Chemia PR 2013 Tutor

Egzamin maturalny z chemii. Poziom rozszerzony

Copyright by Studium Oświatowe „Tutor”  dr inż. Zdzisław Głowacki, Toruń 2013 ARKUSZ ZAWIERA INFORMACJE PRAWNIE CHRONIONE DO MOMENTU ROZPOCZĘCIA EGZAMINU!

TUTOR CH-R 201303

PRÓBNY EGZAMIN MATURALNY Z CHEMII

MARZEC 2013

POZIOM ROZSZERZONY Czas pracy 150 minut Instrukcja dla zdającego 1. Sprawdź, czy arkusz egzaminacyjny zawiera 18 stron (zadania 1–35). Ewentualny brak zgłoś przewodniczącemu zespołu nadzorującego egzamin. 2. Rozwiązania i odpowiedzi zapisz w miejscu na to przeznaczonym przy każdym zadaniu. 3. W rozwiązaniach zadań rachunkowych przedstaw tok rozumowania prowadzący do ostatecznego wyniku. Pamiętaj o jednostkach. 4. Pisz czytelnie. Używaj długopisu / pióra tylko z czarnym tuszem / atramentem. 5. Nie używaj korektora, a błędne zapisy wyraźnie przekreśl. 6. Pamiętaj, że zapisy w brudnopisie nie podlegają ocenie. 7. Możesz korzystać z karty wybranych tablic chemicznych dopuszczonej przez CKE, jako pomoc egzaminacyjna, linijki oraz prostego kalkulatora. 8. Uwaga! Jeżeli w treści zadania nie podano inaczej, to wartości mas atomowych z układu okresowego pierwiastków zaokrąglaj w obliczeniach do liczb całkowitych, a tylko w przypadku atomu chloru do części dziesiętnych. 9. Na arkuszu wpisz swój numer PESEL. Życzymy powodzenia!

Za rozwiązanie wszystkich zadań można otrzymać łącznie 60 punktów

Wypełnia zdający przed rozpoczęciem pracy

PESEL ZDAJĄCEGO

KOD ZDAJĄCEGO

Próbny egzamin maturalny z chemii – poziom rozszerzony – TUTOR – marzec 2013

2

Zadanie 1. (2 pkt) Na podstawie układu okresowego uzupełnij poniższą tabelę. liczba elektronów w atomie

liczba powłok elektronowych

liczba niesparowanych elektronów walencyjnych

nazwa grupy, do której należy pierwiastek

Be N Cu

Zadanie 2. (2 pkt) Wpisz P – prawda, jeżeli wskazana dla danego stwierdzenia odpowiedź jest dobra, lub F – fałsz, jeżeli jest nieprawidłowa. Pytanie

Odpowiedź

1.

Konfiguracja elektronowa czterech różnych atomów jest następująca: I. 1s22s22p63s23p4 III. 1s22s22p63s23p64s2 II. 1s22s22p3 IV. 1s22s22p63s1 Najwyższy stopień utlenienia w związkach z wodorem wykazuje atom o konfiguracji: A. I B. II C. III D. IV

C.

2.

Na podstawie położenia pierwiastków w układzie okresowym można wywnioskować, że największy promień ma jon: A. Ca2+ B. K+ C. F D. Cl

A.

3.

Który z poniższych szeregów pierwiastków jest ułożony według wzrastających promieni atomowych? A. P, As, Sb, Bi B. I, Br, Cl, F C. Si, P, S, Cl D. Li, Be, B, C

D.

P/F

Zadanie 3. (1 pkt) Podaj liczbę masową i atomową oraz symbol pierwiastka będącego produktem rozpadów promieniotwórczych nuklidu jeżeli wyemitował on cząstki  oraz jedną  i promieniowanie .

Odpowiedź: ............................................................................................................................................

© Oficyna Wydawnicza, Studium Oświatowe „Tutor”

© dr inż. Zdzisław Głowacki  Oficyna Wydawnicza „Tutor”

3

Zadanie 4. (1 pkt) Zawartość nuklidu 1 w znalezionej drewnianej włóczni jest równa 5% zawartości tego nuklidu w organizmach żywych. Określ wiek tej włóczni, wiedząc, że czas połowicznego rozpadu izotopu 1 wynosi 5760 lat.

