O maturze z chemii - analiza trudnych dla

O MATURZE Z CHEMII –
ANALIZA TRUDNYCH DLA ZDAJĄCYCH
PROBLEMÓW
Jolanta Baldy
Politechnika Wrocławska, 6 listopada 2015 r.
Matura 2015 z chemii
w liczbach
Średni wynik procentowy
Województwo
dolnośląskie
Województwo
opolskie
Kraj
Nowa formuła
Stara formuła
48%
54%
(1743)
(777)
49%
55%
(624)
(242)
52%
56%
(27 813)
(11 117)
Poziom wykonania zadań
w obszarach wymagań ogólnych
(nowa formuła)
I. Wykorzystanie i tworzenie informacji
II. Rozumowanie i zastosowanie wiedzy do rozwiązywania problemów
III. Opanowanie czynności praktycznych
Procentowy rozkład wyników – nowa
formuła
Opis arkusza egzaminacyjnego z chemii
– nowa formuła
Arkusz egzaminacyjny z chemii składał się z 41 zadań
otwartych i zamkniętych, spośród których pięć składało się
z dwóch części, a jedno – z trzech części sprawdzających
różne umiejętności. Łącznie w arkuszu znalazło się 48
poleceń różnego typu.
Zadania sprawdzały umiejętności związane z:
 wyjaśnianiem procesów chemicznych,
 analizowaniem i przetwarzaniem informacji podanych
w formie tekstów, tabel lub schematów,
 dokonywaniem uogólnień i formułowaniem opinii
i wniosków,
 wykonywaniem obliczeń chemicznych.
Zadania wymagały wykazania się zdolnością rozumowania właściwego dla
chemii, rozwiązywania problemów chemicznych
Analiza trudnych dla zdających problemów
Zadanie 6. (0-1)
Substancje o tym samym typie wzoru chemicznego, tworzące ten sam typ sieci przestrzennej
i o takich samych lub bardzo zbliżonych rozmiarach komórki elementarnej, nazywamy
substancjami izomorficznymi. Mogą one tworzyć roztwory stałe, czyli kryształy mieszane.
Tworzenie kryształów mieszanych polega na tym, że atomy lub jony wykazujące taki sam
ładunek oraz zbliżone rozmiary mogą się wzajemnie zastępować w sieci przestrzennej.
KCl i KBr mają identyczne sieci przestrzenne i wykazują zdolność tworzenia stałych
roztworów. Natomiast w przypadku KCl i NaCl izomorfizm nie występuje mimo tego samego
typu sieci.
W tabeli podano wielkości promienia jonowego czterech jonów.
−
Cl −+
181 pm
−
Br
196 pm
+
K
138 pm
+
Na
102 pm
Na podstawie: A. Bielański, Podstawy chemii nieorganicznej, Warszawa 2002.
Wyjaśnij, dlaczego chlorek potasu i chlorek sodu nie mogą tworzyć kryształów
mieszanych.
Kationy
Ponieważ
różnica
kation
różnica
i kationy
sodu
wdługości
rozmiarze
i isodu
kation
promienia
znacznie
kryształów
potasu
KCl
mają
różnią
wynosi
i NaCl
różne
się jest
36
rozmiarami.
elektrujemności.
pm.
zbyt
duża.
Potas i potasu
sód
różnią
się
znacznie
rozmiarami
promienia
jonowego.
Ponieważ
kryształy
KCl
NaCl
nie
są substancjami
izomorficznymi.
Kryształy KCl i NaCl różnią się rozmiarem komórki elementarnej.
Łatwość zadania – 0,27
Informacja do wiązki zadań.
Przeprowadzono doświadczenie z udziałem dwóch różnych węglowodorów. W wyniku dwóch
odrębnych reakcji − jednej addycji, a drugiej substytucji − i przy użyciu odpowiednich
reagentów jako główny produkt każdej reakcji otrzymano 2-bromo-2-metylobutan.
Równania reakcji - rozwiązanie
zadania 25.
Zadanie 27. (0-1)
Łatwość zadania – 0,27
Wyjaśnij, dlaczego głównym produktem opisanych reakcji addycji i substytucji
jest ta sama monobromopochodna 2-metylobutanu (2-bromo-2-metylobutan).
