{"id":"chemia-2018-maj-matura-rozszerzona/zad/4","paper_id":"chemia-2018-maj-matura-rozszerzona","number":"4","points":2,"ptype":"open","subject":"chemia","category":"matura","year":2018,"month":"maj","level":"rozszerzona","text":"Zadanie 4. (0-2)\nBeryl jest metalem, który reaguje z kwasami oraz ze stężonymi zasadami. Poniżej\nprzedstawiono schemat reakcji berylu z kwasem i zasadą.\n3\nH O+\nNapisz w formie jonowej skróconej równania reakcji oznaczonych numerami 1 i 2,\nwiedząc, że jednym z produktów obu przemian jest ten sam gaz. Uwzględnij tworzenie się\nkompleksowych jonów berylu.\nRównanie reakcji 1:\nRównanie reakcji 2:\nInformacja do zadań 5.-6.\nW wysokiej temperaturze węgiel reaguje z tlenkiem węgla(IV) i ustala się równowaga\nchemiczna:\nCO2 (g) + C (s) ⇄ 2CO (g)\nObjętościową zawartość procentową CO i CO2 w gazie pozostającym w równowadze\nz węglem w zależności od temperatury (pod ciśnieniem atmosferycznym 1013 hPa)\nprzedstawiono na poniższym wykresie.\nNa podstawie: A. Bielański, Podstawy chemii nieorganicznej, Warszawa 2004.\n[Be(H2O)4]2+\n[Be(OH)4]2-\n1\n2\nBe\nMCH_1R","answer":null,"answer_text":"Zadanie 4. (0-2)\nI. Wykorzystanie\ni tworzenie informacji.\nII. Rozumowanie\ni zastosowanie nabytej\nwiedzy do rozwiązywania\nproblemów.\nIV etap edukacyjny - poziom rozszerzony\n7. Metale. Zdający:\n7.3) analizuje i porównuje właściwości chemiczne […] metali\ngrup […] 2.\nSchemat punktowania\n2 p. - za poprawne napisanie w formie jonowej skróconej dwóch równań reakcji.\n1 p. - za poprawne napisanie w formie jonowej skróconej jednego równania reakcji.\n0 p. - za błędne napisanie równań reakcji (błędne wzory reagentów, błędne współczynniki\nstechiometryczne, niewłaściwa forma zapisu) albo brak odpowiedzi.\nPoprawna odpowiedź\nRównanie reakcji 1:\n2\n3\n2\n2\n4\n2\nBe\n2H O\n2H O\n[Be(H O) ]\nH\n⎯⎯→\nlub\n2\n2\n2\n4\n2\nBe\n2H\n4H O\n[Be(H O) ]\nH\n⎯⎯→\nRównanie reakcji 2:\n2\n2\n4\n2\nBe\n2OH\n2H O\n[Be(OH) ]\nH\n⎯⎯→","solution":"## Poprawna odpowiedź\n\n**Wspólny gaz: \\(\\ce{H2 ^}\\)**\n\n**Reakcja 1** (Be z kwasem - tworzy jon akwakompleksowy):\n\\[\\ce{Be(s) + 2H+(aq) + 4H2O(l) -> [Be(H2O)4]^{2+}(aq) + H2(g) ^}\\]\n\n**Reakcja 2** (Be z zasadą - tworzy jon tetrahydroksyberylanowy):\n\\[\\ce{Be(s) + 2OH-(aq) + 2H2O(l) -> [Be(OH)4]^{2-}(aq) + H2(g) ^}\\]\n\n## Sposób 1 - Analiza amfoteryczności berylu + bilans redoks\n\n**Krok 1: Zidentyfikuj, co łączy obie reakcje**\n\nJedynym gazem produkowanym przez beryl reagujący zarówno z kwasem, jak i z zasadą jest wodór \\(\\ce{H2}\\). To wskazuje, że w obu przypadkach beryl metaliczny **utlenia się** (Be 0 → +2), a protony redukują się do \\(\\ce{H2}\\).\n\n**Krok 2: Bilans elektronowy (wspólny dla obu reakcji)**\n\n\\[\n\\underbrace{\\ce{Be -> Be^{2+} + 2e-}}_{\\text{utlenianie}}\n\\]\n\\[\n\\underbrace{\\ce{2H^+ + 2e- -> H2 ^}}_{\\text{redukcja}}\n\\]\n\nW reakcji z zasadą protony pochodzą z cząsteczek wody, nie od \\(\\ce{OH-}\\) bezpośrednio - to częsty błąd.