Zadania Rozwiązania Zadania + Rozwiązania 1 Matura Czerwiec 2022, Poziom Rozszerzony (Arkusze CKE), Formuła od 2015, Zadanie 1. (4 pkt) Dwa pierwiastki należące do trzeciego okresu oznaczono umownie literami E i X. W atomie (w stanie podstawowym) każdego z tych pierwiastków tylko jeden elektron jest niesparowany. Pierwiastek E zwykle przyjmuje w związkach chemicznych jeden stopień utlenienia, wyższy niż +I, a pierwiastek X tworzy związki chemiczne, w których występuje na różnych stopniach utlenienia. Maksymalny stopień utlenienia pierwiastka E jest niższy niż maksymalny stopień utlenienia pierwiastka X. Uzupełnij poniższą tabelę. Dla pierwiastków E i X napisz symbol chemiczny, numer grupy w układzie okresowym oraz symbol bloku konfiguracyjnego, do którego należą te pierwiastki. Pierwiastek Symbol pierwiastka Numer grupy Symbol bloku E X Zapisz pełną konfigurację elektronową atomu w stanie podstawowym pierwiastka E –uwzględnij rozmieszczenie elektronów na podpowłokach. Podaj wartość najniższego i wartość najwyższego stopnia utlenienia, jaki może przyjmować pierwiastek X w związkach chemicznych. Najniższy stopień utlenienia: ………………….. Najwyższy stopień utlenienia: …………………… Zasady oceniania 2 pkt – poprawne uzupełnienie całej tabeli. 1 pkt – poprawne uzupełnienie jednego wiersza tabeli (dla jednego pierwiastka wpisanie jego symbolu, numeru grupy oraz symbolu bloku). 0 pkt – odpowiedź niespełniająca powyższych kryteriów albo brak odpowiedzi. Rozwiązanie Pierwiastek Symbol pierwiastka Numer grupy Symbol bloku E Al 13 p X Cl 17 Zasady oceniania 1 pkt – poprawne napisanie konfiguracji elektronowej atomu glinu uwzględniającej rozmieszczenie elektronów na podpowłokach. 0 pkt – odpowiedź niespełniająca powyższego kryterium albo brak odpowiedzi. Rozwiązanie 1s22s22p63s23p1 ALBO 1s22s2p63s2p1 Zasady oceniania 1 pkt – poprawne napisanie najwyższego i najniższego stopnia utlenienia chloru w związkach chemicznych. 0 pkt – odpowiedź niespełniająca powyższego kryterium albo brak odpowiedzi. Rozwiązanie Najniższy stopień utlenienia: –I ALBO –1 Najwyższy stopień utlenienia: (+)VII ALBO (+)7 2 Matura Czerwiec 2022, Poziom Rozszerzony (Arkusze CKE), Formuła od 2015, Zadanie 2. (2 pkt) Uzupełnij poniższe zdania. Wybierz i zaznacz jedną odpowiedź spośród podanych w każdym nawiasie. Promień kationu jest (mniejszy / większy) niż promień atomu, z którego ten kation powstał. Promień anionu jest (mniejszy / większy) niż promień atomu, z którego ten anion powstał. Jeżeli jony mają taką samą konfigurację elektronową, to promienie anionów są (mniejsze / większe) niż promienie kationów. Anion tlenkowy ma (mniejszy / większy) promień niż anion fluorkowy. Zasady oceniania 2 pkt – poprawne uzupełnienie dwóch akapitów. 1 pkt – poprawne uzupełnienie jednego akapitu. 0 pkt – odpowiedź niespełniająca powyższych kryteriów albo brak odpowiedzi. Rozwiązanie Promień kationu jest (mniejszy / większy) niż promień atomu, z którego ten kation powstał. Promień anionu jest (mniejszy / większy) niż promień atomu, z którego ten anion powstał. Jeżeli jony mają taką samą konfigurację elektronową, to promienie anionów są (mniejsze / większe) niż promienie kationów. Anion tlenkowy ma (mniejszy / większy) promień niż anion fluorkowy. 