Zadania maturalne z chemii

Zadania dodatkowe matury dwujęzycznej (tłumaczenie BiologHelp) Maj 2023, Poziom rozszerzony (Formuła 2023) - Zadanie 1. (2 pkt)

Elektrony w atomach, orbitale Układ okresowy pierwiastków Uzupełnij/narysuj wykres, schemat lub tabelę Podaj/wymień

Konfiguracja elektronowa powłoki walencyjnej atomu pierwiastka chemicznego E w stanie podstawowym to 4s²4p³.

1.1. (0–1)

Uzupełnij poniższą tabelę. Wpisz symbol chemiczny, numer grupy i numer okresu pierwiastka E.

Symbol pierwiastka	Numer grupy	Numer okresu

1.2. (0–1)

Napisz konfigurację elektronową jonu E³⁺ w stanie podstawowym. Użyj skróconej konfiguracji elektronowej z symbolem gazu szlachetnego.

Zbiór zadań problemowych CKE, Poziom rozszerzony (Formuła 2023) - Zadanie 5. (4 pkt)

Stan równowagi Uzupełnij/narysuj wykres, schemat lub tabelę

W zamkniętym reaktorze w stałej objętości (V = 1,00 dm³) znajduje się początkowa ilość gazowego substratu A równa 𝑛^o_A =1,100 mol. Układ ogrzano do temperatury 550°C, co zapoczątkowało reakcję rozkładu substratu A do gazowego produktu B. Układ termostatowano przez pewien czas, do ustalenia się równowagi dynamicznej pomiędzy reagentami A i B.

Na wykresie przedstawiono wyniki pomiaru stężeń reagentów A i B w trakcie trwania reakcji do momentu ustalenia się stanu równowagi dynamicznej w podanej temperaturze.

Po trzydziestu minutach ~~od momentu osiągnięcia stanu równowagi~~ od początku eksperymentu, po osiągnięciu stanu równowagi, do reaktora wprowadzono dodatkowo 0,800 mol reagenta A.

Uwagi od BiologHelp:
Zmodyfikowano oryginalną treść zadania od CKE, aby pokrywała się ona z poniższym wykresem załączonym do zadania oraz treścią polecenia.

Uzupełnij wykres tak, aby przedstawiał zmiany stężeń reagentów A i B w czasie trwania reakcji, od momentu wprowadzenia do układu dodatkowej ilości reagenta A (𝒕 = 𝟑𝟎 𝐦𝐢𝐧) do momentu zakończenia eksperymentu (𝒕 = 𝟔𝟎 𝐦𝐢𝐧).

Obliczenia:

Zadania dodatkowe matury dwujęzycznej (tłumaczenie BiologHelp) Maj 2023, Poziom rozszerzony (Formuła 2023) - Zadanie 6. (2 pkt)

Reakcje i właściwości kwasów i zasad Narysuj/zapisz wzór Uzupełnij/narysuj wykres, schemat lub tabelę

Kwas siarkowy(IV) jest słabym kwasem, który ulega stopniowej dysocjacji. Stałe dysocjacji dla tego kwasu w temperaturze 25°C wynoszą odpowiednio Ka₁ = 1,23·10⁻² i Ka₂ = 6,61·10⁻⁸.

Zależność między stałą dysocjacji kwasu Ka a stałą dysocjacji sprzężonej zasady Kb jest określona wzorem: Kw = Ka · Kb, gdzie Kw jest iloczynem jonowym wody. Ta zależność oznacza, że im mocniejszy jest kwas Brønsteda-Lowry'ego, tym słabsza jest sprzężona z nim zasada.

Źródło: W. Mizerski, Tablice szkolne. Chemia, Warszawa 2010.

6.1. (0–1)

Określ, który z jonów powstających podczas protolizy (dysocjacji) kwasu siarkowego(IV) ma najwyższe stężenie. Napisz wzór tego jonu.

6.2. (0–1)

Uzupełnij poniższy schemat wzorami odpowiednich drobin, aby utworzyć równanie reakcji między najmocniejszą zasadą obecną w wodnym roztworze kwasu siarkowego(IV) a wodą. Zastosuj teorię kwasów i zasad Brønsteda-Lowry'ego.

Zbiór zadań problemowych CKE, Poziom rozszerzony (Formuła 2023) - Zadanie 7. (4 pkt)

Identyfikacja związków nieorganicznych Uzupełnij/narysuj wykres, schemat lub tabelę

W roztworze zawierającym jony Cu²⁺ oraz jony Cl^– ustala się równowaga przedstawiona poniższym równaniem:

Cu²⁺ (aq) + 4Cl^– (aq) ⇄ CuCl^2–₄ (aq) Δ𝐻>0

Przygotowano roztwór zawierający jony Cl^– (aq), Cu²⁺ (aq) i CuCl^2–₄ (aq), przy czym stężenia dwóch ostatnich były sobie równe. Temperatura roztworu wynosiła 25°C. Następnie roztwór ogrzano do temperatury 80°C. Na zdjęciach obok przedstawiono wygląd roztworu w temperaturze 25°C i w temperaturze 80°C.

Uzupełnij poniższą Tabelę 1. Następnie w Tabeli 2. wpisz numer zdjęcia przedstawiającego wygląd probówki z roztworem jonów Cu²⁺ i CuCl^2–₄ o temperaturze 25°C po dodaniu kilku cm³ cieczy wymienionych w tej tabeli.

Tabela 1.


Nazwa jonu biorącego udział w przedstawionej równowadze
Barwa roztworu jonów

Tabela 2.


Ciecz dodana do probówki zawierającej opisany układ równowagowy w 𝑡= 25°C	Stężony kwas solny	Woda	Stężony wodny roztwór azotanu(V) srebra(I)
Numer zdjęcia

Matura Maj 2023, Poziom rozszerzony (Formuła 2023) - Zadanie 8. (4 pkt)

pH Uzupełnij/narysuj wykres, schemat lub tabelę

W wodnych roztworach słabych kwasów jednoprotonowych zachodzi dysocjacja. Dla danej wartości stężenia molowego roztworu i w danej temperaturze ustala się stan równowagi między cząsteczkami i jonami obecnymi w roztworze.

Na poniższym wykresie przedstawiono zależność stopnia dysocjacji (α) dwóch kwasów jednoprotonowych HX i HQ od stężenia molowego roztworu w temperaturze 20 °C.

Wartości stopnia dysocjacji kwasu HX dla wybranych stężeń molowych (𝑐₀) zebrano w tabeli (𝑡 = 20 °C).


𝑐₀, mol ∙ dm⁻³	0,002	0,008	0,018	0,028	0,042	0,100
α, %	43,6	25,2	17,6	14,4	11,9	7,9

W tabeli poniżej umieszczono wartości pH czterech roztworów kwasu HX o wybranych stężeniach molowych, a na wykresie przedstawiono logarytmiczną zależność pH roztworu tego kwasu od jego stężenia molowego w zakresie stężeń od 0,002 mol ∙ dm⁻³ do 0,028 mol ∙ dm⁻³ (𝑡 = 20 °C).

Uzupełnij tabelę brakującymi wartościami pH (z dokładnością do jednego miejsca po przecinku) oraz dokończ wykres zależności pH roztworu kwasu HX od jego stężenia molowego. Następnie oblicz stężenie molowe jonów X⁻ i stężenie molowe niezdysocjowanych cząsteczek HX w roztworze o pH = 2,2. Odczyt z wykresu wykonaj z dokładnością do 0,002 mol · dm⁻³, a wartości stężenia molowego jonów X⁻ i cząsteczek HX podaj z dokładnością do 0,001 mol · dm⁻³.


𝑐₀, mol ∙ dm⁻³	0,002	0,008	0,018	0,028	0,042	0,100
pH	3,1	2,7	2,5	2,4

W roztworze o pH = 2,2 stężenie molowe jonów X^– jest równe , a stężenie molowe niezdysocjowanych cząsteczek kwasu HX jest równe .

Matura Czerwiec 2023, Poziom rozszerzony (Formuła 2023) - Zadanie 8. (1 pkt)

pH Uzupełnij/narysuj wykres, schemat lub tabelę

Do probówek oznaczonych numerami 1.–4. wprowadzono wodne roztwory czterech substancji chemicznych: wodorotlenku baru, manganianu(VII) potasu, fenolanu sodu i chlorku żelaza(III). Stężenie molowe każdego roztworu wynosiło 0,10 mol ∙ dm^–3.

Uporządkuj wymienione roztwory według wzrastającego pH. Uzupełnij poniższy schemat. Wpisz w wolne pola wzory substancji znajdujących się w roztworach.

Matura Czerwiec 2023, Poziom rozszerzony (Formuła 2023) - Zadanie 9. (3 pkt)

Związki nieorganiczne – ogólne Bilans elektronowy Napisz równanie reakcji Podaj/zinterpretuj przebieg reakcji Uzupełnij/narysuj wykres, schemat lub tabelę

Roztwory z probówek 1.–4. posłużyły do przeprowadzenia doświadczenia. Do jednej z probówek wprowadzono tlenek węgla(IV), a do pozostałych dodano pojedynczo odczynniki: NaOH (aq), Na₂SO₃ (aq) oraz HCl (aq). Każdego z roztworów użyto jeden raz. Po wymieszaniu zawartości probówek w każdej z nich zaobserwowano zmętnienie lub wytrącenie osadu.

9.1. (0–1)

Ustal, do której probówki został wprowadzony tlenek węgla(IV), a do których – wodne roztwory: NaOH oraz HCl. Uzupełnij poniższe schematy.

9.2. (0–1)

Wpisz do tabeli wzory substancji, których powstanie w probówkach 1., 3. oraz 4. odpowiadało za opisany objaw reakcji.


Probówka	1.	3.	4.
Wzór substancji

9.3. (0–1)

W probówce 2., po zmieszaniu reagentów, zachodzi proces utleniania-redukcji. Utleniacz i reduktor reagują ze sobą w stosunku molowym 2 : 3, a trzecim substratem reakcji jest woda.

Napisz w formie jonowej skróconej równanie tej reakcji.

Zadania dodatkowe matury dwujęzycznej (tłumaczenie BiologHelp) Maj 2023, Poziom rozszerzony (Formuła 2023) - Zadanie 12. (2 pkt)

Alkohole Izomeria optyczna Uzupełnij/narysuj wykres, schemat lub tabelę Podaj i uzasadnij/wyjaśnij

Pewien alkohol powstaje w reakcji między 3-metylobutan-2-onem a wodorem w obecności katalizatora.

12.1. (0–1)

Uzupełnij tabelę. Napisz wzór półstrukturalny (grupowy) powstałego alkoholu i sklasyfikuj go jako alkohol pierwszo-, drugo- lub trzeciorzędowy.

Wzór alkoholu	Rzędowość alkoholu

12.2. (0–1)

Rozstrzygnij, czy cząsteczki powstałego alkoholu są chiralne. Odpowiedź uzasadnij.

Rozstrzygnięcie:

Uzasadnienie:

Matura Czerwiec 2023, Poziom rozszerzony (Formuła 2023) - Zadanie 15. (1 pkt)

Miareczkowanie Uzupełnij/narysuj wykres, schemat lub tabelę

Poniżej przedstawiono informacje pozwalające porównać moc trzech substancji, które wykazują kwasowy charakter chemiczny w roztworach wodnych (𝑇 = 25 °C, 𝑝 = 1000 hPa):

Substancja (H₂X)	p𝐾_𝑎1	p𝐾_𝑎2
benzeno-1,2-diol, C₆H₄(OH)₂	9,34	12,6
kwas butanodiowy, HOOC–(CH₂)₂–COOH	4,21	5,64
tlenek siarki(IV), SO₂ (aq, nas.), [H₂SO₃]	1,85	7,20

Próbkę wodnego roztworu każdej z substancji (analitu) o objętości 10,0 cm³ i stężeniu molowym 0,020 mol ∙ dm^–3, umieszczano w kolbie i miareczkowano roztworem titranta: NaOH (aq) o stężeniu molowym 0,020 mol ∙ dm^–3. Krzywe miareczkowania oznaczone literami A, B i C przedstawiono na wykresie.

Punkt równoważnikowy (PR) to punkt na krzywej miareczkowania odpowiadający takiej ilości titranta, która jest równoważna stechiometrycznej ilości analitu. W pobliżu PR podczas miareczkowania zachodzą wyraźne zmiany wartości pH, zwane skokiem miareczkowania. Schemat przedstawia zmiany barwy wskaźnika kwasowo-zasadowego – błękitu tymolowego – w roztworach o różnej wartości pH (zakresy zmiany barwy: 1,2– 2,8 oraz 8,0– 9,6):

Na podstawie: W.M. Haynes, CRC Handbook of Chemistry and Physics, 97th edition, 2016.

W wodnych roztworach kwasów diprotonowych (H₂X) oraz podczas miareczkowania ich roztworów za pomocą NaOH (aq) zachodzi wiele procesów, np.:

Proces	Równanie
I	H₂X + H₂O ⇄ HX^– + H₃O⁺
II	HX^– + H₂O ⇄ X^2– + H₃O⁺
III	HX^– + H₂O ⇄ H₂X + OH^–
IV	X^2– + H₂O ⇄ HX^– + OH^–

Na podstawie krzywej miareczkowania oznaczonej literą C wskaż, który z procesów I–IV decyduje o pH roztworu obecnego w kolbie, w różnych momentach miareczkowania. Uzupełnij poniższą tabelę. Wpisz numer procesu lub numery procesów.

Proces decydujący o pH układu:
przed wprowadzeniem NaOH
w chwili wprowadzenia 10 cm³ roztworu NaOH
w chwili wprowadzenia 20 cm³ roztworu NaOH

Matura Czerwiec 2023, Poziom rozszerzony (Formuła 2015) - Zadanie 18. (3 pkt)

Rozpuszczalność substancji Uzupełnij/narysuj wykres, schemat lub tabelę Oblicz

Rozpuszczalność soli X w wodzie wzrasta ze wzrostem temperatury, co pokazują dane zamieszczone w poniższej tabeli.


Temperatura, °C	0	20	40	60	80	100
Rozpuszczalność, g w 100 g wody	5	12	26	47	71	96

Na podstawie: W. Mizerski, Tablice chemiczne, Warszawa 2013.

18.1. (0–1)

Narysuj krzywą rozpuszczalności soli X w zakresie temperatury 0 °C– 100 °C i odczytaj z niego wartość rozpuszczalności w temperaturze 70 °C. Rozpuszczalność soli X jest funkcją rosnącą w całym podanym zakresie temperatury.

Rozpuszczalność soli X w temperaturze 70 °C: g w 100 g wody.

18.2. (0–2)

Oblicz, ile gramów soli X wykrystalizowało, gdy z 300 g roztworu nasyconego w temperaturze 80 °C odparowała woda o masie 25 g. Wynik podaj w zaokrągleniu do jedności.