Transkrypcja grafiki: PodkreĞl wszystkie wymienione poniĪej wielkoĞci, których wzrost wskazują strzaáki
A
B
(2 pkt)
Na rysunku przedstawiono schemat ukáadu okresowego pierwiastków (bez lantanowców
i aktynowców), na którym umieszczono strzaáki A i B odpowiadające kierunkom zmian
wybranych wielkoĞci charakteryzujących pierwiastki chemiczne.
oznaczone literami A i B.
Dla pierwiastków 1. grupy strzaáka A wskazuje kierunek wzrostu
najwyĪszego stopnia utlenienia promienia atomowego promienia jonowego
2. Dla pierwiastków grup 1.–2. i 13.–17. okresu III strzaáka B wskazuje kierunek wzrostu
najwyĪszego stopnia utlenienia promienia atomowego charakteru metalicznego
(1 pkt)
Na poniĪszym schemacie ukáadu okresowego pierwiastków (bez lantanowców i aktynowców)
zaznaczono poáoĪenie trzech pierwiastków oznaczonych numerami I, II oraz III.
Wypeánij tabelĊ, wpisując literĊ P, jeĪeli informacja jest prawdziwa, lub literĊ F, jeĪeli
jest faászywa.
II
II
I
III
Informacja
P/F
1. Pierwiastek I jest aktywnym metalem. Tworzy wodorek, w którym wodór przyjmuje stopieĔ utlenienia równy – I.
2. Atomy pierwiastka II mają silniejszą tendencjĊ do przyáączania elektronu niĪ atomy pierwiastka III. W konsekwencji pierwiastek II jest silniejszym utleniaczem niĪ pierwiastek III.
3. Wodorki pierwiastków II oraz III, rozpuszczając siĊ w wodzie, ulegają dysocjacji jonowej. Staáa dysocjacji wodorku pierwiastka II jest wiĊksza od staáej dysocjacji wodorku pierwiastka III.
(2 pkt)
Na poniższym wykresie przedstawiono zależność pewnej makroskopowej wielkości
charakteryzującej pierwiastki chemiczne w funkcji ich liczby atomowej Z.
0
10
20
0
40
50 Z
a) Opisz oś pionową wykresu, podając nazwę tej wielkości oraz jednostkę, w jakiej jest
ona wyrażana.
Pierwsza energia jonizacji E1 to najmniejsza energia potrzebna do oddzielenia pierwszego
(o najwyższej energii) elektronu od atomu. Poniższy wykres przedstawia zależność pierwszej
energii jonizacji atomów pierwiastków z czterech pierwszych okresów układu okresowego
od liczby atomowej Z tych pierwiastków.
(1 pkt)
Radioaktywny izotop galu o liczbie masowej równej 67 jest stosowany w medycynie
nuklearnej. Otrzymuje siĊ go w reakcji zachodzącej podczas bombardowania protonami jąder
izotopu cynku o liczbie masowej równej 68.
(1 pkt)
W stanie podstawowym atom galu ma jeden niesparowany elektron.
Uzupeánij zdania. Wybierz i podkreĞl symbol typu podpowáoki oraz wartoĞü gáównej
i pobocznej liczby kwantowej spoĞród podanych w nawiasach.
Niesparowany elektron atomu galu w stanie podstawowym naleĪy do podpowáoki typu
(s / p / d). Gáówna liczba kwantowa n opisująca stan tego elektronu wynosi (2 / 3 / 4),
a poboczna liczba kwantowa l jest równa (0 / 1 / 2 / 3).
(2 pkt)
Gal jest metalem, który roztwarza siĊ w mocnych kwasach oraz mocnych zasadach.
W reakcjach tych tworzy sole, przechodząc na stopieĔ utlenienia III. Drugi produkt tych
reakcji jest taki sam jak w reakcjach glinu z mocnymi kwasami i zasadami. PoniĪej
przedstawiono schemat reakcji galu z mocnymi kwasami i zasadami.
+ H3O+
(aq)
[Ga(H2O)6]3+
(aq)
1
Ga (s)
+ OH
–
(aq)
–
[Ga(OH) 4] (aq)
2
(2 pkt)
Po wrzuceniu 0,720 g magnezu do 0,150 dm3 kwasu solnego o stĊĪeniu 0,120 mol · dm–3
Mg + 2H3O+ ĺ Mg2+ + H2 + 2H2O
Transkrypcja grafiki: 4.
5.
6.
7.
8.
1
1
1
2
2
Oblicz stĊĪenie molowe kwasu solnego w momencie, gdy przereagowaáo 20% masy
magnezu. W obliczeniach przyjmij, Īe objĊtoĞü roztworu siĊ nie zmienia. Wynik podaj
z dokáadnoĞcią do dwóch miejsc po przecinku.
6 Egzamin maturalny z chemii
Informacja do zadaĔ 9.–12.
Kwas ortoborowy H3BO3 jest bardzo sáabym jednoprotonowym kwasem, który w roztworach
wodnych dziaáa nie jako donor protonów, lecz jako akceptor jonów wodorotlenkowych,
H3BO3 + 2H2O U H3O+ + [B(OH)4]–
(1 pkt)
Nazwij typ wiązania (ze wzglĊdu na sposób jego powstawania), jakie tworzy siĊ miĊdzy
atomem boru w cząsteczce kwasu ortoborowego i anionem wodorotlenkowym.
(1 pkt)
Wedáug teorii Arrheniusa kwasy to związki dysocjujące w roztworze wodnym na kationy
wodoru i aniony reszty kwasowej. Brønsted zdefiniowaá kwasy jako donory protonów.
Oznacza to, Īe kwasy to cząsteczki i jony oddające proton. Zgodnie z teorią Lewisa kwasem
nazywamy atom, cząsteczkĊ lub jon bĊdący akceptorem jednej lub kilku par elektronów.
Wybierz teoriĊ kwasów i zasad, zgodnie z którą H3BO3 – na podstawie reakcji z wodą
opisanej powyĪej – jest kwasem. Uzupeánij poniĪsze zdanie, podkreĞlając nazwisko
autora tej teorii.
Na podstawie opisanej reakcji z wodą moĪna stwierdziü, Īe H3BO3 jest kwasem wedáug teorii
kwasów i zasad (Arrheniusa / Brønsteda / Lewisa).
Napisz,
posáugując
siĊ
wzorami
póástrukturalnymi
(grupowymi)
związków
organicznych, równanie reakcji kwasu ortoborowego z metanolem, w której stosunek
molowy kwasu do alkoholu jest równy 1 : 3.
(2 pkt)
W tabeli podano wartoĞci standardowej molowej entalpii trzech reakcji.
J. Sawicka, A. Janich-Kilian, W. Cejner-Mania, G. UrbaĔczyk, Tablice chemiczne, GdaĔsk 2001.
Na podstawie powyĪszych danych oblicz standardową molową entalpiĊ reakcji
uwodornienia etenu ¨H o
x , która zachodzi zgodnie z równaniem:
C
2
H
4
(g)
+
H
2
(g)
→
C
2
H
6
(g)
Wynik podaj z dokáadnoĞcią do pierwszego miejsca po przecinku.
8 Egzamin maturalny z chemii
Informacja do zadaĔ 14.–16.
Kwas cytrynowy (kwas 2-hydroksypropano-1,2,3-trikarboksylowy) o skáadzie C6H8O7
speánia waĪną funkcjĊ w metabolizmie organizmów jako produkt przejĞciowy cyklu Krebsa,
w którym ulega izomeryzacji do kwasu izocytrynowego o nastĊpującym wzorze:
COOH
HOOC
CH
COOH
CH
CH2
(2 pkt)
Przeanalizuj budowĊ cząsteczek kwasu cytrynowego i izocytrynowego ze wzglĊdu na
moĪliwoĞü wystąpienia enancjomerii (izomerii optycznej). Wpisz w tabeli liczbĊ
asymetrycznych atomów wĊgla w cząsteczkach tych kwasów oraz liczbĊ enancjomerów
(izomerów optycznych) lub zaznacz ich brak.
(2 pkt)
Do wodnego roztworu kwasu cytrynowego dodano nadmiar wodnego roztworu
wodorowĊglanu sodu NaHCO3. Stwierdzono, Īe temperatura mieszaniny poreakcyjnej jest
znacznie niĪsza niĪ temperatura roztworów przed ich zmieszaniem. Zaobserwowano takĪe
wydzielanie bezbarwnego gazu.
a) SpoĞród podanych zaleĪnoĞci wybierz i podkreĞl tĊ, która jest prawdziwa dla entalpii
procesu dokonującego siĊ w opisanym doĞwiadczeniu.
¨H < 0 ¨H = 0 ¨H > 0
(2 pkt)
W temperaturze 20 °C rozpuszczalnoĞü uwodnionego wĊglanu sodu o wzorze Na2CO3·10H2O
wynosi 21,5 grama w 100 gramach wody.
Oblicz, jaki procent masy roztworu nasyconego w temperaturze 20 °C stanowi masa soli
bezwodnej Na2CO3. Wynik podaj z dokáadnoĞcią do pierwszego miejsca po przecinku.
(1 pkt)
Wytrącanie trudno rozpuszczalnych siarczków metali jest waĪną metodą analityczną. W tych
reakcjach jako odczynnik stosowany jest siarkowodór, który uzyskuje siĊ w wyniku hydrolizy
amidu kwasu tiooctowego (tioacetamidu) o wzorze
S
H3
C
C
NH2
W wyniku hydrolizy tioacetamidu powstają siarkowodór i etanian (octan) amonu.
Napisz równania reakcji etapów dysocjacji kwasu siarkowodorowego, którym
odpowiadają wartoĞci staáej dysocjacji podane w tabeli.
Staáa dysocjacji K a
Równanie reakcji
1 · 10 –18
1 · 10 –7
(1 pkt)
Siarczki są solami sáabego kwasu siarkowodorowego, dlatego moĪliwoĞü ich wytrącenia
zaleĪy nie tylko od iloczynu rozpuszczalnoĞci, lecz takĪe od pH roztworu. W roztworach
o niskim pH stĊĪenie jonów siarczkowych jest bardzo maáe, wiĊc stĊĪenie jonów metalu musi
byü odpowiednio duĪe, aby zostaá przekroczony iloczyn rozpuszczalnoĞci. Dla roztworu
o znanym pH moĪna obliczyü najmniejsze stĊĪenie molowe kationów danego metalu c, jakie
musi istnieü w roztworze o tym pH, aby zacząá siĊ wytrącaü osad siarczku tego metalu.
Na poniĪszym wykresie przedstawiono zaleĪnoĞü logarytmu z najmniejszego stĊĪenia c
kationów Cu2+ i Zn2+ (log c), przy którym nastĊpuje strącanie siarczków miedzi(II) i cynku,
od pH roztworu.
0
1
2
3
4
5
6
7
pH
logc
(1 pkt)
Korzystając z informacji na temat dysocjacji nadtlenku wodoru w wodzie, wypeánij
tabelĊ, wpisując literĊ P, jeĪeli zdanie jest prawdziwe, lub literĊ F, jeĪeli jest faászywe.
Zdanie
P/F
1. Nadtlenek wodoru jest kwasem Brønsteda, a sprzĊĪoną z nim zasadą jest jon OH–.
2. Woda jest akceptorem protonów pochodzących od sprzĊĪonego z nią kwasu Brønsteda, którym jest nadtlenek wodoru.
3. Cząsteczka H O i jon HO− stanowią sprzĊĪoną parĊ kwas – zasada w ujĊciu 2 2 2 teorii Brønsteda.
Opisz obserwowane zmiany barw, które Ğwiadczą o przebiegu reakcji w probówkach I
i II (uwzglĊdnij barwĊ zawartoĞci obu probówek przed reakcją i po jej zajĞciu).
