16 maja 2022

Zadanie 1 (3 pkt) – [16 maja 2022]

Kategorie: 16 maja 2022, Matura 2022

Tagi: budowa atomu, izotopy, konfiguracja elektronowa, wodorki

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 ²⁸₁₄Si. W stanie podstawowym atomy pierwiastka E mają większą liczbę elektronów niesparowanych niż atomy pierwiastka X.

Zadanie 1.1. (0–2)

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

Zadanie 1.2. (0–1)

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.

Rozwiązanie

1.1. (0–2)

Zasady oceniania
2 pkt – poprawne wypełnienie dwóch wierszy tabeli – podanie w odpowiedniej kolejności symboli pierwiastków X i E oraz dla każdego z nich: symbolu bloku konfiguracyjnego i maksymalnego stopnia utlenienia.
1 pkt – poprawne wypełnienie jednego wiersza tabeli – podanie symbolu pierwiastka, symbolu bloku konfiguracyjnego i maksymalnego stopnia utlenienia.
0 pkt – odpowiedź niespełniająca powyższych kryteriów albo brak odpowiedzi.

Rozwiązanie

	Symbol pierwiastka	Symbol bloku	Maksymalny stopień utlenienia
pierwiastek X	Ga	p	III ALBO +III ALBO 3 ALBO +3
pierwiastek E	As	p	V ALBO +V ALBO 5 ALBO +5

1.2. (0–1)

Zasady oceniania
1 pkt – poprawne napisanie fragmentu konfiguracji elektronowej opisującego rozmieszczenie elektronów walencyjnych (schemat klatkowy) atomu w stanie podstawowym arsenu z uwzględnieniem numeru powłoki i symboli podpowłok.
0 pkt – odpowiedź niespełniająca powyższego kryterium albo brak odpowiedzi.

Rozwiązanie

Uwaga: Elektrony niesparowane muszą mieć zgodny spin.

Zadanie 2 (1 pkt) – [16 maja 2022]

Kategorie: 16 maja 2022, Matura 2022

Tagi: budowa atomu, promień atomu

W poniższej tabeli podano wartości promieni atomowych r₁, r₂, r₃ i r₄ atomów czterech pierwiastków.

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

Rozwiązanie

Zasady oceniania
1 pkt – poprawne uzupełnienie tabeli.
0 pkt – odpowiedź niespełniająca powyższego kryterium albo brak odpowiedzi.

Rozwiązanie

Nazwa pierwiastka	Promień atomu, pm
siarka	102
chlor	99
potas	196
wapń	174

Zadanie 3 (3 pkt) – [16 maja 2022]

Kategorie: 16 maja 2022, Matura 2022

Tagi: budowa atomu, wzór elektronowy

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.

Zadanie 3.1. (0-1)

Narysuj wzór elektronowy chlorku boru. Uwzględnij wolne pary elektronowe.

Zadanie 3.2. (0–1)

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

Zadanie 3.3. (0–1)

Napisz w formie cząsteczkowej równanie reakcji chlorku boru z wodą.

Rozwiązanie

3.1. (0–1)

Zasady oceniania
1 pkt – poprawne narysowanie wzoru elektronowego (kreskowego lub kropkowego) chlorku boru z uwzględnieniem wolnych par elektronowych.
0 pkt – odpowiedź niespełniająca powyższego kryterium albo brak odpowiedzi.

Rozwiązanie

Uwaga: Geometria cząsteczki nie podlega ocenie.

3.2. (0–1)

Zasady oceniania
1 pkt – poprawny wybór i napisanie wzorów wszystkich drobin, które mogą się łączyć z chlorkiem boru, oraz poprawne wyjaśnienie odwołujące się do budowy cząsteczki chlorku boru.
0 pkt – odpowiedź niespełniająca powyższego kryterium albo brak odpowiedzi.

Przykładowe rozwiązania
Z chlorkiem boru mogą łączyć się: Cl^–, NH₃
Cząsteczki chlorku boru mają zdolność do tworzenia wiązań z wybranymi drobinami, ponieważ:
atom boru ma deficyt elektronowy ALBO lukę elektronową.
ALBO
atom boru nie osiągnął oktetu elektronowego.
ALBO
atom boru (w cząsteczce chlorku boru) ma sześć elektronów.
ALBO
atom boru (w cząsteczce chlorku boru) może być akceptorem pary elektronowej.

