Zadania maturalne z chemii

Matura Czerwiec 2024, Poziom rozszerzony (Formuła 2023) - Zadanie 16. (2 pkt)

Stechiometryczny stosunek reagentów Oblicz

W temperaturze 𝑇 do zlewki zawierającej 50,0 g wodnego roztworu jodku potasu o stężeniu równym 2,00% dodano 100 cm³ wodnego roztworu azotanu(V) ołowiu(II) o stężeniu równym 0,0300 mol ∙ dm⁻³. Przebiegła reakcja wytrącania PbI₂. Otrzymany osad po odsączeniu i wysuszeniu ważył 1,24 g.

Oblicz wydajność reakcji otrzymywania jodku ołowiu(II) w opisanym doświadczeniu w temperaturze T.

Test diagnostyczny (matura próbna) Grudzień 2024, Poziom rozszerzony (Formuła 2023) - Zadanie 16. (3 pkt)

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

Poniższe równanie opisuje reakcję kationów miedzi(II) z metalicznym niklem.

Cu²⁺(aq) + Ni (s) → Ni²⁺(aq) + Cu (s)

Ta przemiana może zachodzić w różnych układach, np.:

w roztworze soli miedzi(II) po zanurzeniu w nim blaszki niklowej
w ogniwie złożonym z odpowiednich półogniw metalicznych.

16.1. (0–2)

Przygotowano wodny roztwór CuSO₄ o stężeniu 0,50 mol ∙ dm^–3 i objętości 20,0 cm³. W tym roztworze zanurzono niklową płytkę o masie 5,820 g. Po pewnym czasie płytkę wyjęto i osuszono. Stwierdzono, że:

po zakończeniu doświadczenia stężenie jonów Cu²⁺ w roztworze wynosiło 0,040 mol∙dm^–3
w warunkach doświadczenia cały wydzielony metal osadził się na płytce.

Oblicz masę płytki po wyjęciu jej z roztworu i osuszeniu. Załóż, że objętość roztworu nie uległa zmianie. W obliczeniach przyjmij następujące wartości mas molowych:
M_Cu= 63,55 g ∙ mol⁻¹ i M_Ni = 58,69 g ∙ mol⁻¹.

16.2. (0–1)

Skonstruowano ogniwo elektrochemiczne złożone ze standardowego półogniwa miedziowego oraz standardowego półogniwa niklowego. Półogniwa połączono kluczem elektrolitycznym w formie U-rurki wypełnionej nasyconym roztworem azotanu(V) potasu.

Oceń prawdziwość poniższych zdań. Zaznacz P, jeśli zdanie jest prawdziwe, albo F – jeśli jest fałszywe.


1.	Siła elektromotoryczna opisanego ogniwa w warunkach standardowych jest równa 0,216 V.	P	F
2.	W trakcie pracy opisanego ogniwa kationy potasu przemieszczają się z klucza elektrolitycznego w kierunku półogniwa miedziowego, a aniony azotanowe(V) – w kierunku półogniwa niklowego.	P	F

Matura Czerwiec 2024, Poziom rozszerzony (Formuła 2023) - Zadanie 17. (3 pkt)

Rozpuszczalność substancji Podaj i uzasadnij/wyjaśnij Oblicz

Wykonano dwuetapowe doświadczenie. Podczas obu etapów utrzymywano temperaturę równą 25 °C.

Etap I: Do zlewki zawierającej wodę destylowaną dodano stały wodorotlenek magnezu. Po pewnym czasie w zlewce ustalił się stan równowagi między osadem a roztworem, czyli powstał nasycony roztwór tej substancji.

Etap II: Osad oddzielono od roztworu pozostającego z nim w równowadze. Otrzymany przesącz umieszczono w dwóch probówkach. Do jednej probówki wprowadzono stały wodorotlenek potasu, a do drugiej – rozcieńczony kwas solny, co zilustrowano na rysunku.

17.1. (0–1)

Oblicz stężenie molowe jonów Mg²⁺ w roztworze pozostającym w równowadze z osadem w etapie I doświadczenia (w temperaturze 25 °C).

17.2. (0–2)

Rozstrzygnij, czy w II etapie doświadczenia dodanie stałego wodorotlenku potasu do jednej próbki przesączu i kwasu solnego do drugiej próbki poskutkowało zmianą stężenia jonów Mg²⁺ w roztworze (w temperaturze 25 °C). Wybierz i zaznacz jedną odpowiedź spośród podanych w każdym nawiasie. Odpowiedzi uzasadnij.

