Chemia 2022 — poziom rozszerzony — Formuła 2015

Uzupełnij poniższą tabelę. Wpisz symbole pierwiastków X i E, symbol bloku konfiguracyjnego, do którego należy każdy z pierwiastków, oraz ich maksymalne stopnie utlenienia. Symbol pierwiastka Symbol bloku Maksymalny stopień utlenienia pierwiastek X pierwiastek E

Z dwóch pierwiastków, które umownie oznaczono literami X i E, powstają wodorki o wzorach XH3 i EH3. Atomy każdego z tych pierwiastków mają tyle elektronów niewalencyjnych, ile wynosi liczba nukleonów w atomie izotopu 28 14Si. W stanie podstawowym atomy pierwiastka E mają większą liczbę elektronów niesparowanych niż atomy pierwiastka X.

Napisz fragment konfiguracji elektronowej atomu w stanie podstawowym pierwiastka E opisujący rozmieszczenie elektronów walencyjnych na podpowłokach – zastosuj schemat klatkowy. Pod schematem napisz numer powłoki i symbole podpowłok.

Z dwóch pierwiastków, które umownie oznaczono literami X i E, powstają wodorki o wzorach XH3 i EH3. Atomy każdego z tych pierwiastków mają tyle elektronów niewalencyjnych, ile wynosi liczba nukleonów w atomie izotopu 28 14Si. W stanie podstawowym atomy pierwiastka E mają większą liczbę elektronów niesparowanych niż atomy pierwiastka X.

W poniższej tabeli podano wartości promieni atomowych r1, r2, r3 i r4 atomów czterech pierwiastków. r1 r2 r3 r4 promień atomu, pm 99 102 174 196 Na podstawie: M.J. Sienko, R.A. Plane, Chemia. Podstawy i zastosowania, Warszawa 1996. Uzupełnij poniższą tabelę. Na podstawie zmienności promieni atomów w grupach i okresach przyporządkuj wymienionym pierwiastkom wartości promieni atomowych ich atomów. Nazwa pierwiastka Promień atomu, pm siarka 102 chlor potas wapń ECHP-R0_100

Narysuj wzór elektronowy chlorku boru. Uwzględnij wolne pary elektronowe.

Bor tworzy z chlorem związek o wzorze BCl3, występujący w postaci płaskich trójkątnych cząsteczek. Te cząsteczki mogą łączyć się z innymi drobinami zawierającymi wolne pary elektronowe. Chlorek boru reaguje z wodą i podczas tej reakcji tworzą się H3BO3 (kwas ortoborowy) oraz HCl. Na podstawie: A. Bielański, Podstawy chemii nieorganicznej, Warszawa 2004.

Spośród wymienionych drobin: Cl– NH+4 CH4 NH3 wybierz te, które mogą łączyć się z chlorkiem boru, i napisz ich wzory. Wyjaśnij, dlaczego cząsteczki chlorku boru mają zdolność do tworzenia wiązań z tymi drobinami. Odwołaj się do struktury elektronowej cząsteczek chlorku boru. Z chlorkiem boru mogą łączyć się: Cząsteczki chlorku boru mają zdolność do tworzenia wiązań z wybranymi drobinami, ponieważ

Bor tworzy z chlorem związek o wzorze BCl3, występujący w postaci płaskich trójkątnych cząsteczek. Te cząsteczki mogą łączyć się z innymi drobinami zawierającymi wolne pary elektronowe. Chlorek boru reaguje z wodą i podczas tej reakcji tworzą się H3BO3 (kwas ortoborowy) oraz HCl. Na podstawie: A. Bielański, Podstawy chemii nieorganicznej, Warszawa 2004.

Napisz w formie cząsteczkowej równanie reakcji chlorku boru z wodą. Nr zadania 1.1. 1.2. 2. 3.1. 3.2. 3.3. Wypełnia Maks. liczba pkt 2 1 1 1 1 1 egzaminator Uzyskana liczba pkt ECHP-R0_100

Bor tworzy z chlorem związek o wzorze BCl3, występujący w postaci płaskich trójkątnych cząsteczek. Te cząsteczki mogą łączyć się z innymi drobinami zawierającymi wolne pary elektronowe. Chlorek boru reaguje z wodą i podczas tej reakcji tworzą się H3BO3 (kwas ortoborowy) oraz HCl. Na podstawie: A. Bielański, Podstawy chemii nieorganicznej, Warszawa 2004.

Napisz numer reakcji (I albo II), do której odnosi się powyższy wykres stopnia przemiany metanu. Odpowiedź uzasadnij – uwzględnij efekt energetyczny reakcji. Numer reakcji: Uzasadnienie:

Gaz syntezowy, czyli mieszanina CO i H2, jest otrzymywany w przemyśle różnymi metodami. Niżej podano równania dwóch reakcji, w których powstaje taka mieszanina. I CH4 + CO2 → 2CO + 2H2 ∆H<0 II CH4 + H2O → CO + 3H2 ∆H>0 Na poniższym wykresie przedstawiono zależność stopnia przemiany metanu od temperatury dla dwóch różnych wartości ciśnienia dla jednej z tych reakcji. Stopień przemiany metanu jest miarą wydajności reakcji – im większy stopień przemiany, tym większa wydajność reakcji. 0,1 MPa 2,0 MPa Na podstawie: M. Pańczyk, T. Borowiecki, Otrzymywanie i zastosowanie gazu syntezowego, Lublin 2013.

