Arkusz maturalny
(2 pkt) Pewien pierwiastek X tworzy anion prosty o konfiguracji elektronowej atomu argonu. W stanie podstawowym w powłoce walencyjnej atomu pierwiastka X dwa orbitale p mają niesparowane elektrony.
Napisz symbol pierwiastka X oraz podaj konfigurację elektronową powłoki walencyjnej atomu tego pierwiastka.
(3 pkt) Przeanalizuj budowę następujących cząsteczek i jonów: CH4, H3O + , NH3, CO2 i napisz wzór tej drobiny, a) w której wiążąca para elektronowa pochodzi od jednego atomu. b) w której wszystkie elektrony walencyjne biorą udział w tworzeniu wiązań. c) która ma kształt liniowy.
(2 pkt) Pomiędzy cząsteczkami, w których obecne są atomy wodoru związane bezpośrednio z silnie elektroujemnymi atomami niemetalu (fluoru, tlenu, azotu), tworzą się wiązania wodorowe mające wpływ na właściwości fizyczne związku. CH3OH, CH3COCH3, CH3F, CH3NH2, CH3CH3, CH3Cl
wybierz i napisz wzory tych, których cząsteczki tworzą wiązania wodorowe. Wiązania wodorowe utrudniają przejście związku w stan gazowy, ponieważ powodują asocjację cząsteczek – łączenie się ich w większe agregaty. Wiązania te są tym silniejsze, im bardziej elektroujemny jest atom niemetalu będący donorem pary elektronowej. CH3CH3, CH3NH2, CH3OH zgodnie ze wzrastającą lotnością (od najmniejszej do największej).
(1 pkt) Pierwsza energia jonizacji (Ej) to minimalna energia potrzebna do oderwania jednego elektronu od obojętnego atomu. Na poniższym wykresie przedstawiono zmiany pierwszej energii jonizacji pierwiastków uszeregowanych według liczb atomowych.
Oceń prawdziwość poniższych zdań i uzupełnij tabelę. Wpisz literę P, jeżeli uznasz zdanie za prawdziwe, lub literę F, jeżeli uznasz je za fałszywe.
| Zdanie | P/F | |
|---|---|---|
| 1. | W szeregu pierwiastków: lit, beryl, węgiel i azot wraz ze wzrostem liczby atomowej obserwujemy zależność polegającą na tym, że im więcej elektronów znajduje się na powłoce zewnętrznej, tym większa jest wartość pierwszej energii jonizacji. | |
| 2. | W szeregu pierwiastków: hel, neon, argon, krypton i ksenon wraz ze wzrostem liczby atomowej obserwujemy zwiększanie się promienia atomowego i wzrost wartości pierwszej energii jonizacji. | |
| 3. | Magnez ma mniejszy promień atomowy niż glin i większą wartość pierwszej energii jonizacji. |
(1 pkt)
Napisz równanie reakcji wytwarzania trytu w wyższych warstwach atmosfery. Uzupełnij poniższy schemat.
(1 pkt)
Podaj w przybliżeniu, w ilu dm3 wody będącej w naturalnym obiegu znajduje się 1 mol atomów trytu.
(1 pkt) Próbkę wody o objętości 10 cm3 umieszczono w naczyniu i szczelnie zamknięto. Na podstawie poniższego wykresu przedstawiającego zależność liczby atomów trytu w 1 cm3 wody od czasu oszacuj, ile atomów trytu pozostanie w próbce wody o objętości 10 cm3 po 40 latach. 5
(2 pkt) Sporządzono 200 g roztworu zawierającego 100 g sacharozy. Sacharozę poddano reakcji C12H22O11 + H2O ⎯HCl ⎯→ ⎯ C6H12O6 + C6H12O6 Reakcję przerwano w momencie, gdy całkowite stężenie cukrów redukujących w roztworze było równe 40% masowych.
