Zadania maturalne z chemii

391

Matura Czerwiec 2022, Poziom rozszerzony (Formuła 2015) - Zadanie 12. (1 pkt)

pH Podaj/wymień

Wodny roztwór kwasu siarkowego(VI) o stężeniu 0,01 mol ∙ dm^–3 zmieszano z wodnym roztworem wodorotlenku potasu o takim samym stężeniu. Stosunek objętościowy roztworu kwasu i roztworu wodorotlenku 𝑉_{H₂SO₄(aq)} : 𝑉_{KOH (aq)} = 2 : 1.

Zaznacz właściwą, jedną wartość pH otrzymanego roztworu spośród podanych w nawiasie. Przyjmij, że w roztworze o stężeniu poniżej 0,01 mol ∙ dm^–3 kwas siarkowy(VI) jest całkowicie zdysocjowany.

pH roztworu: (1,3 / 2,0 / 2,7)

392

Arkusz pokazowy CKE Marzec 2022, Poziom rozszerzony (Formuła 2023) - Zadanie 12. (1 pkt)

Niemetale Podaj i uzasadnij/wyjaśnij

Gazowy wodór wydziela się w reakcjach różnych metali z kwasami, a najaktywniejsze metale redukują wodę do wodoru. Na zajęciach koła chemicznego uczniowie mieli zaprojektować laboratoryjną metodę otrzymywania wodoru, inną niż stosowane powszechnie działanie kwasem solnym na cynk.

Zaproponowano przeprowadzenie następujących reakcji:

uczeń A – magnezu z kwasem octowym;
uczeń B – potasu z wodą;
uczeń C – cynku ze stężonym kwasem azotowym(V).

Nauczyciel stwierdził, że wodór powstaje w dwóch spośród zaproponowanych reakcji, ale tylko jedna z nich jest możliwa do przeprowadzenia w szkolnej pracowni chemicznej.

Napisz, który uczeń poprawnie zaprojektował doświadczenie. Wyjaśnij, dlaczego druga propozycja doświadczenia, w którym również powstaje wodór, była nieodpowiednia. Odwołaj się do zasad bezpieczeństwa i higieny pracy obowiązujących w szkolnej pracowni chemicznej.

Doświadczenie poprawnie zaprojektował uczeń:
Wyjaśnienie:

393

Test diagnostyczny CKE Grudzień 2022, Poziom rozszerzony (Formuła 2023) - Zadanie 12. (3 pkt)

Reakcje utleniania i redukcji - ogólne Napisz równanie reakcji Podaj/zinterpretuj przebieg reakcji

Przeprowadzono dwa doświadczenia.

Doświadczenie I: Uczeń strącił osad Fe(OH)₂, a następnie dodał trochę wody utlenionej (wodnego roztworu H₂O₂ o stężeniu 3%) i zauważył, że barwa osadu zmieniła się na rdzawobrązową (reakcja 1.).

Doświadczenie II: Uczeń przygotował zielony roztwór Na₃[Cr(OH)₆], a następnie dodał trochę H₂O₂ i stwierdził, że barwa roztworu zmieniła się na żółtą (reakcja 2.).

Na podstawie wyników tych doświadczeń uczeń sformułował hipotezę:
H₂O₂ w reakcjach utleniania-redukcji zawsze zachowuje się jak utleniacz.

12.1. (0–2)

Napisz równania reakcji przebiegających w opisanych doświadczeniach:

w formie cząsteczkowej – równanie reakcji 1.
w formie jonowej skróconej – równanie reakcji 2.

Reakcja 1.:

Reakcja 2.:

12.2. (0–1)

Nauczyciel zaproponował, żeby w celu weryfikacji postawionej hipotezy sprawdzić, czy woda utleniona reaguje z jonami manganianowymi(VII). Doświadczenie przeprowadzono.
Na zdjęciach obok pokazano, jak zmieniał się wygląd zawartości probówki z roztworem KMnO₄, gdy dodano do niego H₂O₂.

