{"id":"chemia-2015-maj-matura-rozszerzona/zad/21","paper_id":"chemia-2015-maj-matura-rozszerzona","number":"21","points":2,"ptype":"open","subject":"chemia","category":"matura","year":2015,"month":"maj","level":"rozszerzona","text":"Zadanie 21. (0-2)\nZapisz, w formie jonowej skróconej, równania wszystkich reakcji zachodzących podczas\ntego doświadczenia, jeżeli produktem jednej z nich jest jon kompleksowy, w którym glin\nma liczbę koordynacyjną równą 4. Równania reakcji zapisz w kolejności, w jakiej\nzachodzą poszczególne procesy.","answer":null,"answer_text":"Zadanie 21. (0-2)\nII. Rozumowanie\ni zastosowanie nabytej\nwiedzy do\nrozwiązywania\nproblemów.\nIV etap edukacyjny - poziom rozszerzony\n7. Metale. Zdający:\n7.4) […] planuje […] doświadczenie, którego przebieg pozwoli\nwykazać, że […] wodorotlenek glinu wykazuje charakter\namfoteryczny.\n5. Roztwory i reakcje zachodzące w roztworach wodnych.\nZdający:\n5.10) Zdający pisze równania reakcji: […] wytrącania osadów\n[…] w formie […] jonowej ([…] skróconej).\nPoprawna odpowiedź\nAl\n3 + 3OH - → Al(OH)3 (↓)\nAl(OH)3 + OH - → [Al(OH)4] - lub Al(OH)3 + OH - → Al(OH)4\nSchemat punktowania\n2 p. - za poprawne napisanie dwóch równań reakcji we właściwej kolejności\n1 p. - za poprawne napisanie jednego równania reakcji\n0 p. - za błędne napisanie równań reakcji (błędne wzory reagentów, błędne współczynniki\nstechiometryczne, niewłaściwa forma zapisu) lub napisanie równań w niewłaściwej\nkolejności albo brak odpowiedzi.","solution":"## Poprawna odpowiedź:\n\nReakcje w kolejności zachodzenia (doświadczenie: dodawanie nadmiaru NaOH do roztworu soli glinu, np. \\ce{AlCl3}):\n\n**Reakcja 1 - strącenie osadu:**\n\\[\\ce{Al^3+ + 3OH- -> Al(OH)3 v}\\]\n\n**Reakcja 2 - rozpuszczenie osadu w nadmiarze NaOH (tworzenie jonu kompleksowego):**\n\\[\\ce{Al(OH)3 + OH- -> [Al(OH)4]-}\\]\n\n## Sposób 1 - Analiza amfoteryczności glinu krok po kroku\n\n**Kontekst doświadczenia:** Do roztworu zawierającego jony \\ce{Al^3+} dodajemy stopniowo roztwór NaOH. Obserwujemy najpierw powstawanie, a potem zanikanie osadu - klasyczny test na amfoteryczność.\n\n**Krok 1 - Co się dzieje na początku (małe stężenie OH⁻)?**\n\nJony glinu(III) reagują z jonami hydroksylowymi, tworząc trudno rozpuszczalny wodorotlenek:\n\n\\[\\ce{Al^3+ + 3OH- -> Al(OH)3 v}\\]\n\nOsad jest biały, galaretowaty. Reakcja zachodzi dopóki stosunek molowy \\ce{OH-} : \\ce{Al^3+} wynosi 3:1.\n\n**Krok 2 - Co się dzieje przy nadmiarze NaOH?**\n\nWodorotlenek glinu jest **amfoteryczny** - reaguje zarówno z kwasami, jak i z zasadami. W nadmiarze \\ce{OH-} osad się rozpuszcza:\n\n\\[\\ce{Al(OH)3 + OH- -> [Al(OH)4]-}\\]\n\nPowstaje jon tetrahydroksoglinianu(III): \\ce{[Al(OH)4]-}.\n\n**Dlaczego liczba koordynacyjna = 4?**\n\nW jonie \\ce{[Al(OH)4]-} centralny atom glinu jest otoczony przez **4 ligandy \\ce{OH-}** (cztery grupy hydroksylowe). Liczba koordynacyjna = liczba ligandów bezpośrednio związanych z centrum metalicznym = **4**. Geometria: czworościan (tetrahedron).\n\n## Sposób 2 - Weryfikacja przez bilans ładunków i atomów\n\n**Reakcja 1:**\n\n\\[\\ce{Al^3+ + 3OH- -> Al(OH)3 v}\\]\n\n- Lewa strona: ładunek \\(+3 + 3\\cdot(-1) = 0\\) ✓\n- Prawa strona: \\ce{Al(OH)3} - ładunek 0 ✓\n- Atomy: Al 1=1, O 3=3, H 3=3 ✓\n\n**Reakcja 2:**\n\n\\[\\ce{Al(OH)3 + OH- -> [Al(OH)4]-}\\]\n\n- Lewa strona: ładunek \\(0 + (-1) = -1\\)\n- Prawa strona: \\ce{[Al(OH)4]-} - ładunek \\(-1\\) ✓\n- Atomy: Al 1=1, O \\(3+1=4\\), H \\(3+1=4\\) ✓\n\nObydwa równania zbilansowane poprawnie.\n\n## Wzory z karty CKE\n\n> 📖 **Karta wzorów str. 14 - Tabela rozpuszczalności:**\n> \\ce{Al(OH)3} - trudno rozpuszczalny (\"t\") w wodzie.\n> Potwierdza, że w pierwszej reakcji \\ce{Al(OH)3} wytrąca się jako osad ↓.\n\n> 📖 **Karta wzorów str. 15 - Układ okresowy:**\n> Al, Z=13, konfiguracja: \\([Ne]\\,3s^2\\,3p^1\\) - glin należy do grupy 13, wykazuje amfoteryczność.\n> Brak osobnej tablicy dla liczb koordynacyjnych - to wiedza z zakresu chemii koordynacyjnej wymaganej programem rozszerzonym.\n\n## Typowe pułapki i uwagi\n\n> ⚠️ **Uwaga:** Nie pisz \\ce{Al(OH)4-} bez nawiasów kwadratowych! Jon kompleksowy zapisujemy obowiązkowo jako \\ce{[Al(OH)4]-} - nawiasy kwadratowe sygnalizują jon koordynacyjny. Brak nawiasów to błąd formalny.\n\n> ⚠️ **Uwaga:** Kolejność równań ma znaczenie! Zadanie wprost mówi \"w kolejności, w jakiej zachodzą\". Najpierw strącenie Al(OH)₃, dopiero potem jego rozpuszczenie. Odwrotna kolejność = błąd.\n\n> ⚠️ **Uwaga:** W formie jonowej skróconej pomijamy jony spektatorów (\\ce{Na+}, \\ce{Cl-}). Nie wolno pisać pełnych wzorów cząsteczkowych, np. \\ce{NaOH} → piszemy tylko \\ce{OH-}.\n\n> ⚠️ **Uwaga:** Liczba koordynacyjna 4 oznacza 4 ligandy - nie 4 atomy tlenu. Każdy ligand \\ce{OH-} jest jednoząbkowy (monodentat), więc 4 ligandy \\ce{OH-} = liczba koordynacyjna 4.","image":"img/chemia-2015-maj-matura-rozszerzona/zad-21.webp","solution_image":null,"topics":null,"page_from":11,"source":"ocr","answer_source":null,"answer_text_source":"ocr","solution_source":"maturazai","text_source":"ocr","source_label":"Chemia · Matura · maj 2015 (rozszerzona)","subject_label":"Chemia","category_label":"Matura","text_html":"

