Zadania maturalne z chemii
Z konfiguracji elektronowej atomu (w stanie podstawowym) pierwiastka X wynika, że w tym
atomie:
- elektrony rozmieszczone są na czterech powłokach elektronowych
- na podpowłoce 3d liczba elektronów sparowanych jest dwa razy mniejsza od liczby elektronów niesparowanych.
1.1.
Uzupełnij poniższą tabelę – wpisz symbol pierwiastka X, dane dotyczące jego położenia w układzie okresowym oraz symbol bloku konfiguracyjnego (energetycznego), do którego należy pierwiastek X.
| Symbol pierwiastka | Numer okresu | Numer grupy | Symbol bloku |
|---|---|---|---|
1.2.
Uzupełnij poniższy zapis (stosując schematy klatkowe), tak aby przedstawiał on konfigurację elektronową atomu w stanie podstawowym pierwiastka X. W zapisie tym uwzględnij numery powłok i symbole podpowłok. Podkreśl ten fragment konfiguracji, który nie występuje w konfiguracji elektronowej jonu X2+ (stan podstawowy).
1.1. (0–1)
Schemat punktowania
1 p. – za poprawne uzupełnienie wszystkich kolumn tabeli.
0 p. – za odpowiedź niepełną lub błędną albo brak odpowiedzi.
Poprawna odpowiedź
| Symbol pierwiastka | Numer okresu | Numer grupy | Symbol bloku |
|---|---|---|---|
| Fe | 4 lub IV lub czwarty | 8 lub VIII lub ósma | d |
1.2. (0–1)
Schemat punktowania
1 p. – za poprawne uzupełnienie zapisu prowadzące do przedstawienia konfiguracji elektronowej atomu w stanie podstawowym żelaza z uwzględnieniem numerów powłok i symboli podpowłok oraz podkreślenie fragmentu konfiguracji, który nie występuje w konfiguracji elektronowej jonu Fe2+.
0 p. – za odpowiedź niepełną lub błędną albo brak odpowiedzi.
Uwaga: Zwroty strzałek mogą być przeciwne; zwroty strzałek ilustrujących elektrony niesparowane na podpowłoce 3d muszą być takie same.
Miarą tendencji atomów do oddawania elektronów i przechodzenia w dodatnio naładowane jony jest energia jonizacji. Pierwsza energia jonizacji to minimalna energia potrzebna do oderwania jednego elektronu od atomu. Druga energia jonizacji jest minimalną energią potrzebną do usunięcia drugiego elektronu (z jednododatniego jonu).
Na wykresach przedstawiono zmiany pierwszej i drugiej energii jonizacji wybranych pierwiastków uszeregowanych według rosnącej liczby atomowej.
Na podstawie: P. Atkins, Chemia fizyczna, Warszawa 2007.
Uzupełnij poniższe zdania. Wybierz i zaznacz jedno określenie spośród podanych w każdym nawiasie.
- Lit ma wyższą wartość pierwszej energii jonizacji niż sód, ponieważ w jego atomie elektron walencyjny znajduje się (bliżej jądra / dalej od jądra) niż elektron walencyjny w atomie sodu. Oznacza to, że (łatwiej / trudniej) oderwać elektron walencyjny atomu litu niż elektron walencyjny atomu sodu.
- Wartości drugiej energii jonizacji berylu i magnezu są dużo (niższe / wyższe) niż wartości drugiej energii jonizacji litu i sodu, ponieważ atomy litowców po utracie jednego elektronu uzyskują trwałą konfigurację gazów szlachetnych. Atomy berylu, gdy oddają elektrony walencyjne, przechodzą w dodatnio naładowane jony o konfiguracji elektronowej helu, natomiast atomy magnezu – w dodatnio naładowane jony o konfiguracji elektronowej (argonu / neonu).
Schemat punktowania
1 p. – za poprawne uzupełnienie zdań (w dwóch akapitach).
0 p. – za odpowiedź niepełną lub błędną albo brak odpowiedzi.
Poprawna odpowiedź
- Lit ma wyższą wartość pierwszej energii jonizacji niż sód, ponieważ w jego atomie elektron walencyjny znajduje się (bliżej jądra / dalej od jądra) niż elektron walencyjny w atomie sodu. Oznacza to, że (łatwiej / trudniej) oderwać elektron walencyjny atomu litu niż elektron walencyjny atomu sodu.
