Zadania maturalne z chemii

141

Matura Czerwiec 2019, Poziom rozszerzony (Formuła 2015) - Zadanie 10. (1 pkt)

Stechiometryczny stosunek reagentów Zamknięte (np. testowe, prawda/fałsz)

Przygotowano dwa wodne roztwory:
– kwasu siarkowego(VI) o stężeniu 0,01 mol · dm⁻³ (roztwór I)
– wodorotlenku sodu o pH równym 13 (roztwór II) do którego dodano kilka kropli alkoholowego roztworu fenoloftaleiny.
Podczas mieszania roztworów I i II zachodzi reakcja opisana poniższym równaniem:

2NaOH + H₂SO₄ → Na₂SO₄ + 2H₂O

Uzupełnij zdanie. Wybierz i zaznacz odpowiedź A. albo B. oraz jej uzasadnienie 1., 2., 3. albo 4.

Jeżeli do 100 cm³ roztworu I dodamy 10 cm³ roztworu II, to otrzymana mieszanina

A.	będzie bezbarwna,	ponieważ	1.	pH roztworu zmaleje.
			2.	pH roztworu wzrośnie.
B.	przyjmie malinowe zabarwienie,		3.	odczyn roztworu będzie obojętny.
			4.	odczyn roztworu nadal będzie kwasowy.

142

Matura Maj 2019, Poziom podstawowy (Formuła 2007) - Zadanie 12. (4 pkt)

Stopnie utlenienia Bilans elektronowy Reakcje utleniania i redukcji - ogólne Uzupełnij/narysuj wykres, schemat lub tabelę Zamknięte (np. testowe, prawda/fałsz)

Tlenek siarki(IV) można otrzymać przez redukcję anhydrytu (CaSO₄) węglem. Reakcja ta zachodzi zgodnie ze schematem:

CaSO₄ + C → CaO + SO₂ + CO₂

12.1. (1 pkt)

Uzupełnij schemat – wpisz stopnie utlenienia siarki i węgla.

12.2. (1 pkt)

W puste pola wpisz liczbę elektronów pobranych (poprzedzoną znakiem „+”) oraz liczbę elektronów oddanych (poprzedzoną znakiem „−”).

12.3. (1 pkt)

Uzupełnij współczynniki stechiometryczne w podanym schemacie reakcji.

....... CaSO₄ + ....... C → ....... CaO + ....... SO₂ + ....... CO₂

12.4. (1 pkt)

Wybierz i podkreśl w każdym nawiasie poprawne uzupełnienia poniższych zdań.

W opisanej reakcji węgiel jest (reduktorem / utleniaczem), gdyż ulega (redukcji / utlenieniu). Stopień utlenienia tlenu (nie ulega zmianie / się zmniejsza / się zwiększa).

143

Matura Czerwiec 2019, Poziom rozszerzony (Formuła 2007) - Zadanie 12. (3 pkt)

Miareczkowanie Reakcje i właściwości kwasów i zasad Napisz równanie reakcji Zamknięte (np. testowe, prawda/fałsz)

Przygotowano wodne roztwory jednoprotonowych kwasów HA i HB. Przeprowadzono doświadczenie, podczas którego do próbek tych kwasów o objętości 100 cm³, znajdujących się w oddzielnych naczyniach, dodawano porcjami wodny roztwór wodorotlenku sodu o stężeniu 0,1 mol · dm^–3 i za pomocą pehametru mierzono pH każdej mieszaniny reakcyjnej. Przebieg doświadczeń zilustrowano poniższym wykresem.

Na wykresie dla obu substancji zaznaczono punkt równoważnikowy (PR), czyli wartość pH roztworu po dodaniu stechiometrycznej ilości wodnego roztworu NaOH.

12.1. (1 pkt)

W celu określenia punktu równoważnikowego można przeprowadzić analogiczne doświadczenia, stosując wskaźniki kwasowo-zasadowe, czyli związki chemiczne, które przyjmują różne zabarwienia w roztworach o różnych odczynach. Wizualne metody wyznaczania PR miareczkowania z zastosowaniem wskaźników polegają na dodawaniu – do roztworu miareczkowanego – takiego wskaźnika, który zmieni barwę w punkcie równoważnikowym reakcji. Dla każdego wskaźnika jest określony zakres pH, w którym następuje zmiana jego zabarwienia. Poniżej scharakteryzowano cztery wskaźniki kwasowo-zasadowe.

