1 CHEMIA zbiór zadań matura 2018 tom II Przykładowe rozwiązania zadań obliczeniowych
2 Spis treści 1.Węglowodory... 3 2. Alkohole, fenole... 4 3. Estry i tłuszcze... 6 6. Związki organiczne zawierające azot. Białka... 7 7. Cukry... 7 Arkusz pierwszy... 9 Arkusz drugi... 12 Arkusz trzeci... 13
3 1.Węglowodory Nr zad. b) Obliczenia należy wykonać tylko dla etenu, ponieważ tylko on reaguje z wodą bromową. CH 2 CH 2 + Br 2 CH 2 (Br)-CH 2 (Br) 29 C m n v n C m v n 0,6 mol/dm 3 0,25 dm 3 0,15 mola Br 2 liczba moli wody bromowej, którą wprowadzono do zbiornika 22,4 dm 3 CH 2 CH 2 ---- 1 mol Br 2 2,24 dm 3 CH 2 CH 2 ---- x (mol) Br 2 x 0,1 mola Br 2 - stechiometryczna ilość wody bromowej 0,15 mola Br 2 > 0,1 mola Br 2 nadmiar 0,05 mola Br 2 woda nie ulegnie odbarwieniu H 2 SO 4 : HNO 3 2 : 1 MH 2SO 4 98 g/mol, MHNO 3 63 g/ mol Zakładamy vh 2SO 4 1 dm 3 C m n v, n C m v nh 2SO 4 4 mol/dm 3 1 dm 3 4 mole H 2 SO 4 mh 2SO 4 4 mole 98 g/mol 392 g H 2 SO 4 30 masa HNO 3 jest dwa razy mniejsza niż H 2 SO 4 392 g : 2 196 g HNO 3 1 mol HNO 3 ------ 63 g x (mol) HNO 3 ---- 196 g x 3,11 mol HNO 3 C m n v vhno 3 n C m 3,11 mol 3,3 mol/dm 3 0,94 dm3 VH 2SO 4 : VHNO 3 1 : 0,94 W przybliżeniu 1 : 1
4 b) 49 + 3 S + 3 H 2 S 78 g benzenu ---- 3 22,4 dm 3 H 2 S x (g) benzenu ---- 5,6 dm 3 H 2 S x 6,5 g benzenu 2. Alkohole, fenole Nr zad. m fenolu + mco 2 45 g n 116 g/mol + n 64 g/mol 45 g 180 n 46 g n 0,25 mola fenolanu sodu po reakcji 18 100 % - 75 % 25 % 0,25 mola fenolanu sodu ---- 25 % x (mol) fenolanu sodu -------- 75 % x 0,75 mola fenolanu sodu 1 mol fenolanu sodu : 1 mol salicylan sodu 0,75 mola fenolanu sodu: 0,75 mola salicylan sodu 32 2 mole gliceryny ---- 3 22,4 dm 3 3 mole gliceryny ---- x (dm 3 ) x 100,8 dm 3
5 b) - BrO 3 + 5 Br - + 6 H + 3 Br 2 + 3 H 2 O v 10 cm 3 0,01 dm 3 C m 0,02 mol/dm 3 C m n v n C m v n 0,02 mol/dm 3 0,01 dm 3-0,0002 mol BrO 3 1 mol BrO 3 - ----------- 3 mole Br 2 0,0002 mol BrO 3 - ---- x (mol) Br 2 x 0,0006 mola Br 2 tyle bromu powstało 41 I 2 + 2 S 2 O 2-3 2 I - 2- + S 4 O 6 v 12 cm 3 0,012 dm 3 C m 0,05 mol/dm 3 n 0,012 dm 3 0,05 mol/dm 3 2-0,0006 mola S 2 O 3 1 mol I 2 ---- 2 mole S 2 O 3 2- x (mol) ----- 0,0006 mola S 2 O 3 2- x 0,0003 mola I 2 Br 2 + 2 I - 2 Br - + I 2 1 mol I 2 1 molowi Br 2 0,0003 mola I 2 0,0003 mola Br 2 