Gęstość wodnego roztworu wodorotlenku sodu o stężeniu cp = 20% masowych wynosi 1,22 g/cm3 (w temperaturze 20 °C).
a) Oblicz, ile gramów NaOH należy odważyć, aby otrzymać 1 dm3 wodnego roztworu wodorotlenku sodu o stężeniu 20% masowych w temperaturze 20 °C.
| Obliczenia:
Odpowiedź: |
b) Podaj kolejne czynności, które należy wykonać (po obliczeniu potrzebnej ilości NaOH), aby otrzymać ten roztwór.
a) (0–2)
| Korzystanie z informacji | Obliczenie masy substancji rozpuszczonej na podstawie objętości roztworu i jego stężenia (II.5.c) |
Przykład poprawnego rozwiązania
• 1 dm3 roztworu ma masę m = d·V = 1220 g
2 p. – zastosowanie poprawnej metody obliczenia masy wodorotlenku sodu (wynikającej z definicji stężenia procentowego zależności między danymi a szukaną), poprawne wykonanie obliczeń i podanie wyniku
1 p. – zastosowanie poprawnej metody obliczenia masy wodorotlenku sodu i:
– popełnienie błędów rachunkowych
– podanie wyniku w błędnych jednostkach
0 p. – zastosowanie błędnej metody obliczeń lub przypadkowe działania
– brak odpowiedzi
b) (0–1)
| Tworzenie informacji | Zaprojektowanie doświadczenia prowadzącego do otrzymania roztworu o określonym stężeniu (III.2) |
Przykłady poprawnej odpowiedzi
• Odważenie NaOH (244 g), przeniesienie do kolby o pojemności 1 dm3 i rozpuszczenie
w niewielkiej ilości wody oraz uzupełnienie wodą do objętości 1 dm3 (do kreski).
• Odważenie NaOH (244 g) i (odważenie i) zmieszanie z 976 g wody.
• Odważenie NaOH (244 g) i (odmierzenie i) zmieszanie z 976 cm3 wody.
• Do (244 g) NaOH dodawać wodę do uzyskania 1220 g roztworu.
1 p. – poprawne zaprojektowanie sposobu przygotowania roztworu
Pozytywnie należy ocenić poprawny opis sporządzenia roztworu przy błędnie obliczonej masie NaOH w części a) zadania
0 p. – błędny opis sporządzenia roztworu
– brak rozwiązania w części a) zadania
– brak odpowiedzi
Po delikatnym ogrzaniu węgiel reaguje ze stężonym roztworem kwasu azotowego(V) zgodnie ze schematem:
C + HNO3 (stęż.) → CO2↑ + NO2↑ + H2O
a) Dobierz i uzupełnij współczynniki stechiometryczne w podanym wyżej schemacie reakcji, stosując metodę bilansu elektronowego.
Bilans elektronowy:
Równanie reakcji:
…… C + …… HNO3 (stęż.) → …… CO2↑ + …… NO2↑ + …… H2O
b) Podaj stosunek molowy utleniacza do reduktora.
Stosunek molowy utleniacza do reduktora: ……………………. : ……………………….
a) (0–2)
| Wiadomości i rozumienie | Zastosowanie prawa zachowania masy, prawa zachowania ładunku oraz zasady bilansu elektronowego do uzgodnienia równania reakcji (I.3.a) |
Poprawne rozwiązanie
• Bilans elektronowy
C+ 2H2O → CO2 + 4H+ + 4e−
NO−3 + e− + 2H+→NO2 + H2O| (×4)
lub
• Równanie reakcji
C + 4HNO3 → CO2(↑) + 4NO2(↑) + 2H2O
2 p. – poprawne przedstawienie bilansu elektronowego i poprawny dobór współczynników
1 p. – poprawne przedstawienie bilansu elektronowego i błędny dobór współczynników
– błędne przedstawienie bilansu elektronowego przy poprawnym doborze współczynników w równaniu reakcji
0 p. – błędne przedstawienie bilansu elektronowego i błędny dobór współczynników
– brak odpowiedzi
b) (0–1)
| Wiadomości i rozumienie | Wykazanie się znajomością i rozumieniem pojęć związanych z procesami utleniania i redukcji; wskazanie utleniacza i reduktora (I.1.h) |
Poprawna odpowiedź
• Stosunek molowy utleniacza do reduktora: 4:1
1 p. – poprawne rozpoznanie utleniacza i reduktora oraz określenie stosunku molowego tych reagentów wynikającego z uzupełnionego równania reakcji w części a) zadania
0 p. – błędne rozpoznanie utleniacza i reduktora
– błędne określenie stosunku molowego, w tym podanie stosunku molowego niezgodnie z uzupełnionym w części a) zadania równaniem reakcji
– brak odpowiedzi
W wyniku całkowitego spalenia 1 mola cząsteczek węglowodoru X powstały 2 mole cząsteczek wody i 3 mole cząsteczek tlenku węgla(IV).