Wskaźnik	Zabarwienie wskaźnika w roztworze o pH		Zakres pH zmiany barwy
oranż metylowy	poniżej 3,1 czerwone	powyżej 4,4 żółte	3,1 – 4,4
błękit bromotymolowy	poniżej 6,2 żółte	powyżej 7,6 niebieskie	6,2 – 7,6
fenoloftaleina	poniżej 8,3 brak zabarwienia	powyżej 10,0 malinowe	8,3 – 10,0
czerwień metylowa	poniżej 4,4 czerwone	powyżej 6,3 żółte	4,4 – 6,3

Poprawnie dobrany wskaźnik użyty w procesie miareczkowania to taki, którego obszar zmiany barwy, spowodowanej dodaniem niewielkiej ilości roztworu miareczkującego, znajduje się wewnątrz skoku miareczkowania (na praktycznie pionowym odcinku wykresu miareczkowania) i leży możliwie najbliżej punktu równoważnikowego.

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

Spośród scharakteryzowanych wskaźników wybierz i podkreśl nazwy wszystkich tych, których można użyć do wyznaczenia PR w doświadczeniach z kwasami HA i HB.

1. Wskaźnikiem, który najlepiej spełnia opisane kryteria doboru wskaźnika kwasowo- zasadowego dla kwasu HA, jest:

oranż metylowy

błękit bromotymolowy

fenoloftaleina

czerwień metylowa

2. Zgodnie z opisanymi kryteriami doboru wskaźnika kwasowo-zasadowego można dla kwasu HB zastosować:

oranż metylowy

błękit bromotymolowy

fenoloftaleinę

czerwień metylową

12.2. (1 pkt)

Oceń, czy poniższe informacje są prawdziwe. Zaznacz P, jeśli informacja jest prawdziwa, lub F – jeśli jest fałszywa.


1.	Stężenia molowe użytych w doświadczeniu kwasów HA i HB są jednakowe.	P	F
2.	Zarówno kwas HA, jak i kwas HB są mocnymi elektrolitami.	P	F
3.	Sumaryczna objętość roztworu w momencie osiągnięcia punktu równoważnikowego dla kwasu HB jest większa niż sumaryczna objętość roztworu w momencie, w którym został osiągnięty punkt równoważnikowy dla kwasu HA.	P	F

12.3. (1 pkt)

Wartość pH w punkcie równoważnikowym dla kwasu HA wynosi 8,70.

Stosując definicje kwasu i zasady Brønsteda, napisz w formie jonowej skróconej (używając ogólnego wzoru kwasu HA) równanie reakcji uzasadniające pH roztworu w punkcie równoważnikowym.

144

Matura Maj 2019, Poziom rozszerzony (Formuła 2015) - Zadanie 14. (1 pkt)

Energetyka reakcji Zamknięte (np. testowe, prawda/fałsz)

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⁻]

Poniżej przedstawiono wartości iloczynu jonowego wody K_w w zakresie temperatury 0°C–100°C (pod ciśnieniem atmosferycznym).


Temperatura, °C	0	20	40	60	80	100
K_w	0,1 ⋅ 10⁻¹⁴	0,7 ⋅ 10⁻¹⁴	3,0 ⋅ 10⁻¹⁴	9,6 ⋅ 10⁻¹⁴	25,1 ⋅ 10⁻¹⁴	55,0 ⋅ 10⁻¹⁴

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

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

Reakcja autodysocjacji wody jest (egzoenergetyczna / endoenergetyczna). Wraz ze wzrostem temperatury pH czystej wody (maleje / rośnie / nie ulega zmianie).

145

Matura Maj 2019, Poziom podstawowy (Formuła 2007) - Zadanie 14. (1 pkt)

Niemetale Zamknięte (np. testowe, prawda/fałsz)

W celu porównania aktywności chemicznej fluorowców do dwóch probówek zawierających bezbarwne, wodne roztwory fluorku potasu i bromku potasu wprowadzono po jednym z następujących odczynników: Cl₂, Br₂, I₂ (do każdej probówki inny odczynnik). W obu probówkach zaobserwowano pojawienie się pomarańczowego zabarwienia roztworów.

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

Aktywność fluorowców (rośnie / maleje) wraz ze wzrostem ich elektroujemności. Fluorowiec o (większej / mniejszej) liczbie atomowej wypiera z roztworu soli fluorowiec o (większej / mniejszej) liczbie atomowej.

146

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

147

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.

148

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.

149

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

150

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).