nadmiar bromu Ilość bromu, która przereagowała z fenolem 0,0006 mola 0,0003 mola 0,0003 mola Br 2 Na podstawie reakcji z podpunktu a): 1 mol fenolu ------- 3 mole Br 2 x (mol) fenolu ----- 0,0003 Br 2 x 0,0001 mola fenolu 1 mol fenolu ------------ 94 g 0,0001 mola fenolu ---- x (g) x 0,0094 g fenolu 43 22,4 dm 3 CO ---- 32 g CH 3 OH 112 dm 3 CO ----- x (g) x 160 g CH 3 OH dh 2O 1 g/cm 3 mh 2O 1 g/cm 3 400 cm 3 400 g CO + 2 H katalizator 2 CH 3 OH C p m s m r 100 % C p 160 g 160 g + 400 g 100% 28,57 %
6 3. Estry i tłuszcze Nr zad. 8 2 mole CH 3 OH ---- 1 mol H 2 SO 4 4 mole CH 3 OH ---- x (mol) H 2 SO 4 x 2 mol H 2 SO 4 tyle przereagowało 2 CH 3 OH + H 2 SO 4 (CH 3 ) 2 SO 4 + 2 H 2 O całkowita liczba moli H 2 SO 4 2 mole + 4 mole 6 moli C m n v 6 mol 3 dm 3 2 mol/dm3 kwas karboksylowy + alkohol ester + woda 15 Stężenie [mol/dm 3 ] kwas alkohol ester woda początkowe 3 4 - - przereagowało x x - - równowagowe 3 - x 4 - x x x ester 0,75 stosunek kwas 1 x 0,75 3 x 1 x 0,75 (3 - x) x 1,285 stężenie równowagowe kwasu: 3 - x 3-1,285 1,715 stężenie równowagowe alkoholu: 4 - x 4-1,285 2,715 stężenie równowagowe estru oraz wody x 1,285 K 1,285 1,285 1,715 2,715 0,356 a) % wiązań l.jodowa końcowa l.jodowa początkowa 70 100 % 100 % 58,3 % 120 24 b) 120 70 50 50 g jodu / 100 g tłuszczu 1 mol J 2 ------ 254 g (x) mol J 2 ---- 50 g x 0,2 mola J 2 - CH CH - + J 2 -CH(J)-CH(J)- - CH CH - + H 2 -CH 2 -CH 2 -
7 1 mol J 2 -------- 1 mol H 2 0,2 mola J 2 ---- 0,2 mola H 2 1 mol H 2 -------- 22,4 dm 3 0,2 mola H 2 ---- x (dm 3 ) x 4,48 dm 3 H 2 27 Stężenie [mol/dm 3 ] C 2 H 5 OH CH 3 COOH CH 3 COOC 2 H 5 H 2 O początkowe 2,5 1,5 - - przereagowało 0,985 0,985 - - równowagowe 2,5-0,985 1,515 1,5-0,985 0,515 0,985 0,985 K 0,985 0,985 1,515 0,515 1,24 6. Związki organiczne zawierające azot. Białka Nr zad. 23 COCl 2 + 2 NH 3 NH 2 -CO-NH 2 + 2 HCl 2 22,4 dm 3 ---- 60 g mocznika x (dm 3 ) ---------- 100 g mocznika x 74, 67 dm 3 74670 cm 3 mocznika lub 2 22400 cm 3 ---- 60 g mocznika x (cm 3 ) ------------ 100 g mocznika x 74667 cm 3 mocznika 7. Cukry Nr zad. 2 100% - 40% - 53% 7% - wodoru C : H : O 40 12 : 7 1 : 53 16 3,3 : 7 : 3,3 / : 3,3 1 : 2 : 1 CH 2 O Wzór empiryczny, natomiast nie jesteśmy w stanie na podstawie informacji zawartych w zadaniu ustalić wzoru rzeczywistego.
