Arkusz maturalny
Chemia2018CZERWIECformuła 2007POBIERZ
Zadanie 1.
1 pkt(1 pkt) Atomy pewnego pierwiastka oznaczonego umownie symbolem X mają w stanie podstawowym s 2 2 s 2 2 p 6 3 s 2 3 p 6 3 d 10 4 s 2 4 p 5
Ładowanie…
Arkusz maturalny
(1 pkt) Atomy pewnego pierwiastka oznaczonego umownie symbolem X mają w stanie podstawowym s 2 2 s 2 2 p 6 3 s 2 3 p 6 3 d 10 4 s 2 4 p 5
Oceń, czy poniższe informacje są prawdziwe.
| Nr | Stwierdzenie | P | F |
|---|---|---|---|
| 1 | Pierwiastek X tworzy związek z wodorem o wzorze ogólnym HX. Wodny roztwór wodorku HX o stężeniu równym 0,1 mol·dm –3 ma pH ≈1,00. | ||
| 2 | Rozcieńczony wodny roztwór wodorku HX ma pH wyższe niż stężony wodny roztwór tego wodorku. | ||
| 3 | Najniższy stopień utlenienia, jaki pierwiastek X przyjmuje w związkach chemicznych, jest równy –I, a najwyższy wynosi VII. |
(1 pkt) Wpisz do tabeli symbole chemiczne pierwiastków opisanych niżej. 1. Niemetal, w którego atomie w stanie podstawowym liczba sparowanych elektronów walencyjnych trzeciej powłoki jest dwa razy większa niż liczba elektronów niesparowanych. 2. Pierwiastek, którego atom w stanie podstawowym ma następującą konfigurację elektronową: 1s22s22p63s23p64s13d5. 3. Pierwiastek, którego dwudodatni kation w stanie podstawowym ma 2 2 6 2 6 10 następującą konfigurację elektronową: 1s 2s 2p 3s 3p 3d .
(1 pkt) Źródłem energii w radioizotopowych generatorach termoelektrycznych jest 238Pu. Ten izotop powstaje w wyniku emisji cząstki β– przez jądra izotopu pewnego pierwiastka, który z kolei jest produktem bombardowania jąder 238U jądrami deuteru.
Napisz równania opisanych przemian, w wyniku których można otrzymać izotop plutonu 238Pu. Uzupełnij wszystkie pola.
(1 pkt) Na poniższym diagramie przedstawiono zmiany elektroujemności w skali Paulinga pierwiastków grup 1.–2. oraz 13.–17. układu okresowego (wartości elektroujemności
| Nr | Stwierdzenie | P | F |
|---|---|---|---|
| 1 | Pierwiastki, których elektroujemność przedstawiono na diagramie, należą do bloków konfiguracyjnych s, p i d układu okresowego. | ||
| 2 | W grupach 1.–2. oraz 13.–17. elektroujemność wszystkich pierwiastków wchodzących w ich skład maleje ze wzrostem numeru okresu. |
(2 pkt) Spośród związków chemicznych, których wzory podano poniżej, wybierz wszystkie, które odpowiadają opisowi podanemu w tabeli. KCl CO2 CS2 SO2 SO3 NaNO3 NCl3 Opis Wzór związku lub wzory związków Pomiędzy atomami w cząsteczce występują wiązania atomowe spolaryzowane, ale cząsteczka nie jest polarna. W cząsteczce występuje jedna niewiążąca para elektronowa atomu centralnego. Związek charakteryzuje się wysoką temperaturą topnienia, a po stopieniu przewodzi prąd.
Poniżej przedstawiono wykres rozpuszczalności w wodzie dwóch soli KI i KNO3 w zależności od temperatury.