3 Matura Czerwiec 2022, Poziom Rozszerzony (Arkusze CKE), Formuła od 2015, Zadanie 3. (1 pkt) Oceń prawdziwość poniższych zdań. Zaznacz P, jeżeli zdanie jest prawdziwe, albo F – jeśli jest fałszywe. 1. Atomy wodoru mają zdolność tworzenia wiązań typu σ, a nie mogą tworzyć wiązań typu π. P F 2. Kształt orbitali atomowych p powoduje, że nie mogą one uczestniczyć w powstawaniu wiązań σ, tylko tworzą wiązania π. P F Zasady oceniania 1 pkt – poprawne wskazanie dwóch odpowiedzi. 0 pkt – odpowiedź niespełniająca powyższego kryterium albo brak odpowiedzi. Rozwiązanie 1. – P, 2. – F 4 Matura Czerwiec 2022, Poziom Rozszerzony (Arkusze CKE), Formuła od 2015, Zadanie 4. (2 pkt) Tlenek azotu(IV) NO2 można zredukować katalitycznie za pomocą amoniaku. Przebieg tej reakcji opisano równaniem: Na podstawie: K. Schmidt-Szałowski, M. Szafran, E. Bobryk, J. Sentek, Technologia chemiczna. Przemysł nieorganiczny, Warszawa 2013. W 5,0 m3 powietrza znajdowało się 18 g tlenku azotu(IV) NO2. Do tego powietrza wprowadzono 8,0 g amoniaku i przeprowadzono katalityczną redukcję zgodnie z powyższym równaniem. Ta reakcja zaszła z wydajnością równą 80 %. Tlenek azotu(IV) był jedynym składnikiem powietrza reagującym z amoniakiem. Oblicz, ile dm3 azotu w przeliczeniu na warunki normalne powstało w wyniku opisanej redukcji NO2. Następnie uzupełnij zdanie – napisz nazwę lub wzór substancji, której w opisanym procesie użyto w nadmiarze. Obliczenia: Zasady oceniania 2 pkt – zastosowanie poprawnej metody, poprawne wykonanie obliczeń, podanie wyniku w dm3 oraz poprawne uzupełnienie zdania – wskazanie substancji, która została użyta w nadmiarze. 1 pkt – zastosowanie poprawnej metody, ale: – popełnienie błędów rachunkowych. LUB – niepodanie wyniku w dm3 (podanie wyniku z błędną jednostką). LUB – niepoprawne wskazanie substancji, która została użyta w nadmiarze albo brak wskazania tej substancji. 0 pkt – zastosowanie błędnej metody obliczenia albo brak rozwiązania. Uwaga: Należy zwrócić uwagę na zależność wyniku końcowego od przyjętych zaokrągleń wyników pośrednich. Za poprawny należy uznać każdy wynik będący konsekwencją zastosowanej poprawnej metody i poprawnych obliczeń. Przykładowe rozwiązanie 𝑀NO2 = 46 g⋅mol−1 i 𝑀NH3 = 17 g⋅mol−1 Z równania reakcji: ⇒ 𝑛NO2 = 3/4⋅ 0,47 mol = 0,35 mol ⇒ Zastosowano niedomiar amoniaku, więc – przy wydajności 100 % – redukcji uległoby 0,35 mol NO2. Z równania reakcji: Przy wydajności 80 %: 0,41 mol N2 – 100% 𝑥 – 80 % ⇒ 𝑥 = 0,328 mol N2 𝑉N2 = 𝑛N2 ⋅ 𝑉mol = 0,328 mol ⋅ 22,4 dm3⋅mol−1 = 7,35 (dm3) W opisanym procesie w nadmiarze użyto NO2. 