{"id":"chemia-2015-maj-matura-rozszerzona/zad/23.1","paper_id":"chemia-2015-maj-matura-rozszerzona","number":"23.1","points":2,"ptype":"open","subject":"chemia","category":"matura","year":2015,"month":"maj","level":"rozszerzona","text":"Zadanie 23.1. (0-2)\nNapisz w formie jonowej, z uwzględnieniem liczby oddawanych lub pobieranych\nelektronów (zapis jonowo-elektronowy), równania procesów redukcji i utleniania\nzachodzących podczas tej przemiany.\nRównanie procesu redukcji:\nRównanie procesu utleniania:","answer":null,"answer_text":"Zadanie 23.1. (0-2)\nPoprawna odpowiedź\nRównanie procesu redukcji:\nMnO -\n4 + 8H+ + 5e- → Mn2+ + 4H2O ( x 2)\nRównanie procesu utleniania:\n(COOH)2 → 2CO2 + 2H+ + 2e- ( x 5)\nSchemat punktowania\n2 p. - za poprawne napisanie dwóch równań reakcji w formie jonowo-elektronowej.\n1 p. - za poprawne napisanie jednego równania reakcji.\n0 p. - za błędne napisanie obu równań reakcji lub błędne przyporządkowanie równań albo\nbrak odpowiedzi.","solution":"## Poprawna odpowiedź\n\n**Redukcja:**\n\\[\\ce{MnO4- + 8H+ + 5e- -> Mn^{2+} + 4H2O}\\]\n\n**Utlenianie:**\n\\[\\ce{(COOH)2 -> 2CO2 + 2H+ + 2e-}\\]\n\n## Sposób 1 - Wyznaczenie stopni utlenienia i bilans elektronowy\n\n**Krok 1: Ustalamy stopnie utlenienia pierwiastków zmieniających wartościowość.**\n\nW \\(\\ce{MnO4-}\\):\n\\[x + 4 \\cdot (-2) = -1 \\implies x = +7\\]\n\nW \\(\\ce{Mn^{2+}}\\): stopień utlenienia = \\(+2\\).\n\n**Mn redukuje się: \\(+7 \\to +2\\), zysk 5 elektronów** → redukcja.\n\nW kwasie szczawiowym \\(\\ce{(COOH)2}\\) (wzór sumaryczny \\(\\ce{C2H2O4}\\)):\n\\[2x + 2(+1) + 4(-2) = 0 \\implies 2x = +6 \\implies x = +3\\]\n\nW \\(\\ce{CO2}\\): stopień utlenienia C = \\(+4\\).\n\n**C utlenia się: \\(+3 \\to +4\\), utrata 1 elektronu na atom C; w cząsteczce są 2 atomy C → utrata 2 elektronów** → utlenianie.\n\n**Krok 2: Piszemy równanie redukcji (w środowisku kwasowym).**\n\nMn przechodzi \\(+7 \\to +2\\). Po lewej \\(\\ce{MnO4-}\\), po prawej \\(\\ce{Mn^{2+}}\\).\n\n- Mangan: 1 atom po obu stronach ✓\n- Tlen: 4 atomy O po lewej → wyrównujemy \\(4\\,\\ce{H2O}\\) po prawej\n- Wodór: dodajemy \\(8\\,\\ce{H+}\\) po lewej\n- Ładunek: \\(-1 + 8\\cdot(+1) = +7\\) po lewej; \\(+2\\) po prawej → różnica = 5, dodajemy \\(5e^-\\) po lewej\n\n\\[\\boxed{\\ce{MnO4- + 8H+ + 5e- -> Mn^{2+} + 4H2O}}\\]\n\nSprawdzenie ładunku: \\(-1 + 8 - 5 = +2 = +2\\) ✓\n\n**Krok 3: Piszemy równanie utleniania.**\n\nWęgiel przechodzi \\(+3 \\to +4\\), 2 atomy C → łącznie \\(2e^-\\) oddane.