8 C 6 H 12 O 6 2 CH 3 CH 2 OH + 2 CO 2 m r d v m r 0,8 g/cm 3 250 cm 3 200 g 10 C p m s m r 100 % m s Cp m r 100% 90 200 100 180 g 180 g C 6 H 12 O 6 ---- 2 46 g etanolu x (g) C 6 H 12 O 6 ----- 180 g x 352,2 g CH 2 OH-(CHOH) 4 -CHO + 2 Ag(NH 3 ) 2 + + 3 OH - CH 2 OH-(CHOH) 4 -COO - + 2 Ag + 4 NH 3 + 2 H 2 O 13 1 mol Ag ----- 108 g x (mol) Ag ---- 60 g x 0,55 mola Ag 1 mol glukozy ------ 2 mole Ag y (mol) glukozy ---- 0,55 mola Ag y 0,277 mola glukozy m glukozy n M 0,277 mola 180 g/mol 50 g C p m s 100 % 50 100 % 50 % m r 100 14 17 1 mol (CH 2 O) n ---------- n 12 g C 0,63 mola (CH 2 O) n ---- 83,2 g C 0,63 12 n 83,2 7,56 n 83,2 n 11 11 at. C disacharyd 300000 t ----- 100 % x (t) ------------ 17 % x 51000 t 51000 t ---- 100 % y (t) --------- 94 % y 47940 t cukru (CH 2 O) n nc + nh 2 O
9 Arkusz pierwszy Nr zad. 2 Śr. masa (6,91 % 41 u) + (0,01% 40 u) + (93,08 39 u) 100 % 39,138 u 2 KNO 3 2 KNO 2 + O 2 p V n R T n p V 1013 20 0,36 mola O 2 R T 83,1 (273+ 400) 6 2 mole KNO 3 ---- 1 mol O 2 x (mol) KNO 3 ---- 0,36 mola O 2 x 0,72 mole KNO 3 1 mol KNO 3 ---------- 101 g 0,72 mole KNO 3 ---- z (g) z 72,72 g KNO 3 Dawka śmiertelna: 4 g/kg 70 kg 280 g 72,72 g < 280 g - Wyprażona ilość saletry nie jest śmiertelna dla 70 kilogramowego mężczyzny. 6,02 10 23 ---- 59 g Co 6,02 10 20 ---- 59 mg Co x --------------- 1,225 mg Co x 0,125 10 20 8 lub 8 10 20 4 10 20 2 10 20 0,5 10 20 0,25 10 20 0,125 10 20 6 cykli okres połowicznego rozpadu 6 5,3 31,8 lat Należy zaznaczyć na osi X wartość 32 (dokładniej 31,8) 12 3 A 2 B + 2 D V k [A] x [A o ] 2 mol/dm 3 [A t ] 0,5 mol/dm 3 po 2 sekundach 3 po 1 sekundzie po 2 sekundzie 2 mol/dm X 0,5 mol/dm 3 po 1 sekundzie [A] 1 mol/dm 3 Stężenie maleje dwukrotnie tylko gdy V k [A]
10 K 0,5 10-2 [B] [D] ½ A A B + D 13 K [B] [D] [A] K [1 2 A] [1 2 A] [A] K 1 4 A [C] [C] [A] 1 4 A2 A A 4 K A 4 0,5 10-2 0,02 mol/dm 3 BaCl 2 + H 2 SO 4 BaSO 4 + 2 HCl C p m s m r 100% m s C p m r 100% 0,125 % 186,4 g 100 % 0,233 g BaCl 2 14 1 mol BaCl 2 ------ 208 g x (mol) BaCl 2 ----- 0,233 g x 0,00112 mola BaCl 2 Występuje nadmiar kwasu siarkowego VI, zatem o wytrąceniu osadu