Arkusz maturalny
(3 pkt) W powłoce walencyjnej atomów (w stanie podstawowym) dwóch pierwiastków, oznaczonych umownie literami X i Z, tylko jeden elektron jest niesparowany. W obu atomach stan kwantowo-mechaniczny niesparowanego elektronu opisany jest główną liczbą kwantową n = 3 i poboczną liczbą kwantową l = 1. Liczba atomowa pierwiastka X jest mniejsza od liczby atomowej pierwiastka Z.
Uzupełnij poniższą tabelę – wpisz symbole pierwiastków X i Z, dane dotyczące ich położenia w układzie okresowym oraz symbol bloku konfiguracyjnego (energetycznego), do którego należy każdy z pierwiastków. Pierwiastek Symbol pierwiastka Numer okresu Numer grupy Symbol bloku X Z
Napisz wzory jonów tworzących tlenek pierwiastka X.
Podaj maksymalny i minimalny stopień utlenienia, jaki może przyjmować pierwiastek Z w związkach chemicznych, oraz określ charakter chemiczny tlenku, w którym pierwiastek Z występuje na najwyższym stopniu utlenienia.
(2 pkt)
| Wzór sumaryczny | Liczba | ||
|---|---|---|---|
| wolnych par elektronowych | wiązań σ | wiązań π | |
| NH 3 | |||
| C H 2 2 |
Uzupełnij poniższą tabelę – wpisz liczbę wolnych par elektronowych oraz liczbę wiązań σ i π w cząsteczkach wymienionych związków.
Określ kształt cząsteczki acetylenu.
(2 pkt) Miarą tendencji atomów do oddawania elektronów i przechodzenia w dodatnio naładowane jony jest energia jonizacji. Pierwsza energia jonizacji to minimalna energia potrzebna do oderwania jednego elektronu od atomu. Na poniższym wykresie przedstawiono zmiany pierwszej energii jonizacji pierwiastków uszeregowanych według rosnącej liczby atomowej.
(1 pkt) W tabeli opisane są wybrane nuklidy oznaczone numerami I–X. Dla każdego z nich podano liczbę atomową, liczbę masową, masę atomową oraz procentową zawartość w naturalnym
| Nr | Stwierdzenie | P | F |
|---|---|---|---|
| 1 | Nuklidy oznaczone numerami I–III mają takie same właściwości chemiczne. | ||
| 2 | W jądrach nuklidów oznaczonych numerami IV–VI liczba protonów jest równa liczbie neutronów. | ||
(1 pkt)
Napisz równanie opisanej reakcji jądrowej, w wyniku której otrzymywany jest izotop 18 F . Uzupełnij wszystkie pola w podanym schemacie. + → +
(1 pkt)
Oblicz, po ilu minutach ulegnie rozpadowi 87,5% izotopu 18 F .
(1 pkt) Entalpia reakcji przebiegającej zgodnie z równaniem:
(2 pkt) W zbiorniku o pojemności 10 dm3, w którym znajduje się tlen, temperatura wynosi 18 ºC, a ciśnienie jest równe 2000 hPa.
Oblicz, ile gramów tlenu znajduje się w tym zbiorniku. Wynik zaokrąglij do drugiego miejsca po przecinku. Stała gazowa R = 83,14 hPa ⋅ dm 3 ⋅ K −⋅ 1 mol − 1 .
(1 pkt)
Oceń, czy poniższe informacje są prawdziwe.
| Nr | Stwierdzenie | P | F |
|---|---|---|---|
| 1 | Chlor to żółtozielony gaz o charakterystycznym duszącym zapachu i o gęstości większej od gęstości powietrza. | ||
| 2 | Produktem reakcji żelaza z chlorem jest sól, w której żelazo występuje na II stopniu utlenienia. | ||
| 3 | Chlor otrzymany w reakcji 0,6 mola tlenku manganu(IV) ze stężonym kwasem solnym reaguje z 0,4 mola glinu. |
(2 pkt)
Napisz w formie cząsteczkowej – równanie reakcji chloru z wodorotlenkiem sodu. – równanie reakcji utleniania chlorowodoru tlenem.
(2 pkt) W celu otrzymania chloru przeprowadzono na elektrodach platynowych elektrolizę stopionej soli sodu (proces I) oraz elektrolizę kwasu solnego (proces II).
Zapisz sumaryczne równania reakcji zachodzących w trakcie obu procesów.
(3 pkt) Zaprojektuj doświadczenie, w którym na podstawie zachodzącej reakcji chemicznej potwierdzisz, że chlor jest bardziej reaktywny od bromu.
