Omówienie pokazowego arkusza maturalnego Chemia 2023
Cześć!
bardzo się cieszymy, że wpadłeś na naszego bloga, przed Tobą omówienie arkusza pokazowego matura 2023. Moim zdaniem jest to arkusz który wskazuje kierunek w którym rozwijać się będzie matura w przyszłych latach. W skrócie… Sporo tekstu, czytanie ze zrozumieniem 🙂 przekonaj się sam i daj znać co myślisz! 🙂
Gdybyś wolał/wolała wersję w formie „krótkiego” filmiku 🙂 zapraszam do obejrzenia autorskiego materiału w którym omawiam każde zadanie krok po kroku . W nagraniu znajdziesz również „gratisy” będące rozwinięciem danego zagadnienia. Całość tworzy mini-kurs dla maturzysty.
Filip Stanek
Informacja do zadań 1.-3.
Elektrony atomu pierwiastka X w stanie podstawowym zajmują siedem orbitali, przy czym sześć z nich jest całkowicie zapełnionych. Ten pierwiastek reaguje zarówno z kwasem solnym, jak i ze stężonym wodnym roztworem wodorotlenku potasu. Jednym z produktów obu przemian jest ten sam gaz.
Zadanie 1. (0-1)
Uzupełnij poniższą tabelę – wpisz dane dotyczące położenia pierwiastka X w układzie okresowym oraz symbol bloku konfiguracyjnego, do którego ten pierwiastek należy.
Rozwiązanie:
Jak do tego dojść?
Jeden orbital = jedna kratka w zapisie konfiguracji, więc pierwiastek X ma 6×2+1 = 13 elektronów. Reaguje z kwasem i zasadą, więc wykazuje właściwości pomiędzy metalem, a niemetalem.
Pamiętaj!
Pierwiastki grup 1-2 tworzą blok s, grup 3-12 – blok d, a grup 13-18 – blok p.
Zadanie 2. (0-1)
Oceń prawdziwość poniższych zdań. Zaznacz P, jeżeli zdanie jest prawdziwe, albo F – jeśli jest fałszywe.
Rozwiązanie:
1. – F; 2, – P
Jak do tego dojść?
- Główna liczba kwantowa określa numer powłoki, na której znajdują się elektrony, jeśli jest ona równa 2, oznacza to, że elektrony znajdują się na 2 powłoce. W atomie glinu fragment konfiguracji drugiej powłoki wygląda następująco: 2s22p6, więc jest 8 takich elektronów.
- Poboczna liczba kwantowa określa kształt orbitali, na której znajdują się elektrony, jeśli jest ona równa 2, to elektrony znajdują się na podpowłoce d, lecz nie ma takich elektronów w atomie glinu.
Pamiętaj!
Wyróżniamy 4 liczby kwantowe: główna, poboczna, magnetyczna i magnetyczna spinowa i służą one do orientacyjnego opisu położenia elektronu w atomie.
Zadanie 3. (0-2)
Napisz w formie jonowej skróconej równania reakcji pierwiastka X:
– z kwasem solnym (reakcja 1.)
oraz – ze stężonym roztworem wodorotlenku potasu (reakcja 2.).
W reakcji 2. powstaje jon kompleksowy o liczbie koordynacji równej 4.
Równanie reakcji 1.:
……………………………………………………………………………………………………………………………….
Równanie reakcji 2.:
……………………………………………………………………………………………………………………………….
Rozwiązanie:
Jak do tego dojść?
Jeśli nie jesteś w stanie od razu pisać reakcji jonowych skróconych, napisz reakcję w formie cząsteczkowej, a następnie zapisz reakcję w formie jonowej i skróć powtarzające się po obu stronach równania jony.
Pamiętaj!
Jeśli w zadaniu nie ma podanej liczby koordynacyjnej jonu kompleksowego, można pisać reakcję, w której powstaje związek o dowolnej liczbie koordynacyjnej.
Zadanie 4. (0-1)
Poniżej przedstawiono konfigurację elektronową atomów czterech pierwiastków (I – IV):
Napisz, która z przedstawianych konfiguracji elektronowych opisuje atom w stanie wzbudzonym. Odpowiedź uzasadnij.
Konfiguracja: ……………………………………………………………………………………………………………
Uzasadnienie: …………………………………………………………………………………………………………..
……………………………………………………………………………………………………………………………….
Rozwiązanie:
Konfiguracja numer: III
Uzasadnienie: Jeden z elektronów znajdujących się na orbitalu 4s został przeniesiony na jeden z orbitali podpowłoki 4p (który jest wolny w stanie podstawowym).
ALBO
Jest to konfiguracja atomu germanu, który w stanie podstawowym na podpowłoce 4s ma dwa elektrony.
Pamiętaj!
Promocja elektronowa i stan wzbudzony to nie to samo!!!
Zadanie 5. (0-1)
Tenes – pierwiastek chemiczny o liczbie atomowej Z = 117 – otrzymano w reakcji jądrowej między 48Ca i 249Bk. W tym procesie powstały dwa izotopy tenesu, przy czym reakcji tworzenia jądra jednego z tych izotopów towarzyszyła emisja 3 neutronów. Ten izotop ulegał dalszym przemianom: w wyniku kilku kolejnych przemian α otrzymano dubn – 270Db.
Napisz równanie reakcji otrzymywania opisanego izotopu tenesu – uzupełnij wszystkie pola w poniższym schemacie. Napisz, w wyniku ilu przemian 𝛂 ten izotop tenesu przekształcił się w 270Db.
Rozwiązanie:
Jak do tego dojść?
Mamy do czynienia z reakcją pomiędzy Ca i Bk, w wyniku której powstają izotopy tenesu, przy czym tworzeniu jednego z izotopów towarzyszy emisja 3 neutronów.
Dubn ma liczbę atomową 105, więc liczba atomowa tenesu (117) zmniejszyła się o 12, zatem musiało towarzyszyć temu 6 przemian .
Pamiętaj!
