Zadania maturalne z chemii

Wodór na skalę przemysłową można otrzymać w wyniku konwersji węglowodorów parą wodną w obecności katalizatorów. W pierwszym etapie powstaje tlenek węgla(II) i wodór.
Drugi etap tego procesu przebiega zgodnie z równaniem:

CO (g) + H₂O (g) ⇄ CO₂ (g) + H₂ (g)           ΔH = – 42 kJ

Na podstawie: H.E. Avery, D.J. Shaw, Ćwiczenia rachunkowe z chemii fizycznej, Warszawa 1974.

Zadanie 8.1. (0–1)

Określ, jak na stałą równowagi, a – w konsekwencji – na wydajność powyższej reakcji, wpłynie ogrzewanie mieszaniny reakcyjnej. Odpowiedź uzasadnij.

Zadanie 8.2. (0–1)

Oceń, jak na wydajność przemiany CO w CO₂ wpłynie dodawanie większej ilości drugiego substratu, oraz podaj inny przykład zewnętrznego działania, które odniesie taki sam skutek.

Przeprowadzono doświadczenie, którego przebieg zilustrowano na poniższym schemacie.

W niektórych probówkach zaszła wyłącznie reakcja opisana równaniem:

H₃O⁺ + OH⁻ → 2H₂O

Zadanie 9.1. (0–1)

Podaj numery probówek, w których zaszły również inne reakcje niż opisana powyższym równaniem.

Zadanie 9.2. (0–1)

Napisz w formie jonowej równania pozostałych reakcji, czyli tych, które nie są opisane powyższym równaniem.

Wodny roztwór mocnego kwasu o objętości 20 cm³ i pH = 4 rozcieńczono wodą do objętości 50 cm³.

Oblicz pH roztworu kwasu po rozcieńczeniu. Wynik końcowy zaokrąglij do pierwszego miejsca po przecinku.

Skóra zdrowego człowieka ma pH wynoszące około 5,5. Mydła sodowe zmieniają odczyn skóry i mogą spowodować naruszenie równowagi kwasowo-zasadowej, przez co zmniejsza się odporność skóry na czynniki zewnętrzne.

Oceń, jak zmienia się (rośnie czy maleje) pH ludzkiej skóry pod wpływem wodnego roztworu mydła. Potwierdź swoją ocenę – zapisz w formie jonowej skróconej odpowiednie równanie reakcji dla stearynianu sodu.

Ocena: …………………………………………………………………………………………………………………………

Równanie reakcji:

…………………………………………………………………………………………………………………………………….

W celu identyfikacji zawartości dwóch probówek, z których jedna zawierała wodny roztwór wodorotlenku sodu, a druga – wodny roztwór kwasu siarkowego(VI), przeprowadzono doświadczenie. Do obu badanych roztworów dodano wodne roztwory soli: manganianu(VII) potasu i siarczanu(IV) sodu.

Napisz, jakich objawów reakcji powinno się oczekiwać bezpośrednio po dodaniu roztworów obu soli do probówki z roztworem wodorotlenku sodu, a jakich – po dodaniu roztworów obu soli do probówki z roztworem kwasu siarkowego(VI). W opisie uwzględnij barwę zawartości probówek po reakcji.

Probówka z roztworem wodorotlenku sodu:

Probówka z roztworem kwasu siarkowego(VI):

W celu identyfikacji zawartości dwóch probówek, z których jedna zawierała wodny roztwór wodorotlenku sodu, a druga – wodny roztwór kwasu siarkowego(VI), przeprowadzono doświadczenie. Do obu badanych roztworów dodano wodne roztwory soli: manganianu(VII) potasu i siarczanu(IV) sodu.

Zaznacz poprawne dokończenie zdania.

Podczas przebiegu opisanego doświadczenia

A. w obu probówkach utlenianiu ulegają jony  MnO⁻₄ , a redukcji – jony SO²⁻₃ .
B. w obu probówkach utlenianiu ulegają jony SO²⁻₃ , a redukcji – jony MnO⁻₄ .
C. w jednej z probówek utlenianiu ulegają jony SO²⁻₃, a redukcji – jony SO²⁻₄ .
D. w jednej z probówek utlenianiu ulegają jony MnO⁻₄ , a redukcji – jony SO²⁻₄ .