Uzupełnij zdanie o wpływie ciśnienia na stopień przemiany metanu – wybierz i zaznacz jedną odpowiedź spośród podanych w nawiasie. Wyjaśnij przedstawioną na wykresie zależność stopnia przemiany metanu od ciśnienia. W stałej temperaturze wzrost ciśnienia skutkuje (wzrostem / spadkiem) stopnia przemiany metanu. Wyjaśnienie: ECHP-R0_100

Gaz syntezowy, czyli mieszanina CO i H2, jest otrzymywany w przemyśle różnymi metodami. Niżej podano równania dwóch reakcji, w których powstaje taka mieszanina. I CH4 + CO2 → 2CO + 2H2 ∆H<0 II CH4 + H2O → CO + 3H2 ∆H>0 Na poniższym wykresie przedstawiono zależność stopnia przemiany metanu od temperatury dla dwóch różnych wartości ciśnienia dla jednej z tych reakcji. Stopień przemiany metanu jest miarą wydajności reakcji – im większy stopień przemiany, tym większa wydajność reakcji. 0,1 MPa 2,0 MPa Na podstawie: M. Pańczyk, T. Borowiecki, Otrzymywanie i zastosowanie gazu syntezowego, Lublin 2013.

3 Do reaktora o pojemności 1,0 dm wprowadzono pewną liczbę moli substancji A oraz pewną liczbę moli substancji B. Reaktor zamknięto i zainicjowano reakcję chemiczną, która przebiegała w stałej temperaturze T zgodnie z równaniem: A (g) + B (g) ⇄ C (g) + D (g) Do momentu ustalenia stanu równowagi przereagowało 20 % substancji A. W tych warunkach stężeniowa stała równowagi opisanej reakcji jest równa 2,0. Oblicz, jaki procent liczby moli wyjściowej mieszaniny stanowiła substancja A. Obliczenia: Nr zadania 4.1. 4.2. 5. Wypełnia Maks. liczba pkt 1 1 2 egzaminator Uzyskana liczba pkt ECHP-R0_100

Napisz wzór anionu występującego w nadtlenku sodu oraz wzór anionu występującego w tlenku sodu. Wzór anionu w nadtlenku sodu: Wzór anionu w tlenku sodu:

Produktem spalania metalicznego sodu w tlenie jest nadtlenek sodu o wzorze Na2O2. W wyniku reakcji tego związku z sodem w podwyższonej temperaturze można otrzymać tlenek sodu Na2O. Każdy z opisanych związków sodu z tlenem ma budowę jonową i tworzy sieć krystaliczną zbudowaną z kationów i anionów. Nadtlenek sodu reaguje gwałtownie z wodą. Jednym z produktów tej reakcji, zachodzącej bez zmiany stopni utlenienia, jest nadtlenek wodoru H2O2. Na podstawie: A. Bielański, Podstawy chemii nieorganicznej, Warszawa 2006.

Napisz w formie cząsteczkowej równanie reakcji nadtlenku sodu z wodą.

Produktem spalania metalicznego sodu w tlenie jest nadtlenek sodu o wzorze Na2O2. W wyniku reakcji tego związku z sodem w podwyższonej temperaturze można otrzymać tlenek sodu Na2O. Każdy z opisanych związków sodu z tlenem ma budowę jonową i tworzy sieć krystaliczną zbudowaną z kationów i anionów. Nadtlenek sodu reaguje gwałtownie z wodą. Jednym z produktów tej reakcji, zachodzącej bez zmiany stopni utlenienia, jest nadtlenek wodoru H2O2. Na podstawie: A. Bielański, Podstawy chemii nieorganicznej, Warszawa 2006.

Przeprowadzono doświadczenie zilustrowane schematem. KI (aq) CuSO4 (aq) Po zmieszaniu obu roztworów zaszła reakcja utleniania i redukcji, w wyniku której wytrącił się biały osad jodku miedzi(I) i wydzielił się wolny jod. Napisz w formie jonowej skróconej równanie reakcji, która zaszła po zmieszaniu roztworów KI i CuSO4. ECHP-R0_100

Rozstrzygnij, czy substancją A może być kwas solny o stężeniu 10 % masowych. Uzasadnij swoją odpowiedź. W uzasadnieniu odwołaj się do właściwości miedzi i kwasu solnego. Rozstrzygnięcie: Uzasadnienie:

Poniższy schemat przedstawia przemiany, jakim ulegają miedź i jej związki. A B NH3 (aq) Cu (s) → CuCl2 (aq) → Cu(OH)2 (s) → [Cu(NH3 )4 ](OH)2 (aq) 1. 2. 3.

Napisz wzór sumaryczny substancji B, jeśli wiadomo, że po zajściu reakcji i odsączeniu osadu w roztworze obecne były kationy sodu i aniony chlorkowe. Napisz w formie jonowej równanie reakcji 3., której produktem jest m.in. jon kompleksowy o wzorze [Cu(NH3)4]2+. Wzór substancji B: Równanie reakcji 3.:

Poniższy schemat przedstawia przemiany, jakim ulegają miedź i jej związki. A B NH3 (aq) Cu (s) → CuCl2 (aq) → Cu(OH)2 (s) → [Cu(NH3 )4 ](OH)2 (aq) 1. 2. 3.

