Zadania maturalne z chemii

641

Matura Maj 2020, Poziom rozszerzony (Formuła 2015) - Zadanie 15. (1 pkt)

Większość kationów metali występuje w roztworze wodnym w postaci jonów kompleksowych, tzw. akwakompleksów, w których cząsteczki wody otaczają jon metalu, czyli są ligandami. Dodanie do takiego roztworu reagenta, który z kationami danego metalu tworzy trwalsze kompleksy niż woda, powoduje wymianę ligandów. Kompleksy mogą mieć różne barwy, zależnie od rodzaju ligandów, np. jon Fe³⁺ tworzy z jonami fluorkowymi F − kompleks bezbarwny, a z jonami tiocyjanianowymi (rodankowymi) SCN⁻ – krwistoczerwony. W dwóch probówkach znajdował się wodny roztwór chlorku żelaza(III). Do pierwszej probówki wsypano niewielką ilość stałego fluorku potasu, co poskutkowało odbarwieniem żółtego roztworu, a następnie do obu probówek dodano wodny roztwór rodanku potasu (KSCN). Stwierdzono, że tylko w probówce drugiej pojawiło się krwistoczerwone zabarwienie.

W badanych roztworach występowały jony kompleksowe żelaza(III):

I rodankowy

II fluorkowy

III akwakompleks

Uszereguj wymienione jony kompleksowe zgodnie ze wzrostem ich trwałości. Napisz w odpowiedniej kolejności numery, którymi je oznaczono.

najmniejsza trwałość

największa trwałość

642

Matura Lipiec 2020, Poziom rozszerzony (Formuła 2015) - Zadanie 15. (1 pkt)

Sole Zamknięte (np. testowe, prawda/fałsz)

Węglan sodu występuje w postaci soli bezwodnej oraz w postaci hydratu zawierającego 63% masowych wody. Obie formy rozpuszczają się w wodzie. Uwodniony węglan sodu tworzy bezbarwne kryształy, które podczas ogrzewania uwalniają wodę krystalizacyjną i rozpuszczają się w niej.

Rozpuszczalność węglanu sodu (w przeliczeniu na sól bezwodną) w temperaturze 40 °C jest równa 48,8 g na 100 g wody.

Na podstawie: J. Sawicka, A. Janich-Kilian, W. Cejner-Mania, G. Urbańczyk, Tablice chemiczne, Gdańsk 2015.

Oceń, czy podane poniżej informacje są prawdziwe. Zaznacz P, jeśli informacja jest prawdziwa, albo F – jeśli jest fałszywa.


1.	W wodnym roztworze węglanu sodu znajdują się aniony, które mogą pełnić funkcję wyłącznie zasady Brønsteda.	P	F
2.	W wodnym roztworze węglanu sodu nie ma anionów, które mogą pełnić funkcję zarówno kwasu, jak i zasady Brønsteda.	P	F
3.	Hydrat węglanu sodu rozpuszcza się w wodzie, w wyniku czego tworzy roztwór o odczynie zasadowym.	P	F

643

Matura Maj 2020, Poziom rozszerzony (Formuła 2015) - Zadanie 16. (2 pkt)

Stechiometryczny stosunek reagentów Oblicz

W laboratorium tlenek wapnia można otrzymać ze szczawianu wapnia o wzorze CaC₂O₄. Szczawian wapnia ulega termicznemu rozkładowi, który przebiega zgodnie z poniższym równaniem:

CaC₂O₄ → CaCO₃ + CO

Dalsze ogrzewanie, w wyższej temperaturze, prowadzi do rozkładu węglanu wapnia:

CaCO₃ → CaO + CO₂

Próbkę szczawianu wapnia o masie 12,8 g umieszczono w tyglu pod wyciągiem i poddano prażeniu. Po pewnym czasie proces przerwano, a następnie ostudzono tygiel, zważono jego zawartość i zbadano skład mieszaniny poreakcyjnej. Stwierdzono, że masa zawartości tygla zmalała o 6,32 g i że otrzymana mieszanina nie zawierała szczawianu wapnia.

Oblicz w procentach masowych zawartość tlenku wapnia w mieszaninie otrzymanej po przerwaniu prażenia.

Obliczenia:

644

Matura Lipiec 2020, Poziom rozszerzony (Formuła 2015) - Zadanie 16. (2 pkt)

Kwasy Zaprojektuj doświadczenie Napisz równanie reakcji

W celu porównania mocy kwasu siarkowego(VI), fenolu, kwasu etanowego i kwasu węglowego przeprowadzono doświadczenie zilustrowane poniższym schematem. Wszystkie użyte roztwory zostały świeżo przygotowane.

W probówkach I i III zaobserwowano wydzielanie się pęcherzyków gazu, a w probówce II – po zmieszaniu wodnych roztworów użytych do doświadczenia – nie przebiegła reakcja wodorowęglanu sodu z fenolem.

16.1. (0–1)

Sformułowane obserwacje i wnioski nie pozwalają na jednoznaczne określenie mocy badanych kwasów.

Jaką reakcję chemiczną należy dodatkowo przeprowadzić, aby możliwe było uszeregowanie wszystkich badanych kwasów od najsłabszego do najmocniejszego?
Uzupełnij schemat – wybierz i podkreśl wzór jednego odczynnika z zestawu I oraz wzór jednego odczynnika z zestawu II.

16.2. (0–1)

Napisz w formie cząsteczkowej równanie reakcji zachodzącej podczas dodatkowego doświadczenia.

