Arkusz maturalny
(1 pkt) Atomy pierwiastka X tworzą kationy X2+ o następującej konfiguracji elektronowej: s2 2s22p6 3s23p63d10
Podaj symbol pierwiastka X, określ jego położenie w układzie okresowym i blok energetyczny (konfiguracyjny), do którego pierwiastek ten należy. Symbol pierwiastka Numer okresu Numer grupy Symbol bloku
(1 pkt) Pewien orbital atomowy opisują liczby kwantowe o następujących wartościach: główna liczba kwantowa n = 4 poboczna liczba kwantowa l = 2 magnetyczna liczba kwantowa ml = 0
Uzupełnij poniższe zdanie, wybierając symbol podpowłoki, do której należy ten orbital, oraz maksymalną liczbę elektronów na tej podpowłoce. Podkreśl wybrany symbol podpowłoki i liczbę elektronów. Opisany orbital należy do podpowłoki ( 4s / 4p / 4d / 4f ), na której maksymalna liczba elektronów wynosi ( 2 / 6 / 10 / 14 ).
(1 pkt) Poniżej przedstawiono wzory elektronowe dwóch cząsteczek.
Określ liczbę wiązań σ i π w cząsteczkach, których budowę elektronową ilustrują oba wzory. Wzór I Wzór II Liczba wiązań σ Liczba wiązań π
(1 pkt) Poniższy schemat przedstawia początkowy fragment szeregu promieniotwórczego toru. Numerami w kółkach oznaczono kolejne nuklidy, a strzałkami przemiany jądrowe, jakim te nuklidy ulegają. 87 88 89 90 liczba atomowa Z
Napisz równanie przemiany jądrowej oznaczonej na schemacie numerem III. Podaj symbole oraz wartości liczby masowej i liczby atomowej jąder, będących substratami i produktami tej przemiany.
(1 pkt) Poniżej zamieszczono schematy ilustrujące budowę cząsteczek wybranych związków kowalencyjnych (schematy nie uwzględniają proporcji rozmiarów atomów). Każdemu schematowi przyporządkuj wzór związku chemicznego, którego cząsteczkom można przypisać geometrię zilustrowaną tym schematem. Wzory wybierz spośród BCl3 CH4 CO2 H2S N2O3 PH3 4
(1 pkt) W dwóch probówkach oznaczonych numerami I i II umieszczono taką samą ilość wiórków magnezowych. Następnie do probówek wprowadzono jednakowe objętości kwasu solnego o temperaturze 25 ºC ale różnych stężeniach. Przebieg doświadczenia ilustruje poniższy rysunek. kwas solny o stężeniu 0,5
(2 pkt) Poniżej podano wartości standardowej entalpii tworzenia trzech związków chemicznych. CO2 (g) H 1 – 394 kJ·mol–1 CaO (s) H 2 – 635 kJ·mol–1 CaCO3 (s) H 3 – 1207 kJ·mol–1
(1 pkt) W dwóch probówkach znajdowała się woda destylowana o temperaturze 25 ºC. Do probówki I wprowadzono pewną liczbę moli soli A, a do probówki II – taką samą liczbę moli soli B. Stwierdzono, że w probówce I powstały roztwór jest cieplejszy od użytej wody destylowanej, natomiast zawartość probówki II nieco ochłodziła się w czasie rozpuszczania w niej soli B. Wiedząc, że do przygotowania roztworów użyto chlorku magnezu i azotanu(V) amonu, a standardowe entalpie rozpuszczania w wodzie tych soli wynoszą ΔHº (MgCl2) = – 154 kJ·mol–1 ΔHº (NH4NO3) = 26 kJ·mol–1
napisz wzór soli, której roztwór otrzymano w probówce I.
(2 pkt) W pewnych warunkach temperatury i ciśnienia, innych niż warunki normalne, odmierzono 1,00 dm3 gazowego paliwa, którego 55% objętości stanowił propan, 44% objętości stanowił butan, a 1% objętości – składniki niepalne.
