Matura z chemii 2020
1. O dwóch pierwiastkach umownie oznaczonych literami X i Z wiadomo, że:
● oba przyjmują w związkach chemicznych taki sam maksymalny stopień utlenienia
● konfiguracja elektronowa atomu pierwiastka X w stanie wzbudzonym, który powstał w wyniku przeniesienia jednego z elektronów sparowanych na podpowłokę wyższą energetycznie i nieobsadzoną, może zostać przedstawiona w postaci zapisu:
- w stanie podstawowym atom pierwiastka Z ma łącznie na ostatniej powłoce i na podpowłoce 3d pięć elektronów
1.1 Wpisz do tabeli symbol pierwiastka X i symbol pierwiastka Z, numer grupy oraz symbol bloku konfiguracyjnego, do których należy każdy z pierwiastków.
1.2 Napisz wzór sumaryczny wodorku pierwiastka X oraz maksymalny stopień utlenienia, jaki przyjmują pierwiastki X i Z w związkach chemicznych.
Wzór sumaryczny wodorku pierwiastka X: PH3 Maksymalny stopień utlenienia, jaki przyjmują pierwiastki X i Z w związkach chemicznych:+V
1.3 Przedstaw pełną konfigurację elektronową jonu Z 2+ w stanie podstawowym. Zastosuj zapis z uwzględnieniem podpowłok.
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d3
2. Wpisz do tabeli temperaturę wrzenia wymienionych substancji (H2, CaCl2, HCl) pod ciśnieniem atmosferycznym. Wartości temperatury wrzenia wybierz spośród następujących: –253 °C, –85 °C, 100 °C, 1935 °C.
Temperatura wrzenia: Wodór: (–253°C)
Temperatura wrzenia: Chlorek wapnia: (1935°C)
Temperatura wrzenia: Chlorowodór: (–85°C)
3. Poniżej przedstawiono cztery wykresy ilustrujące zmianę wybranych wielkości fizycznych charakteryzujących pierwiastki chemiczne (z wyłączeniem gazów szlachetnych) w funkcji ich liczby atomowej.
Podaj numer wykresu przedstawiającego zależność promienia atomowego od liczby atomowej i numer wykresu przedstawiającego zależność elektroujemności pierwiastków w skali Paulinga od liczby atomowej.
Numer wykresu przedstawiającego zależność promienia atomowego od liczby atomowej: IV Numer wykresu przedstawiającego zależność elektroujemności w skali Paulinga od liczby atomowej: I
4. Ciała stałe można podzielić na krystaliczne i bezpostaciowe. Kryształy klasyfikuje się ze względu na rodzaj oddziaływań między tworzącymi je drobinami. Wyróżnia się kryształy metaliczne, jonowe, kowalencyjne i molekularne.
Na podstawie: K. Pigoń, Z. Ruziewicz, Chemia fizyczna. Fizykochemia molekularna, Warszawa 2005
4.1 Poniżej wymieniono nazwy siedmiu substancji tworzących kryształy w stałym stanie skupienia. chlorek sodu glin glukoza jod sód tlenek magnezu wodorotlenek sodu
Spośród wymienionych substancji wybierz wszystkie te, które tworzą kryształy jonowe, oraz wszystkie te, które tworzą kryształy metaliczne. Wpisz ich nazwy we właściwe miejsce w tabeli.
Odpowiedź: Chlorek sodu, tlenek magnezu, wodorotlenek sodu
4.2 Uzupełnij poniższe zdania. W odpowiedzi uwzględnij rodzaj nośników ładunku.
W kryształach metalicznych nośnikami ładunku są elektrony, dlatego metale przewodzą prąd elektryczny w stałym stanie skupienia.
Związki jonowe po stopieniu przewodzą prąd elektryczny, ponieważ występują w nich jony zdolne do transportu ładunków elektrycznych.
Informacja do zadań 5-7
Fosgen to trujący związek o wzorze COCl2. Jego temperatura topnienia jest równa –118 °C, a temperatura wrzenia wynosi 8 °C (pod ciśnieniem 1000 hPa). Fosgen reaguje z wodą i ulega hydrolizie, której produktami są tlenek węgla(IV) i chlorowodór.
Na podstawie: P. Mastalerz, Chemia organiczna, Warszawa 1986
5. Uzupełnij informacje dotyczące struktury elektronowej cząsteczki fosgenu. Wybierz i podkreśl jedną odpowiedź spośród podanych w każdym nawiasie.
Orbitalom walencyjnym atomu węgla przypisuje się hybrydyzację (sp / sp2 / sp3). Orientacja przestrzenna tych orbitali powoduje, że cząsteczka fosgenu (jest / nie jest) płaska. Wiązanie π w tej cząsteczce tworzą orbital walencyjny (s / p / zhybrydyzowany) atomu węgla i orbital walencyjny p atomu tlenu
6. Napisz równanie reakcji hydrolizy fosgenu
COCl2 + H2O → CO2 + 2HCl
7. W temperaturze 25 °C i pod ciśnieniem 1000 hPa w 1 dm3 fosgenu znajduje się 2,43∙1022 cząsteczek tego związku. Oblicz gęstość fosgenu i określ jego stan skupienia w opisanych warunkach.