(1 pkt)
Oceń, czy poniższe informacje są prawdziwe.
| Nr | Stwierdzenie | P | F |
|---|---|---|---|
| 1 | Po wprowadzeniu 100 g azotanu(V) potasu do 100 g wody i po ogrzaniu mieszaniny do temperatury 40 °C, na dnie zlewki pozostaje około 38 g substancji stałej. | ||
| 2 | Po ochłodzeniu do temperatury 20 °C nasyconych w temperaturze 60 °C roztworów obu soli otrzymano w zlewce z roztworem jodku potasu roztwór nasycony, a zlewce z roztworem azotanu(V) potasu – roztwór nienasycony. |
(2 pkt) Do 150 g roztworu jodku potasu nasyconego w temperaturze 15 °C dodano 100 g tej soli i zawartość zlewki ogrzano do temperatury 65 °C.
W dwóch zlewkach, w których znajdowała się taka sama ilość wody, rozpuszczono: w zlewce pierwszej – amoniak, a w zlewce drugiej – chlorowodór. Użyto takich samych objętości obu gazów, odmierzonych w tych samych warunkach ciśnienia i temperatury.
(1 pkt)
Oceń, w której zlewce znajdowała się większa liczba jonów. Odpowiedz uzasadnij. Większa liczba jonów znajdowała się w zlewce, w której rozpuszczono ………………………
(1 pkt) Przygotowane wodne roztwory amoniaku i chlorowodoru zmieszano i otrzymano roztwór o odczynie kwasowym.
Napisz, zgodnie z teorią Brønsteda, w formie jonowej skróconej równanie reakcji, która powoduje kwasowy odczyn otrzymanego roztworu.
(2 pkt) Przeprowadzono doświadczenie, w którym do czterech ponumerowanych zlewek I–IV 3 3 zawierających po 100 cm wodnego roztworu wodorotlenku sodu o stężeniu 0,1mol ⋅ dm− dodano wodne roztwory różnych substancji i wodę destylowaną zgodnie z poniższym rysunkiem. 100 cm3 KOH (aq), 50 cm3 Ba(OH)2 (aq), 100 cm3 HCl (aq), . 3 . 3 . 3 c = 0,1 mol mol ⋅ dm− dm-3 c = 0,1 mol mol ⋅ dm-3 dm− c = 0,1 mol mol ⋅ dm− dm-3 100 cm3 H2O
Uzupełnij poniższą tabelę – podaj wartość pH wodnego roztworu wodorotlenku sodu o stężeniu 0,1 mol · dm –3 oraz wpisz numery zlewek, w których pH otrzymanego roztworu było niższe albo było wyższe od pH roztworu wyjściowego, albo nie uległo zmianie w czasie doświadczenia. pH NaOH (aq), c=0,1 mol · dm –3 Numery zlewek, w których w czasie doświadczenia pH roztworu obniżyło się wzrosło nie uległo zmianie
(2 pkt)
Oblicz, jaką objętość wody należy dodać do 200 cm3 roztworu kwasu octowego o stężeniu 0,1 mol · dm–3, aby w temperaturze 25 °C stopień dysocjacji osiągnął wartość równą 4%. K CH 3 COOH = 1,8 ⋅ 10 –5
W pięciu probówkach – oznaczonych literami od A do E – znajdują się roztwory następujących substancji: wodorotlenku sodu, siarczanu(VI) magnezu, azotanu(V) ołowiu(II), azotanu(V) amonu oraz jodku potasu. Probówki są ułożone w przypadkowej kolejności. W celu identyfikacji ich zawartości przeprowadzono doświadczenie polegające na zmieszaniu parami niewielkich ilości roztworów z probówek od A do E. Wyniki doświadczenia przedstawiono w tabeli:
| Probówki | A | B | C | D | E |
|---|---|---|---|---|---|
| A | ↓ | ↑ | ↓ | b.o. | |
| B | ↓ | b.o. | ↓ | b.o. | |
| C |
(1 pkt)
Podaj wzory substancji znajdujących się w probówkach od A do E. A: .…...……..…… B: …..…..….….… C: …...…..….…… D: …..….…..…… E: …..…..……
(1 pkt)
Zapisz w formie jonowej skróconej równanie reakcji, która zachodzi po zmieszaniu roztworów siarczanu(VI) magnezu i wodorotlenku sodu.
