{"id":"chemia-2016-maj-matura-rozszerzona/zad/2","paper_id":"chemia-2016-maj-matura-rozszerzona","number":"2","points":1,"ptype":"true_false","subject":"chemia","category":"matura","year":2016,"month":"maj","level":"rozszerzona","text":"Zadanie 2. (0-1)\nOceń, czy podane poniżej informacje są prawdziwe. Zaznacz P, jeśli informacja jest\nprawdziwa, albo F - jeśli jest fałszywa.\n1. Podczas reakcji wapnia i potasu z wodą te metale pływają po powierzchni\nwody, ponieważ gęstość każdego z nich jest mniejsza od gęstości wody.\nP\nF\n2.\nAtomy wapnia i potasu, oddając elektrony walencyjne, przechodzą\nw dodatnio naładowane jony o konfiguracji elektronowej tego samego gazu\nszlachetnego.\nP\nF\n3. Atomy wapnia są mniejsze od atomów potasu; dwudodatnie jony wapnia są\nmniejsze od jednododatnich jonów potasu.\nP\nF\nMCH_1R","answer":null,"answer_text":"Zadanie 2. (0-1)\nI Wykorzystanie\ni tworzenie informacji.\nII Rozumowanie\ni zastosowanie nabytej\nwiedzy do\nrozwiązywania\nproblemów.\nIV etap edukacyjny - poziom rozszerzony\n7. Metale. Zdający:\n7.3) analizuje i porównuje właściwości fizyczne […] metali\ngrup 1. i 2.\n3. Wiązania chemiczne. Zdający:\n3.1) przedstawia sposób, w jaki atomy pierwiastków bloku s\n[…] osiągają trwałe konfiguracje elektronowe (tworzenie\njonów).\nSchemat punktowania\n1 p. - za poprawne wskazanie trzech odpowiedzi.\n0 p. - za odpowiedź niepełną lub błędną albo brak odpowiedzi.\nPoprawna odpowiedź\n1. F\n2. P\n3. P","solution":"## Poprawna odpowiedź:\n\n| Stwierdzenie | Ocena |\n| 1 | **F** |\n| 2 | **P** |\n| 3 | **P** |\n\n## Sposób 1 - Analiza każdego stwierdzenia osobno (dane fizykochemiczne + konfiguracje elektronowe)\n\n### Stwierdzenie 1 - FAŁSZ\n\nSprawdzamy gęstości obu metali i porównujemy z gęstością wody (\\(\\rho_{\\ce{H2O}} = 1{,}00 \\text{ g/cm}^3\\)):\n\n- \\(\\rho(\\ce{K}) \\approx 0{,}86 \\text{ g/cm}^3 < 1{,}00 \\text{ g/cm}^3\\) → **potas pływa dzięki mniejszej gęstości** ✓\n- \\(\\rho(\\ce{Ca}) \\approx 1{,}55 \\text{ g/cm}^3 > 1{,}00 \\text{ g/cm}^3\\) → **wapń jest cięższy od wody** ✗\n\nWapń rzeczywiście pływa po powierzchni wody, ale **nie dlatego, że jest lżejszy od wody** - jest od niej cięższy! Unosi się na powierzchni z powodu wydzielającego się w reakcji gazu \\(\\ce{H2}\\), który przyklejony do powierzchni metalu działa jak pływak.\n\nStwierdzenie mówi, że **oba** metale pływają z powodu mniejszej gęstości. Dla wapnia to nieprawda → **F**.\n\n### Stwierdzenie 2 - PRAWDA\n\nOkreślamy konfiguracje elektronowe atomów i jonów:\n\n- \\(\\ce{K}\\): \\(Z = 19\\), konfiguracja \\([\\text{Ar}]\\, 4s^1\\) → oddaje 1 elektron → \\(\\ce{K+}\\): konfiguracja \\([\\text{Ar}]\\) (18 elektronów = gaz szlachetny **argon**)\n- \\(\\ce{Ca}\\): \\(Z = 20\\), konfiguracja \\([\\text{Ar}]\\, 4s^2\\) → oddaje 2 elektrony → \\(\\ce{Ca^2+}\\): konfiguracja \\([\\text{Ar}]\\) (18 elektronów = gaz szlachetny **argon**)\n\nOba jony (\\(\\ce{K+}\\) i \\(\\ce{Ca^2+}\\)) mają konfigurację **tego samego gazu szlachetnego - argonu**. → **P**.\n\n### Stwierdzenie 3 - PRAWDA\n\n**Część A: Porównanie promieni atomów K i Ca**\n\nK (\\(Z = 19\\)) i Ca (\\(Z = 20\\)) leżą w tym samym **4. okresie** układu okresowego. Wzdłuż okresu, przy rosnącej liczbie protonów, elektrony są silniej przyciągane do jądra → promień atomowy **maleje**.