Dodanie stałego wodorotlenku potasu do próbki przesączu (poskutkowało zmniejszeniem / poskutkowało zwiększeniem / nie wpłynęło na wartość) stężenia jonów Mg²⁺ w roztworze.
Uzasadnienie:

Dodanie kwasu solnego do próbki przesączu (poskutkowało zmniejszeniem / poskutkowało zwiększeniem / nie wpłynęło na wartość) stężenia jonów Mg²⁺ w roztworze.
Uzasadnienie:

Matura Czerwiec 2024, Poziom rozszerzony (Formuła 2023) - Zadanie 18. (1 pkt)

SEM Oblicz

Zbudowano dwa półogniwa I i II, w których zachodzą reakcje opisane równaniami:

Półogniwo I: Co³⁺ + e^– ⇄ Co²⁺
Półogniwo II: MnO^–₄ + 8H⁺ + 5e^– ⇄ Mn²⁺ + 4H₂O

Napisz w formie jonowej skróconej sumaryczne równanie reakcji zachodzącej w ogniwie zbudowanym z półogniw I i II w warunkach standardowych. Oblicz SEM tego ogniwa.

Równanie reakcji:

SEM =

Matura Maj 2024, Poziom rozszerzony (Formuła 2023) - Zadanie 19. (2 pkt)

Stechiometryczny stosunek reagentów Oblicz

Na poniższym schemacie zilustrowano dwuetapowy proces otrzymywania PVC – poli(chlorku winylu) – z acetylenu (etynu).

Etyn stosowany w tej reakcji powstaje w wyniku działania wody na acetylenek wapnia, stanowiący główny składnik karbidu.

Reakcja acetylenku wapnia CaC₂ z wodą przebiega według równania:

CaC₂ + 2H₂O → C₂H₂ + Ca(OH)₂

Oblicz, ile gramów karbidu, zawierającego 82% CaC₂, potrzeba do otrzymania 100 g PVC. Całkowita wydajność procesu jest równa 78%.

Matura Maj 2024, Poziom rozszerzony (Formuła 2015) - Zadanie 27. (2 pkt)

Prawo stałości składu, ustalanie wzoru Oblicz

Aminy o wzorze ogólnym RNH₂ reagują z kwasem azotowym(III) zgodnie z równaniem:

RNH₂ + HNO₂ → ROH + N₂ + H₂O

Pewna nasycona amina ma masę cząsteczkową równą 117 u.
Próbkę tej aminy o masie 7,85 g poddano reakcji z kwasem azotowym(III). Po reakcji stwierdzono, że cała próbka przereagowała z kwasem, a wydzielony w reakcji azot zajął objętość 4,51 dm³ (w przeliczeniu na warunki normalne).

Na podstawie obliczeń ustal liczbę grup aminowych w cząsteczce tej aminy i napisz jej wzór sumaryczny.

Liczba grup aminowych w cząsteczce:

Wzór sumaryczny aminy:

Matura Czerwiec 2024, Poziom rozszerzony (Formuła 2023) - Zadanie 30. (2 pkt)

pH Oblicz

Nitrobenzen i anilina (benzenoamina) są bezbarwnymi cieczami, które na powietrzu i pod wpływem światła przyjmują żółte zabarwienie. Jedną z opisanych cieczy wprowadzono do zlewki z wodą, wymieszano i pozostawiono na pewien czas. W pierwszym etapie doświadczenia zbadano odczyn otrzymanej mieszaniny za pomocą uniwersalnego papierka wskaźnikowego. Efekt tego pokazano na zdjęciu 1. W drugim etapie do mieszaniny dodano roztwór substancji X, co spowodowało efekt widoczny na zdjęciu 2.

W temperaturze 25 °C w 100 g wody rozpuszcza się 3,5 g aniliny. Gęstość otrzymanego roztworu jest równa 1 g ∙ cm⁻³. Masa molowa tego związku jest równa 93 g ∙ mol⁻¹.

Oblicz pH wodnego roztworu aniliny nasyconego w temperaturze 25 °C.

Test diagnostyczny (matura próbna) Grudzień 2024, Poziom rozszerzony (Formuła 2023) - Zadanie 30. (2 pkt)

Prawo stałości składu, ustalanie wzoru Oblicz

W celu zidentyfikowania aminokwasów białkowych, których reszty wchodzą w skład pewnego dipeptydu X, przeprowadzono dwuetapową analizę.

Etap 1. Próbkę dipeptydu X poddano reakcji całkowitego spalania, której produktami były tlenek węgla(IV), azot i para wodna. Stosunek molowy substratów i produktów biorących udział w tej przemianie jest następujący:

𝑛_{dipeptyd X} ∶ 𝑛_O₂ ∶ 𝑛_CO₂ ∶ 𝑛_N₂ ∶ 𝑛_H₂O = 4 ∶ 43 ∶ 32 ∶ 6 ∶ 34

Etap 2. Drugą próbkę badanego dipeptydu poddano hydrolizie i ustalono, że jeden z aminokwasów był związkiem achiralnym.