Oblicz objętość tlenku węgla(IV), który powstanie w tych samych warunkach temperatury i ciśnienia w wyniku całkowitego spalenia odmierzonej objętości paliwa zgodnie z równaniami C3H8 + 5O2 → 3CO2 + 4H2O i 2C4H10 + 13O2 → 8CO2 + 10H2O Wynik podaj z dokładnością do drugiego miejsca po przecinku. 6
(1 pkt) Wiedząc, że każdy roztwór jest elektrycznie obojętny, ustal wartość stężenia molowego x anionów siarczanowych(VI) w badanym roztworze. Wynik podaj z dokładnością do jednego miejsca po przecinku.
(1 pkt)
Napisz w formie jonowej skróconej równanie reakcji odpowiedniego składnika badanego roztworu z chlorem, w wyniku której powstała opisana substancja. Próbkę badanego roztworu (o składzie podanym w tabeli) poddan o działaniu chloru. W wyniku reakcji roztwór zabarwił się na kolor żółtopomarańczowy . Substancją, która spowodowała to zabarwienie, była czerwonobrunatna lotna ciecz o charakterystycznym ostrym zapachu. Substancja ta reaguje z większością metali oraz niekt órymi niemetalami, a także z nienasyconymi związkami organicznymi.
(2 pkt) a) Uzupełnij tabelę, wpisując wartość stężenia jonów OH– oraz wartość pH i pOH roztworu wodnego, w którym stężenie jonów H+ jest równe 10–9 mol·dm–3. b) Określ odczyn opisanego roztworu. 7
| [H+], mol·dm–3 | [OH–], mol·dm–3 | pH | pOH |
|---|---|---|---|
| 10–9 |
(2 pkt) Do 150,00 cm3 wodnego roztworu NaOH o stężeniu 0,54 mol·dm–3 dodano 50,00 cm3 kwasu solnego o stężeniu 2,02 mol·dm–3.
Oblicz pH otrzymanego roztworu.
| Wzór kwasu | Stała dysocjacji K a |
|---|---|
| HF | 6,3 10–4 |
| HClO | 5,0 10–8 |
| HClO 2 | 1,0 10–2 |
| HNO 2 | 2,0 10–4 |
(1 pkt) Związek między mocą kwasu Brönsteda i sprzężonej z tym kwasem zasady w roztworach Ka Kb = Kw gdzie Ka oznacza stałą dysocjacji kwasu, Kb stałą dysocjacji sprzężonej zasady, a Kw iloczyn jonowy wody, którego wartość wynosi 1,0 10–14 w temperaturze 298 K. W poniższej tabeli podano wartości stałej dysocjacji wybranych kwasów w temperaturze 298 K.
(3 pkt) a) Napisz w formie jonowej skróconej równania reakcji oznaczonych numerami I i II. I .................................................................................................................................................. II .................................................................................................................................................. b) Napisz w formie cząsteczkowej równanie reakcji oznaczonej numerem III.
(1 pkt)
Określ charakter chemiczny (kwasowo-zasadowy) wodorotlenku kobaltu(II). 9
(2 pkt) Badano szybkość trzech reakcji chemicznych zachodzących zgodnie z równaniami: A → B 2D → E F + G → H Na wykresach przedstawiono zależność szybkości tych reakcji od stężeń molowych ich substratów oznaczonych symbolami A, D i F. Reakcja I Reakcja II Reakcja III vI vII vIII c A c D c F vI, vII, vIII – szybkości reakcji I, II i III c A , c D , c F – stężenia molowe substratów A, D i F Rząd reakcji ze względu na wybrany substrat to wykładnik potęgi, w której stężenie molowe danego substratu występuje w równaniu kinetycznym tej reakcji. a) Przeanalizuj powyższe wykresy i uzupełnij tabelę, określając rząd reakcji I ze względu na substrat A oraz rząd reakcji III ze względu na substrat F. b) Dokończ poniższy zapis, tak aby otrzymać równanie kinetyczne reakcji II. vII k 10
| Reakcja | I | II | III |
|---|---|---|---|
| Rząd reakcji | drugi |
(2 pkt)
Napisz w formie jonowej skróconej równania reakcji, które zachodzą w buforze amonowym po dodaniu mocnego kwasu (reakcja I) i mocnej zasady (reakcja II). I ..................................................................................................................................................