Odpowiedź: .............................................................................................................................................

Zadanie 5. (2 pkt) Z reaktora w wyniku całkowitego termicznego rozkładu 10 kg minerału zawierającego CaCO3 otrzymano 40,4 m3 tlenku węgla(IV) w przeliczeniu na warunki normalne. Otrzymany tlenek węgla(IV) pochodził tylko z rozkładu węglanu wapnia. W reaktorze pozostały inne składniki minerału i tlenek wapnia. 1) Zapisz równanie zachodzącej reakcji chemicznej. 2) Ile procent CaCO3 zawierał minerał? Wynik podaj z dokładnością do części dziesiętnych procentu.

................................................................................................................................................................... równanie zachodzącej reakcji

Odpowiedź: ..........................................................................................................................................

Zadanie 6. (1 pkt) W oparciu o układ okresowy i elektroujemność pierwiastków uzupełnij poniższą tabelę: wzór chemiczny

typ wiązania między atomami w molekułach

woda amoniak chlorek sodu azot www.szkolna.pl, www.tutor.edu.pl

Próbny egzamin maturalny z chemii – poziom rozszerzony – TUTOR – marzec 2013

4

Zadanie 7. (2 pkt) Tlen w laboratorium chemicznym można otrzymać wieloma metodami, m.in. w wyniku rozkładu stałych substancji. Uzupełnij równania reakcji chemicznych (I i II) prowadzących do otrzymania tlenu. I.

..... KMnO4  ...... K2MnO4 + ...... MnO2 + ...... O2↑

II.

...... HgO  ....... O2↑ + ...... Hg

Jaką objętość tlenu (w warunkach normalnych) otrzymamy w wyniku rozkładu 3 g manganianu(VII) potasu? Objętość podaj z dokładnością do 1 cm3.

Odpowiedź: ..........................................................................................................................................

Zadanie 8. (1 pkt) Uszereguj podane związki zgodnie ze wzrastającymi właściwościami kwasowymi. Wpisz odpowiednio do tabeli wzory półstrukturalne związków. I. etanol

II. kwas węglowy

III. woda

IV. kwas chlorooctowy

V. kwas octowy

VI. fenol

Zadanie 9. (1 pkt) Do zlewek z wodą wprowadzono sześć substancji, co ilustruje poniższy rysunek. Na2O

I.

SO2

II.

CH4

III.

NH3

IV.

CH3ONa

P4O10

V.

VI.

Wpisz do zestawienia numery zlewek zgodnie z odczynami roztworów, jakie w nich otrzymano. odczyn roztworu kwaśny

odczyn roztworu obojętny

odczyn roztworu zasadowy

© Oficyna Wydawnicza, Studium Oświatowe „Tutor”

© dr inż. Zdzisław Głowacki  Oficyna Wydawnicza „Tutor”

5

Zadanie 10. (1 pkt) Poniżej przedstawiono cztery zdania opisujące pewną reakcję chemiczną. I.

Energia na sposób ciepła jest przekazywana z układu do otoczenia.

II. Wzrost temperatury powoduje przesunięcie równowagi reakcji w prawo. III. Wzrost ciśnienia w reaktorze powoduje przesunięcie równowagi reakcji w prawo. IV. Entalpia spalania ZnS wynosi –886 kJ. V. Zwiększenie stężenia tlenu zwiększy wydajność reakcji. Które zdania są prawdziwe w odniesieniu do podanej reakcji? ZnS(s) + O

(g)

A. Wszystkie

ZnO(s) + SO



(g)

B. I, II, IV i V

C. I, II, III i V

kJ D. I, III i V

Zadanie 11. (2 pkt) Zapisz wzory półstrukturalne następujących związków organicznych: A. związku będącego stereoizomerem cis-3-metylo-hept-3-enu, B. związku będącego homologiem propanonu, C. kwasu będącego izomerem metanianu etylu, A

