m Matura-Online.pl Rozwiązania zadań maturalnych
MCHP-R0-100-2305 • Otwarte krótkie • 2 pkt • Trudność: ★★★☆☆

Zadanie 5

Matura z chemii, maj 2023, poziom rozszerzony

Wymaganie:

Wymagania egzaminacyjne 2023 i 2024 (zasady oceniania CKE). Wymagania ogólne: I. Pozyskiwanie, przetwarzanie i tworzenie informacji. Zdający: 1) […] przetwarza informacje z różnorodnych źródeł […]. II. Rozumowanie i zastosowanie nabytej wiedzy do rozwiązywania problemów. Zdający: 1) […] wyjaśnia przebieg procesów chemicznych; 5) wykorzystuje wiedzę i dostępne informacje do rozwiązywania problemów chemicznych […]. Wymagania szczegółowe: XII. Wstęp do chemii organicznej. Zdający: 1) na podstawie […] opisu budowy lub właściwości fizykochemicznych klasyfikuje dany związek chemiczny do: […] związków jednofunkcyjnych ([…] kwasów karboksylowych […], amidów) […]. XVI. Kwasy karboksylowe. Zdający: 1) […] rysuje wzory […] półstrukturalne (grupowe); 3) opisuje właściwości chemiczne kwasów karboksylowych na podstawie reakcji tworzenia: […] amidów; pisze odpowiednie równania reakcji […].

Treść zadania

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 5. (0–2)

Narysuj wzory półstrukturalne (grupowe) produktów opisanych reakcji ditlenku triwęgla z wodą i amoniakiem.

Wzór półstrukturalny produktu reakcji C₃O₂ z wodą Wzór półstrukturalny produktu reakcji C₃O₂ z amoniakiem

Źródło: arkusz CKE MCHP-R0-100-2305. Otwórz oryginalny PDF

Rozwiązanie

Rozwiązanie z zasad oceniania CKE 2023 (s. 8):

  • produkt reakcji C₃O₂ z wodą (kwas propanodiowy, kwas malonowy): HOOC–CH₂–COOH
  • produkt reakcji C₃O₂ z amoniakiem (diamid kwasu propanodiowego): H₂NOC–CH₂–CONH₂

W zasadach oceniania wzory zapisano pionowo: COOH / CH₂ / COOH oraz CONH₂ / CH₂ / CONH₂.

Równania reakcji (dla przejrzystości, nie są wymagane w zadaniu):

  • C₃O₂ + 2H₂O → HOOC–CH₂–COOH
  • C₃O₂ + 2NH₃ → H₂NOC–CH₂–CONH₂

Zasady przyznawania punktów:

  • 2 pkt — poprawne narysowanie wzoru produktu reakcji z wodą oraz wzoru produktu reakcji z amoniakiem w postaci półstrukturalnej (grupowej),
  • 1 pkt — poprawne narysowanie jednego ze wzorów półstrukturalnych (grupowych),
  • 0 pkt — odpowiedź niespełniająca powyższych kryteriów albo brak odpowiedzi.
Typowy błąd / pułapka
  • Zasady oceniania CKE: za napisanie wzorów szkieletowych zamiast półstrukturalnych (grupowych) zdający traci 1 pkt.
  • Każda reakcja daje jeden produkt — cząsteczka C₃O₂ przyłącza dwie cząsteczki wody (albo amoniaku), a wszystkie trzy atomy węgla zostają w jednym łańcuchu. Kwas ma więc trzy atomy węgla (dwie grupy –COOH i grupę –CH₂–), a nie np. dwie cząsteczki kwasu octowego.
  • Produktem reakcji z amoniakiem jest diamid (–CONH₂), a nie sól amonowa (–COONH₄) — tak podano w informacji do zadania.

Rozwiązanie

Krok 1. Ustal liczbę atomów węgla w produkcie

Według informacji do zadania w każdej reakcji powstaje jeden produkt. Łańcuch trzech atomów węgla z C₃O₂ (O=C=C=C=O) przechodzi więc w całości do produktu. Skrajne atomy węgla (połączone z tlenem) stają się atomami węgla grup funkcyjnych, a środkowy — grupą –CH₂–.

Krok 2. Produkt reakcji z wodą — kwas dikarboksylowy

Do każdego z dwóch wiązań C=C przyłącza się cząsteczka wody: atom wodoru trafia do środkowego atomu węgla, a grupa –OH do skrajnego. Powstają dwie grupy karboksylowe:

C₃O₂ + 2H₂O → HOOC–CH₂–COOH

To kwas propanodiowy (kwas malonowy).

Krok 3. Produkt reakcji z amoniakiem — diamid

Analogicznie przyłączają się dwie cząsteczki NH₃ (atom wodoru do środkowego atomu węgla, grupa –NH₂ do skrajnego):

C₃O₂ + 2NH₃ → H₂NOC–CH₂–CONH₂

To diamid kwasu propanodiowego — każda grupa –COOH kwasu z kroku 2 jest tu zastąpiona grupą –CONH₂.

Krok 4. Odpowiedź

Produkt reakcji C₃O₂ z wodąProdukt reakcji C₃O₂ z amoniakiem
HOOC–CH₂–COOHH₂NOC–CH₂–CONH₂

Wzory muszą być półstrukturalne (grupowe), nie szkieletowe.

Rozumiesz, jak to rozwiązać?

Przećwicz podobne typy zadań w aplikacji

matury-online.pl ma tysiące zadań pogrupowanych po dziedzinach. Sprawdź, czy temat „ditlenek triwęgla C3O2, kwas malonowy, diamid kwasu malonowego, wzory półstrukturalne” zrobisz samodzielnie.

Otwórz matury-online.pl