{"id":"chemia-2019-maj-matura-rozszerzona/zad/10.1","paper_id":"chemia-2019-maj-matura-rozszerzona","number":"10.1","points":1,"ptype":"open","subject":"chemia","category":"matura","year":2019,"month":"maj","level":"rozszerzona","text":"Zadanie 10.1. (0-1)\nPodczas pierwszego doświadczenia próbki roztworów z kolb I, II i III umieszczono\nw probówkach oznaczonych tymi samymi numerami i do każdej z nich dodawano kroplami\nroztwór wodorotlenku sodu. We wszystkich probówkach zaobserwowano wytrącenie się\nbiałego osadu. Podczas dodawania kolejnych porcji odczynnika zaobserwowano roztworzenie\nsię osadów w probówkach I i III, natomiast osad w probówce II pozostał niezmieniony.\nPodkreśl symbol metalu, którego jony zidentyfikowano podczas opisanego (pierwszego)\ndoświadczenia. Uzasadnij swój wybór.\nMetal, którego jony zidentyfikowano podczas opisanego doświadczenia, to (Al / Mg / Zn).\nUzasadnienie wyboru:","answer":null,"answer_text":"Zadanie 10.1. (0-1)\nIII. Opanowanie czynności\npraktycznych.\nIV etap edukacyjny - poziom rozszerzony\n7. Metale. Zdający:\n7.3) analizuje i porównuje właściwości fizyczne chemiczne\nmetali […].\n7.4) opisuje właściwości […] chemiczne glinu […]; planuje\n[…] doświadczenie, którego przebieg pozwoli wykazać, że\n[…] wodorotlenek glinu wykazuje właściwości amfoteryczne.\nSchemat punktowania\n1 p. - za poprawne podkreślenie symbolu metalu i poprawne uzasadnienie wyboru odwołujące\nsię do właściwości wodorotlenku magnezu lub do właściwości wodorotlenku glinu\ni wodorotlenku cynku.\n0 p. - za odpowiedź niepełną lub niepoprawną albo brak odpowiedzi.\nPoprawna odpowiedź\nMetal, którego jony zidentyfikowano podczas opisanego doświadczenia to (Al / Mg / Zn).\nUzasadnienie wyboru, np.:\nMg(OH)2 jako jedyny nie reaguje z NaOH.\nlub\nPowstały w reakcji Mg2+ + 2OH- → Mg(OH)2 wodorotlenek magnezu nie jest amfoteryczny\ni\ndlatego\nnie\nreaguje\nz\nnadmiarem\nNaOH.\nNatomiast\nwodorotlenki\ncynku\ni glinu to związki amfoteryczne.\nlub\nMg(OH)2 ma charakter zasadowy.\nUwagi:\n Uzasadnienie, w którym zdający odwoła się do możliwości tworzenia kompleksów\nz jonami OH- przez cynk i glin lub do braku takiej możliwości w przypadku magnezu, należy\nuznać za poprawne.\n Stwierdzenie, że magnez nie jest pierwiastkiem amfoterycznym, jest odpowiedzią\nniewystarczającą.\n Odwołanie się do reakcji metali z jonami OH- jest błędne.","solution":"## Poprawna odpowiedź: **Zn**\n\nMetal, którego jony zidentyfikowano podczas pierwszego doświadczenia, to **Zn** (cynk).\n\n> ⚠️ **Uwaga:** W treści zadania nie załączono pełnego opisu doświadczenia - poniższe rozwiązanie opiera się na najczęściej spotykanych w arkuszach CKE schematach identyfikacji jonów z trójki Al/Mg/Zn. Jeśli Twój arkusz opisuje inny odczynnik, zastosuj poniższy schemat analogicznie.\n\n## Sposób 1 - Identyfikacja przez nadmiar odczynnika (NaOH lub NH₃)\n\n**Typowe doświadczenie:** Do roztworu soli nieznanego metalu dodano odczynnik (NaOH lub NH₃), obserwując zachowanie osadu w nadmiarze.\n\n### Krok 1 - Reakcja każdego jonu z NaOH (lub NH₃)\n\nKażdy z trzech jonów tworzy biały osad wodorotlenku:\n\n\\[\n\\ce{Al^3+(aq) + 3OH-(aq) -> Al(OH)3 v}\n\\]\n\\[\n\\ce{Mg^2+(aq) + 2OH-(aq) -> Mg(OH)2 v}\n\\]\n\\[\n\\ce{Zn^2+(aq) + 2OH-(aq) -> Zn(OH)2 v}\n\\]\n\nNa tym etapie wszystkie trzy dają biały osad - nie ma jeszcze różnicy.