W oddzielnych naczyniach umieszczono po 100 cm3 wodnych roztworów kwasów jednoprotonowych o wzorach HA i HB i stężeniach 0,1 mol · dm–3. Do każdego naczynia dodawano porcjami wodny roztwór wodorotlenku sodu o stężeniu 0,1 mol · dm–3. Za pomocą pehametru mierzono pH każdej mieszaniny reakcyjnej. Wyniki pomiarów przedstawiono na wykresie. Dla każdego z kwasów zaznaczono punkt równoważnikowy (PR), czyli wartość pH roztworu otrzymanego po zmieszaniu roztworów zawierających stechiometryczne ilości kwasu i wodorotlenku sodu.
(1 pkt)
Uzupełnij poniższe zdania – wybierz i podkreśl jedno właściwe określenie spośród podanych w każdym nawiasie. 1. Różna wartość pH wyjściowych roztworów wynika z tego, że użyto elektrolitów o różnej mocy. Kwas HA użyty w doświadczaniu to (mocny / słaby) elektrolit, a kwasem HB może być kwas (solny / octowy). 2. Wartość pH w punkcie równoważnikowym dla kwasu HB wynosi 7, co oznacza, że po dodaniu do roztworu tego kwasu stechiometrycznej ilości wodnego roztworu wodorotlenku sodu stężenie kationów wodorowych i stężenie anionów wodorotlenkowych w roztworze są (jednakowe / różne). Wartość stężenia jonów wodorotlenkowych w tym roztworze jest równa (1 · 10–14 / 1 · 10–7).
(1 pkt) Wartość pH w punkcie równoważnikowym dla kwasu HA wynosi 8,70.
Napisz w formie jonowej skróconej równanie reakcji, która powoduje, że roztwór w punkcie równoważnikowym nie ma odczynu obojętnego. Zastosuj wzór ogólny kwasu HA.
(2 pkt)
Oblicz masę bromku potasu KBr w opisanej mieszaninie.
(1 pkt)
Zapisz w formie jonowej skróconej równanie reakcji zachodzącej po dodaniu nadmiaru wodnego roztworu ortofosforanu(V) sodu do otrzymanej mieszaniny.
(2 pkt)
Napisz w formie jonowej skróconej równania reakcji tlenku ołowiu(II) z wodnym roztworem kwasu siarkowego(VI) i z wodnym roztworem wodorotlenku potasu.
(2 pkt)
Oblicz masę azotanu(V) ołowiu(II), który wzięto do reakcji rozkładu, jeśli w wyniku zachodzącego procesu otrzymano łącznie 21,75 dm3 tlenku azotu(IV) i tlenu odmierzonych w temperaturze 480 °C i pod ciśnieniem 1013 hPa. Przyjmij, że reakcja rozkładu zaszła z wydajnością równą 100%. Wynik podaj z dokładnością do pierwszego miejsca po przecinku. Uniwersalna stała gazowa R = 83,14 hPa · dm3 · mol–1 · K–1.
Tetratlenek triołowiu (minia ołowiowa) to związek o wzorze Pb3O4. W tym związku ołów występuje na dwóch różnych parzystych stopniach utlenienia. W praktyce laboratoryjnej jest stosowany często w procesach utleniania i redukcji, np. w reakcji z udziałem jonów manganu(II) zachodzącej według poniższego schematu: Mn 2 + + Pb3O4 + H3O + → MnO − 4 + Pb 2 + + H2O
(1 pkt)
Napisz stopnie utlenienia ołowiu w Pb3O4 oraz podaj liczbę moli elektronów potrzebnych do zredukowania jednego mola tego związku do metalicznego ołowiu.
(2 pkt)
Napisz w formie jonowej z uwzględnieniem oddawanych lub pobieranych elektronów (zapis jonowo-elektronowy) równanie procesu redukcji i równanie procesu utleniania zachodzących podczas reakcji Pb3O4 z udziałem jonów Mn2+.
