Chemia, poziom rozszerzony — maj 2025
27 zadań z arkusza CKE (maj 2025, poziom rozszerzony), 53 pkt: Budowa atomu — bloki, liczby kwantowe, konfiguracja jonu; Rozszczepienie jądra uranu-235; Tlenek jodu(V) — reakcja z wodą i z CO; Tlenek jodu — wzór empiryczny i rzeczywisty. Polecenia, klucz odpowiedzi CKE i lekcje, w których asystent…
Zadanie 1 — Budowa atomu — bloki, liczby kwantowe, konfiguracja jonu (4 punkty)
O dwóch pierwiastkach umownie oznaczonych literami E i X wiadomo, że: – elektrony atomu E w stanie podstawowym zajmują OSIEM orbitali, przy czym SZEŚĆ z nich jest całkowicie zapełnionych; – konfigurację elektronową atomu X w jednym ze stanów WZBUDZONYCH przedstawia diagram klatkowy (na zdjęciu).
Napisz symbole pierwiastków E i X, symbol bloku konfiguracyjnego (s, p albo d), do którego należy każdy z nich, oraz sumaryczną liczbę elektronów w podpowłokach walencyjnych.
Napisz wartości dwóch liczb kwantowych: głównej (n) i pobocznej (l), które opisują stan kwantowy jednego z NIESPAROWANYCH elektronów atomu E w stanie podstawowym.
Przedstaw pełną konfigurację elektronową jonu X⁻ w stanie podstawowym, z uwzględnieniem podpowłok.
Odpowiedź wg zasad oceniania CKE
E = Si (krzem; 8 orbitali obsadzonych, 6 całkowicie zapełnionych → 1s²2s²2p⁶3s²3p²), X = Cl (chlor; suma e w stanie wzbudzonym 2+2+6+1+3+3 = 17 → Z=17). 1.1: E: Si, blok p, e walencyjne 4 (3s²3p²); X: Cl, blok p, e walencyjne 7 (3s²3p⁵)
- Punktacja: 2 pkt oba wiersze, 1 pkt jeden pełny wiersz. 1.2: niesparowane e w Si są na 3p → n=3, l=1. 1.3: Cl⁻ = 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶.
Rozwiąż to zadanie z asystentem
Zadanie 2 — Rozszczepienie jądra uranu-235 (2 punkty)
Niektóre ciężkie jądra ulegają rozszczepieniu: bombardowane neutronami dzielą się na dwa lżejsze fragmenty, czemu towarzyszy emisja dwóch lub trzech neutronów. W reakcji jądrowej suma liczb masowych i suma liczb atomowych po obu stronach równania musi być zachowana.
W jednej z reakcji rozszczepienia ²³⁵U powstają ⁹²Kr oraz ¹⁴¹Ba. Uzupełnij schemat tak, aby powstało równanie tej przemiany:
235-U (Z=92) + 1-n (Z=0) → ...... neutronów + 92-Kr (Z=36) + 141-Ba (Z=56)
Podaj, ile neutronów jest emitowanych (i jaki mają zapis).
Jeżeli po pochłonięciu jednego neutronu jądro ²³⁵U ulega rozszczepieniu, w wyniku którego powstaje ⁹³Sr i emitowane są 3 neutrony, to równocześnie tworzy się jądro:
¹³⁹I / ¹⁴⁰Xe / ¹⁴⁰Ba
Wśród jąder biorących udział w tej przemianie większy stosunek liczby neutronów do liczby protonów ma jądro:
²³⁵U / ⁹³Sr
Odpowiedź wg zasad oceniania CKE
- 2.1 bilans: 235+1 = 92+141 + x·1 → x=3 emitowane neutrony
- równanie ²³⁵₉₂U + ¹₀n → 3 ¹₀n + ⁹²₃₆Kr + ¹⁴¹₅₆Ba. 2.2 drugie jądro = ¹⁴⁰Xe (bilans: A: 236=93+140+3; Z: 92=38+54+0 → Z=54=Xe)
- większy stosunek n/p ma ²³⁵U (143/92≈1,55 > 55/38≈1,45 dla ⁹³Sr)
Rozwiąż to zadanie z asystentem
Zadanie 3 — Tlenek jodu(V) — reakcja z wodą i z CO (2 punkty)
Jod tworzy wiele połączeń z tlenem, np. tlenek jodu(V) — białe ciało stałe. W reakcji tego tlenku z wodą powstaje jednoprotonowy kwas. Tlenek jodu(V) jest stosowany do wykrywania i oznaczania tlenku węgla(II) w powietrzu.
Napisz w formie cząsteczkowej równanie reakcji tlenku jodu(V) z wodą.
Do tlenku jodu(V) wprowadzono tlenek węgla(II); zaszła reakcja utleniania-redukcji. Wygląd zawartości kolby po reakcji przedstawiono na zdjęciu. Napisz w formie cząsteczkowej równanie reakcji tlenku jodu(V) z tlenkiem węgla(II).
Odpowiedź wg zasad oceniania CKE
3.1 I2O5 + H2O → 2HIO3 (kwas jodowy(V), jednoprotonowy). 3.2 I2O5 + 5CO → I2 + 5CO2 (reakcja utleniania-redukcji: I⁺⁵ redukowany do I⁰, C⁺² utleniany do C⁺⁴; para I2 nadaje fioletową barwę).