\n\n**Krok 3: Reaction 1 - Be z mocnym kwasem**\n\nW środowisku wodnym \\(\\ce{Be^{2+}}\\) natychmiast koordynuje 4 cząsteczki wody (liczba koordynacyjna berylu = 4), tworząc jon akwakompleksowy:\n\n\\[\n\\ce{Be(s) + 2H+(aq) + 4H2O(l) -> [Be(H2O)4]^{2+}(aq) + H2(g) ^}\n\\]\n\nSprawdzenie bilansu:\n- H: lewa strona \\(2 + 4 \\times 2 = 10\\); prawa strona \\(4 \\times 2 + 2 = 10\\) ✓\n- O: lewa \\(4\\); prawa \\(4\\) ✓\n- Ładunek: lewa \\(+2\\); prawa \\(+2\\) ✓\n\n**Krok 4: Reaction 2 - Be z mocną zasadą**\n\n\\(\\ce{OH-}\\) pełni rolę ligandy, a źródłem protonów do redukcji jest woda. Beryl tworzy jon tetrahydroksyberylanowy \\(\\ce{[Be(OH)4]^{2-}}\\):\n\n\\[\n\\ce{Be(s) + 2OH-(aq) + 2H2O(l) -> [Be(OH)4]^{2-}(aq) + H2(g) ^}\n\\]\n\nSprawdzenie bilansu:\n- H: lewa \\(2 + 4 = 6\\); prawa \\(4 + 2 = 6\\) ✓\n- O: lewa \\(2 + 2 = 4\\); prawa \\(4\\) ✓\n- Ładunek: lewa \\(-2\\); prawa \\(-2\\) ✓\n\n## Sposób 2 - Weryfikacja przez bilans elektronowy\n\nDla obu reakcji sprawdzamy, że transfer elektronów jest równy:\n\n| Reakcja | Utlenianie | Redukcja | Bilans e⁻ |\n| 1 (kwas) | \\(\\ce{Be^0 -> Be^{+2}}\\), oddaje 2e⁻ | \\(\\ce{2H^+ + 2e- -> H2}\\), przyjmuje 2e⁻ | 2 = 2 ✓ |\n| 2 (zasada) | \\(\\ce{Be^0 -> Be^{+2}}\\), oddaje 2e⁻ | \\(\\ce{2H^+_{(z H2O)} + 2e- -> H2}\\), przyjmuje 2e⁻ | 2 = 2 ✓ |\n\nObie reakcje są czynnościowo identyczne pod względem redoks - różni je tylko forma jonu berylu i źródło protonów.\n\n## Wzory z karty CKE\n\nW tym zadaniu nie używamy konkretnych wartości liczbowych z karty wzorów - wystarczy znajomość amfoteryczności berylu i zasad tworzenia jonów kompleksowych.\n\nWarto jednak pamiętać:\n- 📖 **Karta wzorów str. 15 - Układ okresowy:** Be (Z=4) to metal grupy 2, blok s - jako najlżejszy metal grupy 2 wykazuje wyjątkową amfoteryczność (podobnie do Al w grupie 13).\n\n## Typowe pułapki i uwagi\n\n> ⚠️ **Uwaga:** W reakcji z zasadą \\(\\ce{OH-}\\) NIE jest reduktorem - protony potrzebne do powstania \\(\\ce{H2}\\) pochodzą z cząsteczek \\(\\ce{H2O}\\). Dlatego po lewej stronie musi pojawić się \\(\\ce{2H2O}\\).\n\n> ⚠️ **Uwaga:** Beryl ma liczbę koordynacyjną **4** (nie 6 jak wiele innych metali). Jon kompleksowy to \\(\\ce{[Be(H2O)4]^{2+}}\\) i \\(\\ce{[Be(OH)4]^{2-}}\\) - cztery ligandy, nie sześć. Pisanie \\(\\ce{[Be(OH)6]^{4-}}\\) to poważny błąd.\n\n> ⚠️ **Uwaga:** Zadanie wymaga formy jonowej **skróconej** - nie piszemy \\(\\ce{Na+}\\) ani \\(\\ce{Cl-}\\) z soli po obu stronach. Po lewej w reakcji z kwasem piszemy samo \\(\\ce{H+}\\), a po lewej z zasadą samo \\(\\ce{OH-}\\).\n\n## Schemat oceniania CKE\n\n- 2 p. - za poprawne napisanie w formie jonowej skroconej dwoch rownan reakcji: (1) Be + 2H3O+ + 2H2O -> [Be(H2O)4]2+ + H2 (lub Be + 2H+ + 4H2O -> ); (2) Be + 2OH- + 2H2O -> [Be(OH)4]2- + H2.\n- 1 p. - za poprawne jedno rownanie.\n- 0 p. - za bledne rownania (bledne wzory reagentow, wspolczynniki, forma zapisu) albo brak odpowiedzi.","image":"img/chemia-2018-maj-matura-rozszerzona/zad-4.webp","solution_image":null,"topics":null,"page_from":4,"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 4. (0-2)
Beryl jest metalem, który reaguje z kwasami oraz ze stężonymi zasadami. Poniżej
przedstawiono schemat reakcji berylu z kwasem i zasadą.
3
H O+
Napisz w formie jonowej skróconej równania reakcji oznaczonych numerami 1 i 2,
wiedząc, że jednym z produktów obu przemian jest ten sam gaz. Uwzględnij tworzenie się
kompleksowych jonów berylu.
Równanie reakcji 1:
Równanie reakcji 2:
Informacja do zadań 5.-6.
W wysokiej temperaturze węgiel reaguje z tlenkiem węgla(IV) i ustala się równowaga
chemiczna:
CO2 (g) + C (s) ⇄ 2CO (g)
Objętościową zawartość procentową CO i CO2 w gazie pozostającym w równowadze
z węglem w zależności od temperatury (pod ciśnieniem atmosferycznym 1013 hPa)
przedstawiono na poniższym wykresie.
Na podstawie: A. Bielański, Podstawy chemii nieorganicznej, Warszawa 2004.
[Be(H2O)4]2+
[Be(OH)4]2-
1
2
Be
MCH_1R