Spośród podanych poniżej wzorów wybierz wzory wszystkich substancji, w których wodnych roztworach na zimno roztwarza się wodorotlenek miedzi(II). Napisz numery wybranych wzorów. CH2 CH CH2 1. 2. CH3 CH2 OH OH OH OH OH 3. H2C 4. 5. CH O O O NH2 HN C CH3 C H C CH NH C OH OH H CH2 C CH2 O O Wybrane wzory: Nr zadania 6.1. 6.2. 7. 8.1. 8.2. 8.3. Wypełnia Maks. liczba pkt 1 1 1 1 2 1 egzaminator Uzyskana liczba pkt ECHP-R0_100 Informacja do zadań 9.–10. W dwóch probówkach oznaczonych numerami I i II umieszczono jednakową ilość wiórków magnezowych o tym samym stopniu rozdrobnienia. Następnie do probówek wprowadzono jednakowe objętości roztworów o tej samej temperaturze: • do probówki I – kwas solny o pH = 1 –3 • do probówki II – wodny roztwór kwasu siarkowego(VI) o stężeniu 0,1 mol  dm . Przebieg doświadczenia zilustrowano poniższym rysunkiem. kwas siarkowy(VI) –3 kwas solny o pH = 1 o stężeniu 0,1 mol  dm I II wiórki wiórki magnezowe magnezowe Podczas opisanego doświadczenia w każdej probówce wiórki magnezowe uległy całkowitemu roztworzeniu i powstały klarowne, bezbarwne roztwory, ale w jednej z probówek reakcja przebiegła szybciej.

Poniższy schemat przedstawia przemiany, jakim ulegają miedź i jej związki. A B NH3 (aq) Cu (s) → CuCl2 (aq) → Cu(OH)2 (s) → [Cu(NH3 )4 ](OH)2 (aq) 1. 2. 3.

Napisz w formie jonowej skróconej równanie reakcji, która zaszła podczas opisanego doświadczenia w obu probówkach. Wskaż numer probówki (I albo II), w której wiórki magnezowe roztworzyły się szybciej. Równanie reakcji: Wiórki magnezowe roztworzyły się szybciej w probówce numer

Uzupełnij poniższe zdanie – wybierz i zaznacz jedną odpowiedź spośród podanych w każdym nawiasie. Stężenie molowe roztworów obu kwasów było (równe / różne), a stężenie jonów H + w tych roztworach było (równe / różne), dlatego opisane doświadczenie pozwoliło określić wpływ (stężenia molowego / pH) roztworów użytych kwasów na szybkość reakcji.

Którą czynność należy wykonać w celu wyodrębnienia z mieszaniny poreakcyjnej jonowego produktu otrzymanego w probówce I? Zaznacz właściwą odpowiedź spośród podanych. A. sączenie B. dekantacja C. odwirowanie D. odparowanie pod wyciągiem ECHP-R0_100

W celu ustalenia składu stałej mieszaniny wodorowęglanu sodu i węglanu sodu jej próbkę rozpuszczono w wodzie i przeprowadzono dwuetapową analizę otrzymanego roztworu. Etap I: Do badanego roztworu dodano kilka kropli alkoholowego roztworu fenoloftaleiny i dodawano z biurety kwas solny, do momentu zaniku barwy wskaźnika. Jon węglanowy jest mocniejszą zasadą niż jon wodorowęglanowy, więc w roztworze zachodziła reakcja opisana równaniem: CO2– + – 3 + H3 O → HCO3 + H2 O Odbarwienie fenoloftaleiny świadczyło o całkowitej przemianie jonów CO2– – 3 w jony HCO3 . Etap II: Do otrzymanej mieszaniny dodano kilka kropli wodnego roztworu oranżu metylowego i dalej dodawano z biurety kwas solny do chwili, gdy nastąpiła zmiana barwy wskaźnika. Ta zmiana oznaczała, że cały wodorowęglan sodu przereagował zgodnie z równaniem: – + HCO3 + H3 O → CO2 + 2H2 O Kwas solny użyty w obu etapach doświadczenia miał stężenie 0,2 mol · dm−3, a jego objętość niezbędna do odbarwienia fenoloftaleiny w etapie I była równa 24,6 cm3. Natomiast łącznie w obu etapach zużyto 59,8 cm3 kwasu solnego (objętość odczytana z biurety w etapie II). Oblicz w procentach masowych zawartość węglanu sodu w analizowanej mieszaninie. Przyjmij, że masy molowe węglanu sodu i wodorowęglanu sodu są równe: M Na2 CO3 = 106 g ∙ mol–1 oraz M NaHCO3 = 84 g ∙ mol–1 . Obliczenia: Nr zadania 9.1. 9.2. 10. 11. Wypełnia Maks. liczba pkt 1 1 1 2 egzaminator Uzyskana liczba pkt ECHP-R0_100

Napisz w formie jonowej skróconej równanie reakcji zachodzącej w probówce I po dodaniu wybranego odczynnika do roztworu soli chromu(VI) oraz napisz nazwę lub wzór odczynnika, który dodano do probówki II w opisanym doświadczeniu. Równanie reakcji zachodzącej w probówce I: Nazwa lub wzór odczynnika dodanego do probówki II: ECHP-R0_100