Uzupełnij schemat doświadczenia, podkreślając po jednym wzorze odczynnika w zestawach I i II. zestaw odczynników II: Br2 (aq) / Cl2 (aq) / KBr (aq) / KCl (aq) zestaw odczynników I: KBr (aq) / KCl (aq) CCl4 Na umieszczoną w probówce bezbarwną warstwę CCl4 wlano warstwę odczynnika z zestawu I, a następnie zawartość probówki energicznie wymieszano. Po rozdzieleniu się warstw zanotowano obserwacje (etap 1.). Następnie do probówki dodano odczynnik wybrany z zestawu II, ponownie wymieszano zawartość probówki i po powstaniu warstw zanotowano obserwacje (etap 2.).
Barwa warstwy organicznej po etapie 1. Barwa warstwy organicznej po etapie 2.
Napisz, jaką barwę miała warstwa organiczna po etapie 1. oraz po etapie 2. doświadczenia, lub zaznacz, że była bezbarwna.
(1 pkt)
Podaj, ile razy zwiększy się początkowa szybkość reakcji, jeżeli w temperaturze T – stężenie wodoru podwoi się przy niezmienionym stężeniu tlenku azotu(II). – stężenie tlenku azotu(II) wzrośnie trzykrotnie przy niezmienionym stężeniu wodoru.
| Przeanalizuj dane umieszczone w | powyższej |
|---|---|
| opisanej w informacji reakcji, zastępu | jąc wykła |
| v | = k·cx |
| NO | |
| odpowiednimi wartościami liczbowym | i. |
| Strona 8 z |
(1 pkt) tabeli i napisz równanie kinetyczne potęg x i y w poniższym zapisie y ⋅ c H 2 19
(1 pkt)
Oceń, czy w temperaturze 298 K może istnieć roztwór, w którym stężenie kationów baru wynosi 10 − 5 mol ⋅ dm − 3 , a stężenie anionów siarczanowych(VI) wynosi 10 − 6 mol ⋅ dm − 3 (iloczyn rozpuszczalności siarczanu(VI) baru w temperaturze 298 K wynosi K SO = 1,1 ⋅ 10 − 10 ). Uzasadnij swoje stanowisko.
(2 pkt)
Oblicz masę wody, w jakiej należy rozpuścić 30 g Cu(NO3)2 · 6H2O, aby otrzymać roztwór azotanu(V) miedzi(II) o stężeniu 15% masowych. Wynik podaj w gramach i zaokrąglij go do jedności.
| Sprzężone pary | |
|---|---|
| kwas 1: | zasada 1: |
| kwas 2: | zasada 2: |
(1 pkt) Hydroliza wodnych roztworów soli cynku, zgodnie z teorią Brønsteda, polega na dysocjacji uwodnionego (hydratowanego) jonu cynku, która przebiega zgodnie z równaniem: [Zn(H2O)6]2+ + H2O ⇄ [Zn(OH)(H2O)5] + + H3O+ Dla przemiany opisanej powyższym równaniem napisz wzory kwasów i zasad, które zgodnie z teorią Brønsteda tworzą sprzężone pary.
(2 pkt) Stałe dysocjacji kwasu siarkowodorowego w temperaturze 25 ºC są równe: Ka1 = 1,02 · 10 − 7 i Ka2 = 1,00 · 10 − 14 .
Napisz wyrażenie na stałą dysocjacji Ka2 kwasu siarkowodorowego.
| Nr | Stwierdzenie | P | F |
|---|---|---|---|
| 1 | Jonami pochodzącymi z dysocjacji H S, których stężenie jest najmniejsze 2 w wodnym roztworze siarkowodoru, są jony S2−. | ||
| 2 | W wodnym roztworze siarkowodoru stężenie jonów H O+ jest mniejsze od 3 10−7 mol⋅dm−3. |
(2 pkt)
Oblicz stężeniową stałą równowagi w temperaturze T prowadzenia procesu. Wynik zaokrąglij do drugiego miejsca po przecinku.
(1 pkt)
Oceń, czy zmieniła się (wzrosła lub zmalała), czy nie uległa zmianie wydajność reakcji otrzymywania produktu C, jeżeli w układzie będącym w stanie równowagi nastąpił – wzrost temperatury w warunkach izobarycznych (p = const). – wzrost ciśnienia w warunkach izotermicznych (T = const).
(1 pkt) Jony Fe 2 + reagują z jonami CN −, w wyniku czego tworzą się jony kompleksowe. Fe 2 + + 6CN −→ [Fe(CN)6] X
(1 pkt) Podwodne części kadłubów statków chronione są za pomocą protektorów (metali lub ich stopów), które zapobiegają korozji żelaza. Poniżej podane są wartości potencjałów elektrodowych wybranych metali w wodzie morskiej.