645

Matura Maj 2020, Poziom rozszerzony (Formuła 2007) - Zadanie 16. (3 pkt)

Stechiometryczny stosunek reagentów Bilans elektronowy Napisz równanie reakcji

Srebro występuje w przyrodzie jako srebro rodzime, a także jako składnik minerałów, takich jak argentyt Ag₂S czy chlorargiryt AgCl. Proces wydobywania srebra z urobku górniczego polega na przeprowadzeniu srebra w dobrze rozpuszczalny w wodzie kompleksowy związek cyjankowy, w którym srebro wchodzi w skład anionu o wzorze [Ag(CN)₂]^–. W tym celu rozdrobniony urobek górniczy poddaje się działaniu cyjanku sodu NaCN w obecności powietrza. Poniższe schematy są ilustracją reakcji zachodzących podczas opisanego procesu:

reakcja I:
reakcja II:
reakcja III:

Ag ^{+ NaCN + 2H₂O + O₂} Na[Ag(CN)₂]
Ag₂S ^{+ NaCN (aq)} Na[Ag(CN)₂]
AgCl ^{+ NaCN (aq)} Na[Ag(CN)₂]

Na podstawie: A. Bielański, Podstawy chemii nieorganicznej, Warszawa 2010.

Reakcja I jest reakcją utleniania i redukcji, która zachodzi zgodnie ze schematem:

Ag + CN⁻ + H₂O + O₂ → [Ag(CN)₂]⁻ + OH⁻

16.1. (2 pkt)

Napisz w formie jonowej z uwzględnieniem liczby oddawanych lub pobieranych elektronów (zapis jonowo-elektronowy) równania procesów redukcji i utleniania zachodzących podczas opisanej reakcji. Uwzględnij środowisko obojętne, w którym reakcja przebiega.

Równanie procesu redukcji:

Równanie procesu utleniania:

16.2. (1 pkt)

Uzupełnij współczynniki stechiometryczne w poniższym schemacie opisanej reakcji. Ag + CN⁻ + H₂O + O₂ → [Ag(CN)₂]⁻ OH⁻

646

Matura Maj 2020, Poziom rozszerzony (Formuła 2015) - Zadanie 17. (2 pkt)

Metale Napisz równanie reakcji Zamknięte (np. testowe, prawda/fałsz)

W celu porównania reaktywności różnych metali wykonano doświadczenie, w którym płytkę z metalu M zważono i umieszczono w naczyniu zawierającym wodny roztwór pewnej soli. W wyniku zachodzącej reakcji roztwór się odbarwił. Płytkę wyjęto, opłukano wodą destylowaną, wysuszono i zważono ponownie. Ustalono, że w wyniku reakcji masa płytki zmalała.

17.1. (0–1)

Wybierz i podkreśl jeden symbol metalu w zestawie I i jeden wzór odczynnika w zestawie II, tak aby otrzymać schemat przeprowadzonego doświadczenia.

17.2. (0–1)

Napisz w formie jonowej skróconej równanie reakcji, która zaszła podczas doświadczenia.

647

Matura Lipiec 2020, Poziom rozszerzony (Formuła 2015) - Zadanie 17. (2 pkt)

pH Oblicz

Rozpuszczalnikami amfiprotycznymi nazywa się rozpuszczalniki, których cząsteczki mogą zarówno odszczepiać, jak i przyłączać proton. Do rozpuszczalników amfiprotycznych należą m.in. woda, ciekłe alkohole oraz kwasy karboksylowe, ciekły amoniak i aminy. W rozpuszczalnikach amfiprotycznych ustala się stan równowagi reakcji autoprotolizy, która dla wody zachodzi zgodnie z równaniem:

2H₂O ⇄ H₃O⁺ + OH⁻

Reakcję autoprotolizy rozpuszczalnika opisuje stała równowagi nazywana iloczynem jonowym rozpuszczalnika, np. iloczyn jonowy wody wyraża się równaniem:

K_w = [H₃O⁺] ∙ [OH⁻]

Iloczyn jonowy wody w temperaturze 80ºC ma wartość K_w = 25 ∙ 10⁻¹⁴.

Na podstawie: W. Ufnalski, Równowagi jonowe, Warszawa 2004.

Oblicz pH wody w temperaturze 80ºC. Wynik podaj z dokładnością do jednego miejsca po przecinku.

648

Matura Maj 2020, Poziom rozszerzony (Formuła 2007) - Zadanie 17. (1 pkt)

Reakcje utleniania i redukcji - ogólne Podaj i uzasadnij/wyjaśnij

reakcja I:
reakcja II:
reakcja III:

Ag ^{+ NaCN + 2H₂O + O₂} Na[Ag(CN)₂]
Ag₂S ^{+ NaCN (aq)} Na[Ag(CN)₂]
AgCl ^{+ NaCN (aq)} Na[Ag(CN)₂]

Na podstawie: A. Bielański, Podstawy chemii nieorganicznej, Warszawa 2010.

Rozstrzygnij, czy reakcje II i III są reakcjami utleniania i redukcji. Odpowiedź uzasadnij.

Rozstrzygnięcie:

Uzasadnienie:

649

Matura Maj 2020, Poziom rozszerzony (Formuła 2015) - Zadanie 18. (2 pkt)

Wodorotlenki Związki kompleksowe Napisz równanie reakcji Podaj/wymień

Przeprowadzono doświadczenie, którego przebieg zilustrowano na poniższym schemacie:

18.1. (0–1)

Podaj numery probówek, w których po zakończeniu doświadczenia pozostał biały osad wodorotlenku cynku.

18.2. (0–1)

Napisz w formie jonowej skróconej równanie reakcji, która zaszła w probówce III. Uwzględnij, że jednym z produktów jest jon kompleksowy o liczbie koordynacyjnej 4.

650

Matura Lipiec 2020, Poziom rozszerzony (Formuła 2015) - Zadanie 18. (1 pkt)

Dysocjacja Podaj/wymień