W trzech probówkach (I–III) umieszczono wodne roztwory soli potasu zawierających chrom na VI stopniu utlenienia. Zawartość probówki III zakwaszono. Następnie do każdej probówki dodano jeden odczynnik wybrany z poniższej listy: • wodny roztwór wodorotlenku potasu • wodny roztwór azotanu(V) sodu • wodny roztwór azotanu(V) srebra(I) • wodny roztwór siarczanu(IV) potasu. Schemat doświadczenia i opis wyglądu zawartości probówek I–III przed reakcją i po jej zakończeniu przedstawiono w poniższej tabeli. Opis wyglądu zawartości probówki przed Schemat doświadczenia reakcją i po jej zakończeniu wybrany odczynnik Przed reakcją: żółty roztwór I Po reakcji: ciemnoczerwony osad sól chromu(VI) (aq) wybrany odczynnik Przed reakcją: pomarańczowy roztwór II Po reakcji: żółty roztwór sól chromu(VI) (aq) wybrany odczynnik Przed reakcją: pomarańczowy roztwór III Po reakcji: zielony roztwór sól chromu(VI) (aq) z dodatkiem H2SO4 (aq)

Napisz w formie jonowej skróconej równanie reakcji zachodzącej w probówce III po dodaniu wybranego odczynnika do roztworu soli chromu(VI) z dodatkiem H2SO4.

W trzech probówkach (I–III) umieszczono wodne roztwory soli potasu zawierających chrom na VI stopniu utlenienia. Zawartość probówki III zakwaszono. Następnie do każdej probówki dodano jeden odczynnik wybrany z poniższej listy: • wodny roztwór wodorotlenku potasu • wodny roztwór azotanu(V) sodu • wodny roztwór azotanu(V) srebra(I) • wodny roztwór siarczanu(IV) potasu. Schemat doświadczenia i opis wyglądu zawartości probówek I–III przed reakcją i po jej zakończeniu przedstawiono w poniższej tabeli. Opis wyglądu zawartości probówki przed Schemat doświadczenia reakcją i po jej zakończeniu wybrany odczynnik Przed reakcją: żółty roztwór I Po reakcji: ciemnoczerwony osad sól chromu(VI) (aq) wybrany odczynnik Przed reakcją: pomarańczowy roztwór II Po reakcji: żółty roztwór sól chromu(VI) (aq) wybrany odczynnik Przed reakcją: pomarańczowy roztwór III Po reakcji: zielony roztwór sól chromu(VI) (aq) z dodatkiem H2SO4 (aq)

Uzupełnij poniższe zdania – wybierz i zaznacz jedną odpowiedź spośród podanych w każdym nawiasie. Reakcja redoks przebiegła w probówce (I / II / III). Sól chromu(VI) pełni w tej przemianie funkcję (reduktora / utleniacza).

W trzech probówkach (I–III) umieszczono wodne roztwory soli potasu zawierających chrom na VI stopniu utlenienia. Zawartość probówki III zakwaszono. Następnie do każdej probówki dodano jeden odczynnik wybrany z poniższej listy: • wodny roztwór wodorotlenku potasu • wodny roztwór azotanu(V) sodu • wodny roztwór azotanu(V) srebra(I) • wodny roztwór siarczanu(IV) potasu. Schemat doświadczenia i opis wyglądu zawartości probówek I–III przed reakcją i po jej zakończeniu przedstawiono w poniższej tabeli. Opis wyglądu zawartości probówki przed Schemat doświadczenia reakcją i po jej zakończeniu wybrany odczynnik Przed reakcją: żółty roztwór I Po reakcji: ciemnoczerwony osad sól chromu(VI) (aq) wybrany odczynnik Przed reakcją: pomarańczowy roztwór II Po reakcji: żółty roztwór sól chromu(VI) (aq) wybrany odczynnik Przed reakcją: pomarańczowy roztwór III Po reakcji: zielony roztwór sól chromu(VI) (aq) z dodatkiem H2SO4 (aq)

Wykonano doświadczenie zilustrowane poniższym schematem. MnSO4 (aq) KMnO4 (aq) Po zakończeniu reakcji w probówce widoczne były bezbarwny roztwór i brunatny osad. Napisz w formie jonowej skróconej, z uwzględnieniem liczby oddawanych lub pobieranych elektronów (zapis jonowo-elektronowy), równania procesów redukcji i utleniania zachodzących podczas opisanej przemiany. Uwzględnij, że reakcja zachodzi w środowisku obojętnym. Równanie procesu redukcji: Równanie procesu utleniania: Nr zadania 12.1. 12.2. 12.3. 13. Wypełnia Maks. liczba pkt 1 1 1 1 egzaminator Uzyskana liczba pkt ECHP-R0_100

Wskaż metal, który jest najsłabszym reduktorem, oraz metal, który jest najsilniejszym reduktorem. Użyj symboli A, X albo Z. Najsłabszy reduktor: Najsilniejszy reduktor:

O trzech metalach umownie oznaczonych symbolami A, X i Z wiadomo, że tworzą wyłącznie kationy o wzorach X+, A2+, Z3+. Stwierdzono, że właściwości utleniające kationów tych metali maleją w szeregu: X+, A2+, Z3+. Przeprowadzono doświadczenie z udziałem metali Z i X oraz wodnych roztworów soli, w których były obecne jony X+ i A2+. Schemat doświadczenia przedstawiono poniżej. metal Z metal Z metal X X+ (aq) A2+ (aq) A2+ (aq) I II III

W jednej probówce nie zaobserwowano objawów reakcji. Napisz numer probówki, w której nie zaobserwowano objawów reakcji. Napisz w formie jonowej skróconej równania dwóch reakcji, które przebiegły podczas przeprowadzonego doświadczenia. Użyj symboli A, X, Z. Numer probówki: Równania reakcji: ECHP-R0_100

O trzech metalach umownie oznaczonych symbolami A, X i Z wiadomo, że tworzą wyłącznie kationy o wzorach X+, A2+, Z3+. Stwierdzono, że właściwości utleniające kationów tych metali maleją w szeregu: X+, A2+, Z3+. Przeprowadzono doświadczenie z udziałem metali Z i X oraz wodnych roztworów soli, w których były obecne jony X+ i A2+. Schemat doświadczenia przedstawiono poniżej. metal Z metal Z metal X X+ (aq) A2+ (aq) A2+ (aq) I II III

3 3 Do 1,00 dm wody destylowanej wprowadzono 90,0 cm wodnego roztworu kwasu –3 azotowego(V) o stężeniu 5,00 % masowych i gęstości równej 1,03 g  cm . Na podstawie: W. Sawicka, A. Janich-Kilian, W. Cejner-Mania, G. Urbańczyk, Tablice chemiczne, Gdańsk 2015. Oblicz pH otrzymanego roztworu kwasu azotowego(V). W obliczeniach przyjmij, że objętość powstałego roztworu jest sumą objętości użytych roztworu i wody. Wynik zaokrąglij do drugiego miejsca po przecinku. Obliczenia:

Zmieszano wodny roztwór kwasu azotowego(V) z wodnym roztworem wodorotlenku potasu w stosunku objętościowym vHNO3 : vKOH = 2 : 1. Otrzymano klarowny roztwór o pH = 7. Oceń, czy podane poniżej informacje są prawdziwe. Zaznacz P, jeśli informacja jest prawdziwa, albo F – jeśli jest fałszywa. Stężenie molowe roztworu kwasu azotowego(V) było dwa razy mniejsze 1. P F niż stężenie molowe roztworu wodorotlenku potasu. Po odparowaniu wody z otrzymanego roztworu pozostanie ciało stałe, 2. P F w którym stosunek liczby jonów NO–3 i K+ 𝑛NO−3 : 𝑛K+ = 2 : 1. Nr zadania 14.1. 14.2. 15. 16. Wypełnia Maks. liczba pkt 1 2 2 1 egzaminator Uzyskana liczba pkt ECHP-R0_100

Wpisz do poniższego schematu wzory odpowiednich drobin, tak aby powstało równanie potwierdzające zasadowy odczyn roztworu azotanu(III) sodu – zastosuj definicję kwasu i zasady Brønsteda. kwas 1. zasada 2. zasada 1. kwas 2. + ⇄ +

Przygotowano wodne roztwory trzech różnych soli – CH3COONa, NaNO2, NaF – o takim samym stężeniu molowym. Odczyn wszystkich przygotowanych roztworów był zasadowy, ale pH każdego roztworu było inne.

Napisz wzór lub nazwę tej soli, której wodny roztwór miał najwyższe pH.

Przygotowano wodne roztwory trzech różnych soli – CH3COONa, NaNO2, NaF – o takim samym stężeniu molowym. Odczyn wszystkich przygotowanych roztworów był zasadowy, ale pH każdego roztworu było inne.

Rozstrzygnij, czy w opisanym doświadczeniu użyto roztworu KOH czy NH3. Odpowiedź uzasadnij. Rozstrzygnięcie: Uzasadnienie: ECHP-R0_100

W celu wyznaczenia dokładnego stężenia pewnej zasady przeprowadzono następujące doświadczenie. Do 60,0 cm3 badanego roztworu (KOH albo NH3 o stężeniu około 0,1 mol ∙ dm−3) dodawano powoli wodny roztwór HCl o stężeniu 0,10 mol ∙ dm−3 i mierzono pH mieszaniny reakcyjnej. Otrzymaną zależność pH roztworu miareczkowanego od objętości dodanego kwasu przedstawiono na poniższym wykresie. 12 10 8 PR pH 6 4 2 0 0 20 40 60 80 100 VHCl, cm3 Po dodaniu takiej objętości roztworu HCl, w jakiej ilość kwasu jest równoważna początkowej ilości zasady w badanym roztworze, w układzie zostaje osiągnięty punkt równoważnikowy (PR).

Aby wyznaczyć stężenie zasady, zamiast pomiaru pH, podczas miareczkowania można zastosować odpowiedni wskaźnik. Musi on być tak dobrany, aby zakres zmiany jego barwy przypadał w pobliżu punktu równoważnikowego. Fenoloftaleina jest wskaźnikiem, który zmienia barwę w zakresie pH 8,2 – 10,0, a oranż metylowy – w zakresie pH 3,2 – 4,4. Na podstawie: T. Mizerski, Tablice chemiczne, Adamantan 1997. Rozstrzygnij, który wskaźnik – fenoloftaleina czy oranż metylowy – powinien być użyty w celu możliwie dokładnego wyznaczenia stężenia tego roztworu. Odpowiedź uzasadnij. Rozstrzygnięcie: Uzasadnienie:

W celu wyznaczenia dokładnego stężenia pewnej zasady przeprowadzono następujące doświadczenie. Do 60,0 cm3 badanego roztworu (KOH albo NH3 o stężeniu około 0,1 mol ∙ dm−3) dodawano powoli wodny roztwór HCl o stężeniu 0,10 mol ∙ dm−3 i mierzono pH mieszaniny reakcyjnej. Otrzymaną zależność pH roztworu miareczkowanego od objętości dodanego kwasu przedstawiono na poniższym wykresie. 12 10 8 PR pH 6 4 2 0 0 20 40 60 80 100 VHCl, cm3 Po dodaniu takiej objętości roztworu HCl, w jakiej ilość kwasu jest równoważna początkowej ilości zasady w badanym roztworze, w układzie zostaje osiągnięty punkt równoważnikowy (PR).