Zadanie 21. (0-2)
Zapisz, w formie jonowej skróconej, równania wszystkich reakcji zachodzących podczas
tego doświadczenia, jeżeli produktem jednej z nich jest jon kompleksowy, w którym glin
ma liczbę koordynacyjną równą 4. Równania reakcji zapisz w kolejności, w jakiej
zachodzą poszczególne procesy.

","answer_text_html":"

Zadanie 21. (0-2)
II. Rozumowanie
i zastosowanie nabytej
wiedzy do
rozwiązywania
problemów.
IV etap edukacyjny - poziom rozszerzony

\n
  1. Metale. Zdający:
\n

7.4) […] planuje […] doświadczenie, którego przebieg pozwoli
wykazać, że […] wodorotlenek glinu wykazuje charakter
amfoteryczny.

\n
  1. Roztwory i reakcje zachodzące w roztworach wodnych.
\n

Zdający:
5.10) Zdający pisze równania reakcji: […] wytrącania osadów
[…] w formie […] jonowej ([…] skróconej).
Poprawna odpowiedź
Al
3 + 3OH - → Al(OH)3 (↓)
Al(OH)3 + OH - → [Al(OH)4] - lub Al(OH)3 + OH - → Al(OH)4
Schemat punktowania
2 p. - za poprawne napisanie dwóch równań reakcji we właściwej kolejności
1 p. - za poprawne napisanie jednego równania reakcji
0 p. - za błędne napisanie równań reakcji (błędne wzory reagentów, błędne współczynniki
stechiometryczne, niewłaściwa forma zapisu) lub napisanie równań w niewłaściwej
kolejności albo brak odpowiedzi.