a) Napisz, stosując wzór sumaryczny węglowodoru X, równanie opisanej reakcji spalania.
b) Narysuj wzór półstrukturalny (grupowy) węglowodoru, który może być związkiem X.
a) (0–1)
| Wiadomości i rozumienie | Zapisanie równania reakcji chemicznej na podstawie słownego opisu przemiany (I.3.a) |
Poprawna odpowiedź
• C3H4 + 4O2 → 3CO2 + 2H2O
1 p. – poprawne ustalenie wzoru sumarycznego węglowodoru i zapisanie równania reakcji
0 p. – każda inna odpowiedź lub brak odpowiedzi
b) (0–1)
| Korzystanie z informacji | Uzupełnianie brakujących danych na podstawie informacji podanych w formie tekstu o tematyce chemicznej (II.2) |
Poprawne odpowiedzi
• HC≡C – CH3
• CH2=C=CH2
1 p. – poprawne narysowanie wzoru półstrukturalnego węglowodoru
0 p. – każda inna odpowiedź lub brak odpowiedzi
W wysokiej temperaturze i pod wysokim ciśnieniem węglowodory nasycone (alkany) ulegają tzw. krakingowi termicznemu. Podczas krakingu następuje rozerwanie wiązania węgiel – węgiel, wskutek czego z cząsteczki alkanu powstają dwie cząsteczki: jedna alkanu, a druga alkenu. Rozerwanie wiązania węgiel – węgiel może zachodzić w różnych miejscach łańcucha węglowego cząsteczki alkanu, stąd produktami krakingu są zwykle mieszaniny węglowodorów.
Napisz nazwy systematyczne wszystkich par węglowodorów, które mogą powstać w procesie krakingu termicznego n-butanu.
……………………………………………………………… i ………………………………………………………………..
……………………………………………………………… i ………………………………………………………………..
| Korzystanie z informacji | Uzupełnienie brakujących danych na podstawie informacji podanych w formie tekstu o tematyce chemicznej (II.2) |
Poprawna odpowiedź
• metan i propen (prop-1-en)
• etan i eten
2 p. – poprawne ustalenie, jakie węglowodory powstają w procesie krakingu i zapisanie ich nazw systematycznych
1 p. – poprawne podanie nazw jednej pary węglowodorów
– podanie poprawnych wzorów zamiast nazw systematycznych obu par węglowodorów
0 p. – błędna odpowiedź lub brak odpowiedzi
Podkreśl właściwe zakończenie zdania.
Dwa węglowodory pent-1-en i but-1-en
A. zawierają w cząsteczkach różną liczbę grup metylowych –CH3.
B. różnią się (wyrażoną w % masowych) zawartością węgla i wodoru.
C. są względem siebie izomerami.
D. są homologami etenu.
| Korzystanie z informacji | Dokonanie selekcji i analizy informacji (II.3) |
Poprawna odpowiedź
• D. są homologami etenu.
1 p. – wybór poprawnego zakończenia zdania
0 p. – każda inna odpowiedź lub brak odpowiedzi
Ważną reakcją, której ulega etyn (acetylen), jest przyłączanie wody. Przemiana ta zachodzi w obecności mieszaniny H2SO4 i HgSO4 jako katalizatora. Produktem tej reakcji jest aldehyd zawierający dwa atomy węgla w cząsteczce.