(1 pkt) W buforze amonowym reakcja cząsteczek amoniaku z cząsteczkami wody zachodzi w stopniu, który można pominąć. Przyczyną cofnięcia tej reakcji jest obecność kationów amonowych wprowadzonych do roztworu przez rozpuszczenie chlorku amonu, który jest całkowicie zdysocjowany.
Oceń prawdziwość poniższych zdań. Wpisz do tabeli literę P, jeżeli zdanie jest prawdziwe, lub literę F, jeśli jest fałszywe.
| Zdanie | P/F |
|---|---|
| 1. W próbce buforu amonowego liczba moli jonów NH jest równa liczbie moli 4 chlorku amonu wprowadzonego do roztworu. | |
| 2. W próbce buforu amonowego liczba moli jonów OH– jest równa liczbie moli amoniaku wprowadzonego do roztworu. | |
| 3. W próbce buforu amonowego liczba moli cząsteczek NH jest równa liczbie moli 3 amoniaku wprowadzonego do roztworu. |
(1 pkt) O pH roztworu buforowego decyduje rodzaj zawartej w nim sprzężonej pary kwas–zasada oraz stosunek stężenia kwasu i sprzężonej z nim zasady.
Oceń, jak wpłynie na pH buforu amonowego rozcieńczenie go wodą destylowaną. Uzupełnij poniższe zdanie, wpisując określenie wzrośnie, zmaleje lub nie zmieni się. Po rozcieńczeniu buforu amonowego jego pH ............................................................................ 11
(3 pkt) Do wodnego roztworu chromianu(VI) potasu dodano kilka kropli rozcieńczonego kwasu siarkowego(VI) i stwierdzono, że roztwór zmienił barwę z żółtej na pomarańczową. Świadczyło to o powstaniu anionów dichromianowych(VI) (reakcja I). Następnie do otrzymanego roztworu wprowadzono kilka kropli roztworu wodorotlenku potasu i roztwór z powrotem stał się żółty (reakcja II). a) Napisz w formie jonowej skróconej równania reakcji I i II. I .................................................................................................................................................. II ................................................................................................................................................. b) Spośród poniższych zdań wybierz wszystkie, które są wnioskami wynikającymi
| Kolejność wydzielania na katodzie | I | II | III |
|---|---|---|---|
| Nazwa pierwiastka |
(2 pkt) W 1 dm3 wody rozpuszczono azotan(V) srebra(I) AgNO3, azotan(V) miedzi(II) Cu(NO3)2 oraz azotan(V) sodu NaNO3, otrzymując roztwór o jednakowych stężeniach molowych kationów. Przez otrzymany roztwór przepuszczono ładunek elektryczny w warunkach umożliwiających wydzielenie na katodzie kolejno trzech pierwiastków. a) Uzupełnij poniższą tabelę, wpisując nazwy lub symbole pierwiastków w kolejności ich wydzielania na katodzie. b) Wiedząc, że w doświadczeniu użyto elektrod grafitowych, określ, jaki pierwiastek wydzielił się na anodzie. Odpowiedź uzasadnij, pisząc równanie reakcji anodowej. 12
(2 pkt) Zaprojektuj ogniwo galwaniczne, w którym półogniwo Ni│Ni2+ będzie pełnić funkcję anody. a) Uzupełnij poniższy schemat, wpisując symbole lub wzory odczynników wybranych Ni Ni(NO3)2 (aq) Pb Pb(NO3)2 (aq) Zn Zn(NO3)2 (aq) Anoda galwanometr Katoda
(2 pkt) W reakcji z wodnym roztworem manganianu(VII) potasu eten utlenia się do etano-1,2-diolu (glikolu etylenowego). Wyznacz stopnie utlenienia atomów węgla w cząsteczce etenu i cząsteczce etano-1,2-diolu oraz określ liczbę moli elektronów oddawanych przez 1 mol etenu w opisanej reakcji. Stopnie utlenienia atomów węgla w cząsteczce etenu Stopnie utlenienia atomów węgla w cząsteczce etano-1,2-diolu 13
