Zadania maturalne z chemii

711

Matura Maj 2019, Poziom rozszerzony (Formuła 2015) - Zadanie 15. (2 pkt)

Rodzaje wiązań i ich właściwości Pozostałe Napisz równanie reakcji Podaj i uzasadnij/wyjaśnij

W czystej wodzie ustala się stan równowagi reakcji autoprotolizy, która zachodzi zgodnie z równaniem:

2H₂O ⇄ H₃O⁺ + OH⁻

Tę reakcję opisuje stała równowagi nazywana iloczynem jonowym wody. Wyraża się ona równaniem:

K_w = [H₃O⁺] ⋅ [OH⁻]

Zdolność autoprotolizy charakteryzuje nie tylko wodę, lecz także inne rozpuszczalniki, np.: ciekły amoniak (skroplony pod zwiększonym ciśnieniem), metanol i kwas mrówkowy.

15.1. (0–1)

Napisz trzy równania reakcji autoprotolizy: ciekłego amoniaku, metanolu i kwasu mrówkowego. Zastosuj wzory półstrukturalne (grupowe) organicznych produktów reakcji.

2NH₃ ⇄
2CH₃OH ⇄
2HCOOH ⇄

15.2. (0–1)

Wyjaśnij, dlaczego cząsteczki amoniaku, metanolu i kwasu mrówkowego mają zdolność odszczepiania i przyłączania protonu w procesie autoprotolizy. Odnieś się do budowy tych cząsteczek.

Cząsteczki wymienionych związków mają zdolność odszczepiania protonu, ponieważ

Cząsteczki wymienionych związków mają zdolność przyłączania protonu, ponieważ

712

Matura Maj 2019, Poziom rozszerzony (Formuła 2007) - Zadanie 15. (1 pkt)

Sole Zamknięte (np. testowe, prawda/fałsz)

Oceń, czy podane poniżej informacje dotyczące chlorku żelaza(III) są prawdziwe. Zaznacz P, jeśli informacja jest prawdziwa, lub F – jeśli jest fałszywa.


1.	Wodny roztwór chlorku żelaza(III) ma odczyn obojętny.	P	F
2.	Chlorek żelaza(III) można otrzymać w wyniku reakcji żelaza ze stężonym kwasem solnym.	P	F
3.	Dodanie kwasu solnego do wodnego roztworu chlorku żelaza(III) cofa reakcję hydrolizy tej soli.	P	F

713

Matura Maj 2019, Poziom podstawowy (Formuła 2007) - Zadanie 15. (1 pkt)

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

Stal to stop żelaza z węglem. Korozja stali polega na utlenianiu żelaza tlenem rozpuszczonym w wodzie. Obecność elektrolitu w roztworze przyspiesza ten proces, ale w roztworach o wysokim pH korozja jest zahamowana. Powstająca w wyniku korozji rdza zawiera uwodniony tlenek żelaza(III) – o wzorze 2Fe₂O₃ · 3H₂O i masie M = 374 g ⋅ mol⁻¹ – i niewielkie ilości innych związków żelaza na III stopniu utlenienia.
W celu zbadania wpływu różnych czynników na szybkość korozji przeprowadzono doświadczenie przedstawione na poniższym schemacie.

Po trwającym kilka dni eksperymencie zaobserwowano, że najwięcej rdzy powstało w probówce IV, w której drut stalowy stykał się z blaszką miedzianą.

Uszereguj probówki. Wpisz ich numery w kolejności rosnącej ilości rdzy, która powstała w trakcie trwania eksperymentu.

714

Matura Czerwiec 2019, Poziom rozszerzony (Formuła 2015) - Zadanie 15. (3 pkt)

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

Ołów praktycznie nie roztwarza się w rozcieńczonym kwasie jodowodorowym ani w rozcieńczonym kwasie bromowodorowym. Metal ten roztwarza się natomiast całkowicie w rozcieńczonym kwasie azotowym(V), a także w kwasie octowym. W reakcji ołowiu z rozcieńczonym kwasem azotowym(V) powstają azotan(V) ołowiu(II), tlenek azotu(II) oraz woda. W reakcji tego metalu z kwasem octowym wydziela się wodór i powstaje kompleks ołowiu(II) o wzorze [Pb(CH₃COO)₄]²⁻ .