Oblicz, ile gramów soli uwodnionej Na2SO4  10H2O należy dodać do 100 g roztworu, w którym stężenie Na2SO4 wynosi 6,0 % masowych, aby – po uzupełnieniu wodą do 300 g – otrzymać roztwór tej soli o stężeniu 10 %. W obliczeniach przyjmij, że masy molowe soli są równe: M Na2 SO4 = 142 g ∙ mol–1 oraz M Na2 SO4 ∙10H2 O = 322 g ∙ mol–1 . Obliczenia: Nr zadania 17.1. 17.2. 18.1. 18.2. 19. Wypełnia Maks. liczba pkt 1 1 1 1 2 egzaminator Uzyskana liczba pkt ECHP-R0_100

Narysuj krzywą rozpuszczalności chloranu(V) potasu w zakresie temperatury 0 ºC – 100 ºC. Rozpuszczalność tej soli w wodzie jest funkcją rosnącą w całym podanym zakresie temperatury. 60,0 Rozpuszczalność chloranu(V) potasu, 50,0 40,0 g na 100 g wody 30,0 20,0 10,0 0,0 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Temperatura, ºC

W tabeli zestawiono wartości (zaokrąglone do liczb całkowitych) rozpuszczalności chloranu(V) potasu w zakresie temperatury 0 ºC – 100 ºC. Temperatura, ºC 0 20 40 60 80 100 Rozpuszczalność, g na 100 g wody 3 7 14 24 38 56 Na podstawie: W. Mizerski, Tablice chemiczne, Warszawa 2013.

Rozstrzygnij, czy w temperaturze 20 ºC można otrzymać roztwór chloranu(V) potasu o stężeniu 7 % masowych. Odpowiedź uzasadnij. Rozstrzygnięcie: Uzasadnienie: ECHP-R0_100

W tabeli zestawiono wartości (zaokrąglone do liczb całkowitych) rozpuszczalności chloranu(V) potasu w zakresie temperatury 0 ºC – 100 ºC. Temperatura, ºC 0 20 40 60 80 100 Rozpuszczalność, g na 100 g wody 3 7 14 24 38 56 Na podstawie: W. Mizerski, Tablice chemiczne, Warszawa 2013.

Wykonaj obliczenia i odczytaj z wykresu wartość temperatury, w której nasycony roztwór chloranu(V) potasu ma stężenie 30 % masowych. Wartość temperatury podaj w zaokrągleniu do jedności.

W tabeli zestawiono wartości (zaokrąglone do liczb całkowitych) rozpuszczalności chloranu(V) potasu w zakresie temperatury 0 ºC – 100 ºC. Temperatura, ºC 0 20 40 60 80 100 Rozpuszczalność, g na 100 g wody 3 7 14 24 38 56 Na podstawie: W. Mizerski, Tablice chemiczne, Warszawa 2013.

Napisz równanie etapu 1.

Teflon jest odpornym termicznie i chemicznie polimerem o nazwie systematycznej poli(tetrafluoroeten). W procesie otrzymywania tego tworzywa można wyróżnić trzy etapy. 1. Trichlorometan reaguje z fluorkiem antymonu(III) SbF3 w stosunku molowym 1 : 1. W tym etapie powstają dwa produkty. Produkt organiczny tworzy się z trichlorometanu w wyniku podstawienia dwóch atomów chloru dwoma atomami fluoru. 2. Organiczny produkt powstający w etapie 1. w temperaturze 800 ºC przekształca się w związek nienasycony, a produktem ubocznym tej przemiany jest chlorowodór. 3. Organiczny produkt powstający w etapie 2. w odpowiednich warunkach ulega polimeryzacji.

Rozstrzygnij, czy otrzymany związek nienasycony może występować w postaci izomerów cis – trans. Odpowiedź uzasadnij. Napisz wzór półstrukturalny (grupowy) fragmentu polimeru utworzonego z dwóch cząsteczek monomeru. Rozstrzygnięcie: Uzasadnienie: Wzór fragmentu polimeru:

Teflon jest odpornym termicznie i chemicznie polimerem o nazwie systematycznej poli(tetrafluoroeten). W procesie otrzymywania tego tworzywa można wyróżnić trzy etapy. 1. Trichlorometan reaguje z fluorkiem antymonu(III) SbF3 w stosunku molowym 1 : 1. W tym etapie powstają dwa produkty. Produkt organiczny tworzy się z trichlorometanu w wyniku podstawienia dwóch atomów chloru dwoma atomami fluoru. 2. Organiczny produkt powstający w etapie 1. w temperaturze 800 ºC przekształca się w związek nienasycony, a produktem ubocznym tej przemiany jest chlorowodór. 3. Organiczny produkt powstający w etapie 2. w odpowiednich warunkach ulega polimeryzacji.

