Zadania maturalne z chemii

Informator CKE, Poziom rozszerzony (Formuła 2023) - Zadanie 48. (2 pkt)

Stechiometryczny stosunek reagentów Związki organiczne zawierające azot - pozostałe Narysuj/zapisz wzór Podaj/wymień

Błękit indygo jest naturalnym barwnikiem, który w końcu XIX w. zaczęto otrzymywać syntetycznie. W jednej z opracowanych wtedy metod produkcji tego związku surowcem była pochodna glicyny, N‑(2‑karboksyfenylo)glicyna (związek I). Ten substrat w pierwszym etapie syntezy ogrzewano z NaOH, co prowadziło do zamknięcia pierścienia pięcioczłonowego.

Tę reakcję opisuje schemat:
Etap I

Otrzymaną mieszaninę zakwaszono w celu utworzenia związku II. W drugim etapie syntezy zachodziła dekarboksylacja związku II oraz pewien proces X, w którym uczestniczył tlen z powietrza. Reakcje te prowadziły do powstania indyga, zgodnie ze schematem:

Etap II

48.1. (0–1)

Napisz wzór nieorganicznego produktu ubocznego pierwszego etapu syntezy.

48.2. (0–1)

Podaj stosunek molowy tlenu O₂ do związku II w reakcji zachodzącej podczas procesu X.

Matura Maj 2020, Poziom rozszerzony (Formuła 2015) - Zadanie 3. (1 pkt)

Układ okresowy pierwiastków Podaj/wymień

Poniżej przedstawiono cztery wykresy ilustrujące zmianę wybranych wielkości fizycznych charakteryzujących pierwiastki chemiczne (z wyłączeniem gazów szlachetnych) w funkcji ich liczby atomowej.

wykresy zmian wybranych wielkości fizycznych charakteryzujących pierwiastki chemiczne

Na podstawie: W. Mizerski, Tablice chemiczne, Warszawa 2004.

Podaj numer wykresu przedstawiającego zależność promienia atomowego od liczby atomowej i numer wykresu przedstawiającego zależność elektroujemności pierwiastków w skali Paulinga od liczby atomowej.

Numer wykresu przedstawiającego zależność promienia atomowego od liczby atomowej:

Numer wykresu przedstawiającego zależność elektroujemności w skali Paulinga od liczby atomowej:

Matura Lipiec 2020, Poziom rozszerzony (Formuła 2015) - Zadanie 5. (1 pkt)

Stan równowagi Podaj/wymień

W pewnych warunkach ciśnienia i temperatury w trzech reaktorach (I, II i III) ustalił się stan równowagi reakcji zilustrowanych równaniami:

I      H₂ (g) + Cl₂ (g) ⇄ 2HCl (g)      ΔH° = – 184,6 kJ
II     H₂ (g) + I₂ (g) ⇄ 2HI (g)          ΔH° = 53,0 kJ
III    N₂ (g) + 3H₂ (g) ⇄ 2NH₃ (g)    ΔH° = – 92,0 kJ

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

Napisz numer reaktora, w którym pod wpływem wzrostu ciśnienia (T = const) wzrosło stężenie równowagowe odpowiedniego wodorku, oraz numer reaktora, w którym pod wpływem wzrostu temperatury (p = const) wzrosło stężenie równowagowe odpowiedniego wodorku.

Wzrost ciśnienia skutkuje wzrostem stężenia równowagowego wodorku w reaktorze .
Wzrost temperatury skutkuje wzrostem stężenia równowagowego wodorku w reaktorze .

Matura Lipiec 2020, Poziom rozszerzony (Formuła 2015) - Zadanie 8. (1 pkt)

Stechiometryczny stosunek reagentów Podaj/wymień

W zamkniętym reaktorze znajdowały się dwa gazy: wodór oraz fluor. Po zakończeniu reakcji zbiornik zawierał tylko fluorowodór, którego masa była równa 0,4 g.

Napisz, w jakim stosunku objętościowym zmieszano wodór z fluorem w reaktorze, oraz określ, ile gramów wodoru i ile gramów fluoru wprowadzono do reaktora.

Stosunek objętości substratów V_wodoru : V_fluoru =

Masa wodoru wprowadzonego do reaktora m_wodoru =

Masa fluoru wprowadzonego do reaktora m_fluoru =

Matura Maj 2020, Poziom rozszerzony (Formuła 2007) - Zadanie 11. (1 pkt)

Stechiometryczny stosunek reagentów Podaj/wymień

Siarczan(VI) wapnia–woda (2/1) jest stosowany w zaprawie budowlanej, ponieważ ma zdolność wiązania wody. W wyniku tego procesu powstaje siarczan(VI) wapnia–woda (1/2).

Uzupełnij poniższy schemat, tak aby otrzymać równanie opisanej reakcji, oraz wybierz spośród podanych i podkreśl nazwę procesu, którego podstawą jest ta reakcja.

Równanie reakcji:

(CaSO₄)₂ ⋅ H₂O + H₂O → (CaSO₄ ⋅ 2H₂O)

Nazwa procesu:

gaszenie wapna

twardnienie zaprawy gipsowej

twardnienie zaprawy wapiennej

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

Związki kompleksowe Podaj/wymień

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

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.

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

Dysocjacja Podaj/wymień

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⁻]

Poniżej zestawiono wartości iloczynu jonowego trzech rozpuszczalników w temperaturze 25ºC.

Rozpuszczalnik	Iloczyn jonowy rozpuszczalnika
kwas mrówkowy	0,6 ∙ 10⁻⁶
metanol	0,2 ∙ 10⁻¹⁶
woda	1,0 ∙ 10⁻¹⁴

Na podstawie: J.J. Fiałkow, A.N. Żytomirski, J.A. Tarasenko, Chemia fizyczna roztworów niewodnych, Warszawa 1983.

Uszereguj wymienione rozpuszczalniki według wzrastającego stopnia ich autoprotolizy w temperaturze 25ºC. Napisz nazwy tych rozpuszczalników.

Matura Lipiec 2020, Poziom rozszerzony (Formuła 2015) - Zadanie 21. (1 pkt)

Związki kompleksowe Podaj/wymień

Jon kompleksowy składa się z atomu centralnego i ligandów. Funkcję atomu centralnego spełniają najczęściej kationy metali. Ligandami są drobiny chemiczne, które łączą się z atomem (jonem) centralnym wiązaniem koordynacyjnym za pomocą wolnej pary elektronowej atomu donorowego wchodzącego w skład ligandu. Ligandami mogą być cząsteczki obojętne, np. H₂O, NH₃, lub aniony, np. Cl⁻, OH⁻.

Powstawanie kompleksu jonu metalu M z ligandami L można opisać sumarycznym równaniem:

M + nL ⇄ ML_n

Indeks n oznacza liczbę ligandów, z którymi łączy się jon metalu.

Na podstawie: J. Minczewski, Z. Marczenko, Chemia analityczna, Warszawa 2001 oraz M. Cieślak-Golonka, J. Starosta, M. Wasielewski, Wstęp do chemii koordynacyjnej, Warszawa 2010.

Jony kadmu(II) tworzą z anionami jodkowymi jon kompleksowy, w którym przyjmują liczbę koordynacyjną n = 4.

W przedstawionej poniżej konfiguracji elektronowej atomu kadmu w stanie podstawowym podkreśl fragment, który nie występuje w jonie kadmu(II), oraz napisz wzór kompleksu jonów kadmu(II) z anionami jodkowymi.

₄₈Cd 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d¹⁰ 4s² 4p⁶ 4d¹⁰ 5s²

Wzór kompleksu jonów kadmu(II) z anionami jodkowymi:

Matura Maj 2020, Poziom rozszerzony (Formuła 2007) - Zadanie 23. (1 pkt)

Węglowodory alifatyczne Podaj/wymień

Halogenopochodne alkanów, w cząsteczkach których dwa atomy halogenu znajdują się w pozycji 1 i 2, czyli 1,2-dihalogenki alkanów, można otrzymać w reakcji halogenu (bromu lub chloru) i odpowiedniego alkenu. Jeżeli 1,2-dihalogenek alkanu podda się – w środowisku bezwodnym – działaniu nadmiaru mocnej zasady, następuje dwukrotna eliminacja halogenowodoru, co prowadzi do utworzenia alkinu.

Na podstawie: J. McMurry, Chemia organiczna, Warszawa 2000.

Określ typ (addycja, substytucja, eliminacja) i mechanizm (elektrofilowy, nukleofilowy, rodnikowy) reakcji otrzymywania 1,2-dibromopentanu opisaną metodą.