Zadania maturalne z chemii

241

Matura Maj 2017, Poziom podstawowy (Formuła 2007) - Zadanie 22. (1 pkt)

Kwasy karboksylowe Napisz równanie reakcji

Kwas etanowy (octowy) powstaje w procesie fermentacji octowej etanolu. Produktami reakcji etanolu z tlenem z powietrza – zachodzącej pod wpływem enzymów wytwarzanych przez bakterie octowe – są kwas etanowy i woda.

Napisz równanie fermentacji octowej etanolu. Zastosuj wzory półstrukturalne (grupowe) związków organicznych.

242

Matura Maj 2017, Poziom rozszerzony (Formuła 2015) - Zadanie 27. (3 pkt)

Miareczkowanie Bilans elektronowy Napisz równanie reakcji Oblicz

Oznaczanie zawartości fenolu w ściekach przemysłowych możne przebiegać w kilku etapach opisanych poniżej.
Etap I: Otrzymywanie bromu.
Etap II: Bromowanie fenolu.
Etap III: Wydzielanie jodu.
Etap IV: Miareczkowanie jodu.

27.1. (0–1)

Podczas etapu I (oznaczania zawartości fenolu) zachodzi reakcja jonów bromkowych z jonami bromianowymi(V) – BrO⁻₃ – w roztworze o odczynie kwasowym. Produktami tej przemiany są brom i woda.

Napisz w formie jonowej, z uwzględnieniem liczby oddawanych lub pobieranych elektronów (zapis jonowo-elektronowy), równanie reakcji redukcji i równanie reakcji utleniania zachodzących podczas opisanego procesu (etapu I). Uwzględnij środowisko reakcji.

Równanie reakcji redukcji:

Równanie reakcji utleniania:

27.2. (0–2)

Gdy do zakwaszonego roztworu fenolu zawierającego nadmiar jonów bromkowych wprowadzi się bromian(V) potasu w nadmiarze w stosunku do fenolu, to wytworzony brom (w ilości równoważnej do bromianu(V) potasu) reaguje z fenolem zgodnie z równaniem (etap II):

+ 3Br₂ →

+ 3H⁺ + 3Br⁻

Następnie do powstałej mieszaniny dodaje się jodek potasu. Brom, który nie został zużyty w reakcji bromowania, powoduje wydzielenie równoważnej ilości jodu (etap III):

2I⁻ + Br₂ → 2Br⁻ + I₂

Podczas kolejnego etapu (etapu IV) jod miareczkuje się wodnym roztworem tiosiarczanu sodu (Na₂S₂O₃), co można zilustrować równaniem:

2S₂O²⁻₃ + I₂ → S₄O²⁻₆ + 2I⁻

Na podstawie: J. Minczewski, Z. Marczenko, Chemia analityczna – Podstawy teoretyczne i analiza jakościowa, Warszawa 2012.

Oblicz stężenie molowe fenolu w próbce ścieków o objętości 100,0 cm³, jeżeli wiadomo, że w etapie I oznaczania zawartości fenolu powstało 0,256 grama bromu oraz że podczas etapu IV oznaczania tego związku na zmiareczkowanie jodu zużyto 14,00 cm³ roztworu tiosiarczanu sodu o stężeniu 0,100 mol · dm^–3.

243

Matura Maj 2017, Poziom rozszerzony (Formuła 2015) - Zadanie 32. (2 pkt)

Kwasy karboksylowe Napisz równanie reakcji Podaj i uzasadnij/wyjaśnij

Przeprowadzono doświadczenie, którego przebieg przedstawiono na poniższym schemacie.

Po delikatnym ogrzaniu kolby z mieszaniną reakcyjną zaobserwowano odbarwianie roztworu w kolbie oraz powstanie białego osadu w probówce.

Uzupełnij poniższy zapis, tak aby przedstawiał on w formie jonowej skróconej równanie reakcji, która zaszła w kolbie podczas przeprowadzonego doświadczenia. Oceń, czy gdyby do opisanego doświadczenia użyto kwasu etanowego zamiast kwasu metanowego, również zaobserwowano by odbarwienie roztworu w kolbie oraz powstanie osadu w probówce. Uzasadnij swoje stanowisko.

