Zadania maturalne z chemii

291

Matura Maj 2014, Poziom rozszerzony (Formuła 2007) - Zadanie 13. (2 pkt)

Energetyka reakcji Oblicz

W tabeli podano wartości standardowej molowej entalpii trzech reakcji.

Równanie reakcji	Standardowa molowa entalpia
C₂H₆ (g) + 312O₂ (g) → 2CO₂ (g) + 3H₂O (c)	Δ_sp H^o_C₂H₆ = −1560,7 kJ ⋅ mol⁻¹
C₂H₄ (g) + 3O₂ (g) → 2CO₂ (g) + 2H₂O (c)	Δ_sp H^o_C₂H₄ = −1411,2 kJ ⋅ mol⁻¹
H₂ (g) + 12O₂ (g) → H₂O (c)	Δ_tw H^o_H₂O = −285,8 kJ ⋅ mol⁻¹

J. Sawicka, A. Janich-Kilian, W. Cejner-Mania, G. Urbańczyk, Tablice chemiczne, Gdańsk 2001.

Na podstawie powyższych danych oblicz standardową molową entalpię reakcji uwodornienia etenu H^o_x, która zachodzi zgodnie z równaniem:

C₂H₄ (g) + H₂ (g) → C₂H₆ (g)

Wynik podaj z dokładnością do pierwszego miejsca po przecinku.

292

Matura Maj 2014, Poziom podstawowy (Formuła 2007) - Zadanie 16. (2 pkt)

Właściwości fizyczne cieczy i gazów Oblicz

Poniższa tabela zawiera dane dotyczące rozpuszczalności dwóch gazów w wodzie, w zależności od temperatury.

Wzór chemiczny	Nazwa	Rozpuszczalność, g/100 g H₂O
Wzór chemiczny	Nazwa	0°C	20°C	40°C	60°C	80°C
O₂	tlen	6,94·10^–3	4,34·10^–3	3,08·10^–3	2,27·10^–3	1,38·10^–3
SO₂	tlenek siarki(IV)	29,6	10,6	5,54	3,25	2,13

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

Oceń, czy można całkowicie rozpuścić 1 mol tlenku siarki(IV) w 1 dm³ wody w temperaturze 20°C. Wykonaj odpowiednie obliczenia.

293

Matura Maj 2014, Poziom rozszerzony (Formuła 2007) - Zadanie 18. (2 pkt)

Rozpuszczalność substancji Oblicz

W temperaturze 20°C rozpuszczalność uwodnionego węglanu sodu o wzorze Na₂CO₃·10H₂O wynosi 21,5 grama w 100 gramach wody.

Oblicz, jaki procent masy roztworu nasyconego w temperaturze 20°C stanowi masa soli bezwodnej Na₂CO₃. Wynik podaj z dokładnością do pierwszego miejsca po przecinku.

294

Matura Maj 2014, Poziom podstawowy (Formuła 2007) - Zadanie 23. (2 pkt)

Stechiometryczny stosunek reagentów Oblicz

Reakcja całkowitego spalania butanu zachodzi zgodnie z równaniem

2C₄H₁₀ + 13O₂ → 8CO₂ + 10H₂O

Oblicz, ile dm³ tlenku węgla(IV) (w przeliczeniu na warunki normalne) powstanie w wyniku całkowitego spalenia 29 gramów butanu. W obliczeniach zastosuj masy molowe zaokrąglone do liczb całkowitych.

295

Matura Maj 2014, Poziom rozszerzony (Formuła 2007) - Zadanie 27. (2 pkt)

Energetyka reakcji Elektrochemia - pozostałe Zamknięte (np. testowe, prawda/fałsz) Oblicz

Jeżeli w reakcji redoks biorą udział jony H⁺, to potencjał układu zależy od stężenia tych jonów, czyli od pH roztworu. Dla takich układów potencjał odnosi się do roztworów, w których c_H⁺ = 1 mol · dm^–3, a więc pH = 0. Wartości potencjałów redoks wielu ważnych biologicznie układów utleniacz – reduktor przedstawiane są dla przyjętego przez biochemików stanu, w którym pH = 7, p = 1013 hPa, T = 298 K. Różnica pH roztworu wpływa na wartość potencjału półogniwa. Potencjał półogniwa wodorowego E_H₂/H⁺ w środowisku o pH różnym od zera można obliczyć (w woltach), korzystając z następującej zależności:

E_H₂/H⁺ = E^o_H₂/H⁺ + 0,06 log c_H⁺

gdzie E^o_H₂/H⁺ oznacza potencjał standardowy półogniwa wodorowego.