Do reaktora wprowadzono pod ciśnieniem atmosferycznym gazową substancję X i zapoczątkowano reakcje chemiczną, w wyniku której powstał gaz Y. Po pewnym czasie, w temperaturze T1, ustaliła się równowaga opisana równaniem: X (g) Y (g) Δ H > 0 Na wykresie przedstawiono wyniki pomiaru stężeń reagentów X i Y w trakcie trwania procesu oraz po ustaleniu się stanu równowagi dynamicznej w temperaturze T1. Następnie powtórzono ten eksperyment przy tym samym stężeniu początkowym substancji X i tym samym ciśnieniu, ale w temperaturze T2 wyższej od temperatury T1.
(1 pkt)
Zaznacz wykres, który przedstawia zmianę stężenia reagentów w czasie trwania procesu pod ciśnieniem atmosferycznym w temperaturze T2 (linia przerywana), wyższej niż temperatura T1 (linia ciągła). A. B.
(1 pkt)
Oceń, czy zmieni się (wzrośnie albo zmaleje), czy też nie ulegnie zmianie wydajność reakcji otrzymywania substancji Y, jeśli w układzie będącym w stanie równowagi nastąpi wzrost ciśnienia w warunkach izotermicznych. Odpowiedź uzasadnij.
(1 pkt) W poniższej tabeli zestawiono długości wiązania między atomami węgla w cząsteczkach etanu, etenu i etynu.
(2 pkt)
Uzupełnij poniższe zdania. Wpisz w wyznaczone miejsca, w odpowiedniej formie, określenie: mniejsza niż, większa niż lub taka sama jak. Przyjmij, że wymienione gazy zachowują się jak gazy doskonałe. 1. W tych samych warunkach ciśnienia i temperatury gęstość etanu jest ……………………….……………………………. gęstość etenu. Gęstości obu gazów w tych warunkach są ……………………….………………………… gęstość etynu. 2. W wyższej temperaturze, przy takim samym ciśnieniu, gęstość propanu jest …………..……………………………………….… gęstość tego gazu w temperaturze niższej. 3. W naczyniu, w którym znajduje się w pewnej temperaturze 16 g metanu, panuje ciśnienie …………..………………………………………….. w innym naczyniu, o tej samej objętości, w którym w identycznej temperaturze znajduje się propan o masie 44 g.
(2 pkt) Podczas spalania 0,25 mola pewnego węglowodoru przebiegła reakcja chemiczna zilustrowana C n H 2 n + 1,5 n O 2 → n CO 2 + n H 2 O W wyniku opisanej przemiany otrzymano 46,5 g mieszaniny tlenku węgla(IV) i pary wodnej.
Związek o wzorze ogólnym CnH2n może być alkenem lub cykloalkanem – węglowodorem o budowie pierścieniowej. Dwa węglowodory o wzorze C6H12 są względem siebie izomerami. Węglowodór A ulega reakcji substytucji przebiegającej według mechanizmu rodnikowego, a w jego cząsteczce znajdują się cztery drugorzędowe atomy węgla, jeden pierwszorzędowy oraz jeden trzeciorzędowy. Produktem reakcji węglowodoru B z bromowodorem, przebiegającej zgodnie z regułą Markownikowa, jest 2-bromo-3-metylopentan.
| Wzór węglowodoru A | Wzór węglowodoru B |
|---|---|
| nazwa systematyczna węglowodoru A | nazwa systematyczna węglowodoru B |
(2 pkt)
Narysuj wzory półstrukturalne (grupowe) węglowodorów A i B oraz podaj ich nazwy systematyczne.
(1 pkt)
Uzupełnij zdanie – wybierz i podkreśl jedno określenie spośród podanych w każdym nawiasie. Chlorobenzen otrzymuje się w reakcji związku X z chlorem w obecności chlorku żelaza(III) w reakcji (substytucji / addycji / kondensacji) przebiegającej według mechanizmu (rodnikowego / nukleofilowego / elektrofilowego).
(2 pkt)
Napisz w formie cząsteczkowej równanie reakcji 2. oraz w formie jonowej skróconej równanie reakcji 3., jeśli produktem reakcji 3., oprócz fenolu, jest także wodorowęglan sodu. Zastosuj wzory półstrukturalne (grupowe) lub uproszczone związków organicznych. Równanie reakcji 2.: Równanie reakcji 3.:
W laboratorium chemicznym cykloheksanon łatwo można otrzymać z cykloheksanolu, jeżeli jako utleniacz zastosuje się dichromian(VI) potasu w obecności CH3COOH.