Uwaga: Błędne przepisanie wzoru poprawnie wybranej drobiny należy ocenić na 0 pkt.
Odpowiedź: „BCl₃ jest kwasem Lewisa”, która pośrednio odnosi się do budowy cząsteczki chlorku boru, należy uznać za poprawną.
Odpowiedź: „BCl₃ może tworzyć wiązanie koordynacyjne” jest niewystarczająca.

3.3. (0–1)

Zasady oceniania
1 pkt – poprawne napisanie w formie cząsteczkowej równania reakcji.
0 pkt – odpowiedź niespełniająca powyższego kryterium albo brak odpowiedzi.

Rozwiązanie

BCl₃ + 3H₂O → H₃BO₃ + 3HCl
ALBO
BCl₃ + 3H₂O → B(OH)₃ + 3HCl

Zadanie 4 (2 pkt) – [16 maja 2022]

Kategorie: 16 maja 2022, Matura 2022

Tagi: entalpia, reguła przekory, termochemia

Gaz syntezowy, czyli mieszanina CO i H₂, jest otrzymywany w przemyśle różnymi metodami. Niżej podano równania dwóch reakcji, w których powstaje taka mieszanina.

I
II

CH₄ + CO₂ → 2CO + 2H₂
CH₄ + H₂O → CO + 3H₂

ΔH<0
ΔH>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.

Na podstawie: M. Pańczyk, T. Borowiecki, Otrzymywanie i zastosowanie gazu syntezowego, Lublin 2013.

Zadanie 4.1. (0-1)

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

Numer reakcji:
Uzasadnienie:

Zadanie 4.2. (0–1)

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:

Rozwiązanie

4.1. (0–1)

Zasady oceniania
1 pkt – poprawne napisanie numeru reakcji i poprawne uzasadnienie uwzględniające efekt energetyczny reakcji.
0 pkt – odpowiedź niespełniająca powyższego kryterium albo brak odpowiedzi.

Przykładowe rozwiązania
Numer reakcji: II
Uzasadnienie, np.:
Wydajność reakcji jest tym wyższa, im wyższa jest temperatura, co oznacza, że reakcja jest endotermiczna.
ALBO
Wydajność reakcji rośnie wraz ze wzrostem temperatury, co oznacza, że ΔH > 0.
ALBO
Ze wzrostem temperatury rośnie stopień przemiany metanu, co oznacza, że ΔH > 0.

4.2. (0–1)

Zasady oceniania
1 pkt – poprawne uzupełnienie zdania i poprawne wyjaśnienie, w którym zdający odniósł się do stechiometrii reakcji.
0 pkt – odpowiedź niespełniająca powyższego kryterium albo brak odpowiedzi.

Przykładowe rozwiązania
W stałej temperaturze wzrost ciśnienia skutkuje (wzrostem / spadkiem) stopnia przemiany metanu.
Wyjaśnienie, np.:
Reakcja zachodzi ze wzrostem liczby moli reagentów (gazowych).
ALBO
Produkty mają większą objętość niż substraty.
ALBO
(Zgodnie z regułą przekory większej wydajności reakcji II sprzyja niższe ciśnienie, ponieważ) liczba moli gazowych substratów jest mniejsza od liczby moli gazowych produktów.

Uwaga: Odpowiedź, w której zdający nie odniósł się do stechiometrii reakcji, nie jest wyjaśnieniem przedstawionej na wykresie zależności.

Zadanie 5 (2 pkt) – [16 maja 2022]

Kategorie: 16 maja 2022, Matura 2022

Tagi: równowaga chemiczna

Do reaktora o pojemności 1,0 dm³ 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.

Rozwiązanie

Zasady oceniania
2 pkt – zastosowanie poprawnej metody, poprawne wykonanie obliczeń i podanie wyniku w procentach.
1 pkt – zastosowanie poprawnej metody, ale:
– popełnienie błędów rachunkowych.
LUB
– niepodanie wyniku w procentach.
0 pkt – zastosowanie błędnej metody obliczenia albo brak rozwiązania.

Uwaga 1.: Należy zwrócić uwagę na zależność wyniku końcowego od przyjętych zaokrągleń wyników pośrednich. Za poprawny należy uznać każdy wynik będący konsekwencją zastosowanej poprawnej metody i poprawnych obliczeń.
Uwaga 2: Ponieważ szukaną jest zawartość jednego z reagentów w mieszaninie początkowej (obliczamy stosunek ilości, czyli wartość względną, a nie – bezwzględną ilość substancji), dopuszcza się przyjęcie założenia co do stężenia jednego z reagentów.