Mieszanina nitrująca to mieszanina dwóch stężonych kwasów: azotowego(V) i siarkowego(VI). Między jej składnikami zachodzi reakcja, w której powstaje produkt bezpośrednio reagujący z węglowodorem aromatycznym, np. z benzenem. Uzupełnij poniższe zdania – wybierz i zaznacz jedną odpowiedź spośród podanych w każdym nawiasie. Benzen ulega reakcji substytucji (elektrofilowej / nukleofilowej / rodnikowej). Drobiny, które reagują bezpośrednio z cząsteczkami benzenu podczas nitrowania, to (rodniki •NO2 / aniony NO 2− / kationy NO 2+ ). Nr zadania 20.1. 20.2. 20.3. 21.1. 21.2. 22. Wypełnia Maks. liczba pkt 1 1 1 1 2 1 egzaminator Uzyskana liczba pkt ECHP-R0_100

Przygotowano roztwór bromu w dichlorometanie (rozpuszczalniku organicznym o wzorze CH2Cl2) o stężeniu 2,0 % masowych. Przez płuczkę zawierającą 280 gramów opisanego roztworu bromu przepuszczano bez dostępu światła mieszaninę etanu, etenu i etynu. Podczas doświadczenia przebiegły wyłącznie reakcje zilustrowane poniższymi równaniami: C2H2 + 2Br2 → C2H2Br4 C2H4 + Br2 → C2H4Br2 Do momentu całkowitego odbarwienia roztworu bromu przez płuczkę przepuszczono 521 cm3 mieszaniny gazów (objętość gazów podano w przeliczeniu na warunki normalne). Ustalono także, że po przejściu przez płuczkę objętość mieszaniny gazów była mniejsza o 86 %. Oblicz wyrażoną w procentach objętościowych zawartość etynu w mieszaninie zawierającej etan, eten i etyn. Obliczenia: Informacja do zadań 24.–26. Poniższy schemat jest ilustracją ciągu przemian chemicznych. Substrat A to węglowodór aromatyczny, którego cząsteczki są zbudowane z siedmiu atomów węgla. W wyniku reakcji monobromowania na świetle ten węglowodór tworzy tylko jeden produkt organiczny B. Br2, światło NaOH, woda A B C 1. 2.

Uzupełnij poniższą tabelę. Napisz nazwę typu reakcji 1. i 2. (substytucja, addycja albo eliminacja) oraz nazwę mechanizmu (rodnikowy, nukleofilowy albo elektrofilowy), według którego przebiegają te przemiany. Typ reakcji Mechanizm reakcji reakcja 1. reakcja 2. ECHP-R0_100

Napisz w formie cząsteczkowej równanie reakcji 2. – zastosuj wzory półstrukturalne (grupowe) związków organicznych.

Związek C reaguje z sodem i tworzy związek D. Do probówki, w której znajdowały się kryształy związku D, dolano wodę. Uzupełnij poniższe zdania – wybierz i zaznacz jedną odpowiedź spośród podanych w każdym nawiasie. Związek D (ulega / nie ulega) hydrolizie. Anion związku D jest (słabszą / mocniejszą) zasadą niż anion wodorotlenkowy i w reakcji z wodą pełni funkcję (kwasu / zasady) Brønsteda.

Estry cykliczne powstają w reakcjach wewnątrzcząsteczkowej lub międzycząsteczkowej estryfikacji kwasów karboksylowych, których cząsteczki mają dwie grupy funkcyjne: karboksylową i hydroksylową. Powstałe wiązanie estrowe jest fragmentem pierścienia. W wyniku reakcji wewnątrzcząsteczkowej estryfikacji pewnego hydroksykwasu otrzymano związek o wzorze przedstawionym poniżej. CH3 CH H2C CH2 C O O Dokończ zdanie. Zaznacz właściwą odpowiedź spośród podanych. Kwas, z którego otrzymano związek o podanym wzorze, to A. kwas 3-hydroksy-3-metylobutanowy. B. kwas 4-hydroksy-2-metylobutanowy. C. kwas 4-hydroksy-3-metylobutanowy. D. kwas 3-hydroksy-4-metylobutanowy. Nr zadania 23. 24. 25. 26. 27. Wypełnia Maks. liczba pkt 2 1 1 1 1 egzaminator Uzyskana liczba pkt ECHP-R0_100

Benzen wykazuje całkowitą odporność na działanie wodnego roztworu KMnO4, ale grupy alkilowe przy pierścieniu benzenowym są podatne na utlenianie. Każda grupa alkilowa ulega utlenieniu aż do momentu, gdy powstanie z niej grupa karboksylowa związana bezpośrednio z pierścieniem aromatycznym. Na podstawie: J. McMurry, Chemia organiczna, Warszawa 2000. Uzupełnij poniższe schematy. Napisz wzory półstrukturalne (grupowe) lub uproszczone kwasów karboksylowych powstających w wyniku całkowitego utlenienia poniższych związków roztworem KMnO4. KMnO4 H3C CH3 H2O CH2 CH3 KMnO4 H2O CH3 CH3 KMnO4 CH H2O CH3 Informacja do zadań 29.–30. Sekwencję aminokwasów w peptydach przedstawia się najczęściej za pomocą trzyliterowych kodów aminokwasów. W tej notacji z lewej strony umieszcza się kod aminokwasu, którego reszta zawiera wolną grupę aminową połączoną z atomem węgla α (tzw. N-koniec). Analiza składu pewnego pentapeptydu wykazuje, że powstał on z pięciu różnych aminokwasów. Cztery z aminokwasów, które zidentyfikowano podczas analizy, to: Gly, Cys, Phe, Leu. Piąty aminokwas, którego nie udało się zidentyfikować, oznaczono jako Xxx. Ustalono ponadto, że ten aminokwas stanowi N-koniec peptydu. Podczas częściowej hydrolizy badanego pentapeptydu otrzymano następujące peptydy: Cys-Leu-Phe Gly-Cys-Leu Xxx-Gly Leu-Phe ECHP-R0_100

Napisz sekwencję aminokwasów analizowanego pentapeptydu. Zastosuj oznaczenie Xxx niezidentyfikowanego aminokwasu.