W reakcjach promieniotwórczych zsumowane liczby atomowe i masowe po obu stronach równania muszą być równe!
Przemianie towarzyszy emisja jąder helu 24He2+, lecz w reakcjach jądrowych ładunki często są pomijane.
Zadanie 6.
Metoda VSEPR pozwala określać kształt cząsteczek zbudowanych z atomów pierwiastków grup głównych. W cząsteczce należy wyróżnić atom centralny (np. atom tlenu w cząsteczce H2O) i ustalić liczbę wolnych par elektronowych na jego zewnętrznej powłoce. Następnie zsumować liczbę podstawników związanych z atomem centralnym (𝑥) i liczbę jego wolnych par elektronowych (𝑦). W ten sposób otrzymuje się tzw. liczbę przestrzenną (𝐿p = 𝑥 + 𝑦), która determinuje kształt cząsteczki. Ponieważ zarówno wolne, jak i wiążące pary elektronowe wzajemnie się odpychają, wszystkie elementy składające się na liczbę przestrzenną (podstawniki i wolne pary elektronowe) zajmują jak najbardziej odległe od siebie położenia wokół atomu centralnego.
Na podstawie: R. J. Gillespie, Fifty years of the VSEPR model; Coordination Chemistry Reviews 252 (2008) 1315.
Zadanie 6.1 (0-2)
Uzupełnij poniższą tabelę – dla wymienionych cząsteczek napisz wartości 𝒙 i 𝒚 oraz określ kształt cząsteczki (liniowa, kątowa, trójkątna, tetraedryczna).
Rozwiązanie:
Jak do tego dojść?
Najlepiej rozrysować wzory elektronowe, a następnie zliczyć liczbę podstawników związanych z atomem centralnym i wolne pary elektronowe. Na podstawie narysowanych wzorów możemy określić kształt cząsteczki.
Pamiętaj!
Lp = 4 → sp3, Lp = 3 → sp2, Lp = 2 → sp.
Zadanie 6.2 (0-1)
Poniżej przedstawiono dwa modele przestrzenne (I i II) różnych cząsteczek o wzorze ogólnym AB4.
Rozstrzygnij, który z przedstawionych modeli (I albo II) jest ilustracją kształtu cząsteczki SF4. Uzasadnij swój wybór. Zastosuj metodę VSEPR.
Cząsteczkę SF4 przedstawia model ……………………………………………………………………………..
Uzasadnienie: …………………………………………………………………………………………………………..
……………………………………………………………………………………………………………………………….
Rozwiązanie:
Cząsteczkę SF4 przedstawia model II
Uzasadnienie: W cząsteczce SF4 na zewnętrznej powłoce elektronowej atomu centralnego znajduje się 5 par elektronów (10 elektronów: 6 pochodzących od atomu siarki oraz 4 pochodzące od atomów fluoru).
ALBO
Cząsteczka SF4 nie może być tetraedryczna, gdyż jej liczba przestrzenna jest równa 5. ALBO
W cząsteczce SF4 są cztery ligandy i jedna wolna para elektronowa.
Jak do tego dojść?
Rozrysuj wzór elektronowy cząsteczki SF4. Zobaczysz wtedy, że atom siarki łączy się z każdym z atomów fluoru jednym wiązaniem, a dodatkowo na siarce pozostaje jedna wolna para elektronowa. Lp = 5, więc mamy do czynienia z hybrydyzacją sp3d.
Zadanie 6.3. (0-1)
W teorii VSEPR przyjmuje się, że kąty między wiązaniami w drobinach zależą od siły, z jaką odpychają się pary elektronowe znajdujące się na zewnętrznej powłoce. Siła odpychania par elektronowych powłoki walencyjnej maleje w kolejności: wolna para elektronowa – wolna para elektronowa > wolna para elektronowa – wiążąca para elektronowa > wiążąca para elektronowa – wiążąca para elektronowa. Oznacza to, że w drobinach, w których nie ma wolnych par elektronowych, kąty między wiązaniami są najbardziej zbliżone do wartości teoretycznych opisujących idealną strukturę geometryczną drobiny, a w cząsteczkach zawierających wolne pary elektronowe obserwuje się zmniejszenie kątów między wiązaniami.
Na podstawie: J. D. Lee, Zwięzła chemia nieorganiczna, Warszawa 1994.
Wpisz do tabeli wartości kątów między wiązaniami N–H w wymienionych drobinach (NH2– , NH3, NH4+ ). Wartości tych kątów wybierz spośród następujących: 180°, 120°, 109°, 107°, 105°.
Rozwiązanie:
Pamiętaj!
Im więcej wolnych par elektronowych na atomie centralnym, tym bardziej odpychane są ligandy, w skutek czego zmniejsza się kąt między wiązaniami.
Zadanie 7. (0-1)
Na podstawie budowy atomów pierwiastków należących do grup 1.–2. oraz 13.–17. drugiego okresu układu okresowego uzupełnij poniższe zdanie. W wyznaczone miejsca wpisz symbol albo nazwę odpowiedniego pierwiastka.
Spośród pierwiastków drugiego okresu:
• najmniejszy ładunek jądra ma atom …………..…………………………………………….……;
• najmniejszy promień atomowy ma atom ………………………………………………….………;
• najmniejszą wartość pierwszej energii jonizacji ma atom ………………………..…………… .
Rozwiązanie:
Spośród pierwiastków drugiego okresu:
• najmniejszy ładunek jądra ma atom litu ALBO Li
• najmniejszy promień atomowy ma atom fluoru ALBO F
• najmniejszą wartość pierwszej energii jonizacji ma atom litu ALBO Li.
Jak do tego dojść?
Im mniej protonów, tym mniejszy ładunek jądra i słabsze przyciąganie elektronów, wskutek czego zwiększa się promień atomowy. Im większy promień atomowy, tym mniejsza wartość pierwszej energii jonizacji ze względu na to, że potrzeba dostarczyć mniej energii, aby oderwać elektrony od atomu.
Informacja do zadań 8.-9.