\n\n- Węgiel: 2 atomy po obu stronach ✓\n- Tlen: 4 atomy po obu stronach ✓\n- Wodór: 2 atomy H po lewej (\\(\\ce{(COOH)2}\\)) → \\(2\\,\\ce{H+}\\) po prawej\n- Ładunek: \\(0\\) po lewej; \\(+2 - 2 = 0\\) po prawej ✓\n\n\\[\\boxed{\\ce{(COOH)2 -> 2CO2 + 2H+ + 2e-}}\\]\n\n## Sposób 2 - Weryfikacja przez złożenie równania całkowitego\n\nAby elektrony się skróciły: \\(\\text{NWW}(5,\\, 2) = 10\\)\n\nMnożymy:\n- redukcja × 2: \\(\\ce{2MnO4- + 16H+ + 10e- -> 2Mn^{2+} + 8H2O}\\)\n- utlenianie × 5: \\(\\ce{5(COOH)2 -> 10CO2 + 10H+ + 10e-}\\)\n\nSumujemy i skracamy \\(10e^-\\) oraz \\(10\\,\\ce{H+}\\):\n\n\\[\\ce{2MnO4- + 5(COOH)2 + 6H+ -> 2Mn^{2+} + 10CO2 + 8H2O}\\]\n\nSprawdzamy bilans:\n\n| Element | Lewa | Prawa |\n| Mn | 2 | 2 ✓ |\n| C | 10 | 10 ✓ |\n| O | 8+20 = 28 | 20+8 = 28 ✓ |\n| H | 10+6 = 16 | 16 ✓ |\n| Ładunek | -2+6 = **+4** | +4 **✓** |\n\nZgadza się - oba równania połówkowe są poprawne.\n\n## Wzory z karty CKE\n\n📖 **Karta wzorów str. 12 - Potencjały standardowe redukcji:**\n\\(E°(\\ce{MnO4-/Mn^{2+}}) = +1{,}507 \\text{ V}\\)\nWartość ta potwierdza, że \\(\\ce{MnO4-}\\) jest silnym utleniaczem - spontanicznie utlenia kwas szczawiowy.\n\n📖 **Karta wzorów str. 15 - Układ okresowy:**\nMangan (Mn, \\(Z = 25\\)) - element przejściowy o typowych stopniach utlenienia \\(+2, +4, +7\\). Odczytujemy stąd, że \\(\\ce{Mn^{2+}}\\) to trwały produkt w środowisku kwaśnym (a nie \\(\\ce{MnO2}\\) jak w obojętnym).\n\n## Typowe pułapki i uwagi\n\n> ⚠️ **Uwaga:** W środowisku **kwaśnym** produktem redukcji \\(\\ce{MnO4-}\\) jest **\\(\\ce{Mn^{2+}}\\)** (bezbarwny), a NIE \\(\\ce{MnO2}\\) (brunatny osad - środowisko obojętne) ani \\(\\ce{MnO4^{2-}}\\) (zasadowe). Środowisko decyduje o produkcie!\n\n> ⚠️ **Uwaga:** Przy bilansowaniu tlenu i wodoru w środowisku kwaśnym używamy **tylko \\(\\ce{H2O}\\) i \\(\\ce{H+}\\)** - nigdy \\(\\ce{OH-}\\). Użycie \\(\\ce{OH-}\\) to błąd skutkujący odjęciem punktu.\n\n> ⚠️ **Uwaga:** Łatwo zapomnieć, że w cząsteczce kwasu szczawiowego są **2 atomy węgla**, więc oddaje ona **2 elektrony** (nie 1). Kontroluj zawsze liczbę atomów i ładunek po obu stronach.","image":"img/chemia-2015-maj-matura-rozszerzona/zad-23.1.webp","solution_image":null,"topics":null,"page_from":12,"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":"<p>Zadanie 23.1. (0-2)<br>Napisz w formie jonowej, z uwzględnieniem liczby oddawanych lub pobieranych<br>elektronów (zapis jonowo-elektronowy), równania procesów redukcji i utleniania<br>zachodzących podczas tej przemiany.