- Wartości drugiej energii jonizacji berylu i magnezu są dużo (niższe / wyższe) niż wartości drugiej energii jonizacji litu i sodu, ponieważ atomy litowców po utracie jednego elektronu uzyskują trwałą konfigurację gazów szlachetnych. Atomy berylu, gdy oddają elektrony walencyjne, przechodzą w dodatnio naładowane jony o konfiguracji elektronowej helu, natomiast atomy magnezu – w dodatnio naładowane jony o konfiguracji elektronowej (argonu / neonu).
Dwa pierwiastki oznaczone literami X i Z leżą w czwartym okresie układu okresowego pierwiastków. Ponadto wiadomo, że w stanie podstawowym:
- atom pierwiastka X ma na ostatniej powłoce sześć elektronów;
- atom pierwiastka Z ma łącznie na ostatniej powłoce i na podpowłoce 3d sześć elektronów.
1.1.
Uzupełnij poniższą tabelę. Wpisz symbole pierwiastków X i Z, dane dotyczące ich położenia w układzie okresowym oraz symbol bloku konfiguracyjnego, do którego należy każdy z pierwiastków.
| Symbol pierwiastka | Numer grupy | Symbol bloku | |
|---|---|---|---|
| pierwiastek X | |||
| pierwiastek Z |
1.2.
Wybierz pierwiastek (X albo Z), którego atomy w stanie podstawowym mają większą liczbę elektronów niesparowanych. Uzupełnij poniższy zapis, tak aby przedstawiał on konfigurację elektronową atomu w stanie podstawowym wybranego pierwiastka. Zastosuj schematy klatkowe, podaj numery powłok i symbole podpowłok.
1.3.
Napisz wzór sumaryczny wodorku pierwiastka X oraz wzór sumaryczny tlenku pierwiastka Z, w którym ten pierwiastek przyjmuje maksymalny stopień utlenienia.
Wzór sumaryczny wodorku pierwiastka X: ……………………………
Wzór sumaryczny tlenku pierwiastka Z: ……………………………
1.1. (0–1)
Schemat punktowania
1 p. – za poprawne uzupełnienie wszystkich komórek tabeli.
0 p. – za odpowiedź niepełną lub błędną albo brak odpowiedzi.
Poprawna odpowiedź
| Symbol pierwiastka | Numer grupy | Symbol bloku | |
|---|---|---|---|
| pierwiastek X | Se | 16 | p |
| pierwiastek Z | Cr | 6 | d |
1.2. (0–1)
Schemat punktowania
1 p. – za poprawne napisanie konfiguracji elektronowej (zapis graficzny) atomu w staniepodstawowym chromu z uwzględnieniem numerów powłok i symboli podpowłok.
0 p. – za odpowiedź niepełną lub błędną albo brak odpowiedzi.
Poprawna odpowiedź
Uwaga: zwroty strzałek mogą być przeciwne.
1.3. (0–1)
Schemat punktowania
1 p. – za poprawne napisanie wzoru sumarycznego wodorku pierwiastka X oraz wzoru sumarycznego tlenku pierwiastka Z.
0 p. – za odpowiedź niepełną lub błędną albo brak odpowiedzi.
Poprawna odpowiedź
Wzór sumaryczny wodorku pierwiastka X: H2Se lub H2X lub SeH2 lub XH2
Wzór sumaryczny tlenku pierwiastka Z: CrO3 lub ZO3
Pierwiastki X i Z leżą w czwartym okresie układu okresowego. Pierwiastek X jest metalem, natomiast pierwiastek Z – niemetalem. W stanie podstawowym atomów obu tych pierwiastków tylko jeden elektron jest niesparowany. Znajduje się on na ostatniej powłoce. Niesparowany elektron atomu pierwiastka X znajduje się na innej podpowłoce niż niesparowany elektron
atomu pierwiastka Z. Ponadto wiadomo, że pierwiastek X tworzy tlenki o wzorach X2O i XO oraz że ten metal jest jednym z najlepszych przewodników ciepła i elektryczności. Pierwiastek Z występuje w postaci dwuatomowych cząsteczek.