W celu identyfikacji zawartości dwóch probówek, z których jedna zawierała wodny roztwór wodorotlenku sodu, a druga – wodny roztwór kwasu siarkowego(VI), przeprowadzono doświadczenie. Do obu badanych roztworów dodano wodne roztwory soli: manganianu(VII) potasu i siarczanu(IV) sodu.

Podaj wzór jonów zawierających mangan, które powstają bezpośrednio po dodaniu roztworów obu soli do probówki z roztworem wodorotlenku sodu.

Spośród tlenków o poniższych wzorach wybrano trzy i oznaczono je numerami I, II i III, a następnie zbadano ich właściwości.

ZnO           CaO           SiO₂           CuO           P₄O₁₀

W doświadczeniu wykorzystano wodę, wodny roztwór kwasu siarkowego(VI) i stężony wodny roztwór wodorotlenku sodu.

Po zakończeniu doświadczenia sformułowano poniższe wnioski.

Tlenek I jest rozpuszczalny w wodzie. Ulega reakcji w roztworze kwasu siarkowego(VI). Nie reaguje ze stężonym roztworem wodorotlenku sodu.

Tlenek II jest nierozpuszczalny w wodzie. Nie reaguje z roztworem kwasu siarkowego(VI) nawet po ogrzaniu. Reaguje ze stężonym roztworem wodorotlenku sodu po ogrzaniu.

Wpisz do tabeli wzory sumaryczne opisanych tlenków i określ ich charakter chemiczny.

Spośród tlenków o poniższych wzorach wybrano trzy i oznaczono je numerami I, II i III, a następnie zbadano ich właściwości.

ZnO           CaO           SiO₂           CuO           P₄O₁₀

W doświadczeniu wykorzystano wodę, wodny roztwór kwasu siarkowego(VI) i stężony wodny roztwór wodorotlenku sodu.

Po zakończeniu doświadczenia sformułowano poniższe wnioski.

Tlenek I jest rozpuszczalny w wodzie. Ulega reakcji w roztworze kwasu siarkowego(VI). Nie reaguje ze stężonym roztworem wodorotlenku sodu.

Tlenek II jest nierozpuszczalny w wodzie. Nie reaguje z roztworem kwasu siarkowego(VI) nawet po ogrzaniu. Reaguje ze stężonym roztworem wodorotlenku sodu po ogrzaniu.

Tlenek III jest nierozpuszczalny w wodzie. Reaguje z roztworem kwasu siarkowego(VI) oraz ze stężonym roztworem wodorotlenku sodu, w wyniku czego tworzy bezbarwne klarowne roztwory.

Napisz w formie jonowej skróconej równania reakcji tlenku III z kwasem siarkowym(VI) i z wodorotlenkiem potasu, jeżeli w jednej z tych reakcji powstaje jon kompleksowy, w którym atom centralny ma liczbę koordynacyjną równą 4.

Przeprowadzono dwuetapowe doświadczenie, którego przebieg umożliwił odróżnienie trzech bezbarwnych wodnych roztworów azotanów(V): ołowiu(II), baru i magnezu. W doświadczeniu użyto dwóch odczynników wybranych spośród poniższych:

• wodny roztwór azotanu(V) srebra
• wodny roztwór siarczanu(VI) sodu
• wodny roztwór siarczku sodu
• wodny roztwór ortofosforanu(V) potasu

Zadanie 17.1. (0–1)

W pierwszym etapie doświadczenia po dodaniu odczynnika 1. zaobserwowano, że w dwóch probówkach wytrąciły się osady, a zawartość jednej probówki pozostała klarowna.

Uzupełnij schemat doświadczenia (wpisz nazwę lub wzór wybranego odczynnika 1.) i podaj nazwę lub wzór soli, którą zidentyfikowano w tym etapie doświadczenia.

Zidentyfikowana sól: ……………………………………………………………………………………………………………..

Zadanie 17.2. (0–1)

W etapie drugim wybrano odczynnik 2., który należy dodać do dwóch probówek zawierających wodne roztwory soli niezidentyfikowanych w etapie pierwszym.