B

C

D. cyklicznej cząsteczki, która powstanie w wyniku kondensacji trzech molekuł kwasu mlekowego (kwasu 2-hydroksypropanowego). D

www.szkolna.pl, www.tutor.edu.pl

6

Próbny egzamin maturalny z chemii – poziom rozszerzony – TUTOR – marzec 2013

Informacja do zadań 12., 13., 14. i 15. A B

Etambutol – wzór sumaryczny – C10H24N2O2 – to lek przeciwgruźliczy, chemioterapeutyk o działaniu przeciwbakteryjnym. Hamuje namnażanie się bakterii powodujących gruźlicę. Zmniejsza ryzyko wystąpienia lekooporności na inne leki przeciwprątkowe.

etambutol

Zadanie 12. (1 pkt) Podaj liczbę atomów węgla o hybrydyzacji sp3 w tym związku. ....................................................................................................................................................................

Zadanie 13. (2 pkt) Podaj nazwy zaznaczonych grup funkcyjnych: Grupa A. .................................................................................................................................................... Grupa B. .....................................................................................................................................................

Zadanie 14. (2 pkt) Podaj wzory półstrukturalne (grupowe) głównych produktów organicznych reakcji etambutolu z roztworem zasady sodowej i z kwasem solnym. Jeżeli reakcja nie zachodzi, to wpisz ten wniosek do ramki. zasada sodowa

kwas solny

Zadanie 15. (1 pkt) Czy etambutol jest związkiem chiralnym? Podaj uzasadnienie. .................................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................................... ....................................................................................................................................................................

© Oficyna Wydawnicza, Studium Oświatowe „Tutor”

© dr inż. Zdzisław Głowacki  Oficyna Wydawnicza „Tutor”

7

Informacja do zadań 16., 17. i 18.

dulcyna

Dulcyna to sztuczny środek słodzący, nazwa pochodzi z łaciny: dulcis – słodki. Nazwa chemiczna to para-etoksyfenylomocznik. Jest to biały krystaliczny proszek rozpuszczalny w wodzie, około 100-300 razy słodszy od powszechnie używanego cukru konsumpcyjnego. Stosowany był głównie był przez diabetyków. Odkryty w II połowie XIX wieku, tylko pięć lat później niż sacharyna. Jako słodzik nigdy nie odniósł sukcesu rynkowego, mimo iż miał przewagę nad sacharyną w tym, że nie posiadał gorzkiego posmaku. Pierwsze medyczne testy uznały tę substancję za bezpieczną dla zdrowia. W 1954 roku, po tym jak testowanie na zwierzętach wyjawiło właściwości kancerogenne tego produktu, usunięto go z rynku.

Zadanie 16. (2 pkt) Zapisz wzory półstrukturalne: cząsteczki mocznika, grupy etoksylowej i grupy fenylowej.

mocznik

grupa etoksylowa

grupa fenylowa

Zadanie 17. (1 pkt) Podaj wzór sumaryczny oraz masę molową dulcyny. ..................................................................................................................................................................... .....................................................................................................................................................................

Zadanie 18. (2 pkt) a) W tekście jest wymieniony cukier konsumpcyjny. Podaj nazwę zwyczajową disacharydu otrzymywanego z buraków cukrowych, dostępnego w handlu, stosowanego do celów spożywczych. ..................................................................................................................................................................... b) W szklance wody destylowanej rozpuszczono 5 g dulcyny. Jaki jest odczyn tego roztworu? Odpowiedź uzasadnij. ..................................................................................................................................................................... ..................................................................................................................................................................... ..................................................................................................................................................................... ..................................................................................................................................................................... www.szkolna.pl, www.tutor.edu.pl

Próbny egzamin maturalny z chemii – poziom rozszerzony – TUTOR – marzec 2013

8

Zadanie 19. (2 pkt) Uczniowie scharakteryzowali w formie tabeli pięć reakcji chemicznych. Niestety przypisana charakterystyka reakcji nie w każdym przykładzie była prawidłowa. Wykonaj poniżej poprawne zestawienie – wpisz odpowiednie litery do tabeli. mechanizm – rodzaj reakcji chemicznej

opis reakcji 1.

