Zadania maturalne z chemii

281

Matura Czerwiec 2015, Poziom rozszerzony (Formuła 2007) - Zadanie 28. (4 pkt)

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

Poniżej przedstawiony jest schemat reakcji:

MnO⁻₄ + CH₃CHO + OH⁻ → MnO²⁻₄ + CH₃COO⁻ + H₂O

28.1. (0-2)

Napisz w formie jonowej z uwzględnieniem liczby oddawanych lub pobieranych elektronów (zapis jonowo-elektronowy) równanie reakcji redukcji i równanie reakcji utleniania zachodzących podczas tej przemiany.

Równanie reakcji redukcji:

Równanie reakcji utleniania:

28.2. (0-1)

Uzupełnij współczynniki stechiometryczne w poniższym schemacie.

...... MnO⁻₄ + ...... CH₃CHO + ...... OH⁻ → ...... MnO²⁻₄ + ...... CH₃COO⁻ + ...... H₂O

28.3 (0-1)

Uzupełnij poniższe zdanie. W każdym nawiasie wybierz i podkreśl właściwy wzór.

W powyższej reakcji funkcję utleniacza pełni (MnO⁻₄ / CH₃CHO / OH⁻), a funkcję reduktora pełni (MnO⁻₄ / CH₃CHO / OH⁻ ).

282

Matura Maj 2015, Poziom rozszerzony (Formuła 2015) - Zadanie 29. (1 pkt)

Kwasy karboksylowe Ketony Zamknięte (np. testowe, prawda/fałsz)

Poniżej przedstawiono wzory dwóch związków organicznych.

Zaznacz odpowiedź, w której podano poprawne nazwy systematyczne związków I i II.

	I	II
A.	kwas 2,3-dimetyloheksanowy	3-metylobutanal
B.	kwas 2,3-dimetylobutanowy	3-metylobutanon
C.	2,3-dimetylobutanal	3-metylobutanon
D.	kwas 2,3-dimetylobutanowy	3-metylobutanal

283

Zbiór zadań CKE, Poziom rozszerzony (Formuła 2015) - Zadanie 29. (1 pkt)

Izotopy i promieniotwórczość Zamknięte (np. testowe, prawda/fałsz)

Jądra atomowe, w których stosunek liczby neutronów do liczby protonów przekracza znacznie wartość 1, ulegają przemianom nazywanym promieniotwórczymi. W przemianach tych zachowana jest zarówno masa, jak i ładunek elektryczny, a produktami tych przemian mogą być: jądra ⁴₂He nazywane cząstkami α, elektrony nazywane cząstkami β^– , jądra innych pierwiastków, a także neutrony. Cząstki niebędące składnikami jądra atomowego powstają na skutek przemian zachodzących pomiędzy nukleonami, czyli cząstkami tworzącymi jądro atomu. Wielkością charakteryzującą przemiany promieniotwórcze jest okres półtrwania jądra pierwiastka aktywnego promieniotwórczo, zdefiniowany jako czas, po którym pozostaje połowa liczby aktywnych jąder tego pierwiastka. Przykładem pierwiastka ulegającego przemianom promieniotwórczym jest pluton. Izotop plutonu ²³⁹₉₄Pu , jako produkt przemiany zachodzącej z emisją cząstki β^– izotopu neptunu o liczbie masowej równej 239, po raz pierwszy został wyodrębniony w 1941 r. przez grupę badaczy McMillana i Seaborga. Ta sama grupa badawcza odkryła go w 1942 r. w rudach uranu w ilości około 10–9%. Izotop ten jest uważany za najtrwalszy produkt rozpadu izotopu uranu o liczbie masowej równej 238.

Na podstawie: A. Czerwiński, Energia jądrowa i promieniotwórczość, Warszawa 1998, s. 50–51, 106–107.

Uzupełnij tekst tak, aby powstały zdania prawdziwe, wpisując w odpowiedniej formie gramatycznej określenia wybrane spośród podanych poniżej.

proton, elektron, neutron, dodatni, obojętny, ujemny, większy, mniejszy

Podczas przemiany promieniotwórczej przeprowadzonej przez zespół McMillana i Seaborga w 1941 r. izotop plutonu o liczbie masowej równej 239 otrzymano w wyniku rozpadu β^– izotopu neptunu o liczbie masowej równej 239. W trakcie tej przemiany zostaje wyemitowany , czyli cząstka o ładunku i masie równej 9,11 · 10^–31 kg. Liczba neutronów zawartych w jądrze otrzymanego izotopu jest o 1 od liczby neutronów zawartych w jądrze izotopu wyjściowego.

284

Matura Maj 2015, Poziom rozszerzony (Formuła 2015) - Zadanie 30. (1 pkt)

Ketony Zamknięte (np. testowe, prawda/fałsz)

Poniżej przedstawiono wzory dwóch związków organicznych.

Z podanych niżej informacji wybierz i zaznacz te, które są prawdziwe dla związku II.

W wyniku redukcji tego związku wodorem powstaje 3-metylobutan-2-ol.
Po dodaniu tego związku do świeżo strąconego wodorotlenku miedzi(II) i ogrzaniu obserwuje się zmianę zabarwienia zawartości probówki z niebieskiej na ceglastą.
Związek ten powstaje w wyniku utleniania alkoholu II-rzędowego.
Związek ten reaguje bezpośrednio z sodem, w wyniku czego tworzy sól.

285

Zbiór zadań CKE, Poziom rozszerzony (Formuła 2015) - Zadanie 32. (1 pkt)

Hybrydyzacja orbitali i kształt cząsteczek Zamknięte (np. testowe, prawda/fałsz)

W teorii orbitali molekularnych powstawanie wiązań chemicznych typu σ lub π wyjaśnia się, stosując do opisu tych wiązań orbitale cząsteczkowe odpowiedniego typu (σ lub π), które można utworzyć w wyniku właściwego nakładania odpowiednich orbitali atomowych atomów tworzących cząsteczkę. Na poniższych schematach zilustrowano powstawanie orbitali cząsteczkowych.

Na podstawie: K.H. Lautenschläger, W. Schröter, A. Wanninger, Nowoczesne kompendium chemii, Warszawa 2007, s. 111–120.

Dane są cząsteczki: Cl₂, H₂, HF.

Ustal, nakładanie jakich orbitali atomowych (s czy p) obu atomów należy koniecznie uwzględnić, aby wyjaśnić tworzenie wiązań w cząsteczkach o podanych powyżej wzorach. W tym celu przyporządkuj każdemu wzorowi odpowiedni numer schematu.

Cl₂:
H₂:
HF:

286

Zbiór zadań CKE, Poziom rozszerzony (Formuła 2015) - Zadanie 33. (2 pkt)

Hybrydyzacja orbitali i kształt cząsteczek Uzupełnij/narysuj wykres, schemat lub tabelę Zamknięte (np. testowe, prawda/fałsz)

Na poniższych rysunkach przedstawiono schemat oddziaływania orbitali zhybrydyzowanych atomów węgla i orbitali 1s atomów wodoru, w którego wyniku powstają wiązania chemiczne w cząsteczkach pewnych węglowodorów.

Na podstawie: A. Bielański, Podstawy chemii nieorganicznej, Warszawa 2011, s. 157.

a)	Wypełnij tabelę, wpisując literę P, jeżeli zdanie jest prawdziwe, lub literę F – jeżeli jest fałszywe.

	Zadanie	P/F
1.	Rysunek I przedstawia przestrzenne rozmieszczenie wiązań chemicznych w cząsteczce, w której każdy atom węgla ma hybrydyzację sp³.
2.	Rysunek II przedstawia przestrzenne rozmieszczenie wiązań chemicznych w cząsteczce, w której każdy atom węgla ma hybrydyzację sp.
3.	Odległość między jądrami atomu węgla w cząsteczce, której kształt przedstawiono na rysunku I, jest mniejsza niż odległość między jądrami atomu węgla w cząsteczce, której kształt przedstawiono na rysunku II.

b)	Wypełnij tabelę, wpisując liczbę wiązań σ i liczbę wiązań π w cząsteczkach, których kształt przedstawiono na rysunkach I i II.

Numer rysunku	Liczba wiązań σ	Liczba wiązań π
I
II

287

Matura Maj 2015, Poziom rozszerzony (Formuła 2015) - Zadanie 34. (1 pkt)

Identyfikacja związków organicznych Zamknięte (np. testowe, prawda/fałsz)

W dwóch nieoznakowanych probówkach znajdują się parafina i stearyna.

Zaznacz poprawne dokończenie zdania.

W celu zidentyfikowania tych substancji należy

porównać ich rozpuszczalność w wodzie.
zbadać ich zachowanie wobec wody bromowej.
zbadać ich zachowanie wobec wodorotlenku sodu.
zbadać ich zachowanie wobec stężonego kwasu azotowego(V).

