Zadania maturalne z chemii – Budowa cząsteczek i oddziaływania – liceum

2025 VI (f.2023) Zadanie 5. (0–2)
Ciała stałe można podzielić na krystaliczne i na bezpostaciowe. Kryształy klasyfikuje się ze względu na rodzaj oddziaływań między tworzącymi je drobinami.
Poniżej wymieniono nazwy substancji tworzących kryształy w stałym stanie skupienia.
jod  diament  tlenek sodu  magnez  woda (lód)
Spośród podanych substancji wybierz wszystkie tworzące kryształy jonowe, kryształy kowalencyjne lub kryształy molekularne. Wpisz ich nazwy w odpowiednie pola tabeli.

2025 VI (f.2023)  Zadanie 4. (0–2)
Poniżej przedstawiono wzór opisujący jedną ze struktur elektronowych cząsteczki N₂O.

Uzupełnij tabelę. Określ typ hybrydyzacji orbitali walencyjnych atomu centralnego azotu (sp, sp², sp³) i kształt cząsteczki (liniowa, kątowa) oraz wpisz, ile wiązań σ i π występuje w cząsteczce N₂O o przedstawionej strukturze.

2025 V f.23 / Zadanie 5. 
W odpowiednich warunkach fluorowce mogą ze sobą reagować i tworzyć tzw. związki międzyhalogenowe o wzorze ogólnym AX_y, w którym y przyjmuje wartość 1, 3, 5 lub 7. W tym wzorze A oznacza pierwiastek o mniejszej elektroujemności, a X – pierwiastek o większej elektroujemności. Przykładem związku międzyhalogenowego jest trichlorek jodu o wzorze ICl₃.
^{Na podstawie: A. Bielański, Podstawy chemii nieorganicznej, Warszawa 2018.}

Zadanie 5.2. (0–2) 
Metoda VSEPR pozwala określać kształt cząsteczek zbudowanych z atomów pierwiastków grup 1.–2. oraz 13.–18. W cząsteczce należy wyróżnić atom centralny (np. atom tlenu w cząsteczce H₂O) i ustalić liczbę wolnych par elektronowych na jego zewnętrznej powłoce (y). Następnie trzeba zsumować liczbę podstawników związanych z atomem centralnym (x) i liczbę jego wolnych par elektronowych (y). W ten sposób otrzymuje się tzw. liczbę przestrzenną (L_p= x + y), która decyduje o kształcie cząsteczki. Ponieważ zarówno wolne, jak i wiążące pary elektronowe wzajemnie się odpychają, wszystkie elementy składające się na liczbę przestrzenną (podstawniki i wolne pary elektronowe) zajmują jak najbardziej odległe od siebie położenia wokół atomu centralnego.
^{Na podstawie: R.J. Gillespie, Coordination Chemistry Reviews, 252 (2008) 1315, oraz J.D. Lee, Zwięzła chemia nieorganiczna, Warszawa 1997.}

Przedstawiony obok model jest ilustracją kształtu cząsteczki zbudowanej z atomu centralnego związanego z trzema podstawnikami (x=3), dla Lp=4.

Narysuj wzór elektronowy cząsteczki trichlorku jodu ICl₃. Zaznacz kreskami pary elektronowe wiązań chemicznych oraz wolne pary elektronowe. Następnie rozstrzygnij, czy przedstawiony model jest ilustracją kształtu cząsteczki ICl₃. Napisz wartość liczby przestrzennej cząsteczki ICl₃.

Wzór elektronowy: .....................................
Rozstrzygnięcie: .………………..………………
Liczba przestrzenna ICl₃: L_p=

2023 V (f.2023) / Zadanie 3. (0–1)
Węgiel tworzy kilka odmian alotropowych, które różnią się strukturą krystaliczną. Są wśród nich diament, grafit i fulereny.
Oceń prawdziwość poniższych zdań. Zaznacz P, jeśli zdanie jest prawdziwe, albo F – jeśli jest fałszywe.
1.Odmienna budowa wewnętrzna diamentu, grafitu i fulerenów jest przyczyną różnic ich właściwości chemicznych, przy zachowaniu identycznych właściwości fizycznych. P F
2.W krysztale diamentu każdy z atomów węgla tworzy kowalencyjne wiązania σ z czterema otaczającymi go atomami. P F

2024 V (f.2023) / Informacja do zadań 3.–4.
Energia sieciowa związków jonowych to ilość energii potrzebna do rozłożenia jednego mola krystalicznej substancji na jony leżące nieskończenie daleko od siebie. Jej wartość zależy od rozmiarów jonów i ich ładunków. Wraz ze wzrostem energii sieciowej rosną wartości temperatury topnienia substancji krystalicznych.
W tabeli przedstawiono wartości energii sieciowej halogenków wybranych litowców.

^{Na podstawie: A. Bielański, Podstawy chemii nieorganicznej, Warszawa 2018}.

Zadanie 3. (0–1)
Uzupełnij poniższe zdania. Wybierz i zaznacz jedną odpowiedź spośród podanych w każdym nawiasie.

Energia sieciowa x chlorku litu wynosi około (640 / 740 / 840) kJ ∙ mol⁻¹, a energia sieciowa y bromku sodu wynosi około (640 / 740 / 840) kJ ∙ mol⁻¹.
Temperatura topnienia chlorku sodu jest równa 801 ^oC, a temperatura topnienia jodku sodu jest równa (662 / 882) ^oC.

Zadanie 4. (0–1)
W poniższej tabeli przedstawiono wartości energii sieciowej dwóch związków oraz promieni tworzących je jonów.

