Arkusz maturalny
(1 pkt) Konfiguracja elektronów w pewnym kationie żelaza w stanie podstawowym jest następująca: s 2 2 s 2 2 p 6 3 s 2 3 p 6 3 d 5
Napisz wzór opisanego kationu żelaza oraz przedstaw graficznie konfigurację elektronów trzeciej powłoki w tym kationie w stanie podstawowym. Wzór kationu Graficzny zapis konfiguracji elektronów trzeciej powłoki
Elektrony walencyjne w atomach (w stanie podstawowym) pewnego pierwiastka, którego symbol oznaczono umownie literą X, mają następującą konfigurację: 5 s 2 5 p 5
(1 pkt)
Oceń, czy poniższe informacje są prawdziwe.
| Nr | Stwierdzenie | P | F |
|---|---|---|---|
| 1 | Opisany pierwiastek X leży w piątym okresie oraz siedemnastej grupie układu okresowego pierwiastków i należy do bloku konfiguracyjnego p. | ||
| 2 | Pierwiastek X tworzy aniony proste o ogólnym wzorze X–. |
(1 pkt)
Uzupełnij poniższą tabelę – wpisz wartości dwóch liczb kwantowych opisujących niesparowany elektron w atomie pierwiastka X. Liczby kwantowe główna, n orbitalna, l
(1 pkt) Radioaktywny izotop uranu 235 U w trakcie naturalnego rozpadu promieniotwórczego ulega przemianie α, dalej następuje przemiana β − i ponownie α.
Podaj symbol pierwiastka i liczbę masową izotopu, który powstał w wyniku tych trzech przemian jądrowych.
Próbka chlorku sodu zawierała 0,25 milimola promieniotwórczego nuklidu 24 Na. W czasie 30 godzin rozpadowi uległo 75 % tego nuklidu.
(1 pkt)
Oblicz masę sodu 24Na, który uległ w tym czasie rozpadowi. Przyjmij, że masa atomowa tego nuklidu jest równa jego liczbie masowej.
(1 pkt)
(1 pkt)
Uzupełnij poniższą tabelę. Wpisz wzory substancji chemicznych do odpowiednich kolumn. Substancje wybierz spośród następujących: KOH Al2O3 H2SO3 CH3NH3Cl CS2 CaBr2 NH4Cl Substancje chemiczne, w których występują wiązania tylko kowalencyjne tylko jonowe kowalencyjne i jonowe
(2 pkt) We fragmencie układu okresowego pierwiastków podano wartości promieni atomowych wybranych pierwiastków.
(1 pkt) W tabeli zapisano informacje dotyczące promieni atomowych i jonowych.
Rozstrzygnij, która z nich jest prawdziwa. Zaznacz P przy zdaniu prawdziwym. 1. Promień jonowy jonu prostego jest zawsze większy od promienia atomowego danego pierwiastka. P 2. Promień jonowy anionu prostego jest zawsze większy, a promień jonowy kationu prostego jest zawsze mniejszy od promienia atomowego danego pierwiastka. P 3. Promień jonowy anionu prostego jest zawsze mniejszy, a promień jonowy kationu prostego jest zawsze większy od promienia atomowego danego pierwiastka. P
(1 pkt) Poniżej przedstawiono jeden ze wzorów opisujących strukturę elektronową HNO3. O H O N
(1 pkt) W cząsteczkach CH4, NH3 i H2O występuje ten sam typ hybrydyzacji orbitali walencyjnych atomu centralnego, ale w każdej z tych cząsteczek wartość kąta pomiędzy wiązaniami jest inna. Wynosi ona około 109° w cząsteczce CH4, około 107° w cząsteczce NH3 i około 105° w cząsteczce H2O.
Określ typ hybrydyzacji (sp, sp2, sp3) orbitali walencyjnych atomu centralnego w cząsteczkach CH4, NH3 i H2O oraz napisz, co jest przyczyną różnicy wartości kąta pomiędzy wiązaniami w tych cząsteczkach.
(1 pkt) Gazowy amoniak reaguje z gazowym chlorowodorem zgodnie z równaniem NH 3 + HCl → NH 4 Cl
Uzupełnij poniższe zdania. Podkreśl właściwe określenie spośród wymienionych w każdym nawiasie. Produkt reakcji amoniaku i chlorowodoru występuje w warunkach normalnych w (stałym / ciekłym / gazowym) stanie skupienia. Kation amonowy NH+ 4 powstaje w wyniku (przyłączenia protonu / oddania protonu) przez cząsteczkę amoniaku. W tym kationie (wszystkie / nie wszystkie) atomy wodoru są równocenne. W reakcji z chlorowodorem amoniak pełni funkcję (kwasu / zasady) Brønsteda.
(1 pkt)
Uzupełnij poniższe zdania. Podkreśl właściwe określenie spośród wymienionych w każdym nawiasie. Reakcja chemiczna biegnie tym szybciej, im jej energia aktywacji jest (niższa / wyższa). Na szybkość reakcji wpływ ma (stężenie / stopień rozdrobnienia) substratu w stałym stanie skupienia, (ciśnienie / stężenie) substratu w roztworze, (ciśnienie / stopień rozdrobnienia) gazów.
Pewien związek organiczny ulega reakcji rozkładu. Energia aktywacji tej reakcji jest niezerowa (EA > 0). Przeprowadzono doświadczenie, w którym badano szybkość reakcji rozkładu związku X. W tym celu mierzono w odstępach co 2103 sekund stężenie molowe związku X w ciągu pierwszych 12103 sekund od momentu zainicjowania reakcji. Następnie obliczono średnią szybkość reakcji rozkładu związku X w przedziałach czasu po 2103 sekund. Przedziały te oznaczono numerami od I do VI. Zależność średniej szybkości reakcji rozkładu związku X od czasu zilustrowano na poniższym wykresie.
(1 pkt)
Określ jednostkę, w jakiej wyrażona jest szybkość reakcji w opisanym doświadczeniu.
(1 pkt)
Oceń, czy poniższe informacje są prawdziwe.
| Nr | Stwierdzenie | P | F |
|---|---|---|---|
| 1 | Wzrost temperatury, w której zachodzi reakcja rozkładu związku X, poskutkuje zwiększeniem szybkości tej reakcji. |
(2 pkt) Do dwóch probówek zawierających świeżo strącony biały osad wodorotlenku ołowiu(II) dodano oddzielnie stężony wodny roztwór wodorotlenku sodu (probówka I) oraz wodny roztwór kwasu octowego (probówka II). Przebieg doświadczenia zilustrowano na poniższym rysunku. NaOH (aq) CH3COOH (aq) I II Pb(OH)2 (s) Pb(OH)2 (s) W obu probówkach zaobserwowano roztworzenie osadu wodorotlenku ołowiu(II).
Napisz w formie jonowej równania reakcji, które zaszły w obu probówkach. W związkach kompleksowych kation ołowiu Pb2+ przyjmuje liczbę koordynacyjną równą 4. Określ charakter chemiczny wodorotlenku ołowiu(II).
Przeprowadzono doświadczenie, którego przebieg zilustrowano na poniższym schemacie. Ba(NO3)2 (aq) Zn
(2 pkt) Wodorosole pochodzą od kwasów poliprotonowych, a hydroksosole pochodzą od wodorotlenków polihydroksylowych. – diwodoroortofosforanu(V) wapnia (jako jedynego produktu) z ortofosforanu(V) wapnia – hydroksosoli o wzorze [Cu(OH)]2SO4 z wodorotlenku miedzi(II).
(2 pkt) W wysokiej temperaturze (900–1000 °C) węglan wapnia ulega rozkładowi, którego przebieg CaCO3 ⎯ogrzewanie ⎯ ⎯ ⎯ → CaO + CO2 Próbkę węglanu wapnia o masie 10,00 gramów prażono przez pewien czas w otwartym naczyniu. Po przerwaniu ogrzewania stwierdzono, że w naczyniu znajdowało się 6,04 grama substancji stałych.
(1 pkt) Pierwszy etap przemysłowej produkcji żelaza w wielkim piecu polega na reakcji tlenku żelaza(III) z tlenkiem węgla(II) z utworzeniem Fe3O4 i gazowego produktu utleniania tlenku węgla(II) (etap 1.). Następnie, w etapie 2., otrzymany tlenek żelaza, w którym żelazo występuje na dwóch różnych stopniach utlenienia, poddaje się reakcji z tlenkiem węgla(II), w wyniku czego powstają metaliczne żelazo oraz ten sam gazowy produkt, który powstawał w etapie 1.
(1 pkt) Często, zamiast stałej dysocjacji, podaje się wielkość oznaczoną symbolem pKa. pKa = –log Ka Poniżej podano wartości pKa dla trójprotonowego kwasu ortofosforowego(V). 2,12 7,12 12,67
(1 pkt) Teoria kwasów i zasad Brønsteda opisuje właściwości kwasowo-zasadowe substancji nie tylko w roztworach wodnych, ale także w roztworach innych rozpuszczalników umożliwiających wymianę protonu między tworzącymi je drobinami. Na właściwości kwasowo-zasadowe substancji rozpuszczonej istotny wpływ ma powinowactwo cząsteczek rozpuszczalnika do protonu. Zależnie od właściwości rozpuszczalnika rozpuszczana substancja może się stać kwasem albo zasadą.
| kwas | zasada |
|---|---|
| NH 3 | |
| NH 3 | |
| − H PO 2 4 | |
| − H PO 2 4 |
(1 pkt)
Zapisz w formie jonowej skróconej równanie tej reakcji, w wyniku której powstaje pomarańczowy roztwór.
(1 pkt) Do wodnego roztworu chromianu(VI) potasu dodano kilka kropel wodnego roztworu kwasu azotowego(V), a następnie kilka kropel wodnego roztworu wodorotlenku sodu.
Uzupełnij poniższe zdania. Podkreśl właściwe określenie spośród wymienionych w każdym nawiasie. Dodanie roztworu kwasu azotowego(V) do roztworu chromianu(VI) potasu przesuwa równowagę reakcji i powoduje powstanie większych ilości (chromianu(VI) potasu / dichromianu(VI) potasu), co objawia się zmianą barwy roztworu na (żółtą / pomarańczową). Dodanie roztworu wodorotlenku sodu do otrzymanej mieszaniny powoduje powstanie większych ilości (chromianu(VI) potasu / dichromianu(VI) potasu), co objawia się zmianą barwy roztworu na (żółtą / pomarańczową). Informacja do zadań 22.–24. W zamkniętym naczyniu pomiędzy substancjami X, Y oraz Z, które w temperaturze T i pod ciśnieniem p są gazami, ustala się stan równowagi chemicznej. Zmianę liczby moli reagentów X, Y oraz Z w trakcie procesu przedstawia poniższy wykres.
(1 pkt)
Zaznacz poprawne dokończenie zdania. W naczyniu, w trakcie procesu, zachodzi reakcja chemiczna przedstawiona schematycznym równaniem
(2 pkt) Reakcja, dla której zmianę liczby moli reagentów przedstawiono na wykresie, przebiegała w reaktorze o pojemności 4 dm3. W temperaturze T i pod ciśnieniem p do reaktora wprowadzono substrat reakcji X i badano zmiany liczby moli reagentów w trakcie trwania procesu prowadzącego do ustalenia stanu równowagi dynamicznej.
(2 pkt) Podczas reakcji, dla której zmianę liczby moli reagentów przedstawiono na wykresie, wydziela się ciepło. Naczynie reakcyjne, w którym został osiągnięty stan równowagi, podgrzano do temperatury T1 wyższej od temperatury T. Poniżej przedstawiono opinię dotyczącą szybkości reakcji chemicznych w stanie równowagi dynamicznej w temperaturze T1 oraz wartości Kc 1 w tej temperaturze. „Po podgrzaniu układu do temperatury T1 ustala się nowy stan równowagi dynamicznej. Wartość Kc 1 w tej temperaturze jest większa od wartości Kc w temperaturze T. W stanie równowagi dynamicznej w wyższej temperaturze następuje wzrost szybkości reakcji przekształcenia substratu w produkty oraz spadek szybkości reakcji odwrotnej (w porównaniu do analogicznych wartości szybkości reakcji w stanie równowagi opisanych wartością Kc)”.
Oceń, czy informacja jest poprawna. Podkreśl właściwe określenie w każdym nawiasie i uzasadnij swoją ocenę. Informacja (jest / nie jest) poprawna. 1. Wartość Kc 1 w temperaturze T1 jest (większa / mniejsza) od wartości Kc w temperaturze T. 2. W stanie równowagi układu w temperaturze T1 szybkość reakcji przekształcania substratu X w produkty jest (większa / mniejsza) niż w temperaturze T. W temperaturze T1 szybkość reakcji odwrotnej jest (większa / mniejsza) niż w temperaturze T.
(2 pkt) Na podstawie danych zawartych w powyższej tabeli, ustal, czy istnieje możliwość zajścia reakcji zilustrowanych poniższymi schematami. Zaznacz odpowiednie miejsca w tabeli i wyjaśnij swój wybór. Schemat reakcji redoks TAK NIE − MnO + Cl− + H+ → ? 4 − MnO + Br−+ H+ → ? 4 CrO2− + Cl− + H+ → ? 2 7 CrO2− + Br− + H+ → ? 2 7
(2 pkt)
Napisz w formie jonowej skróconej równanie reakcji zachodzącej z udziałem jonów manganianowych(VII) podczas jednej wybranej z tabeli przemiany. Uzupełnij poniższy schemat. Podkreśl wzór jonów, które w opisanej przemianie pełnią funkcję reduktora. − + ...... MnO 4 + ................. + ...... H → ...................................................................................
(2 pkt) Blaszkę miedzianą o masie 4,0 g zanurzono w nasyconym wodnym roztworze azotanu(V) srebra. Przebiegała reakcja opisana równaniem: Cu + 2Ag + → Cu 2 + + 2Ag Po pewnym czasie płytkę wyjęto i osuszono. Masa płytki wynosiła 4,3 g.
Oblicz masę srebra osadzonego na płytce.
(1 pkt) Zbudowano ogniwo galwaniczne składające się z dwóch półogniw metalicznych: manganowego i niklowego.
Przedstaw, zgodnie z konwencją sztokholmską, schemat tego ogniwa. Zaznacz bieguny elektrod.
Przez 161 minut prowadzono elektrolizę wodnego roztworu siarczanu(VI) potasu prądem stałym o natężeniu 1,49 ampera. Zastosowano elektrody platynowe. Stwierdzono, że podczas elektrolizy zaszły procesy elektrodowe rozkładu wody.
(2 pkt)
Napisz równanie procesu zachodzącego podczas elektrolizy tej soli na katodzie oraz równanie procesu przebiegającego podczas elektrolizy tej soli na anodzie.
(2 pkt)
Oblicz, ile gramów gazowego produktu wydzieliło się na katodzie podczas tego procesu, jeżeli przebiegał on ze 100% wydajnością prądową. Stała Faradaya F = 96500 C · mol −. 1
Poniżej przedstawiono schemat ciągu przemian. Al2O3, T CH3 – CH – CH3 A 1. OH 2. HBr KOH / H2O B 3.
(1 pkt)
Uzupełnij schemat procesu, podając wzór półstrukturalny (grupowy) substancji A oraz wzór półstrukturalny (grupowy) głównego produktu przemiany 2. (substancji B). Wzór substancji A Wzór substancji B
W celu ustalenia liczby oktanowej LO benzyny porównuje się proces spalania badanego paliwa ze spalaniem mieszanki wzorcowej złożonej z dwóch składników: n-heptanu i 2,2,4-trimetylopentanu.
(1 pkt)
Napisz wzór półstrukturalny (grupowy) 2,2,4-trimetylopentanu oraz oceń, czy ten związek jest izomerem n-heptanu. Ocenę uzasadnij. 2,2,4-trimetylopentan (jest / nie jest) izomerem n-heptanu, ponieważ ...................................
(1 pkt)
Napisz, czy cząsteczki 2,2,4-trimetylopentanu są chiralne. Odpowiedź uzasadnij.