Wykonaj obliczenia i ustal wzór sumaryczny dipeptydu X. Napisz nazwę chiralnego aminokwasu, którego reszta wchodzi w skład dipeptydu.

Wzór sumaryczny dipeptydu X: CHNO
Nazwa aminokwasu chiralnego:

Zbiór zadań problemowych CKE, Poziom rozszerzony (Formuła 2023) - Zadanie 1. (4 pkt)

Elektrony w atomach, orbitale Oblicz

O atomie pierwiastka X wiadomo, że:

20 spośród wszystkich elektronów w atomie opisanych jest liczbą kwantową 𝑙 = 2
elektrony walencyjne atomu X w stanie podstawowym opisane są dwiema różnymi wartościami pobocznej liczby kwantowej (𝑙 = 0 i 𝑙 = 1), przy czym liczba elektronów walencyjnych opisanych poboczną liczbą kwantową 𝑙 = 1 jest większa, niż liczba elektronów walencyjnych opisanych poboczną liczbą kwantową 𝑙 = 0
tylko jeden z elektronów walencyjnych jest niesparowany.

Pierwiastek X reaguje z chlorem, w wyniku czego powstaje związek, w którym procentowa masowa zawartość chloru wynosi 45,6%.

Wykonaj odpowiednie obliczenia i wskaż model, który przedstawia budowę przestrzenną cząsteczki związku pierwiastka X z chlorem.

Model:

Zbiór zadań problemowych CKE, Poziom rozszerzony (Formuła 2023) - Zadanie 4. (4 pkt)

Szybkość reakcji Oblicz

Wpływ temperatury na szybkość reakcji tłumaczy się wykładniczym wzrostem wartości stałej szybkości reakcji 𝑘. Tę zależność opisuje równanie Arrheniusa:

𝑘 = 𝐴 ∙ e^{–𝐸_a𝑅∙𝑇}

gdzie 𝐸_a oznacza energię aktywacji, 𝑅 – uniwersalną stałą gazową, a 𝑇 – temperaturę bezwzględną wyrażoną w kelwinach. Czynnik e^{–𝐸_a𝑅∙𝑇} informuje o tym, jaka część zderzających się molekuł ma energię większą lub równą energii aktywacji, natomiast czynnik 𝐴, nazywany czynnikiem przedwykładniczym, określa częstotliwości zderzeń efektywnych. Wartość czynnika 𝐴 jest w praktyce niezależna od temperatury. Równanie Arrheniusa może być przekształcone do postaci logarytmicznej:

ln(𝑘) = – 𝐸_a𝑅 ∙ 1𝑇 + ln𝐴

będącej równaniem liniowym (𝑦=𝑎𝑥+𝑏), opisującym zależność logarytmu naturalnego¹ ze stałej szybkości reakcji ln(𝑘) od odwrotności temperatury 1𝑇. Wartość (– 𝐸_a𝑅) jest współczynnikiem kierunkowym tej prostej.

Badano przebieg reakcji chemicznej, zachodzącej między wodorem i chlorkiem bromu, przebiegającej według następującego równania reakcji:

H₂ (g) + 2BrCl (g) → Br₂ (g) + 2HCl (g)

Po ustaleniu mechanizmu opisanej reakcji określono jej równanie kinetyczne jako:

𝑣 = 𝑘 ∙ 𝑐_H₂ ∙ 𝑐_BrCl

Tę reakcję przeprowadzano w różnych temperaturach należących do przedziału od 310 K do 380 K i za każdym razem wyznaczono wartość jej stałej szybkości. Otrzymane dane zestawiono w tabeli.

Nr pomiaru	Temperatura 𝑇, K	Stała szybkości reakcji 𝑘, dm³ ∙ mol⁻¹ ∙ s⁻¹
1	310	5,33∙10^–3
2	320	6,90∙10^–3
3	330	8,78∙10^–3
4	340	11,02∙10^–3
5	350	13,66∙10^–3
6	360	16,73∙10^–3
7	370	20,26∙10^–3
8	380	24,29∙10^–3

¹ logarytm o podstawie równej liczbie Eulera, wynoszącej e ≈ 2,7183, podlega takim samym regułom działań jak pozostałe logarytmy o innych podstawach należących do zbioru liczb rzeczywistych.

Uzupełnij tabelę brakującymi wartościami ln(𝒌) (z dokładnością do dwóch miejsc po przecinku) oraz narysuj wykres zależności logarytmu naturalnego ze stałej szybkości reakcji pomiędzy wodorem a chlorkiem bromu ln(𝒌) od odwrotności temperatury 1𝑇. Następnie oblicz wartość energii aktywacji tej reakcji.

Obliczenia pomocnicze do narysowania wykresu:


1𝑇 ∙ 10⁵, K^–1	323	313
ln(𝑘)	–5,23	–4,98

Wykres:

Obliczenia: