Zadania maturalne z chemii

Matura Czerwiec 2021, Poziom rozszerzony (Formuła 2015) - Zadanie 11. (1 pkt)

Skroplony amoniak jest rozpuszczalnikiem, który – podobnie jak woda – ulega autodysocjacji polegającej na przeniesieniu protonu między cząsteczkami rozpuszczalnika. Rezultatem tego procesu jest powstanie kationów NH⁺₄ i anionów NH⁻₂.

Wszystkie substancje chemiczne, które w skroplonym amoniaku zwiększają stężenie kationów NH⁺₄, w tych warunkach są kwasami, a te związki chemiczne, które w skroplonym amoniaku zwiększają stężenie anionów NH⁻₂, są zasadami. Zobojętnianie w skroplonym amoniaku polega na reakcji kationów NH⁺₄ i anionów NH⁻₂ z wytworzeniem cząsteczek NH₃.

Na podstawie: L. Kolditz (red.), Chemia nieorganiczna, Warszawa 1994.

Napisz równanie autodysocjacji amoniaku – zastosuj definicję kwasu i zasady Brønsteda. Wpisz wzory odpowiednich drobin do schematu.

Matura Czerwiec 2021, Poziom rozszerzony (Formuła 2015) - Zadanie 12. (1 pkt)

Reakcje i właściwości kwasów i zasad Napisz równanie reakcji

Na podstawie: L. Kolditz (red.), Chemia nieorganiczna, Warszawa 1994.

Napisz w formie cząsteczkowej równanie reakcji zobojętniania zachodzącej w skroplonym amoniaku między bromkiem amonu NH₄Br a amidkiem wapnia Ca(NH₂)₂.

Matura Czerwiec 2021, Poziom rozszerzony (Formuła 2015) - Zadanie 13. (2 pkt)

Reakcje i właściwości kwasów i zasad Napisz równanie reakcji

Na podstawie: L. Kolditz (red.), Chemia nieorganiczna, Warszawa 1994.

Amidek cynku o wzorze Zn(NH₂)₂ nie rozpuszcza się w skroplonym amoniaku. Ten związek łatwo reaguje z chlorkiem amonu rozpuszczonym w skroplonym amoniaku, a także z amidkiem potasu o wzorze KNH₂. Oznacza to, że amidek cynku ma charakter amfoteryczny. Produktem reakcji z amidkiem potasu – użytym w nadmiarze – jest jon kompleksowy o liczbie koordynacji równej 4, w którym jony amidkowe NH⁻₂ pełnią funkcję ligandów.

Na podstawie: J.D. Lee, Zwięzła chemia nieorganiczna, Warszawa 1999.

Napisz:

w formie jonowej skróconej równanie reakcji zachodzącej w skroplonym amoniaku między amidkiem cynku a chlorkiem amonu;
w formie cząsteczkowej równanie reakcji zachodzącej w skroplonym amoniaku między amidkiem cynku a amidkiem potasu użytym w nadmiarze.

Matura Czerwiec 2021, Poziom rozszerzony (Formuła 2015) - Zadanie 14. (2 pkt)

Bilans elektronowy Napisz równanie reakcji

Na podstawie: L. Kolditz (red.), Chemia nieorganiczna, Warszawa 1994.

W ciekłym amoniaku azotan(V) amonu wykazuje zdolność utleniającego roztwarzania metali – tak jak kwas azotowy(V) w wodzie. Reakcja miedzi z azotanem(V) amonu w skroplonym amoniaku przebiega zgodnie ze schematem:

Cu + NH⁺₄ + NO⁻₃ → Cu²⁺ + NO⁻₂ + H₂O + NH₃

Na podstawie: L. Kolditz (red.), Chemia nieorganiczna, Warszawa 1994.

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 środowisko reakcji – obecność jonów NH⁺₄. Określ stosunek molowy reduktora do utleniacza w tej reakcji.

Równanie procesu redukcji:

Równanie procesu utleniania:

Stosunek molowy n_reduktora : n_utleniacza =

Matura Czerwiec 2021, Poziom rozszerzony (Formuła 2015) - Zadanie 15. (1 pkt)

Reakcje i właściwości kwasów i zasad Podaj i uzasadnij/wyjaśnij

Przeprowadzono doświadczenie, podczas którego do kolby zawierającej 100 cm³ wodnego roztworu jednoprotonowego kwasu HA dodawano porcjami wodny roztwór wodorotlenku sodu o stężeniu 0,1 mol · dm⁻³ i mierzono pH mieszaniny reakcyjnej. Podczas doświadczenia zachodziła reakcja opisana schematem:

HA + NaOH → NaA + H₂O

Doświadczenie prowadzono w temperaturze 25°C. Jego przebieg zilustrowano poniższym wykresem, zwanym krzywą miareczkowania.

Po dodaniu takiej objętości roztworu wodorotlenku sodu, w jakiej znajdowała się liczba moli NaOH równa liczbie moli kwasu HA w roztworze wziętym do analizy, w układzie został osiągnięty punkt równoważnikowy (PR). W opisanym doświadczeniu pH w punkcie równoważnikowym było równe 8,6.

Po wykonaniu doświadczenia sformułowano następujący wniosek:
Na podstawie otrzymanych wyników można jednoznacznie stwierdzić, że kwas HA nie jest mocnym elektrolitem.

Rozstrzygnij, czy powyższy wniosek jest prawdziwy. Uzasadnij swoją odpowiedź – napisz w formie jonowej skróconej równanie reakcji ilustrujące równowagę, która ustaliła się w punkcie równoważnikowym. Użyj ogólnego wzoru kwasu HA.