5 Matura Czerwiec 2022, Poziom Rozszerzony (Arkusze CKE), Formuła od 2015, Zadanie 5. (2 pkt) Ważnym etapem produkcji kwasu siarkowego(VI) jest katalityczne utlenianie tlenku siarki(IV) do tlenku siarki(VI) opisane równaniem: W tabeli podane są wartości stałej równowagi tej reakcji w wybranych temperaturach. Temperatura, ºC 450 500 600 700 Stała równowagi 0,35⋅105 0,52⋅104 0,22⋅103 0,23⋅102 Na podstawie: Z. Sarbak, Reakcje i procesy katalityczne, „LAB. Laboratoria. Aparatura. Badania”, nr 6, Katowice 2010. Na poniższym wykresie przedstawiono zmiany stężenia molowego reagentów w trakcie opisanej reakcji prowadzonej w dwóch różnych temperaturach 𝑇1 i 𝑇2. Zmiana temperatury z 𝑇1 do 𝑇2 nastąpiła po ustaleniu się stanu równowagi w momencie zaznaczonym przerywaną linią i oznaczonym jako 𝑡𝐴. Na poniższych wykresach przedstawiono zmiany stężenia reagenta do ustalenia stanu równowagi. Na wykresie 1. powtórzono z poprzedniego wykresu (s. 4) krzywą ilustrującą zmianę stężenia molowego SO3 w temperaturze 𝑇1 – od momentu zapoczątkowania reakcji do momentu zmiany temperatury na 𝑇2. Obok przedstawiono wykresy 2. i 3. Osie na wykresach 1.–3. są wyskalowane tak samo. Rozstrzygnij, czy w momencie 𝒕A nastąpiło podwyższenie, czy – obniżenie temperatury. Odpowiedź uzasadnij. W uzasadnieniu uwzględnij efekt energetyczny opisanej reakcji. Rozstrzygnięcie: Uzasadnienie: Wybierz wykres (2. albo 3.), który może odpowiadać reakcji utleniania SO2 do SO3 w temperaturze 𝑻1 prowadzonej bez udziału katalizatora, i napisz jego numer. Wybór uzasadnij. Numer wykresu: ……………………………………… Uzasadnienie: Zasady oceniania 1 pkt – poprawne rozstrzygnięcie i poprawne uzasadnienie uwzględniające określenie efektu energetycznego opisanej reakcji. 0 pkt – odpowiedź niespełniająca powyższego kryterium albo brak odpowiedzi. Rozwiązanie Rozstrzygnięcie: obniżenie Uzasadnienie: Ponieważ reakcja utleniania SO2 do SO3 jest egzotermiczna, jej wydajność jest tym większa, im niższa jest temperatura ALBO jest tym mniejsza, im wyższa jest temperatura. Zasady oceniania 1 pkt – poprawne wskazanie wykresu i poprawne uzasadnienie. 0 pkt – odpowiedź niespełniająca powyższego kryterium albo brak odpowiedzi. Rozwiązanie Numer wykresu: 2. Uzasadnienie: Bez katalizatora jest mniejsza szybkość reakcji, co oznacza, że później ustala się równowaga, ale wartość równowagowa stężenia SO3 jest taka sama jak w reakcji z udziałem katalizatora. ALBO Obecność katalizatora wpływa na szybkość reakcji, ale nie ma wpływu na jej równowagę. ALBO Wykres 3. nie spełnia tych warunków, bo wartość stężenia równowagowego SO3 jest mniejsza, niż na wykresie 1. – dla reakcji z udziałem katalizatora. Uwaga. W uzasadnieniu można odwołać się tylko do czasu, po którym ustala się równowaga, albo tylko do stężenia równowagowego SO3. 6 Matura Czerwiec 2022, Poziom Rozszerzony (Arkusze CKE), Formuła od 2015, Zadanie 6. (1 pkt) Oceń prawdziwość poniższych zdań. Zaznacz P, jeżeli zdanie jest prawdziwe, albo F – jeśli jest fałszywe. 1. Objętość jednego mola wody w warunkach normalnych jest równa 22,4 dm3. P F 2. W jednakowych warunkach temperatury i ciśnienia gęstość NO2 jest mniejsza od gęstości N2O4. P F Zasady oceniania 1 pkt – poprawne wskazanie dwóch odpowiedzi. 