Ponieważ
wyniku
reakcji
addycji
HBr
do
2-metylobut-1-en,
tak
samo
jak
wdowyniku
W
Wynika
Gdyż
reakcji
obie
to
zzachodziły
reakcje
reguły
brom
Markownikowa
przebiegały
ulega
przyłączeniu
i do
Zajcewa.
innych
doW
mechanizmów.
atomu
reakcji
addycji
który
do
węgla
ma atomów
więcej
przy
wiązaniu
podstawników
Ponieważ
wwaddycji
reakcji
addycji,
gdy
pęka
wiązanie
podwójne
wodór
przyczepia
się
doreakcji
węgla
Obie
reakcje
zgodnie
z według
regułą
Markownikowa.
Brom
przyłączał
się
węgla
W
reakcji
addycji
brom
przyłącza
się
atomu
węgla
z węgla,
mniejszą
ilością
wodoru.
substytucji
Br
2-metylobutanu
pod
wpływem
światła
powstaje
2-bromo-2-metylobutan.
alkilowych.
podwójnymi
W
bardziej
reakcji
uwodornionego
substytucji
brom
przyłącza
podstawia
się
łatwiej
wodór,
atom
aw
wreakcji
reakcji
wodoru
połączony
wodór
z atomem
2 dobrom
większą
ilością
wodorów,
aprzyłącza
wktórym
reakcji
substytucji
brom
idzie
do
węgla
osubstytucji
najwyższej
zzW
podwójnym
wiązaniem,
przy
było
mniej
wodorów,
aatomu
substytucji
podstawiał
reakcji
substytucji
się
do
III rzędowego
węgla.
węgla
odłącza
o wyższej
sięprzy
od węgla
rzędowości.
najmniej
uwodornionego.
rzędowości.
się
za wodór
węglu
III-rzędowym.
Zadanie 11. (0-1)
Dysponujesz niezbędnym sprzętem laboratoryjnym oraz następującymi
odczynnikami:
- mieszaniną dwóch soli: stałego chlorku magnezu i stałego chlorku sodu
- wodą destylowaną
- kwasem solnym
- wodnym roztworem wodorotlenku sodu.
Zaprojektuj doświadczenie, w wyniku którego otrzymasz czysty stały chlorek
magnezu.
Opisz kolejne etapy wykonania tego doświadczenia.
Etap
(Próbkę
I. MgCl
mieszaniny
chlorku →
magnezu
Mg(OH)i 2chlorku
+ 2NaCl
sodu rozpuścić w wodzie
2 + 2NaOH
Do
mieszaniny
wodę
destylowaną
i następnie
roztwór
NaOH
Do
mieszaniny soli
soli dodaję
dodajemy
wodny
roztwór NaOH.
Powstaje
Mg(OH)
destylowanej.)
2, który
ipo
mieszam.
Powstały
Przenoszę
osad
do probówki
dodaniu
wody 2destylowanej
rozpuści
się.
Do
zasady
Mg(OH)sodu.
Etap
Do
otrzymanego
II. Mg(OH)
roztworu
+ osad
2HClodsączam.
dodać
→nie
MgCl
(nadmiar)
wodorotlenku
2
2 + 2Hroztworu
2O
i podziałam
na Powstaje
niego osad
kwasem
dodatkiem
odrobiny
SOwodą).
dodajemy
HCl.
MgCl
i woda,zktórą
należy(i
odparować.
Odsączyć
wytrącony
wodorotlenku
magnezu
przemyćH2go
4, który
2solnym
2+ + 2Cl
— →
pobierze
w reakcji
wodę,
przez co otrzymam czysty MgCl2.
Etap
Do osadu
III. powstałą
Mg
wodorotlenku
magnezu
MgCl
się
2 dodać kwas solny (aż osad całkowicie
roztworzy).
Odparować wodę z uzyskanego roztworu.
Łatwość zadania – 0,32
Zadanie 31. (0-2)
Oblicz pH wodnego roztworu kwasu etanowego o stężeniu 6,0% masowych i gęstości
1,00 g ∙ cm −3 (t = 25 °C), dla którego stopień dysocjacji α < 5%. Wynik końcowy
zaokrąglij do pierwszego miejsca po przecinku.