(2 pkt)
JeĪeli w reakcji redoks biorą udziaá jony H+, to potencjaá ukáadu zaleĪy od stĊĪenia tych
jonów, czyli od pH roztworu. Dla takich ukáadów potencjaá odnosi siĊ do roztworów,
w których
c
= 1 mol · dm–3, a wiĊc pH = 0. WartoĞci potencjaáów redoks wielu waĪnych
H+
biologicznie ukáadów utleniacz – reduktor przedstawiane są dla przyjĊtego przez
biochemików stanu, w którym pH = 7, p = 1013 hPa, T = 298 K. RóĪnica pH roztworu
wpáywa na wartoĞü potencjaáu póáogniwa. Potencjaá póáogniwa wodorowego E
H
2
/H+
w Ğrodowisku o pH róĪnym od zera moĪna obliczyü (w woltach), korzystając z nastĊpującej
E
= E
o
+ +
0,06log
c
H
2
/H+
H
2
/ H
H+
gdzie E
o
oznacza potencjaá standardowy póáogniwa wodorowego. H
2
/H+
(2 pkt)
Elektroliza wodnego roztworu chlorku sodu na elektrodach grafitowych przebiega zgodnie
2NaCl
+
2H
2
O
⎯⎯⎯⎯⎯→
prąd elektryczny
2NaOH
+
H
2
+
Cl
2
Oblicz, ile sekund trwaáa elektroliza, jeĞli otrzymano 10 cm3 wodoru (w przeliczeniu
na warunki normalne), a natĊĪenie prądu przepuszczanego przez elektrolizer wynosiáo
1 A. Staáa Faradaya F = 96500 C · mol–1. Wynik zaokrąglij do liczb caákowitych.
(3 pkt)
PoniĪej przedstawiono ciąg przemian prowadzących do powstania cykloheksenu.
+ Zn, etanol
+ Cl2, Ğwiatáo
+ KOH, etanol/ogrzewanie
ClCH2-(CH2)4-CH2Cl
A
B
cykloheksen
Uzupeánij tabelĊ, wpisując wzory póástrukturalne (grupowe) lub uproszczone związków
organicznych oznaczonych na schemacie literami A i B oraz wzór cykloheksenu.
(1 pkt)
Benzen wrze pod ciĞnieniem 1000 hPa (1 bar) w temperaturze 352,2 K. Standardowa molowa
entalpia parowania benzenu w temperaturze przemiany wynosi 30,8 kJ · mol–1.
P.W. Atkins, Chemia fizyczna, Warszawa 2001.
Na podstawie powyĪszej informacji oceĔ, czy skraplanie benzenu w temperaturze
352,2 K jest przemianą egzo- czy endotermiczną.
Informacja do zadaĔ 31.–33.
Reakcja kwasu etanowego (octowego) z etanolem prowadzona w obecnoĞci mocnego kwasu
jest reakcją odwracalną, która przebiega wedáug równania:
(2 pkt)
W naczyniu o objĊtoĞci V zmieszano w temperaturze 25 °C 1 mol kwasu etanowego i 1 mol
etanolu. Do otrzymanej mieszaniny dodano niewielką iloĞü stĊĪonego kwasu siarkowego(VI).
Oblicz, ile moli kwasu etanowego pozostaáo w mieszaninie po ustaleniu siĊ stanu
równowagi.
(2 pkt)
PoniĪej przedstawiono schemat przemian, jakim ulegają pochodne wĊglowodorów.
Symbolami R i R1 oznaczono grupy alkilowe.
+
[O]
+
[O]
+
R
1
OH, stĊĪony H
2
SO
4
RCH
2
OH
⎯⎯⎯→
Związek I
⎯⎯⎯→
Związek II
⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯→
+
NaOH
Związek III
⎯⎯⎯⎯→
Związek IV
Wypeánij tabelĊ, wpisując ogólne wzory pochodnych związku RCH2OH, które
na schemacie oznaczono numerami I–IV.
Informacja do zadaĔ 35.–38.
W poniĪszej tabeli przedstawiono wybrane dane na temat czterech aminokwasów biaákowych.