Na podstawie: J. Minczewski, Z. Marczenko, Chemia analityczna. Podstawy teoretyczne i analiza jakościowa, Warszawa 2001.

15.1. (0–1)

Na podstawie informacji wprowadzającej, szeregu elektrochemicznego metali oraz tabeli rozpuszczalności soli i wodorotlenków wybierz poprawne wyjaśnienie zachowania ołowiu wobec rozcieńczonego kwasu jodowodorowego i kwasu bromowodorowego. Zaznacz P przy poprawnym wyjaśnieniu.


1.	Ołów praktycznie nie roztwarza się w rozcieńczonym kwasie jodowodorowym ani w rozcieńczonym kwasie bromowodorowym, ponieważ nie wypiera on wodoru z kwasów.	P
2.	Ołów praktycznie nie roztwarza się w rozcieńczonym kwasie jodowodorowym ani w rozcieńczonym kwasie bromowodorowym, ponieważ w tych roztworach powierzchnia ołowiu pokrywa się pasywną warstwą trudno rozpuszczalnej soli.	P
3.	Ołów praktycznie nie roztwarza się w rozcieńczonym kwasie jodowodorowym ani w rozcieńczonym kwasie bromowodorowym, ponieważ te kwasy są słabe i beztlenowe.	P

15.2. (0–2)

Napisz w formie jonowej z uwzględnieniem liczby oddawanych lub pobieranych elektronów (zapis jonowo-elektronowy):

równanie procesu redukcji zachodzącego podczas reakcji ołowiu z rozcieńczonym kwasem azotowym(V).
równanie procesu utleniania w reakcji ołowiu z kwasem octowym. Uwzględnij powstawanie jonu kompleksowego tego metalu.

715

Matura Czerwiec 2019, Poziom rozszerzony (Formuła 2007) - Zadanie 15. (2 pkt)

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

Poniżej przedstawiono informacje dotyczące zawartości wybranych jonów w próbce pewnej wody mineralnej.


KATIONY, mg · dm⁻³	ANIONY, mg · dm⁻³
Na⁺ 254,00	HCO⁻₃ 357,80
Ca²⁺ 10,00	CO²⁻₃ 163,00
K⁺ 0,91	Cl⁻ 26,40
Mg²⁺ 0,37	SO²⁻₄ 7,81

Na podstawie oryginalnej etykiety wody mineralnej dostępnej na rynku.

Z przedstawionych informacji wynika, że woda mineralna to roztwór zawierający różne rozpuszczone sole.

15.1. (1 pkt)

Napisz w formie cząsteczkowej równanie reakcji chemicznej, w wyniku której nastąpi wytrącenie osadu – składnika tzw. kamienia kotłowego – po ogrzaniu wody mineralnej do temperatury 100°C.

15.2. (1 pkt)

Spośród wymienionych związków wybierz wszystkie, które – wprowadzone w odpowiednim nadmiarze do wody mineralnej – spowodują usunięcie jonów węglanowych i wodorowęglanowych. Podkreśl wzory wybranych związków.

KHCO₃

Ca(OH)₂

HCl

KMnO₄

716

Matura Maj 2019, Poziom rozszerzony (Formuła 2015) - Zadanie 16. (1 pkt)

Dysocjacja Zamknięte (np. testowe, prawda/fałsz)

Zdolność elektrolitu do dysocjacji zależy od właściwości tego elektrolitu oraz od właściwości użytego rozpuszczalnika. Im silniejszą zasadą Brønsteda jest rozpuszczalnik, tym w większym stopniu dysocjuje w nim elektrolit będący kwasem Brønsteda.
Zbadano dysocjację jednoprotonowego kwasu HA w różnych rozpuszczalnikach. W wodzie HA jest słabym kwasem.

Uzupełnij poniższe zdanie. Wybierz i zaznacz nazwę rozpuszczalnika.

W danej temperaturze wartość stałej dysocjacji kwasu HA jest największa w roztworze, w którym rozpuszczalnikiem jest (ciekły amoniak / kwas mrówkowy / metanol / woda).