W celu zidentyfikowania aminokwasu Xxx przeprowadzono reakcję peptydu z izotiocyjanianem fenylu o wzorze C6H5NCS. Ten związek reaguje wyłącznie z N-końcowym aminokwasem peptydu, a w wyniku kolejnych przemian otrzymuje się pochodną fenylotiohydantoiny oraz peptyd o łańcuchu krótszym o jedną resztę aminokwasową. Poniżej przedstawiono schemat tego procesu. C 6H5 C 6H 5 NH peptyd CH3 N O N C O S + C C + H2N peptyd CH C 3 C NH2 C N S R H R H H pochodna pentapeptyd fenylotiohydantoiny We wzorze pochodnej fenylotiohydantoiny grupa R oznacza łańcuch boczny N-końcowego aminokwasu analizowanego peptydu. Na podstawie: R.T. Morrison, R.N. Boyd, Chemia organiczna, Warszawa 1996. Badany pentapeptyd poddano opisanemu procesowi i ustalono, że uzyskana pochodna –1 fenylotiohydantoiny ma masę molową równą 206 g  mol . Oblicz masę molową grupy R aminokwasu Xxx oraz zidentyfikuj badany aminokwas – napisz trzyliterowy kod tego aminokwasu. Obliczenia: Trzyliterowy kod aminokwasu Xxx obecnego w pentapeptydzie: Nr zadania 28. 29. 30. Wypełnia Maks. liczba pkt 2 1 1 egzaminator Uzyskana liczba pkt ECHP-R0_100 Informacja do zadań 31.–33. Teanina jest aminokwasem występującym np. w zielonej herbacie. Punkt izoelektryczny teaniny jest równy 5,6. Substratem do syntezy teaniny jest pewien aminokwas białkowy, który w etapie I ulega dekarboksylacji do aminy X. W etapie II ta amina ulega kondensacji z kwasem glutaminowym i powstaje wiązanie peptydowe (amidowe). Udział w reakcji bierze grupa karboksylowa znajdująca się w łańcuchu bocznym kwasu glutaminowego.

Uzupełnij schemat syntezy teaniny. Wpisz wzory półstrukturalne (grupowe) aminokwasu oraz aminy X. etap I etap II C2H5NHCO(CH2)2CHCOOH NH2 aminokwas amina X teanina

W zależności od pH teanina występuje w postaci kationów, anionów lub jonów obojnaczych. Wykonano doświadczenie, w którym do wodnego roztworu teaniny o pH = 5,6 dodano kwas solny i otrzymano roztwór o pH = 2. W wyniku zachodzącej reakcji zmieniły się stężenia jonów teaniny. Uzupełnij poniższe zdanie – wybierz i zaznacz jedną odpowiedź spośród podanych w nawiasie. Podczas opisanego doświadczenia wzrosło stężenie (anionów / kationów / jonów obojnaczych) teaniny.

W trzech naczyniach oznaczonych literami A, B i C znajdują się oddzielnie i w przypadkowej kolejności trzy związki: skrobia, teanina, alanyloalanyloalanina. Przeprowadzono doświadczenie, podczas którego wykonano dwie próby. Podczas pierwszej próby na szkiełkach zegarkowych umieszczono niewielkie ilości wymienionych substancji i na każdą naniesiono kilka kropli roztworu jodu w wodnym roztworze jodku potasu. Wynik próby pozwolił na identyfikację substancji z naczynia C. W celu zidentyfikowania substancji znajdujących się w naczyniach A i B przygotowano ich wodne roztwory i przeprowadzono drugą próbę, w której użytym odczynnikiem był Cu(OH)2. Jego zastosowanie pozwala na wykrycie związków polihydroksylowych, czy też na potwierdzenie występowania w cząsteczce co najmniej dwóch wiązań peptydowych (amidowych). ECHP-R0_100 Przebieg próby przedstawiono na schemacie: świeżo strącony wodorotlenek miedzi(II) I II roztwór z naczynia A roztwór z naczynia B W każdej probówce zaobserwowano różne objawy reakcji. Tylko w probówce II powstał roztwór o barwie różowofioletowej. Podaj nazwę substancji znajdującej się w naczyniu A oraz nazwę reakcji, która przebiegła w probówce II podczas opisanego doświadczenia. Nazwa substancji znajdującej się w naczyniu A: Nazwa reakcji, która przebiegła w probówce II:

Jednym z produktów powstających w procesie karmelizacji cukrów jest maltol – pierścieniowy związek o poniższym wzorze. O 4 OH 5 3 6 2 O CH3 1 Wpisz do tabeli brakujące wartości formalnych stopni utlenienia atomów węgla w cząsteczce maltolu. Numer atomu węgla w cząsteczce maltolu 1 2 3 4 5 6 Formalny stopień I II 0 utlenienia Nr zadania 31. 32. 33. 34. Wypełnia Maks. liczba pkt 1 1 1 1 egzaminator Uzyskana liczba pkt ECHP-R0_100 ECHP-R0_100