(2 pkt)
Opisz zmianę barwy roztworu podczas opisanej reakcji oraz napisz wzór związku chromu, który można wydzielić jako ciało stałe, z mieszaniny reagentów po przeprowadzeniu opisanego procesu. Stopień utleniania atom chromu atom węgla w substratach w produktach
(1 pkt)
Uzupełnij tabelę. Wpisz stopnie utleniania atomów chromu oraz atomów węgla zmieniające się w trakcie zachodzenia reakcji utleniania cykloheksanolu do cykloheksanonu.
(1 pkt)
Narysuj wzór półstrukturalny (grupowy) lub uproszczony jednego cyklicznego izomeru cykloheksanonu, który jest aldehydem.
(2 pkt) Z cykloheksanolu lub cykloheksanonu można otrzymać kwas adypinowy, który jest ważnym surowcem w produkcji włókien poliamidowych, takich jak poliamid-6,6, którego fragment struktury przedstawia poniższy wzór. O NH C H 2 C H 2 C H 2 C H 2 CH2 CH2 NH C CH2 CH2 CH 2 C H 2 C n O
W probówce I umieszczono kilka kryształków fenolu C6H5OH i dolano wody destylowanej. Następnie zawartość probówki ogrzano aż do powstania klarownego roztworu. Otrzymany roztwór ochłodzono do temperatury pokojowej i zaobserwowano, że zawartość probówki zmętniała. Do probówki II wprowadzono kilka kropli bezbarwnego alkoholu benzylowego C6H5CH2OH i dolano wody destylowanej. Zawartość probówki energicznie wymieszano i otrzymano mętną emulsję. Doświadczenie przeprowadzono pod wyciągiem.
(1 pkt) Do przygotowanych w sposób opisany powyżej zawartości probówki I i zawartości probówki II dodano pewien odczynnik. Zaobserwowano, że w probówce I powstał klarowny roztwór, a w probówce II nie stwierdzono zmiany wyglądu znajdującej się w niej emulsji.
Uzupełnij schemat doświadczenia – podkreśl wzór odczynnika, który dodano do mieszaniny fenolu z wodą i do mieszaniny alkoholu benzylowego z wodą.
(1 pkt)
Napisz w formie jonowej skróconej równanie reakcji, której przebieg był przyczyną obserwowanych zmian po dodaniu wybranego odczynnika. Zastosuj wzory półstrukturalne (grupowe) lub uproszczone reagentów organicznych.
Aldehydy i ketony ulegają reakcji z wodą, w wyniku czego tworzą diole. Ta reakcja – nazywana reakcją hydratacji – jest odwracalna, a jej wydajność zależy od struktury związku karbonylowego, np. wodny roztwór metanalu zawiera 0,1% aldehydu i 99,9% produktu jego hydratacji, ale wodny roztwór propanonu zawiera 99,9% ketonu i 0,1% diolu (w temperaturze około 20 ºC). Propanon reaguje z wodą zgodnie z równaniem: O OH H3 C C CH3 + H2O H3 C C OH H3 C Opisana reakcja w czystej wodzie zachodzi powoli, ale jest katalizowana zarówno przez kwas, jak i przez zasadę. Reakcja hydratacji katalizowana zasadą zachodzi etapami zilustrowanymi poniższymi równaniami (kropkami zaznaczono wolne elektrony walencyjne atomów tlenu). O O C C H3 C CH3 + OH H3 C OH H3 C H O O H3 C C OH + HOH H3 C C OH + OH H3 C H3 C
(1 pkt)
Uzupełnij poniższe zdania – wybierz i podkreśl jedno określenie spośród podanych w każdym nawiasie. Hydratacja propanonu jest reakcją (addycji / eliminacji / substytucji). Mechanizm opisanej reakcji jest (elektrofilowy / nukleofilowy / rodnikowy). Przyłączenie jonu hydroksylowego do atomu węgla grupy karbonylowej w cząsteczce propanonu jest możliwe, ponieważ ten atom jest obdarzony cząstkowym ładunkiem (dodatnim / ujemnym) wskutek polaryzacji wiązania z atomem (tlenu / węgla / wodoru).