decyduje [Ba 2+ ]. C m BaCl 2 n 0,00112 mol 0,00112 mol/dm 3 v 1 dm 3 [Ba 2+ ] 0,00112 mol/dm 3 [SO 2-4 ] [Ba 2+ ] [SO 2-4 ] [Ba 2+ ] 2 (0,00112) 2 1,2 10-6 1,2 10-6 > Ir BaSO 4 osad wytrąca się H 2 S 2 O 7 + H 2 O 2 H 2 SO 4 d m r v m r d v 1,84 g/cm 3 100 cm 3 184 g 16 C p m s m r 100% m s C p m r 100% 96 % 184 g 100 % 176,64 g mh 2S 2O 7 0,9 mola 178 g/mol 160,2 g 2 g oleum ---- 1 cm 3 160,4 g ------- y (cm 3 ) y 80,1 cm 3
11 H 2 2 H + + 2 e - Cl 2 + 2 e- 2 Cl - H 2 + Cl 2 2 HCl 22,4 dm 3 H 2 ---- 2 mole H + 44,8 dm 3 H 2 ---- x (mol) H + x 4 mol H + HCl H + + Cl - 4 mole HCl m HCl 4 36,5 g/mol 146 g HCl 22 dh 2O 1 g/cm 3 mh 2O 150 cm 3 1 g/cm 3 150 g 72,1 g HCl ---- 100 g H 2 O x (g) HCl ------ 150 g H 2 O x 108,15 g HCl - tyle ulegnie rozpuszczeniu 146 g 108,15 g 37,85 g HCl - tyle się ulotni 36,5 g HCl ----- 22,4 dm 3 37,85 g HCl ---- x dm 3 x 23,3 dm 3 HCl CH CH + 5 2 O 2 2 CO 2 + H 2 O 31 Δ H ΔH produktów - ΔH substratów Δ H (2 ΔH tw CO 2 + Δ H tw H 2 O) - ΔH tw C 2 H 2 Δ H 2 (-393,5) + (-285,8) 226,2-1299 kj/mol C 12 H 22 O 11 + H 2 O C 6 H 12 O 6 + C 6 H 12 O 6 C 6 H 12 O 6 + Cu(OH) 2 Cu 2 O + C 6 H 12 O 7 + 2 H 2 O 36 180 g C 6 H 12 O 6 ---- 143 g Cu 2 O x (g) C 6 H 12 O 6 ----- 28,6 g Cu 2 O x 36 g C 6 H 12 O 6 342 g C 12 H 22 O 11 ---- 2 180 g C 6 H 12 O 6 y (g) C 12 H 22 O 11 ----- 36 g C 6 H 12 O 6 y 34,2 g C 12 H 22 O 11 (to co uległo hydrolizie) % sacharozy y 50 34,2 50 68,4 %
12 Arkusz drugi Nr zad. N 2 + 3 H 2 2 NH 3 0,4 mol N 2 ---- 100 % x (mol) N 2 ----- 70 % x 0,28 mola N 2 tyle przereagowało 5 Stężenie [mol/dm 3 ] N 2 3 H 2 2 NH 3 początkowe 0,4 1,2 - przereagowało 0,28 0,84 - równowagowe 0,4 0,28 0,12 1,2 0,84 0,36 0,56 K 0,56 2 0,12 (0,36) 3 56 CaCl 2 x H 2 O MCaCl 2 111 g/mol 8 0,5 g CaCl 2 x H 2 O ---- 0,2760 g CaCl 2 x (g) CaCl 2 x H 2 O ---- 111 g CaCl 2 x 201 g CaCl 2 x H 2 O mh 2O 201 g 111 g 90 g H 2 O 90 g nh 2O 5 moli H 2O CaCl 2 5 H 2 O 18 g/mol Obliczenia należy wykonać dla NaOH α 1! nal 2(SO 4) 3 C m v 0,01 mol/dm 3 2 dm 3 0,02 mola Al 2 (SO 4 ) 3 10 1 mol Al 2 (SO 4 ) 3 ---- 5 moli jonów (2 mole Al 3+ i 3 mole SO 4 2- ) 0,02 mola Al 2 (SO 4 ) 3 ----- x (mol) jonów x 0,1 mola jonów 1 mol NaOH ------ 2 mole jonów ( Na + i OH - ) x (mol) NaOH ---- 0,02 mola jonów x 0,01 mola NaOH C m n v v n C m 0,01 mola 0,1 mol/dm 3 0,1 dm3