<br>Równanie procesu redukcji:<br>Równanie procesu utleniania:</p>","answer_text_html":"<p>Zadanie 23.1. (0-2)<br>Poprawna odpowiedź<br>Równanie procesu redukcji:<br>MnO -<br>4 + 8H+ + 5e- → Mn2+ + 4H2O ( x 2)<br>Równanie procesu utleniania:<br>(COOH)2 → 2CO2 + 2H+ + 2e- ( x 5)<br>Schemat punktowania<br>2 p. - za poprawne napisanie dwóch równań reakcji w formie jonowo-elektronowej.<br>1 p. - za poprawne napisanie jednego równania reakcji.<br>0 p. - za błędne napisanie obu równań reakcji lub błędne przyporządkowanie równań albo<br>brak odpowiedzi.</p>","solutions":[{"source":"maturazai","label":"maturazai.pl (AI)","kind":"text","html":"<h4>Poprawna odpowiedź</h4>\n<p><strong>Redukcja:</strong><br>\\[\\ce{MnO4- + 8H+ + 5e- -&gt; Mn^{2+} + 4H2O}\\]</p>\n<p><strong>Utlenianie:</strong><br>\\[\\ce{(COOH)2 -&gt; 2CO2 + 2H+ + 2e-}\\]</p>\n<h4>Sposób 1 - Wyznaczenie stopni utlenienia i bilans elektronowy</h4>\n<p><strong>Krok 1: Ustalamy stopnie utlenienia pierwiastków zmieniających wartościowość.</strong></p>\n<p>W \\(\\ce{MnO4-}\\):<br>\\[x + 4 \\cdot (-2) = -1 \\implies x = +7\\]</p>\n<p>W \\(\\ce{Mn^{2+}}\\): stopień utlenienia = \\(+2\\).</p>\n<p><strong>Mn redukuje się: \\(+7 \\to +2\\), zysk 5 elektronów</strong> → redukcja.</p>\n<p>W kwasie szczawiowym \\(\\ce{(COOH)2}\\) (wzór sumaryczny \\(\\ce{C2H2O4}\\)):<br>\\[2x + 2(+1) + 4(-2) = 0 \\implies 2x = +6 \\implies x = +3\\]</p>\n<p>W \\(\\ce{CO2}\\): stopień utlenienia C = \\(+4\\).</p>\n<p><strong>C utlenia się: \\(+3 \\to +4\\), utrata 1 elektronu na atom C; w cząsteczce są 2 atomy C → utrata 2 elektronów</strong> → utlenianie.</p>\n<p><strong>Krok 2: Piszemy równanie redukcji (w środowisku kwasowym).</strong></p>\n<p>Mn przechodzi \\(+7 \\to +2\\). Po lewej \\(\\ce{MnO4-}\\), po prawej \\(\\ce{Mn^{2+}}\\).</p>\n<ul><li>Mangan: 1 atom po obu stronach ✓</li><li>Tlen: 4 atomy O po lewej → wyrównujemy \\(4\\,\\ce{H2O}\\) po prawej</li><li>Wodór: dodajemy \\(8\\,\\ce{H+}\\) po lewej</li><li>Ładunek: \\(-1 + 8\\cdot(+1) = +7\\) po lewej; \\(+2\\) po prawej → różnica = 5, dodajemy \\(5e^-\\) po lewej</li></ul>\n<p>\\[\\boxed{\\ce{MnO4- + 8H+ + 5e- -&gt; Mn^{2+} + 4H2O}}\\]</p>\n<p>Sprawdzenie ładunku: \\(-1 + 8 - 5 = +2 = +2\\) ✓</p>\n<p><strong>Krok 3: Piszemy równanie utleniania.</strong></p>\n<p>Węgiel przechodzi \\(+3 \\to +4\\), 2 atomy C → łącznie \\(2e^-\\) oddane.