Arkusz maturalny
(1 pkt) W 1919 roku Ernest Rutherford dokonał pierwszej sztucznej przemiany jądrowej, w której cząstka α zderzała się z jądrem 14N.
Uzupełnij schemat przemiany jądrowej zrealizowanej przez Rutherforda, wiedząc, że jednym z jej produktów jest proton.
(1 pkt) Konfiguracja elektronowa atomów w stanie podstawowym dwóch pierwiastków chemicznych, oznaczonych umownie literami X i Y, jest następująca: X: 1s22s22p63s2 Y: 1s22s22p3
Oceń prawdziwość poniższych zdań. Wpisz do tabeli literę P, jeżeli zdanie jest prawdziwe, lub literę F, jeśli jest fałszywe.
| Zdanie | P/F | |
|---|---|---|
| 1. | Wszystkim elektronom podpowłok 1s i 2s w atomach pierwiastków X i Y odpowiadają te same wartości pobocznej liczby kwantowej. | |
| 2. | W atomie pierwiastka X nie ma dwóch elektronów zajmujących poziomy orbitalne o tej samej wartości głównej liczby kwantowej. | |
| 3. | Elektrony obsadzające poziomy orbitalne 2s atomów pierwiastków X i Y są sparowane, co oznacza, że odpowiadają im różne wartości pobocznej liczby kwantowej. |
(2 pkt) Na budowę przestrzenną cząsteczek i jonów ma wpływ liczba wiązań σ tworzonych przez atom centralny drobiny oraz liczba wolnych par elektronowych tego atomu. Poniżej przedstawiono wzory czterech drobin. H O BCl NH 4 CH 4 a) Spośród drobin, których wzory przedstawiono powyżej, wybierz i napisz wzór drobiny, której atom centralny ma w obrębie powłoki walencyjnej wolną parę elektronową. b) Spośród drobin, których wzory przedstawiono powyżej, wybierz i napisz wzory wszystkich, w których występuje wiązanie koordynacyjne.
(1 pkt)
Wyjaśnij ubytek masy analizowanej mieszaniny w czasie jej ogrzewania, zapisując równanie zachodzącej reakcji.
(2 pkt)
Oblicz zawartość węglanu wapnia w mieszaninie przed jej wyprażeniem. Wynik podaj w procentach masowych z dokładnością do liczb całkowitych.
(2 pkt) Pewna reakcja chemiczna zachodzi w trzech następujących po sobie etapach. Etap 1. I H 2 O 2 IO H 2 O Etap 2. IO I 2H I 2 H 2 O Etap 3. I 2 2S 2 O 3 2 S 4 O 2 2I a) Przeanalizuj podany mechanizm reakcji i na jego podstawie napisz sumaryczne równanie przemiany w formie jonowej skróconej. Podaj wzór drobiny, która pełni funkcję katalizatora. b) Napisz wzory wszystkich produktów przejściowych opisanej przemiany. 4
(1 pkt) 1 NO2 (g) NO (g) + O2 (g) 2 W tabeli podano wartości stałej równowagi reakcji rozkładu tlenku azotu(IV) w różnych temperaturach.
(2 pkt) NaOH + HCl → NaCl + H2O Zobojętniono 20,0 cm3 roztworu wodorotlenku sodu o stężeniu 0,1 mol · dm–3, dodając do niego 20,0 cm3 kwasu solnego o tym samym stężeniu.
Oblicz, jak zmieniło się (wzrosło albo zmalało i ile razy w stosunku do wartości początkowej) stężenie jonów wodorotlenkowych po zobojętnieniu roztworu wodorotlenku sodu kwasem solnym. 5
| Opis spostrzeżeń | Numer reakcji |
|---|---|
| Szarozielony osad roztwarza się i powstaje roztwór o barwie zielonej. | |
| Zielony roztwór zmienia barwę na żółtą. | |
| Wytrąca się szarozielony osad, a roztwór odbarwia się. |
(1 pkt) Wykonano doświadczenie, podczas którego przeprowadzono reakcje zgodnie z powyższym schematem. W tabeli zapisano spostrzeżenia dokonane w czasie doświadczenia. Każdemu opisowi spostrzeżeń przyporządkuj reakcję, wpisując do tabeli numer (1–3), którym jest oznaczona na schemacie.