13 NaOH + HCl NaCl + H 2 O C m NaOH 0,05 mol/dm 3 C m HCl 0,15 mol/dm 3 v NaOH? v HCl 0,03 dm 3 n HCl C m v 0,15 mol/dm 3 0,03 dm 3 0,0045 mol HCl C m NaOH n NaOH v NaOH n NaOH C m NaOH v NaOH n NaOH 0,05 mol/dm 3 v NaOH ph 3 12 [H + ] 10-3 [H + ] nadmiar HCl v NaOH + v HCl n HCl n NaOH v NaOH + v HCl 10-3 0,0045 n NaOH 0,03+ v NaOH 0,0045 0,05 v NaOH 0,03+ v NaOH 0,001 (0,03 + v NaOH ) 0,0045 0,05 v NaOH 0,00003 + 0,001 v NaOH 0,0045 0,05 v NaOH 0,001 v NaOH + 0,05 v NaOH 0,0045 0,00003 v NaOH 0,088 dm 3 88 cm 3 Arkusz trzeci Nr zad. MBaCl 2 2H 2O 244 g/mol MBaCl 2 208 g/mol BaCl 2 + H 2 SO 4 BaSO 4 + HCl 7 244 g BaCl 2 2H 2 O -------- 208 g BaCl 2 0,6892 g BaCl 2 2H 2 O ---- x (g) BaCl 2 x 0,5875 g BaCl 2 1 mol BaCl 2 ------ 208 g x (mol) BaCl 2 ---- 0,5875 g x 0,002825 mola BaCl 2 CH 2SO 4 1 mol/dm 3 C n v v n C 0,002825 mola 0,002825 dm3 1 mol/dm3
14 0,002825 dm 3 ---- 100% x (dm 3 ) -------------150% x 0,00423 dm 3 4,23 cm 3 9 Ir CaSO 4 [Ca 2+ ] [SO 4 2- ] 1 mol Ca 2+ ------ 40 g x (mol) Ca 2+ ---- 0,01 g x 0,00025 mola Ca 2+ [SO 4 2- ] Ir CaSO 4 [Ca 2+ ] Ir SrSO 4 [Sr 2+ ] [SO 4 2- ] 1 mol Sr 2+ ---- 88 g x (mol) Sr 2+ ---- 0,01 g x 0,000114 mola Sr 2+ [SO 4 2- ] Ir SrSO 4 [Sr 2+ ] 9,1 10 6 2,5 10 4 3,6 10-2 mol/dm 3 CaSO 4 Ca 2+ + SO 4 2- SrSO 4 Sr 2+ + SO 4 2-3,2 10 7 1,14 10 4 2,8 10-3 mol/dm 3 BaSO 4 Ba 2+ 2- + SO 4 IrBaSO 4 [Ba 2+ ] [SO 2-4 ] 1 mol Ba 2+ ----- 137 g x (mol) Ba 2+ ---- 0,01 g x 0,000073 mola Ba 2+ [SO 2-4 ] Ir BaSO 4 1,1 10 10 1,5 [Ba 2+ ] 7,3 10 5 10-6 mol/dm 3 Siarczany wytrącają się w następującej kolejności: BaSO 4, SrSO 4, CaSO 4 18 25 78 g benzenu ---- 3 22,4 dm 3 H 2 S x (g) benzenu ---- 5,6 dm 3 H 2 S x 6,5 g benzen COCl 2 + 2 NH 3 NH 2 -CO-NH 2 + 2 HCl 2 22,4 dm 3 ---- 60 g mocznika x (dm 3 ) ---------- 100 g mocznika x 74, 67 dm 3 74670 cm 3 mocznika lub 2 22400 cm 3 ---- 60 g mocznika x (cm 3 ) ------------ 100 g mocznika x 74667 cm 3 mocznik
15