Uzupełnij tabelę. Wpisz nazwę lub wzór wybranego odczynnika 2., podaj nazwy lub wzory soli, które identyfikowano w tym etapie doświadczenia, oraz opisz zmiany zachodzące w probówkach pod wpływem wybranego odczynnika (lub podaj informację, że reakcja nie zachodzi).

Przeprowadzono doświadczenie, którego przebieg zilustrowano na poniższym schemacie.

Opisz obserwowane zmiany, które świadczą o przebiegu reakcji w probówkach I i II.

Probówka I: …………………………………………………………………………………………………………………

Probówka II: ………………………………………………………………………………………………………………..

Przeprowadzono doświadczenie, którego przebieg zilustrowano na poniższym schemacie.

Napisz w formie cząsteczkowej równanie reakcji zachodzącej w probówce I oraz w formie jonowej skróconej równanie reakcji zachodzącej w probówce II.

Probówka I:

Probówka II:

Przeprowadzono doświadczenie, którego przebieg zilustrowano na poniższym schemacie.

Napisz, jaki był cel opisanego doświadczenia.

Kwas ortofosforowy(V) jest kwasem trójprotonowym o średniej mocy. Kwas ten tworzy sole: diwodoroortofosforany(V), np. Ca(H₂PO₄)₂, wodoroortofosforany(V), np. Na₂HPO₄ i ortofosforany(V), np. Na₃PO₄. Diwodoroortofosforany(V) są dobrze rozpuszczalne w wodzie. Spośród wodoroortofosforanów(V) i ortofosforanów(V) rozpuszczalne są tylko fosforany litowców z wyjątkiem odpowiednich soli litu.

Na podstawie: A. Bielański, Podstawy chemii nieorganicznej, Warszawa 2004.

Fosforany w roztworach wodnych ulegają hydrolizie anionowej, która polega na dysocjacji zasadowej anionów: PO³⁻₄ , HPO^2-₄ i H2PO^–₄ . Poniżej przedstawiono równania dysocjacji kwasowej i dysocjacji zasadowej jonów H2PO^–₄ i HPO^2-₄ oraz odpowiadające im stałe dysocjacji kwasowej (K_a) i stałe dysocjacji zasadowej (K_b).

Na podstawie: A. Bielański, Podstawy chemii nieorganicznej, Warszawa 2004
oraz A. Hulanicki, Reakcje kwasów i zasad w chemii analitycznej, Warszawa 2012.

Trzej uczniowie mieli za zadanie określić odczyn wodnych roztworów: K₃PO₄, K₂HPO₄ i KH₂PO₄,. Poniżej przedstawiono odpowiedzi uczniów.

Uczeń I: Roztwory wszystkich wymienionych soli mają odczyn zasadowy, ponieważ te sole ulegają hydrolizie anionowej.

Uczeń II: Najbardziej zasadowy jest roztwór K₃PO₄, mniej zasadowy – roztwór KH₂PO₄. Roztwór K₂HPO₄ ma odczyn słabo kwasowy.

Uczeń III: Najbardziej zasadowy jest roztwór K₃PO₄, mniej zasadowy – roztwór K₂HPO₄. Roztwór KH₂PO₄ ma odczyn słabo kwasowy.

Napisz, który uczeń poprawnie określił odczyn wodnych roztworów K₃PO₄, K₂HPO₄ i KH₂PO₄, oraz – na podstawie podanych informacji – uzasadnij jego odpowiedź (odnieś się do roztworów trzech soli).

Poprawnie określił odczyn roztworów uczeń ……………………………………………………………………

Uzasadnienie:

Roztwór K₃PO₄ …………………………………………………………………………………………………………….

…………………………………………………………………………………………………………………………………….

…………………………………………………………………………………………………………………………………….

Roztwór K₂HPO₄ ………………………………………………………………………………………………………….

……………………………………………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………………………………………

Roztwór KH₂PO₄ ………………………………………………………………………………………………………….