(1 pkt) Halogenki organiczne RX reagują z metalicznym magnezem (w eterze dietylowym lub tetrahydrofuranie), tworząc halogenki o ogólnym wzorze RMgX. Produkty te, zwane związkami (odczynnikami) Grignarda, należą do związków metaloorganicznych, ponieważ zawierają wiązanie węgiel-metal. Związki Grignarda reagują ze związkami karbonylowymi, tworząc alkohole. Na przykład w reakcji z formaldehydem, H2C=O, dają alkohol pierwszorzędowy, z pozostałymi aldehydami dają alkohole drugorzędowe, a z ketonami alkohole trzeciorzędowe. Poniżej przedstawiono schemat opisanych reakcji. O OH C 1. RMgX, eter C + HOMgX R
Poniżej zdefiniowano podstawowe pojęcia z chemii analitycznej oraz przedstawiono uproszczoną procedurę oznaczania kwasu salicylowego w spirytusie salicylowym: roztwór mianowany – roztwór, którego stężenie molowe znane jest z dużą dokładnością, zwykle stosowany jako titrant w miareczkowaniach, miareczkowanie – metoda, w której roztwór mianowany reaguje zgodnie ze stechiometrią reakcji z analitem, czyli badanym (oznaczanym) składnikiem próbki, do momentu osiągnięcia punktu równoważnikowego (moment, w którym do analitu została wprowadzona ilość titranta równoważna ilości analitu); objętość lub masa titranta dodanego do osiągnięcia punktu końcowego, który powinien pokrywać się z punktem równoważnikowym, służy do obliczenia ilości substancji oznaczanej. Roztwór kwasu salicylowego (kwasu 2-hydroksybenzenokarboksylowego) w mieszaninie etanolu i wody to spirytus salicylowy.
(1 pkt)
Napisz w formie cząsteczkowej równanie reakcji zachodzącej podczas opisanego procesu miareczkowania (wodorotlenku z kwasem). Zastosuj wzory półstrukturalne (grupowe) lub uproszczone związków organicznych.
(2 pkt)
Oblicz, w procentach masowych, zawartość kwasu salicylowego w spirytusie salicylowym na podstawie przytoczonych wyników miareczkowania.
(1 pkt) W poniższym wzorze ilustrującym budowę cząsteczki ibuprofenu podkreśl symbol asymetrycznego atomu węgla.
Przygotowano wodne roztwory amoniaku i metyloaminy o stężeniach równych 1 mol · dm −. 3 Stałe dysocjacji amoniaku i metyloaminy są równe odpowiednio: K NH 3 = 1,78·10 −, 5 K CH 3NH 2 = 4,27·10 −. 4
(1 pkt)
Napisz w formie jonowej równanie reakcji metyloaminy z wodą. Zastosuj wzory półstrukturalne (grupowe) związków organicznych.
(1 pkt)
Uzupełnij poniższe zdanie. Podkreśl właściwe określenie spośród wymienionych w każdym nawiasie. Niższą wartość pH wykazuje roztwór (amoniaku / metyloaminy), ponieważ substancja ta jest (słabszą / mocniejszą) zasadą.
(1 pkt) Wartość pH roztworu, przy której aminokwas występuje głównie jako dipolowy jon obojnaczy nazywamy punktem izoelektrycznym pI tego aminokwasu. Punkt izoelektryczny kwasu 2-aminopropanowego (alaniny) pI = 6.
Poniżej przedstawiono wzory PGA i PLA, popularnych polimerów, które w pełni ulegają biodegradacji. O O OCH2C OCHC n CH3 n PGA PLA
(1 pkt)
Podaj nazwę klasy tworzyw sztucznych, do których zakwalifikujesz PGA i PLA.
(1 pkt)
Podaj wzór półstrukturalny (grupowy) monomeru PGA i nazwę monomeru PLA.
(1 pkt) sacharoza (aq) maltoza (aq) kleik skrobiowy I II III
Oceń, czy podane poniżej informacje są prawdziwe.
| Nr | Stwierdzenie | P | F |
|---|---|---|---|
| 1 | W probówce II zaobserwowano pozytywny wynik próby Trommera. | ||
| 2 | Po przeprowadzeniu hydrolizy stwierdzono, że tylko w probówce III jedynym ostatecznym produktem (monosaharydem) tego procesu była glukoza. | ||
| 3 | Po przeprowadzeniu hydrolizy stwierdzono, że tylko w probówce I ostatecznymi produktami tego procesu były glukoza i fruktoza. |
| 3 | Maksymalny stopień utlenienia, jaki pierwiastek X przyjmuje w związkach chemicznych, jest równy V. |
| 2 | Średnia szybkość reakcji rozkładu związku X jest tym większa, im mniejsze jest stężenie tego związku. |
| 3 | Zależność szybkości reakcji rozkładu związku X od czasu jest liniowa. |