Rozstrzygnij, czy wynik doświadczenia potwierdza uczniowską hipotezę. Uzasadnij swoją odpowiedź – zinterpretuj zmiany zaobserwowane w trakcie doświadczenia.

Rozstrzygnięcie:

Uzasadnienie:

394

Informator CKE matury dwujęzycznej (tłumaczenie BiologHelp), Poziom rozszerzony (Formuła 2023) - Zadanie 12. (3 pkt)

Podstawy chemii organicznej Estry i tłuszcze Narysuj/zapisz wzór Podaj/wymień

Organiczny związek X otrzymano w reakcji pewnego alkenu z wodą w środowisku kwasowym. W obecności kwasu siarkowego(VI) związek ten reaguje ze związkiem Z.

W tej reakcji powstaje przedstawiony poniżej produkt organiczny, a produktem ubocznym jest woda.

12.1. (0–2)

Uzupełnij poniższą tabelę. Narysuj wzory półstrukturalne (skrócone) alkenu oraz związków oznaczonych literami X i Z.

Alken	Związek X	Związek Z

12.2. (0–1)

Podaj nazwę typu reakcji (addycja, eliminacja, substytucja) oraz nazwę mechanizmu (elektrofilowy, nukleofilowy, rodnikowy), w wyniku którego zachodzi przemiana oznaczona na schemacie numerem 1.

Typ reakcji:

Mechanizm reakcji:

395

Matura Maj 2022, Poziom rozszerzony (Formuła 2015) - Zadanie 13. (1 pkt)

Bilans elektronowy Napisz równanie reakcji

Wykonano doświadczenie zilustrowane poniższym schematem.

Po zakończeniu reakcji w probówce widoczne były bezbarwny roztwór i brunatny osad.

Napisz w formie jonowej skróconej, z uwzględnieniem liczby oddawanych lub pobieranych elektronów (zapis jonowo-elektronowy), równania procesów redukcji i utleniania zachodzących podczas opisanej przemiany. Uwzględnij, że reakcja zachodzi w środowisku obojętnym.

Równanie procesu redukcji:

Równanie procesu utleniania:

396

Matura Czerwiec 2022, Poziom rozszerzony (Formuła 2015) - Zadanie 13. (2 pkt)

pH Oblicz

Jon CH₃COO^– jest – zgodnie z teorią Brønsteda – zasadą, więc w roztworze wodnym ulega dysocjacji zasadowej zgodnie z równaniem:

CH₃COO^– + H₂O ⇄ CH₃COOH + OH^–

Równowagę tej reakcji opisuje stała dysocjacji zasadowej K_b wyrażona następującym równaniem:

K_b = [CH₃COOH] ⋅ [OH⁻][CH₃COO⁻]

Iloczyn stałej dysocjacji kwasowej K_a kwasu CH₃COOH i stałej dysocjacji zasadowej 𝐾_b sprzężonej z nim zasady CH₃COO^– jest równy iloczynowi jonowemu wody: 𝐾_a∙𝐾_b = 𝐾_w. W temperaturze 25ºC iloczyn jonowy wody jest równy 𝐾_w=1,0 ⋅ 10⁻¹⁴.

Na podstawie: J. Minczewski, Z. Marczenko, Chemia analityczna. Podstawy teoretyczne i analiza jakościowa, Warszawa 2001 oraz pr. zb. pod red. Z. Galusa, Ćwiczenia rachunkowe z chemii analitycznej, Warszawa 2006.

Zmieszano wodne roztwory KOH i CH₃COOH o jednakowych stężeniach równych 0,10 mol · dm^–3 w stosunku objętościowym 1 : 1.

Oblicz wartość pH otrzymanego roztworu. Sprawdź, czy możesz zastosować uproszczony wzór wiążący stałą dysocjacji ze stężeniem jonów OH^–.