Oblicz stężenie sacharozy, wyrażone w procentach masowych, w roztworze po przerwaniu reakcji. W obliczeniach przyjmij przybliżone wartości mas molowych: M C 12 H 22 O 11 = 342 g · mol −, 1 M C H O = 180 g · mol −. 1
| Kwas | Zasada |
|---|---|
| NH 3 | |
| CH NH 3 2 |
(2 pkt) Zgodnie z teorią Brönsteda kwas i sprzężona z nim zasada różnią się o jeden proton, przy czym im silniejszy jest kwas, tym słabsza jest sprzężona z nim zasada. a) Uzupełnij poniższą tabelę, wpisując wzory brakującej sprzężonej zasady i brakującego sprzężonego kwasu. b) Korzystając z zamieszczonej powyżej informacji, wskaż najsłabszą spośród Cl − , HS − , CH3COO −, C6H5O −. Najsłabszą zasadą jest .................................................................................................................. 6
(2 pkt) Zmierzono pH wodnych roztworów czterech soli o stężeniu 0,01 mol · dm − 3 i wyniki zestawiono w poniższej tabeli. Wzór soli RCOONH 4 R COONH 1 4 R COONa 1 R COONa 2 pH 6,0 6,5 7,9 8,1
| Numer probówki | Odczyn roztworu | ||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 | 2 | 3 | 4 | ||||||||||
| Numer probówki | 1 | ↓ | ↓ | – |
(3 pkt) W probówkach 1–4 znajdują się (w nieznanej kolejności) wodne roztwory następujących substancji: AgNO3, BaCl2, ZnSO4, NaCl. W celu zidentyfikowania zawartości probówek zbadano odczyn wodnego roztworu każdej soli oraz zmieszano kolejno ze sobą roztwory z poszczególnych probówek. Wyniki przeprowadzonych doświadczeń zapisano w poniższej tabeli. Oznaczenia zastosowane w tabeli: „↓”- strącanie osadu lub zmętnienie roztworu; „–”- brak objawów reakcji a) Korzystając z powyższej informacji, napisz wzory substancji znajdujących się w probówkach 1–4. 1: ........................... 2: ........................... 3: ........................... 4: ........................... b) Napisz w formie jonowej skróconej równania reakcji, które umożliwiły identyfikację substancji znajdującej się w probówce 3. 7
(2 pkt) W reaktorze o objętości 1 dm3 przebiegła przemiana zgodnie z równaniem A + B ⇄ C + D. Do reakcji użyto 2 mole substancji A i nadmiar substancji B. Po ustaleniu się stanu równowagi stwierdzono, że w mieszaninie poreakcyjnej znajduje się 0,4 mola substancji A. Stała równowagi tej reakcji w temperaturze prowadzenia procesu jest równa 1.
Oblicz, ile moli substancji B użyto do tej reakcji. Wynik podaj z dokładnością do liczby całkowitej.
(1 pkt) Na poniższym wykresie zilustrowano zmianę energii podczas przebiegu reakcji opisanej równaniem A (s) + AB2 (g) ⇄ 2AB (g). E AB (g) A (s) + AB2 (g) przebieg reakcji
Oceń, jak zmieni się (wzrośnie czy zmaleje) wydajność reakcji otrzymywania produktu AB, jeżeli w układzie będącym w stanie równowagi nastąpi a) wzrost temperatury w warunkach izobarycznych (p = const). b) wzrost ciśnienia w warunkach izotermicznych (T = const). 8
(4 pkt) MnO 2 4 − + H + → MnO − 4 + MnO2 + H2O a) Napisz w formie jonowej z uwzględnieniem liczby oddawanych lub pobieranych elektronów (zapis jonowo-elektronowy) równania procesów redukcji i utleniania zachodzących podczas tej przemiany. b) Dobierz i uzupełnij współczynniki stechiometryczne w poniższym schemacie. .......... MnO 2 4 − + .......... H + → .......... MnO − 4 + .......... MnO2 + .......... H2O c) Napisz, jakie funkcje pełnią jony MnO 4 2 − w tej reakcji.
(1 pkt) Rozpuszczalność substancji trudno rozpuszczalnej charakteryzują dwie wielkości: • iloczyn rozpuszczalności (KSO), który opisuje stan równowagi między osadem trudno rozpuszczalnej substancji a stężeniem jej jonów w roztworze • rozpuszczalność molowa (S), która wyrażona jest stężeniem molowym substancji w jej roztworze nasyconym. Wartości liczbowe podane są dla temperatury 25 oC.
(1 pkt)
Oceń prawdziwość poniższych zdań i uzupełnij tabelę. Wpisz literę P, jeżeli uznasz zdanie za prawdziwe, lub literę F, jeżeli uznasz je za fałszywe.
| Zdanie | P/F | |
|---|---|---|
| 1. | W ogniwie zbudowanym z półogniw: Cd|Cd2+ i Sn|Sn2+ katodę stanowi półogniwo Cd|Cd2+. | |
| 2. | Kationy Cu2+ wykazują większą tendencję do przyłączania elektronów niż kationy Zn2+. | |
| 3. | Siła elektromotoryczna ogniwa Ag|Ag+||Au3+|Au jest w warunkach standardowych równa 2,32 V. |
(2 pkt) W celu oczyszczenia miedzi prowadzi się elektrolizę wodnego roztworu siarczanu(VI) miedzi(II) na elektrodach, z których jedną stanowi czysta miedź, a drugą miedź zanieczyszczona. Podczas tego procesu miedź i metale o niższym standardowym potencjale redukcji niż miedź ulegają na anodzie utlenieniu, natomiast na katodzie osadza się czysta miedź. Płyta miedziana zawierająca ok. 98% miedzi zanieczyszczona jest niklem. W celu uzyskania czystej miedzi płytę poddano elektrorafinacji. Korzystając z powyżej informacji, napisz równania wszystkich reakcji, zachodzących na elektrodach podczas elektrorafinacji.
(1 pkt)
Napisz, z jakim biegunem (dodatnim czy ujemnym) źródła prądu stałego połączona jest ta elektroda, której masa wzrasta podczas procesu elektrorafinacji. 10
(3 pkt) Reakcja A + 2B ⇄ C przebiega w temperaturze T według równania kinetycznego v = k·cA·cB 2. Początkowe stężenie substancji A było równe 2 mol · dm −, 3 a substancji B było równe 3 mol · dm −. 3 Szybkość początkowa tej reakcji była równa 5,4 mol · dm −· 3 s −. 1 a) Oblicz stałą szybkości reakcji w temperaturze T, wiedząc, że dla reakcji przebiegającej według równania kinetycznego v = k·cA·cB 2 stała szybkości k ma jednostkę: mol −· 2 dm 6· s −. 1 b) Korzystając z powyższych informacji, oblicz szybkość reakcji w momencie, gdy przereaguje 60% substancji A. Wynik podaj z dokładnością do czwartego miejsca po przecinku. 11 Informacja do zadania 20. i 21. W laboratorium chemicznym alkany można otrzymać kilkoma sposobami, między innymi w reakcji halogenków alkilów z sodem przeprowadzonej w podwyższonej temperaturze. Przemiana ta prowadzi do wydłużenia łańcucha węglowego. Charakterystycznymi dla alkanów są przemiany z substancjami niepolarnymi. Taką reakcją jest podstawienie, np. atomu chloru w miejsce atomu wodoru, przebiegające pod wpływem światła lub ogrzania. Powstająca w tej przemianie monochloropochodna może – w podwyższonej temperaturze i w alkoholowym roztworze wodorotlenku potasu – ulegać reakcji eliminacji, tworząc związek nienasycony. Powstały alken przyłącza wodę w obecności kwasu siarkowego(VI), dając alkohol. Opisane przemiany można przedstawić poniższym schematem. CH3Cl ⎯ ⎯→ 1 CH3CH3 ⎯ ⎯→ 2 CH3CH2Cl ⎯ ⎯→ 3 CH2=CH2 ⎯ ⎯→ 4 CH3CH2OH
(2 pkt)
Napisz, stosując wzory półstrukturalne (grupowe) związków organicznych, równania reakcji oznaczonych na podanym schemacie numerami 1, 3. Skorzystaj z informacji i w równaniach reakcji (nad strzałkami) napisz warunki, w jakich zachodzą te przemiany. 1.: .................................................................................................................................................. 3.: ..................................................................................................................................................
(2 pkt) a) Określ, według jakiego mechanizmu: elektrofilowego, nukleofilowego czy rodnikowego przebiega reakcja oznaczona na schemacie numerem 2. b) Określ, czy nieorganiczny reagent reakcji oznaczonej na schemacie numerem 4 jest czynnikiem elektrofilowym, czy nukleofilowym.