……………………………………………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………………………………………

Kwas ortofosforowy(V) jest kwasem trójprotonowym o średniej mocy. Kwas ten tworzy sole: diwodoroortofosforany(V), np. Ca(H₂PO₄)₂, wodoroortofosforany(V), np. Na₂HPO₄ i ortofosforany(V), np. Na₃PO₄. Diwodoroortofosforany(V) są dobrze rozpuszczalne w wodzie. Spośród wodoroortofosforanów(V) i ortofosforanów(V) rozpuszczalne są tylko fosforany litowców z wyjątkiem odpowiednich soli litu.

Na podstawie: A. Bielański, Podstawy chemii nieorganicznej, Warszawa 2004.

Ortofosforany(V) wapnia znajdują zastosowanie jako sztuczne nawozy fosforowe. Jednym ze źródeł ortofosforanu(V) wapnia [Ca₃(PO₄)₂] jest minerał zwany fosforytem. Jako związek bardzo trudno rozpuszczalny w wodzie zawiera fosfor w postaci nieprzyswajalnej przez rośliny. Przeprowadza się go w dobrze rozpuszczalny w wodzie diwodoroortofosforan(V) wapnia.

Zadanie 22.1. (0–1)

Napisz w formie cząsteczkowej

• równanie reakcji otrzymywania nawozu zwanego superfosfatem (w jego skład oprócz diwodoroortofosforanu(V) wapnia wchodzi siarczan(VI) wapnia), który powstaje w wyniku reakcji fosforytu z kwasem siarkowym(VI) (reakcja I)
• równanie reakcji otrzymywania nawozu zwanego superfosfatem podwójnym (diwodoroortofosforan(V) wapnia), który powstaje w wyniku reakcji fosforytu z kwasem ortofosforowym(V) (reakcja II).

Równanie reakcji I:

Równanie reakcji II:

Zadanie 22.2. (0–1)

Dokończ zdanie. Wybierz i zaznacz odpowiedź A. lub B. oraz uzasadnij swój wybór.

Korzystniejszą metodą nawożenia gleby w celu uzupełnienia jej składu w fosfor jest stosowanie

W celu zbadania zawartości węglanu sodu w sodzie kalcynowanej próbkę sody o masie 10 gramów rozpuszczono w wodzie i dodano 100 cm³ kwasu solnego o stężeniu c = 2 mol · dm⁻³ . Reakcja węglanu sodu z kwasem solnym przebiega zgodnie z równaniem:

Na₂CO₃ + 2HCl → 2NaCl + CO₂ + H₂O

Otrzymany roztwór ogrzano w celu całkowitego usunięcia wydzielającego się tlenku węgla(IV). Po ostudzeniu do otrzymanego roztworu dodawano w obecności wskaźnika wodny roztwór wodorotlenku sodu, aby zobojętnić nadmiar kwasu solnego. Na zobojętnienie zużyto 25 cm³ roztworu wodorotlenku sodu o stężeniu c = 2 mol · dm⁻³ .

Oblicz w procentach masowych zawartość węglanu sodu w badanej próbce sody kalcynowanej, jeżeli wiadomo, że ta próbka nie zawierała żadnej innej substancji reagującej z kwasem solnym.

Poniżej przedstawiono schemat reakcji utleniania i redukcji zachodzącej z udziałem jonów MnO⁻₄ .

MnO⁻₄ + H₂O₂ + H⁺ → Mn²⁺ + O₂ + H₂O

Zadanie 24.1. (0–2)

Napisz w formie jonowej z uwzględnieniem liczby oddawanych lub pobieranych elektronów (zapis jonowo-elektronowy) równanie reakcji utleniania i równanie reakcji redukcji zachodzących podczas tego procesu. Uwzględnij, że reakcja przebiega w środowisku kwasowym.

Równanie reakcji utleniania:

Równanie reakcji redukcji:

Zadanie 24.2. (0–1)

Uzupełnij współczynniki stechiometryczne w poniższym schemacie.

………. MnO⁻₄ + ………. H₂O₂ + ………. H⁺ → ………. Mn²⁺ + ………. O₂ + ………. H₂O

Zadanie 24.3. (0–1)

Wskaż, który z reagentów pełni funkcję utleniacza, a który – reduktora.

Utleniacz: …………………………………….                      Reduktor: …………………………………….

Poniżej przedstawiono schemat reakcji utleniania i redukcji zachodzącej z udziałem jonów MnO⁻₄ .