(2 pkt)
Napisz w formie jonowej skróconej równania reakcji oznaczonych na schemacie numerami 1 i 2. Równanie reakcji 1.: .................................................................................................................... Równanie reakcji 2.: ....................................................................................................................
(3 pkt) Reakcję oznaczoną na schemacie numerem 3 można przeprowadzić, stosując jako utleniacz nadtlenek wodoru w środowisku o odczynie silnie zasadowym. a) Napisz w formie jonowej z uwzględnieniem liczby pobranych lub oddanych elektronów (zapis jonowo-elektronowy) równania procesów redukcji i utleniania zachodzących podczas tej przemiany. b) Dobierz i uzupełnij współczynniki stechiometryczne w poniższym schemacie. Cr(OH) 4 H 2 O 2 OH CrO 2 4 H 2 O 6
(2 pkt) Wykonaj obliczenia i napisz, czy po zmieszaniu równych objętości roztworów siarczanu(VI) potasu i chlorku baru o stężeniu 2 · 10–3 mol · dm–3 każdy wytrąci się osad siarczanu(VI) baru.
(1 pkt) Związki baru są trujące, a mimo to siarczan(VI) baru jest stosowany w diagnostyce rentgenowskiej przewodu pokarmowego jako kontrast, który podaje się pacjentom doustnie.
Uzupełnij poniższe zdania, wybierając jedno określenie spośród podanych w każdym nawiasie. Wybrane określenie podkreśl. 1. Siarczan(VI) baru bardzo ( słabo / dobrze ) rozpuszcza się w wodzie i ( nie reaguje / reaguje ) z kwasem solnym zawartym w soku żołądkowym. 2. Węglan baru bardzo ( słabo / dobrze ) rozpuszcza się w wodzie i ( nie reaguje / reaguje ) z kwasem solnym zawartym w soku żołądkowym, a więc ( może / nie może) być zastosowany jako kontrast zamiast siarczanu(VI) baru.
(1 pkt) W celu wykrycia obecności jonów manganu(II) w roztworze analizowaną próbkę zakwasza się i dodaje się do niej stały PbO2, a następnie ogrzewa. Jeżeli w próbce były jony Mn2+, roztwór po reakcji przyjmuje charakterystyczne fioletowe zabarwienie.
Napisz wzór jonu, który odpowiada za uzyskanie przez roztwór fioletowej barwy, oraz określ rolę, jaką pełni tlenek ołowiu(IV) w opisanej metodzie wykrywania jonów manganu(II). 7
(1 pkt) Poniżej przedstawiono wybrane właściwości chemiczne bizmutu. I Bi + H+ → reakcja nie zachodzi II 2Bi + 3Cl2 → 2BiCl3
Określ, czy potencjał standardowy układu Cl2/Cl – mierzony względem standardowej elektrody wodorowej jest dodatni, czy ujemny. Informacja do zadania 16. i 17. Przeprowadzono doświadczenie, którego przebieg ilustruje schemat. W roztworze znajdującym się w każdej zlewce zanurzono na kilka minut zważone blaszki wykonane z różnych metali. Ag I Zn II Cu III Ag IV Cu V Al VI CuSO4 (aq) CuSO4 (aq) HNO3 (stęż.) HCl (stęż.) AgNO3 (aq) NaOH (stęż.)
(3 pkt) Wpisz do tabeli numery blaszek, których masa zmalała, wzrosła oraz nie zmieniła się.
(1 pkt)
Napisz w formie jonowej skróconej równanie reakcji, która zaszła po zanurzeniu blaszki z glinu w stężonym roztworze NaOH. 8 Informacja do zadania 18. i 19. Zbudowano zestaw doświadczalny zgodnie z poniższym rysunkiem.
