Odpowiedzi do pytań maturalnych z chemii z 2005 roku, poziom podstawowy

Zadanie 1

            Zapis M⁴ wskazuje, że atom posiada 4 elektrony walencyjne, więc leży w 14 grupie (4 grupie głównej, 4A). Liczba powłok 3 (K, L, M) wskazuje, że Pierwiastek leży w III okresie układu okresowego pierwiastków. Pierwiastkiem tym jest więc krzem Si

Zadanie 2

 Z układu okresowego pierwiastków odczytujemy liczbę masową i liczbę atomową dla berylu i selenu:  więc dla nieznanego pierwiastka: . W układzie okresowym pierwiastków znajdujemy, że nieznanym pierwiastkiem jest siarka:

Zadanie 3

            Przyjmuje się, że jeżeli różnica w elektroujemności pomiędzy atomami jest większa od 2, to pomiędzy tymi atomami występuje wiązanie jonowe.

W przypadku KBr różnica w elektroujemności pomiędzy potasem a bromem Dx=2, pomiędzy tymi atomami występuje wiązanie jonowe.

            W bromowodorze, różnica elektroujemności pomiędzy wodorem a bromem nie jest już tak duża, pomiędzy tymi atomami występuje wiązanie kowalencyjne (ze względu na różnicę w elektroujemności można powiedzieć, że jest to wiązanie kowalencyjne spolaryzowane).

Zadanie 4

            Zadanie rozwiążemy pamiętając o zależności, że 1mol gazu w warunkach normalnych zajmuje objętość 22,4dm³, a masa substancji równa jest m=nM

Zadanie 5

            Charakter zasadowy tlenków metali oraz wodorotlenków w układzie okresowym pierwiastków rośnie wraz z nr okresu i maleje wraz z nr grupy: .   Charakter zasadowy tych tlenków rośnie więc w następujący sposób: MgO < CaO < Na₂O

Zadanie 6

            Z równania reakcji: 4FeS₂ + 11O₂ → 2Fe₂O₃ + 8SO₂ wynika, że:

z 4 moli (4^.120g) FeS₂ powstaje 8 moli (8^.22,4dm³) SO₂, co można zapisać w postaci proporcji:

z 480g FeS₂ powstaje 179,2dm³ SO₂, to

z 30g FeS₂ powstanie x dm³ SO₂, czyli:

Zadanie 7

            Kwaśne deszcze powstają w wyniku rozpuszczenia SO₂ i NO₂ w wodzie deszczowej. Czynniki powodujące wzrost stężenia tych gazów w atmosferze są odpowiedzialne za kwaśne deszcze. Zaliczamy do nich:

• spalanie zasiarczonego węgla
• spalanie benzyny w silnikach bez katalizatorów
• erupcje wulkanów

Zadanie 8

Sód jest metalem i jak większość metali charakteryzuje się srebrzysto-białą barwą, przewodzi prąd elektryczny i ciepło, jest kowalny, miękki, lżejszy od wody.

Siarka jest niemetalem barwy żółtej, krucha, nie przewodzi prądu ani ciepła, nierozpuszczalna w wodzie, rozpuszcza się natomiast w CS₂ (disiarczek węgla)

Zadanie 9

            Wodorotlenek sodu jest mocnym elektrolitem (w wodzie dysocjuje w 100%). Rozpuszczaniu go w wodzie towarzyszy silny efekt cieplny, roztwór silnie się rozgrzewa - proces ten jest procesem egzotermicznym. Stężone roztwory NaOH działają silnie drażniąco na skórę. NaOH silnie absorbuje wodę i CO₂ z powietrza (2NaOH + CO₂ → Na₂CO₃ + H₂O) . Jest on więc higroskopijny. Prawidłowe odpowiedzi to II, III i V.

Zadanie 10

            NaOH, H₂SO₄ i NaNO₃, Na₂SO₄ (sole) są mocnymi elektrolitami, w wodzie są zdysocjowane w 100%. Zapiszmy reakcje zachodzące w probówkach:

            I           2Na⁺ + 2OH^- + 2H⁺ + SO₄^2- → 2Na⁺ + SO₄^2- + 2H₂O

                                   2OH^- + 2H⁺ → 2H₂O

            II          K₂O + 2H⁺ + SO₄^2- → 2K⁺ + SO₄^2- + H₂O

                                   K₂O + 2H⁺ → 2K⁺ + H₂O lub przyjmując, że w K₂O występuje wiązanie jonowe: 2K⁺ + O^2- + 2H⁺ + SO₄^2- → 2K⁺ + SO₄^2- + H₂O

                                   O^2- + 2H⁺ → H₂O

            III          2Na⁺ + 2NO₃^- + 2H⁺ + SO₄^2- → 2Na⁺ + 2NO₃^- + 2H⁺ + SO₄^2-

                                   reakcja nie zachodzi

Zadanie 11

            Szereg aktywności metali: K Ca Mg Zn Pb H Cu Ag Au oznacza, że z kwasami beztlenowymi (HCl, HBr, HI, H₂S) mogą reagować tylko metale leżące w szeregu aktywności metali przed wodorem. Z kwasem solnym będzie reagował cynk i magnez:

            probówka I      Zn + 2HCl → ZnCl₂ + H₂

            probówka III     Mg + 2HCl → MgCl₂ + H₂

Zadanie 12

            Węglan sodu jest solą słabego kwasu (kwasu węglowego) i w obecności mocnego kwasu, słaby kwas wypierany jest z jego soli (rozkłada się on na CO₂, który wydziela się z roztworu).