MnO⁻₄ + H₂O₂ + H⁺ → Mn²⁺ + O₂ + H₂O

Uzupełnij poniższe zdania. Wybierz i zaznacz jedno określenie spośród podanych w każdym nawiasie.

W opisanej wyżej reakcji (intensywnie / bardzo słabo) zabarwiony wodny roztwór zawierający jony MnO⁻₄ przechodzi w (intensywnie / bardzo słabo) zabarwiony roztwór zawierający jony Mn²⁺ . Dzięki temu wodny roztwór KMnO₄ można stosować w analizie miareczkowej do ilościowego oznaczania substancji (utleniających / redukujących) w środowisku kwasowym (z użyciem / bez użycia) wskaźnika barwiącego roztwór.

Na podstawie: A. Bielański, Podstawy chemii nieorganicznej, Warszawa 2004.

Skład prostej cząsteczki oksokwasu można przedstawić formułą H_nRO_(m+n), czyli RO_m(OH)_n, gdzie R to atom centralny. Dla kwasu siarkowego(VI) zapis ma postać SO₂(OH)₂. O właściwościach kwasowych decyduje zdolność odszczepiania protonów z grup wodorotlenkowych oksokwasu. Kwas RO_m(OH)_n jest tym mocniejszy, im większą wartość przyjmuje wskaźnik „m”. Przy tych samych wartościach „m” i „n” mocniejszy jest ten oksokwas, którego atom centralny jest bardziej elektroujemny oraz im mniejsze są jego rozmiary.

Na podstawie: A. Bielański, Podstawy chemii nieorganicznej, Warszawa 2007.

Na podstawie powyższej informacji oceń moc trzech kwasów: H₂SeO₃, HClO₃, H₂SO₃, i uzupełnij poniższe zdania. Wpisz: wzory kwasów (wybrane spośród wymienionych powyżej), wartości „m” i „n”, symbole atomów centralnych, a także zaznacz jedno określenie spośród podanych w każdym nawiasie.

Najmocniejszym kwasem jest kwas o wzorze …………………, ponieważ w jego cząsteczce jest najwięcej atomów tlenu (niezwiązanych / związanych) z atomami wodoru. Kwasy o wzorach ………………… i ………………… mają taką samą wartość m = …….. i n = …….. . Z tych dwóch kwasów mocniejszy jest kwas ……………………. , ponieważ atom ………. ma mniejsze rozmiary i (większą / mniejszą) wartość elektroujemności niż atom ……….. .

Poniżej przedstawiono wzór półstrukturalny (grupowy) fluorowcopochodnej pewnego węglowodoru.

Podaj nazwę systematyczną fluorowcopochodnej o podanym wzorze.

W poniższej tabeli przedstawiono wartości temperatury wrzenia (pod ciśnieniem 1013 hPa) sześciu alkanów i ich halogenków alkilowych. W cząsteczkach halogenków halogen połączony jest ze skrajnym atomem węgla.

Na podstawie: D.R. Lide, Handbook of Chemistry and Physics, Edition 1999-2000.

Uzupełnij poniższe zdanie. Wybierz i zaznacz jedno określenie spośród podanych w każdym nawiasie. Przeanalizuj dane zawarte w tabeli i uzasadnij swoją odpowiedź.

Pod ciśnieniem 1013 hPa 1-bromopropan ma temperaturę wrzenia (wyższą / niższą) niż 1-chloropropan, a (wyższą / niższą) – niż 1-jodopropan.

Uzasadnienie: ……………………………………………………………………………………………………………….

……………………………………………………………………………………………………………………………………

W poniższej tabeli przedstawiono wartości temperatury wrzenia (pod ciśnieniem 1013 hPa) sześciu alkanów i ich halogenków alkilowych. W cząsteczkach halogenków halogen połączony jest ze skrajnym atomem węgla.

Na podstawie: D.R. Lide, Handbook of Chemistry and Physics, Edition 1999-2000.

Spośród wymienionych w tabeli nazw i wzorów substancji wybierz i podaj nazwy alkanów, które w temperaturze 25 °C i pod ciśnieniem 1013 hPa są cieczami, oraz wzory halogenków alkilowych, które w tych warunkach są gazami.