(1 pkt) Zidentyfikuj metal Me i napisz, stosując jego symbol chemiczny, równanie reakcji elektrodowej, która zachodzi w półogniwie I.
(1 pkt)
Oblicz, jak zmieniła się (wzrosła czy zmalała i o ile) liczba moli jonów wodoru w roztworze w półogniwie II po przepłynięciu przez obwód ładunku elektrycznego o wartości 96500 C. Stała Faradaya ma wartość F = 96500 C · mol–1. 9 Informacja do zadania 20. i 21. W czasie elektrolizy roztworów wodnych można – dobierając materiał, z jakiego wykonane są elektrody – wpływać na rodzaj zachodzących na nich procesów. Ma to szczególne znaczenie w przypadku elektrod pełniących funkcję anody. Anody grafitowe nie ulegają zmianom w czasie elektrolizy, natomiast anody wykonane z metali innych niż platyna, iryd, złoto i tantal ulegają utlenianiu.
(1 pkt) Przeprowadzono elektrolizę wodnego roztworu siarczanu(VI) cynku na elektrodach grafitowych oraz na elektrodach cynkowych.
Określ potencjał elektrody (dodatni lub ujemny), na której w obu opisanych doświadczeniach zachodziła ta sama reakcja elektrodowa.
(3 pkt) a) Napisz równania reakcji przebiegających w czasie elektrolizy roztworu siarczanu(VI) cynku na anodzie grafitowej i na anodzie cynkowej. b) Opisz zmianę, jaką można zaobserwować w przestrzeni anodowej w czasie elektrolizy wodnego roztworu siarczanu(VI) cynku na elektrodach grafitowych.
(2 pkt) Standardowa molowa entalpia spalania etenu C2H4 (g) wynosi ΔspH° = –1411,2 kJ · mol–1, a standardowa molowa entalpia spalania etynu C2H2 (g) wynosi ΔspH° = –1301,1 kJ · mol–1.
(1 pkt) Benzen reaguje z chlorem, ulegając – w zależności od warunków – reakcji substytucji albo addycji, zgodnie ze schematem: + Cl2 + Cl2
Napisz równania przedstawionych na schemacie reakcji substytucji i addycji. Zastosuj wzory półstrukturalne (grupowe) lub uproszczone reagentów organicznych.
(1 pkt) Spośród podanych wzorów wybierz wzór bromopochodnej zdolnej do tworzenia izomerów optycznych i uzupełnij poniższy schemat, tak aby przedstawiał budowę obu enancjomerów. 11
(1 pkt)
Podaj numer, którym oznaczono wzór bromopochodnej węglowodoru zawierającej w cząsteczce atom węgla na dodatnim formalnym stopniu utlenienia.
(2 pkt) Alkeny można otrzymać w laboratorium w reakcjach eliminacji, działając alkoholowym roztworem wodorotlenku potasu na bromopochodne węglowodorów. Spośród podanych wzorów (I–IV) wybierz wzór tej bromopochodnej, z której w opisanej reakcji jako produkt główny powstaje alken zdolny do występowania w postaci izomerów geometrycznych. Napisz nazwę systematyczną tej bromopochodnej i uzupełnij poniższy schemat, tak aby przedstawiał budowę izomerów geometrycznych cis i trans alkenu. izomer cis izomer trans H 2 C CH 2 H 2 C CH 2 C C C C
(1 pkt) W wyniku zasadowej hydrolizy bromopochodnych węglowodorów powstają alkohole.
Napisz wzory półstrukturalne (grupowe) wszystkich alkoholi pierwszorzędowych, jakie można otrzymać w reakcjach zasadowej hydrolizy bromopochodnych węglowodorów o wzorach podanych w informacji wprowadzającej. 12 Informacja do zadania 28. i 29. W celu ustalenia budowy węglowodoru o wzorze C5H10 poddano go przemianom, których przebieg przedstawia schemat. + H2 / kat. C5H10 2-metylobutan 1 + HCl 2 + KOH / H2O + CuO / temp.