W pewnej wodzie mineralnej znajdują się jony: Ca2+, Mg2+ oraz HCO3– . Ich zawartość przedstawiono w poniższej tabeli.
Zadanie 8.
Przeprowadzono doświadczenie zilustrowane na poniższym schemacie:
W wyniku przeprowadzonego doświadczenia w każdej probówce zaobserwowano zmianę świadczącą o zajściu reakcji chemicznej. W probówce II, w wyniku przeprowadzonego doświadczenia, wydzielił się biały osad.
Zadanie 8.1 (0-1)
Opisz zmiany, które można zaobserwować w probówkach I i III.
Probówka I: ……………………………………………………………………………………………………………..
Probówka III: ……………………………………………………………………………………………………………
Rozwiązanie:
Probówka I: powstaje (biały) osad ALBO powstaje zmętnienie.
Probówka III: wydziela się gaz ALBO pojawiają się pęcherzyki gazu.
Zadanie 8.2 (0-1)
Rozstrzygnij, czy na podstawie przeprowadzonego doświadczenia można stwierdzić, że w badanej wodzie mineralnej są obecne też inne jony niż Mg2+, Ca2+ oraz HCO3– . Uzasadnij swoją odpowiedź.
Rozstrzygnięcie: ……………………………………………………………………………………………………….
Uzasadnienie: …………………………………………………………………………………………………………..
……………………………………………………………………………………………………………………………….
……………………………………………………………………………………………………………………………….
Rozwiązanie:
Rozstrzygnięcie: Tak
Uzasadnienie: Wydzielenie białego osadu po dodaniu do próbki wody roztworu wodnego AgNO3 świadczy o obecności w badanej próbce innych jonów (anionów), zdolnych do tworzenia osadów z jonami Ag+ .
ALBO
W próbce wody mineralnej są obecne aniony, np. Cl– , które z jonami Ag+ dają praktycznie nierozpuszczalne w wodzie sole.
Zadanie 9. (0-2)
Podczas gotowania 1000 cm3 tej wody mineralnej zaobserwowano powstanie białego osadu. W opisanych warunkach przebiegły reakcje opisane równaniami:
Oblicz, jaki procent masy wydzielonego osadu stanowi masa węglanu magnezu. Przyjmij, że obie reakcje zachodzą z wydajnością równą 100 %, a powstały osad składa się wyłącznie z węglanu wapnia i węglanu magnezu.
Rozwiązanie:
Zadanie 10.-11.
Sól Mohra to zwyczajowa nazwa siarczanu(VI) żelaza(II) i amonu o wzorze (NH4)2Fe(SO4)2. W laboratorium chemicznym ten związek jest często używany jako wygodne i stabilne źródło jonów żelaza(II). Zarówno sama sól Mohra, jak i jej wodne roztwory są odporne na utlenianie na powietrzu.
Zadanie 10. (0-1)
Obecność jonów amonowych w roztworze soli Mohra powoduje, że odczyn tego roztworu nie jest obojętny.
Napisz równanie reakcji odpowiadającej za odczyn wodnego roztworu soli Mohra na podstawie definicji kwasów i zasad Brønsteda. Wzory odpowiednich drobin wpisz w poniższą tabelę.
Rozwiązanie:
Jak do tego dojść?
Sól Mohra składa się z mocnego kwasu i dwóch słabych zasad, więc odczyn wodnego roztworu tej soli będzie kwasowy. Za odczyn odpowiedzialne są jony amonowe, które w reakcji z wodą muszą wytworzyć jony oksoniowe, aby odczyn był kwasowy.
Pamiętaj!
Możemy mówić o odczynie wodnego roztworu jakiejś substancji, nie bezpośrednio o niej!
Zadanie 11.
Zadanie 11.1. (0-1)
Napisz w formie jonowej skróconej równanie reakcji zachodzącej po dodaniu wodnego roztworu wodorotlenku sodu, w wyniku której powstała substancja odpowiedzialna za zmianę barwy uniwersalnego papierka wskaźnikowego.
……………………………………………………………………………………………………………………………….
Rozwiązanie:
NH4 + + OH– → NH3() + H2O
Jak do tego dojść?
Zwilżony uniwersalny papierek wskaźnikowy umieszczony został u wylotu probówki, więc musiał się wydzielać jakiś gaz. Papierek zabarwił się na niebiesko, co wskazuje na zasadowy charakter tego gazu. Po analizie soli Mohra, jedynym gazem, który mógł się ulotnić jest amoniak.
Zadanie 11.2. (0-1)
Rozwiązanie:
2Fe(OH)2 + H2O2 → 2Fe(OH)3
Pamiętaj!
Wodorotlenek żelaza(II) ulega utlenieniu do wodorotlenku żelaza(III) pod wpływem powietrza, bądź szybciej pod działaniem utleniacza – nadtlenku wodoru!
Zadanie 11.3. (0-1)
Wyjaśnij przyczyny obserwowanych zmian w probówce B pomimo niedodania do tej probówki żadnego odczynnika.
Wyjaśnienie: …………………………………………………………………………………………………………….
……………………………………………………………………………………………………………………………….
……………………………………………………………………………………………………………………………….
Rozwiązanie:
W wodzie jest rozpuszczony tlen z powietrza, który w warunkach doświadczenia pełni funkcję utleniacza – w wyniku reakcji chemicznej (zielonkawy) Fe(OH)2 utlenia się do (pomarańczowego) Fe(OH)3.
ALBO
Zaszła reakcja chemiczna z rozpuszczonym w wodzie tlenem, który pełni funkcję utleniacza.
Zadanie 12. (0-1)
Gazowy wodór wydziela się w reakcjach różnych metali z kwasami, a najaktywniejsze metale redukują wodę do wodoru. Na zajęciach koła chemicznego uczniowie mieli zaprojektować laboratoryjną metodę otrzymywania wodoru, inną niż stosowane powszechnie działanie kwasem solnym na cynk.