Przykładowe rozwiązania
Sposób 1.

Ponieważ V = 1,0 dm³, działania na stężeniach są równoważne z działaniami na molach.

Liczba moli	początkowa	reakcja	równowaga
A (g)	𝑥	–0,2𝑥	0,8 𝑥
B (g)	𝑦	–0,2 𝑥	𝑦 – 0,2 𝑥
C (c)	0	+0,2 𝑥	0,2 𝑥
D (g)	0	+0,2 𝑥	0,2 𝑥

Sposób 2.

Ponieważ V = 1,0 dm³, działania na stężeniach są równoważne z działaniami na molach.

Liczba moli	początkowa	reakcja	równowaga
A (g)	1	–0,2	0,8
B (g)	𝑥	–0,2	𝑥 – 0,2
C (c)	0	+0,2	0,2
D (g)	0	+0,2	0,2

Zadanie 6 (2 pkt) – [16 maja 2022]

Kategorie: 16 maja 2022, Matura 2022

Tagi: tlenki

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.

Zadanie 6.1. (0–1)

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

Wzór anionu w nadtlenku sodu:

Wzór anionu w tlenku sodu:

Zadanie 6.2. (0–1)

Napisz w formie cząsteczkowej równanie reakcji nadtlenku sodu z wodą.

Rozwiązanie

6.1. (0–1)

Zasady oceniania
1 pkt – poprawne napisanie wzorów obu jonów.
0 pkt – odpowiedź niespełniająca powyższego kryterium albo brak odpowiedzi.

Rozwiązanie

6.2. (0–1)

Zasady oceniania
1 pkt – poprawne napisanie w formie cząsteczkowej równania reakcji.
0 pkt – odpowiedź niespełniająca powyższego kryterium albo brak odpowiedzi.

Rozwiązanie
Na₂O₂ + 2H₂O → H₂O₂ + 2NaOH

Zadanie 7 (1 pkt) – [16 maja 2022]

Kategorie: 16 maja 2022, Matura 2022

Tagi: redoks

Przeprowadzono doświadczenie zilustrowane schematem.

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.

Rozwiązanie

Zasady oceniania
1 pkt – poprawne napisanie w formie jonowej skróconej równania reakcji.
0 pkt – odpowiedź niespełniająca powyższego kryterium albo brak odpowiedzi.

Rozwiązanie
2Cu²⁺ + 4I^– → 2CuI + I₂ ALBO 2Cu²⁺ + 4I^– → Cu₂I₂ + I₂

Uwaga: Równanie reakcji ilustrujące powstawanie jonu trijodkowego jako produktu reakcji następczej tworzącego się jodu z jonami jodkowymi należy uznać za poprawne.

2Cu²⁺ + 5I^– → 2CuI + I^–₃ ALBO 2Cu²⁺ + 5I^– → Cu₂I₂ + I^–₃

Zadanie 8 (4 pkt) – [16 maja 2022]

Kategorie: 16 maja 2022, Matura 2022

Tagi: analiza jakościowa, Cu(OH)2, szereg elektrochemiczny, związki kompleksowe

Poniższy schemat przedstawia przemiany, jakim ulegają miedź i jej związki.

Zadanie 8.1. (0–1)

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:

Zadanie 8.2. (0–2)

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.:

Zadanie 8.3. (0–1))

Spośród podanych poniżej wzorów wybierz wzory wszystkich substancji, w których wodnych roztworach na zimno roztwarza się wodorotlenek miedzi(II). Napisz numery wybranych wzorów.

Wybrane wzory:

Rozwiązanie

8.1. (0–1)

Zasady oceniania
1 pkt – poprawne rozstrzygnięcie i poprawne uzasadnienie odwołujące się do właściwości miedzi i właściwości kwasu solnego.
0 pkt – odpowiedź niespełniająca powyższego kryterium albo brak odpowiedzi.

Przykładowe rozwiązania
Rozstrzygnięcie: nie
Uzasadnienie, np.:

W części dotyczącej miedzi:	W części dotyczącej kwasu solnego:
jest metalem szlachetnym ALBO znajduje się w szeregu elektrochemicznym za/pod wodorem ALBO standardowy potencjał redukcji układu Cu²⁺/Cu jest wyższy niż układu H⁺/H₂ ALBO ma dodatni standardowy potencjał redukcji ALBO nie wypiera wodoru z kwasów.	kwas solny jest kwasem nieutleniającym ALBO anion chlorkowy nie ma właściwości utleniających.