Nazwy alkanów: …………………………………………………………………………………………………………..

Wzory halogenków alkilowych: ……………………………………………………………………………………..

Strukturę alkenu można określić, jeśli zna się liczbę i układ atomów węgla w cząsteczkach aldehydów i ketonów (związki łatwe do identyfikacji) otrzymanych w wyniku ozonolizy alkenu. Ozonoliza alkenu jest procesem polegającym na rozszczepieniu (całkowitym rozerwaniu) podwójnego wiązania węgiel – węgiel w cząsteczce alkenu za pomocą ozonu. Proces jest dwuetapowy: pierwszy etap polega na addycji ozonu do wiązania podwójnego z wytworzeniem ozonku, a drugi – na hydrolizie ozonku. Proces hydrolizy prowadzi się przy udziale pyłu cynkowego jako czynnika redukującego, który zapobiega tworzeniu nadtlenku wodoru mogącego reagować z powstałymi aldehydami i ketonami. W zależności od budowy alkenu produktami ozonolizy mogą być wyłącznie aldehydy lub wyłącznie ketony, lub aldehydy i ketony.

Proces przebiega zgodnie z uproszczonym schematem:

Na podstawie: R.T. Morrison, R.N. Boyd, Chemia organiczna, Warszawa 1998.

Podaj wzory półstrukturalne (grupowe) i nazwy systematyczne produktów ozonolizy alkenu o nazwie 4-metylohept-3-en.

Na poniższym schemacie przedstawiono ciąg przemian, których surowcem wyjściowym jest wapno palone. Związki organiczne umownie oznaczono na schemacie literami A–F.

Zadanie 31.1. (0–1)

Napisz, stosując wzory półstrukturalne (grupowe) związków organicznych, równanie reakcji związku D ze związkiem E oraz podaj nazwę związku F.

Równanie reakcji:

Nazwa związku F: ………………………………………………………………………………………………………..

Zadanie 31.2. (0–1)

Napisz, jakie dwie funkcje pełni stężony kwas siarkowy(VI) w powyższej reakcji powstawania związku F.

W trzech probówkach (I, II i III) zmieszano metylobenzen (toluen) i brom (rozpuszczony w czterochlorku węgla) w stosunku molowym 1 : 1. Następnie zawartość probówki I naświetlano, do probówki II dodano FeBr₃, a probówkę III pozostawiono na pewien czas w ciemności i bez dodatku katalizatora.

Uzupełnij poniższą tabelę. Podaj wzory półstrukturalne (grupowe) lub uproszczone głównych organicznych produktów reakcji i określ typ zachodzącej reakcji (addycja, substytucja, eliminacja) oraz jej mechanizm (elektrofilowy, nukleofilowy, rodnikowy). Jeżeli w danej probówce reakcja nie zachodziła, zaznacz ten fakt.

W wyniku chlorowania dwóch izomerycznych alkanów (oznaczonych umownie literami A i B) otrzymano dichloropochodne: z izomeru A – sześć izomerycznych produktów o wzorze C₄H₈Cl₂, a z izomeru B – trzy izomeryczne produkty o wzorze C₄H₈Cl₂.

Podaj wzory półstrukturalne (grupowe) izomerów A i B.

Izomer A: ……………………………………………….                     Izomer B: ……………………………………………….

Poniżej przedstawiono wzory półstrukturalne (grupowe) alkoholi zawierających w cząsteczce pięć atomów węgla.

Określ rzędowość alkoholi o podanych wzorach. Wpisz w odpowiednie miejsca tabeli litery oznaczające wzory tych alkoholi.

Poniżej przedstawiono wzory półstrukturalne (grupowe) alkoholi zawierających w cząsteczce pięć atomów węgla.

Napisz równanie reakcji utleniania alkoholu A za pomocą tlenku miedzi(II) i podaj nazwę systematyczną organicznego produktu tej reakcji. Zastosuj wzory półstrukturalne (grupowe) związków organicznych.

Równanie reakcji:

Nazwa produktu: ………………………………………………………………………………………………………….