Zaproponowano przeprowadzenie następujących reakcji:
uczeń A – magnezu z kwasem octowym;
uczeń B – potasu z wodą;
uczeń C – cynku ze stężonym kwasem azotowym(V).
Nauczyciel stwierdził, że wodór powstaje w dwóch spośród zaproponowanych reakcji, ale tylko jedna z nich jest możliwa do przeprowadzenia w szkolnej pracowni chemicznej.
Napisz, który uczeń poprawnie zaprojektował doświadczenie. Wyjaśnij, dlaczego druga propozycja doświadczenia, w którym również powstaje wodór, była nieodpowiednia. Odwołaj się do zasad bezpieczeństwa i higieny pracy obowiązujących w szkolnej pracowni chemicznej.
Doświadczenie poprawnie zaprojektował uczeń: ……………………………………………………………
Wyjaśnienie: …………………………………………………………………………………………………………….
……………………………………………………………………………………………………………………………….
……………………………………………………………………………………………………………………………….
Rozwiązanie:
Doświadczenie poprawnie zaprojektował uczeń: A.
Wyjaśnienie: reakcja potasu z wodą przebiega zbyt gwałtownie, jest silnie egzotermiczna – wydzielający się wodór oraz potas się zapalają.
Zadanie 13. (0-2)
Do zlewki wprowadzono 80 cm3 roztworu mocnego (całkowicie zdysocjowanego), jednoprotonowego kwasu HA o stężeniu 0,10 mol · dm–3 . Następnie do zlewki wprowadzono 45 cm3 roztworu wodorotlenku potasu o stężeniu 0,15 mol · dm–3 . Do takiej mieszaniny dodawano kroplami roztwór wodorotlenku sodu o stężeniu 0,2 mol · dm–3 do momentu uzyskania roztworu o pH równym 2,1.
Oblicz objętość dodanego roztworu wodorotlenku sodu. Przyjmij, że objętość mieszaniny była sumą objętości zmieszanych roztworów.
Rozwiązanie:
Pamiętaj!
Całkowicie zdysocjowany kwas oznacza, że jego stężenie początkowe, równe jest stężeniu jonów wodorowych!
Zadanie 14. (0-4)
Do reaktora wprowadzono próbkę N2O4 o masie równej 4,14 g. W reaktorze utrzymywano stałe ciśnienie równe 1000 hPa i stałą temperaturę 298 K, natomiast zmianie mogła ulegać pojemność. W warunkach prowadzenia eksperymentu ustaliła się równowaga chemiczna opisana równaniem:
N2O4 ⇄ 2NO2
Objętość mieszaniny obu tlenków, po ustaleniu się stanu równowagi, była równa 1,32 dm3 .
Oblicz stężeniową stałą równowagi Kc przemiany w opisanych warunkach. Stała gazowa R = 83,14 hPa · dm3 · mol–1 · K–1 . Przyjmij, że NO2 i N2O4 są gazami doskonałymi.
Rozwiązanie:
Pamiętaj!
Jeśli nie mamy warunków normalnych nie możemy przyjąć objętości gazu równej 22,4 dm3!
Musimy skorzystać wtedy z równania Clapeyrona do obliczenia objętości gazu.
Zadanie 15.
Równanie kinetyczne reakcji opisanej równaniem:
2NO (g) + O2 (g) → 2NO2 (g)
ma postać:
v = 𝑘 ∙ c NO 2 ∙ c O2
Na podstawie: J. Sawicka i inni, Tablice chemiczne, Gdańsk 2004.
Szybkość reakcji chemicznej v, wyrażona w jednostce: mol dm−3 s −1 , zależy od stężeń molowych substratów reakcji oraz od stałej szybkości reakcji 𝑘 – współczynnika charakterystycznego dla danej reakcji. Stała szybkości reakcji zależy od temperatury, a nie zależy od stężenia substratów.
Zadanie 15.1. (0-1)
Napisz jednostkę stałej szybkości reakcji 𝒌 w równaniu kinetycznym opisanej reakcji.
……………………………………………………………………………………………………………………………….
Rozwiązanie:
Pamiętaj!
Jednostka stałej szybkości zależy od rzędu reakcji!
Zadanie 15.2. (0-2)
W zamkniętym reaktorze o pojemności 2 dm3 zmieszano 6 moli tlenku azotu(II) i 4 mole tlenu. Podczas reakcji utrzymywano stałą temperaturę T.
Oblicz, ile razy zmaleje szybkość opisanej reakcji w stosunku do szybkości początkowej, w momencie, w którym stężenie tlenu zmniejszy się o 1 mol dm−3 .
Rozwiązanie:
Pamiętaj!
W równaniu kinetycznym podstawiamy stężenia, a nie liczby moli!
Zobacz jak możemy Ci pomóc
Zadanie 16. (0-1)
Jony miedzi(II) tworzą wiele różnych związków kompleksowych. W roztworze wodnym nie występują w postaci prostych kationów Cu2+, lecz jako jony uwodnione, czyli akwakompleksy. W akwakompleksie jon miedzi(II) przyjmuje liczbę koordynacyjną równą 6. Ten kompleks jest mniej trwały niż kompleks miedzi(II) z amoniakiem, dlatego w obecności amoniaku o odpowiednim stężeniu w roztworze związku miedzi(II) tworzy się aminakompleks, w którym liczba koordynacyjna jonu Cu2+ także jest równa 6, ale cztery cząsteczki wody są zastąpione czterema cząsteczkami amoniaku. Nosi on nazwę jonu diakwatetraaminamiedzi(II). Obecność tych jonów nadaje roztworowi ciemnoniebieską barwę. Roztwory, w których obecne są opisane jony kompleksowe, przedstawiono na poniższych fotografiach.
Napisz wzory opisanych jonów kompleksowych: akwakompleksu miedzi(II) oraz jonu diakwatetraaminamiedzi(II).
Wzór akwakompleksu miedzi(II): …………………………………………………………………………………
Wzór jonu diakwatetraaminamiedzi(II): …………………………………………………………………………
Rozwiązanie:
Informacja do zadań 17.-18.