(2 pkt) Na przykładzie reakcji chloru z etanem i chloru z benzenem porównaj mechanizm reakcji substytucji, którym ulegają węglowodory nasycone i aromatyczne. Uzupełnij poniższe zdania, wybierając nazwy spośród podanych w nawiasach (wybrane nazwy podkreśl). 1. Etan ulega reakcji substytucji ( elektrofilowej / nukleofilowej / wolnorodnikowej ). Drobiny, które reagują bezpośrednio z cząsteczkami etanu, to ( atomy chloru Cl / cząsteczki chloru Cl2 / aniony chlorkowe Cl– ). Są one ( rodnikami / elektrofilami / nukleofilami ), które powstają z cząsteczek chloru pod wpływem ( światła / FeCl3 jako katalizatora / rozpuszczalnika ). 2. Benzen ulega reakcji substytucji ( elektrofilowej / nukleofilowej / wolnorodnikowej ). Drobiny, które reagują bezpośrednio z cząsteczkami benzenu, są ( rodnikami / elektrofilami / nukleofilami ). Powstają one z cząsteczek chloru pod wpływem ( światła / FeCl3 jako katalizatora / rozpuszczalnika ).
(2 pkt) Odczynnik Tollensa, potocznie nazywany amoniakalnym roztworem tlenku srebra, otrzymuje się przez dodanie wody amoniakalnej do wodnego roztworu AgNO3. Potoczna nazwa odczynnika nie jest poprawna, ponieważ jon O2– nie występuje w roztworach wodnych. Początkowo wytrąca się czarnobrunatny osad tlenku srebra(I). W miarę dodawania kolejnych porcji wody amoniakalnej osad ten ulega roztworzeniu, ponieważ jony srebra(I) tworzą z cząsteczkami amoniaku jony kompleksowe o wzorze Ag(NH 3 ). 2 W wyniku tej reakcji powstaje bezbarwny roztwór, który jest odczynnikiem Tollensa. a) Uzupełnij poniższe zapisy, tak aby otrzymać równania (w formie jonowej) opisanych reakcji. Wpisz wzory produktów oraz brakujące współczynniki stechiometryczne. ….... Ag+ + ….... OH– → .......................................................................................................... ….... Ag2O + ..….. NH3 + ..….. H2O → ................................................................................... b) Określ odczyn roztworu będącego odczynnikiem Tollensa. 14
(1 pkt) W roztworze o odczynie zasadowym ketony, których cząsteczki zawierają grupę hydroksylową –OH przy atomie węgla połączonym z atomem węgla grupy karbonylowej (α-hydroksyketony), ulegają izomeryzacji. Przemianę tę ilustruje poniższy schemat. CH2OH CHOH CHO - - OH OH C O C OH H C OH
(1 pkt) Poniżej przedstawiono wzory (w projekcji Hawortha) ilustrujące budowę wybranych mono- i disacharydów. I II III
Wskaż wszystkie sacharydy, które dają pozytywny wynik próby Tollensa. 15
(3 pkt) Reakcja glukozy z odczynnikiem Tollensa przebiega zgodnie z poniższym schematem: CH2OH–(CHOH)4–CHO + Ag(NH 3 ) 2 + OH– → → CH2OH–(CHOH)4–COO– + Ag + NH3 + H2O a) Napisz w formie jonowej z uwzględnieniem pobranych lub oddanych elektronów (zapis jonowo-elektronowy) równania procesów redukcji i utleniania. b) Dobierz i uzupełnij współczynniki stechiometryczne w poniższym schemacie. ...... CH2OH–(CHOH)4–CHO + ...... Ag(NH 3 ) 2 + ...... OH– →
(3 pkt) Pewien alkan o rozgałęzionym łańcuchu węglowym poddano chlorowaniu, otrzymując dwie izomeryczne monochloropochodne o masie molowej M = 92,5 g·mol–1. a) Napisz wzór sumaryczny alkanu poddanego chlorowaniu. b) Napisz wzory półstrukturalne (grupowe) obu otrzymanych monochloropochodnych tego alkanu oraz podaj ich nazwy systematyczne. 16
(1 pkt) Porównanie efektu cieplnego reakcji katalitycznego uwodornienia alkenów pozwala na porównanie trwałości tych związków. Im mniej ciepła wydziela się w reakcji uwodornienia jednego mola danego alkenu, tym jest on trwalszy. Tak określona trwałość alkenów układa się R R R H R H R R R H R H C C > C C > C C ≈ C C ≈ C C > C C R R R R H R H H R H H H największa najmniejsza zbliżona trwałość trwałość trwałość R oznacza grupę alkilową.