2,43∙1022 cząsteczek fosgenu – x gramów fosgenu
6,02∙1023 cząsteczek fosgenu – 99 gramów fosgenu
x = 3,996 g
d = 3,996 g = 3,996 g∙dm−3
W temperaturze 25 °C i pod ciśnieniem 1000 hPa fosgen jest gazem
8. W środowisku alkalicznym jod utlenia ilościowo metanal do kwasu metanowego. Czynnikiem utleniającym jest anion jodanowy(I), który powstaje w reakcji jodu cząsteczkowego z anionami hydroksylowymi. Przebieg opisanych przemian można zilustrować następującymi równaniami:
reakcja 1.: I +2OH− →IO− +I− +H2O
reakcja 2.: HCHO+IO− +OH− →HCOO− +I− +H2O
Na podstawie: J. Minczewski, Z. Marczenko, Chemia analityczna 2. Chemiczne metody analizy ilościowej, Warszawa 1998.
Napisz w formie jonowej skróconej sumaryczne równanie opisanego utleniania metanalu jodem w środowisku alkalicznym i określ stosunek masowy, w jakim metanal reaguje z jodem.
Równanie reakcji: HCHO+I +3OH− →HCOO− +2I− +2H O 22
Stosunek masowy metanalu i jodu mHCHO : mI2 = 30 : 254
9. Węglan sodu jest solą dość dobrze rozpuszczalną w wodzie. Podczas ochładzania jej gorącego roztworu nie powstaje sól bezwodna, ale wydzielają się hydraty, których skład zależy od temperatury. W temperaturze 20°C w równowadze z roztworem nasyconym pozostaje dekahydrat o wzorze Na2CO3∙10H2O. Rozpuszczalność dekahydratu węglanu sodu w wodzie w tej temperaturze jest równa 21,5 g w 100 g wody.
Na podstawie: W. Mizerski, Tablice chemiczne, Warszawa 1997. Oblicz rozpuszczalność węglanu sodu (wyrażoną w gramach substancji na 100 gramów wody) w opisanych warunkach w przeliczeniu na sól bezwodną
Rozwiązanie:
MNa2CO3 =106g⋅mol−1
MNa2CO3⋅10HO=286g⋅mol−1
1 mol soli bezwodnej – 1 mol dekahydratu
106 g soli bezwodnej –– 286 g dekahydratu
x g soli bezwodnej –– 21,5 g dekahydratu
x = 106 g ⋅ 21,5 g = 7,97 g soli bezwodnej w 121,5 g roztworu 286 g
7,97 g soli bezwodnej ––113,53 g wody
S g soli bezwodnej ––100 g wody
S =7 g
Rozpuszczalność = 7 g soli bezwodnej w 100 g wody)
Informacja 10-11
Przemysłowa produkcja kwasu azotowego(V) jest procesem kilkuetapowym. Pierwszym etapem jest katalityczne utlenienie amoniaku tlenem z powietrza do tlenku azotu(II). W drugim etapie otrzymany tlenek azotu(II) utlenia się do tlenku azotu(IV). Ta reakcja przebiega zgodnie z poniższym równaniem:
2NO (g) + O (g) -> 2NO (g)
Powstały tlenek azotu(IV) jest następnie wprowadzany do wody, w wyniku czego powstaje roztwór kwasu azotowego(V) o stężeniu w zakresie 50%–60% (w procentach masowych).
Na podstawie: K. Schmidt-Szałowski, M. Szafran, E. Bobryk, J. Sentek, Technologia chemiczna. Przemysł nieorganiczny, Warszawa 2013.
10. Na poniższym wykresie przedstawiono zależność równowagowego stopnia przemiany NO w NO2 od temperatury dla dwóch różnych wartości ciśnienia p1 i p2. Wydajność tworzenia NO2 jest tym większa, im większa jest wartość równowagowego stopnia przemiany.
Uzupełnij poniższe zdania. Wybierz i podkreśl jedną odpowiedź spośród podanych w każdym nawiasie.
Ciśnienie p1 jest (wyższe / niższe) od ciśnienia p2. Przemiana NO w NO2 to reakcja (endotermiczna / egzotermiczna), co oznacza, że wartość ΔH tej przemiany jest (dodatnia / ujemna)
11. Napisz równanie opisanej reakcji tlenku azotu(IV) z wodą, której produktami są kwas azotowy(V) i tlenek azotu(II). Napisz wzór reduktora i wzór utleniacza.
Równanie reakcji: 3NO2 + H2O → 2HNO3 + NO
Wzór reduktora: NO2 Wzór utleniacza: NO2