Kolorymetria jest metodą analizy chemicznej stosowaną do oznaczania małych stężeń substancji, których roztwory są barwne, na podstawie porównania intensywności barwy roztworu badanego i roztworu wzorcowego o znanym stężeniu. Intensywność zabarwienia roztworu zależy od absorpcji promieniowania elektromagnetycznego o określonej długości fali z zakresu światła widzialnego. Miarą absorpcji jest wielkość zwana absorbancją – oznaczana literą A. Absorbancja, jaką wykazuje dany roztwór, jest wprost proporcjonalna do stężenia barwnego składnika tego roztworu.
Zadanie 17. (0-1)
Metodę kolorymetryczną można zastosować do oznaczania miedzi(II) w postaci jonów diakwatetraaminamiedzi(II), ponieważ roztwory, w których te jony występują, są barwne. Z badanego wodnego roztworu zawierającego jony diakwatetraaminamiedzi(II) pobrano próbki do pomiaru absorbancji (światło o długości fali λ = 600 nm) i uzyskano średni wynik A = 0,36. Następnie sporządzono krzywą wzorcową – wykonano pomiary absorbancji A dla czystej wody i dla dwóch próbek roztworów o znanym stężeniu miedzi(II) w postaci jonów diakwatetraaminamiedzi(II). Za każdym razem warunki pomiaru były takie same jak te, w jakich wykonano pomiary dla roztworu badanego. Otrzymane wyniki zestawiono w tabeli.
Stężenie miedzi(II) w badanym roztworze: …………………………………………………… mol ∙ dm–3.
Rozwiązanie:
Zadanie 18.
Kolorymetryczne oznaczenie bardzo małych ilości miedzi(II) można wykonać, jeżeli zmierzy się absorbancję roztworu kompleksu miedzi(II) z dietyloditiokarbaminianem, w skrócie oznaczanego wzorem Cu(DDTK)2. Ten związek słabo rozpuszcza się w wodzie, ale dobrze – w rozpuszczalnikach organicznych. W drugiej z tych sytuacji powstaje roztwór o barwie żółtobrunatnej. Aby wyznaczyć masę miedzi w próbce badanego wodnego roztworu zawierającego jony miedzi(II), do tego roztworu dodano roztwór dietyloditiokarbaminianu sodu NaDDTK. Następnie otrzymaną mieszaninę wytrząsano z rozpuszczalnikiem organicznym, co spowodowało, że obecny w wodzie Cu(DDTK)2 przeszedł ilościowo do fazy organicznej. Wszystkie porcje roztworu Cu(DDTK)2 w rozpuszczalniku organicznym połączono i uzupełniono tym rozpuszczalnikiem do objętości 25 cm3 . Metodą kolorymetryczną wyznaczono stężenie miedzi(II) w badanym roztworze, które było równe 3,50·10–5 mol·dm–3 .
Na podstawie: https://encyklopedia.pwn.pl/haslo/analiza-kolorymetryczna;3924039.html [dostęp 06.10.2017], B. Jankiewicz, B. Ptaszyński, A. Turek, Polish Journal of Environmental Studies, Vol. 8, Nr 1 (1999).
Zadanie 18.1. (0-1)
Oblicz, ile mikrogramów miedzi w postaci miedzi(II) zawierała próbka badanego wodnego roztworu (1 μg = 10–6 g). Przyjmij masę molową miedzi równą 63,55 g∙mol–1 .
Rozwiązanie:
Zadanie 18.2. (0-1)
Napisz nazwę metody, za pomocą której wyodrębniono kompleks miedzi(II) z roztworu wodnego.
……………………………………………………………………………………………………………………………….
Rozwiązanie:
ekstrakcja
Zadanie 19. (0-1)
Wykonano doświadczenie, którego celem było otrzymanie pewnej substancji chemicznej. Postępowano zgodnie z poniższą instrukcją: Odważyć 5 g CuSO4·5H2O, umieścić w kolbie stożkowej i dodać 15 cm3 wody destylowanej. Roztwór w kolbie mieszać i ogrzać w łaźni wodnej do temperatury około 60 °C. W tej temperaturze dodawać powoli porcjami nadmiar pyłu cynkowego (ok. 1,5 g). Po wprowadzeniu całej ilości cynku kolbę dalej ogrzewać do momentu odbarwienia roztworu. Następnie otrzymaną mieszaninę przesączyć i osad przemyć rozcieńczonym kwasem solnym (0,5 mol · dm–3 ).
Napisz w formie jonowej skróconej równanie reakcji, która była przyczyną odbarwienia roztworu, i wyjaśnij, w jakim celu otrzymany osad należy przemyć rozcieńczonym kwasem solnym.
Równanie zachodzącej reakcji:
……………………………………………………………………………………………………………………………….
Wyjaśnienie: …………………………………………………………………………………………………………….
……………………………………………………………………………………………………………………………….
……………………………………………………………………………………………………………………………….
Rozwiązanie:
Równanie zachodzącej reakcji: Cu2+ + Zn → Cu() + Zn2+
Wyjaśnienie: Rozcieńczonego kwasu solnego używa się, aby oczyścić powstałą miedź od nadmiaru użytego w doświadczeniu cynku.
Zadanie 20. (0-1)
W standardowym półogniwie A ustala się równowaga opisana równaniem:
MnO4 − + 8H + + 5e − ⇄ Mn2+ + 4H2O
Po połączeniu tego półogniwa ze standardowym półogniwem B otrzymano ogniwo, którego siła elektromotoryczna (SEM) jest równa 0,971 V.
Napisz sumaryczne równanie reakcji, która zachodzi w pracującym ogniwie zbudowanym z półogniw A i B.
……………………………………………………………………………………………………………………………….
Rozwiązanie:
Jak do tego dojść?
SEM to siła elektromotoryczna równa różnicy standardowego potencjału katody i anody. Przedstawiona reakcja jest reakcją redukcji manganu, więc zachodzi ona na katodzie. Możemy obliczyć zatem standardowy potencjał anody, a następnie w tablicach maturalnych znaleźć potencjał tej anody, i zapisać odpowiednie reakcje.