\n\n\\[\nr(\\ce{Ca}) < r(\\ce{K}) \\quad \\checkmark\n\\]\n\nAtomy wapnia są **mniejsze** od atomów potasu. ✓\n\n**Część B: Porównanie promieni jonów \\(\\ce{Ca^2+}\\) i \\(\\ce{K+}\\)**\n\nOba jony są **izoelektroniczne** - mają po 18 elektronów (konfiguracja Ar). Różnią się jednak liczbą protonów:\n\n- \\(\\ce{K+}\\): 19 protonów, 18 elektronów → \\(r \\approx 138 \\text{ pm}\\)\n- \\(\\ce{Ca^2+}\\): 20 protonów, 18 elektronów → \\(r \\approx 100 \\text{ pm}\\)\n\nPrzy tej samej liczbie elektronów większy ładunek jądra mocniej przyciąga powłoki elektronowe → **\\(\\ce{Ca^2+}\\) jest mniejszy od \\(\\ce{K+}\\)**. ✓\n\nOba elementy stwierdzenia 3 są prawdziwe → **P**.\n\n## Sposób 2 - Weryfikacja przez układ okresowy (trendy w tablicy)\n\nDla stwierdzenia 1: wystarczy zapamiętać, że wapń tonie w zimnej wodzie (dopiero w reakcji się unosi) - to jeden ze standardowych faktów z chemii nieorganicznej. Potas i sód natomiast mają gęstość poniżej 1 g/cm³, bo leżą wysoko w grupie 1.\n\nDla stwierdzenia 3: reguła izoelektronowa - **im więcej protonów przy tej samej liczbie elektronów, tym mniejszy jon**. Szereg izoelektronyczny argonu (18 e⁻):\n\n\\[\n\\ce{S^{2-}} > \\ce{Cl-} > \\ce{Ar} > \\ce{K+} > \\ce{Ca^{2+}} > \\ce{Sc^{3+}}\n\\]\n\nWyraźnie widać: \\(\\ce{Ca^{2+}} < \\ce{K+}\\). ✓\n\n## Wzory z karty CKE\n\n📖 **Karta wzorów str. 15 - Układ okresowy pierwiastków:**\nZawiera liczby atomowe (\\(Z\\)) i masy atomowe wszystkich pierwiastków. Stamtąd odczytujemy, że K (\\(Z = 19\\)) i Ca (\\(Z = 20\\)) leżą w tym samym 4. okresie → możemy wnioskować o trendach promieni atomowych i jonowych.\n\nW tym zadaniu nie używamy wzorów matematycznych z karty - wystarczy układ okresowy i znajomość trendów oraz znajomość gęstości metali.\n\n## Dlaczego inne odpowiedzi są błędne\n\n| Wariant błędnej oceny | Typowy błąd ucznia |\n| Stwierdzenie 1 → **P** | Uczeń myli obserwację (wapń pływa - prawda) z podanym powodem (gęstość < 1 - fałsz dla Ca). To klasyczna pułapka \"prawdziwy skutek, fałszywa przyczyna\". |\n| Stwierdzenie 2 → **F** | Uczeń myśli, że K⁺ ma konfigurację Ne, a Ca²⁺ ma konfigurację Ar - czyli różnych gazów szlachetnych. Błąd: K ma 19 protonów, więc konfiguracja K to [Ar]4s¹ - po oddaniu elektronu staje się [Ar], nie [Ne]. |\n| Stwierdzenie 3 → **F** (część o jonach) | Uczeń błędnie myśli, że jon z wyższym ładunkiem jest zawsze większy, lub odwraca rozumowanie: \"Ca²⁺ oddał więcej elektronów, więc jest większy\". W rzeczywistości liczy się stosunek liczby protonów do liczby elektronów. |\n\n## Typowe pułapki i uwagi\n\n> ⚠️ **Uwaga:** Wapń **pływa** na wodzie podczas reakcji, ale NIE dlatego, że jest lżejszy od wody - jest od niej cięższy (\\(\\rho \\approx 1{,}55 \\text{ g/cm}^3\\)). Unosi go wydzielający się \\(\\ce{H2}\\). Zadanie celowo używa poprawnej obserwacji z błędnym wyjaśnieniem.\n\n> ⚠️ **Uwaga:** Przy porównywaniu jonów izoelektronicznych zawsze sprawdź liczbę protonów - więcej protonów = silniejsze przyciąganie elektronów = mniejszy promień.\n\n> ⚠️ **Uwaga:** K i Ca są sąsiadami w 4. okresie. Wzdłuż okresu promień atomowy **maleje** (rośnie \\(Z\\), ta sama powłoka walencyjna). To odwrotnie niż w grupie, gdzie promień **rośnie** w dół!","image":"img/chemia-2016-maj-matura-rozszerzona/zad-2.webp","solution_image":null,"topics":null,"page_from":2,"source":"ocr","answer_source":null,"answer_text_source":"ocr","solution_source":"maturazai","text_source":"ocr","source_label":"Chemia · Matura · maj 2016 (rozszerzona)","subject_label":"Chemia","category_label":"Matura","text_html":"