(1 pkt)
Podaj liczbę wszystkich wiązań σ i wiązańπ w cząsteczce związku organicznego o wzorze: CH≡CCHO 12 Informacja do zadania 23. i 24. Jedną z ogólnych metod określania struktury związku jest degradacja – rozpad cząsteczki związku o nieznanej strukturze na kilka mniejszych cząsteczek, łatwiejszych do zidentyfikowania. Metoda ta jest wykorzystywana do określania położenia podwójnego wiązania w cząsteczkach alkenów. Stosowane jest wówczas ich utlenianie, np. za pomocą roztworu KMnO4, prowadzone w środowisku kwasowym. Podczas tej reakcji, w zależności od budowy cząsteczki alkenu, mogą powstać kwasy karboksylowe, ketony lub tlenek węgla(IV). R1 R Z ugrupowania (R2 C =) powstaje keton, z ugrupowania (H C=) powstaje kwas, a tlenek
(2 pkt) Pewien alken utleniany nadmiarem KMnO4 w środowisku kwasowym daje dwa różne kwasy karboksylowe, zaś w reakcji 1 mola tego alkenu z 1 molem wodoru powstaje n-heksan. a) Napisz wzór półstrukturalny (grupowy) tego alkenu. b) Podaj nazwy systematyczne dwóch kwasów karboksylowych powstałych podczas utleniania tego alkenu.
| 2-metyloprop-1-enu | but-2-enu |
|---|---|
(1 pkt) W dwóch nieoznakowanych kolbach znajdowały się dwa alkeny (każdy w innym naczyniu). Wiadomo, że jednym związkiem był 2-metyloprop-1-en, a drugim but-2-en. W celu odróżnienia 2-metyloprop-1-enu od but-2-enu przeprowadzono doświadczenie, podczas którego do obu naczyń dodano zakwaszony, wodny roztwór KMnO4. Korzystając z powyższych informacji, wymień po jednej obserwacji, która pozwoli na odróżnienie obu związków. Uzupełnij poniższą tabelę. Obserwacja potwierdzająca obecność w kolbie 13
(2 pkt) Buta-1,3-dien to związek o wzorze CH2=CH–CH=CH2. Jest on produktem wyjściowym do otrzymywania kauczuku syntetycznego. Polimeryzacja buta-1,3-dienu może przebiegać w położeniach 1, 4 lub 1, 2. W pierwszym przypadku powstają makrocząsteczki o nienasyconych łańcuchach liniowych, w drugim przypadku łańcuch główny polimeru nie zawiera podwójnych wiązań, natomiast występują one w łańcuchach bocznych.
Napisz wzory merów obu polimerów, powstających w reakcji polimeryzacji buta-1,3-dienu, wiedząc, że mer to najmniejszy, powtarzający się fragment budowy łańcucha polimeru.
(1 pkt)
Określ stopnie utlenienia atomów węgla (podkreślone symbole) w cząsteczkach, których wzory podano w tabeli. Wzór cząsteczki CH CH OH 3 2 HCHO HCOOH Stopień utlenienia atomu węgla
(2 pkt) Związek organiczny X o wzorze sumarycznym C7H6O2 ulega reakcji hydrolizy. Produktami tej reakcji w środowisku kwasowym są związki Y i Z. Substancja Y, jako jedyny przedstawiciel swojego szeregu homologicznego, ma właściwości redukujące. Związek Z w reakcji z chlorkiem żelaza(III) daje związek kompleksowy o fioletowej barwie. a) Podaj nazwy grup związków, do których należą substancje organiczne X, Y i Z. X: ........................................ Y: ........................................ Z: ........................................ b) Napisz, stosując wzory półstrukturalne (grupowe) związków organicznych, równanie reakcji hydrolizy kwasowej związku organicznego X. 14
(1 pkt) Dwa związki organiczne A i B są względem siebie izomerami. W wyniku bromowania zarówno związku A jak i związku B powstaje kwas 2,3-dibromobutanowy.
Narysuj wzory strukturalne związków A i B, tak aby jednoznacznie wskazywały na występujący w nich rodzaj izomerii.
(1 pkt) Cząsteczki glicerolu, kwasu palmitynowego C15H31COOH i kwasu stearynowego C17H35COOH są achiralne, ale cząsteczki związku powstającego w reakcji glicerolu z tymi kwasami mogą być chiralne.
Narysuj wzór triglicerydu, zawierającego reszty kwasów palmitynowego i stearynowego, którego cząsteczki są chiralne.