Pamiętaj!
Na katodzie zawsze zachodzi redukcja, a na anodzie – utlenianie!
Zadanie 21. (0-2)
Przykładem elektrody halogenosrebrowej jest elektroda bromosrebrowa, której działanie opisano równaniem:
AgBr (s) + e – ⇄ Ag (s) + Br– (aq)
Potencjał tej elektrody zależy od stężenia jonów bromkowych i w temperaturze 298 K wyraża się równaniem: EAg/AgBr = EoAg/AgBr– 0,059logcBr– Standardowy potencjał tej elektrody EoAg/AgBr = 0,071 V. W temperaturze 298 K potencjał elektrody bromosrebrowej zanurzonej w wodnym roztworze bromku srebra pozostającym w równowadze z osadem tej soli był równy EAg/AgBr = 0,431 V.
Oblicz wartość iloczynu rozpuszczalności bromku srebra 𝑲𝒔 [AgBr] w temperaturze 298 K.
Rozwiązanie:
Zadanie 22.
O dwóch węglowodorach A i B, z których każdy ma wzór sumaryczny C6H12, wiadomo, że: • węglowodór A powstaje w wyniku reakcji między 3-bromo-2,2-dimetylobutanem a alkoholowym roztworem wodorotlenku sodu przebiegającej w podwyższonej temperaturze;
• węglowodór B, będący alkanem cyklicznym, powstaje w reakcji zachodzącej pomiędzy dibromopochodną heksanu a cynkiem, a w jego cząsteczce obecny jest jeden trzeciorzędowy atom węgla połączony m.in. z grupą metylową.
Zadanie 22.1. (0-1)
Napisz w formie jonowej skróconej równanie reakcji otrzymywania węglowodoru A. Zastosuj wzory półstrukturalne (grupowe) związków organicznych.
……………………………………………………………………………………………………………………………….
Rozwiązanie:
Pamiętaj!
Równanie reakcji bromopochodnej z wodorotlenkiem sodu w środowisku jest reakcją eliminacji, której towarzyszy powstawanie wiązania podwójnego, powstającego zgodnie z regułą Zajcewa!
Zadanie 22.2. (0-1)
Narysuj wzór półstrukturalny (grupowy) lub uproszczony węglowodoru B oraz napisz jego nazwę systematyczną.
Nazwa systematyczna: ………………………………………………………………………………………………
Rozwiązanie:
Pamiętaj!
Reakcja dibromopochodnej alkanu z cynkiem powoduje powstanie węglowodoru cyklicznego, jeśli atomy bromu są odpowiednio od siebie oddalone. Jeśli są przy sąsiadujących atomach węgla – wytwarza się wiązania podwójne.
Zobacz jak możemy Ci pomóc
Informacja do zadań 23.-24.
Naftalen to organiczny związek chemiczny o wzorze sumarycznym C10H8, będący najprostszym policyklicznym węglowodorem aromatycznym o dwóch skondensowanych pierścieniach. Jego wzór przedstawiono poniżej.
Naftalen ma właściwości podobne do benzenu, np. ulega analogicznym reakcjom chemicznym, jednak w przeciwieństwie do benzenu ten związek dość łatwo utlenia się pod wpływem silnych utleniaczy.
Zadanie 23.
W reakcji monochlorowania naftalenu powstają dwa izomeryczne produkty.
Zadanie 23.1. (0-1)
Narysuj wzory półstrukturalne (grupowe) lub uproszczone dwóch izomerycznych monochloropochodnych naftalenu, które powstają w reakcji tego związku z chlorem, przebiegającej w obecności odpowiedniego katalizatora.
……………………………………………………………………………………………………………………………….
Rozwiązanie:
Pamiętaj!
Elektrofile atakują głównie pozycje 1 () lub 2 () naftalenu.
Zadanie 23.2. (0-1)
Uzupełnij poniższe zdania. Wybierz i zaznacz jedną odpowiedź spośród podanych w każdym nawiasie.
Monochlorowanie naftalenu jest przykładem reakcji (substytucji / addycji / eliminacji) przebiegającej według mechanizmu (rodnikowego / elektrofilowego / nukleofilowego). Funkcję katalizatora w tej reakcji mogą pełnić (związki żelaza(III) / jony OH– ).
Rozwiązanie:
Monochlorowanie naftalenu jest przykładem reakcji (substytucji / addycji / eliminacji) przebiegającej według mechanizmu (rodnikowego / elektrofilowego / nukleofilowego). Funkcję katalizatora w tej reakcji mogą pełnić (związki żelaza(III) / jony OH– ).
Zadanie 24. (0-2)
W odpowiednich warunkach naftalen może zostać utleniony zgodnie z poniższym schematem:
W tej reakcji powstaje również tlenek węgla(IV).
Na podstawie: A. Daly, The oxidation of naphthalene to phthalonic acid by alkaline solutions of permanganate; J. Phys. Chem. 11 (2), (1907), 93.
Uzupełnij tabelę – wpisz formalny stopień utlenienia: atomu węgla oznaczonego literą 𝒂 we wzorze cząsteczki naftalenu oraz atomów węgla oznaczonych literami 𝒃 i 𝒄 we wzorze produktu reakcji. Napisz, ile moli elektronów oddaje 1 mol naftalenu w opisanym procesie utlenienia.
Liczba moli elektronów: ……………………………………………………………………………………………..
Rozwiązanie:
Informacja do zadań 25.-26.