Rozwiąż to zadanie z asystentem
Zadanie 4 — Tlenek jodu — wzór empiryczny i rzeczywisty (2 punkty)
W jednym z tlenków jodu masa tlenu stanowi 20,14% masy tego tlenku. W jego wzorze rzeczywistym liczba atomów jodu jest dwa razy większa niż we wzorze empirycznym.
Masy molowe (z tablic): jod I = 126,9 g/mol, tlen O = 16,0 g/mol.
Na podstawie obliczeń ustal i napisz wzór empiryczny oraz wzór rzeczywisty opisanego tlenku. Przedstaw tok rozumowania.
Odpowiedź wg zasad oceniania CKE
- wzór empiryczny IO2, wzór rzeczywisty I2O4
- nO = 20,14/16 = 1,26 mol, nI = 79,86/126,9 = 0,63 mol
- stosunek I:O = 0,63:1,26 = 1:2 → wzór empiryczny IO2
- liczba atomów I dwa razy większa → wzór rzeczywisty I2O4
- Punktacja: 2 pkt za OBA wzory (poprawna metoda), 1 pkt za JEDEN wzór.
Rozwiąż to zadanie z asystentem
Zadanie 5 — Bilans jonowo-elektronowy — synteza trichlorku jodu (2 punkty)
Trichlorek jodu ICl3 otrzymano w reakcji, której schemat (bez współczynników) to:
IO3⁻ + I2 + H⁺ + Cl⁻ → ICl3 + H2O
W ICl3 jod ma stopień utlenienia +3 (chlor −1). W jonie IO3⁻ jod ma +5, a w cząsteczce I2 — 0.
Napisz w formie jonowej, z uwzględnieniem liczby oddawanych lub pobieranych elektronów (zapis jonowo-elektronowy), równanie reakcji REDUKCJI zachodzącej podczas tej przemiany (uwzględnij środowisko). Następnie uzupełnij współczynniki stechiometryczne w pełnym schemacie:
..... IO3⁻ + ..... I2 + ..... H⁺ + ..... Cl⁻ → ..... ICl3 + ..... H2O
Odpowiedź wg zasad oceniania CKE
równanie reakcji REDUKCJI (jon jodanowy(V), I⁺⁵ → I⁺³ w ICl3, 2e⁻): IO3⁻ + 6H⁺ + 3Cl⁻ + 2e⁻ → ICl3 + 3H2O. Współczynniki pełnego schematu: 3IO3⁻ + I2 + 18H⁺ + 15Cl⁻ → 5ICl3 + 9H2O
- Punktacja: 2 pkt oba (równanie redukcji + współczynniki), 1 pkt jedno z dwóch.
Rozwiąż to zadanie z asystentem
Zadanie 5 (cz. 2) — VSEPR — liczba przestrzenna cząsteczki ICl3 (1 punkt)
Metoda VSEPR: liczba przestrzenna Lp = x + y, gdzie x to liczba podstawników przy atomie centralnym, a y to liczba jego wolnych par elektronowych. Lp decyduje o kształcie cząsteczki. Trichlorek jodu ma wzór ICl3.
Ustal liczbę przestrzenną cząsteczki ICl3 (metodą VSEPR) i rozstrzygnij, czy przedstawiony model ilustruje kształt cząsteczki ICl3. (Możesz też omówić wzór elektronowy ICl3 — pomoże policzyć wolne pary.)
Odpowiedź wg zasad oceniania CKE
liczba przestrzenna ICl3: atom centralny I ma 3 podstawniki (x=3) i 2 wolne pary elektronowe (y=2, bo I ma 7 elektronów walencyjnych: 3 wiążące + 4 w dwóch wolnych parach) → Lp = x + y = 3 + 2 = 5. Przedstawiony model ma Lp = 4 (x=3, y=1), więc NIE ilustruje kształtu cząsteczki ICl3. Rozstrzygnięcie: nie; Lp = 5. (Pełne 2 pkt CKE wymaga też poprawnego wzoru elektronowego — poza oceną tekstową.)
Rozwiąż to zadanie z asystentem
Zadanie 6 — Otrzymywanie czystego tlenku miedzi(II) — która probówka (1 punkt)
Celem doświadczenia było otrzymanie czystego tlenku miedzi(II). W pierwszym etapie strącono wodorotlenek miedzi(II), w drugim — rozłożono go termicznie (Cu(OH)2 → CuO + H2O), po czym mieszaninę przesączono, by wyodrębnić stały produkt. Pierwszy etap prowadzono w dwóch probówkach (schemat na zdjęciu): w probówce I do CuCl2 dodano Ba(OH)2, w probówce II do CuSO4 dodano Ba(OH)2.
Rozstrzygnij, w której probówce (I czy II) otrzymano osad tylko tlenku metalu. Odpowiedź uzasadnij.
