonowej skróconej sumaryczne równanie reakcji zachodzącej w czasie pracy tego ogniwa.

196

Matura Maj 2018, Poziom rozszerzony (Formuła 2015) - Zadanie 21. (2 pkt)

Bilans elektronowy Napisz równanie reakcji

Na podstawie: J. Minczewski, Z. Marczenko, Chemia analityczna. Podstawy teoretyczne i analiza jakościowa, Warszawa 2001.

Utlenianie wodorotlenku niklu(II) do wodorotlenku niklu(III) za pomocą chloranu(I) sodu przebiega w środowisku wodnym zgodnie ze schematem:

Ni(OH)₂ (s) + ClO⁻ (aq) + H₂O → Ni(OH)₃ (s) + Cl⁻ (aq)

Napisz w formie jonowej z uwzględnieniem liczby oddawanych lub pobieranych elektronów (zapis jonowo-elektronowy) równania procesów redukcji i utleniania zachodzących podczas opisanej reakcji. Określ stosunek molowy reduktora do utleniacza w tej reakcji.

Równanie procesu redukcji:

Równanie procesu utleniania:

Stosunek molowy n_reduktora : n_utleniacza =

197

Matura Czerwiec 2018, Poziom rozszerzony (Formuła 2007) - Zadanie 21. (3 pkt)

Węglowodory - ogólne Węglowodory alifatyczne Narysuj/zapisz wzór Napisz równanie reakcji

Związek o wzorze ogólnym C_nH_2n może być alkenem lub cykloalkanem – węglowodorem o budowie pierścieniowej.

Dwa węglowodory o wzorze C₆H₁₂ są względem siebie izomerami. Węglowodór A ulega reakcji substytucji przebiegającej według mechanizmu rodnikowego, a w jego cząsteczce znajdują się cztery drugorzędowe atomy węgla, jeden pierwszorzędowy oraz jeden trzeciorzędowy. Produktem reakcji węglowodoru B z bromowodorem, przebiegającej zgodnie z regułą Markownikowa, jest 2-bromo-3-metylopentan.

21.1. (2 pkt)

Narysuj wzory półstrukturalne (grupowe) węglowodorów A i B oraz podaj ich nazwy systematyczne.

Wzór węglowodoru A	Wzór węglowodoru B

nazwa systematyczna węglowodoru A	nazwa systematyczna węglowodoru B

21.2. (1 pkt)

W procesie eliminacji HBr z monobromopochodnej atom wodoru odrywa się od jednego z dwóch atomów węgla sąsiadujących z tym atomem węgla, który połączony jest z atomem bromu. Głównym produktem eliminacji HBr z monobromopochodnej jest związek, który powstaje w wyniku oderwania atomu wodoru od atomu węgla połączonego z mniejszą liczbą atomów wodoru.

Stosując wzory półstrukturalne (grupowe) związków organicznych, napisz równanie reakcji 2-bromo-3-metylopentanu z alkoholowym roztworem wodorotlenku sodu zachodzącej w podwyższonej temperaturze. Przyjmij, że organicznym produktem tej reakcji jest związek, który powstaje z największą wydajnością.

198

Matura Maj 2018, Poziom rozszerzony (Formuła 2007) - Zadanie 22. (3 pkt)

Węglowodory alifatyczne Napisz równanie reakcji Podaj/wymień

Chloroetan (chlorek etylu) można otrzymać w reakcji addycji lub w reakcji substytucji. Do zapoczątkowania jednej z opisanych reakcji konieczna jest np. obecność światła. W obu tych przemianach substratem organicznym jest węglowodór – inny w każdej z przemian. O węglowodorach tych wiadomo, że należą do dwóch różnych szeregów homologicznych.

Na podstawie: P. Mastalerz, Chemia organiczna, Warszawa 1986.

22.1. (2 pkt)

Zapisz równania opisanych reakcji, z uwzględnieniem faktu, że jedna z nich zachodzi w obecności światła. Zastosuj wzory półstrukturalne (grupowe) związków organicznych.

Reakcja addycji:

Reakcja substytucji:

22.2. (1 pkt)

Określ, według jakiego mechanizmu (elektrofilowego, nukleofilowego, rodnikowego) przebiegają opisane reakcje addycji i substytucji, w wyniku których można otrzymać chloroetan. Uzupełnij tabelę.

	Reakcja addycji	Reakcja substytucji
Mechanizm reakcji

199

Matura Maj 2018, Poziom podstawowy (Formuła 2007) - Zadanie 22. (2 pkt)

Prawo stałości składu, ustalanie wzoru Podstawy chemii organicznej Napisz równanie reakcji Narysuj/zapisz wzór

W wyniku spalenia próbki pewnego węglowodoru X zawierającej 6,02·10²³ cząsteczek otrzymano 4 mole CO₂ oraz 90 gramów H₂O. Wiadomo też, że cząsteczki węglowodoru X charakteryzują się rozgałęzionymi łańcuchami.

22.1. (1 pkt)

Napisz, stosując wzór sumaryczny węglowodoru X, równanie opisanej reakcji spalania.

22.2. (1 pkt)

Napisz wzór półstrukturalny (grupowy) opisanego węglowodoru X.

200

Matura Czerwiec 2018, Poziom rozszerzony (Formuła 2007) - Zadanie 23. (2 pkt)

Fenole Napisz równanie reakcji

Poniżej przedstawiono schemat reakcji, w których można otrzymać fenol.

Napisz w formie cząsteczkowej równanie reakcji 2. oraz w formie jonowej skróconej równanie reakcji 3., jeśli produktem reakcji 3., oprócz fenolu, jest także wodorowęglan sodu. Zastosuj wzory półstrukturalne (grupowe) lub uproszczone związków organicznych.

Równanie reakcji 2.:

Równanie reakcji 3.: