Zadania maturalne z chemii

291

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

Roztwory i reakcje w roztworach wodnych - ogólne Zamknięte (np. testowe, prawda/fałsz)

Spośród związków o wzorach przedstawionych poniżej wybierz wszystkie te, które w wodnych roztworach nie ulegają dysocjacji elektrolitycznej. Podkreśl wzory wybranych związków.

HCOONa

HNO₃

C₂H₅OH

KOH

C₆H₁₂O₆
(fruktoza)

292

Matura Maj 2016, Poziom rozszerzony (Formuła 2015) - Zadanie 12. (1 pkt)

pH Zamknięte (np. testowe, prawda/fałsz)

Zmiana barwy wskaźników pH następuje stopniowo, w pewnym zakresie pH. W tabeli podano zakres pH, w którym następuje zmiana barwy wybranych wskaźników kwasowo-zasadowych.

Wskaźnik	Zakres pH zmiany barwy
oranż metylowy	3,1–4,4
czerwień bromofenolowa	5,2–6,8
fenoloftaleina	8,3–10,0

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

Spośród wymienionych wskaźników: oranż metylowy, czerwień bromofenolowa i fenoloftaleina, wybierz i zaznacz nazwy wszystkich tych, które mogą być użyte w celu odróżnienia:

1. dwóch wodnych roztworów, z których jeden ma pH = 5, a drugi ma pH = 7

oranż metylowy

czerwień bromofenolowa

fenoloftaleina

2. kwasu solnego o stężeniu 0,01 mol⋅ dm⁻³ od wodnego roztworu wodorotlenku sodu o stężeniu 0,01 mol ⋅ dm⁻³.

oranż metylowy

czerwień bromofenolowa

fenoloftaleina

293

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

Reakcje utleniania i redukcji - ogólne Zamknięte (np. testowe, prawda/fałsz)

W celu identyfikacji zawartości dwóch probówek, z których jedna zawierała wodny roztwór wodorotlenku sodu, a druga – wodny roztwór kwasu siarkowego(VI), przeprowadzono doświadczenie. Do obu badanych roztworów dodano wodne roztwory soli: manganianu(VII) potasu i siarczanu(IV) sodu.

Zaznacz poprawne dokończenie zdania.

Podczas przebiegu opisanego doświadczenia

w obu probówkach utlenianiu ulegają jony MnO⁻₄, a redukcji – jony SO²⁻₃.
w obu probówkach utlenianiu ulegają jony SO²⁻₃, a redukcji – jony MnO⁻₄.
w jednej z probówek utlenianiu ulegają jony SO²⁻₃, a redukcji – jony SO²⁻₄.
w jednej z probówek utlenianiu ulegają jony MnO⁻₄, a redukcji – jony SO²⁻₄.

294

Matura Maj 2016, Poziom rozszerzony (Formuła 2015) - Zadanie 15. (1 pkt)

Miareczkowanie Zamknięte (np. testowe, prawda/fałsz)

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.

Aby roztwór przewodził prąd elektryczny, muszą być w tym roztworze obecne jony. Im większa jest ich ruchliwość, tym przewodnictwo jest większe. Dwa najbardziej ruchliwe jony to kationy wodorowe (H⁺) i aniony wodorotlenkowe (OH⁻). Ruchliwość innych jonów jest znacznie mniejsza.

Na podstawie: M. Sienko, R. Plane, Chemia, Warszawa 1996
oraz L. Pajdowski, Chemia ogólna, Warszawa 1982.

Gdy analizuje się ruchliwość jonów obecnych w roztworze w danym momencie opisanego miareczkowania, można przewidzieć, jak zmienia się jego przewodnictwo (inne czynniki można tu pominąć).

Zaznacz poprawne dokończenie zdania.

W miarę dodawania titranta do wodnego roztworu wodorotlenku sodu

zarówno pH, jak i przewodnictwo roztworu rosną.
pH roztworu rośnie, a przewodnictwo roztworu maleje.
pH roztworu maleje, a przewodnictwo najpierw maleje, a potem rośnie.
pH roztworu maleje, a przewodnictwo najpierw rośnie, a potem maleje.