(1 pkt)
Oceń, czy poniższe informacje są prawdziwe.
| Nr | Stwierdzenie | P | F |
|---|
| Wzór kwasu | Stała dysocjacji K a |
|---|---|
| CH −CH −CH −COOH 3 2 2 | −5 1,5 ⋅10 |
| CH −CH −CHCl−COOH 3 2 | −3 1,4 ⋅10 |
| CH −CHCl−CH −COOH 3 2 | −5 8,9 ⋅10 |
| CH Cl−CH −CH −COOH 2 2 2 | −5 3,0 ⋅10 |
(1 pkt) W poniższej tabeli zestawiono wartości stałej dysocjacji (w temperaturze 25 ºC) kwasu butanowego i jego monochloropochodnych.
Odpowiedź P/F zachowano w układzie oryginalnego arkusza.
(1 pkt)
Oceń, czy cząsteczka tego tripeptydu jest chiralna. Odpowiedź uzasadnij.
(1 pkt)
Napisz wzory półstrukturalne (grupowe) cząsteczek tych aminokwasów, których grupa aminowa uczestniczyła w tworzeniu wiązań w tripeptydzie.
(1 pkt)
Oceń, czy poniższe informacje są prawdziwe.
Odpowiedź P/F zachowano w układzie oryginalnego arkusza.
(1 pkt) W wyniku kwasowej hydrolizy mieszaniny roztworów disacharydów I i II otrzymano fruktozę oraz trzy izomeryczne D-aldoheksozy, wśród których jedną była D-glukoza.
Uzupełnij schemat, tak aby powstał wzór Fischera tej spośród otrzymanych aldoheksoz, która ma inną niż D-glukoza konfigurację przy dwóch asymetrycznych atomach węgla.
(1 pkt) Przeprowadzono doświadczenie z udziałem obu disacharydów. Do wodnych roztworów disacharydów I i II, znajdujących się w oddzielnych probówkach, dodano wodny roztwór siarczanu(VI) miedzi(II) oraz nadmiar wodnego roztworu wodorotlenku sodu. Powstałe roztwory następnie ogrzano.
Podaj numer związku, który w opisanym doświadczeniu uległ reakcji prowadzącej do powstania ceglastego osadu.
| 3 | W grupach 1.–2. oraz 13.–17. największą elektroujemność ma pierwiastek danej grupy o najmniejszej liczbie atomowej Z. |
| 3 | W temperaturze około 87,5 °C stężenie molowe nasyconego roztworu jodku potasu jest takie samo jak stężenie molowe nasyconego roztworu azotanu(V) potasu. |
| b.o. |
| b.o. |
| b.o. |
| D | ↓ | ↓ | b.o. | ↓ |
| E | b.o. | b.o. | b.o. | ↓ |
| ↓ – oznacza, że po zmieszaniu roztworów wydziela się osad ↑ – oznacza, że po zmieszaniu roztworów wydziela się gaz lub wyczuwalny jest charakterystyczny zapach b.o. – oznacza, że po zmieszaniu roztworów nie obserwuje się objawów zachodzenia reakcji |
(1 pkt)
Opisz zmiany barwy roztworu, w którym przebiegała opisana wyżej reakcja z udziałem jonów Mn2+. Barwa roztworu przed wprowadzeniem Pb3O4 po wprowadzeniu Pb3O4
| 1 | W wyniku opisanej reakcji zmienia się hybrydyzacja orbitali walencyjnych drugiego atomu węgla z sp2 w cząsteczce ketonu na sp3 w cząsteczce diolu. | ||
| 2 | Cząsteczka diolu, który powstaje w opisanej reakcji, występuje w postaci enancjomerów. | ||
| 3 | W opisanej reakcji organiczny anion będący produktem pośrednim pełni funkcję zasady Brønsteda. |