Zadania maturalne z chemii

Zasady oceniania
1 pkt – poprawne napisanie w formie graficznej konfiguracji elektronowej atomu siarki w stanie wzbudzonym.
0 pkt – odpowiedź niespełniająca powyższego kryterium albo brak odpowiedzi.

Przykładowe rozwiązanie

Uwaga: Elektrony niesparowane muszą mieć zgodny spin. Elektron zajmujący podpowłokę 3d może przyjąć dowolną (spośród dozwolonych) wartość magnetycznej liczby kwantowej (𝑚 = –2, –1, 0, 1, 2).

Zasady oceniania
2 pkt – poprawne napisanie symbolu pierwiastka, numeru okresu, numeru grupy oraz symbolu bloku konfiguracyjnego.
1 pkt – poprawne napisanie symbolu pierwiastka oraz numeru okresu i numeru grupy
ALBO
– poprawne napisanie symbolu pierwiastka oraz numeru okresu i symbolu bloku
ALBO
– poprawne napisanie symbolu pierwiastka oraz numeru grupy i symbolu bloku.
0 pkt – odpowiedź niespełniająca powyższych kryteriów albo brak odpowiedzi.

Rozwiązanie

Zasady oceniania
1 pkt – poprawne uzupełnienie dwóch zdań.
0 pkt – odpowiedź niespełniająca powyższego kryterium albo brak odpowiedzi.

Rozwiązanie
Najmniejsza wartość głównej liczby kwantowej 𝑛, która może opisywać każdy z przedstawionych orbitali, wynosi (𝒏 =)𝟐.
Orbital A i orbital B różnią się wartością magnetycznej liczby kwantowej oznaczonej symbolem 𝒎.

Zasady oceniania
2 pkt – poprawne uzupełnienie wszystkich pól w tabeli odpowiednim symbolem atomu lub wzorem jonu.
1 pkt – poprawne uzupełnienie trzech pól tabeli odpowiednim symbolem atomu lub wzorem jonu.
0 pkt – odpowiedź niespełniająca powyższych kryteriów albo brak odpowiedzi.

Rozwiązanie

Promień drobiny, pm
Symbol lub wzór	F	O	F–	O2–

Zasady oceniania
2 pkt – zastosowanie poprawnej metody, poprawne wykonanie obliczeń i podanie wyniku w procentach objętościowych.
1 pkt – zastosowanie poprawnej metody, ale popełnienie błędów rachunkowych prowadzących do błędnego wyniku liczbowego i/lub niepodanie wyniku w procentach
ALBO
– poprawne obliczenie wartości objętości amoniaku w równowagowej mieszaninie gazów
ALBO
– poprawne obliczenie niewiadomej zdefiniowanej w rozwiązaniu – ustalenie zależności.
0 pkt – odpowiedź niespełniająca powyższych kryteriów albo brak rozwiązania.

Przykładowe rozwiązanie
8 dm³ − 100 % (dotyczy mieszaniny N₂ i H₂)
x    −    25 %    ⇒    x = 2 dm³ N₂
8 dm³ – 2 dm³ = 6 dm³ H₂
Z równania reakcji wynika, że N₂ i H₂ zmieszano w ilościach stechiometrycznych.
N₂ (g) + 3H₂ (g) ⇄ 2NH₃ (g)
2 dm³       6 dm³       4 dm³ ⇒ tyle powstałoby NH₃, gdyby reakcja przebiegła z wydajnością równą 100 %. Z treści zadania wynika, że otrzymano 5 dm³ równowagowej mieszaniny gazów, czyli azotu, wodoru i amoniaku.
N₂ (g) + 3H₂ (g)   ⇄   2NH₃ (g)
(2 – 0,5y) dm³ + (6 – 1,5y) dm³     y dm³
(2 – 0,5y) + (6 – 1,5y) + y = 5   ⇒   y = 3 dm³ NH₃
4 dm³   NH₃ − 100 %
3 dm³   NH₃ − z   ⇒   z = 𝟕𝟓 (%)

Zasady oceniania
1 pkt – poprawne uzupełnienie wszystkich luk w schemacie – napisanie równania reakcji, w której powstaje nuklid X.
0 pkt – odpowiedź niespełniająca powyższego kryterium albo brak odpowiedzi.

Rozwiązanie

Zasady oceniania
2 pkt – poprawne napisanie wzoru związku oraz napisanie poprawnego wyjaśnienia.
1 pkt – poprawne napisanie wzoru związku oraz niepoprawne wyjaśnienie albo brak wyjaśnienia
ALBO
– błędne napisanie wzoru związku albo brak wzoru oraz napisanie poprawnego wyjaśnienia.
0 pkt – odpowiedź niespełniająca powyższych kryteriów albo brak odpowiedzi.