Odpowiedź wg zasad oceniania CKE
osad TYLKO tlenku metalu (po rozkładzie Cu(OH)2 → CuO) otrzymano w probówce I
- Uzasadnienie: w probówce II obok Cu(OH)2 powstaje NIEROZPUSZCZALNY BaSO4 (mieszanina dwóch osadów), więc po rozkładzie nie ma czystego tlenku; w probówce I BaCl2 jest rozpuszczalny, więc jedynym osadem jest Cu(OH)2 → po rozkładzie czysty CuO. Bramka CKE: samo „BaCl2 jest rozpuszczalny, a BaSO4 trudno rozpuszczalny" — BEZ odniesienia do procesów w probówkach — jest niewystarczające.
Rozwiąż to zadanie z asystentem
Zadanie 7 — Identyfikacja wodorotlenków, rozkład i amfoteryczność (3 punkty)
W probówkach I–IV umieszczono oddzielnie, w przypadkowej kolejności, zawiesiny czterech różnych wodorotlenków: Cr(OH)3, Ca(OH)2, Cu(OH)2, Al(OH)3 (powstały po dodaniu NaOH do roztworów soli różnych metali).
Spośród wodorotlenków wymienionych w informacji wstępnej wybierz te, których zawiesiny znajdowały się na początku doświadczenia w probówkach I i II. Napisz wzory (lub nazwy) tych związków.
Napisz równania reakcji: – w formie cząsteczkowej — termicznego rozkładu wodorotlenku z probówki III (reakcja 1.); – w formie jonowej skróconej — roztwarzania wodorotlenku z probówki IV (reakcja 2.).
Odpowiedź wg zasad oceniania CKE
cztery wodorotlenki: Cr(OH)3, Ca(OH)2, Cu(OH)2, Al(OH)3. 7.1: probówka I = Ca(OH)2 (biała zawiesina → HCl klarowny → H2SO4 zawiesina = trudno rozp. CaSO4); probówka II = Al(OH)3 (biała → HCl klarowny → H2SO4 nadal klarowny = rozp. Al2(SO4)3). 7.2: reakcja 1 (rozkład termiczny III, cząsteczkowo): Cu(OH)2 →(temp.) CuO + H2O (zdjęcie A = czarny CuO); reakcja 2 (roztwarzanie IV, jonowo skrócona): Cr(OH)3 + OH⁻ → [Cr(OH)4]⁻ (dopuszczalne Cr(OH)3 + 3OH⁻ → [Cr(OH)6]³⁻; zdjęcie B = zielony roztwór)
- Punktacja: 2 pkt oba równania, 1 pkt jedno.
Rozwiąż to zadanie z asystentem
Zadanie 8 — Jaka część KBr przereagowała z H2SO4 (2 punkty)
Do 9,5 g czystego, stałego KBr wprowadzono stężony H2SO4. Zaszła reakcja: KBr + H2SO4 → KHSO4 + HBr. Wydzielony bromowodór całkowicie pochłonięto — otrzymano w cylindrze 80 cm³ kwasu bromowodorowego. Z tego roztworu pobrano próbkę 1,0 cm³ i rozcieńczono wodą; do jej zobojętnienia zużyto 6,9 cm³ roztworu KOH o pH = 13.
Masa molowa KBr = 119 g/mol.
Oblicz, jaka część użytego w doświadczeniu KBr uległa reakcji z H2SO4. Wynik podaj w procentach. Przedstaw tok rozumowania.
Odpowiedź wg zasad oceniania CKE
- pH=13 → [OH⁻]=0,1 mol/dm³
- n(KOH)=0,1·0,0069=6,9·10⁻⁴ mol = n(HBr) w 1 cm³
- w 80 cm³ n(HBr)=80·6,9·10⁻⁴=0,0552 mol = n(KBr przereagowanego)
- m(KBr)=0,0552·119=6,57 g
- %=6,57/9,5=≈69,2%
- Punktacja: 2 pkt poprawna metoda + obliczenia + wynik
- Punktacja: 1 pkt metoda ale błąd rachunkowy LUB poprawne n(KBr)/n(HBr) lub masa w 80 cm³ (krok pośredni). (Uwaga CKE: wynik zależy od zaokrągleń — akceptuje każdy będący konsekwencją poprawnej metody, ok. 69%.)
Rozwiąż to zadanie z asystentem
Zadanie 9 — Reakcje metali z kwasami — srebro z HNO3 i cynk z HCl (2 punkty)
Przeprowadzono dwa doświadczenia badające reakcje metali z kwasami. Użyto (każdego tylko raz): cynk, srebro, kwas solny, kwas azotowy(V). Przebieg obu doświadczeń przedstawiono na zdjęciach.
Napisz w formie jonowej skróconej równania reakcji zachodzących podczas doświadczeń 1. i 2.
Odpowiedź wg zasad oceniania CKE
reagenty: cynk, srebro, kwas solny, kwas azotowy(V), każdy użyty raz. Doś.1 (brunatny gaz NO2) = srebro + stężony HNO3: Ag + NO3⁻ + 2H⁺ → Ag⁺ + NO2 + H2O. Doś.2 (bezbarwne pęcherzyki H2) = cynk + kwas solny: Zn + 2H⁺ → Zn²⁺ + H2
- Punktacja: 2 pkt oba równania (jonowe skrócone), 1 pkt jedno.
Rozwiąż to zadanie z asystentem
Zadanie 10 — Równanie kinetyczne, stała szybkości i szybkość reakcji (5 punktów)
W zamkniętym reaktorze zachodzi reakcja X2(g) + 2Y2(g) → 2XY2(g). Zależność jej szybkości od stężenia opisuje równanie kinetyczne v = k·cX2^a·cY2^b. W temperaturze T zmierzono szybkość reakcji w zależności od stężenia jednego substratu przy stałym stężeniu drugiego. Wyniki przedstawiono na wykresach: linia czerwona — zależność od cX2 (przy cY2 = 1 mol/dm³); linia zielona — zależność od cY2 (przy cX2 = 1 mol/dm³).
Oceń prawdziwość zdań (P/F):
1. Zmniejszenie objętości reaktora w warunkach izotermicznych, przy niezmienionej początkowej liczbie moli substratów, skutkuje wzrostem szybkości opisanej reakcji.
2. Wzrost temperatury w reaktorze w warunkach izobarycznych, przy niezmienionej początkowej liczbie moli substratów, skutkuje spadkiem szybkości opisanej reakcji.
Na podstawie wykresów ustal wartości wykładników a i b. Następnie oblicz wartość stałej szybkości reakcji k oraz szybkość reakcji w temperaturze T w chwili, gdy w reaktorze o pojemności 4,0 dm³ (do którego wprowadzono łącznie 12,0 mol stechiometrycznej mieszaniny X2 i Y2) znajdowało się łącznie 9,0 mol wszystkich gazów.
Odpowiedź wg zasad oceniania CKE
- 10.1 P/F: 1. P (zmniejszenie objętości izotermicznie → wzrost stężeń → wzrost szybkości)
-
- F (wzrost temperatury → wzrost, nie spadek szybkości). 10.2: z wykresów a=1 (cX2 liniowa), b=2 (cY2 paraboliczna) → v = k·cX2·cY2²
- dla c=1: v=1 → k=1 (mol⁻²·dm⁶·s⁻¹)
- reaktor 4 dm³, 12 mol (X2:Y2=1:2 → 4 i 8 mol)
- przy 9 mol łącznie x=3 → nX2=1, nY2=2 → [X2]=0,25
- [Y2]=0,5
- v=1·0,25·0,5²=6,25·10⁻² mol·dm⁻³·s⁻¹. Punktacja 10.2 licznikowo: a,b / k / stężenia / v (z jednostką) — 4 elementy
Rozwiąż to zadanie z asystentem
Zadanie 11 — Równania Brønsteda — odczyn roztworów Na2HPO4 i NaH2PO4 (2 punkty)
Przygotowano wodne roztwory wodoroortofosforanu(V) sodu Na2HPO4 i diwodoroortofosforanu(V) sodu NaH2PO4 o jednakowych stężeniach molowych. Zbadano ich odczyn dwoma wskaźnikami: fenoloftaleiną oraz czerwienią obojętną. Barwy roztworów z każdym wskaźnikiem przedstawiono na zdjęciach.
Zapisz równania reakcji decydujących o odczynie roztworu Na2HPO4 oraz o odczynie roztworu NaH2PO4, stosując definicję kwasu i zasady Brønsteda (schemat: kwas1 + zasada2 ⇄ zasada1 + kwas2).
Odpowiedź wg zasad oceniania CKE
Na2HPO4 (odczyn ZASADOWY): H2O + HPO4²⁻ ⇄ OH⁻ + H2PO4⁻ (kwas1 H2O + zasada2 HPO4²⁻ ⇄ zasada1 OH⁻ + kwas2 H2PO4⁻). NaH2PO4 (odczyn KWASOWY): H2PO4⁻ + H2O ⇄ HPO4²⁻ + H3O⁺ (kwas1 H2PO4⁻ + zasada2 H2O ⇄ zasada1 HPO4²⁻ + kwas2 H3O⁺)
- Punktacja: 2 pkt oba równania, 1 pkt jedno.
Rozwiąż to zadanie z asystentem
Zadanie 12 — PH roztworu chlorku amonu + wybór zdjęcia (3 punkty)
Próbkę 0,10 g chlorku amonu (NH4Cl) rozpuszczono w wodzie i otrzymano 100 cm³ roztworu. Kationy amonowe reagują z wodą: NH4⁺ + H2O ⇄ NH3 + H3O⁺. Do próbki roztworu dodano kilka kropel błękitu bromotymolowego (wskaźnik: żółty w środowisku kwasowym, zielony w obojętnym, niebieski w zasadowym).
Dane: masa molowa NH4Cl = 53,5 g/mol; Kb(NH3) = 1,78·10⁻⁵; Kw = 1·10⁻¹⁴.
Oblicz pH otrzymanego roztworu (wynik z dokładnością do jednego miejsca po przecinku). Następnie wybierz zdjęcie (A, B albo C) przedstawiające zawartość probówki po dodaniu wskaźnika.
