Arkusz maturalny
(1 pkt) Atomy pierwiastka X tworzą jony X3+, których konfigurację elektronową można zapisać: s2 2s22p6 3s23p63d10
Uzupełnij poniższą tabelę, wpisując symbol pierwiastka X, dane dotyczące jego położenia w układzie okresowym oraz symbol bloku konfiguracyjnego (energetycznego) s, p lub d, do którego należy pierwiastek X. Symbol pierwiastka Numer okresu Numer grupy Symbol bloku
(2 pkt) 13 Jednym z pierwszych sztucznie otrzymanych radionuklidów był izotop azotu N. Powstał on 7 10 w wyniku napromieniowania izotopu boru 5B cząstkami α pochodzącymi z naturalnej 10 przemiany promieniotwórczej, jakiej ulega izotop polonu Po. 84
Napisz równania przemian promieniotwórczych opisanych powyżej. 210 Równanie przemiany, jakiej ulega izotop polonu Po: 84 13 Równanie przemiany, w której powstaje izotop azotu N: 7
(1 pkt) Poniżej podano wzory pięciu związków chemicznych.
Podkreśl te wzory, które przedstawiają związki chemiczne występujące w postaci kryształów jonowych (tak jak chlorek sodu), a nie zbiorów cząsteczek. CCl4 Li2O SO2 CS2 BaBr2
(1 pkt) Chlor tworzy tlenki, w których przyjmuje różne stopnie utlenienia. Tlenek, w którym chlor występuje na najwyższym stopniu utlenienia, otrzymuje się w reakcji odwodnienia (dehydratacji) kwasu chlorowego zawierającego chlor na tym samym stopniu utlenienia.
Napisz równanie reakcji otrzymywania tego tlenku powyższą metodą. Informacja do zadania 5 i 6 W dwóch jednakowych zbiornikach o objętości 2,0 dm3 każdy umieszczono oddzielnie takie same liczby moli substancji gazowych X i Y. Masa molowa substancji X jest dwa razy większa od masy molowej substancji Y. Temperatura w obu zbiornikach jest równa 481,3 K, a ciśnienie w zbiorniku z substancją X jest równe 2000,0 hPa.
(3 pkt) a) Podaj wartość ciśnienia panującego w zbiorniku z substancją Y. b) Oblicz, jaką wartość osiągnie ciśnienie w zbiorniku z substancją X, jeśli temperatura wzrośnie w nim o 100,0 K. Stała gazowa R = 83,1 dm 3 ⋅ hPa ⋅ mol − 1 ⋅ K − 1 . Wynik podaj z dokładnością do jednego miejsca po przecinku.
(1 pkt)
Wskaż gaz (X lub Y), który ma większą gęstość w warunkach normalnych. 4
(2 pkt) Stężenie procentowe nasyconego wodnego roztworu chlorku potasu o temperaturze 20 oC wynosi 25,37% masowych. Rozpuszczalność w wodzie tego związku w temperaturze 40 oC jest równa 40 g/100 g wody. W przedziale od 0 oC do 50 oC zależność rozpuszczalności chlorku potasu od temperatury jest liniowa. Korzystając z powyższych informacji, uzupełnij tabelę, a następnie narysuj wykres zależności rozpuszczalności chlorku potasu w wodzie od temperatury w przedziale od 0 oC do 50 oC. Rozpuszczalność, g/100 g H2O 50 40 H2O g 30 g/100 20 Rozpuszczalność, 10 0 0 10 20 30 40 50 60 Temperatura, ºC 5
| 20 oC | 40 oC | |
|---|---|---|
| Chlorek potasu |
(2 pkt) W 1,00 dm3 wody rozpuszczono 112,00 dm3 chlorowodoru odmierzonego w warunkach normalnych.
Oblicz stężenie procentowe otrzymanego kwasu solnego w procentach masowych. Załóż, że gęstość wody wynosi 1,00 g·cm–3. Wynik podaj z dokładnością do dwóch miejsc po przecinku.
(2 pkt) Pewna roślina rosnąca na glebie o odczynie kwasowym ma kwiaty w kolorze niebieskim, a gdy odczyn gleby jest zasadowy, jej kwiaty mają zabarwienie różowoczerwone. Gleba, na której posadzono tę roślinę, pierwotnie miała odczyn obojętny, ale do jej użyźnienia zastosowano siarczan(VI) amonu. a) Określ kolor, na jaki zabarwiły się kwiaty tej rośliny po użyciu siarczanu(VI) amonu. Kwiaty zabarwiły się na kolor .....................................................................................................
