{"id":"chemia-2018-maj-matura-rozszerzona/zad/21","paper_id":"chemia-2018-maj-matura-rozszerzona","number":"21","points":2,"ptype":"open","subject":"chemia","category":"matura","year":2018,"month":"maj","level":"rozszerzona","text":"Zadanie 21. (0-2)\nUtlenianie wodorotlenku niklu(II) do wodorotlenku niklu(III) za pomocą chloranu(I) sodu\nprzebiega w środowisku wodnym zgodnie ze schematem:\n2\n2\n3\nNi(OH) (s)\nClO (aq)\nH O\nNi(OH) (s)\nCl (aq)\n→\nNapisz w formie jonowej z uwzględnieniem liczby oddawanych lub pobieranych\nelektronów (zapis jonowo-elektronowy) równania procesów redukcji i utleniania\nzachodzących podczas opisanej reakcji. Określ stosunek molowy reduktora do utleniacza\nw tej reakcji.\nRównanie procesu redukcji:\nRównanie procesu utleniania:\nStosunek molowy\nreduktora\nutleniacza\n:\nn\nn","answer":null,"answer_text":"Zadanie 21. (0-2)\nII. Rozumowanie\ni zastosowanie nabytej\nwiedzy do rozwiązywania\nproblemów.\nIV etap edukacyjny - zakres rozszerzony\n6. Reakcje utleniania i redukcji. Zdający:\n6.5) stosuje zasady bilansu elektronowego - dobiera\nwspółczynniki stechiometryczne w równaniach reakcji\nutleniania-redukcji (w formie […] jonowej).\nSchemat punktowania\n2 p. - za poprawne napisanie w formie jonowo-elektronowej równania procesu redukcji\ni równania procesu utleniania oraz poprawne określenie stosunku molowego reduktora\ndo utleniacza.\n1 p. - za poprawne napisanie w formie jonowo-elektronowej równania procesu redukcji\ni równania procesu utleniania, ale błędne określenie stosunku molowego reduktora do\nutleniacza lub brak określenia tego stosunku.\nlub\nza poprawne napisanie w formie jonowo-elektronowej równania tylko jednego procesu\n(redukcji albo utleniania) i poprawne określenie stosunku molowego reduktora do\nutleniacza.\n0 p. - za odpowiedź niepełną, np. za poprawne określenie jedynie stosunku molowego\nreduktora i utleniacza, lub błędną albo brak odpowiedzi.\nPoprawna odpowiedź\nRównanie procesu redukcji:\n→\n2\nClO + H O + 2\nCl + 2OH\ne\nlub\n→\n2\nClO + 2H + 2\nCl + H O\ne\nRównanie procesu utleniania:\n→\n2\n3\nNi(OH) + OH\nNi(OH) + e lub\n→\n2\n2\n3\nNi(OH) + H O\nNi(OH) + H + e (| x 2)\nlub\n→\n2\n2\n3\n3\nNi(OH) + 2H O\nNi(OH) + H O + e (| x 2)\nStosunek molowy\nreduktora\nutleniacza\n:\nn\nn\n2 : 1 lub 2\nUwaga! Równanie procesu utleniania prowadzącego do powstania NiO(OH) należy uznać za\npoprawne.","solution":"## Poprawna odpowiedź\n\n**Równanie procesu redukcji:**\n\n\\[\\ce{ClO- + H2O + 2e- -> Cl- + 2OH-}\\]\n\n**Równanie procesu utleniania:**\n\n\\[\\ce{Ni(OH)2 + OH- -> Ni(OH)3 + e-}\\]\n\n**Stosunek molowy:**\n\n\\[n(\\text{reduktora}) : n(\\text{utleniacza}) = 2 : 1\\]\n\n## Sposób 1 - Analiza zmian stopni utlenienia → zapis jonowo-elektronowy\n\n**Krok 1: Wyznacz stopnie utlenienia w substratach i produktach.