Odpowiedź wg zasad oceniania CKE
- c(NH4⁺)=0,10 g / 53,5 g/mol / 0,1 dm³ ≈ 0,0187 ≈ 0,02 mol/dm³
- Ka(NH4⁺)=Kw/Kb(NH3)=1·10⁻¹⁴ / 1,78·10⁻⁵ = 5,62·10⁻¹⁰
- [H3O⁺]=√(Ka·c) ≈ 3,2–3,4·10⁻⁶
- pH ≈ 5,5. Wskaźnik błękit bromotymolowy: roztwór KWASOWY (pH<6) → żółty → zdjęcie B
- Punktacja: 3 pkt metoda + odczyt Ka + obliczenia + pH (1 miejsce) + poprawne zdjęcie
- Punktacja: 2 pkt pH poprawne, złe/brak zdjęcia (albo błąd rachunkowy + dobre zdjęcie / obliczenie [H⁺] + dobre zdjęcie)
- Punktacja: 1 pkt słabiej.→A przybliżony.)
Rozwiąż to zadanie z asystentem
Zadanie 13 — Stała równowagi syntezy amoniaku (2 punkty)
Do reaktora o stałej pojemności wprowadzono azot i wodór. Początkowe stężenie azotu = 0,20 mol/dm³, wodoru = 0,60 mol/dm³. Zaszła reakcja N2 + 3H2 ⇄ 2NH3 w stałej temperaturze. Po pewnym czasie ciśnienie w reaktorze obniżyło się do 75% wartości początkowej i już się nie zmieniało.
Oblicz stężeniową stałą równowagi syntezy amoniaku w tej temperaturze. Przedstaw tok rozumowania.
Odpowiedź wg zasad oceniania CKE
stałe V,T → p ∝ liczba moli → spadek ciśnienia do 75% = spadek sumy stężeń do 75%: 0,8 → 0,6 mol/dm³, więc 0,8 − 2x = 0,6 → x = 0,1. Stężenia równowagowe: [N2]=0,1; [H2]=0,3; [NH3]=0,2. Kc = [NH3]² / ([N2]·[H2]³) = 0,2² / (0,1·0,3³) = 0,04/0,0027 = ≈14,8
- Punktacja: 2 pkt metoda + obliczenia + wynik
- Punktacja: 1 pkt metoda z błędem rachunkowym LUB poprawne stężenia równowagowe.
Rozwiąż to zadanie z asystentem
Zadanie 14 — Ogniwa galwaniczne — dobór półogniw i schemat ogniwa (3 punkty)
W trzech standardowych półogniwach A, B, C ustalają się równowagi: A: MnO4⁻ + 8H⁺ + 5e⁻ ⇄ Mn²⁺ + 4H2O B: Br2 + 2e⁻ ⇄ 2Br⁻ C: Co³⁺ + e⁻ ⇄ Co²⁺
Potencjały standardowe rosną w kolejności: B < A < C (możesz odczytać dokładne wartości z tablic).
Uzupełnij zdania i wskaż półogniwo.
Aby podczas pracy ogniwa malało pH roztworu w półogniwie A, stężenie jonów H⁺ musi się (zwiększać / zmniejszać).
Oznacza to, że w tym półogniwie zachodzi proces (redukcji / utleniania), a drugie półogniwo pełni funkcję (anody / katody).
Z którym półogniwem (B albo C) należy połączyć A, aby ten warunek był spełniony?
Uzupełnij zapis tak, aby powstał schemat ogniwa galwanicznego zbudowanego z półogniw B oraz C, generującego prąd w warunkach standardowych:
(−) Pt | .......... ‖ .......... | Pt (+)
Odpowiedź wg zasad oceniania CKE
półogniwa: A MnO4⁻+8H⁺+5e⁻⇄Mn²⁺+4H2O (E°≈+1,51 V); B Br2+2e⁻⇄2Br⁻ (E°≈+1,07 V); C Co³⁺+e⁻⇄Co²⁺ (E°≈+1,82 V). 14.1: aby malało pH w A, [H⁺] musi się zwiększać → w A zachodzi utlenianie (Mn²⁺→MnO4⁻+8H⁺, A = anoda), drugie półogniwo = katoda; A jako anoda wymaga półogniwa o WYŻSZYM potencjale → C (1,82 > 1,51). 14.2: ogniwo B+C: C ma wyższy potencjał → katoda(+), B → anoda(−): (−) Pt | Br⁻, Br2 ‖ Co³⁺, Co²⁺ | Pt (+) (kolejność drobin w półogniwie dowolna).
Rozwiąż to zadanie z asystentem
Zadanie 15 — Energia spalania 1 dm³ letniego LPG (2 punkty)
LPG to mieszanina propanu (C3H8) i butanu (C4H10). Skład molowy (n propanu : n butanu) oraz gęstość cieczy dla zimowego i letniego LPG podano w tabeli (na zdjęciu). Entalpie spalania: ΔH(propan) = −2219 kJ/mol, ΔH(butan) = −2878 kJ/mol. Masy molowe: propan = 44 g/mol, butan = 58 g/mol.
Próbkę 1,0 dm³ letniego LPG przeprowadzono w stan gazowy i spalono.
Oblicz energię, która wydzieli się do otoczenia w wyniku całkowitego spalenia 1,0 dm³ letniego LPG. Wynik podaj w kilodżulach. Przedstaw tok rozumowania.