1.1. (0–1)
Uzupełnij poniższą tabelę. Wpisz symbole pierwiastków X i Z, dane dotyczące ich położenia w układzie okresowym oraz symbol bloku konfiguracyjnego, do którego należy każdy z pierwiastków.
| Symbol pierwiastka | Numer grupy | Symbol bloku | |
|---|---|---|---|
| pierwiastek X | |||
| pierwiastek Z |
1.2. (0–1)
Przedstaw konfigurację elektronową jonu X2+ (stan podstawowy). Zastosuj skrócony zapis konfiguracji elektronowej z symbolem gazu szlachetnego.
……………………………………………………………………………………………………………
1.3. (0–1)
Dla cząsteczki Z2 określ liczbę: wiązań σ, wiązań π oraz wolnych par elektronowych.
| Liczba | ||
|---|---|---|
| wiązań σ | wiązań π | wolnych par elektronowych |
1.1. (0–1)
Schemat punktowania
1 p. – za poprawne uzupełnienie wszystkich komórek tabeli.
0 p. – za odpowiedź niepełną lub błędną albo brak odpowiedzi.
Poprawna odpowiedź
| Symbol pierwiastka | Numer grupy | Symbol bloku | |
|---|---|---|---|
| pierwiastek X | Cu | 11 | d |
| pierwiastek Z | Br | 17 | p |
1.2. (0–1)
Schemat punktowania
1 p. – za poprawne napisanie skróconej (z zastosowaniem symbolu argonu) konfiguracji elektronowej jonu Cu2+.
0 p. – za odpowiedź błędną albo brak odpowiedzi.
Poprawna odpowiedź
[Ar] 3d9lub
Uwaga! Zastosowanie zapisu klatkowego bez uwzględnienia numeru powłoki lub symbolu podpowłoki powoduje utratę punktu.
1.3. (0–1)
Schemat punktowania
1 p. – za poprawne podanie liczby wiązań σ i π oraz wolnych par elektronowych
w cząsteczce Br2.
0 p. – za odpowiedź niepełną lub błędną albo brak odpowiedzi.
Poprawna odpowiedź
| Liczba | ||
|---|---|---|
| wiązań σ | wiązań π | wolnych par elektronowych |
| 1 | 0 | 6 |
Anion tlenkowy O2– jest zasadą Brønsteda mocniejszą niż jon wodorotlenkowy OH–. Jon tlenkowy nie występuje w wodnych roztworach, ponieważ jako bardzo mocna zasada reaguje z cząsteczką wody.
Uzupełnij poniższe zdania. Wybierz i zaznacz jedno określenie spośród podanych w każdym nawiasie.
Aniony tlenkowe występują w sieci krystalicznej jonowych tlenków pierwiastków mających (małą / dużą) elektroujemność i należących do grup układu okresowego o numerach: (1 i 2 / 14 i 15 / 16 i 17). Ulegające reakcji z wodą tlenki tych pierwiastków tworzą roztwory o silnie (kwasowym / zasadowym) odczynie, a więc o (niskim / wysokim) pH.
Schemat punktowania 1 p. – za poprawne uzupełnienie wszystkich zdań. 0 p. – za odpowiedź niepełną lub niepoprawną albo brak odpowiedzi. Poprawna odpowiedź Aniony tlenkowe występują w sieci krystalicznej jonowych tlenków pierwiastków mających (małą / dużą) elektroujemność i należących do grup układu okresowego o numerach: (1 i 2 / 14 i 15 / 16 i 17). Ulegające reakcji z wodą tlenki tych pierwiastków tworzą roztwory o silnie (kwasowym / zasadowym) odczynie, a więc o (niskim / wysokim) pH.
Poniżej przedstawiono cztery wykresy ilustrujące zmianę wybranych wielkości fizycznych charakteryzujących pierwiastki chemiczne (z wyłączeniem gazów szlachetnych) w funkcji ich liczby atomowej.
Na podstawie: W. Mizerski, Tablice chemiczne, Warszawa 2004.
Podaj numer wykresu przedstawiającego zależność promienia atomowego od liczby atomowej i numer wykresu przedstawiającego zależność elektroujemności pierwiastków w skali Paulinga od liczby atomowej.
Numer wykresu przedstawiającego zależność promienia atomowego od liczby atomowej: ………….
Numer wykresu przedstawiającego zależność elektroujemności w skali Paulinga od liczby atomowej: ………….
Zasady oceniania
1 pkt – poprawny wybór i napisanie numerów obu wykresów.
0 pkt – odpowiedź niepełna lub niepoprawna albo brak odpowiedzi.