Zadanie 2. (0-1)
Oceń, czy podane poniżej informacje są prawdziwe. Zaznacz P, jeśli informacja jest
prawdziwa, albo F - jeśli jest fałszywa.

\n
  1. Podczas reakcji wapnia i potasu z wodą te metale pływają po powierzchni
\n

wody, ponieważ gęstość każdego z nich jest mniejsza od gęstości wody.
P
F
2.
Atomy wapnia i potasu, oddając elektrony walencyjne, przechodzą
w dodatnio naładowane jony o konfiguracji elektronowej tego samego gazu
szlachetnego.
P
F

\n
  1. Atomy wapnia są mniejsze od atomów potasu; dwudodatnie jony wapnia są
\n

mniejsze od jednododatnich jonów potasu.
P
F
MCH_1R

","answer_text_html":"

Zadanie 2. (0-1)
I Wykorzystanie
i tworzenie informacji.
II Rozumowanie
i zastosowanie nabytej
wiedzy do
rozwiązywania
problemów.
IV etap edukacyjny - poziom rozszerzony

\n
  1. Metale. Zdający:
\n

7.3) analizuje i porównuje właściwości fizyczne […] metali
grup 1. i 2.

\n
  1. Wiązania chemiczne. Zdający:
\n

3.1) przedstawia sposób, w jaki atomy pierwiastków bloku s
[…] osiągają trwałe konfiguracje elektronowe (tworzenie
jonów).
Schemat punktowania
1 p. - za poprawne wskazanie trzech odpowiedzi.
0 p. - za odpowiedź niepełną lub błędną albo brak odpowiedzi.
Poprawna odpowiedź

\n
  1. F
  2. P
  3. P
","solutions":[{"source":"maturazai","label":"maturazai.pl (AI)","kind":"text","html":"

Poprawna odpowiedź:

\n

| Stwierdzenie | Ocena |
| 1 | F |
| 2 | P |
| 3 | P |

\n

Sposób 1 - Analiza każdego stwierdzenia osobno (dane fizykochemiczne + konfiguracje elektronowe)

\n
Stwierdzenie 1 - FAŁSZ
\n

Sprawdzamy gęstości obu metali i porównujemy z gęstością wody (ρ\\ceH2O=1,00 g/cm3):

\n\n

Wapń rzeczywiście pływa po powierzchni wody, ale nie dlatego, że jest lżejszy od wody - jest od niej cięższy! Unosi się na powierzchni z powodu wydzielającego się w reakcji gazu \\ceH2, który przyklejony do powierzchni metalu działa jak pływak.

\n

Stwierdzenie mówi, że oba metale pływają z powodu mniejszej gęstości. Dla wapnia to nieprawda → F.

\n
Stwierdzenie 2 - PRAWDA
\n

Określamy konfiguracje elektronowe atomów i jonów:

\n\n

Oba jony (\\ceK+ i \\ceCa2+) mają konfigurację tego samego gazu szlachetnego - argonu. → P.

\n
Stwierdzenie 3 - PRAWDA
\n

Część A: Porównanie promieni atomów K i Ca

\n

K (Z=19) i Ca (Z=20) leżą w tym samym 4. okresie układu okresowego. Wzdłuż okresu, przy rosnącej liczbie protonów, elektrony są silniej przyciągane do jądra → promień atomowy maleje.

\n
r(\\ceCa)<r(\\ceK)✓
\n

Atomy wapnia są mniejsze od atomów potasu. ✓

\n

Część B: Porównanie promieni jonów \\ceCa2+ i \\ceK+

\n

Oba jony są izoelektroniczne - mają po 18 elektronów (konfiguracja Ar). Różnią się jednak liczbą protonów:

\n\n

Przy tej samej liczbie elektronów większy ładunek jądra mocniej przyciąga powłoki elektronowe → \\ceCa2+ jest mniejszy od \\ceK+. ✓

\n

Oba elementy stwierdzenia 3 są prawdziwe → P.

\n

Sposób 2 - Weryfikacja przez układ okresowy (trendy w tablicy)

\n

Dla stwierdzenia 1: wystarczy zapamiętać, że wapń tonie w zimnej wodzie (dopiero w reakcji się unosi) - to jeden ze standardowych faktów z chemii nieorganicznej. Potas i sód natomiast mają gęstość poniżej 1 g/cm³, bo leżą wysoko w grupie 1.

\n

Dla stwierdzenia 3: reguła izoelektronowa - im więcej protonów przy tej samej liczbie elektronów, tym mniejszy jon. Szereg izoelektronyczny argonu (18 e⁻):

\n
\\ceS2−>\\ceCl−>\\ceAr>\\ceK+>\\ceCa2+>\\ceSc3+
\n

Wyraźnie widać: \\ceCa2+<\\ceK+. ✓

\n

Wzory z karty CKE

\n

📖 Karta wzorów str. 15 - Układ okresowy pierwiastków:
Zawiera liczby atomowe (Z) i masy atomowe wszystkich pierwiastków. Stamtąd odczytujemy, że K (Z=19) i Ca (Z=20) leżą w tym samym 4. okresie → możemy wnioskować o trendach promieni atomowych i jonowych.

\n

W tym zadaniu nie używamy wzorów matematycznych z karty - wystarczy układ okresowy i znajomość trendów oraz znajomość gęstości metali.

\n

Dlaczego inne odpowiedzi są błędne

\n

| Wariant błędnej oceny | Typowy błąd ucznia |
| Stwierdzenie 1 → P | Uczeń myli obserwację (wapń pływa - prawda) z podanym powodem (gęstość < 1 - fałsz dla Ca). To klasyczna pułapka "prawdziwy skutek, fałszywa przyczyna". |
| Stwierdzenie 2 → F | Uczeń myśli, że K⁺ ma konfigurację Ne, a Ca²⁺ ma konfigurację Ar - czyli różnych gazów szlachetnych. Błąd: K ma 19 protonów, więc konfiguracja K to [Ar]4s¹ - po oddaniu elektronu staje się [Ar], nie [Ne]. |
| Stwierdzenie 3 → F (część o jonach) | Uczeń błędnie myśli, że jon z wyższym ładunkiem jest zawsze większy, lub odwraca rozumowanie: "Ca²⁺ oddał więcej elektronów, więc jest większy". W rzeczywistości liczy się stosunek liczby protonów do liczby elektronów. |

\n

Typowe pułapki i uwagi

\n
⚠️ Uwaga: Wapń pływa na wodzie podczas reakcji, ale NIE dlatego, że jest lżejszy od wody - jest od niej cięższy (ρ≈1,55 g/cm3). Unosi go wydzielający się \\ceH2. Zadanie celowo używa poprawnej obserwacji z błędnym wyjaśnieniem.
\n
⚠️ Uwaga: Przy porównywaniu jonów izoelektronicznych zawsze sprawdź liczbę protonów - więcej protonów = silniejsze przyciąganie elektronów = mniejszy promień.
\n
⚠️ Uwaga: K i Ca są sąsiadami w 4. okresie. Wzdłuż okresu promień atomowy maleje (rośnie Z, ta sama powłoka walencyjna). To odwrotnie niż w grupie, gdzie promień rośnie w dół!
"}]}