(1 pkt) L-arabinoza jest aldopentozą, w cząsteczce której grupa -OH przy atomie węgla połączonym z grupą aldehydową znajduje się po przeciwnej stronie niż grupy -OH przy pozostałych asymetrycznych atomach węgla. Na podstawie podanej informacji uzupełnij rysunek, tak aby był on wzorem L-arabinozy w projekcji Fischera. H O C C C C CH2OH 15
| Egzamin maturalny | z chemii |
|---|---|
| Poziom rozszer | zony |
| a do zadania 32. i 33. | |
| doświadczenie zilustrowane poniż | szym rys |
| dny substancji X | Roztwór |
| I | |
(2 pkt) Zaprojektuj doświadczenie, które pozwoli na rozróżnienie wodnych roztworów dwóch cukrów: glukozy i fruktozy. a) Uzupełnij schemat doświadczenia, wpisując nazwę użytego odczynnika wybranego świeżo wytrącony wodorotlenek miedzi(II) woda bromowa z dodatkiem wodnego roztworu wodorowęglanu sodu wodny roztwór azotanu(V) srebra z dodatkiem wodnego roztworu amoniaku. I II b) Napisz, jakie obserwacje potwierdzą obecność glukozy w probówce I i fruktozy w probówce II po wprowadzeniu tych substancji do wybranego odczynnika (wypełnij poniższą tabelę). Barwa zawartości probówki 28. 29. 30. a) 31b) 1 1 1 1 1 16 przed zmieszaniem reagentów po zmieszaniu reagentów Probówka I Probówka II
(1 pkt) Korzystając z przeprowadzonego doświadczenia, określ charakter chemiczny substancji X.
(3 pkt) a) Spośród wymienionych związków: benzen, etanol, propanal, kwas aminoetanowy (glicyna) wybierz ten, którego użyto w doświadczeniu jako substancję X, i napisz jego nazwę. b) Napisz w formie jonowej skróconej równania reakcji przebiegających w probówkach I i II. Zastosuj wzory półstrukturalne (grupowe). 17
(1 pkt) Pewne reakcje chemiczne, którym ulegają niektóre aminokwasy wchodzące w skład białek, stosuje się jako próby rozpoznawcze na obecność białka. Jedną z takich prób jest reakcja ksantoproteinowa. Przeprowadzono doświadczenie, w którym do znajdującego się w probówce białka jaja kurzego dodano stężony kwas azotowy(V) i zaobserwowano pojawienie się osadu o żółtej barwie. Spośród podanych poniżej wzorów aminokwasów podkreśl wzór tego, którego obecność w białku spowodowała powstanie żółtego osadu. H2 N CH COOH CH2 H2 N CH COOH H2 N CH COOH CH OH N COOH CH2 SH H CH3 OH
(2 pkt)
Uzupełnij poniższe zdania dotyczące właściwości białek, wpisując w odpowiedniej formie gramatycznej określenia wybrane z poniższego zestawu. denaturacja, wysolenie, roztwór właściwy, roztwór koloidalny, zawiesina, polarne, niepolarne, hydratacja, dysocjacja, odwracalny, nieodwracalny 1. Białko jaja kurzego rozpuszcza się w wodzie, tworząc ......................................................... . Każda cząsteczka białka w roztworze posiada tzw. otoczkę solwatacyjną. Solwatacja cząsteczek białka jest możliwa ze względu na obecność ........................................ grup hydroksylowych, karboksylowych i aminowych w łańcuchach bocznych aminokwasów. 2. Otoczkę solwatacyjną białek można zniszczyć przez dodanie do roztworu soli, np. NaCl, której jony są silniej solwatowane. Widoczne jest wtedy wytrącenie białka z roztworu, zwane ........................................... . Proces ten jest ................................................ . Pod wpływem wysokiej temperatury, soli metali ciężkich czy też stężonych kwasów lub zasad białka wytrącają się z roztworów w sposób .................................................. . Zjawisko to nosi nazwę ......................................................... . 18
| kwasowy |
| 2 | ↓ | ↓ | ↓ | kwasowy |
| 3 | ↓ | ↓ | – | obojętny |
| 4 | – | ↓ | – | obojętny |
| anż metylowy | KOH (aq) |