Rozwiązanie
Wzór związku: MgO
Przykładowe wyjaśnienie:
Przy tej samej liczbie elektronów anion X^2– (anion tlenkowy) ma mniej protonów w jądrze atomowym niż jon E²⁺, przez co chmura elektronowa jest słabiej przyciągana.

Zasady oceniania
1 pkt –poprawne rozstrzygnięcie i napisanie poprawnego uzasadnienia.
0 pkt – odpowiedź niespełniająca powyższego kryterium albo brak odpowiedzi.

Rozwiązanie
Rozstrzygnięcie: Jest izolatorem (prądu elektrycznego).
Przykładowe uzasadnienia:

• Nośniki ładunków (jony) są uwięzione w węzłach sieci krystalicznej.
• Kationy magnezu i aniony tlenkowe nie mogą się swobodnie przemieszczać.
• Cząstki obdarzone ładunkiem elektrycznym nie mogą się swobodnie poruszać.

Zasady oceniania
4 pkt – zastosowanie poprawnej metody, tj. wykorzystanie związku między danymi w zadaniu a szukaną liczbą moli gazów, poprawne wykonanie obliczeń, ustalenie objętości reaktora i sumarycznej liczby moli gazów, poprawne obliczenie równowagowych stężeń reagentów oraz poprawne obliczenie wartości stałej równowagi reakcji.
3 pkt – zastosowanie poprawnej metody, tj. wykorzystanie związku między danymi w zadaniu a szukaną liczbą moli gazów, poprawne wykonanie obliczeń, ustalenie objętości reaktora i sumarycznej liczby moli gazów oraz poprawne obliczenie równowagowych stężeń reagentów
ALBO
4 pkt – zastosowanie poprawnej metody, tj. wykorzystanie związku między danymi w zadaniu a szukaną liczbą moli gazów, wykonanie obliczeń, ustalenie objętości reaktora i sumarycznej liczby moli gazów, poprawne obliczenie równowagowych stężeń reagentów oraz obliczenie wartości stałej równowagi reakcji, ale popełnienie błędu rachunkowego
ALBO
4 pkt – zastosowanie poprawnej metody, tj. wykorzystanie związku między danymi w zadaniu a szukaną liczbą moli gazów, poprawne wykonanie obliczeń, ustalenie objętości reaktora i sumarycznej liczby moli gazów, poprawne obliczenie równowagowych stężeń reagentów ale błędne obliczenie wartości stałej równowagi reakcji.
2 pkt – zastosowanie poprawnej metody, tj. wykorzystanie związku między danymi w zadaniu a szukaną liczbą moli gazów, poprawne wykonanie obliczeń, ustalenie objętości reaktora i sumarycznej liczby moli gazów
ALBO
– zastosowanie poprawnej metody, tj. wykorzystanie związku między danymi w zadaniu a szukaną liczbą moli gazów, wykonanie obliczeń, ustalenie objętości reaktora i sumarycznej liczby moli gazów oraz obliczenie równowagowych stężeń reagentów, ale popełnienie błędu rachunkowego
ALBO
– zastosowanie poprawnej metody, tj. wykorzystanie związku między danymi w zadaniu a szukaną liczbą moli gazów, poprawne wykonanie obliczeń, ustalenie objętości reaktora i sumarycznej liczby moli gazów oraz błędne obliczenie równowagowych stężeń reagentów.
1 pkt – zastosowanie poprawnej metody, tj. wykorzystanie związku między danymi w zadaniu a szukaną wartością objętości, poprawne wykonanie obliczeń, ustalenie objętości reaktora
ALBO
– zastosowanie poprawnej metody, tj. wykorzystanie związku między danymi w zadaniu a szukaną liczbą moli gazów, wykonanie obliczeń, ustalenie objętości reaktora i sumarycznej liczby moli gazów, ale popełnienie błędu rachunkowego
ALBO
– zastosowanie poprawnej metody, tj. wykorzystanie związku między danymi w zadaniu a szukaną liczbą moli gazów, poprawne wykonanie obliczeń i ustalenie objętości reaktora ale błędne wyznaczenie sumarycznej liczby moli gazów.
0 pkt – rozwiązanie niespełniające powyższych kryteriów albo brak rozwiązania.