próba Tollensa

A.

substytucja rodnikowa

2.

przyłączenie bromowodoru do propenu

B.

substytucja elektrofilowa

3.

nitrowanie benzenu

C.

substytucja nukleofilowa

4.

wymiana grupy hydroksylowej na atom chloru w alkoholu

D.

addycja elektrofilowa

5.

podstawienie atomu wodoru atomem chloru pod wpływem światła

E.

proces utlenienia i redukcji

opis reakcji

1.

2.

3.

4.

5.

mechanizm – rodzaj reakcji chemicznej

Zadanie 20. (3 pkt) Jakie aminokwasy otrzymamy w wyniku hydrolizy 0,5 mola pentapeptydu o niżej zapisanym wzorze? O H2N

CH

CH2

CH2

COOH

C

O CH2

NH

C

CH3 CH

NH

O O

C NH

CH

C

CH2OH

NH

CH3 CH

COOH

Podaj ich nazwy systematyczne. .................................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................................... Oblicz całkowitą masę aminokwasów, jaką można otrzymać w wyniku hydrolizy tego peptydu. Masę podaj z dokładnością do części dziesiętnych grama.

Odpowiedź: .............................................................................................................................................

© Oficyna Wydawnicza, Studium Oświatowe „Tutor”

© dr inż. Zdzisław Głowacki  Oficyna Wydawnicza „Tutor”

9

Zadanie 21. (1 pkt) Tabela. Wartości entalpii całkowitego spalania wybranych substancji. substancja 1. 2. 3. 4.

metan tlenek węgla(II) węgiel wodór

entalpia spalania w kJ/mol –802 –285 –406 –247

Korzystając z wartości entalpii całkowitego spalania reagentów zebranych w tabeli oraz z prawa Hessa, wyznacz entalpię standardową podanej niżej reakcji. Wymienione reagenty są w stanie gazowym.

CH 4  H 2 O  CO  3 H 2 Obliczenia:

Odpowiedź: .............................................................................................................................................

Zadanie 22. (2 pkt) Zmieszano 4 mole etanianu etylu z 5 molami wody i 1 molem kwasu octowego. Stała równowagi reakcji hydrolizy estru wynosi 0,25. Oblicz, ile alkoholu powstało w wyniku hydrolizy estru. Wynik podaj w gramach z dokładnością do części dziesiętnych. Obliczenia:

Odpowiedź: .............................................................................................................................................

Zadanie 23. (2 pkt) Wpisz do tabeli poniżej wzór kwasu lub wzór sprzężonej z tym kwasem zasady. kwas

sprzężona zasada

H2 O

H2 O

Cl

www.szkolna.pl, www.tutor.edu.pl

HSO 

NH3

10

Próbny egzamin maturalny z chemii – poziom rozszerzony – TUTOR – marzec 2013

Zadanie 24. (2 pkt) Iloczyn rozpuszczalności AgCl wynosi 1010. zy wytrąci się osad Ag l, jeżeli w 1 dm3 roztworu Na l o stężeniu 0,1 mol/dm3 będziemy rozpuszczać 1 mg stałego AgNO3? Odpowiedź uzasadnij obliczeniami. Obliczenia:

Odpowiedź: ........................................................................................................................................

Zadanie 25. (2 pkt) W reakcji addycji wody do etynu – w wyniku przegrupowania nietrwałego alkoholu winylowego (formy enolowej) w trwałą formę aldehydową – powstaje aldehyd octowy. Przegrupowanie to nazywane jest tautomeryzacją. Uzupełnij schemat tego procesu, rysując wzory strukturalne reagentów. Schemat tautomeryzacji

alkohol winylowy forma enolowa

aldehyd octowy forma aldehydowa

Podaj, przyczynę przegrupowania enoli do aldehydów lub ketonów. .................................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................................... © Oficyna Wydawnicza, Studium Oświatowe „Tutor”