Rozstrzygnięcie:

Równanie reakcji ilustrujące stan równowagi:

Matura Czerwiec 2021, Poziom rozszerzony (Formuła 2015) - Zadanie 16. (3 pkt)

Miareczkowanie Podaj/wymień Zamknięte (np. testowe, prawda/fałsz)

HA + NaOH → NaA + H₂O

Doświadczenie prowadzono w temperaturze 25°C. Jego przebieg zilustrowano poniższym wykresem, zwanym krzywą miareczkowania.

Krzywa miareczkowania może służyć do wyznaczenia wartości stałej dysocjacji kwasu (K_a), a przez to pozwala zidentyfikować kwas poddawany miareczkowaniu. Jedna z metod polega na wyznaczeniu tak zwanego punktu połowicznego zmiareczkowania (PP), w którym stężenie HA jest równe stężeniu A⁻.

Stała równowagi dysocjacji kwasu HA opisana jest wyrażeniem:

K_a = [H₃O⁺] ∙ [A⁻][HA], czyli [H₃O⁺] = K_a ∙ [HA][A⁻]

Stężenie HA jest równe stężeniu A⁻ po dodaniu połowy objętości roztworu NaOH potrzebnej do osiągnięcia punktu równoważnikowego (PR). Wtedy:

[H₃O⁺] = K_a, czyli
pH = –log [H₃O⁺] = –logK_a = pK_a

Tak więc w punkcie połowicznego zmiareczkowania pH jest równe –logK_a.

16.1. (0–2)

Odczytaj z wykresu krzywej miareczkowania i napisz wartość pH w punkcie połowicznego zmiareczkowania (PP). Który z wymienionych poniżej kwasów mógł być użyty w opisanym doświadczeniu? Wybierz i zaznacz jego wzór.

Wartość pH w punkcie połowicznego zmiareczkowania:
Wzór kwasu:

HClO

CH₃COOH

HClO₂

16.2. (0–1)

Oceń prawdziwość poniższych zdań. Zaznacz P, jeżeli zdanie jest prawdziwe, albo F – jeśli jest fałszywe.


1.	Stężenie miareczkowanego kwasu wynosiło 0,2 mol · dm⁻³.	P	F
2.	W punkcie połowicznego zmiareczkowania (PP) stężenie anionów wodorotlenkowych jest niższe niż stężenie kationów sodu.	P	F
3.	W punkcie równoważnikowym (PR) w roztworze nie ma niezdysocjowanych cząsteczek kwasu HA.	P	F

Matura Czerwiec 2021, Poziom rozszerzony (Formuła 2015) - Zadanie 17. (3 pkt)

pH Stechiometryczny stosunek reagentów Podaj/zinterpretuj przebieg reakcji

Do trzech probówek wprowadzono takie same objętości wodnego roztworu wodorotlenku sodu (V_z) o trzech różnych stężeniach molowych (𝑐₁, 𝑐₂, 𝑐₃) i dodano do nich po 2 krople roztworu oranżu metylowego. Do probówek dodano następnie, mieszając, takie same objętości kwasu solnego (V_k) o znanym stężeniu molowym (𝑐_k). Przebieg doświadczenia zilustrowano na poniższym schemacie.

Po zakończeniu doświadczenia okazało się, że zmiana barwy roztworu nastąpiła tylko w probówce II.

17.1. (0–1)

Uzupełnij poniższą tabelę. Napisz, jaką barwę miał roztwór w probówce II przed reakcją i po zakończeniu reakcji.

Barwa roztworu w probówce II
przed reakcją	po reakcji

17.2. (0–2)

Rozstrzygnij, czy na podstawie przeprowadzonego doświadczenia można jednoznacznie wskazać, w której probówce znajdował się:

roztwór NaOH o najwyższym stężeniu. Odpowiedź uzasadnij.

Rozstrzygnięcie:

Uzasadnienie:

roztwór NaOH o najniższym stężeniu. Odpowiedź uzasadnij.

Rozstrzygnięcie:

Uzasadnienie:

Matura Czerwiec 2021, Poziom rozszerzony (Formuła 2015) - Zadanie 18. (2 pkt)

Stechiometryczny stosunek reagentów Oblicz

Roztwór wodny chloru to tzw. woda chlorowa Cl2 (aq). W tym roztworze ustala się równowaga opisana równaniem:

Cl₂ + H₂O ⇄ HCl + HClO

Powstający oksokwas pod wpływem światła ulega częściowemu rozkładowi z wydzieleniem tlenu:

2HClO → 2HCl + O₂

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

10,65 g chloru rozpuszczono w 1800 cm³ wody, a otrzymaną wodę chlorową pozostawiono na pewien czas w otwartym naczyniu na świetle.

Oblicz stężenie molowe kwasu solnego w roztworze w momencie, w którym 1,0% chloru obecnego w roztworze uległ reakcji chemicznej z wodą, a oksokwas powstający w roztworze uległ w 50% reakcji rozkładu. W obliczeniach przyjmij, że sumaryczna objętość roztworu się nie zmieniła i wynosiła 1800 cm³.

Matura Czerwiec 2021, Poziom rozszerzony (Formuła 2015) - Zadanie 19. (1 pkt)

Sole Napisz równanie reakcji

Przeprowadzono doświadczenie 1. zgodnie z poniższym schematem.

Następnie wykonano doświadczenie 2., do którego użyto roztworów tych samych kwasów – o takiej samej objętości i stężeniu jak roztwory użyte w doświadczeniu 1. W doświadczeniu 2. do roztworów dodano jednak inną sól – Na₂CO₃ – o masie 0,53 g.

Napisz w formie jonowej skróconej równanie reakcji zachodzącej w doświadczeniu 1. podczas dodawania węglanu magnezu do zlewek.