0 pkt – odpowiedź niespełniająca powyższego kryterium albo brak odpowiedzi. Rozwiązanie 1. – F, 2. – P 7 Matura Czerwiec 2022, Poziom Rozszerzony (Arkusze CKE), Formuła od 2015, Zadanie 7. (2 pkt) W roztworach wodnych między jonami a dipolami wody występują oddziaływania przyciągające, które powodują, że jony ulegają hydratacji, czyli wiążą się z otaczającymi je cząsteczkami wody. Cząsteczki wody związane z kationem metalu wykazują zdolność odszczepiania protonu, która jest tym większa, im mniejszy jest promień kationu metalu i im większy jest jego ładunek. Hydratowany kation glinu ulega dysocjacji kwasowej zgodnie z poniższym równaniem: [Al(H2O)6]3+ + H2O ⇄ [Al(H2O)5(OH)]2+ + H3O+ Stała dysocjacji kwasowej [Al(H2O)6]3+ w temperaturze 298 K jest równa 1,4 ∙ 10–5. Na podstawie: J. McMurry, Fay, Chemistry, Upper Saddle River 2001. Dla przemiany zilustrowanej powyższym równaniem napisz wzory kwasów i zasad Brønsteda, tworzących w tej reakcji sprzężone pary. Kwas Zasada sprzężona para 1. H3O+ sprzężona para 2. Oceń prawdziwość poniższych zdań. Zaznacz P, jeżeli zdanie jest prawdziwe, albo F – jeśli jest fałszywe. 1. Zdolność odszczepiania protonu w cząsteczkach wody rośnie po ich połączeniu z kationem Al3+ w jon [Al(H2O)6]3+. P F 2. Z dwóch hydratowanych jonów: [Mg(H2O)6]2+ i [Al(H2O)6]3+, słabsze właściwości kwasowe Brønsteda wykazuje kation [Al(H2O)6]3+. P F Zasady oceniania 1 pkt – poprawne uzupełnienie tabeli. 0 pkt – odpowiedź niespełniająca powyższego kryterium albo brak odpowiedzi. Rozwiązanie Kwas Zasada sprzężona para 1. H3O+ H2O sprzężona para 2. [Al(H2O)6]3+ [Al(H2O)5(OH)]2+ Zasady oceniania 1 pkt – poprawne wskazanie dwóch odpowiedzi. 0 pkt – odpowiedź niespełniająca powyższego kryterium albo brak odpowiedzi. Rozwiązanie 1. – P, 2. – F 8 Matura Czerwiec 2022, Poziom Rozszerzony (Arkusze CKE), Formuła od 2015, Zadanie 9. (1 pkt) Poniższy schemat ilustruje przemiany 1.–5., którym ulegają związki chromu(III). Napisz: w formie jonowej skróconej równanie reakcji tlenku chromu(III) z kwasem siarkowym(VI) (przemiana 1.) wzór soli, której roztwór powstaje w reakcji tlenku chromu(III) z wodorotlenkiem potasu (przemiana 2.). Zasady oceniania 1 pkt – poprawne napisanie w formie jonowej skróconej równania reakcji i poprawne napisanie wzoru soli. 0 pkt – odpowiedź niespełniająca powyższego kryterium albo brak odpowiedzi. Rozwiązanie równanie reakcji tlenku chromu(III) z kwasem siarkowym(VI) (przemiana 1.): Cr2O3 + 6H+ → 2Cr3+ + 3H2O ALBO Cr2O3 + 6H3O+ → 2Cr3+ + 9H2O wzór soli, która powstaje w reakcji tlenku chromu(III) z wodorotlenkiem potasu (przemiana 2.): K[Cr(OH)4] ALBO KCr(OH)4 ALBO K+ [Cr(OH)4]– 9 Matura Czerwiec 2022, Poziom Rozszerzony (Arkusze CKE), Formuła od 2015, Zadanie 8. (2 pkt) Zmieszano stałe wodorotlenki NaOH i KOH w stosunku masowym 𝑚NaOH : 𝑚KOH = 10 : 7. Próbkę tej mieszaniny o masie 𝑚𝑥 rozpuszczono w wodzie i otrzymano roztwór, do którego dodano kilka kropli alkoholowego roztworu fenoloftaleiny. Następnie powoli wkraplano kwas solny o stężeniu 0,05 mol · dm–3. Roztwór odbarwił się po dodaniu 7,5 cm3 kwasu. Oblicz masę próbki wodorotlenków 𝒎𝒙 użytej w tym doświadczeniu. Wynik wyraź w miligramach w zaokrągleniu do jedności. Obliczenia: Zasady oceniania 2 pkt – zastosowanie poprawnej metody, poprawne wykonanie obliczeń oraz podanie wyniku w miligramach w zaokrągleniu do jedności. 