Symbol pI oznacza punkt izoelektryczny, który jest taką wartoĞcią pH roztworu, w którym
stĊĪenie jonu obojnaczego osiąga maksymalną wartoĞü, natomiast stĊĪenia formy anionowej
i kationowej mają jednakową, najmniejszą wartoĞü.
Numer związku
Wzór ogólny związku
I
II
III
IV
Nazwa aminokwasu
Skrót
Wzór
pI
Alanina
Ala
H C CH COOH 3 NH 2
6,00
Kwas asparaginowy
Asp
HOOC CH CH COOH 2 NH 2
2,77
Lizyna
Lys
H N (CH ) CH COOH 2 2 4 NH 2
9,74
Fenyloalanina
Phe
CH CH COOH 2 NH 2
5,48
(1 pkt)
OkreĞl
liczbĊ
wszystkich
moĪliwych
organicznych
niecyklicznych
produktów
kondensacji jednej cząsteczki alaniny z jedną cząsteczką kwasu asparaginowego.
Transkrypcja grafiki: I
II
alanina (s)
fenyloalanina (s)Transkrypcja grafiki: 34.
35.
36.
37a)
37b)
2
1
1
1
1
(2 pkt)
Zaplanuj doĞwiadczenie, którego przebieg pozwoli na odróĪnienie alaniny od fenylo-
alaniny.
a) Uzupeánij poniĪszy schemat doĞwiadczenia, wpisując nazwĊ odczynnika, po którego
dodaniu do obu probówek i ogrzaniu ich zawartoĞci moĪliwe bĊdzie zaobserwowanie
róĪnic w przebiegu doĞwiadczenia z udziaáem alaniny i fenyloalaniny. Odczynnik
− wodny roztwór chlorku Īelaza(III)
− ĞwieĪo strącony wodorotlenek miedzi(II)
− wodny roztwór wodorotlenku sodu z fenoloftaleiną
− rozcieĔczony kwas solny z oranĪem metylowym
− mieszanina stĊĪonych kwasów: azotowego(V) i siarkowego(VI)
b) Opisz zmiany moĪliwe do zaobserwowania w czasie doĞwiadczenia, pozwalające na
odróĪnienie alaniny od fenyloalaniny.
18 Egzamin maturalny z chemii
Transkrypcja grafiki: Maltoza
Sacharoza
O
OH
H
H
H
O
OH
H
OH
H
CH2OH
O
H
H
H
O
H
OH
H
OH
H
CH2OH
O
O
CH2OH
H
O
H
OH
H
CH2OH
H
O
H
H
H
O
H
OH
H
OH
H
CH2OH
Zdanie
P/F
1. W reakcji z maltozą wodorotlenek miedzi(II) ulegá redukcji do Cu O, o czym 2 Ğwiadczy powstanie ceglastego osadu.
2. Czarny osad powstający w probówce z roztworem sacharozy to CuO, który jest produktem rozkáadu wodorotlenku miedzi(II).
3. Sacharoza nie wykazaáa wáaĞciwoĞci redukujących, poniewaĪ w jej cząsteczkach wiązanie glikozydowe áączy pierwszy atom wĊgla reszty glukozy z drugim atomem wĊgla reszty fruktozy.
(1 pkt)
PoniĪej przedstawiono wzory (w projekcji Hawortha) dwóch disacharydów: maltozy
i sacharozy.
W oddzielnych probówkach przygotowano wodne roztwory maltozy oraz sacharozy i dodano
do nich ĞwieĪo strącony wodorotlenek miedzi(II). NastĊpnie zawartoĞü obu probówek
zalkalizowano i ogrzano. W warunkach doĞwiadczenia w probówce zawierającej roztwór
maltozy zaobserwowano powstanie ceglastego osadu, natomiast w probówce z roztworem
sacharozy wytrąciá siĊ czarny osad.
Wypeánij tabelĊ, wpisując literĊ P, jeĪeli zdanie jest prawdziwe, lub literĊ F, jeĪeli jest
faászywe.