Obserwujemy wydzielenie się pęcherzyków gazu, pienienie roztworu.

Zadanie 13

Opisywana reakcja jest reakcją endoenergetyczną.

Zadanie 14

Spostrzeżenia: zarówno P₄O₁₀, jak i Na₂O rozpuszczają się w wodzie (roztwarzają się). Roztwór otrzymany przez rozpuszczenie tlenku fosforu(V) w wodzie barwi papierek uniwersalny na czerwono, natomiast roztwór otrzymany w wyniku rozpuszczenia tlenku sodu w wodzie barwi papierek uniwersalny na niebiesko.

            Wnioski: tlenek fosforu(V) ma charakter kwasowy, natomiast tlenek sodu charakter zasadowy:

P₄O₁₀ + 6H₂O → 4H₃PO₄

Na₂O + H₂O → 2NaOH

Zadanie 15

            Aktywność niemetali w układzie okresowym pierwiastków rośnie z nr grupy oraz wraz ze zmniejszeniem się numeru okresu: . Wiedząc, że: mocny kwas wypiera z soli słabszy kwas, mocniejsza zasada słabszą zasadę, a aktywniejszy pierwiastek wypiera z soli pierwiastek mniej aktywny. Reaktywność rośnie w szeregu: I < Br < Cl.

Reakcje przebiegały w probówkach: I, II i III

            I           2KI + Cl₂ → 2KCl + I₂

            II          2KBr + Cl₂ → 2KCl + Br₂

            III          2KI + Br₂ → 2KBr + I₂

            Wniosek: Chlor jest bardziej reaktywny od jodu i bromu, a brom bardziej reaktywny od jodu.

Zadanie 16

            Zjawisko to nosi nazwę eutrofizacji (użyźniania). Wskutek dostania się fosforanów do wody następuje gwałtowny rozwój flory bakteryjnej i glonów. W następnym etapie następuje obumieranie glonów i ich rozkład. Powoduje to zubożenie zbiorników wodnych w tlen, w następstwie czego następuje zanik wszelkiego życia w zbiorniku wodnym.

Zadanie 17

            Stężenie procentowe liczone jest ze wzoru: , gdzie:

m_s - masa substancji

m_rozp - masa rozpuszczalnika

m_rozt - masa roztworu (masa rozpuszczalnika i masa substancji).

m_s=8g, m_rozp=72g. Podstawiając dane do wzoru na stężenie procentowe otrzymamy:

Zadanie 18

            Stężenie procentowe liczone jest ze wzoru: , gdzie:

m_s - masa substancji

m_rozp - masa rozpuszczalnika

m_rozt - masa roztworu (masa rozpuszczalnika i masa substancji).

m_rozt=200g, c%=10%. Przekształcając wzór na stężenie procentowe względem m_s otrzymamy:

Masa rozpuszczalnika m_rozp=m_rozt-m_s=200g-20g=180g.

Roztwór o prawidłowym stężeniu został przygotowany przez ucznia nr III (Odp. D).

Zadanie 19

            Silnie utleniające są kwasy, które posiadają duży nadmiar atomów tlenu w stosunku do atomów wodoru (są one jednocześnie kwasami mocnymi). Dla kwasu opisanego wzorem ogólnym H_nEO_m jeżeli n+2≤m to kwas zaliczamy do kwasów mocnych, do kwasów słabych zaliczane są kwasy dla których n+1≤m, oraz kwasy karboksylowe, kwas fluorowodorowy (HF), kwas siarkowodorowy (H₂S).

Zadanie 20

            Jeżeli ma powstać sól obojętna, to znaczy, że wszystkie atomy wodoru w kwasie mają zostać zastąpione przez jony metalu. Wodorotlenek sodu z kwasem fosforowym(V) reaguje wg równania reakcji:

3NaOH + H₃PO₄ → Na₃PO₄ + 3H₂O

Z godnie z równaniem reakcji, sól obojętna powstaje w reakcji 3 moli wodorotlenku sodowego z 1 molem kwasu fosforowego(V). Stosunek molowy wodorotlenku do kwasu wynosi zatem 3:1.

            3 mole NaOH to (n=m/M) 3mol^.40g/mol=120g. 1 mol kwasu to 98g. Stosunek masowy wodorotlenku do kwasu 120:98 lub 60:49.