Odpowiedź wg zasad oceniania CKE
- letni LPG n(propan):n(butan)=30:70, gęstość 0,56 g/cm³. Dla 1 mol mieszaniny (0,3 mol C3H8 + 0,7 mol C4H10): E=0,3·2219+0,7·2878=2680 kJ
- masa=0,3·44+0,7·58=53,8 g
- V=53,8/0,56=96,1 cm³. Skalowanie do 1000 cm³: 2680·1000/96,1 ≈ 27 900 kJ
- Punktacja: 2 pkt metoda+obliczenia+wynik (w kJ, dodatni)
- Punktacja: 1 pkt metoda z błędem rachunkowym LUB jednostka inna niż kJ LUB poprawne obliczenie liczby moli C3H8 i C4H10 w 1 dm³. (Wynik ze znakiem minus → strata 1 pkt.)
Rozwiąż to zadanie z asystentem
Zadanie 16 — Porównanie zimowego i letniego LPG — energia i emisja CO2 (1 punkt)
LPG to mieszanina propanu (C3H8) i butanu (C4H10). Skład molowy (n propanu : n butanu) i gęstości zimowego oraz letniego LPG podano w tabeli (na zdjęciu). Entalpie spalania: propan −2219 kJ/mol, butan −2878 kJ/mol (butan wydziela na mol więcej energii).
Uzupełnij zdania.
Ilość energii wydzielana podczas całkowitego spalania 1,0 dm³ zimowego LPG jest (mniejsza niż / taka sama jak / większa niż) ilość energii ze spalenia tej samej objętości letniego LPG.
Ilość CO2 emitowanego do atmosfery podczas spalania 1,0 dm³ LPG jest większa w przypadku (letniego / zimowego) LPG.
Odpowiedź wg zasad oceniania CKE
energia ze spalenia 1 dm³ zimowego LPG jest mniejsza niż letniego (zimowy ma więcej propanu, mniej energetycznego per mol, i mniejszą gęstość 0,54 vs 0,56 g/cm³ → mniej masy w tej samej objętości). Ilość CO2 na 1 dm³ większa dla letniego LPG (więcej butanu C4 → więcej CO2 na cząsteczkę + większa gęstość)
- Punktacja: 1 pkt za oba zdania.
Rozwiąż to zadanie z asystentem
Zadanie 18 — Typ i mechanizm reakcji p-ksylenu z bromem (1 punkt)
p-ksylen (1,4-dimetylobenzen) to pierścień benzenowy z dwiema grupami metylowymi w pozycji 1,4. Ten związek reaguje z bromem zarówno pod wpływem światła, jak i w obecności żelaza.
Podaj nazwę typu reakcji p-ksylenu z bromem pod wpływem światła i w obecności żelaza (addycja, eliminacja albo substytucja) oraz nazwę mechanizmu (elektrofilowy, nukleofilowy albo rodnikowy) dla każdej z tych reakcji.
Odpowiedź wg zasad oceniania CKE
p-ksylen (1,4-dimetylobenzen) + Br2: pod wpływem ŚWIATŁA → substytucja / rodnikowy (podstawienie atomu wodoru w grupie metylowej — łańcuch boczny, jak w alkanach); w obecności ŻELAZA → substytucja / elektrofilowy (podstawienie na pierścieniu aromatycznym). Typ reakcji w obu przypadkach: substytucja
- Punktacja: 1 pkt za trzy poprawne pola (typ + dwa mechanizmy).
Rozwiąż to zadanie z asystentem
Zadanie 19 — Monobromowanie p-ksylenu pod wpływem światła (1 punkt)
p-ksylen (1,4-dimetylobenzen) to pierścień benzenowy z dwiema grupami metylowymi (CH3–C6H4–CH3). Pod wpływem światła reaguje z bromem.
Napisz równanie reakcji monobromowania p-ksylenu pod wpływem światła. Zastosuj wzory półstrukturalne (grupowe).
Odpowiedź wg zasad oceniania CKE
pod wpływem światła bromowanie idzie na łańcuchu bocznym (grupa metylowa) — substytucja rodnikowa: jeden atom H w grupie CH3 zastąpiony przez Br. Równanie (wzory grupowe): CH3–C6H4–CH3 + Br2 →(światło) CH3–C6H4–CH2Br + HBr (produkt: 1-(bromometylo)-4-metylobenzen + HBr)
- Punktacja: 1 pkt za poprawne równanie.
Rozwiąż to zadanie z asystentem
Zadanie 20 — Wzór kwasu tereftalowego (1 punkt)
W wyniku katalitycznego utlenienia p-ksylenu otrzymuje się kwas tereftalowy, czyli kwas benzeno-1,4-dikarboksylowy.
Napisz wzór półstrukturalny (grupowy) lub uproszczony kwasu tereftalowego (benzeno-1,4-dikarboksylowego).
Odpowiedź wg zasad oceniania CKE
kwas tereftalowy = kwas benzeno-1,4-dikarboksylowy: pierścień benzenowy z dwiema grupami karboksylowymi (–COOH) w pozycji 1,4 (para). Wzór grupowy/uproszczony: HOOC–C6H4–COOH (grupy COOH w pozycji para)
- Punktacja: 1 pkt za poprawny wzór.