(2 pkt) Zidentyfikuj przedstawione w schemacie substancje, pisząc a) wzory półstrukturalne (grupowe) związku o wzorze C5H11Cl oraz związku, który jest ketonem. Wzór C5H11Cl Wzór ketonu
(3 pkt) a) Napisz, stosując wzory półstrukturalne (grupowe) związków organicznych, równania reakcji oznaczonych na schemacie numerami 1 i 4. b) Określ typ (addycja, eliminacja, substytucja) oraz mechanizm (rodnikowy, elektrofilowy, nukleofilowy) reakcji oznaczonej na schemacie numerem 2. 13
(1 pkt) Niektóre kwasy karboksylowe ulegają dekarboksylacji, która polega na rozerwaniu wiązania między grupą karboksylową oraz resztą cząsteczki i wydzieleniu tlenku węgla(IV). Opisana reakcja ma duże znaczenie w przemianach związków organicznych w organizmach, np. w wyniku dekarboksylacji aminokwasów powstają aktywne fizjologicznie biogenne aminy.
Uzupełnij schemat ilustrujący dekarboksylację histydyny, pisząc wzór półstrukturalny (grupowy) organicznego produktu przemiany. + CO2
(2 pkt) W tabeli podano wartości standardowej molowej entalpii tworzenia etanolu oraz produktów jego całkowitego spalania.
(3 pkt) W tabeli podano wartości stałej dysocjacji Kb amoniaku i wybranych amin w temperaturze 25 °C.
(2 pkt)
Oblicz pH roztworu aminy o stężeniu 1 mol · dm–3. Przyjmij, że stała dysocjacji zasadowej tej aminy ma wartość Kb = 10–4. 15
(1 pkt)
Napisz, jak dodatek stałego wodorotlenku sodu do wodnego roztworu aminy wpłynie na wartość stopnia jej dysocjacji.
(2 pkt) Kwas 2-aminopropanowy (alanina) reaguje zarówno z kwasami, jak i z zasadami. a) Napisz w formie jonowej skróconej równanie reakcji alaniny z wodorotlenkiem potasu. Zastosuj wzory półstrukturalne (grupowe) reagentów organicznych. b) Spośród poniżej podanych wzorów wybierz i podkreśl wzory wszystkich substancji, które – podobnie jak alanina – reagują zarówno z wodorotlenkiem potasu i z kwasem solnym. CH3COOH CH3NH2 Al(OH)3 ZnO H2SO4 CO CaO
(1 pkt)
Uzupełnij poniższe zdania, wybierając jedno określenie spośród podanych w każdym nawiasie. Wybrane określenie podkreśl. Hydrolizę związków organicznych można prowadzić w roztworach kwasów, wtedy jony H+ pełnią funkcję ( inhibitora / katalizatora ). Podobnie jak jony H+ działają enzymy typu hydrolaz, przyspieszając reakcje hydrolizy zachodzące w układach biologicznych. W ślinie znajduje się zaliczana do hydrolaz amylaza, która ułatwia rozszczepienie ( celulozy / skrobi ) m.in. na maltozę.
(1 pkt) Spalanie tworzyw sztucznych prowadzi do emisji substancji szkodliwych. Reakcję 2 [ CH2 CH ]n + 5n O2 4n CO2 + 2n HCl + 2n H2O Cl Aby zidentyfikować produkty spalania poli(chlorku winylu), przeprowadzono doświadczenie, którego przebieg przedstawia schemat. Spośród poniższych wzorów wybierz wzór odczynnika, który wprowadzony do wody w probówce spowoduje wytrącenie osadu świadczącego o obecności chlorowodoru w produktach spalania poli(chlorku winylu). Wybrany wzór podkreśl. KOH (aq) AgNO3 (aq) Na2CO3 (aq) (CH3COO)2Ba (aq)
(1 pkt) W trakcie doświadczenia zauważono, że na wacie umieszczonej w rurce gromadzi się sadza.
Napisz równanie takiej reakcji spalania poli(chlorku winylu), której przebieg tłumaczy gromadzenie się sadzy na wacie umieszczonej w rurce. 17