Związki metaloorganiczne, czyli takie, w których atom metalu jest związany kowalencyjnie z atomem węgla grupy alkilowej lub arylowej, są szeroko wykorzystywane w syntezie organicznej. Do najczęściej stosowanych należą tzw. związki Grignarda o wzorze ogólnym: R–Mg–X
W tym wzorze R oznacza grupę alkilową lub arylową, a X jest atomem fluorowca, najczęściej bromu lub jodu. Te związki otrzymuje się w reakcji odpowiednich fluorowcopochodnych alkilowych lub arylowych z magnezem w roztworze bezwodnego etoksyetanu (eteru dietylowego):
R–X + Mg → R–Mg–X
Związki Grignarda reagują m.in. z aldehydami i ketonami, zgodnie ze schematem:
W pierwszym etapie powstaje sól halogenomagnezowa alkoholu, która w wyniku działania wodnego roztworu mocnego kwasu daje wolny alkohol oraz jony magnezowe i halogenkowe.
Zadanie 25. (0-1)
Do roztworu bromoetanu w bezwodnym etoksyetanie (eterze dietylowym) dodano stechiometryczną ilość magnezu i mieszano do roztworzenia całego metalu. Uzyskany roztwór wkroplono następnie do propan-2-onu (acetonu). Liczba moli użytego acetonu była równa liczbie moli związku Grignarda w dodanym roztworze. Następnie dodano powoli, mieszając, nadmiar rozcieńczonego wodnego roztworu kwasu siarkowego(VI). Nastąpiło rozdzielenie mieszaniny na warstwę wodną i warstwę organiczną. Warstwę eterową oddzielono i po odparowaniu eteru otrzymano produkt Y.
Narysuj wzór półstrukturalny (grupowy) produktu Y oraz napisz jego nazwę systematyczną.
Rozwiązanie:
Zadanie 26.
W celu otrzymania 3-fenylopentan-3-olu przy użyciu związków Grignarda przeprowadzono reakcje zgodnie z poniższym schematem:
W roztworze wodnym po reakcjach były obecne jony bromkowe.
Zadanie 26.1. (0-2)
Uzupełnij tabelę. Napisz wzory półstrukturalne (grupowe) związków A, B, D i E.
Rozwiązanie:
Zadanie 26.2. (0-2)
Utlenianie związku D do związku E prowadzono za pomocą zakwaszonego roztworu dichromianu(VI) potasu. Na fotografiach I–V przedstawiono probówki z roztworami wybranych substancji.
Spośród fotografii I–V wybierz tę, która przedstawia roztwór użyty do przeprowadzenia reakcji utleniania związku D, oraz tę przedstawiającą roztwór uzyskany po oddzieleniu produktu E. Wpisz do tabeli oznaczenia fotografii oraz wzory jonów odpowiadających za barwę roztworu.
Rozwiązanie:
Pamiętaj!
Redukcji jonów dichromianowych(VI) do jonów chromu Cr3+ towarzyszy zmiana barwy z pomarańczowej na zieloną!
Informacja do zadań 27.-28.
Poniżej przedstawiono wzór estru, w którego cząsteczkach są obecne dwa asymetryczne atomy węgla – oznaczone gwiazdką:
W laboratorium przeprowadzono reakcję, w której racemiczną mieszaninę kwasu 2-chloropropanowego (równomolową mieszaninę obu enancjomerów) poddano reakcji estryfikacji z jednym z enancjomerów 2-metylobutan-1-olu. W wyniku tej reakcji otrzymano dwa rodzaje estrów.
Zadanie 27. (0-1)
Rozstrzygnij, czy otrzymane estry są względem siebie enancjomerami. Uzasadnij odpowiedź.
Rozstrzygnięcie: ……………………………………………………………………………………………………….
Uzasadnienie: …………………………………………………………………………………………………………..
……………………………………………………………………………………………………………………………….
……………………………………………………………………………………………………………………………….
Rozwiązanie:
Rozstrzygnięcie: Nie (są względem siebie enancjomerami).
Uzasadnienie: W cząsteczkach otrzymanych estrów jeden z asymetrycznych atomów węgla (w części pochodzącej od kwasu) ma konfigurację przeciwną, a drugie centrum stereogeniczne (część pochodząca od alkoholu) ma identyczną konfigurację.
ALBO
Otrzymane estry są względem siebie diastereoizomerami.
Zadanie 28. (0-1)
Napisz w formie jonowej skróconej równanie hydrolizy zasadowej estru opisanego w informacji. Zastosuj wzory półstrukturalne (grupowe) związków organicznych.
……………………………………………………………………………………………………………………………….
Rozwiązanie:
Pamiętaj!
Hydroliza zasadowa przebiega w obecności jonów OH– i prowadzi do otrzymania soli kwasu karboksylowego i alkoholu!
Zadanie 29. (0-1)
Poniżej przedstawiono wzory trzech izomerycznych amin oznaczonych numerami I, II i III.
Wartości temperatury wrzenia tych amin, wymienione w przypadkowej kolejności, są równe: 3 °C, 36 °C, 47 °C.
Na podstawie: J. Sawicka i inni, Tablice chemiczne, Gdańsk 2004 oraz www.sigmaaldrich.com
Przyporządkuj aminom I–III wartości ich temperatury wrzenia.
I: …………………………….. II: ……………………………. III: …………………………….
Rozwiązanie:
I: 47 °C II: 36 °C III: 3 °C
Pamiętaj!
Aminy trzeciorzędowe nie tworzą wiązań wodorowych, więc mają najniższą temperaturę wrzenia! Aminy drugo- i pierwszorzędowe tworzą wiązania wodorowe, lecz pierwszorzędowe tworzą tych wiązań więcej, przez co jego temperatura wrzenia będzie największa!
Informacja do zadań 30.-31.
Przeprowadzono doświadczenie z udziałem trzech różnych związków chemicznych – umownie oznaczonych literami A, B i C – wybranych spośród następujących:
etanal etano-1,2-diol metanol propano-1,2,3-triol
Stosunek masowy węgla do tlenu mC : mO w związku B jest równy 3 : 4. Przebieg doświadczenia zilustrowano na poniższym schemacie.
Zaobserwowano, że klarowny szafirowy roztwór powstał tylko w probówce II.
Zadanie 30. (0-1)
Rozstrzygnij, czy na podstawie opisu obserwowanych zmian w probówce II oraz informacji o stosunku masowym węgla do tlenu w związku B można jednoznacznie zidentyfikować związek B. Uzasadnij swoje stanowisko.