397

Arkusz pokazowy CKE Marzec 2022, Poziom rozszerzony (Formuła 2023) - Zadanie 13. (2 pkt)

pH Oblicz

Do zlewki wprowadzono 80 cm³ roztworu mocnego (całkowicie zdysocjowanego), jednoprotonowego kwasu HA o stężeniu 0,10 mol · dm^–3. Następnie do zlewki wprowadzono 45 cm³ roztworu wodorotlenku potasu o stężeniu 0,15 mol · dm^–3. Do takiej mieszaniny dodawano kroplami roztwór wodorotlenku sodu o stężeniu 0,2 mol · dm^–3 do momentu uzyskania roztworu o pH równym 2,1.

Oblicz objętość dodanego roztworu wodorotlenku sodu. Przyjmij, że objętość mieszaniny była sumą objętości zmieszanych roztworów.

398

Test diagnostyczny CKE Grudzień 2022, Poziom rozszerzony (Formuła 2023) - Zadanie 13. (1 pkt)

Właściwości roztworów i mieszanin Podaj i uzasadnij/wyjaśnij

W celu skutecznego usunięcia jonów z roztworu stosuje się często metodę strąceniową, w której odczynnik strącający jest dodawany w nadmiarze.

Rozstrzygnij, czy w ten sposób można usunąć jony glinu z roztworu jego soli, gdy odczynnikiem strącającym będzie roztwór NaOH. Uzasadnij swoją odpowiedź.

Rozstrzygnięcie:

Uzasadnienie:

399

Informator CKE matury dwujęzycznej (tłumaczenie BiologHelp), Poziom rozszerzony (Formuła 2023) - Zadanie 13. (2 pkt)

Identyfikacja związków organicznych Uzupełnij/narysuj wykres, schemat lub tabelę

Cztery probówki oznaczone literami A−D zawierały w przypadkowej kolejności następujące bezbarwne ciecze: propan-1-ol, propanal, kwas propionowy (kwas propanowy) i glicerol (propan-1,2,3-triol).

W celu rozróżnienia tych substancji przeprowadzono dwuetapowy eksperyment. Do każdej probówki dodano świeżo wytrąconą zasadową zawiesinę wodorotlenku miedzi(II). W pierwszym etapie doświadczenia w dwóch probówkach zaobserwowano objawy reakcji i na tej podstawie zidentyfikowano dwie substancje. Następnie zawartość pozostałych probówek, w których początkowo nie zaobserwowano oznak reakcji, ogrzewano w łaźni wodnej. Wynik doświadczenia przedstawiają poniższe fotografie.

Uzupełnij poniższą tabelę. Napisz nazwy substancji zidentyfikowanych w pierwszym etapie doświadczenia oraz oznaczenia literowe, które odpowiadają probówkom z tymi substancjami. Napisz w formie jonowej skróconej równanie reakcji zachodzącej w probówce A − wykorzystaj wzory półstrukturalne (skrócone) związków organicznych.

Nazwa substancji	Oznaczenie probówki

Równanie reakcji zachodzącej w probówce A:

400

Matura Maj 2022, Poziom rozszerzony (Formuła 2015) - Zadanie 14. (3 pkt)

Reakcje utleniania i redukcji - ogólne Metale Podaj/wymień Napisz równanie reakcji

O trzech metalach umownie oznaczonych symbolami A, X i Z wiadomo, że tworzą wyłącznie kationy o wzorach X⁺, A²⁺, Z³⁺. Stwierdzono, że właściwości utleniające kationów tych metali maleją w szeregu: X⁺, A²⁺, Z³⁺.

Przeprowadzono doświadczenie z udziałem metali Z i X oraz wodnych roztworów soli, w których były obecne jony X⁺ i A²⁺. Schemat doświadczenia przedstawiono poniżej.

14.1. (0–1)

Wskaż metal, który jest najsłabszym reduktorem, oraz metal, który jest najsilniejszym reduktorem. Użyj symboli A, X albo Z.

Najsłabszy reduktor:
Najsilniejszy reduktor:

14.2. (0–2)

W jednej probówce nie zaobserwowano objawów reakcji.

Napisz numer probówki, w której nie zaobserwowano objawów reakcji. Napisz w formie jonowej skróconej równania dwóch reakcji, które przebiegły podczas przeprowadzonego doświadczenia. Użyj symboli A, X, Z.

Numer probówki:
Równania reakcji: