Zadania maturalne – Chemia

Ładowanie…

Matura CKE maj, PR (F‑2023) · rozszerzony · formuła 2023

Zadanie 12.

(3 pkt)

Kwasy, zasady i pH Roztwory i stężenia Oblicz Podaj / wymień Zamknięte

(0–3) Próbkę chlorku amonu o masie 0,10 g rozpuszczono w wodzie i otrzymano 100 cm3 roztworu. W powstałym roztworze kationy amonowe w pewnym stopniu ulegają przemianie zgodnie z poniższym równaniem. NH4 + + H2O ⇄ NH3 + H3O+ Niewielką objętość przygotowanego roztworu umieszczono w probówce, do której dodano kilka kropel błękitu bromotymolowego.

Oblicz pH otrzymanego roztworu. Wynik podaj w zaokrągleniu do jednego miejsca po przecinku. Następnie wybierz zdjęcie, na którym przedstawiono wygląd zawartości 0–1– probówki po dodaniu do niej wskaźnika, i zaznacz literę A, B albo C. 2–3

Równanie / zapis:

Odpowiedzi

Poprawna odpowiedź

otrzymuje 1 pkt.

Zasady oceniania

3 pkt – zastosowanie poprawnej metody, odczytanie z tablic odpowiedniej wartości stałej 𝐾, poprawne wykonanie obliczeń oraz podanie wartości liczbowej wyniku w zaokrągleniu do jednego miejsca po przecinku i poprawny wybór zdjęcia. 2 pkt – zastosowanie poprawnej metody, odczytanie z tablic odpowiedniej wartości stałej 𝐾, poprawne wykonanie obliczeń oraz podanie wartości liczbowej wyniku w zaokrągleniu do jednego miejsca po przecinku i błędny wybór zdjęcia albo brak wyboru ALBO 2 pkt – zastosowanie poprawnej metody, odczytanie z tablic odpowiedniej wartości stałej 𝐾, ale popełnienie błędów rachunkowych prowadzących do błędnego wyniku liczbowego i poprawny wybór zdjęcia ALBO 2 pkt – zastosowanie poprawnej metody, odczytanie z tablic odpowiedniej wartości stałej 𝐾, poprawne wykonanie obliczeń prowadzących do obliczenia wartości stężenia jonów H+ i poprawny wybór zdjęcia. 1 pkt – zastosowanie poprawnej metody, odczytanie z tablic odpowiedniej wartości stałej 𝐾, ale popełnienie błędów rachunkowych prowadzących do błędnego wyniku liczbowego i błędny wybór zdjęcia albo brak wyboru ALBO 2 pkt – zastosowanie poprawnej metody, odczytanie z tablic odpowiedniej wartości stałej 𝐾, poprawne wykonanie obliczeń prowadzących do obliczenia wartości stężenia jonów H+ i błędny wybór albo brak wyboru zdjęcia. 0 pkt – zastosowanie błędnej metody albo brak rozwiązania. Przykładowe rozwiązania Sposób 1. 1 ∙ 10−14 + = = 5,62 ∙10−10KNH3= 1,78 ∙10−5 KNH4 1,78 ∙ 10−5 1 mol NH4Cl 53,5 g 𝑛 mol 0,10 g 𝑛 = 0,00187 mol NH4Cl 0,00187 + = = 0,0187 ≈ 0,02 (mol ∙ dm–3)cNH4 0,10 [NH3] ∙ [H3O+] 𝑥2 + = =KNH4 0,02 – 𝑥 [NH4+] 𝑥 = [H3O+] = 3,35 · 10–6 (mol ∙ dm–3) pH = 5,5 Zdjęcie: B

rozwiązań zadań Sposób 2. + = 5,62 ∙10−10 + = 14 – pKNH3 = 9,25 𝐾NH4p𝐾NH4 1 mol NH4Cl 53,5 g 𝑛 mol 0,10 g 𝑛 = 0,00187 mol NH4Cl 0,00187 + = = 0,0187 (mol ∙ dm–3)cNH4 0,10 [NH3] ∙ [H3O+] 𝑥2 + = =𝐾NH4 + cNH4 0,0187 𝑥 = [H3O+] = 3,24 · 10–6 (mol ∙ dm–3) pH = 5,5 Zdjęcie: B Sposób 3. + = 14 – pKNH3 = 9,25p𝐾NH4 1 mol NH4Cl 53,5 g 𝑛 mol 0,10 g 𝑛 = 0,00187 mol NH4Cl 0,00187 + = = 0,0187 ≈ 0,02 (mol ∙ dm–3)cNH4 0,10 1 1 pH = + ⟹ pH = 5,5 + – 2logcNH4 2 pKNH4 Zdjęcie: B Uwaga 1.: W obliczeniach można zastosować uproszczony wzór prowadzący do obliczenia stężenia jonów H+. Uwaga 2.: Należy zwrócić uwagę na zależność wyniku liczbowego od przyjętych zaokrągleń. Za poprawny należy uznać każdy wynik będący konsekwencją zastosowanej poprawnej metody i poprawnych obliczeń. Uwaga 3.: Jeżeli w efekcie błędów rachunkowych zdający otrzyma wynik pH z przedziału [6,0; 7,0), powinien wybrać zdjęcie A. Za takie rozwiązanie przyznaje się 2 pkt. Uwaga 4.: Jeżeli w efekcie błędów rachunkowych zdający uzyska wynik pH ≥ 7, to za takie

Matura CKE maj, PR (F‑2023) · rozszerzony · formuła 2023

Zadanie 15.

(2 pkt)

Węglowodory Zaprojektuj doświadczenie Oblicz Podaj / wymień

(0–2) Wykonano doświadczenie. Próbkę 1,0 dm3 letniego LPG przeprowadzono w stan gazowy i spalono.

Oblicz energię, która wydzieli się do otoczenia w wyniku całkowitego spalenia 1,0 𝐝𝐦𝟑 letniego LPG. Wynik podaj w kilodżulach. Przyjmij, że wartości entalpii spalania węglowodorów są takie same jak w warunkach standardowych. Załóż, że powyższe wartości nie ulegają zmianie wraz ze zmianą temperatury oraz że energia jest wymieniana z otoczeniem wyłącznie na sposób ciepła.

Wynik:

Matura CKE czerwiec, PR (F‑2015) · rozszerzony · formuła 2015

Zadanie 18.

(3 pkt)

Roztwory i stężenia Chemia nieorganiczna Uzupełnij tabelę / wykres / schemat Zaprojektuj doświadczenie Podaj / wymień

Rozpuszczalność soli X w wodzie wzrasta ze wzrostem temperatury, co pokazują dane zamieszczone w poniższej tabeli.

Temperatura, °C	0	20	40	60	80	100
Rozpuszczalność, g w 100 g wody	5	12	26	47	71	96

18.1. (0–1 pkt)

Narysuj krzywą rozpuszczalności soli X w zakresie temperatury 𝟎 °𝐂– 𝟏𝟎𝟎 °𝐂 i odczytaj z niego wartość rozpuszczalności w temperaturze 𝟕𝟎 °𝐂. Rozpuszczalność soli X jest funkcją rosnącą w całym podanym zakresie temperatury.

Odpowiedź:

18.2. (0–2 pkt)

Oblicz, ile gramów soli X wykrystalizowało, gdy z 𝟑𝟎𝟎 g roztworu nasyconego w temperaturze 𝟖𝟎 °𝐂 odparowała woda o masie 𝟐𝟓 g. Wynik podaj w zaokrągleniu do jedności.

Obliczenia:doświadczenia zilustrowane na poniższym schemacie:

Matura CKE czerwiec, PR (F‑2015) · rozszerzony · formuła 2015

Zadanie 21.

(2 pkt)

Stechiometria Kwasy, zasady i pH Roztwory i stężenia Oblicz Podaj / wymień

(0–2) Zmieszano 500 cm3 wodnego roztworu wodorotlenku sodu o nieznanym stężeniu 𝑐 (roztwór A) i 250 cm3 wodnego roztworu wodorotlenku sodu o stężeniu 0,10 mol  dm _3 (roztwór B). W temperaturze 25 C pH otrzymanego roztworu C wynosiło 12,7.

Oblicz stężenie molowe 𝒄 roztworu A wodorotlenku sodu. Przyjmij, że objętość powstałego roztworu jest sumą objętości użytych roztworów. Wynik podaj z odpowiednią jednostką.

Wynik:

Matura CKE czerwiec, PR (F‑2023) · rozszerzony · formuła 2023

Zadanie 19.

(2 pkt)

Stechiometria Kwasy, zasady i pH Roztwory i stężenia Oblicz Podaj / wymień

Oblicz stężenie molowe 𝒄 roztworu A wodorotlenku sodu. Przyjmij, że objętość powstałego roztworu jest sumą objętości użytych roztworów. Wynik podaj z odpowiednią jednostką.

Wynik:

Matura CKE maj, PR (F‑2015) · rozszerzony · formuła 2015

Zadanie 37.