Rozstrzygnięcie: ……………………………………………………………………………………………………….
Uzasadnienie: …………………………………………………………………………………………………………..
……………………………………………………………………………………………………………………………….
Rozwiązanie:
Rozstrzygnięcie: Nie
Uzasadnienie: Objawy zachodzącej reakcji jednoznacznie wskazują na alkohol wielowodorotlenowy (etano-1,2-diol lub propano-1,2,3-triol), ale ponieważ w obu alkoholach stosunek masowy węgla do tlenu jest identyczny, to nie można jednoznacznie zidentyfikować związku B.
Pamiętaj!
Aby wykryć grupy hydroksylowe w alkoholach polihydroksylowe muszą być przy sąsiadujących atomach węgla!
Zobacz jak możemy Ci pomóc
Zadanie 31. (0-2)
W drugim etapie doświadczenia pod wyciągiem ostrożnie podgrzano zawartość probówek I i III. Zaobserwowano zmiany, które zilustrowano na poniższych fotografiach.
Napisz:
– w formie jonowej skróconej równanie reakcji przebiegającej w probówce I
oraz
– w formie cząsteczkowej równanie reakcji zachodzącej w probówce III podczas drugiego etapu doświadczenia.
Zastosuj wzory półstrukturalne (grupowe) związków organicznych.
Probówka I: ……………………………………………………………………………………………………………..
Probówka III: ……………………………………………………………………………………………………………
Rozwiązanie:
Jak do tego dojść?
W probówce I widoczne jest wytrącenie ceglastoczerwonego osadu tlenku miedzi(I), zatem jest to pozytywny wynik próby Trommera.
W probówce II widoczne jest wytrącenie czarnego osadu tlenku miedzi(II), powstałego na skutek rozkładu termicznego wodorotlenku miedzi(II) → jest to negatywny wynik próby Trommera.
Pamiętaj!
Próbie Trommera ulegają aldehydy, natomiast ketony dają negatywny wynik tej próby!
Zadanie 32. (0-2)
W wyniku hydrolizy 2,03 g pewnego peptydu o masie molowej równej 609,74 g mol–1 otrzymano 2,27 g mieszaniny aminokwasów.
Oblicz, ile wiązań peptydowych zawiera cząsteczka badanego peptydu.
Rozwiązanie:
Zadanie 33. (0-1)
Przeprowadzono doświadczenie polegające na dodaniu świeżo strąconego wodorotlenku miedzi(II) do probówki zawierającej wodny roztwór biuretu H2N–CO–NH–CO–NH2.
Spośród poniższych ilustracji wybierz i zaznacz tę, która przedstawia efekt opisanego doświadczenia.
Rozwiązanie:
C
Pamiętaj!
Aby można było zaobserwować pozytywny wynik próby biuretowej muszą być obecne minimum 2 wiązania peptydowe!
Zadanie 34. (0-1)
Poniżej przedstawiono wzór kauczuku naturalnego.
Dokończ zdanie. Zaznacz właściwą odpowiedź spośród podanych.
W laboratorium ten związek można otrzymać w reakcji polimeryzacji
A. 2-metylobut-1-enu.
B. 2-metylobuta-1,3-dienu.
C. 2-metylobut-2-enu.
D. 2-metylobuta-1,2-dienu.
Rozwiązanie:
B
Jak do tego dojść?
Po zajściu polimeryzacji wciąż mamy jedno wiązanie podwójne, zatem w wyjściowym węglowodorze musiały być 2 wiązania wielokrotne. Wykluczamy zatem związki A i C. Związek D nie istnieje, ze względu na to, że jeden z atomów węgla tworzy 5 wiązań, więc poprawną odpowiedzią jest B.
Zadanie 35. (0-1)
D-alloza to jeden z izomerów D-glukozy. W pewnych warunkach ten cukier może zostać utleniony do kwasu aldonowego lub kwasu aldarowego, co przedstawiono na poniższym schemacie.
Oceń prawdziwość poniższych zdań. Zaznacz P, jeżeli zdanie jest prawdziwe, albo F – jeśli jest fałszywe.
Rozwiązanie:
1. – F; 2, – P
Jak do tego dojść?
- Cząsteczki kwasu aldarowego nie są chiralne, ponieważ posiada oś symetrii – jest to forma mezo, która nie jest optycznie czynna.
- W reakcji wodorowęglanu sodu i bromu z aldozami, grupa aldolowa ulega utlenieniu do grupy karboksylowej.
Pamiętaj!
Aby związek był chiralny musi posiadać chiralne atomy węgla i nie posiadać osi symetrii!
Reakcją wodorowęglanu sodu i bromu można odróżnić aldozy i ketozy!
Zadanie 36. (0-1)
Amigdalina to związek chemiczny z grupy glikozydów, występujący w znacznych ilościach w gorzkich migdałach. Wzór amigdaliny przedstawiono poniżej.
W wyniku hydrolizy amigdaliny zachodzącej w organizmie pod wpływem enzymów powstają trzy rodzaje drobin: cyjanowodór o wzorze HCN oraz dwa związki chemiczne, które w poniższym schemacie reakcji oznaczono literami A i B:
amigdalina + 2H2O → 2A + B + HCN
O związkach A i B wiadomo, że w odpowiednich warunkach ulegają reakcji z odczynnikiem Tollensa.
Napisz nazwę związku A oraz narysuj wzór związku B powstających w reakcji hydrolizy amigdaliny.
Nazwa związku A: …………………………………………………………………………………………………….
Wzór związku B: ……………………………………………………………………………………………………….
Rozwiązanie:
Jak do tego dojść?
Mamy powiedziane, że zarówno związek A jak i B ulegają próbie Tollensa, więc posiadają one grupę aldehydową. Ze stechiometrii wiemy, że związek B powstaje w wyniku wiązania glikozydowego, więc jest to benzoaldehyd. Związek A natomiast to glukoza.