(2 pkt) W teorii Brönsteda sprzężoną parą kwas-zasada nazywa się układ złożony z kwasu oraz zasady, która powstaje z tego kwasu przez odłączenie protonu. CH3NH2 + H2O ⇄ CH3NH3 + + OH −
napisz wzory kwasów i zasad, które w tej reakcji tworzą sprzężone pary. 7. 8. 9a 9b 2 2 1 1 2 6
(1 pkt) W poniższej tabeli podano wartości stopnia dysocjacji trzech kwasów karboksylowych w ich wodnych roztworach o stężeniu 0,1 mol/dm3 w temperaturze 25 oC. Wzór związku Stopień dysocjacji, % HCOOH 4,15 CH COOH 3 1,33 C H COOH 6 5 2,50
(2 pkt) Przygotowano wodne roztwory kwasów HX i HY oraz ich soli NaX i NaY, wszystkie o stężeniach 1 mol/dm3. Stałe dysocjacji kwasowej HX i HY w temperaturze 25 oC są odpowiednio równe: Ka(HX) = 4,0·10–5, Ka(HY) = 2,3·10–2. a) Posługując się zapisem w formie cząsteczkowej, dopisz do podanych substratów produkty reakcji lub napisz, że przemiana nie zachodzi. NaX + HY → ............................................................................................................................... NaY + HX → ............................................................................................................................... b) Wskaż kwas (HX lub HY), którego roztwór o stężeniu 1 mol/dm3 ma wyższe pH.
(1 pkt) Do oceny mocy elektrolitu stosuje się stopień dysocjacji oraz stałą dysocjacji, jednak w tablicach chemicznych zwykle podawane są wartości stałej dysocjacji.
Wyjaśnij, dlaczego stała dysocjacji lepiej charakteryzuje moc elektrolitu. 7 Informacja do zadania 14 i 15 W temperaturze 700 K stężeniowa stała równowagi reakcji opisanej równaniem:
(2 pkt)
Oblicz stężenie równowagowe pary wodnej w temperaturze 700 K. Wynik podaj z dokładnością do jednego miejsca po przecinku.
(2 pkt) Korzystając z podanych w informacji wartości stężeń równowagowych reagentów,
oblicz i napisz, w jakim stosunku molowym występowały CO i H2 w gazie syntezowym użytym do realizacji opisanej przemiany. 8
(2 pkt) Do dwóch probówek wprowadzono po 5 cm3 wodnego roztworu chlorku chromu(III). Do każdej z nich dodano po 5 cm3 rozcieńczonej wody amoniakalnej i zaobserwowano wytrącenie się osadu o barwie szarozielonej. Następnie do pierwszej probówki dodano kilka cm3 stężonego roztworu wodorotlenku sodu, a do drugiej taką samą objętość kwasu solnego. Zaobserwowano, że szarozielony osad rozpuścił się w obu probówkach. a) Napisz w formie cząsteczkowej równanie reakcji chlorku chromu(III) z wodą amoniakalną.
(4 pkt) Aniony dichromianowe(VI) reagują z kationami żelaza(II) w środowisku kwasowym według Cr 2 O 7 2 − + Fe 2 + + H + ⎯⎯→ Cr 3 + + Fe 3 + + H 2 O a) Napisz w formie jonowej z uwzględnieniem oddawanych lub pobieranych elektronów (zapis jonowo-elektronowy) równania procesów redukcji i utleniania dokonujących się w czasie tej reakcji. b) Dobierz i uzupełnij współczynniki stechiometryczne w poniższym schemacie. …... Cr2O 7 2 − + …... Fe2+ + …... H+ ⎯⎯→ …... Cr3+ + …... Fe3+ + …... H2O c) Podaj stosunek molowy utleniacza do reduktora. 9
(2 pkt) W poniższej tabeli przedstawiono równania reakcji elektrodowych oraz odpowiadające im wartości potencjałów standardowych dwóch półogniw redoks tworzących tzw. ogniwo niklowo-kadmowe.
(1 pkt)
Oceń, który metal (cynk czy miedź) powinien być zastosowany do ochrony przed korozją w wilgotnym powietrzu stalowego przedmiotu narażonego na zarysowania.
(1 pkt) W niektórych środowiskach następuje zmiana biegunowości układu: metal podłoża – metal powłoki ochronnej, a tym samym zmiana charakteru powłoki. Przykładem może być powłoka cynowa na stali: w wilgotnym powietrzu wykazuje ona charakter katodowy, natomiast w warunkach beztlenowych stanowi powłokę anodową.
Dokończ poniższe zdanie, wpisując właściwą nazwę. Po mechanicznym uszkodzeniu cynowej powłoki na wewnętrznej stalowej powierzchni zamkniętej puszki z konserwą cyna ulega procesowi ................................................................. (utleniania / redukcji) 10
(1 pkt)
Narysuj wzór strukturalny lub półstrukturalny (grupowy) węglowodoru, w którego cząsteczce występuje osiem wiązań σ i jedno wiązanie π.