(2 pkt)

Budowa atomu Kwasy, zasady i pH Pochodne węglowodorów Roztwory i stężenia Uzupełnij tabelę / wykres / schemat Podaj / wymień Zamknięte

Do zakwaszonego roztworu alaniny dodawano kroplami wodny roztwór wodorotlenku sodu i mierzono pH mieszaniny reakcyjnej. Na poniższym wykresie zilustrowano zależność pH mieszaniny od objętości dodanego roztworu wodorotlenku sodu (w jednostkach umownych). 14 12 III 10 8 pH II 6 4 I 2 0 0 0,5 1 1,5 2 2,5 objętość roztworu NaOH Aminokwasy w roztworach wodnych istnieją głównie w formie jonów. W roztworach o niskim pH cząsteczka aminokwasu jest protonowana. W pewnym zakresie pH dominującą formą jest jon obojnaczy. W roztworach o wysokim pH cząsteczka aminokwasu traci proton. W punkcie oznaczonym na wykresie numerem I alanina jest mieszaniną formy protonowanej i jonu obojnaczego w stosunku molowym 1 : 1, a w punkcie oznaczonym na wykresie numerem III ten aminokwas jest mieszaniną jonu obojnaczego i formy zdeprotonowanej w stosunku molowym 1 : 1.

37.1. (0–1 pkt)

Napisz wzór półstrukturalny (grupowy) tej formy alaniny, która występuje przy wartości pH odpowiadającej punktowi II zaznaczonemu na wykresie. Podaj nazwę tej wartości pH.

Wzór:Nazwa:

37.2. (0–1 pkt)

Spośród podanych poniżej wzorów form alaniny wybierz i zaznacz wzory tych, które obecne są w roztworze o wartości pH odpowiadającej punktowi III, zaznaczonemu na wykresie. - - H3 C CH COO H3 C CH COOH H3 C CH COO + + NH3 NH3 NH2

Odpowiedź:

Matura CKE maj, PR (F‑2023) · rozszerzony · formuła 2023

Zadanie 8.

(4 pkt)

Stechiometria Kwasy, zasady i pH Roztwory i stężenia Uzupełnij tabelę / wykres / schemat Oblicz Podaj / wymień

(0–4) W tabeli (s. 9) umieszczono wartości pH czterech roztworów kwasu HX o wybranych stężeniach molowych, a na wykresie przedstawiono logarytmiczną zależność pH roztworu tego kwasu od jego stężenia molowego w zakresie stężeń od 0,002 mol  dm−3 do 0,028 mol  dm−3 (𝑡= 20 C).

Uzupełnij tabelę brakującymi wartościami pH (z dokładnością do jednego miejsca 0–1–2– po przecinku) oraz dokończ wykres zależności pH roztworu kwasu HX od jego 3–4 − stężenia molowego. Następnie oblicz stężenie molowe jonów X i stężenie molowe niezdysocjowanych cząsteczek HX w roztworze o pH = 𝟐, 𝟐. Odczyt z wykresu wykonaj − z dokładnością do 𝟎, 𝟎𝟎𝟐 𝐦𝐨𝐥· 𝐝𝐦−𝟑, a wartości stężenia molowego jonów X i cząsteczek HX podaj z dokładnością do 𝟎, 𝟎𝟎𝟏 𝐦𝐨𝐥· 𝐝𝐦−𝟑. 3,2 3,1 3,0 2,9 2,8 2,7 2,6 roztworu pH 2,5 2,4 2,3 2,2 2,1 2,0 0,000 0,010 0,020 0,030 0,040 0,050 0,060 0,070 0,080 0,090 0,100 stężenie molowe roztworu, mol · dm−3 W roztworze o pH = 2,2 stężenie molowe jonów X – jest równe …………………………., a stężenie molowe niezdysocjowanych cząsteczek kwasu HX jest równe ………………… .

Obliczenia:

Odpowiedzi

Zasady oceniania

Za rozwiązanie zadania można otrzymać łącznie od 0 do 4 punktów, w tym: – od 0 do 2 punktów za obliczenie wartości pH i dokończenie wykresu ORAZ – od 0 do 2 punktów za obliczenie stężenia jonów X – i stężenia cząsteczek HX, zgodnie z poniższymi zasadami. W zakresie obliczenia wartości pH i wykonania wykresu: 2 pkt – zastosowanie poprawnej metody prowadzącej do obliczenia pH, poprawne obliczenie i napisanie w tabeli dwóch wartości pH z właściwą dokładnością oraz poprawne naniesienie punktów i dokończenie wykresu. 1 pkt – zastosowanie poprawnej metody rozwiązania prowadzącej do obliczenia pH, wykonanie obliczeń i napisanie w tabeli wartości pH oraz dokończenie wykresu, ale: • popełnienie błędu rachunkowego (błędna jedna wartość pH) i sporządzenie wykresu adekwatnie do danych zapisanych w tabeli LUB • niedokładne naniesienie punktów na wykresie. ALBO – poprawne naniesienie punktów i dokończenie wykresu bez uzupełnienia tabeli. 0 pkt – zastosowanie błędnej metody albo brak rozwiązania. Uwaga 1.: Podanie wyników z dokładnością większą niż wymagana nie skutkuje utratą punktów. Uwaga 2.: Zdający może uzyskać 1 pkt za uzupełnienie tabeli dwoma wartościami pH, które są inne niż wartości podane w przykładowym rozwiązaniu zadania, jeżeli przedstawi poprawny sposób ich obliczenia (poprawną metodę). Za poprawne obliczenie i poprawne naniesienie tych punktów oraz dokończenie wykresu zdający otrzymuje łącznie 2 pkt. Uwaga 3.: Jeśli obie wartości pH w tabeli są wynikiem wykorzystania do obliczeń niedokładnej wartości  oszacowanej na podstawie wykresu zamieszczonego w informacji wprowadzającej, to za uzupełnienie tabeli zdający nie otrzymuje punktu, ale za poprawne naniesienie punktów oraz dokończenie wykresu zdający otrzymuje 1 pkt. ORAZ W zakresie obliczenia wartości stężenia jonów X– i stężenia cząsteczek HX w roztworze: 2 pkt – poprawne odczytanie z wykresu z właściwą dokładnością wartości stężenia molowego roztworu kwasu HX o pH równym 2,2, zastosowanie poprawnej metody, obejmującej obliczenie stężenia jonów X – i stężenia cząsteczek HX w roztworze na podstawie podanej wartości pH i stężenia kwasu odczytanego z wykonanego wykresu, oraz podanie wyników z właściwą dokładnością i właściwą jednostką. 1 pkt – odczytanie z wykresu z właściwą dokładnością wartości stężenia molowego roztworu kwasu HX o pH równym 2,2, obliczenie stężenia jonów X – i stężenia cząsteczek HX w roztworze, ale: • popełnienie błędów rachunkowych lub błąd odczytu danych LUB • podanie wyników z jednostką inną niż mol ∙dm−3, LUB • podanie wyników z niewłaściwą dokładnością. ALBO – poprawne obliczenie stężenia jonów X – na podstawie podanej wartości pH roztworu kwasu. ALBO – odczytanie z wykresu z właściwą dokładnością wartości stężenia molowego roztworu kwasu HX o pH równym 2,2 oraz obliczenie stężenia jonów X – i stężenia cząsteczek HX w roztworze i podanie wyników z właściwą jednostką, ale zastosowanie do rozwiązania niedokładnej wartości 𝛼 oszacowanej na podstawie wykresu zamieszczonego w informacji wprowadzającej. 0 pkt – zastosowanie błędnej metody albo brak rozwiązania. Uwaga 4.: Podanie wyników z dokładnością większą niż wymagana nie skutkuje utratą punktów.

Matura CKE maj, PR (F‑2023) · rozszerzony · formuła 2023

Zadanie 31.

(2 pkt)

Budowa atomu Kwasy, zasady i pH Pochodne węglowodorów Roztwory i stężenia Uzupełnij tabelę / wykres / schemat Podaj / wymień Zamknięte

Do zakwaszonego roztworu alaniny dodawano kroplami wodny roztwór wodorotlenku sodu i mierzono pH mieszaniny reakcyjnej. Na poniższym wykresie zilustrowano zależność pH mieszaniny od objętości dodanego roztworu wodorotlenku sodu (w jednostkach umownych). 14 12 III 10 8 pH II 6 4 I 2 0 0 0,5 1 1,5 2 2,5 Objętość roztworu NaOH Aminokwasy w roztworach wodnych istnieją głównie w formie jonów. W roztworach o niskim pH cząsteczka aminokwasu jest protonowana. W pewnym zakresie pH dominującą formą jest jon obojnaczy. W roztworach o wysokim pH cząsteczka aminokwasu traci proton. W punkcie oznaczonym na wykresie numerem I alanina jest mieszaniną formy protonowanej i jonu obojnaczego w stosunku molowym 1 : 1, a w punkcie oznaczonym na wykresie numerem III ten aminokwas jest mieszaniną jonu obojnaczego i formy zdeprotonowanej w stosunku molowym 1 : 1.

31.1. (0–1 pkt)

Napisz wzór półstrukturalny (grupowy) tej formy alaniny, która występuje przy wartości pH odpowiadającej punktowi II zaznaczonemu na wykresie. Podaj nazwę tej wartości pH.