Poprawna odpowiedź
Numer wykresu przedstawiającego zależność promienia atomowego od liczby atomowej: IV
Numer wykresu przedstawiającego zależność elektroujemności w skali Paulinga od liczby atomowej: I
O dwóch pierwiastkach umownie oznaczonych literami X i Z wiadomo, że:
- oba przyjmują w związkach chemicznych taki sam maksymalny stopień utlenienia
- konfiguracja elektronowa atomu pierwiastka X w stanie wzbudzonym, który powstał w wyniku przeniesienia jednego z elektronów sparowanych na podpowłokę wyższą energetycznie i nieobsadzoną, może zostać przedstawiona w postaci zapisu:
- w stanie podstawowym atom pierwiastka Z ma łącznie na ostatniej powłoce i na podpowłoce 3d pięć elektronów.
1.1.
Wpisz do tabeli symbol pierwiastka X i symbol pierwiastka Z, numer grupy oraz symbol bloku konfiguracyjnego, do których należy każdy z pierwiastków.
| Symbol pierwiastka | Numer grupy | Symbol bloku konfiguracyjnego | |
|---|---|---|---|
| pierwiastek X | |||
| pierwiastek Z |
1.2.
Napisz wzór sumaryczny wodorku pierwiastka X oraz maksymalny stopień utlenienia, jaki przyjmują pierwiastki X i Z w związkach chemicznych.
Wzór sumaryczny wodorku pierwiastka X: ………
Maksymalny stopień utlenienia, jaki przyjmują pierwiastki X i Z w związkach chemicznych: ……..
1.3.
Przedstaw pełną konfigurację elektronową jonu Z2+ w stanie podstawowym. Zastosuj zapis z uwzględnieniem podpowłok.
……………………………………………………………………………………………………..
1.1. (0–2)
Zasady oceniania
2 pkt – poprawne uzupełnienie dwóch wierszy tabeli.
1 pkt – poprawne uzupełnienie jednego wiersza tabeli.
0 pkt – odpowiedź niespełniająca powyższych kryteriów albo brak odpowiedzi.
Poprawna odpowiedź
| Symbol pierwiastka | Numer grupy | Symbol bloku konfiguracyjnego | |
|---|---|---|---|
| pierwiastek X | P | 15 ALBO XV ALBO piętnasta | p |
| pierwiastek Z | V | 5 ALBO V ALBO piąta | d |
1.2. (0–1)
Zasady oceniania
1 pkt – poprawne podanie wzoru wodorku fosforu oraz maksymalnego stopnia utlenienia fosforu i wanadu.
0 pkt – odpowiedź niepełna lub niepoprawna albo brak odpowiedzi.
Poprawna odpowiedź
Wzór sumaryczny wodorku pierwiastka X: PH3 ALBO H3P ALBO XH3 ALBO H3X
Maksymalny stopień utlenienia, jaki przyjmują pierwiastki X i Z w związkach chemicznych:
(+)V ALBO (+)5
1.3. (0–1)
Zasady oceniania
1 pkt – poprawne napisanie konfiguracji elektronowej jonu V2+.
0 pkt – odpowiedź niepoprawna albo brak odpowiedzi.
Poprawna odpowiedź
1s22s22p63s23p63d3 ALBO 1s22s2p63s2p6d3
ALBO
Cyna występuje w postaci dwóch odmian: cyny szarej i cyny białej. Cyna biała jest metalem srebrzystobiałym, ciągliwym i kowalnym, cyna szara tworzy szary proszek. Cyna biała jest trwała w temperaturze powyżej 13,4°C, cyna szara jest trwała poniżej tej temperatury.
Na podstawie: A. Bielański, Podstawy chemii nieorganicznej, Warszawa 2010.
Wypełnij tabelę, wpisując literę P, jeżeli zdanie jest prawdziwe, lub literę F, jeżeli jest fałszywe.