Świeżo strącony wodorotlenek miedzi(II) stosuje się w chemii organicznej jako odczynnik do wykrywania określonych grup funkcyjnych i wiązań. W wyniku reakcji związków z tym odczynnikiem powstają substancje o określonej barwie: rozpuszczalne lub nierozpuszczalne w wodzie. Poniżej przedstawiono schemat doświadczenia 1., którego wynik pozwala zidentyfikować niektóre związki organiczne.

Podaj numery probówek, w których otrzymano klarowne roztwory o barwie szafirowej. Uzasadnij swoją odpowiedź na podstawie budowy cząsteczek związków, które znajdowały się w tych probówkach.

Numery probówek: ……………………………………………………………………………………………………….

Uzasadnienie: ……………………………………………………………………………………………………………….

…………………………………………………………………………………………………………………………………….

Świeżo strącony wodorotlenek miedzi(II) stosuje się w chemii organicznej jako odczynnik do wykrywania określonych grup funkcyjnych i wiązań. W wyniku reakcji związków z tym odczynnikiem powstają substancje o określonej barwie: rozpuszczalne lub nierozpuszczalne w wodzie. Poniżej przedstawiono schemat doświadczenia 1., którego wynik pozwala zidentyfikować niektóre związki organiczne.

Przeprowadzono doświadczenie 2., podczas którego ogrzewano probówki z zawartością otrzymaną w wyniku doświadczenia 1. W niektórych probówkach zaszła reakcja utleniania i redukcji, w której wodorotlenek miedzi(II) pełnił funkcję utleniacza.

Zadanie 37.1. (0–1)

Wskaż numery tych probówek.

Zadanie 37.2. (0–1)

Opisz zmianę zachodzącą w tych probówkach podczas opisanej reakcji oraz nazwij grupę funkcyjną, której obecność wpłynęła na wynik doświadczenia 2.

Opis zmiany: ………………………………………………………………………………………………………………..

…………………………………………………………………………………………………………………………………….

Nazwa grupy funkcyjnej: ……………………………………………………………………………………………….

Zadanie 37.3. (0–1)

Napisz równanie ilustrujące opisaną reakcję utleniania dla jednego wybranego związku organicznego, który utlenił się podczas tego doświadczenia. Związki organiczne przedstaw w postaci najprostszych wzorów półstrukturalnych (grupowych).

W syntezach organicznych duże znaczenie mają reakcje chlorowania i bromowania alifatycznych kwasów karboksylowych wobec katalitycznych ilości fosforu. W wyniku reakcji tworzy się związek, w którym atom wodoru α (połączony z atomem węgla sąsiadującym z grupą karboksylową) jest zastąpiony atomem halogenu (etap I). Atom halogenu w powstałym halogenokwasie może ulegać reakcji eliminacji (podobnie jak halogenki alkilowe) z udziałem wodorotlenku potasu w środowisku alkoholowym. Powstaje wówczas sól kwasu nienasyconego, halogenek potasu i woda (etap II). Ta sól w środowisku kwasowym przekształca się w kwas nienasycony (etap III).

Na podstawie: R. T. Morrison, R. N. Boyd, Chemia organiczna, Warszawa 1998.

Napisz w formie cząsteczkowej równania reakcji trójetapowego procesu otrzymywania podaną metodą nienasyconego kwasu propenowego z kwasu propanowego. W I etapie procesu jako halogenu użyj bromu, a w III etapie użyj kwasu solnego. Zastosuj wzory półstrukturalne (grupowe) związków organicznych.

Etap I

Etap II

Etap III

Jedną z metod otrzymywania aminokwasów jest bezpośrednia amonoliza α-chloro- lub α-bromokwasów pod wpływem nadmiaru stężonego wodnego roztworu amoniaku. Przebieg tego procesu zilustrowano na poniższym schemacie.

Na podstawie: R.T. Morrison, R.N. Boyd, Chemia organiczna, Warszawa 1998.

Napisz równanie ilustrujące opisaną przemianę, jeżeli powstającym związkiem jest walina, a substraty reagują w stosunku molowym n_bromokwasu : n_amoniaku = 1:2. Reagenty organiczne przedstaw w postaci wzorów półstrukturalnych (grupowych).