Wzór:Nazwa:

31.2. (0–1 pkt)

Spośród poniższych wzorów form alaniny wybierz i zaznacz wzory tych, które obecne są w roztworze o wartości pH odpowiadającej punktowi III, zaznaczonemu na wykresie. - - H3 C CH COO H3 C CH COOH H3 C CH COO + + NH3 NH3 NH2

Odpowiedź:

rozwiązań zadań Uwaga 5.: Zdający może obliczyć wartość stałej dysocjacji K na podstawie danych zawartych w informacji do zadania (dla dowolnych wartości  i co) i otrzymaną wartość zastosować do rozwiązania drugiej części zadania (patrz rozwiązanie Sposób 2.). W takim przypadku za swoje rozwiązanie może uzyskać maksymalnie 2 pkt, według następujących zasad: 2 pkt – zastosowanie poprawnej metody prowadzącej do obliczenia stężenia jonów X – i stężenia cząsteczek HX oraz poprawne wykonanie obliczeń (bez uzupełnienia tabeli, wykonania wykresu i odczytywania wartości stężenia kwasu XH). 1 pkt – obliczenie stężenia jonów X – i stężenia cząsteczek HX, ale: • popełnienie błędów rachunkowych LUB • podanie wartości stężeń z jednostką inną niż mol ∙dm−3. ALBO – poprawne obliczenie stężenia jonów X –. 0 pkt – zastosowanie błędnej metody albo brak rozwiązania. Przykładowe rozwiązania Sposób 1. [H+] = 𝛼 ∙ 𝑐0 oraz pH = – log[H+] 𝑐0, mol  dm−3 0,002 0,008 0,018 0,028 0,042 0,100 pH 3,1 2,7 2,5 2,4 2,3 2,1 3,2 3,1 3,0 2,9 2,8 2,7 2,6 roztworu pH 2,5 2,4 2,3 0,068; 2,200 2,2 2,1 2,0 0,000 0,010 0,020 0,030 0,040 0,050 0,060 0,070 0,080 0,090 0,100 stężenie molowe roztworu, mol · dm−3 Uwaga: Poprawnie narysowany wykres musi zawierać 2 poprawnie naniesione punkty (na przecięciu odpowiednich linii siatki). Punkty muszą być połączone krzywą lub odcinkami. Za poprawny należy uznać każdy odczyt adekwatny do wykonanego wykresu i dokonany z właściwą dokładnością. pH = 2,2  𝑐0 = 0,068 mol ∙ dm–3 (wartość odczytana z wykresu) [H+] = [X–] = 10–2,2 mol ∙ dm–3 = 𝟎, 𝟎𝟎𝟔 𝐦𝐨𝐥 ∙ 𝐝𝐦–𝟑 [HX] = 𝑐0 – [H+] = (0,068 – 0,006) mol ∙ dm–3 = 𝟎, 𝟎𝟔𝟐 𝐦𝐨𝐥 ∙ 𝐝𝐦–𝟑 W roztworze o pH = 2,2 stężenie molowe jonów X – jest równe 𝟎, 𝟎𝟎𝟔 𝐦𝐨𝐥 ∙ 𝐝𝐦–𝟑, a stężenie molowe niezdysocjowanych cząsteczek kwasu HX jest równe 𝟎, 𝟎𝟔𝟐 𝐦𝐨𝐥 ∙ 𝐝𝐦–𝟑. Sposób 2. [H+] = [X–] = 10–2,2 mol ∙dm–3 = 𝟎, 𝟎𝟎𝟔 𝐦𝐨𝐥 ∙ 𝐝𝐦–𝟑 Obliczenie wartości stałej dysocjacji 𝐾 na podstawie danych zawartych w informacji do zadania i obliczenie wartości stężenia molowego roztworu, w którym stężenie jonów [H+] ma wartość 0,006 mol ∙ dm–3 dane odczytane z dowolnej kolumny tabeli, np.: 𝛼 = 25,2 %, 𝑐0 = 0,0080 mol ∙dm–3 𝛼2 ∙ c0 K= ⇒ 𝐾 = 6,79 ∙ 10–4 1 – 𝛼 𝛼2 ∙ c0' ' [H+]2+K∙ [H+] 'K= ⇒ c0 = ⇒c0 = 0,060 mol ∙ dm–3 1 – 𝛼 K [HX] = 𝑐0 – [H+] [HX] = (0,060 – 0,006) mol ∙ dm–3 = 𝟎, 𝟎𝟓𝟒 𝐦𝐨𝐥 ∙ 𝐝𝐦–𝟑