288

Zbiór zadań CKE, Poziom rozszerzony (Formuła 2015) - Zadanie 34. (1 pkt)

Rodzaje wiązań i ich właściwości Hybrydyzacja orbitali i kształt cząsteczek Zamknięte (np. testowe, prawda/fałsz)

Na rysunkach przedstawiono przestrzenne rozmieszczenie wiązań chemicznych tworzonych przez orbitale zhybrydyzowane atomów węgla w cząsteczkach dwóch węglowodorów. Punktami schematycznie oznaczono położenie środków atomów połączonych tymi wiązaniami, linią ciągłą – osie wiązań, a linią przerywaną – kontury figury geometrycznej, w której narożach znajdują się atomy otaczające atom centralny. Hybrydyzacja polegająca na wymieszaniu 1 orbitalu s oraz 3 orbitali p daje hybrydyzację tetraedryczną ze względu na skierowanie orbitali zhybrydyzowanych ku narożom tetraedru. Wymieszanie 1 orbitalu s oraz 2 orbitali p daje hybrydyzację trygonalną. Wiązania utworzone za pomocą tych orbitali leżą w tej samej płaszczyźnie, a kąty pomiędzy nimi wynoszą 120°.

Na podstawie: A. Bielański, Podstawy chemii nieorganicznej, Warszawa 2011, s. 151, 152, 155,156.

Uzupełnij poniższe zdania. Wybierz i podkreśl jedno określenie spośród podanych w każdym nawiasie tak, aby zdania były prawdziwe.

Rysunek I przedstawia przestrzenne rozmieszczenie wiązań chemicznych tworzonych przez orbitale zhybrydyzowane atomów węgla w cząsteczkach (metanu/etenu/etynu), a rysunek II – w cząsteczkach (metanu/etenu/etynu).
W cząsteczce węglowodoru, której strukturę przedstawia rysunek I, (występuje/nie występuje) wiązanie typu π, dlatego węglowodór ten ulega reakcjom (substytucji/addycji) i (powoduje odbarwienie /nie powoduje odbarwienia) wody bromowej.

289

Zbiór zadań CKE, Poziom rozszerzony (Formuła 2015) - Zadanie 35. (3 pkt)

Podstawy chemii organicznej Identyfikacja związków organicznych Napisz równanie reakcji Podaj/zinterpretuj przebieg reakcji Zamknięte (np. testowe, prawda/fałsz)

Na podstawie: A. Bielański, Podstawy chemii nieorganicznej, Warszawa 2011, s. 151, 152, 155,156.

a)	Spośród odczynników wymienionych poniżej wybierz wszystkie te, które pozwolą na odróżnienie węglowodoru o strukturze przestrzennej przedstawionej na rysunku I od węglowodoru o strukturze przedstawionej na rysunku II.

Br₂ (aq), KMnO₄ (aq), świeżo wytrącony Cu(OH)₂, KOH (aq) i roztwór fenoloftaleiny

b)	Napisz, jakie zmiany możliwe do zaobserwowania podczas reakcji każdego wybranego odczynnika z węglowodorami o strukturach przedstawionych na rysunkach I i II, pozwalają na odróżnienie tych węglowodorów.

c)	Uzasadnij swój wybór odczynników, pisząc odpowiednie równania reakcji.

290

Zbiór zadań CKE, Poziom rozszerzony (Formuła 2015) - Zadanie 41. (2 pkt)

Stan równowagi Zamknięte (np. testowe, prawda/fałsz) Podaj i uzasadnij/wyjaśnij

Reakcja syntezy amoniaku przebiega zgodnie z równaniem:

N₂ (g) + 3H₂ (g) ⇄ 2NH₃ (g) Δ H = –92,4 kJ

Na położenie stanu równowagi tej reakcji wpływ mają temperatura i ciśnienie. W poniższej tabeli przedstawiono równowagowe zawartości amoniaku (w procentach objętościowych) w stechiometrycznej mieszaninie azotu i wodoru pod różnym ciśnieniem i w różnych temperaturach.

Temperatura, °C	Ciśnienie, MPa
Temperatura, °C	0,1	3	10	20	100
200	15,2	67,6	80,6	85,8	98,3
300	2,18	31,8	52,1	62,8	92,6
400	0,44	10,7	25,1	36,3	79,8
500	0,129	3,62	10,4	17,6	57,5
600	0,049	1,43	4,47	8,25	31,4
700	0,0223	0,66	2,14	4,11	12,9
900	0,000212	0,0044	0,13	0,44	0,87

Na podstawie: A. Bielański, Podstawy chemii nieorganicznej, Warszawa 2004, s. 649.

a)	Dokonaj analizy danych zawartych w tabeli i uzupełnij poniższe zdanie. Podkreśl właściwe określenie w każdym nawiasie.

Po ustaleniu się stanu równowagi ilość amoniaku w układzie jest tym większa, im (niższa/wyższa) jest temperatura oraz im (niższe/wyższe) jest ciśnienie.

b)	Uzasadnij na podstawie reguły przekory Le Chateliera zmianę zawartości amoniaku w stechiometrycznej mieszaninie azotu i wodoru w zależności od ciśnienia i temperatury.