Ocena wraz z uzasadnieniem:

244

Matura Maj 2017, Poziom rozszerzony (Formuła 2015) - Zadanie 36. (3 pkt)

pH Identyfikacja związków organicznych Napisz równanie reakcji Narysuj/zapisz wzór Podaj/zinterpretuj przebieg reakcji

W trzech probówkach (I, II i III) znajdowały się wodne roztwory:

mocznika (CO(NH₂)₂),

chlorku amonu (NH₄Cl)

i acetamidu (CH₃CONH₂)

W celu ich identyfikacji przeprowadzono dwie serie doświadczeń.
W pierwszej serii doświadczeń do każdej probówki zanurzono żółty uniwersalny papierek wskaźnikowy. Zmianę barwy wskaźnika zaobserwowano tylko w probówce III.
W drugiej serii doświadczeń do probówek I i II dodano wodny roztwór wodorotlenku sodu i ogrzano zawartości obu naczyń. U wylotu obu probówek wyczuwalny był ten sam charakterystyczny zapach. Następnie do probówek I i II dodano wodny roztwór azotanu(V) baru. Pojawienie się białego osadu zaobserwowano tylko w probówce I.

36.1. (0–1)

Podaj nazwy związków, które zidentyfikowano podczas przeprowadzonych doświadczeń.

Probówka I:
Probówka II:
Probówka III:

36.2. (0–1)

Określ odczyn roztworu znajdującego się w probówce III i napisz w formie jonowej skróconej równanie reakcji, które potwierdzi wskazany odczyn.

Odczyn roztworu:
Równanie reakcji:

36.3. (0–1)

Napisz wzór substancji, której charakterystyczny zapach był wyczuwalny u wylotu probówek I i II, oraz napisz w formie jonowej skróconej równanie reakcji, w wyniku której w probówce I powstał biały osad.

Wzór substancji:
Równanie reakcji:

245

Matura Maj 2017, Poziom rozszerzony (Formuła 2015) - Zadanie 38. (2 pkt)

Miareczkowanie Aminokwasy Napisz równanie reakcji

Do zakwaszonego roztworu alaniny dodawano kroplami wodny roztwór wodorotlenku sodu i mierzono pH mieszaniny reakcyjnej. Na poniższym wykresie zilustrowano zależność pH mieszaniny od objętości dodanego roztworu wodorotlenku sodu (w jednostkach umownych).

Aminokwasy istnieją głównie w formie jonów. W roztworach o niskim pH cząsteczka aminokwasu jest protonowana. W roztworach o wysokim pH aminokwas traci proton. Istnieje także pH, przy którym aminokwas występuje jako jon obojnaczy.

Na podstawie: J. McMurry, Chemia organiczna, Warszawa 2005.

Podczas opisanego miareczkowania przebiegły reakcje chemiczne zilustrowane schematem:

forma protonowana alaniny

forma alaniny w punkcie A

deprotonowana forma alaniny

Napisz równania reakcji oznaczonych na schemacie numerami 1 i 2. Zastosuj wzory półstrukturalne (grupowe) form alaniny.

Równanie reakcji 1:

Równanie reakcji 2:

246

Matura Maj 2016, Poziom rozszerzony (Formuła 2007) - Zadanie 9. (1 pkt)

Reakcje i właściwości kwasów i zasad Napisz równanie reakcji

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) NH₃ (aq) HCl (g) HCl (aq)	NH₃ (g) + HCl (g) → NH₄Cl (s)
NH₃ (aq) + HCl (aq) → NH₄Cl (aq)	NH₄Cl (s) NH₄Cl (aq)

Stosując definicje kwasu i zasady Brønsteda, napisz równanie reakcji, która potwierdza kwasowy odczyn wodnego roztworu chlorku amonu.