Rozwiąż to zadanie z asystentem
Zadanie 22 — Enancjomery z redukcji butan-2-onu (1 punkt)
Przeprowadzono dwie reakcje: propan-2-onu (CH3–CO–CH3) oraz butan-2-onu (CH3–CO–CH2–CH3), każdą z borowodorkiem sodu (NaBH4). NaBH4 redukuje grupę karbonylową ketonu do grupy hydroksylowej (powstaje alkohol drugorzędowy). W jednej z tych przemian otrzymano mieszaninę enancjomerów.
Rozstrzygnij, w której reakcji — z propan-2-onem czy z butan-2-onem — otrzymano mieszaninę enancjomerów. Odpowiedź uzasadnij.
Odpowiedź wg zasad oceniania CKE
rozstrzygnięcie: z butan-2-onem
- Uzasadnienie: produkt redukcji butan-2-onu (butan-2-ol) ma ASYMETRYCZNY atom węgla (centrum stereogeniczne) — atom C o hybrydyzacji sp³ z czterema RÓŻNYMI podstawnikami (H, OH, CH3, C2H5) → mieszanina enancjomerów. Produkt propan-2-onu (propan-2-ol) nie ma asymetrycznego atomu C (dwie identyczne grupy CH3). Bramki CKE: odpowiedź odnosząca się TYLKO do budowy ketonu jest niewystarczająca; „produkt jest chiralny/optycznie czynny" BEZ wskazania asymetrycznego atomu — niewystarczające.
- Punktacja: 1 pkt za rozstrzygnięcie + poprawne uzasadnienie.
Rozwiąż to zadanie z asystentem
Zadanie 23 — Redukcja grupy karbonylowej w syntezie feksofenadyny (2 punkty)
Borowodorek sodu NaBH4 redukuje grupę karbonylową (C=O) do grupy hydroksylowej (C–OH). Na schemacie (na zdjęciu) przedstawiono końcowy etap syntezy feksofenadyny — substrat z grupą karbonylową jest redukowany do produktu z grupą hydroksylową.
Uzupełnij zdania.
W reakcji otrzymywania feksofenadyny redukcja jednego mola substratu wymaga udziału (dwóch / trzech) moli elektronów.
Orbitalom walencyjnym atomu węgla ulegającego redukcji przypisuje się w cząsteczce substratu hybrydyzację (sp / sp² / sp³), a w cząsteczce produktu — hybrydyzację (sp / sp² / sp³).
Odpowiedź wg zasad oceniania CKE
redukcja 1 mola substratu (grupa karbonylowa C=O → grupa hydroksylowa C–OH, przyłączenie wodorku) wymaga dwóch moli elektronów. Hybrydyzacja atomu węgla ulegającego redukcji: w substracie sp² (grupa karbonylowa, wiązanie podwójne), w produkcie sp³ (grupa hydroksylowa, wiązania pojedyncze)
- Punktacja: 2 pkt oba zdania (elektrony + hybrydyzacja sp²→sp³), 1 pkt jedno zdanie.
Rozwiąż to zadanie z asystentem
Zadanie 24 — Szeregowanie estrów wg temperatury wrzenia (1 punkt)
Poniżej (na zdjęciu) podano wzory trzech estrów oznaczonych A, B, C. Wszystkie mają ten sam wzór sumaryczny (są izomerami) i różnią się jedynie budową części alkoholowej (stopniem rozgałęzienia).
Uszereguj podane estry zgodnie ze wzrostem ich temperatur wrzenia (od najniższej do najwyższej). Użyj oznaczeń literowych A–C.
Odpowiedź wg zasad oceniania CKE
trzy estry to izomery (C6H12O2) różniące się rozgałęzieniem części alkoholowej: A = octan tert-butylu (najbardziej rozgałęziony → najniższa temp. wrzenia), C = octan sec-butylu (pośredni), B = octan n-butylu (łańcuch prosty → najwyższa temp. wrzenia). Im większe rozgałęzienie, tym słabsze oddziaływania międzycząsteczkowe i niższa temperatura wrzenia. Kolejność rosnących temperatur wrzenia: A, C, B
- Punktacja: 1 pkt za poprawne uszeregowanie.
Rozwiąż to zadanie z asystentem
Zadanie 26 — Identyfikacja kwasu mlekowego wśród trzech substancji (1 punkt)
W trzech probówkach I–III znajdują się (w przypadkowej kolejności) wodne roztwory: glicerolu (propano-1,2,3-triolu), kwasu mlekowego (kwasu 2-hydroksypropanowego) oraz alanyloglicyloalaniny (tripeptydu). Do każdej dodano świeżo strącony wodorotlenek miedzi(II) w nadmiarze i wstrząśnięto — we wszystkich osad się roztworzył. Zawartości probówek po doświadczeniu przedstawiono na zdjęciach.
Rozstrzygnij, do której probówki (I, II albo III) wprowadzono roztwór kwasu mlekowego. Napisz w formie cząsteczkowej równanie reakcji, która zaszła w tej probówce.