717

Matura Maj 2019, Poziom rozszerzony (Formuła 2007) - Zadanie 16. (2 pkt)

Sole Napisz równanie reakcji Zaprojektuj doświadczenie

W temperaturze T stała dysocjacji kwasowej kwasu etanowego (octowego) jest równa K_a = 1,8 · 10^–5, a stała dysocjacji zasadowej amoniaku jest równa K_b = 1,8 · 10^–5.
Przeprowadzono doświadczenie, w którym po zmieszaniu reagentów w stosunku stechiometrycznym powstały wodne roztwory soli o temperaturze T. Odczyn roztworu wodnego otrzymanej soli:

w probówce I był zasadowy;
w probówce II – kwasowy;
w probówce III – obojętny.

16.1. (1 pkt)

Uzupełnij schemat przeprowadzonego doświadczenia. Wpisz wzory użytych odczynników wybranych spośród:

NH₃ (aq) CO₂ (g) K (s) HCl (aq)

16.2. (1 pkt)

Napisz w formie jonowej skróconej równanie reakcji otrzymywania tej soli, której wodny roztwór powstał w probówce I.

718

Matura Maj 2019, Poziom podstawowy (Formuła 2007) - Zadanie 16. (1 pkt)

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

Po trwającym kilka dni eksperymencie zaobserwowano, że najwięcej rdzy powstało w probówce IV, w której drut stalowy stykał się z blaszką miedzianą.

Spośród wymienionych związków podkreśl wzory tych, które mogą stanowić składniki rdzy.

FeBr₂ Fe₂(CO₃)₃ Fe(OH)₃ FeSO₄

719

Matura Czerwiec 2019, Poziom rozszerzony (Formuła 2015) - Zadanie 16. (2 pkt)

Stężenia roztworów Oblicz

Iloczyn rozpuszczalności K_s soli i wodorotlenków jest stałą równowagi dynamicznej, jaka ustala się między nierozpuszczoną substancją a jej roztworem nasyconym. Chlorek ołowiu(II) jest związkiem trudno rozpuszczalnym w wodzie. Iloczyn rozpuszczalności tej soli wyraża się równaniem K_s(PbCl₂) = [Pb²⁺] ⋅ [Cl⁻]² . W temperaturze 298 K jego wartość jest równa 1,7 ⋅ 10⁻⁵ .
Jeżeli stężenie jednego z jonów w roztworze się zmieni, np. przez rozpuszczenie innej substancji, która jest mocnym elektrolitem i dysocjuje z wytworzeniem takich jonów, zmienia się stężenie drugiego jonu, tak aby – zgodnie z regułą przekory – zachowana była stała wartość iloczynu rozpuszczalności.

Na podstawie: K.-H. Lautenschläger, W. Schröter, A. Wanninger, Nowoczesne kompendium chemii, Warszawa 2007.

Przygotowano 100 cm³ nasyconego wodnego roztworu chlorku ołowiu(II) o temperaturze 298 K. Do przygotowanego roztworu dodano 100 cm³ wodnego roztworu chlorku sodu o stężeniu 1,0 mol ⋅ dm⁻³ .

Oblicz stężenie molowe jonów ołowiu(II) w roztworze otrzymanym w opisany powyżej sposób w temperaturze 298 K. W obliczeniach pomiń stężenie jonów chlorkowych pochodzących od trudno rozpuszczalnej soli.

720

Matura Maj 2019, Poziom rozszerzony (Formuła 2015) - Zadanie 17. (2 pkt)

Masa atomowa, cząsteczkowa i molowa Stechiometryczny stosunek reagentów Oblicz

Gazowy chlorowodór można otrzymać w wyniku działania stężonego kwasu siarkowego(VI) na stałe chlorki, np. w reakcjach opisanych równaniami:

2NaCl + H₂SO₄ → Na₂SO₄ + 2HCl
CaCl₂ + H₂SO₄ → CaSO₄ + 2HCl

Sporządzono 150 g mieszaniny zawierającej tylko NaCl i CaCl₂, na którą podziałano stężonym kwasem siarkowym(VI) użytym w nadmiarze. W wyniku tego procesu otrzymano 58,24 dm³ chlorowodoru (w warunkach normalnych).

Oblicz skład wyjściowej mieszaniny w procentach masowych. Przyjmij, że obie reakcje przebiegły z wydajnością równą 100%.