","solutions":[{"source":"maturazai","label":"maturazai.pl (AI)","kind":"text","html":"

Poprawna odpowiedź:

\n

Reakcje w kolejności zachodzenia (doświadczenie: dodawanie nadmiaru NaOH do roztworu soli glinu, np. \\ce{AlCl3}):

\n

Reakcja 1 - strącenie osadu:
\\[\\ce{Al^3+ + 3OH- -> Al(OH)3 v}\\]

\n

Reakcja 2 - rozpuszczenie osadu w nadmiarze NaOH (tworzenie jonu kompleksowego):
\\[\\ce{Al(OH)3 + OH- -> [Al(OH)4]-}\\]

\n

Sposób 1 - Analiza amfoteryczności glinu krok po kroku

\n

Kontekst doświadczenia: Do roztworu zawierającego jony \\ce{Al^3+} dodajemy stopniowo roztwór NaOH. Obserwujemy najpierw powstawanie, a potem zanikanie osadu - klasyczny test na amfoteryczność.

\n

Krok 1 - Co się dzieje na początku (małe stężenie OH⁻)?

\n

Jony glinu(III) reagują z jonami hydroksylowymi, tworząc trudno rozpuszczalny wodorotlenek:

\n

\\[\\ce{Al^3+ + 3OH- -> Al(OH)3 v}\\]

\n

Osad jest biały, galaretowaty. Reakcja zachodzi dopóki stosunek molowy \\ce{OH-} : \\ce{Al^3+} wynosi 3:1.

\n

Krok 2 - Co się dzieje przy nadmiarze NaOH?

\n

Wodorotlenek glinu jest amfoteryczny - reaguje zarówno z kwasami, jak i z zasadami. W nadmiarze \\ce{OH-} osad się rozpuszcza:

\n

\\[\\ce{Al(OH)3 + OH- -> [Al(OH)4]-}\\]

\n

Powstaje jon tetrahydroksoglinianu(III): \\ce{[Al(OH)4]-}.

\n

Dlaczego liczba koordynacyjna = 4?

\n

W jonie \\ce{[Al(OH)4]-} centralny atom glinu jest otoczony przez 4 ligandy \\ce{OH-} (cztery grupy hydroksylowe). Liczba koordynacyjna = liczba ligandów bezpośrednio związanych z centrum metalicznym = 4. Geometria: czworościan (tetrahedron).

\n

Sposób 2 - Weryfikacja przez bilans ładunków i atomów

\n

Reakcja 1:

\n

\\[\\ce{Al^3+ + 3OH- -> Al(OH)3 v}\\]

\n\n

Reakcja 2:

\n

\\[\\ce{Al(OH)3 + OH- -> [Al(OH)4]-}\\]

\n\n

Obydwa równania zbilansowane poprawnie.

\n

Wzory z karty CKE

\n
📖 Karta wzorów str. 14 - Tabela rozpuszczalności:
\\ce{Al(OH)3} - trudno rozpuszczalny ("t") w wodzie.
Potwierdza, że w pierwszej reakcji \\ce{Al(OH)3} wytrąca się jako osad ↓.
\n
📖 Karta wzorów str. 15 - Układ okresowy:
Al, Z=13, konfiguracja: \\([Ne]\\,3s^2\\,3p^1\\) - glin należy do grupy 13, wykazuje amfoteryczność.
Brak osobnej tablicy dla liczb koordynacyjnych - to wiedza z zakresu chemii koordynacyjnej wymaganej programem rozszerzonym.
\n

Typowe pułapki i uwagi

\n
⚠️ Uwaga: Nie pisz \\ce{Al(OH)4-} bez nawiasów kwadratowych! Jon kompleksowy zapisujemy obowiązkowo jako \\ce{[Al(OH)4]-} - nawiasy kwadratowe sygnalizują jon koordynacyjny. Brak nawiasów to błąd formalny.
\n
⚠️ Uwaga: Kolejność równań ma znaczenie! Zadanie wprost mówi "w kolejności, w jakiej zachodzą". Najpierw strącenie Al(OH)₃, dopiero potem jego rozpuszczenie. Odwrotna kolejność = błąd.
\n
⚠️ Uwaga: W formie jonowej skróconej pomijamy jony spektatorów (\\ce{Na+}, \\ce{Cl-}). Nie wolno pisać pełnych wzorów cząsteczkowych, np. \\ce{NaOH} → piszemy tylko \\ce{OH-}.
\n
⚠️ Uwaga: Liczba koordynacyjna 4 oznacza 4 ligandy - nie 4 atomy tlenu. Każdy ligand \\ce{OH-} jest jednoząbkowy (monodentat), więc 4 ligandy \\ce{OH-} = liczba koordynacyjna 4.
"}]}