© dr inż. Zdzisław Głowacki  Oficyna Wydawnicza „Tutor”

11

Zadanie 26. (2 pkt) Kwas cytrynowy (nazwa systematyczna  kwas 2-hydroksy-1,2,3propanotrikarboksylowy) występuje w niewielkich ilościach w większości organizmów żywych, gdyż spełnia ważną rolę w ich metabolizmie  jest produktem przejściowym w cyklu Krebsa (zwanym dlatego cyklem kwasu cytrynowego). W większych ilościach występuje w niektórych owocach, np. w cytrynach, w których stanowi nawet do 8% suchej masy.

Kwas cytrynowy może wchodzić w reakcje chemiczne z wieloma substancjami chemicznymi. Wpisz do tabeli wzory półstrukturalne głównych produktów reakcji kwasu cytrynowego z podanymi substratami. Substraty użyto w dużym nadmiarze w odniesieniu do kwasu cytrynowego w celu uzyskania dobrej wydajności procesu.

substrat

1.

NaOH(aq)

2.

(CH3CO)2O

3.

CH3OH

4.

HCl(aq)

produkt główny

www.szkolna.pl, www.tutor.edu.pl

12

Próbny egzamin maturalny z chemii – poziom rozszerzony – TUTOR – marzec 2013

Informacja do zadań 27. i 28. 3

gęstości roztworów wodnych H2SO4 [g/cm ] stężenie

10%

20%

30%

60%

gęstość

1,066

1,139

1,175

1,498 3

gęstości roztworów wodnych NaOH [g/cm ] stężenie

10%

20%

40%

50%

gęstość

1,109

1,219

1,430

1,525

Zadanie 27. (3 pkt) Na szalkach wagi postawiono dwie zlewki o takiej samej masie i o pojemności 50 cm3. Do pierwszej wlano 40 cm3 10% kwasu siarkowego(VI). Ile cm3 20% roztworu NaOH należy wlać do drugiej zlewki, żeby zrównoważyć wagę? Wynik podaj z dokładnością do setnych części cm3. Odważone w ten sposób roztwory bardzo ostrożnie zmieszano. Podaj, jaki otrzymano odczyn końcowego roztworu, odpowiedź uzasadnij wynikami obliczeń. Obliczenia:

Objętość NaO

.....................................................................................................................................

Odczyn końcowego roztworu ................................................................................................................ Uzasadnienie ......................................................................................................................................... ................................................................................................................................................................

Zadanie 28. (1 pkt) W jakim stosunku masowym należy zmieszać 10% roztwór otrzymać roztwór o stężeniu 5%?

2SO4

i kwas o stężeniu 0%, żeby

Obliczenia:

Odpowiedź: .......................................................................................................................................

© Oficyna Wydawnicza, Studium Oświatowe „Tutor”

© dr inż. Zdzisław Głowacki  Oficyna Wydawnicza „Tutor”

13

Zadanie 29. (2 pkt) Jakie związki chemiczne należy wpisać w miejsce cyfr: I, II, III, IV, żeby poprawnie uzupełnić schematy reakcji chemicznych ujętych na rysunku?

Wpisz do tabeli nazwy brakujących związków chemicznych. Nr

Nazwa

I

II

III

IV

www.szkolna.pl, www.tutor.edu.pl

Próbny egzamin maturalny z chemii – poziom rozszerzony – TUTOR – marzec 2013

14

Zadanie 30. (1 pkt) Podkreśl te cząsteczki, które posiadają moment dipolowy równy zeru.

CH 3  CH 3

CH 3  Cl

CH 4

CCl 4

O2

H2

H  Cl

H2O

Zadanie 31. (1 pkt) W podanym zbiorze cząsteczek otocz kołami parę enancjomerów. 1.

2.

4.

3.

5.