**\n\nW \\(\\ce{Ni(OH)2}\\): \\(\\text{Ni} = +2\\)\nW \\(\\ce{Ni(OH)3}\\): \\(\\text{Ni} = +3\\)\n→ Ni: \\(+2 \\to +3\\), wzrost o 1 → **utlenianie**, \\(\\ce{Ni(OH)2}\\) to **reduktor**\n\nW \\(\\ce{ClO-}\\): \\(\\text{O} = -2\\), więc \\(\\text{Cl} + (-2) = -1\\) → \\(\\text{Cl} = +1\\)\nW \\(\\ce{Cl-}\\): \\(\\text{Cl} = -1\\)\n→ Cl: \\(+1 \\to -1\\), spadek o 2 → **redukcja**, \\(\\ce{ClO-}\\) to **utleniacz**\n\n**Krok 2: Napisz równanie procesu redukcji.**\n\n\\[\\ce{ClO- -> Cl-}\\]\n\nWyrównaj tlen - w środowisku wodnym dodaj \\(\\ce{H2O}\\) po prawej stronie i \\(\\ce{OH-}\\) bilansuj:\n\n\\[\\ce{ClO- + H2O -> Cl- + 2OH-}\\]\n\nBilans ładunku: lewa: \\(-1\\), prawa: \\(-1 + (-2) = -3\\). Różnica \\(= -2\\), więc dodajemy \\(2e^-\\) po lewej:\n\n\\[\\boxed{\\ce{ClO- + H2O + 2e- -> Cl- + 2OH-}}\\]\n\nSprawdzenie:\n| | Cl | O | H | ładunek |\n| Lewa | 1 | 1+1=2 | 2 | -1+0-2=-3 |\n| Prawa | 1 | 2 | 2 | -1-2=-3 ✓ |\n\n**Krok 3: Napisz równanie procesu utleniania.**\n\n\\[\\ce{Ni(OH)2 -> Ni(OH)3}\\]\n\nPo prawej jest o 1 atom O i 1 atom H więcej - uzupełnij \\(\\ce{OH-}\\) po lewej:\n\n\\[\\ce{Ni(OH)2 + OH- -> Ni(OH)3}\\]\n\nBilans ładunku: lewa: \\(-1\\), prawa: \\(0\\). Różnica \\(= +1\\), więc wyrzucamy \\(1e^-\\) po prawej:\n\n\\[\\boxed{\\ce{Ni(OH)2 + OH- -> Ni(OH)3 + e-}}\\]\n\nSprawdzenie:\n| | Ni | O | H | ładunek |\n| Lewa | 1 | 2+1=3 | 2+1=3 | 0-1=-1 |\n| Prawa | 1 | 3 | 3 | 0-1=-1 ✓ |\n\n**Krok 4: Wyrównaj liczbę elektronów i ustal stosunek molowy.**\n\n- Redukcja pobiera **2 elektrony**\n- Utlenianie oddaje **1 elektron**\n\nŻeby zsumować równania, mnożymy utlenianie przez 2:\n\n\\[\\ce{2Ni(OH)2 + 2OH- -> 2Ni(OH)3 + 2e-} \\quad (\\times 2)\\]\n\\[\\ce{ClO- + H2O + 2e- -> Cl- + 2OH-} \\quad (\\times 1)\\]\n\nElektrony się redukują (po 2 z każdej strony). Wynikowe równanie ogólne:\n\n\\[\\ce{2Ni(OH)2 + 2OH- + ClO- + H2O -> 2Ni(OH)3 + Cl- + 2OH-}\\]\n\nPo skróceniu \\(\\ce{2OH-}\\) z obu stron:\n\n\\[\\ce{2Ni(OH)2 + ClO- + H2O -> 2Ni(OH)3 + Cl-}\\]\n\n→ Co jest spójne ze schematem z zadania (współczynnik 2 przed Ni).\n\n**Stosunek molowy:**\n\\[n(\\text{reduktora}) : n(\\text{utleniacza}) = n(\\ce{Ni(OH)2}) : n(\\ce{ClO-}) = 2 : 1\\]\n\n## Sposób 2 - Weryfikacja przez bilans elektronowy\n\nKażdy mol \\(\\ce{Ni(OH)2}\\) oddaje 1 elektron.\nKażdy mol \\(\\ce{ClO-}\\) pobiera 2 elektrony.\n\nCałkowita liczba oddanych = całkowita liczba pobranych elektronów:\n\n\\[2 \\cdot 1 = 1 \\cdot 2 \\quad \\Rightarrow \\quad 2 \\text{ mol reduktora na 1 mol utleniacza}\\]\n\n\\[n(\\text{reduktora}) : n(\\text{utleniacza}) = 2 : 1 \\quad \\checkmark\\]\n\nWynik zgodny z Metodą 1.\n\n## Wzory z karty CKE\n\nW tym zadaniu nie korzystamy z konkretnych wartości liczbowych z karty wzorów - wystarczy znajomość reguł zapisu jonowo-elektronowego i metody bilansu elektronowego. Jednak jeśli chcesz szybko sprawdzić elektroujemność, stopnie utlenienia lub znane reagenty:\n\n> 📖 **Karta wzorów str. 12 - Potencjały standardowe redukcji:**\n> Tabela par redoks pozwala potwierdzić, który reagent jest utleniaczem (wyższy \\(E°\\)), a który reduktorem (niższy \\(E°\\)). \\(\\ce{ClO-/Cl-}\\) ma wyższy potencjał niż \\(\\ce{Ni^3+/Ni^2+}\\), więc \\(\\ce{ClO-}\\) utlenia \\(\\ce{Ni(OH)2}\\) - zgodnie z tym, co widzimy w schemacie reakcji.\n\n## Typowe pułapki\n\n> ⚠️ **Uwaga:** Środowisko reakcji jest **wodne, nie kwasowe** - nie wolno używać \\(\\ce{H+}\\) do bilansowania wodoru i tlenu. W środowisku zasadowym/neutralnym bilansujemy przez \\(\\ce{OH-}\\) i \\(\\ce{H2O}\\). Błąd: napisanie \\(\\ce{ClO- + 2H+ + 2e- -> Cl- + H2O}\\) - to poprawne dla środowiska kwasowego, ale nie pasuje do tego zadania.\n\n> ⚠️ **Uwaga:** Łatwo pomylić reduktor z utleniaczem. Zapamiętaj: **reduktor się utlenia** (oddaje elektrony), **utleniacz się redukuje** (pobiera elektrony). Tu Ni(OH)₂ jest **reduktorem** (Ni: +2→+3), a ClO⁻ jest **utleniaczem** (Cl: +1→-1).\n\n> ⚠️ **Uwaga:** Przy wyznaczaniu stopnia utlenienia Cl w \\(\\ce{ClO-}\\): tlen ma zawsze -2, więc \\(\\text{Cl} = -1 - (-2) = +1\\). Mylenie znaku przy obliczaniu SU to jeden z najczęstszych błędów - zawsze pisz równanie \\(\\text{SU(Cl)} + (-2) = -1\\) i dopiero je rozwiązuj.\n\n## Schemat oceniania CKE\n\n- 2 p. - za poprawne rownania jonowo-elektronowe procesu redukcji (ClO- + H2O + 2e- -> Cl- + 2OH-) i utleniania (Ni(OH)2 + OH- -> Ni(OH)3 + e-) oraz stosunek molowy reduktor:utleniacz = 2:1.\n- 1 p. - za oba rownania, ale bledny/brak stosunku molowego; lub za jedno rownanie i poprawny stosunek.\n- 0 p. - za sam stosunek molowy lub odpowiedz bledna albo brak.\n- Uwaga CKE: utlenianie prowadzace do NiO(OH) tez poprawne.","image":"img/chemia-2018-maj-matura-rozszerzona/zad-21.webp","solution_image":null,"topics":null,"page_from":13,"source":"ocr","answer_source":null,"answer_text_source":"ocr","solution_source":"maturazai","text_source":"ocr","source_label":"Chemia · Matura · maj 2018 (rozszerzona)","subject_label":"Chemia","category_label":"Matura","text_html":"

Zadanie 21. (0-2)
Utlenianie wodorotlenku niklu(II) do wodorotlenku niklu(III) za pomocą chloranu(I) sodu
przebiega w środowisku wodnym zgodnie ze schematem:
2
2
3
Ni(OH) (s)
ClO (aq)
H O
Ni(OH) (s)
Cl (aq)
→
Napisz w formie jonowej z uwzględnieniem liczby oddawanych lub pobieranych
elektronów (zapis jonowo-elektronowy) równania procesów redukcji i utleniania
zachodzących podczas opisanej reakcji. Określ stosunek molowy reduktora do utleniacza
w tej reakcji.
Równanie procesu redukcji:
Równanie procesu utleniania:
Stosunek molowy
reduktora
utleniacza
:
n
n

","answer_text_html":"

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

\n
  1. Reakcje utleniania i redukcji. Zdający:
\n

6.5) stosuje zasady bilansu elektronowego - dobiera
współczynniki stechiometryczne w równaniach reakcji
utleniania-redukcji (w formie […] jonowej).
Schemat punktowania
2 p. - za poprawne napisanie w formie jonowo-elektronowej równania procesu redukcji
i równania procesu utleniania oraz poprawne określenie stosunku molowego reduktora
do utleniacza.
1 p. - za poprawne napisanie w formie jonowo-elektronowej równania procesu redukcji
i równania procesu utleniania, ale błędne określenie stosunku molowego reduktora do
utleniacza lub brak określenia tego stosunku.
lub
za poprawne napisanie w formie jonowo-elektronowej równania tylko jednego procesu
(redukcji albo utleniania) i poprawne określenie stosunku molowego reduktora do
utleniacza.
0 p. - za odpowiedź niepełną, np. za poprawne określenie jedynie stosunku molowego
reduktora i utleniacza, lub błędną albo brak odpowiedzi.
Poprawna odpowiedź
Równanie procesu redukcji:
→
2
ClO + H O + 2
Cl + 2OH
e
lub
→
2
ClO + 2H + 2
Cl + H O
e
Równanie procesu utleniania:
→
2
3
Ni(OH) + OH
Ni(OH) + e lub
→
2
2
3
Ni(OH) + H O
Ni(OH) + H + e (| x 2)
lub
→
2
2
3
3
Ni(OH) + 2H O
Ni(OH) + H O + e (| x 2)
Stosunek molowy
reduktora
utleniacza
:
n
n
2 : 1 lub 2
Uwaga! Równanie procesu utleniania prowadzącego do powstania NiO(OH) należy uznać za
poprawne.

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

Poprawna odpowiedź

\n

Równanie procesu redukcji:

\n
\\ceClO−+H2O+2e−−>Cl−+2OH−
\n

Równanie procesu utleniania:

\n
\\ceNi(OH)2+OH−−>Ni(OH)3+e−
\n

Stosunek molowy:

\n
n(reduktora):n(utleniacza)=2:1
\n

Sposób 1 - Analiza zmian stopni utlenienia → zapis jonowo-elektronowy

\n

Krok 1: Wyznacz stopnie utlenienia w substratach i produktach.

\n

W \\ceNi(OH)2: Ni=+2
W \\ceNi(OH)3: Ni=+3
→ Ni: +2→+3, wzrost o 1 → utlenianie, \\ceNi(OH)2 to reduktor

\n

W \\ceClO−: O=−2, więc Cl+(−2)=−1 → Cl=+1
W \\ceCl−: Cl=−1
→ Cl: +1→−1, spadek o 2 → redukcja, \\ceClO− to utleniacz

\n

Krok 2: Napisz równanie procesu redukcji.

\n
\\ceClO−−>Cl−
\n

Wyrównaj tlen - w środowisku wodnym dodaj \\ceH2O po prawej stronie i \\ceOH− bilansuj:

\n
\\ceClO−+H2O−>Cl−+2OH−
\n

Bilans ładunku: lewa: −1, prawa: −1+(−2)=−3. Różnica =−2, więc dodajemy 2e− po lewej:

\n
\\ceClO−+H2O+2e−−>Cl−+2OH−
\n

Sprawdzenie:
| | Cl | O | H | ładunek |
| Lewa | 1 | 1+1=2 | 2 | -1+0-2=-3 |
| Prawa | 1 | 2 | 2 | -1-2=-3 ✓ |

\n

Krok 3: Napisz równanie procesu utleniania.

\n
\\ceNi(OH)2−>Ni(OH)3
\n

Po prawej jest o 1 atom O i 1 atom H więcej - uzupełnij \\ceOH− po lewej:

\n
\\ceNi(OH)2+OH−−>Ni(OH)3
\n

Bilans ładunku: lewa: −1, prawa: 0. Różnica =+1, więc wyrzucamy 1e− po prawej:

\n
\\ceNi(OH)2+OH−−>Ni(OH)3+e−
\n

Sprawdzenie:
| | Ni | O | H | ładunek |
| Lewa | 1 | 2+1=3 | 2+1=3 | 0-1=-1 |
| Prawa | 1 | 3 | 3 | 0-1=-1 ✓ |

\n

Krok 4: Wyrównaj liczbę elektronów i ustal stosunek molowy.

\n\n

Żeby zsumować równania, mnożymy utlenianie przez 2:

\n
\\ce2Ni(OH)2+2OH−−>2Ni(OH)3+2e−(×2)
\n
\\ceClO−+H2O+2e−−>Cl−+2OH−(×1)
\n

Elektrony się redukują (po 2 z każdej strony). Wynikowe równanie ogólne:

\n
\\ce2Ni(OH)2+2OH−+ClO−+H2O−>2Ni(OH)3+Cl−+2OH−
\n

Po skróceniu \\ce2OH− z obu stron:

\n
\\ce2Ni(OH)2+ClO−+H2O−>2Ni(OH)3+Cl−
\n

→ Co jest spójne ze schematem z zadania (współczynnik 2 przed Ni).

\n

Stosunek molowy:

\n
n(reduktora):n(utleniacza)=n(\\ceNi(OH)2):n(\\ceClO−)=2:1
\n

Sposób 2 - Weryfikacja przez bilans elektronowy

\n

Każdy mol \\ceNi(OH)2 oddaje 1 elektron.
Każdy mol \\ceClO− pobiera 2 elektrony.

\n

Całkowita liczba oddanych = całkowita liczba pobranych elektronów:

\n
2·1=1·2⇒2 mol reduktora na 1 mol utleniacza
\n
n(reduktora):n(utleniacza)=2:1✓
\n

Wynik zgodny z Metodą 1.

\n

Wzory z karty CKE

\n

W tym zadaniu nie korzystamy z konkretnych wartości liczbowych z karty wzorów - wystarczy znajomość reguł zapisu jonowo-elektronowego i metody bilansu elektronowego. Jednak jeśli chcesz szybko sprawdzić elektroujemność, stopnie utlenienia lub znane reagenty:

\n
📖 Karta wzorów str. 12 - Potencjały standardowe redukcji:
Tabela par redoks pozwala potwierdzić, który reagent jest utleniaczem (wyższy E°), a który reduktorem (niższy E°). \\ceClO−/Cl− ma wyższy potencjał niż \\ceNi3+/Ni2+, więc \\ceClO− utlenia \\ceNi(OH)2 - zgodnie z tym, co widzimy w schemacie reakcji.
\n

Typowe pułapki

\n
⚠️ Uwaga: Środowisko reakcji jest wodne, nie kwasowe - nie wolno używać \\ceH+ do bilansowania wodoru i tlenu. W środowisku zasadowym/neutralnym bilansujemy przez \\ceOH− i \\ceH2O. Błąd: napisanie \\ceClO−+2H++2e−−>Cl−+H2O - to poprawne dla środowiska kwasowego, ale nie pasuje do tego zadania.
\n
⚠️ Uwaga: Łatwo pomylić reduktor z utleniaczem. Zapamiętaj: reduktor się utlenia (oddaje elektrony), utleniacz się redukuje (pobiera elektrony). Tu Ni(OH)₂ jest reduktorem (Ni: +2→+3), a ClO⁻ jest utleniaczem (Cl: +1→-1).
\n
⚠️ Uwaga: Przy wyznaczaniu stopnia utlenienia Cl w \\ceClO−: tlen ma zawsze -2, więc Cl=−1−(−2)=+1. Mylenie znaku przy obliczaniu SU to jeden z najczęstszych błędów - zawsze pisz równanie SU(Cl)+(−2)=−1 i dopiero je rozwiązuj.
\n

Schemat oceniania CKE

\n"}]}