^{Na podstawie: A. Bielański, Podstawy chemii nieorganicznej, Warszawa 2018.}

Wyjaśnij, dlaczego – mimo zbliżonych rozmiarów jonów – energia sieciowa tlenku magnezu różni się znacznie od energii sieciowej fluorku litu.
………………………………………………

2024 V (f.2023) / Zadanie 5. (0–1)
Liczba koordynacyjna to liczba najbliższych atomów lub jonów otaczających dany atom lub jon w sieci krystalicznej kryształu.
Tlenek germanu(IV) jest krystalicznym ciałem stałym. Istnieje w dwóch odmianach: alfa, α-GeO₂, oraz beta, β-GeO₂. Fragmenty struktur obu odmian przedstawiono poniżej (atomy Ge – szare, atomy O – czerwone).

Uzupełnij zdania. Wybierz i zaznacz jedną odpowiedź spośród podanych w każdym nawiasie.
W odmianie α-GeO₂ liczba koordynacyjna dla atomu germanu wynosi (dwa / cztery / sześć). W strukturze odmiany β-GeO₂ dla orbitali walencyjnych atomu germanu zakłada się hybrydyzację (sp² / sp³).

2024 VI (f.2023) / Zadanie 2.
Gal tworzy trihalogenki, np. chlorek galu(III). W fazie stałej chlorek galu(III) występuje głównie w postaci dimerów, a w fazie gazowej – jako mieszanina dimerów i monomerów. Monomer chlorku galu(III) jest płaską cząsteczką, w której wszystkie atomy chloru są równocenne. Model dimeru przedstawiono na rysunku.

^{Na podstawie: CRC Handbook of Chemistry and Physics 97th Edition, CRC Press 2017.}

Zadanie 2.1. (0–1)
Narysuj wzór elektronowy monomeru chlorku galu(III). Zaznacz kreskami wiążące i wolne pary elektronowe.

Wzór monomeru chlorku galu(III) .........................................

Zadanie 2.2. (0–1)
Uzupełnij tabelę. Napisz, jaki typ hybrydyzacji (sp, sp² albo sp³) przypisuje się orbitalom walencyjnym atomu galu w monomerze oraz w dimerze chlorku galu(III).

Zadanie 2.3. (0–1)
Wyjaśnij, dlaczego monomery chlorku galu(III) mają zdolność łączenia się w dimery. Uwzględnij sposób powstawania wiązań, dzięki którym z monomeru chlorku galu(III) powstaje dimer.
.....................................

2024 VI (f.2023) / Zadanie 3.
Tytan jest lekkim metalem odpornym na korozję. W zależności od stopnia utlenienia tytanu chlorki tego pierwiastka odznaczają się różnymi właściwościami fizycznymi. Wartości temperatury topnienia i temperatury wrzenia dwóch związków tytanu z chlorem zestawiono w poniższej tabeli.

Reakcja tlenku tytanu(IV) – o wzorze TiO₂ – z tetrachlorometanem w temperaturze 500 °C prowadzi do powstania chlorku tytanu(IV) oraz tlenku węgla(IV) (reakcja 1.). Z kolei chlorek tytanu(II) – jako jedyny produkt reakcji – można otrzymać w wyniku przepuszczania par chlorku tytanu(IV) w temperaturze 1040 °C nad metalicznym tytanem (reakcja 2.).
^{Na podstawie: L. Kolditz, Chemia nieorganiczna, Warszawa 1994.}

Zadanie 3.3. (0–1)
Uzupełnij poniższe zdania. Wybierz i zaznacz jedno określenie spośród podanych w każdym nawiasie.
Sieć krystaliczna metalicznego tytanu składa się z (atomów / kationów) otoczonych chmurą zdelokalizowanych elektronów. W sieci krystalicznej chlorku tytanu(II) obecne są (atomy / jony). Ze wzrostem stopnia utlenienia tytanu w chlorkach (maleje / rośnie) jonowy charakter wiązania.

2023 V (f.2023) / Informacja do zadań 4.–5.
Ze względu na zdolność atomów węgla do łączenia się w łańcuchy ten pierwiastek tworzy z tlenem nie tylko związki takie jak CO i CO₂, lecz także mniej typowe połączenia. Jednym z nich jest ditlenek triwęgla o wzorze sumarycznym C₃O₂. Cząsteczka tego związku ma budowę liniową, atomami wewnętrznymi są w niej atomy węgla, a skrajnymi – atomy tlenu. Ditlenek triwęgla reaguje zarówno z wodą, jak i z amoniakiem. W każdej z tych reakcji powstaje jeden produkt. W reakcji z wodą tworzy się kwas dikarboksylowy, a w reakcji z amoniakiem – diamid tego kwasu.
^{Na podstawie: J.E. House, Inorganic Chemistry, Elsevier, 2008.}
Zadanie 4. (0–2) Narysuj wzór elektronowy cząsteczki C₃O₂ (zaznacz kreskami wiązania chemiczne i wolne pary elektronowe). Uzupełnij poniższe zdania. Wybierz i zaznacz jedną odpowiedź spośród podanych w każdym nawiasie.
Wzór elektronowy: ......................................

Aby wyjaśnić budowę cząsteczki C₃O₂, hybrydyzację typu sp przypisuje się orbitalom walencyjnym (trzech atomów / dwóch atomów / jednego atomu) węgla. Liczba wiązań σ w cząsteczce C₃O₂ wynosi (2 / 4 / 6 / 8).

2023 V (f.2015) / Zadanie 4. (0–1)
Z podanego zbioru:
NH₄⁺    H₂O    BCl₃    CH₄   
wybierz i napisz wzór tej drobiny, w której:
1. orbitalom walencyjnym atomu centralnego przypisuje się hybrydyzację sp².
.........................
2. atom centralny może być akceptorem pary elektronowej. ..........................
…………………