</p>\n<ul><li>Węgiel: 2 atomy po obu stronach ✓</li><li>Tlen: 4 atomy po obu stronach ✓</li><li>Wodór: 2 atomy H po lewej (\\(\\ce{(COOH)2}\\)) → \\(2\\,\\ce{H+}\\) po prawej</li><li>Ładunek: \\(0\\) po lewej; \\(+2 - 2 = 0\\) po prawej ✓</li></ul>\n<p>\\[\\boxed{\\ce{(COOH)2 -&gt; 2CO2 + 2H+ + 2e-}}\\]</p>\n<h4>Sposób 2 - Weryfikacja przez złożenie równania całkowitego</h4>\n<p>Aby elektrony się skróciły: \\(\\text{NWW}(5,\\, 2) = 10\\)</p>\n<p>Mnożymy:</p>\n<ul><li>redukcja × 2: \\(\\ce{2MnO4- + 16H+ + 10e- -&gt; 2Mn^{2+} + 8H2O}\\)</li><li>utlenianie × 5: \\(\\ce{5(COOH)2 -&gt; 10CO2 + 10H+ + 10e-}\\)</li></ul>\n<p>Sumujemy i skracamy \\(10e^-\\) oraz \\(10\\,\\ce{H+}\\):</p>\n<p>\\[\\ce{2MnO4- + 5(COOH)2 + 6H+ -&gt; 2Mn^{2+} + 10CO2 + 8H2O}\\]</p>\n<p>Sprawdzamy bilans:</p>\n<p>| Element | Lewa | Prawa |<br>| Mn | 2 | 2 ✓ |<br>| C | 10 | 10 ✓ |<br>| O | 8+20 = 28 | 20+8 = 28 ✓ |<br>| H | 10+6 = 16 | 16 ✓ |<br>| Ładunek | -2+6 = <strong>+4</strong> | +4 <strong>✓</strong> |</p>\n<p>Zgadza się - oba równania połówkowe są poprawne.</p>\n<h4>Wzory z karty CKE</h4>\n<p>📖 <strong>Karta wzorów str. 12 - Potencjały standardowe redukcji:</strong><br>\\(E°(\\ce{MnO4-/Mn^{2+}}) = +1{,}507 \\text{ V}\\)<br>Wartość ta potwierdza, że \\(\\ce{MnO4-}\\) jest silnym utleniaczem - spontanicznie utlenia kwas szczawiowy.</p>\n<p>📖 <strong>Karta wzorów str. 15 - Układ okresowy:</strong><br>Mangan (Mn, \\(Z = 25\\)) - element przejściowy o typowych stopniach utlenienia \\(+2, +4, +7\\). Odczytujemy stąd, że \\(\\ce{Mn^{2+}}\\) to trwały produkt w środowisku kwaśnym (a nie \\(\\ce{MnO2}\\) jak w obojętnym).</p>\n<h4>Typowe pułapki i uwagi</h4>\n<blockquote>⚠️ <strong>Uwaga:</strong> W środowisku <strong>kwaśnym</strong> produktem redukcji \\(\\ce{MnO4-}\\) jest <strong>\\(\\ce{Mn^{2+}}\\)</strong> (bezbarwny), a NIE \\(\\ce{MnO2}\\) (brunatny osad - środowisko obojętne) ani \\(\\ce{MnO4^{2-}}\\) (zasadowe). Środowisko decyduje o produkcie!</blockquote>\n<blockquote>⚠️ <strong>Uwaga:</strong> Przy bilansowaniu tlenu i wodoru w środowisku kwaśnym używamy <strong>tylko \\(\\ce{H2O}\\) i \\(\\ce{H+}\\)</strong> - nigdy \\(\\ce{OH-}\\). Użycie \\(\\ce{OH-}\\) to błąd skutkujący odjęciem punktu.</blockquote>\n<blockquote>⚠️ <strong>Uwaga:</strong> Łatwo zapomnieć, że w cząsteczce kwasu szczawiowego są <strong>2 atomy węgla</strong>, więc oddaje ona <strong>2 elektrony</strong> (nie 1). Kontroluj zawsze liczbę atomów i ładunek po obu stronach.</blockquote>"}]}