1 pkt – zastosowanie poprawnej metody, ale: – popełnienie błędów rachunkowych. LUB – niepodanie wyniku w miligramach (z błędną jednostką). LUB – podanie wyniku z niewłaściwą dokładnością. 0 pkt – zastosowanie błędnej metody obliczenia albo brak rozwiązania. Uwaga: Należy zwrócić uwagę na zależność wyniku końcowego od przyjętych zaokrągleń wyników pośrednich. Za poprawny należy uznać każdy wynik będący konsekwencją zastosowanej poprawnej metody i poprawnych obliczeń. Przykładowe rozwiązania 𝑀NaOH = 40 g⋅mol−1 i 𝑀KOH = 56 g⋅mol−1 𝑚𝑥 = 𝑚NaOH + 𝑚KOH 𝑐HCl = 0,05 mol⋅dm−3 i 𝑉HCl = 7,5 cm3 = 7,5⋅10−3 dm3 ⇒ 𝑛HCl = 𝑐HCl⋅𝑉HCl = 0,05 mol⋅dm−3 ⋅ 7,5⋅10−3 dm3 = 0,375⋅10−3 mol 𝑛HCl = 𝑛H+ = 𝑛OH− = 0,375⋅10−3 mol 𝑛OH- = 𝑛NaOH + 𝑛KOH ⇒ 𝑛NaOH + 𝑛KOH = 0,375⋅10−3 mol 𝑛NaOH = 0,25⋅10−3 mol ⇒ 𝑛KOH = 0,125⋅10−3 mol ⇒ 𝑚NaOH = 0,25⋅10−3 mol ⋅ 40 g⋅mol−1 = 10⋅10−3 g=10 mg 𝑚KOH = 0,125⋅10−3 mol ⋅ 56 g⋅mol−1 = 7⋅10−3 g = 7 mg ⇒ 𝑚𝑥 = 𝑚NaOH + 𝑚KOH = 10 mg + 7 mg = 17 (mg) 10 Matura Czerwiec 2022, Poziom Rozszerzony (Arkusze CKE), Formuła od 2015, Zadanie 10. (2 pkt) Poniższy schemat ilustruje przemiany 1.–5., którym ulegają związki chromu(III). Do probówki z wodnym roztworem siarczanu(VI) chromu(III) dodawano wodny roztwór wodorotlenku potasu. Opisane doświadczenie zilustrowano na poniższym rysunku. Na podstawie zaobserwowanych efektów stwierdzono, że reakcja zachodzi w dwóch etapach: po dodaniu niewielkiej ilości roztworu wodorotlenku potasu do probówki z roztworem siarczanu(VI) chromu(III) (przemiana 4.) przy dalszym dodawaniu roztworu wodorotlenku potasu (przemiana 5.). Napisz, co zaobserwowano w pierwszym etapie tego doświadczenia (przemiana 4.). Napisz w formie jonowej skróconej równanie reakcji, która była przyczyną zaobserwowanej zmiany. Obserwacja: Równanie reakcji: Napisz, co zaobserwowano w drugim etapie tego doświadczenia (przemiana 5.). Napisz w formie jonowej skróconej równanie reakcji, która była przyczyną zaobserwowanej zmiany. Obserwacja: Równanie reakcji: Zasady oceniania 1 pkt – poprawne opisanie pierwszego efektu doświadczenia i napisanie w formie jonowej skróconej równania reakcji. 0 pkt – odpowiedź niespełniająca powyższego kryterium albo brak odpowiedzi. Rozwiązanie Obserwacja: wytrąca się (zielony ALBO szarozielony galaretowaty) osad. Równanie reakcji: Cr3+ + 3OH−→ Cr(OH)3 Uwaga: Określenie barwy osadu nie jest wymagane, ale jeżeli jest podana, musi być określona poprawnie. Zasady oceniania 1 pkt – poprawne opisanie drugiego efektu doświadczenia i napisanie w formie jonowej skróconej równania reakcji. 0 pkt – odpowiedź niespełniająca powyższego kryterium albo brak odpowiedzi. Rozwiązanie Obserwacja: osad zanika lub się rozpuszcza lub roztwarza (i powstaje zielony, klarowny roztwór). Równanie reakcji: Cr(OH)3 + OH− → [Cr(OH)4]− ALBO Cr(OH)3 + OH− → Cr(OH)−4 Uwaga: Określenie barwy roztworu nie jest wymagane, ale jeżeli jest podana, musi być określona poprawnie.

zadania maturalne biologia chemiczne podstawy zycia