| P/F | ||
|---|---|---|
| 1. | W temperaturze 25°C cyna występuje w postaci cyny białej, a w temperaturze 5°C – w postaci cyny szarej. | |
| 2. | Występowanie cyny w postaci dwóch odmian – cyny szarej i cyny białej – wpływa na wartość jej masy atomowej. | |
| 3. | Tworzenie ubytków w wyrobach cynowych może być spowodowane długotrwałym przechowywaniem tych wyrobów w temperaturze niższej niż 13,4°C. |
Schemat punktowania:
1 p. – poprawna ocena trzech zdań
0 p. – inna odpowiedź lub brak odpowiedzi
Poprawna odpowiedź:
| P/F | ||
|---|---|---|
| 1. | W temperaturze 25°C cyna występuje w postaci cyny białej, a w temperaturze 5°C – w postaci cyny szarej. | P |
| 2. | Występowanie cyny w postaci dwóch odmian – cyny szarej i cyny białej – wpływa na wartość jej masy atomowej. | F |
| 3. | Tworzenie ubytków w wyrobach cynowych może być spowodowane długotrwałym przechowywaniem tych wyrobów w temperaturze niższej niż 13,4°C. | P |
Przeprowadzono doświadczenie zilustrowane poniższym schematem.
Celem doświadczenia było odróżnienie dwóch, oznaczonych umownie literami X i Z, metali, z których wykonano płytki. Wiadomo, że jednym metalem był cynk, a drugim – nikiel. Po pewnym czasie obie płytki wyjęto z roztworów, osuszono i zważono. Stwierdzono, że zmieniła się tylko masa płytki wykonanej z metalu X.
Uzupełnij poniższe zdania. Wybierz i zaznacz właściwe określenie spośród podanych w każdym nawiasie oraz napisz w formie jonowej skróconej równanie zachodzącej reakcji.
Masa płytki wykonanej z metalu X się (zmniejszyła / zwiększyła).
Podczas przeprowadzonego doświadczenia przebiegła reakcja zilustrowana równaniem:
……………………………………………………………………………………………………..
Metalem Z był (cynk / nikiel).
Schemat punktowania
1 p. – za poprawne wskazanie określeń w każdym nawiasie i napisanie równania reakcji w formie jonowej skróconej.
0 p. – za odpowiedź niepełną lub błędną albo brak odpowiedzi.
Poprawna odpowiedź
Masa płytki wykonanej z metalu X się (zmniejszyła / zwiększyła).
Podczas przeprowadzonego doświadczenia przebiegła reakcja zilustrowana równaniem:
Zn + Fe2+ → Zn2+ + Fe
Metalem Z był (cynk / nikiel).
W poniższej tabeli zestawiono wybrane właściwości fizyczne potasu i wapnia.
| Nazwa pierwiastka | Temperatura topnienia, K | Gęstość, g ⋅ cm−3 |
|---|---|---|
| potas | 336,43 | 0,86 |
| wapń | 1115,00 | 1,55 |
Na podstawie: A. Bielański, Podstawy chemii nieorganicznej, Warszawa 2004.
Na podstawie informacji i układu okresowego pierwiastków uzupełnij poniższe zdania. Wybierz i zaznacz jedno właściwe określenie spośród podanych w każdym nawiasie.
- Węzły sieci krystalicznych wapnia, jak i potasu obsadzone są (dodatnio / ujemnie) naładowanymi jonami zwanymi rdzeniami atomowymi. Pomiędzy rdzeniami atomowymi obecne są słabo związane elektrony walencyjne, które mogą wędrować swobodnie przez kryształ metalu. Dlatego zarówno wapń, jak i potas odznaczają się (dużą / małą) przewodnością elektryczną.
- Temperatura topnienia wapnia jest (niższa / wyższa) niż temperatura topnienia potasu, co wynika między innymi (z silniejszego / ze słabszego) wiązania metalicznego, utworzonego z udziałem (mniejszej / większej) liczby elektronów walencyjnych.
Schemat punktowania
1 p. – za poprawne wskazanie określeń w każdym nawiasie (w dwóch akapitach).
0 p. – za odpowiedź niepełną lub błędną albo brak odpowiedzi.
Poprawna odpowiedź
- Węzły sieci krystalicznych wapnia, jak i potasu obsadzone są (dodatnio / ujemnie) naładowanymi jonami zwanymi rdzeniami atomowymi. Pomiędzy rdzeniami atomowymi obecne są słabo związane elektrony walencyjne, które mogą wędrować swobodnie przez kryształ metalu. Dlatego zarówno wapń, jak i potas odznaczają się (dużą / małą) przewodnością elektryczną.
- Temperatura topnienia wapnia jest (niższa / wyższa) niż temperatura topnienia potasu, co wynika między innymi (z silniejszego / ze słabszego) wiązania metalicznego, utworzonego z udziałem (mniejszej / większej) liczby elektronów walencyjnych.