Przykładowe rozwiązanie
Obliczenie objętości reaktora (mieszaniny reakcyjnej) w stanie równowagi:

𝑉_reaktor = = 9,51 dm³

Obliczenie, korzystając z równania Clapeyrona, sumarycznej liczby moli gazów w układzie w stanie równowagi:

𝑛^k = = 0,217 mol

Obliczenie równowagowych ilości/stężeń reagentów:

𝑛^k = 0,12 – 𝑥 + 𝑥 + 𝑥 = 0,12 + 𝑥 = 0,217 mol           stąd 𝑥 = 0,097 mol
Obliczenie wartości stałej równowagi reakcji:
𝐾 = = 0,043 (𝐦𝐨𝐥 ∙ 𝐝𝐦^–𝟑)

Zasady oceniania
2 pkt – poprawne rozstrzygnięcie i napisanie dwóch poprawnych argumentów.
1 pkt – poprawne rozstrzygnięcie i poprawny jeden argument.
0 pkt – rozwiązanie niespełniające powyższych kryteriów albo brak odpowiedzi.

Rozwiązanie
Rozstrzygnięcie: wykres 2.
Argumenty:

1. W wyższej temperaturze reakcje chemiczne (w obu kierunkach) przebiegają szybciej, więc stan równowagi ustali się szybciej (przed czasem 𝑡).
2. Reakcja rozkładu PCl₅ jest procesem endotermicznym, więc w wyższej temperaturze jej wydajność będzie wyższa – przereaguje więcej PCl₅ i jego stężenie równowagowe będzie niższe niż w przypadku reakcji prowadzonej w 260 °C.

Zasady oceniania
1 pkt – poprawne uzupełnienie dwóch zdań.
0 pkt – rozwiązanie niespełniające powyższego kryterium albo brak odpowiedzi.

Rozwiązanie

Dla opisanej reakcji wartość liczbowa wykładnika 𝒂 w równaniu kinetycznym jest równa (0 / 1 / 2), natomiast wykładnika 𝒃 jest równa (1 / 2 / 3). Jeżeli w warunkach izotermicznych pojemność reaktora, w którym jest prowadzona reakcja, zostanie zwiększona, to szybkość reakcji (wzrośnie / zmaleje / nie ulegnie zmianie).

Zasady oceniania
2 pkt – poprawny wybór soli i poprawne napisanie w formie jonowej skróconej równania reakcji, która zaszła w I etapie doświadczenia i poprawne napisanie w formie jonowej równania reakcji, która zaszła w etapie II.
1 pkt – poprawny wybór soli i poprawne napisanie w formie jonowej skróconej równania reakcji, która zaszła w I etapie doświadczenia oraz brak lub błędne napisanie w formie jonowej równania reakcji, która zaszła w etapie II
ALBO
– poprawny wybór soli i brak lub błędne napisanie w formie jonowej skróconej równania reakcji, która zaszła w I etapie doświadczenia oraz poprawne napisanie w formie jonowej równania reakcji, która zaszła w etapie II.
0 pkt – odpowiedź niespełniająca powyższych kryteriów albo brak odpowiedzi.

Rozwiązanie

AgNO₃       CrCl₃       CuSO₄       FeCl₃       MnSO₄

Etap I.: Cu²⁺ + 2OH^– ⟶ Cu(OH)₂
Etap II.: Cu(OH)₂ + 4NH₃ → Cu(NH₃)₄²⁺ + 2OH^–
ALBO
Cu(OH)₂ + 4NH₃ ∙ H₂O → Cu(NH₃)₄²⁺ + 2OH^– + 4H₂O

Zasady oceniania
2 pkt – zastosowanie poprawnej metody, poprawne wykonanie obliczeń i podanie wzoru tlenku.
1 pkt – zastosowanie poprawnej metody, ale popełnienie błędów rachunkowych prowadzących do błędnego wzoru tlenku
ALBO
– zastosowanie poprawnej metody, poprawne wykonanie obliczeń ale nie podanie wzoru tlenku.
0 pkt – odpowiedź niespełniająca powyższych kryteriów albo brak odpowiedzi.

Przykładowe rozwiązanie
W 100 g tlenku znajduje się 72,36 g Fe oraz 27,64 g O.
Liczba moli Fe i O w tej masie:
𝑛_Fe = = 1,296 mol
𝑛_O = = 1,728 mol
Stosunek liczby moli żelaza do tlenu:
𝑛_Fe : 𝑛_O = 1,296 : 1,728 ≅ 3 : 4 = Wzór tlenku: Fe₃O₄

Zasady oceniania
1 pkt – poprawne napisanie w formie cząsteczkowej równania reakcji.
0 pkt – odpowiedź niespełniająca powyższego kryterium albo brak odpowiedzi.

Rozwiązanie
3Fe(OH)₂ → Fe₃O₄ + H₂ + 2H₂O