Zadanie 32. (1 pkt) Aby odróżnić fenole od alifatycznych alkoholi, aldehydów i ketonów, wystarczy użyć: a. wodorotlenku miedzi (II) b. amoniakalnego roztworu tlenku srebra (I) c. czułego wskaźnika do wykrywania zasad d. czułego wskaźnika do wykrywania kwasów e. roztworu FeCl3 f. kwasu azotowego Podkreśl prawidłowe odczynniki. © Oficyna Wydawnicza, Studium Oświatowe „Tutor”

© dr inż. Zdzisław Głowacki  Oficyna Wydawnicza „Tutor”

15

Zadanie 33. (6 pkt) Poniżej przedstawiono schemat reakcji, w wyniku których można otrzymać szereg różnych związków organicznych: związek aromatyczny 5

  C CaC2  CH≡CH  CH2=CHCl  1 3 2 Y

Cl2 7

6 CHCl=CHCl

8 polimer

HCl 4

X

A. Zapisz równanie reakcji, która odpowiada przemianie 1. Jest to przemysłowa metoda otrzymywania karbidu, w której jako substrat wykorzystywany jest produkt termicznego rozkładu wapienia. ..................................................................................................................................................................... B. Podaj nazwy systematyczne związków organicznych, głównych produktów powstających w reakcjach oznaczonych numerami 4 i 5 na powyższym schemacie, oraz określ typ reakcji . ..................................................................................................................................................................... ..................................................................................................................................................................... .....................................................................................................................................................................

C. Związek chemiczny, który powstaje w wyniku jednej z reakcji przedstawionych na powyższym schemacie, tworzy izomery geometryczne. Narysuj wzory strukturalne tych izomerów oraz podaj ich nazwy systematyczne, uwzględniając ten rodzaj izomerii.

Nazwa:

Nazwa:

D. Podaj nazwę oraz gęstość w warunkach normalnych, w g/dm3, z dokładnością do części setnych, gazowego produktu otrzymywanego w reakcji 3. ..................................................................................................................................................................... .....................................................................................................................................................................

www.szkolna.pl, www.tutor.edu.pl

16

Próbny egzamin maturalny z chemii – poziom rozszerzony – TUTOR – marzec 2013

Zadanie 34. (1 pkt) W którym przypadku szybkość korozji gwoździ stalowych zanurzonych w lekko osolonej wodzie będzie największa, a w którym najmniejsza?

I

największa

II

III

IV

V

najmniejsza

Zadanie 35. (1 pkt) Z dwóch półogniw zbudowano ogniwo cynowo-miedziowe. Wykonaj rysunek przedstawiający to ogniwo. Podaj jego SEM. Do opisu wykorzystaj poniższe wyrażenia: anoda / katoda / elektroda ujemna/ elektroda dodatnia / klucz elektrolityczny/ utlenianie / redukcja / potencjał niższy / potencjał wyższy / ruch elektronów / ruch jonów

Siła elektromotoryczna tego ogniwa wynosi: ............................................................................................

© Oficyna Wydawnicza, Studium Oświatowe „Tutor”

© dr inż. Zdzisław Głowacki  Oficyna Wydawnicza „Tutor”

17

BRUDNOPIS ..................................................................................................................................................................... ..................................................................................................................................................................... ..................................................................................................................................................................... ..................................................................................................................................................................... ..................................................................................................................................................................... ..................................................................................................................................................................... ..................................................................................................................................................................... ..................................................................................................................................................................... ..................................................................................................................................................................... ..................................................................................................................................................................... ..................................................................................................................................................................... ..................................................................................................................................................................... ..................................................................................................................................................................... ..................................................................................................................................................................... ..................................................................................................................................................................... ..................................................................................................................................................................... ..................................................................................................................................................................... ..................................................................................................................................................................... ..................................................................................................................................................................... ..................................................................................................................................................................... ..................................................................................................................................................................... ..................................................................................................................................................................... ..................................................................................................................................................................... ..................................................................................................................................................................... ..................................................................................................................................................................... www.szkolna.pl, www.tutor.edu.pl

18

Próbny egzamin maturalny z chemii – poziom rozszerzony – TUTOR – marzec 2013

.................................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................................... .................................................................................................................................................................... © Oficyna Wydawnicza, Studium Oświatowe „Tutor”