","answer_text_html":"

Zadanie 4. (0-2)
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 chemiczne […] metali
grup […] 2.
Schemat punktowania
2 p. - za poprawne napisanie w formie jonowej skróconej dwóch równań reakcji.
1 p. - za poprawne napisanie w formie jonowej skróconej jednego równania reakcji.
0 p. - za błędne napisanie równań reakcji (błędne wzory reagentów, błędne współczynniki
stechiometryczne, niewłaściwa forma zapisu) albo brak odpowiedzi.
Poprawna odpowiedź
Równanie reakcji 1:
2
3
2
2
4
2
Be
2H O
2H O
[Be(H O) ]
H
⎯⎯→
lub
2
2
2
4
2
Be
2H
4H O
[Be(H O) ]
H
⎯⎯→
Równanie reakcji 2:
2
2
4
2
Be
2OH
2H O
[Be(OH) ]
H
⎯⎯→

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

Poprawna odpowiedź

\n

Wspólny gaz: \\ceH2}

\n

Reakcja 1 (Be z kwasem - tworzy jon akwakompleksowy):

\n
\\ceBe(s)+2H+(aq)+4H2O(l)−>[Be(H2O)4]2+(aq)+H2(g)}
\n

Reakcja 2 (Be z zasadą - tworzy jon tetrahydroksyberylanowy):