(3 pkt) Alkeny bardzo łatwo przyłączają bromowodór lub chlorowodór. Reakcje te nie wymagają użycia katalizatorów ani podwyższenia temperatury. Powstałe w wyniku tej przemiany halogenki alkilowe mogą ulegać reakcji podstawienia lub reakcji eliminacji. Temperatura pokojowa i użycie wody jako rozpuszczalnika sprzyja reakcji podstawienia, natomiast użycie alkoholowego roztworu wodorotlenku potasu w podwyższonej temperaturze (około 80 ºC) prowadzi do reakcji eliminacji. W obecności kwasu siarkowego(VI) alkeny mogą reagować także z wodą, dając alkohole. but-1-en ⎯⎯→ 2-chlorobutan ⎯⎯→ but-2-en ⎯⎯→ butan-2-ol 1 2 3 Skorzystaj z powyższej informacji i napisz równania reakcji 1, 2 oraz 3, stosując wzory półstrukturalne (grupowe) związków organicznych. Jeżeli reakcja wymaga użycia katalizatora, odpowiedniego środowiska lub podwyższenia temperatury, napisz to nad strzałką równania reakcji. 1: .................................................................................................................................................. 2: .................................................................................................................................................. 3: .................................................................................................................................................. 11
(3 pkt) Poniżej podano dwa ciągi przemian chemicznych, w wyniku których otrzymano związki organiczne B i D. światło KOH/ H 2 O [ O ] CH3–CH2–CH3 + Cl2 ⎯⎯⎯→ CH3–CHCl–CH3 ⎯⎯⎯⎯→ A ⎯⎯→ B światło KOH/ H 2 O [ O ] CH3–CH2–CH3 + Cl2 ⎯⎯⎯→ CH3–CH2–CH2Cl ⎯⎯⎯⎯→ C ⎯⎯→ D a) Narysuj wzór półstrukturalny (grupowy) związku oznaczonego literą B oraz podaj nazwę systematyczną związku oznaczonego literą D.
(1 pkt)
Uzupełnij poniższy schemat, tak aby otrzymać wzór izomeru geometryczngo cis węglowodoru o wzorze grupowym CH3–CH2–CH=CH–CH2–CH3 C C
(1 pkt)
Określ stopnie utlenienia atomów węgla w cząsteczce kwasu etanowego (octowego). Wypełnij tabelę, wpisując stopień utlenienia atomu węgla, którego symbol został podkreślony. 12
| CH –COOH 3 | CH –COOH 3 | |
|---|---|---|
| Stopnie utlenienia atomów węgla |
(1 pkt) Spośród poniższych wzorów wybierz wszystkie, które są wzorami izomerów 1,2-dimetylobenzenu (napisz numery, którymi je oznaczono). I II III IV CH3 CH3 CH3 CH3 H3 C CH3 CH3
(3 pkt) Reakcją pozwalającą wykryć w związkach organicznych grupę O CH3 – C – jest próba jodoformowa. Polega ona na reakcji związku organicznego z jodem w obecności NaOH w podwyższonej temperaturze. Po oziębieniu mieszaniny poreakcyjnej do temperatury pokojowej powstaje żółty, krystaliczny osad o charakterystycznym zapachu. Jeżeli badanym związkiem jest propanon (aceton), produktami próby jodoformowej są: trijodometan, etanian sodu (octan sodu), jodek sodu i woda. a) Korzystając z powyższych informacji, uzupełnij schemat, tak aby przedstawiał równanie opisanej reakcji w formie cząsteczkowej (wpisz wzory produktów reakcji i odpowiednie współczynniki stechiometryczne). b) Napisz wzór tego produktu przemiany, który tworzy żółty, krystaliczny osad o charakterystycznym zapachu. c) Napisz, czy próba jodoformowa pozwala na odróżnienie propanonu (acetonu) od etanalu, i uzasadnij swoje stanowisko. 13
(2 pkt)
Oceń prawdziwość poniższych zdań i uzupełnij tabelę. Wpisz literę P, jeżeli uznasz zdanie za prawdziwe, lub literę F, jeżeli uznasz je za fałszywe.
| Lp. | Zdanie | P/F |
|---|---|---|
| 1. | Zasadowy charakter amin związany jest z obecnością wolnej pary elektronowej atomu azotu grupy aminowej, umożliwiającej przyłączenie jonu H+. | |
| 2. | Wartości temperatury wrzenia amin alifatycznych są wyższe niż n-alkanów o porównywalnej masie molowej, gdyż między cząsteczkami amin tworzą się wiązania wodorowe. | |
| 3. | Fenyloaminę (anilinę) otrzymuje się przez utlenienie nitrobenzenu. |
(2 pkt) Pewien dwufunkcyjny związek organiczny ma masę molową równą 90 g/mol. W jego cząsteczce stosunek liczby atomów węgla, wodoru i tlenu wynosi 1:2:1. a) Napisz wzór sumaryczny opisanego związku. b) Wiedząc, że związek ten w roztworze wodnym dysocjuje z odszczepieniem jonu wodorowego oraz że jego cząsteczka jest achiralna, narysuj wzór półstrukturalny (grupowy) tego związku.