Uwaga: Odpowiedź, w której zdający stwierdza, że miedź nie reaguje z kwasem solnym, nie jest uzasadnieniem, ale powtórzeniem rozstrzygnięcia.

8.2. (0–2)

Zasady oceniania
2 pkt – poprawne napisanie wzoru sumarycznego substancji B i poprawne napisanie w formie jonowej równania reakcji 3.
1 pkt – poprawne napisanie wzoru sumarycznego substancji B i niepoprawne napisanie równania reakcji 3.
ALBO
– niepoprawne napisanie wzoru sumarycznego substancji B i poprawne napisanie w formie jonowej równania reakcji 3.
0 pkt – odpowiedź niespełniająca powyższych kryteriów albo brak odpowiedzi.

Rozwiązanie
Wzór substancji B: NaOH
Równanie reakcji 3.:
Cu(OH)₂ + 4NH₃ → [Cu(NH₃)₄]²⁺ + 2OH⁻
ALBO
Cu(OH)₂ + 4NH₃∙H₂O → [Cu(NH₃)₄]²⁺+ 2OH^– + 4H₂O

8.3. (0–1)

Zasady oceniania
1 pkt – poprawny wybór wszystkich substancji spełniających warunki zadania i napisanie numerów ich wzorów.
0 pkt – odpowiedź niespełniająca powyższego kryterium albo brak odpowiedzi.

Rozwiązanie
Wybrane wzory: 1., 3., 4.

Zadanie 9 (2 pkt) – [16 maja 2022]

Kategorie: 16 maja 2022, Matura 2022

Tagi: kwasy, pH, roztwory

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
do probówki II – wodny roztwór kwasu siarkowego(VI) o stężeniu 0,1 mol ∙ dm^–3.

Przebieg doświadczenia zilustrowano poniższym rysunkiem.

Podczas opisanego doświadczenia w każdej probówce wiórki magnezowe uległy całkowitemu roztworzeniu i powstały klarowne, bezbarwne roztwory, ale w jednej z probówek reakcja przebiegła szybciej.

9.1. (0–1)

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

9.2. (0–1)

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.

Rozwiązanie

9.1. (0–1)

Zasady oceniania
1 pkt – poprawne napisanie w formie jonowej skróconej równania reakcji i poprawne wskazanie numeru probówki, w której wiórki roztworzyły się szybciej.
0 pkt – odpowiedź niespełniająca powyższego kryterium albo brak odpowiedzi.

Rozwiązanie
Równanie reakcji: Mg + 2H⁺ → Mg²⁺ + H₂
ALBO
Mg + 2H₃O⁺ → Mg²⁺ + H₂ + 2H₂O

Wiórki magnezowe roztworzyły się szybciej w probówce numer II.

9.2. (0–1)

Zasady oceniania
1 pkt – poprawne uzupełnienie zdania.
0 pkt – odpowiedź niespełniająca powyższego kryterium albo brak odpowiedzi.

Rozwiązanie
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.

Zadanie 10 (1 pkt) – [16 maja 2022]

Kategorie: 16 maja 2022, Matura 2022

Tagi: mieszanina, rozdzielanie mieszanin

do probówki I – kwas solny o pH = 1
do probówki II – wodny roztwór kwasu siarkowego(VI) o stężeniu 0,1 mol ∙ dm^–3.

Przebieg doświadczenia zilustrowano poniższym rysunkiem.

Którą czynność należy wykonać w celu wyodrębnienia z mieszaniny poreakcyjnej jonowego produktu otrzymanego w probówce I? Zaznacz właściwą odpowiedź spośród podanych.

sączenie
dekantacja
odwirowanie
odparowanie pod wyciągiem

Rozwiązanie

Zasady oceniania
1 pkt – poprawna odpowiedź.
0 pkt – odpowiedź niespełniająca powyższego kryterium albo brak odpowiedzi.

Rozwiązanie
D

MATURY

Kategorie

Kategorie

Tagi

Rozwiązanie

Rozwiązanie

Rozwiązanie

Rozwiązanie

Rozwiązanie

Rozwiązanie

Rozwiązanie

Rozwiązanie

Rozwiązanie

Rozwiązanie