Substraty
kwas 1	+	zasada 2
	+

⇄

Produkty
zasada 1	+	kwas 2
	+

247

Matura Czerwiec 2016, Poziom rozszerzony (Formuła 2007) - Zadanie 9. (2 pkt)

Związki kompleksowe Napisz równanie reakcji

Do wodnego roztworu chlorku cyny(II) SnCl₂ dodano wodny roztwór wodorotlenku sodu, co spowodowało wytrącenie się białego osadu. Osad ten podzielono na dwie porcje i umieszczono w dwóch probówkach. Do pierwszej probówki dodano kwas solny, a do drugiej – wodny roztwór wodorotlenku sodu. W obu probówkach zaobserwowano zanikanie osadu.

Napisz w formie jonowej skróconej równania reakcji tego związku w probówce z kwasem solnym i w probówce z roztworem wodorotlenku sodu. Produktem jednej z reakcji jest związek kompleksowy o liczbie koordynacyjnej równej 4.

Równanie reakcji z kwasem solnym:

Równanie reakcji z roztworem wodorotlenku sodu:

248

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.

249

Matura Maj 2016, Poziom rozszerzony (Formuła 2015) - Zadanie 10. (2 pkt)

Bilans elektronowy Napisz równanie reakcji

Jednym z tlenowych kwasów siarki jest kwas trioksotiosiarkowy (nazwa zwyczajowa: kwas tiosiarkowy) o wzorze H₂S₂O₃. Anion S₂O²⁻₃ (tiosiarczanowy) ma strukturę analogiczną do struktury jonu siarczanowego(VI), z tą różnicą, że zamiast jednego atomu tlenu zawiera atom siarki. Centralnemu atomowi siarki w jonie S₂O²⁻₃ odpowiada stopień utlenienia (VI), a skrajnemu – stopień utlenienia (–II). Kwas tiosiarkowy jest substancją nietrwałą, trwałe są natomiast sole tego kwasu – tiosiarczany. Spośród tych soli największe znaczenie ma tiosiarczan sodu – zwykle występujący jako pentahydrat o wzorze Na₂S₂O₃ · 5H₂O. Znajduje on zastosowanie w przemyśle włókienniczym jako substancja służąca do usuwania resztek chloru używanego do bielenia tkanin. Podczas zachodzącej reakcji chlor utlenia jony S₂O²⁻₃ do jonów siarczanowych(VI). W przemianie tej udział bierze również woda.

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

10.1. (0–1)

Napisz w formie jonowej z uwzględnieniem liczby oddawanych lub pobieranych elektronów (zapis jonowo-elektronowy) równanie reakcji redukcji i równanie reakcji utleniania zachodzących podczas procesu usuwania resztek chloru użytego do bielenia tkanin za pomocą jonów tiosiarczanowych. Uwzględnij, że w przemianie bierze udział woda.

Równanie reakcji redukcji:

Równanie reakcji utleniania:

10.2. (0–1)

Napisz w formie jonowej skróconej sumaryczne równanie opisanej reakcji usuwania chloru.

250

Matura Maj 2016, Poziom podstawowy (Formuła 2007) - Zadanie 10. (3 pkt)

Roztwory i reakcje w roztworach wodnych - ogólne Rozpuszczalność substancji Napisz równanie reakcji Zaprojektuj doświadczenie Podaj/zinterpretuj przebieg reakcji

Do probówki wlano 4 cm³ chlorowanej wody wodociągowej.

Zaprojektuj doświadczenie, które pozwoli potwierdzić obecność anionów chlorkowych w wodzie wodociągowej.

10.1. (0-1)

Korzystając z tabeli rozpuszczalności, wybierz właściwy odczynnik spośród następujących i podkreśl jego nazwę.

wodny roztwór chlorku sodu
wodny roztwór azotanu(V) sodu
wodny roztwór azotanu(V) srebra

10.2. (0-1)

Opisz zmiany, które można zaobserwować po dodaniu do badanej wody wybranego odczynnika, potwierdzające obecność anionów chlorkowych.

10.3. (0-1)

Napisz w formie jonowej skróconej równanie reakcji, która spowodowała te zmiany.