(1 pkt) Punkt izoelektryczny (pI) aminokwasu to pH roztworu, w którym cząsteczki tego aminokwasu występują głównie w formie jonów obojnaczych. Kwas 2-aminobutanodiowy (asparaginowy) jest dikarboksylowym aminokwasem o wzorze sumarycznym C4H7O4N. Jego punkt izoelektryczny pI = 2,87.
Narysuj wzór półstrukturalny (grupowy) jonu, który jest dominującą formą tego aminokwasu w roztworze o pH = 1. 14
(3 pkt) Badano działanie świeżo strąconego wodorotlenku miedzi(II) na próbki wodnych roztworów glukozy i fruktozy. Używając uniwersalnego papierka wskaźnikowego, zbadano także odczyn wodnych roztworów obu związków. Obserwacje zestawiono w tabeli. Korzystając z podanej informacji, uzupełnij poniższe zdania, wpisując w odpowiedniej formie gramatycznej określenia wybrane z poniższego zestawu. związek kompleksowy, kwasowy, zasadowy, obojętny, utleniający, redukujący, hydroksylowa, alkilowa, aldehydowa, ketonowa, aldoza, ketoza 1. Glukoza i fruktoza są białymi, krystalicznymi substancjami stałymi. Bardzo dobrze rozpuszczają się w wodzie. Odczyn ich wodnych roztworów jest ............................................ . 2. Reakcja glukozy z wodorotlenkiem miedzi(II) prowadzona na zimno potwierdza obecność w jej cząsteczce kilku grup .................................................................. związanych z sąsiednimi atomami węgla. Glukoza w reakcji z wodorotlenkiem miedzi(II) przeprowadzanej na gorąco wykazuje właściwości .................................................................................…., co wiąże się z obecnością w jej cząsteczce grupy ....................................................... . 3. Fruktoza, podobnie jak glukoza, tworzy z wodorotlenkiem miedzi(II) rozpuszczalne .................................................................................., dlatego obserwujemy powstanie szafirowego roztworu. Wynik reakcji fruktozy z wodorotlenkiem miedzi(II) prowadzonej w podwyższonej temperaturze wskazuje, że związek ten ma także właściwości .................................................................................…., mimo że fruktoza zaliczana jest do ....................................................... . 15 Odczynnik Badana substancja glukoza fruktoza Wodorotlenek miedzi(II) (na zimno) klarowny, szafirowy roztwór klarowny, szafirowy roztwór Wodorotlenek miedzi(II) (na gorąco) ceglastoczerwony osad ceglastoczerwony osad Papierek uniwersalny żółty żółty
(2 pkt) Zaprojektuj doświadczenie, którego przebieg pozwoli na rozróżnienie roztworów dwóch triglicerydów: trioleinianu glicerolu i tristearynianiu glicerolu. a) Uzupełnij schemat doświadczenia, wpisując nazwę odczynnika wybranego spośród - stężony wodny roztwór wodorotlenku sodu NaOH (aq) - woda bromowa Br2 (aq) - rozcieńczony wodny roztwór kwasu etanowego (octowego) CH3COOH (aq) Zgodnie z powyższym schematem do probówki I wprowadzono roztwór trioleinianu glicerolu w CCl4, a do probówki II roztwór tristearynianu glicerolu w tym samym rozpuszczalniku. Następnie do obu probówek dodano wybrany odczynnik i ich zawartość energicznie wymieszano.
(1 pkt) Ester metylowy kwasu 2-metylopropenowego (metakrylan metylu) jest monomerem poli(metakrylanu metylu).
Dokończ, stosując wzory półstrukturalne (grupowe), równanie reakcji polimeryzacji tego estru. COOCH3 n CH2=C CH3 16
(1 pkt) Poniżej przedstawiono wzór D-arabinozy (w projekcji Fischera). CHO H O C H H C OH H C OH CH2OH
Uzupełnij poniższy schemat, tak aby otrzymać wzór enancjomeru D-arabinozy. CHO C C C CH2OH 17