295

Matura Maj 2016, Poziom podstawowy (Formuła 2007) - Zadanie 15. (1 pkt)

Niemetale Zamknięte (np. testowe, prawda/fałsz)

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.

Przeprowadzono doświadczenie zilustrowane poniższym schematem.

Uzupełnij poniższe zdania. W każdym nawiasie wybierz i podkreśl właściwe określenie.

Podczas doświadczenia zaobserwowano wydzielanie (barwnego / bezbarwnego) gazu, który (dobrze / słabo) rozpuszcza się w wodzie. Po umieszczeniu w probówce z zebranym gazem tlącego się łuczywka zapala się ono jasnym płomieniem, co świadczy o tym, że otrzymany gaz (jest palny / podtrzymuje palenie).

296

Matura Maj 2016, Poziom rozszerzony (Formuła 2007) - Zadanie 20. (3 pkt)

Budowa i działanie ogniw SEM Napisz równanie reakcji Zamknięte (np. testowe, prawda/fałsz) Oblicz

Zbudowano ogniwo według schematu przedstawionego na poniższym rysunku.

20.1. (0-1)

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

SEM =

20.2. (0-1)

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

SEM ogniwa galwanicznego zależy nie tylko od wartości potencjału standardowego półogniw, z których jest zbudowane, lecz także od stężenia jonów w roztworach tworzących półogniwa. Wartość potencjału półogniwa E – wyrażonego w woltach – oblicza się z równania Nernsta. Dla półogniwa metalicznego równanie to określa wpływ stężenia jonów metalu [Me^z+] na wartość potencjału półogniwa i dla T = 298 K przyjmuje postać:

E = E° + 0,059z ⋅ log[Me^z+]

gdzie: E° to potencjał standardowy półogniwa, z – liczba elektronów różniących formę utlenioną metalu od jego formy zredukowanej w procesie Me ⇄ Me^z+ + ze⁻ .

20.3. (0-1)

Uzupełnij poniższe zdania. Wybierz i zaznacz właściwe wzory spośród podanych w nawiasach.

Podczas pracy opisanego ogniwa ubywa jonów (Cd²⁺ / Ni²⁺).
Aby zwiększyć siłę elektromotoryczną tego ogniwa, należy zwiększyć stężenie (CdCl₂ (aq) / NiCl₂ (aq)).

297

Matura Maj 2016, Poziom podstawowy (Formuła 2007) - Zadanie 21. (4 pkt)

Stopnie utlenienia Bilans elektronowy Reakcje utleniania i redukcji - ogólne Uzupełnij/narysuj wykres, schemat lub tabelę Zamknięte (np. testowe, prawda/fałsz)

Po wprowadzeniu rtęci do stężonego gorącego roztworu kwasu siarkowego(VI) zachodzi reakcja opisana poniższym schematem:

Hg + H₂SO₄ _(stężony) ^ogrzewanie HgSO₄ + SO₂↑ + H₂O

21.1. (0-1)

Uzupełnij schemat – wpisz stopnie utlenienia rtęci i siarki.

21.2. (0-1)

W puste pola wpisz liczbę elektronów pobranych (poprzedzoną znakiem „+”) oraz liczbę elektronów oddanych (poprzedzoną znakiem „−”).

21.3. (0-1)

Uzupełnij współczynniki stechiometryczne w podanym schemacie reakcji.

Hg + H₂SO₄ _(stężony) ^ogrzewanie HgSO₄ + SO₂↑ + H₂O

21.4. (0-1)

Uzupełnij poniższe zdanie – podkreśl właściwe określenie w każdym nawiasie.

W opisanej reakcji rtęć jest (reduktorem / utleniaczem), ulega więc (redukcji / utlenieniu).

298

Matura Maj 2016, Poziom rozszerzony (Formuła 2007) - Zadanie 22. (2 pkt)

Węglowodory - ogólne Zamknięte (np. testowe, prawda/fałsz)

Poniżej podano wzory półstrukturalne (grupowe) lub uproszczone czterech węglowodorów.