Napisz, stosując wzory półstrukturalne (grupowe) związków organicznych, równanie opisanej przemiany. W równaniu nad strzałką napisz warunki, w jakich zachodzi ta reakcja.
| Wiadomości i rozumienie | Zapisanie równania reakcji chemicznej na podstawie słownego opisu przemiany (I.3.a) |
Przykłady poprawnej odpowiedzi
• CH≡CH + H2O ⎯katalizator→ (CH2=CHOH) → CH3CHO
1 p. – poprawne napisanie równania reakcji z uwzględnieniem warunków prowadzenia procesu
0 p. – błędny zapis wzorów substratów lub produktu
– brak określenia warunków reakcji
– brak odpowiedzi
Poniższy schemat ilustruje ciąg przemian, których początkowym substratem jest etyn (acetylen):
etyn (acetylen) ⎯⎯1→ eten ⎯⎯2→ polimer
Napisz, stosując wzory półstrukturalne (grupowe) związków organicznych, równanie reakcji oznaczonej na schemacie numerem 1.
| Wiadomości i rozumienie | Zapisanie równania reakcji na podstawie podanego ciągu przemian (I.3.a) |
Poprawna odpowiedź
• CH≡CH + H2 ⎯⎯→ CH2=CH2
1 p. – poprawne napisanie równania reakcji; adnotacje nad strzałką w równaniu reakcji nie
mają wpływu na ocenę
0 p. – każda inna odpowiedź lub brak odpowiedzi
Poniższy schemat ilustruje ciąg przemian, których początkowym substratem jest etyn (acetylen):
etyn (acetylen) ⎯⎯1→ eten ⎯⎯2→ polimer
Spośród przedstawionych poniżej wzorów podkreśl ten, który przedstawia budowę fragmentu łańcucha polimeru stanowiącego produkt reakcji oznaczonej na schemacie numerem 2.
Poprawna odpowiedź
1 p. – wybór poprawnego zapisu fragmentu łańcucha polimeru
0 p. – każda inna odpowiedź lub brak odpowiedzi
W wysokiej temperaturze w obecności Al2O3 alkohole ulegają reakcji dehydratacji (odwodnienia). Podczas dehydratacji nasyconych alkoholi (alkanoli) o wzorze ogólnym R1–CH(OH)–R2 (gdzie R1 ≠ R2) oprócz wody powstaje mieszanina nierozgałęzionych alkenów, które są względem siebie izomerami konstytucyjnymi.
Narysuj wzory półstrukturalne (grupowe) dwóch alkenów będących izomerami konstytucyjnymi, które mogą powstać w wyniku dehydratacji butan-2-olu.
| Wzór I: | Wzór II: |
| Korzystanie z informacji | Wyszukanie w tekście informacji potrzebnych do rozwiązania problemu (II.1) |
Poprawna odpowiedź
• H2C=CH‒CH2‒CH3 H3C‒CH=CH‒CH3
2 p. – poprawne narysowanie wzorów półstrukturalnych obu izomerów powstających w procesie dehydratacji butan-2-olu
1 p. – poprawne narysowanie wzoru półstrukturalnego jednego alkenu
0 p. – narysowanie wzorów innych alkenów lub brak odpowiedzi
Właściwości substancji są uwarunkowane budową ich cząsteczek i charakterem występujących wiązań. W cząsteczkach kwasów karboksylowych można wyróżnić dwa fragmenty o przeciwstawnych właściwościach: polarną grupę karboksylową –COOH i niepolarny fragment węglowodorowy –R. W kwasach o krótkich łańcuchach węglowych dominuje grupa polarna. W miarę wzrostu długości łańcucha węglowego maleje wpływ grupy karboksylowej na właściwości związków.
W poniższej tabeli zestawiono temperatury wrzenia wybranych kwasów karboksylowych (pod ciśnieniem 1013 hPa).
| Wzór półstrukturalny (grupowy) kwasu | Temperatura wrzenia, °C |
| CH3COOH | 118 |
| CH3CH2CH2COOH | 163 |
| CH3CH2CH2CH2CH2COOH | 206 |
Na podstawie: W. Mizerski, Tablice chemiczne, Warszawa 2003
Na podstawie analizy danych zawartych w informacji wprowadzającej sformułuj wniosek, który określa związek pomiędzy długością łańcucha węglowego a lotnością kwasów karboksylowych.
| Tworzenie informacji | Interpretacja danych zawartych w tablicach chemicznych i opracowaniach naukowych lub popularnonaukowych (III.1) |
Przykłady poprawnej odpowiedzi
• Lotność kwasu maleje ze wzrostem długości łańcucha węglowego.
• Im krótszy łańcuch węglowy tym lotność kwasu jest większa.
1 p. – poprawne określenie zależności między długością łańcucha węglowego a lotnością kwasu
0 p. – sformułowanie wniosku błędnego lub nie na temat (np. dotyczącego zmian temperatury wrzenia, a nie lotności)
– brak odpowiedzi