Przykład poprawnej odpowiedzi:
Przyjmujemy założenie, że m r = 100 g
masa CH3COOH
m
cp = s ⋅ 100%
mr
6% ⋅ 100 g
m CH 3COOH =
=6g
100%
liczba moli CH3COOH
6g
m
n=
=
= 0,1 mola
M
60 g
stężenie molowe roztworu
0,1 mol ⋅ 1000 g ⋅ dm −3
n⋅d
n
Cm=
=
=
= 1 mol ∙ dm −3
100 g
Vr
mr
stężenie jonów H +
[CH 3 COO − ] ⋅ [H + ]
K=
[CH 3 COOH]
W stanie równowagi [CH3COO − ] = [H + ] = X
i [CH3COOH] = C m = C
więc K =
X2
C−X
X2
Ponieważ X<<C to (C– X) ≈ C, czyli K =
C
⇒X=
K ⋅ C = 1,8 ⋅ 10 −5 ⋅ 1 = 4,24 ∙ 10 −3 = 4,2 ∙ 10 −3
pH = –log (0,42 ∙ 10 −2 ) = 2 – (–0,377) = 2,377 ≈ 2,4
Rozwiązanie 1.
4,2 ·10–3 = 0,42 ·10?
Rozwiązanie 2.
Łatwość zadania – 0,21
Rozwiązanie 3.
Procentowy rozkład wyników do zadania 31.
100%
90%
80%
13,3%
14,4%
70%
60%
2 pkt
1 pkt
0 pkt
50%
40%
72,3%
30%
20%
10%
0%
z. 31 (max 2 pkt; łatwość 0,21)
Brom występuje w przyrodzie w postaci mieszaniny dwóch
izotopów o masach atomowych równych 78,92 u i 80,92 u. Średnia
masa atomowa bromu jest równa 79,90 u. […].
Zadanie 2. (0–1)
Mol jest jednostką liczności (ilości) materii. Liczbę drobin
odpowiadającą jednemu molowi nazywamy liczbą Avogadra.
Oblicz bezwzględną masę (wyrażoną w gramach) pojedynczej
cząsteczki bromu zbudowanej z atomów dwóch różnych izotopów.
Informacja do zadań 20.–22.
Do 200 gramów wodnego roztworu chlorku glinu o stężeniu 15%
(w procentach masowych) dodawano porcjami wodny roztwór wodorotlenku sodu zawierający
32 gramy NaOH, który całkowicie przereagował […].
Zadanie 20. (0–3)
Wykonaj obliczenia i na podstawie uzyskanego wyniku opisz wszystkie zmiany możliwe do
zaobserwowania podczas przebiegu tego doświadczenia.
Łatwość zadania – 0,37
Zadanie 22. (0–2)
Oblicz, ile gramów wodorotlenku glinu znajdowało się w kolbie po zakończeniu doświadczenia.
Łatwość zadania – 0,27
Procentowy rozkład wyników do zadania 20., 21. i 22.
100%
90%
80%
70%
60%
25,3%
28,7%
42,9%
2,8%
10,5%
2,7%
50%
17,0%
40%
30%
71,9%
58,1%
20%
40,1%
10%
0%
z. 20 (max 3 pkt)
z. 21 (max 2 pkt)
z. 22 (max 2 pkt)
3 pkt
2 pkt
1 pkt
0 pkt
Przyczyny trudności
w rozwiązywaniu zadań
 Niepoprawne interpretowanie informacji zawartej
w zadaniu, np. błędna interpretacja pojęć i wielkości
fizycznych.
 Brak umiejętności zaplanowania rozwiązania (szczególnie
w zadaniach złożonych).
 Niewystarczająca umiejętność posługiwania się językiem
pojęć stosowanych w chemii.
 Posługiwanie się schematycznymi rozwiązaniami (brak
refleksji, analizy).
 Brak umiejętności wyjaśniania, uzasadniania
i wnioskowania.
Pytania zgłoszone do Okręgowej
Komisji Egzaminacyjnej
 Czy zgodnie z podstawą programową w pytaniach maturalnych
nie będzie pytań z elektrochemii? W zbiorach zadań do nowej
podstawy programowej elektrochemia w dalszym ciągu
funkcjonuje.
 Czy w obliczeniach mas molowych należy uwzględniać wartości
z dokładnością do dwóch miejsc po przecinku (tak podane są
w tablicach maturalnych)?
Dziękuję za uwagę