Zadania maturalne z chemii

Matura Czerwiec 2024, Poziom rozszerzony (Formuła 2023) - Zadanie 3. (5 pkt)

Elektrony w atomach, orbitale Rodzaje wiązań i ich właściwości Reakcje utleniania i redukcji - ogólne Napisz równanie reakcji Uzupełnij/narysuj wykres, schemat lub tabelę Zamknięte (np. testowe, prawda/fałsz)

Tytan jest lekkim metalem odpornym na korozję. W zależności od stopnia utlenienia tytanu chlorki tego pierwiastka odznaczają się różnymi właściwościami fizycznymi. Wartości temperatury topnienia i temperatury wrzenia dwóch związków tytanu z chlorem zestawiono w poniższej tabeli.

Wzór związku tytanu z chlorem	Temperatura topnienia, °C	Temperatura wrzenia, °C
TiCl₂	1035	1500
TiCl₄	– 24	136

Reakcja tlenku tytanu(IV) – o wzorze TiO₂ – z tetrachlorometanem w temperaturze 500 °C prowadzi do powstania chlorku tytanu(IV) oraz tlenku węgla(IV) (reakcja 1.). Z kolei chlorek tytanu(II) – jako jedyny produkt reakcji – można otrzymać w wyniku przepuszczania par chlorku tytanu(IV) w temperaturze 1040 °C nad metalicznym tytanem (reakcja 2.).

Na podstawie: L. Kolditz, Chemia nieorganiczna, Warszawa 1994.

3.1. (0–1)

Uzupełnij poniższy schemat, tak aby przedstawiał on graficzny (klatkowy) zapis konfiguracji elektronowej jonu Ti²⁺ w stanie podstawowym. W zapisie uwzględnij numer powłoki i symbol podpowłoki.

3.2. (0–1)

Uzupełnij tabelę. Wpisz wartości dwóch liczb kwantowych: głównej i pobocznej, które opisują stan energetyczny jednego z niesparowanych elektronów atomu tytanu w stanie podstawowym.

Liczby kwantowe	Główna liczba kwantowa 𝑛	Poboczna liczba kwantowa 𝑙
Wartości liczb kwantowych

3.3. (0–1)

Uzupełnij poniższe zdania. Wybierz i zaznacz jedno określenie spośród podanych w każdym nawiasie.

Sieć krystaliczna metalicznego tytanu składa się z (atomów / kationów) otoczonych chmurą zdelokalizowanych elektronów. W sieci krystalicznej chlorku tytanu(II) obecne są (atomy / jony). Ze wzrostem stopnia utlenienia tytanu w chlorkach (maleje / rośnie) jonowy charakter wiązania.

3.4. (0–2)

Napisz w formie cząsteczkowej równania opisanych reakcji otrzymywania TiCl₄ (reakcja 1.) i TiCl₂ (reakcja 2.). Rozstrzygnij, czy dana przemiana jest reakcją utleniania-redukcji. Zaznacz TAK albo NIE.

Równanie reakcji 1.:

Rozstrzygnięcie:

TAK

NIE

Równanie reakcji 2.:

Rozstrzygnięcie:

TAK

NIE

Matura Czerwiec 2024, Poziom rozszerzony (Formuła 2015) - Zadanie 9. (2 pkt)

Wodorotlenki Napisz równanie reakcji

Zbadano właściwości dwóch wodorotlenków (I i II) wybranych spośród wymienionych poniżej.

Zn(OH)₂

Mn(OH)₂

Cu(OH)₂

Cr(OH)₃

W doświadczeniu użyto wodnego roztworu kwasu siarkowego(VI) oraz wodnego roztworu wodorotlenku sodu. Stwierdzono, że:

wodorotlenek I roztworzył się zarówno w roztworze kwasu siarkowego(VI), jak i w roztworze wodorotlenku sodu. Powstały bezbarwne, klarowne roztwory
wodorotlenek II roztworzył się zarówno w roztworze kwasu siarkowego(VI), jak i w roztworze wodorotlenku sodu. Powstały klarowne roztwory o barwie zielonej.

W reakcjach, w których powstają hydroksokompleksy, atom centralny w jonie kompleksowym ma liczbę koordynacyjną równą 4.

Wybierz i napisz wzór wodorotlenku I oraz napisz w formie jonowej równanie reakcji wodorotlenku II z wodorotlenkiem sodu.

Wzór wodorotlenku I:

Równanie reakcji wodorotlenku II z wodorotlenkiem sodu:

Matura Maj 2024, Poziom rozszerzony (Formuła 2023) - Zadanie 11. (2 pkt)

Bilans elektronowy Napisz równanie reakcji

Jony FeO^2–₄ mogą powstać podczas reakcji Fe(OH)₃ z jonami ClO^– w nasyconym roztworze NaOH, zilustrowanej poniższym schematem:

Fe(OH)₃ + ClO^– + OH^– → FeO^2–₄ + Cl^– + H₂O

Na podstawie: L. Kolditz, Chemia nieorganiczna, Warszawa 1994.