Zadanie 21

            Wszystkie sole sodu i potasu są w wodzie doskonale rozpuszczalne. W pierwszej probówce po zmieszaniu roztworów otrzymamy mieszaninę następujących jonów: Fe³⁺, OH^-, Na⁺ i Cl^-. W tablicy rozpuszczalności sprawdzimy, że nie mogą istnieć jony Fe³⁺ i OH^- obok siebie. Wytrąca się osad wodorotlenku żelaza(III): FeCl₃ + 3NaOH → Fe(OH)₃↓ + 3NaCl

            W probówce II po zmieszaniu roztworów otrzymamy mieszaninę jonów: H⁺, Cl^-, S^2- i Na⁺. Jony H⁺ i S^2- również nie mogą istnieć obok siebie: 2HCl + Na₂S → 2NaCl + H₂S↑

            Po zmieszaniu roztworów w probówce III otrzymamy jony: Pb²⁺, NO₃^-, I^- i Pb²⁺ reagują ze sobą dając osad PbI₂ (tablice rozpuszczalności): Pb(NO₃)₂ + 2KI → 2KNO₃ + PbI₂↓

            Osad nie wydzieli się w probówce II.

Zadanie 22

            Licząc stopień utlenienia korzystamy z następujących reguł:

• atom wodoru jest zawsze na +I stopniu utlenienia, za wyjątkiem połączeń z metalami I i II grupy
• atom tlenu jest zawsze na -II stopniu utlenienia, za wyjątkiem połączeń w nadtlenkach, w których jest na -I stopniu utlenienia, oraz w fluorku tlenu, w którym jest na +II stopniu utlenienia
• suma stopni utlenienia atomów w cząsteczce jest równa ładunkowi cząsteczki.

Zadanie 23;

3CuS + 2HNO₃ → 3CuO + 3S + 2NO + 1H₂O

Zadanie 24

Zadanie 25

            Związek A zawiera wiązanie wielokrotne C-C, do którego przyłącza się chlorowiec (ulega addycji), woda, alkohol:

Jest to reakcja addycji (addycji elektrofilowej).

Zadanie 26

Zadanie 27

Alanina jest aminokwasem, posiada więc grupę aminową (-NH₂) - reaguje z kwasami jak wszystkie aminy, jak i grupę karboksylową (-COOH) - reaguje z zasadami jak wszystkie kwasy karboksylowe:

Alanina, jak wszystkie aminokwasy występuje w postaci jonu obojnaczego (zwitterjonu), reakcje z kwasem i zasadą można przedstawić również w następujący sposób:

Zadanie 28

            Tłuszcze jednonienasycone i wielonienasycone (zawierające jedno lub wiele wiązań podwójnych) są tłuszczami ciekłymi. Tłuszcze roślinne (oleje) zawierają głównie tłuszcze jednonienasycone. ÂŹródłem tych tłuszczy są rośliny z których produkuje się oleje roślinne: rzepak, nasiona słonecznika, pestki winogron, orzechy, oliwki. ÂŹródłem tłuszczy wielonienasyconych jest tran pozyskiwany z ryb, wielorybów.

            Tłuszcze są estrami wyższych kwasów tłuszczowych i gliceryny. W przypadku tłuszczy ciekłych kwas tłuszczowy musi posiadać co najmniej jedno wiązanie podwójne C-C: np. kwas oleinowy, kwas linolowy. Nazwa tłuszczu to trioleinian glicerolu, trilinolan glicerolu.

Zadanie 29

            Halogenowanie (bromowanie, chlorowanie) alkilobenzenu w łańcuchu bocznym zachodziw obecności światła: A=hn. Jest to reakcja wolnorodnikowa i może zachodzić również w podwyższonej temperaturze: A=temp:

            W obecności katalizatorów (kwasu Lewisa) chlorowiec podstawia się za atom wodoru w pierścieniu. Grupa alkilowa jest podstawnikiem aktywującym i kieruje kolejny podstawnik w położenie orto i para. W reakcji II powstaje o-bromotoluen i p-bromotoluen:

Zadanie 30

            Reakcją charakterystyczną dla aldehydów jest reakcja Tollensa lub reakcja Trommera:

reakcja Tollensa:

HCOH + Ag₂O → HCOOH + 2Ag  (powstały kwas mrówkowy (dokładnie mrówczan sodu, ponieważ środowisko reakcji jest alkaliczne) reaguje dalej z amoniakalnym roztworem tlenku srebra: HCOOH + Ag₂O → CO₂ + 2Ag + H₂O

reakcja Trommera:

HCOH + 2Cu(OH)₂ → HCOOH + Cu₂O+ H₂O i dalej, jak w poprzedniej reakcji:

HCOOH + 2Cu(OH)₂ → CO₂ + Cu₂O + 2H₂O

W przypadku próby Tollensa zaobserwujemy pojawienie się lustra srebrowego, natomiast w przypadku próby Trommera zaobserwujemy pojawienie się ceglastoczerwonego osadu.