(2 pkt)
Narysuj wzór półstrukturalny (grupowy) jednego izomeru oktanu, zawierającego co najmniej jeden atom węgla o każdej z czterech rzędowości. Podaj formalny stopień utlenienia czwartorzędowego atomu węgla.
(2 pkt) Do stężonego wodnego roztworu fenolanu sodu wprowadzono kwas solny i zaobserwowano zmętnienie roztworu.
Napisz w formie jonowej skróconej równanie reakcji fenolanu sodu z kwasem solnym.
Spośród związków o wzorach: NaOH, CO2, CO wybierz ten, który po dodaniu do roztworu fenolanu sodu wywoła taki sam efekt, jak wprowadzenie kwasu solnego.
Uzasadnij swój wybór.
(1 pkt) Istnieją nasycone alkohole monohydroksylowe o budowie łańcuchowej, które wykazują czynność optyczną.
Narysuj wzór półstrukturalny (grupowy) alkoholu, który spełnia opisane powyżej warunki i ma najmniejszą liczbę atomów węgla w cząsteczce.
(1 pkt) W poniższej tabeli podano wzory trzech związków organicznych.
Uzupełnij poniższe zdania. Wybierz i podkreśl jedno określenie spośród podanych w każdym nawiasie. 1. Związek II ma (niższą / wyższą) temperaturę wrzenia i jest (lepiej / gorzej) rozpuszczalny w wodzie niż związek I, ponieważ cząsteczki związku II mają (dłuższy / krótszy) łańcuch węglowodorowy niż cząsteczki związku I. 2. Związek III jest (bardziej / mniej) lotny niż związek I, ponieważ wiązania wodorowe między grupami –NH2 są (silniejsze / słabsze) niż między grupami –OH. I II III CH CH OH 3 2 CH CH CH CH OH 3 2 2 2 CH CH NH 3 2 2
(2 pkt) W poniższej tabeli podano wzory czterech związków organicznych.
Uzupełnij poniższe zdania, tak aby powstały informacje prawdziwe. 1. Związek I ulega reakcji polimeryzacji, co można opisać równaniem: 2. Związek IV jest izomerem związku oznaczonego numerem .......................... i homologiem związku oznaczonego numerem .......................... . 3. Związek III powstał w wyniku utleniania alkoholu o wzorze półstrukturalnym (grupowym) 4. W wyniku redukcji wodorem związku II powstaje alkohol o wzorze półstrukturalnym (grupowym) I II III IV HCHO CH CH CHO 3 2 CH COCH CH 3 2 3 CH COCH 3 3
(4 pkt) Poniżej przedstawiony jest schemat reakcji: MnO − 4 + CH3CHO + OH − → MnO 2 4 − + CH3COO − + H2O
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.
Uzupełnij współczynniki stechiometryczne w poniższym schemacie. MnO − 4 + ...... CH3CHO + ...... OH −→ ...... MnO 2 4 − + ...... CH3COO − + ...... H2O
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 −).
(1 pkt) Alifatyczne kwasy karboksylowe w obecności małych ilości fosforu łatwo reagują z bromem. Produktem tej reakcji jest kwas, w którym atom wodoru, położony przy atomie węgla związanym z grupą karboksylową, zostaje zastąpiony atomem bromu. Atom bromu w tych bromokwasach ulega substytucji w podobny sposób, jak w przypadku bromoalkanów. Zaplanuj trzy etapy (I, II, III) procesu otrzymywania kwasu 2-hydroksypropanowego (mlekowego) z kwasu propanowego (propionowego). Uzupełnij schemat tego procesu – wpisz w odpowiednie pole wzór kolejnego związku organicznego, a w pola nad strzałkami – wzory nieorganicznych substratów opisanych reakcji. ......... , P CH3CH2COOH CH3 CH COONa I II OH CH3 CH COONa CH3 CH COOH OH III OH
(4 pkt) Kwas 2-hydroksypropanowy (mlekowy) reaguje z wodorotlenkiem sodu oraz z metanolem.
Uzupełnij poniższe schematy – wpisz wzory półstrukturalne (grupowe) organicznych produktów opisanych reakcji. CH3 CH COOH ⎯ nadmiar ⎯ ⎯ ⎯ NaOH ⎯ ⎯ / H ⎯ 2 O → OH CH 3 OH/H + , T CH3 CH COOH ←⎯⎯⎯⎯⎯ ⎯⎯⎯⎯⎯→ OH
Napisz, stosując wzory półstrukturalne (grupowe) związków organicznych, równanie reakcji kondensacji dwóch cząsteczek kwasu 2-hydroksypropanowego (mlekowego), prowadzącej do powstania łańcuchowego produktu organicznego i wody. Jednym z tworzyw sztucznych ulegających biodegradacji jest poli(kwas mlekowy). Wykorzystywany jest on m.in. do produkcji wchłanialnych nici chirurgicznych.