Odpowiedź wg zasad oceniania CKE
trzy substancje: glicerol, kwas mlekowy, alanyloglicyloalanina (tripeptyd). Kwas mlekowy → probówka III (jasnoniebieski roztwór — sól miedzi(II) kwasu). Tripeptyd → biuret (fioletowy, probówka I); glicerol → szafirowy kompleks (ciemnoniebieski, probówka II). Równanie CZĄSTECZKOWE reakcji kwasu mlekowego z Cu(OH)2: 2 CH3–CH(OH)–COOH + Cu(OH)2 → (CH3–CH(OH)–COO)2Cu + 2 H2O (mleczan miedzi(II) + woda)
- Punktacja: 1 pkt za rozstrzygnięcie (III) + poprawne równanie.
Rozwiąż to zadanie z asystentem
Zadanie 27 — Oktopamina — fenol, alkohol, amina (3 punkty)
Oktopamina jest hormonem bezkręgowców. Jej wzór (na zdjęciu) to HO–C6H4–CH(OH)–CH2–NH2: pierścień benzenowy z grupą hydroksylową (fenolową), grupa hydroksylowa (alkoholowa) przy sąsiednim atomie węgla oraz grupa aminowa.
Oceń prawdziwość zdań (P/F):
1. Grupy –OH w cząsteczce oktopaminy różnią się zdolnością odłączania protonu.
2. Oktopamina może być utleniona do ketonu.
Uzupełnij zdania.
Rozcieńczony kwas solny uległ reakcji z fragmentem struktury oznaczonym literą (A / B / C).
Fragment struktury oznaczony literą A (uległ / nie uległ) reakcji z chlorkiem żelaza(III).
Uzupełnij schemat tak, aby powstało (w formie jonowej skróconej) równanie reakcji, w której otrzymano organiczny produkt X. Napisz wzory brakujących produktów (produkt organiczny X oraz gaz).
Odpowiedź wg zasad oceniania CKE
oktopamina = HO–C6H4–CH(OH)–CH2–NH2 (fenolowa OH na pierścieniu, alkoholowa OH, grupa aminowa). 27.1 P/F: 1. P (grupy OH — fenolowa i alkoholowa — różnią się kwasowością/zdolnością odłączania protonu); 2. P (drugorzędowa grupa –CH(OH)– może być utleniona do ketonu). 27.2: rozcieńczony HCl reaguje z fragmentem B (grupa aminowa –CH2–NH2, zasadowa); fragment A (pierścień z grupą fenolową) uległ reakcji z FeCl3 (barwna reakcja fenoli). 27.3: pierwszorzędowa amina + HNO2 (środowisko kwasowe) → alkohol + N2 + H3O⁺; produkt organiczny X = HO–C6H4–CH(OH)–CH2–OH (grupa –NH2 zamieniona na –OH), gaz = N2 (M = 28 g/mol)
- Punktacja: po 1 pkt za każde pod-zadanie.
Rozwiąż to zadanie z asystentem
Zadanie 28 — Synteza α-aminokwasu (alaniny) z kwasu propanowego (2 punkty)
W metodzie syntezy α-aminokwasów: (reakcja 1) kwas karboksylowy reaguje z bromem w obecności fosforu — jeden atom wodoru przy węglu α zostaje zastąpiony atomem bromu; (reakcja 2) pod działaniem nadmiaru amoniaku atom bromu jest wymieniany na grupę aminową i powstaje sól amonowa aminokwasu. Przeprowadzono ciąg przemian, w wyniku których z kwasu propanowego powstał związek B (schemat na zdjęciu).
Napisz w formie cząsteczkowej równanie reakcji 1. Zastosuj wzory półstrukturalne (grupowe) związków organicznych.
Związek A reaguje z amoniakiem w stosunku molowym nA : nNH3 = 1 : 3 (reakcja 2.). Napisz w formie jonowej równanie reakcji 2.
Odpowiedź wg zasad oceniania CKE
28.1 reakcja 1 (α-bromowanie, cząsteczkowo, wzory grupowe): CH3–CH2–COOH + Br2 →(P) CH3–CHBr–COOH + HBr (atom H przy węglu α zastąpiony bromem; związek A). 28.2 reakcja 2 (związek A + nadmiar NH3, nA:nNH3 = 1:3, forma jonowa): CH3–CHBr–COOH + 3NH3 → CH3–CH(NH2)–COO⁻ + 2NH4⁺ + Br⁻ (wymiana Br na grupę aminową + zobojętnienie COOH; powstaje anion aminokwasu — alaniny)
- Punktacja: po 1 pkt za każde równanie.
Rozwiąż to zadanie z asystentem
Zadanie 29 — Monosacharydy — pentozy i anomery (1 punkt)
Poniżej (na zdjęciu) przedstawiono wzory Hawortha czterech monosacharydów oznaczonych numerami 1–4.
Napisz numery WSZYSTKICH monosacharydów spełniających warunek: – Jest pentozą: … . – Stanowią parę anomerów: … .
Odpowiedź wg zasad oceniania CKE
jest pentozą: 1, 4 (pięć atomów węgla — brak egzocyklicznej grupy CH2OH poza pierścieniem, w odróżnieniu od heksoz 2 i 3, które mają CH2OH). Stanowią parę anomerów: 2, 3 (ta sama heksoza, różnią się TYLKO konfiguracją przy anomerycznym atomie węgla — α i β)
- Punktacja: 1 pkt za poprawne uzupełnienie obu pól tabeli.