Napisz w formie jonowej skróconej z uwzględnieniem liczby oddawanych lub pobieranych elektronów (zapis jonowo-elektronowy) równanie reakcji utleniania zachodzącej podczas opisanej przemiany. Uwzględnij środowisko reakcji. Uzupełnij współczynniki stechiometryczne w poniższym schemacie.

Równanie reakcji utleniania:

Fe(OH)₃ + ClO^– + OH^– → FeO^2–₄ + Cl^– + H₂O

Matura Maj 2024, Poziom rozszerzony (Formuła 2015) - Zadanie 11. (3 pkt)

Sole Właściwości roztworów i mieszanin Napisz równanie reakcji Zamknięte (np. testowe, prawda/fałsz)

Do zawiesiny zawierającej 0,5 mol wodorotlenku wapnia dodano wodny roztwór zawierający 1 mol chlorku amonu. Zaobserwowano powstanie klarownego roztworu i gazu o charakterystycznym zapachu.

11.1. (0–1)

Uzupełnij schemat, tak aby przedstawiał w formie jonowej równanie reakcji zachodzącej podczas roztwarzania wodorotlenku wapnia w wodnym roztworze chlorku amonu.

Ca(OH)₂ + NH⁺₄ →

11.2. (0–1)

Spośród poniżych metod rozdzielania mieszanin wybierz i zaznacz tę, którą można zastosować do wyodrębnienia z mieszaniny poreakcyjnej związku wapnia.

sączenie

odparowanie

ekstrakcja

11.3. (0–1)

Spośród poniższych związków chemicznych wybierz i zaznacz wszystkie te, których roztwory dodane do zawiesiny wodorotlenku wapnia spowodują powstanie klarownych roztworów.

HCl

KOH

KCl

NH₄NO₃

Matura Maj 2024, Poziom rozszerzony (Formuła 2023) - Zadanie 12. (2 pkt)

Budowa i działanie ogniw Napisz równanie reakcji Uzupełnij/narysuj wykres, schemat lub tabelę

Poniżej przedstawiono równania reakcji, które przebiegają w wybranych półogniwach redoks.

Półogniwo	Równanie reakcji elektrodowej
A	MnO⁻₄ (aq) + 8H⁺ (aq) + 5e⁻ ⇄ Mn²⁺ (aq) + 4H₂O
B	Fe³⁺ (aq) + e⁻ ⇄ Fe²⁺ (aq)

W tych półogniwach elementem przewodzącym jest platyna – nie bierze ona udziału w reakcji elektrodowej.

12.1. (0–1)

Uzupełnij poniższy zapis, tak aby powstał schemat ogniwa galwanicznego zbudowanego z półogniw A i B, które generuje prąd w warunkach standardowych. Napisz, które półogniwo pełni funkcję anody, a które – katody w pracującym ogniwie.

(–) Pt
funkcja
półogniwa

| || |

Pt (+)
funkcja
półogniwa

12.2. (0–1)

Napisz w formie jonowej sumaryczne równanie reakcji, która zachodzi w pracującym ogniwie zbudowanym z półogniw A i B.

Matura Czerwiec 2024, Poziom rozszerzony (Formuła 2023) - Zadanie 15. (2 pkt)

Sole Napisz równanie reakcji Podaj i uzasadnij/wyjaśnij

Wprowadzenie CO₂ do roztworu pozostającego w równowadze z osadem węglanów powoduje ich przemianę w lepiej rozpuszczalne wodorowęglany.
Stężenie CO₂ w roztworze zwiększa się wraz ze wzrostem ciśnienia tego gazu w mieszaninie gazów (np. w powietrzu) nad roztworem. W tabeli przedstawiono stężenie jonów Ca²⁺ w roztworze pozostającym w równowadze z osadem węglanu wapnia w zależności od ciśnienia CO₂ w mieszaninie gazów nad roztworem (w temperaturze 𝑇).


ciśnienie CO₂, kPa	0,0	0,032	1,0
stężenie jonów Ca²⁺, mol · dm^–3	2,53 ∙ 10^–5	8,68 ∙ 10^–4	2,73 ∙ 10^–3

Na podstawie: A. M. Trzeciak, Wstęp do chemii nieorganicznej środowiska, Wrocław 1995.

Węglan ołowiu(II) jest białym ciałem stałym. Przeprowadzono doświadczenie, w którym do dwóch probówek dodano niewielką ilość węglanu ołowiu(II) oraz wodę i otrzymano zawiesinę.

15.1. (0–1)

Przez zawiesinę znajdującą się w pierwszej probówce przepuszczono CO₂ i zaobserwowano zanik osadu.

Napisz w formie jonowej równanie reakcji zachodzącej w tej probówce. .................................................................................................................................................

15.2. (0–1)

Do drugiej probówki dodano niewielką ilość świeżo przygotowanego wodnego roztworu KI i nie zaobserwowano żadnych zmian. Następnie przez zawiesinę znajdującą się w tej probówce przepuszczono CO₂.

Wygląd zawartości probówki po zakończeniu doświadczenia pokazano na zdjęciu.