\n
\\ceBe(s)+2OH−(aq)+2H2O(l)−>[Be(OH)4]2−(aq)+H2(g)}
\n

Sposób 1 - Analiza amfoteryczności berylu + bilans redoks

\n

Krok 1: Zidentyfikuj, co łączy obie reakcje

\n

Jedynym gazem produkowanym przez beryl reagujący zarówno z kwasem, jak i z zasadą jest wodór \\ceH2. To wskazuje, że w obu przypadkach beryl metaliczny utlenia się (Be 0 → +2), a protony redukują się do \\ceH2.

\n

Krok 2: Bilans elektronowy (wspólny dla obu reakcji)

\n
\\ceBe−>Be2++2e−⏟utlenianie
\n
\\ce2H++2e−−>H2}redukcja⏟
\n

W reakcji z zasadą protony pochodzą z cząsteczek wody, nie od \\ceOH− bezpośrednio - to częsty błąd.

\n

Krok 3: Reaction 1 - Be z mocnym kwasem

\n

W środowisku wodnym \\ceBe2+ natychmiast koordynuje 4 cząsteczki wody (liczba koordynacyjna berylu = 4), tworząc jon akwakompleksowy:

\n
\\ceBe(s)+2H+(aq)+4H2O(l)−>[Be(H2O)4]2+(aq)+H2(g)}
\n

Sprawdzenie bilansu:

\n\n

Krok 4: Reaction 2 - Be z mocną zasadą

\n

\\ceOH− pełni rolę ligandy, a źródłem protonów do redukcji jest woda. Beryl tworzy jon tetrahydroksyberylanowy \\ce[Be(OH)4]2−:

\n
\\ceBe(s)+2OH−(aq)+2H2O(l)−>[Be(OH)4]2−(aq)+H2(g)}
\n

Sprawdzenie bilansu:

\n\n

Sposób 2 - Weryfikacja przez bilans elektronowy

\n

Dla obu reakcji sprawdzamy, że transfer elektronów jest równy:

\n

| Reakcja | Utlenianie | Redukcja | Bilans e⁻ |
| 1 (kwas) | \\ceBe0−>Be+2, oddaje 2e⁻ | \\ce2H++2e−−>H2, przyjmuje 2e⁻ | 2 = 2 ✓ |
| 2 (zasada) | \\ceBe0−>Be+2, oddaje 2e⁻ | \\ce2H(zH2O)++2e−−>H2, przyjmuje 2e⁻ | 2 = 2 ✓ |

\n

Obie reakcje są czynnościowo identyczne pod względem redoks - różni je tylko forma jonu berylu i źródło protonów.

\n

Wzory z karty CKE

\n

W tym zadaniu nie używamy konkretnych wartości liczbowych z karty wzorów - wystarczy znajomość amfoteryczności berylu i zasad tworzenia jonów kompleksowych.

\n

Warto jednak pamiętać:

\n\n

Typowe pułapki i uwagi

\n
⚠️ Uwaga: W reakcji z zasadą \\ceOH− NIE jest reduktorem - protony potrzebne do powstania \\ceH2 pochodzą z cząsteczek \\ceH2O. Dlatego po lewej stronie musi pojawić się \\ce2H2O.
\n
⚠️ Uwaga: Beryl ma liczbę koordynacyjną 4 (nie 6 jak wiele innych metali). Jon kompleksowy to \\ce[Be(H2O)4]2+ i \\ce[Be(OH)4]2− - cztery ligandy, nie sześć. Pisanie \\ce[Be(OH)6]4− to poważny błąd.
\n
⚠️ Uwaga: Zadanie wymaga formy jonowej skróconej - nie piszemy \\ceNa+ ani \\ceCl− z soli po obu stronach. Po lewej w reakcji z kwasem piszemy samo \\ceH+, a po lewej z zasadą samo \\ceOH−.
\n

Schemat oceniania CKE

\n"}]}