Uzupełnij poniższe zdania – wybierz i zaznacz właściwe nazwy lub litery spośród podanych w nawiasach.

Nitrowanie związku oznaczonego literą D jest reakcją (addycji / eliminacji / substytucji) przebiegającą według mechanizmu (elektrofilowego / nukleofilowego / rodnikowego).
Z bromem reagują łatwo – bez użycia katalizatora, bez ogrzewania, w ciemności – związki oznaczone literami (A / B / C / D), natomiast reakcja związku oznaczonego literą (A / B / C / D) z tym odczynnikiem wymaga użycia katalizatora, np. FeBr₃. Monomerem w reakcji polimeryzacji prowadzącej do powstania poli(octanu winylu) jest związek o wzorze CH₂=CH‒O‒COCH₃, otrzymywany przez katalityczne przyłączenie kwasu etanowego (octowego) do związku oznaczonego literą (A / B / C / D).

299

Matura Czerwiec 2016, Poziom rozszerzony (Formuła 2007) - Zadanie 23. (2 pkt)

Elektroliza Napisz równanie reakcji Zamknięte (np. testowe, prawda/fałsz)

Przeprowadzono elektrolizę wodnego roztworu pewnej soli z użyciem elektrod platynowych. Stwierdzono, że podczas tej elektrolizy zaszły procesy elektrodowe rozkładu wody.

23.1. (0-1)

Z podanych poniżej wzorów wybierz i zaznacz wzory tych soli, które mogły być użyte w opisanym procesie elektrolizy.

CuSO₄ ZnCl₂ Na₂SO₄ NaCl KNO₃

23.2. (0-1)

Napisz równanie procesu zachodzącego podczas elektrolizy tych soli na katodzie oraz równanie procesu przebiegającego podczas elektrolizy tych soli na anodzie.

Równanie procesu zachodzącego na katodzie:

Równanie procesu zachodzącego na anodzie:

300

Matura Maj 2016, Poziom rozszerzony (Formuła 2015) - Zadanie 25. (2 pkt)

Alkohole Zamknięte (np. testowe, prawda/fałsz) Podaj i uzasadnij/wyjaśnij

Woda przyłącza się do alkenów w obecności silnie kwasowego katalizatora H₃O⁺ . Addycja ta przebiega poprzez tworzenie kationów z ładunkiem dodatnim zlokalizowanym na atomie węgla, czyli tzw. karbokationów. Mechanizm tej reakcji dla alkenów o wzorze ogólnym R–CH=CH₂ (R – grupa alkilowa) można przedstawić w trzech etapach. Uwaga: w poniższych równaniach etapów reakcji wzór wody przedstawiono jako :OH₂, a wzór kwasowego katalizatora zapisano jako H:OH⁺₂ .

Etap I:

+ H:OH⁺₂ ⇄

+ :OH₂

Etap II:

+ :OH₂ ⇄

Etap III:

+ :OH₂ ⇄

+ H:OH⁺₂

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

25.1. (0–1)

Uzupełnij poniższe zdania. Wybierz i zaznacz jedno właściwe określenie spośród podanych w każdym nawiasie.

Podczas etapu I alken ulega działaniu reagenta (wolnorodnikowego / nukleofilowego / elektrofilowego). W etapie II karbokation łączy się z cząsteczką wody, w wyniku czego powstaje protonowany alkohol. Na tym etapie przemiany woda działa jako (nukleofil / elektrofil). Podczas etapu III protonowany alkohol (oddaje / pobiera) proton, co prowadzi do powstania obojętnego alkoholu oraz do odtworzenia katalizatora.

25.2. (0–1)

Spośród alkoholi o podanych niżej wzorach wybierz te, których nie można (jako produktu głównego) otrzymać podczas hydratacji alkenów prowadzonej w obecności kwasu. Podkreśl wzory wybranych alkoholi i uzasadnij swój wybór.

CH₃CH₂OH

CH₃CH(OH)CH₃

CH₃CH₂CH₂OH

CH₃CH₂CH(OH)CH₃

CH₃CH₂CH₂CH₂OH

Uzasadnienie: