Zadania maturalne z chemii

311

Zbiór zadań CKE, Poziom rozszerzony (Formuła 2015) - Zadanie 35. (3 pkt)

Podstawy chemii organicznej Identyfikacja związków organicznych Napisz równanie reakcji Podaj/zinterpretuj przebieg reakcji Zamknięte (np. testowe, prawda/fałsz)

Na rysunkach przedstawiono przestrzenne rozmieszczenie wiązań chemicznych tworzonych przez orbitale zhybrydyzowane atomów węgla w cząsteczkach dwóch węglowodorów. Punktami schematycznie oznaczono położenie środków atomów połączonych tymi wiązaniami, linią ciągłą – osie wiązań, a linią przerywaną – kontury figury geometrycznej, w której narożach znajdują się atomy otaczające atom centralny. Hybrydyzacja polegająca na wymieszaniu 1 orbitalu s oraz 3 orbitali p daje hybrydyzację tetraedryczną ze względu na skierowanie orbitali zhybrydyzowanych ku narożom tetraedru. Wymieszanie 1 orbitalu s oraz 2 orbitali p daje hybrydyzację trygonalną. Wiązania utworzone za pomocą tych orbitali leżą w tej samej płaszczyźnie, a kąty pomiędzy nimi wynoszą 120°.

Na podstawie: A. Bielański, Podstawy chemii nieorganicznej, Warszawa 2011, s. 151, 152, 155,156.

a)	Spośród odczynników wymienionych poniżej wybierz wszystkie te, które pozwolą na odróżnienie węglowodoru o strukturze przestrzennej przedstawionej na rysunku I od węglowodoru o strukturze przedstawionej na rysunku II.

Br₂ (aq), KMnO₄ (aq), świeżo wytrącony Cu(OH)₂, KOH (aq) i roztwór fenoloftaleiny

b)	Napisz, jakie zmiany możliwe do zaobserwowania podczas reakcji każdego wybranego odczynnika z węglowodorami o strukturach przedstawionych na rysunkach I i II, pozwalają na odróżnienie tych węglowodorów.

c)	Uzasadnij swój wybór odczynników, pisząc odpowiednie równania reakcji.

312

Zbiór zadań CKE, Poziom rozszerzony (Formuła 2015) - Zadanie 41. (2 pkt)

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

Reakcja syntezy amoniaku przebiega zgodnie z równaniem:

N₂ (g) + 3H₂ (g) ⇄ 2NH₃ (g) Δ H = –92,4 kJ

Na położenie stanu równowagi tej reakcji wpływ mają temperatura i ciśnienie. W poniższej tabeli przedstawiono równowagowe zawartości amoniaku (w procentach objętościowych) w stechiometrycznej mieszaninie azotu i wodoru pod różnym ciśnieniem i w różnych temperaturach.

Temperatura, °C	Ciśnienie, MPa
Temperatura, °C	0,1	3	10	20	100
200	15,2	67,6	80,6	85,8	98,3
300	2,18	31,8	52,1	62,8	92,6
400	0,44	10,7	25,1	36,3	79,8
500	0,129	3,62	10,4	17,6	57,5
600	0,049	1,43	4,47	8,25	31,4
700	0,0223	0,66	2,14	4,11	12,9
900	0,000212	0,0044	0,13	0,44	0,87

Na podstawie: A. Bielański, Podstawy chemii nieorganicznej, Warszawa 2004, s. 649.

a)	Dokonaj analizy danych zawartych w tabeli i uzupełnij poniższe zdanie. Podkreśl właściwe określenie w każdym nawiasie.

Po ustaleniu się stanu równowagi ilość amoniaku w układzie jest tym większa, im (niższa/wyższa) jest temperatura oraz im (niższe/wyższe) jest ciśnienie.

b)	Uzasadnij na podstawie reguły przekory Le Chateliera zmianę zawartości amoniaku w stechiometrycznej mieszaninie azotu i wodoru w zależności od ciśnienia i temperatury.

313

Zbiór zadań CKE, Poziom rozszerzony (Formuła 2015) - Zadanie 43. (1 pkt)

pH Zamknięte (np. testowe, prawda/fałsz)

Do kolby, w której znajdowało się 990 cm³ świeżo destylowanej wody, dodano 10 cm³ kwasu solnego o stężeniu 1 mol ⋅ dm⁻³.

Przeczytaj poniższy tekst. Zaznacz odpowiedź A, B, C albo D, w której podano poprawne uzupełnienie luk 1. i 2.

Przed dodaniem kwasu solnego pH świeżo destylowanej wody było równe 7. Po dodaniu kwasu pH 1. ___. W stosunku do wartości początkowej stężenie jonów wodorowych 2. ___ .


	Luka 1.	Luka 2.
A	wzrosło	zmniejszyło się 100 razy
B	wzrosło	zmniejszyło się 1000 razy
C	zmalało	zwiększyło się 10 000 razy
D	zmalało	zwiększyło się 100 000 razy

314

Matura Maj 2015, Poziom rozszerzony (Formuła 2007) - Zadanie 44. (1 pkt)

Aminokwasy Zamknięte (np. testowe, prawda/fałsz)

Poniżej przedstawiono nazwy oraz wzory pięciu aminokwasów białkowych. Budowę ich cząsteczek można zilustrować ogólnym wzorem R–CH(NH₂)–COOH, w którym R oznacza atom wodoru lub łańcuch boczny.

Zaznacz literę P, jeżeli informacja jest prawdziwa, lub literę F, jeżeli jest fałszywa.


W łańcuchu bocznym cząsteczki treoniny występuje grupa alkoholowa, natomiast w łańcuchu bocznym tyrozyny – grupa fenolowa.	P	F
Łańcuch boczny kwasu asparaginowego zawiera grupę funkcyjną zdolną do dysocjacji jonowej.	P	F
Łańcuch boczny fenyloalaniny ma właściwości hydrofilowe.	P	F

315

Zbiór zadań CKE, Poziom rozszerzony (Formuła 2015) - Zadanie 49. (1 pkt)

Stan równowagi Zamknięte (np. testowe, prawda/fałsz)

Stężeniowa stała równowagi reakcji przebiegającej zgodnie z równaniem:

H₂ (g) + CO₂ (g) ⇄ CO (g) + H₂O (g) ΔH^o_r = 41,17 kJ ⋅ mol^-1

w temperaturze 800 K wynosi 0,24.
Do zamkniętego reaktora o stałej objętości wprowadzono 2 mole CO₂ i 2 mole H₂. W reaktorze, w którym utrzymywano temperaturę 800 K, ustalił się stan równowagi opisanej reakcji.

Na podstawie: W. Mizerski, Tablice chemiczne, Warszawa 1997, s. 144.

Zaznacz wykres, który ilustruje zmiany liczby moli CO₂ w reaktorze od momentu zapoczątkowania reakcji do osiągnięcia przez układ stanu równowagi.

316

Zbiór zadań CKE, Poziom rozszerzony (Formuła 2015) - Zadanie 54. (1 pkt)

Reakcje i właściwości kwasów i zasad Zamknięte (np. testowe, prawda/fałsz)

Dysocjacja kwasu ortoarsenowego(V) w roztworach wodnych przebiega trójstopniowo.

Etap	Równanie reakcji	Stała dysocjacji
I	H₃AsO₄ + H₂O ⇄ H₂AsO^–₄ + H₃O⁺	K_a1 = 5,6 · 10^–3
II	H₂AsO^–₄ + H₂O ⇄ HAsO^2–₄ + H₃O⁺	K_a2 = 1,7 · 10^–7
III	HAsO^2–₄ + H₂O ⇄ AsO^3–₄ + H₃O⁺	K_a3 = 3,0 · 10^–12

Podane wartości stałych dysocjacji odnoszą się do temperatury 25°C.

Na podstawie: F. Cotton, G. Wilkinson, P. Gaus, Chemia nieorganiczna, Warszawa 2002.

Wpisz do tabeli literę P, jeżeli zdanie jest prawdziwe, lub literę F – jeżeli jest fałszywe.

	Zadanie	P/F
1.	W etapie II anion diwodoroortoarsenianowy(V) pełni rolę zasady Brønsteda, ponieważ przyłącza proton pochodzący z cząsteczki wody.
2.	W etapie III kation hydroniowy pełni rolę zasady Brønsteda, ponieważ przyłącza proton pochodzący z anionu monowodoroortoarsenianowego(V).
3.	W etapie III anion monowodoroortoarsenianowy(V) pełni rolę kwasu Brønsteda, ponieważ jest donorem protonu dla cząsteczki wody.

317

Zbiór zadań CKE, Poziom rozszerzony (Formuła 2015) - Zadanie 57. (1 pkt)

Rozpuszczalność substancji Zamknięte (np. testowe, prawda/fałsz)

Iloczyn rozpuszczalności K_SO trudno rozpuszczalnej soli to iloczyn stężeń (podniesionych do odpowiednich potęg) jonów tworzących tę sól w stanie równowagi w nasyconym roztworze tej soli. Dla soli typu AB, której dysocjacja przebiega zgodnie z równaniem:

AB ⇄ A²⁺ + B²⁻

iloczyn rozpuszczalności KSO = [A²⁺] · [B²⁻]. Jeżeli w roztworze będą obecne jony A²⁺ oraz B²⁻ i wartość iloczynu ich stężeń będzie mniejsza od wartości iloczynu rozpuszczalności soli AB, to osad tej soli nie wytrąci się. Strącenie osadu nastąpi wtedy, gdy zostanie przekroczona wartość iloczynu rozpuszczalności.

Iloczyn rozpuszczalności KSO siarczanu(VI) baru w temperaturze T wynosi:

KSO = [Ba²⁺]·[SO²⁻₄] = 1,08 · 10⁻¹⁰

Na podstawie: J. Sawicka i inni, Tablice chemiczne, Gdańsk 2004, s. 221.

Uzupełnij poniższe zdanie. Wybierz i podkreśl jedno określenie spośród podanych w każdym nawiasie tak, aby zdanie było prawdziwe.

W temperaturze T (może/nie może) istnieć roztwór, w którym iloczyn stężeń kationów baru i anionów siarczanowych(VI) jest równy 1,08 · 10^–7, ponieważ wartość ta jest (mniejsza/ większa) od wartości iloczynu rozpuszczalności siarczanu(VI) baru w temperaturze T.

318

Zbiór zadań CKE, Poziom rozszerzony (Formuła 2015) - Zadanie 60. (2 pkt)

Reakcje i właściwości kwasów i zasad Napisz równanie reakcji Zamknięte (np. testowe, prawda/fałsz)

Przygotowano roztwory wodne o stężeniu molowym równym 0,1 mol · dm⁻³ następujących substancji: NaOH, HCl, Ba(OH)₂, H₂SO₄, a następnie przeprowadzono 2 reakcje zobojętniania zgodnie z równaniami:

I NaOH + HCl → NaCl + H₂O
II Ba(OH)₂ + H₂SO₄ → BaSO₄ + 2H₂O

Podczas dodawania porcjami kwasu solnego do roztworu wodorotlenku sodu (reakcja I) i roztworu kwasu siarkowego(VI) do roztworu wodorotlenku baru (reakcja II) mierzono przewodnictwo elektryczne roztworu. Moment, w którym przewodnictwo elektryczne roztworu jest najmniejsze, to punkt zobojętnienia.

Na podstawie: J. Sawicka i inni, Tablice chemiczne, Gdańsk 2008, s. 178.

a)	Napisz w formie jonowej równania przeprowadzonych reakcji.

b)	Dokończ zdanie, zaznaczając wniosek A lub B i jego uzasadnienie 1. lub 2.

Porównując stężenia molowe jonów w momencie zobojętnienia obu reakcji, można stwierdzić, że w roztworze otrzymanym w reakcji I łączna liczba moli wszystkich obecnych w roztworze jonów jest

A.	większa niż w roztworze otrzymanym w reakcji II,	ponieważ powstająca sól jest	1.	rozpuszczalna w wodzie.
B.	mniejsza niż w roztworze otrzymanym w reakcji II,	ponieważ powstająca sól jest	2.	nierozpuszczalna w wodzie.

319

Zbiór zadań CKE, Poziom rozszerzony (Formuła 2015) - Zadanie 76. (2 pkt)

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

Poniżej przedstawiono równania czterech reakcji utleniania i redukcji.
I CaH₂ + 2H₂O → Ca(OH)₂ + 2H₂
II 2Na + 2H₂O → 2NaOH + H₂
III 3H₂ + N₂ → 2NH₃
IV Zn + 2HCl → ZnCl₂ + H₂

Na podstawie: A. Bielański, Podstawy chemii nieorganicznej, Warszawa 2012, s. 552–553.

a)	Spośród reakcji zilustrowanych powyższymi równaniami wybierz te, w których wyniku formalny stopień utlenienia wodoru zwiększa się. Napisz numery, którymi oznaczono równania tych reakcji.

b)	Uzupełnij poniższe zdania. Wybierz i podkreśl jedno określenie spośród podanych w każdym nawiasie tak, aby zdania były prawdziwe.

Substancją pełniącą funkcję reduktora w reakcji I jest (CaH₂ / H₂O), a substancją pełniącą funkcję utleniacza w reakcji II jest (Na / H₂O).
Jeden mol azotu N₂ w reakcji III (pobiera/oddaje) liczbę moli elektronów równą (trzy/sześć).
W reakcji IV jeden mol cynku oddaje (1 mol / 2 mole / 4 mole) elektronów, ulega więc procesowi (redukcji/utlenienia).
W reakcji IV atom cynku oddaje elektrony walencyjne należące do podpowłoki (4s / 3d).

320

Zbiór zadań CKE, Poziom rozszerzony (Formuła 2015) - Zadanie 81. (1 pkt)

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

Oczyszczoną blaszkę wykonaną z pewnego metalu zważono, a następnie zanurzono w wodnym roztworze Cu(NO₃)₂. Zauważono, że powierzchnia blaszki znajdująca się w roztworze pokryła się różowym nalotem o metalicznym połysku. Po pewnym czasie blaszkę wyjęto z roztworu, osuszono i zważono. Stwierdzono, że masa blaszki po wyjęciu z roztworu była mniejsza od jej masy początkowej. Roztwór w zlewce pozostał klarowny i nie zaobserwowano w nim żadnego osadu.

Uzupełnij poniższe zdania. Wybierz i podkreśl jedno określenie spośród podanych w każdym nawiasie tak, aby zdania były prawdziwe.

W reakcji, która zachodziła podczas opisanego doświadczenia, wybrany metal ulegał (redukcji/utlenieniu), pełnił więc funkcję (reduktora/utleniacza). Oznacza to, że był (dawcą/biorcą) elektronów.