Narysuj wzór półstrukturalny (grupowy) meru poli(kwasu mlekowego), jeżeli wiadomo, że mer to najmniejszy powtarzający się fragment budowy łańcucha polimeru.
(3 pkt) Wykonano doświadczenie, w którym do dwóch probówek z tym samym odczynnikiem wprowadzono wodne roztwory kwasów. Do probówki I wprowadzono wodny roztwór kwasu propanowego, a do probówki II – wodny roztwór kwasu 2-hydroksypropanowego. W warunkach doświadczenia obydwa wodne roztwory kwasów były bezbarwnymi cieczami. Zaprojektuj doświadczenie, którego przebieg pozwoli na potwierdzenie, że roztwór kwasu propanowego wprowadzono do probówki I, a roztwór kwasu 2-hydroksypropanowego – do probówki II, przy założeniu, że przemiana zachodząca podczas doświadczenia nie prowadzi do zerwania wiązania węgiel–węgiel w cząsteczce kwasu.
Uzupełnij poniższy schemat doświadczenia. Wpisz wzór lub nazwę odczynnika, który – po dodaniu do niego roztworów kwasów, wymieszaniu i ogrzaniu zawartości probówek – umożliwi zaobserwowanie różnic w przebiegu doświadczenia z udziałem kwasu propanowego i kwasu 2-hydroksypropanowego. • zawiesina Cu(OH)2 • KMnO4 (aq) z dodatkiem H2SO4 • NaOH (aq)
Opisz zmiany możliwe do zaobserwowania w czasie doświadczenia, pozwalające na potwierdzenie, że do probówki I wprowadzono roztwór kwasu propanowego, a do probówki II – roztwór kwasu 2-hydroksypropanowego.
(2 pkt) Reakcja hydrolizy pewnego estru w środowisku zasadowym przebiega zgodnie ze schematem R1COOR2 + OH − → R1COO −+ R2OH Przygotowano roztwór o temperaturze 30 oC, w którym stężenia estru i wodorotlenku sodu były jednakowe i wynosiły 0,05 mol ⋅ dm − 3 . W celu zbadania szybkości hydrolizy estru pobierano co 5 minut z badanego roztworu próbkę o objętości 10 cm3 i oznaczano ilość znajdującego się w niej wodorotlenku sodu. Wykorzystano w tym celu reakcję wodorotlenku sodu z kwasem solnym. Zależność objętości użytego kwasu solnego w funkcji czasu trwania eksperymentu przedstawiono na poniższym wykresie.
Oblicz, ile cm3 kwasu solnego zostanie zużytych na zobojętnienie wodorotlenku sodu w próbce o objętości 10 cm3, w której uległo hydrolizie 20% estru. Wynik zaokrąglij do jedności.
Odczytaj z wykresu czas, po którym w próbce pobranej do analizy uległo hydrolizie 20% początkowej ilości estru.
(4 pkt) Poniżej podano wzory trzech cukrów oznaczonych numerami I, II i III.
| I | II | III |
|---|---|---|
| CH 2OH CH 2OH O O H H H H H H OH H O OH H OH OH H OH H OH | CHOH 2 O H H H OH H OH O H OH CHOH O 2 H OH H CHOH OH H 2 | CHOH 2 O H H H OH H OH OH H OH |
Wybierz disacharyd, w którego cząsteczce występuje wiązanie α-1,4-O-glikozydowe, i napisz numer, którym go oznaczono.
Wybierz wszystkie związki, które wykazują właściwości redukujące, i napisz numery, którymi je oznaczono. Opisz obserwacje towarzyszące przebiegowi próby Tollensa z udziałem tych związków.
Wybierz wszystkie związki, które w odpowiednich warunkach ulegają hydrolizie, i napisz numery, którymi je oznaczono. Zapisz schematy procesów hydrolizy z udziałem wybranych związków, stosując w schematach nazwy związków organicznych zamiast ich wzorów.
| 3 |
| W przypadku nuklidów oznaczonych numerami VII–X ten jest najbardziej rozpowszechniony w przyrodzie, którego masa atomowa jest najbardziej zbliżona do średniej masy atomowej pierwiastka. |
| 3 | Spośród jonów obecnych w wodnym roztworze siarkowodoru i pochodzących z dysocjacji H S tylko jony HS– mogą pełnić funkcję zarówno kwasu, jak 2 i zasady Brønsteda. |
Oceń, czy poniższe informacje są prawdziwe.
Odpowiedź P/F zachowano w układzie oryginalnego arkusza.
Napisz, stosując wzory półstrukturalne (grupowe) związków organicznych, schemat reakcji, która była podstawą eksperymentu. Wzór substratu przemiany Wzór produktu przemiany