Podaj wzór półstrukturalny (grupowy) jonów waliny, których stężenie jest największe w roztworze o pH = 8 i wzór półstrukturalny (grupowy) jonów waliny, których stężenie jest największe w roztworze o pH = 4.

Z poniższego zbioru wybierz i zaznacz wzory substancji powodujących denaturację białek oraz uzupełnij zdanie – wybierz i zaznacz jedno określenie spośród podanych w nawiasie.

NH₄NO₃           Pb(NO₃)₂           HCHO           NaCl           C₂H₅OH

Pod wpływem wybranych substancji następuje (zniszczenie pierwszorzędowej struktury / trwałe zniszczenie wyższych struktur) białka.

Poniżej przedstawiono konfigurację elektronową atomów w stanie podstawowym czterech pierwiastków (I–IV).

I    1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s²3d¹⁰4p³

II    1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s¹3d⁵

III    1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s¹

IV    1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s²3d¹⁰

Wpisz do tabeli symbole bloków konfiguracyjnych (energetycznych), do których należą te pierwiastki.

Poniżej przedstawiono konfigurację elektronową atomów w stanie podstawowym czterech pierwiastków (I–IV).

I    1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s²3d¹⁰4p³

II    1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s¹3d⁵

III    1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s¹

IV    1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s²3d¹⁰

Podaj maksymalny stopień utlenienia, jaki może przyjmować pierwiastek II w związkach chemicznych, oraz określ charakter chemiczny tlenku, w którym pierwiastek II występuje na najwyższym stopniu utlenienia.

Maksymalny stopień utlenienia: ……………………………………………………………………………………..

Charakter chemiczny tlenku: ………………………………………………………………………………………….

Promieniotwórczy izotop ²¹⁴ Bi może emitować z jądra cząstki β⁻ lub cząstki α, w wyniku czego tworzy jądra dwóch różnych promieniotwórczych izotopów.

Porównaj stosunek liczby neutronów do liczby protonów w jądrach powstałych izotopów ze stosunkiem liczby neutronów do liczby protonów w jądrze radioizotopu ²¹⁴ Bi. Dokończ poniższe zdania – wpisz właściwe określenie spośród:

zmaleje się           nie zmieni           wzrośnie

Stosunek liczby neutronów do liczby protonów po emisji cząstek β⁻ …………………………………..

Stosunek liczby neutronów do liczby protonów po emisji cząstek α ……………………………………

Uzupełnij tabelę – wpisz masy promieniotwórczego izotopu, które pozostały z próbki o masie 0,24 miligrama po czasie równym jednemu, dwóm i trzem okresom półtrwania (τ_1/2 ), oraz procent masy promieniotwórczego izotopu, który uległ rozpadowi (w stosunku do początkowej masy próbki) w czasie równym kolejnym trzem okresom półtrwania.

W opisie tworzenia wiązań kowalencyjnych zakłada się hybrydyzację nie tylko orbitali uczestniczących w powstawaniu wiązań σ, lecz także orbitali walencyjnych zawierających niewiążące pary elektronowe.

Uzupełnij poniższe zdania dotyczące wiązań i hybrydyzacji orbitali atomów w cząsteczkach etynu i wody. Zaznacz właściwe określenie w każdym nawiasie.

1. Cząsteczka etynu

W wiązaniu każdego atomu węgla z drugim atomem węgla i atomem wodoru zakłada się udział dwóch orbitali zhybrydyzowanych typu (sp / sp² / sp³), w wyniku czego powstają dwa wiązania typu (σ / π). Z dwóch orbitali atomowych typu (s / p) każdego atomu węgla powstają między atomami węgla dwa wiązania typu (σ / π).

2. Cząsteczka wody

Orbitalom walencyjnym atomu tlenu przypisuje się hybrydyzację (sp / sp² / sp³). Dwa zhybrydyzowane orbitale tlenu zawierające elektrony niesparowane tworzą z dwoma atomami wodoru dwa wiązania typu (σ / π). Na pozostałych (2 / 3 / 4) zhybrydyzowanych orbitalach tlenu występują niewiążące pary elektronowe.

Spośród wymienionych substancji wybierz te, których cząsteczki są polarne, i zaznacz ich wzory.

CCl₄           NH₃           CH₃Cl           CO₂           SO₂