Napisz w formie jonowej skróconej równanie reakcji, której rezultat pokazano na zdjęciu. Wyjaśnij, dlaczego zmiany wyglądu zawartości probówki zaobserwowano dopiero po przepuszczeniu tlenku węgla(IV) przez zawiesinę PbCO₃.
W odpowiedzi uwzględnij zmiany stężenia drobin będące konsekwencją wpływu CO₂ na proces rozpuszczania węglanu.

Równanie reakcji:

Wyjaśnienie:

Matura Czerwiec 2024, Poziom rozszerzony (Formuła 2015) - Zadanie 16. (2 pkt)

Bilans elektronowy Napisz równanie reakcji

Po wprowadzeniu tlenku chloru(IV) do wodnego roztworu wodorotlenku sodu zachodzi reakcja opisana schematem:

ClO₂ + OH^– ⟶ ClO^–₂ + ClO^–₃ + H₂O

Napisz w formie jonowej z uwzględnieniem liczby oddawanych lub pobieranych elektronów (zapis jonowo-elektronowy) równania reakcji redukcji i utleniania zachodzących podczas opisanego procesu. Uwzględnij środowisko reakcji.

Równanie reakcji redukcji:

Równanie reakcji utleniania:

Matura Maj 2024, Poziom rozszerzony (Formuła 2023) - Zadanie 17. (2 pkt)

Identyfikacja związków organicznych Napisz równanie reakcji Narysuj/zapisz wzór

Cykloalkany ulegają analogicznym reakcjom jak alkany.
Benzen, cykloheksan i styren to węglowodory, które w temperaturze pokojowej są bezbarwnymi cieczami. Ich wzory przedstawiono poniżej:

W trzech naczyniach znajdowały się oddzielnie i w przypadkowej kolejności: benzen, cykloheksan i styren. W celu identyfikacji tych substancji wykonano dwuetapowe doświadczenie. W pierwszym etapie do trzech probówek zawierających wodny roztwór manganianu(VII) potasu w środowisku obojętnym wprowadzono po jednej z badanych substancji. Następnie każdą probówkę zamknięto korkiem i wstrząśnięto. Po pewnym czasie zawartości probówek przybrały wygląd pokazany na zdjęciach.

W pierwszym etapie zidentyfikowano jeden z trzech węglowodorów. W drugim etapie doświadczenia do próbek niezidentyfikowanych węglowodorów wprowadzono stężony kwas azotowy(V) z dodatkiem stężonego kwasu siarkowego(VI) – i ogrzano zawartości probówek. Wyniki drugiego etapu doświadczenia przedstawiono na poniższych zdjęciach.

17.1. (0–1)

Napisz wzór sumaryczny związku manganu, który powstał w wyniku reakcji zachodzącej w pierwszym etapie doświadczenia, oraz wzór półstrukturalny (grupowy) lub uproszczony organicznego produktu tej przemiany.

Wzór związku manganu	Wzór produktu organicznego

17.2. (0–1)

Napisz równanie reakcji, która umożliwiła odróżnienie związków w drugim etapie doświadczenia.

Matura Czerwiec 2024, Poziom rozszerzony (Formuła 2015) - Zadanie 17. (3 pkt)

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

Metale X i E tworzą jony proste – odpowiednio – X²⁺ i E²⁺. Blaszki o znanych masach, wykonane z metalu X i z metalu E, zanurzono w roztworach soli trzech różnych metali, zgodnie ze schematem:

Objawy świadczące o zajściu reakcji chemicznych zaobserwowano w probówkach I i II. Po zakończeniu doświadczenia blaszki osuszono i zważono. Stwierdzono, że masa blaszki wykonanej z metalu X wzrosła, a masa blaszki wykonanej z metalu E zmalała.

17.1. (0–1)

Zastosuj symbol X i napisz w formie jonowej skróconej równanie reakcji zachodzącej w probówce I.

17.2. (0–1)

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


1.	Metal X jest silniejszym reduktorem niż srebro.	P	F
2.	Jony żelaza(II) są silniejszym utleniaczem niż jony metalu X.	P	F

17.3. (0–1)

Poniżej podano nazwy czterech metali.

magnez

miedź

kadm

srebro

Wybierz i napisz nazwę metalu X i nazwę metalu E, które mogły być użyte w doświadczeniu.

Metal X:
Metal E:

Matura Maj 2024, Poziom rozszerzony (Formuła 2023) - Zadanie 18. (1 pkt)

Stechiometryczny stosunek reagentów Napisz równanie reakcji

Na poniższym schemacie zilustrowano dwuetapowy proces otrzymywania PVC – poli(chlorku winylu) – z acetylenu (etynu).

Etyn stosowany w tej reakcji powstaje w wyniku działania wody na acetylenek wapnia, stanowiący główny składnik karbidu.

Podczas spalania PVC powstają tlenek węgla(IV), para wodna i bezbarwny gaz o ostrym zapachu, którego cząsteczki są zbudowane z dwóch atomów. Stosunek molowy produktów spalania jest równy 𝑛_CO₂ ∶ 𝑛_H₂O ∶ 𝑛_X = 2 : 1 : 1.

Uzupełnij poniższy schemat, tak aby otrzymać równanie reakcji spalania, w której uczestniczy fragment PVC zbudowany z czterech merów.