(2 pkt)
Uzupełnij poniższą charakterystykę glicerolu (propano-1,2,3-triolu), wybierając jedno określenie spośród podanych w każdym nawiasie. Wybrane określenia podkreśl. 1. W warunkach panujących w laboratorium glicerol jest cieczą, która ( miesza się / nie miesza się ) z wodą i z innymi rozpuszczalnikami polarnymi, a z rozpuszczalnikami niepolarnymi, np. z benzenem, może tworzyć ( emulsje / zawiesiny ). 2. Ponieważ atomom węgla i tlenu w cząsteczkach glicerolu można przypisać hybrydyzację sp3, cząsteczki glicerolu ( są / nie są ) płaskie. 17
(2 pkt) W wyniku hydrolizy peptydu o wzorze sumarycznym C8H15O4N3 otrzymano mieszaninę alaniny o wzorze CH3CH(NH2)COOH i glicyny o wzorze CH2(NH2)COOH. Ustal, z ilu reszt alaniny i z ilu reszt glicyny składał się badany peptyd. Posługując się trzyliterowymi symbolami aminokwasów (Ala i Gly), napisz wszystkie możliwe sekwencje badanego peptydu.
(2 pkt) Etanol w reakcji z sodem wykazuje właściwości kwasowe. W wyniku tej reakcji powstaje etanolan sodu o wzorze C 2 H 5 O Na , który jest związkiem o charakterze soli. Mając do dyspozycji etanolan sodu, zaplanuj doświadczenie, w którym, wykonując jedną próbę, wykażesz, że etanol ma bardzo słabe właściwości kwasowe. a) Uzupełnij poniższy schemat doświadczenia, wpisując nazwy potrzebnych etanol woda destylowana wodny roztwór wodorotlenku sodu wodny roztwór oranżu metylowego etanolowy roztwór fenoloftaleiny kryształy etanolanu sodu b) Opisz możliwe do zaobserwowania w czasie doświadczenia zmiany potwierdzające fakt, że właściwości kwasowe etanolu są bardzo słabe. 18
(1 pkt) Paliwa do silników wysokoprężnych wytwarzane z ropy naftowej można zastąpić biopaliwami, które otrzymuje się, ogrzewając w obecności katalizatora oleje roślinne z dużą ilością alkoholu. Produktami tej reakcji są glicerol oraz ester kwasu tłuszczowego i użytego alkoholu. Proces ten można zilustrować ogólnym równaniem, w którym R1 i R2 oznaczają CH2OOCR1 CH2OH katalizator CHOOCR1 + 3 R2OH CHOH + 3 R1 COOR2 CH2OOCR1 CH2OH olej roślinny alkohol glicerol biopaliwo
(1 pkt)
Podaj nazwę zaznaczonych na schemacie kropkami oddziaływań między atomami dwóch sąsiednich łańcuchów poli(tereftalano-1,4-fenyloamidu).
(1 pkt) Kewlar otrzymuje się w reakcji polikondensacji dwóch rodzajów monomerów, z których jednym jest chlorek kwasu 1,4-benzenodikarboksylowego (tereftalowego).
Uzupełnij poniższy schemat syntezy kewlaru, wpisując wzór brakującego monomeru.
(1 pkt) Zakwalifikuj kewlar do odpowiedniej grupy tworzyw. Podkreśl odpowiedź A, B, C lub D. A. poliamidy B. poliestry C. tworzywa fenolowe D. żywice epoksydowe 20