Na podstawie: Lubert Stryer, Biochemia, Warszawa 2003 oraz
K.-H. Lautenschläger, W. Schröter, A. Wanninger, Nowoczesne kompendium chemii, Warszawa 2007.

a)	Oblicz potencjał półogniwa wodorowego w stanie, w którym pH = 7, p = 1013 hPa, T = 298 K.

Poniżej przedstawiono równania reakcji i potencjały redoks dwóch układów biologicznych dla pH = 7, p = 1013 hPa, T = 298 K.

Równanie reakcji	Potencjał E, V
12 + O₂ + 2H⁺ + 2e^– ⇄ H₂O	0,82
NAD⁺ + H⁺ + 2e⁻ ⇄ NADH	–0,32

b)	Oceń, czy reakcja zilustrowana równaniem H₂O + NAD⁺ → 12O₂ + H⁺ + NADH zachodzi samorzutnie, czy do jej zajścia konieczne jest dostarczenie energii. Uzupełnij poniższe zdanie: wybierz i podkreśl jedno określenie w każdym nawiasie.

Aby mogła zajść opisana reakcja, (jest / nie jest) konieczne dostarczenie energii, ponieważ woda jest reduktorem (silniejszym / słabszym) niż NADH.

296

Matura Maj 2014, Poziom rozszerzony (Formuła 2007) - Zadanie 28. (2 pkt)

Elektroliza Oblicz

Elektroliza wodnego roztworu chlorku sodu na elektrodach grafitowych przebiega zgodnie z równaniem:

2NaCl + 2H₂O ^{prąd elektryczny} 2NaOH + H₂ + Cl₂

Oblicz, ile sekund trwała elektroliza, jeśli otrzymano 10 cm³ wodoru (w przeliczeniu na warunki normalne), a natężenie prądu przepuszczanego przez elektrolizer wynosiło 1 A. Stała Faradaya F = 96500 C · mol^–1. Wynik zaokrąglij do liczb całkowitych.

297

Matura Maj 2014, Poziom podstawowy (Formuła 2007) - Zadanie 29. (2 pkt)

Stężenia roztworów Oblicz

Oblicz stężenie molowe roztworu glukozy, wiedząc, że w 0,1 dm³ tego roztworu znajduje się 3,6 grama glukozy. Przyjmij masę molową glukozy M = 180 g · mol^–1.

298

Matura Maj 2014, Poziom rozszerzony (Formuła 2007) - Zadanie 32. (2 pkt)

Struktura atomu - ogólne Stechiometryczny stosunek reagentów Oblicz

Reakcja kwasu etanowego (octowego) z etanolem prowadzona w obecności mocnego kwasu jest reakcją odwracalną, która przebiega według równania:

CH₃COOH + CH₃CH₂OH ^H⁺ CH₃COOCH₂CH₃ + H₂O

Stężeniowa stała równowagi tej reakcji w temperaturze 25°C wynosi K_c = 4,0. Badając kinetykę reakcji kwasu etanowego z etanolem w środowisku wodnym, stwierdzono, że względny rząd reakcji dla etanolu i kwasu etanowego wynosi 1, a całkowity rząd reakcji jest równy 2. Rząd reakcji ze względu na wybrany substrat to wykładnik potęgi, w której stężenie molowe danego substratu występuje w równaniu kinetycznym tej reakcji.

Na podstawie: P. Mastalerz, Chemia organiczna, Wrocław 2000.

W naczyniu o objętości V zmieszano w temperaturze 25°C 1 mol kwasu etanowego i 1 mol etanolu. Do otrzymanej mieszaniny dodano niewielką ilość stężonego kwasu siarkowego(VI).

Oblicz, ile moli kwasu etanowego pozostało w mieszaninie po ustaleniu się stanu równowagi.