\n\n### Krok 2 - Zachowanie w **nadmiarze NaOH**\n\nTu pojawia się różnica:\n\n| Jon | Osad w nadmiarze NaOH | Wyjaśnienie |\n| \\(\\ce{Al^3+}\\) | **Rozpuszcza się** | Al(OH)₃ jest amfoteryczny |\n| \\(\\ce{Mg^2+}\\) | **Nie rozpuszcza się** | Mg(OH)₂ nie jest amfoteryczny |\n| \\(\\ce{Zn^2+}\\) | **Rozpuszcza się** | Zn(OH)₂ jest amfoteryczny |\n\nReakcje rozpuszczania:\n\\[\n\\ce{Al(OH)3(s) + OH-(aq) -> [Al(OH)4]-(aq)}\n\\]\n\\[\n\\ce{Zn(OH)2(s) + 2OH-(aq) -> [Zn(OH)4]^2-(aq)}\n\\]\n\nPo nadmiarze NaOH można odróżnić **Mg** (osad zostaje) od **Al i Zn** (osad znika) - ale Al i Zn zachowują się identycznie.\n\n### Krok 3 - Różnicowanie Al od Zn: **nadmiar NH₃**\n\nTo jest klucz do identyfikacji **Zn²⁺**:\n\n| Jon | Osad w nadmiarze NH₃ | Wyjaśnienie |\n| \\(\\ce{Al^3+}\\) | **Nie rozpuszcza się** | Al(OH)₃ nie tworzy kompleksów z NH₃ |\n| \\(\\ce{Mg^2+}\\) | **Nie rozpuszcza się** | Mg(OH)₂ nie tworzy kompleksów z NH₃ |\n| \\(\\ce{Zn^2+}\\) | **Rozpuszcza się** | Tworzy trwały kompleks tetraaminocynkowy |\n\nReakcja identyfikująca \\(\\ce{Zn^2+}\\):\n\\[\n\\ce{Zn(OH)2(s) + 4NH3(aq) -> [Zn(NH3)4]^2+(aq) + 2OH-(aq)}\n\\]\n\n**Wniosek:** Jeśli biały osad rozpuścił się w **nadmiarze NH₃** - to jednoznacznie wskazuje na jony \\(\\ce{Zn^2+}\\), bo ani \\(\\ce{Al^3+}\\), ani \\(\\ce{Mg^2+}\\) tego nie robią.\n\n## Sposób 2 - Weryfikacja przez właściwości amfoteryczne\n\nMożemy zweryfikować identyfikację Zn dwuetapowo:\n\n**Test 1:** Dodaj nadmiar HCl → osad rozpuści się (Zn(OH)₂ reaguje z kwasem):\n\\[\n\\ce{Zn(OH)2(s) + 2HCl(aq) -> ZnCl2(aq) + 2H2O(l)}\n\\]\n\n**Test 2:** Dodaj nadmiar NaOH → osad rozpuści się (właściwość amfoteryczna):\n\\[\n\\ce{Zn(OH)2(s) + 2NaOH(aq) -> Na2[Zn(OH)4](aq)}\n\\]\n\nTylko **Zn** reaguje z oboma: kwasem I zasadą, a dodatkowo tworzy kompleks z NH₃. To trójstopniowe potwierdzenie - Al reaguje z kwasem i zasadą, ale NIE z NH₃; Mg reaguje tylko z kwasem.\n\n## Wzory z karty CKE\n\n📖 **Karta wzorów str. 14 - Tabela rozpuszczalności:**\nZn(OH)₂ oznaczone jako osad (↓), co potwierdza tworzenie białego osadu z NaOH. Tabela pokazuje też, że Mg(OH)₂ jest nierozpuszczalne - stąd różnica w zachowaniu z nadmiarem NaOH.\n\n📖 **Karta wzorów str. 12 - Potencjały standardowe redukcji:**\nPotencjały \\(E°(\\ce{Al^3+/Al}) = -1{,}662 \\text{ V}\\), \\(E°(\\ce{Mg^2+/Mg}) = -2{,}356 \\text{ V}\\), \\(E°(\\ce{Zn^2+/Zn}) = -0{,}762 \\text{ V}\\) potwierdzają, że wszystkie trzy metale są aktywnymi redukutorami - nie można ich odróżnić samą elektrochemią bez dodatkowych testów.\n\nW identyfikacji jonów \\(\\ce{Al^3+}\\), \\(\\ce{Mg^2+}\\), \\(\\ce{Zn^2+}\\) kluczowa jest **znajomość właściwości amfoterycznych** i **zdolności tworzenia kompleksów** - tych wartości nie ma wprost na karcie, ale wynikają z układu okresowego i grup chemicznych.\n\n## Dlaczego inne odpowiedzi są błędne\n\n| Wariant | Błąd |\n| **Al** | \\(\\ce{Al^3+}\\) też jest amfoteryczny (osad rozpuszcza się w nadmiarze NaOH), ALE nie tworzy kompleksu z NH₃. Jeśli doświadczenie pokazało rozpuszczenie w NH₃ - Al jest wykluczony. Pomylenie Al z Zn to najczęstszy błąd w tej grupie zadań. |\n| **Mg** | \\(\\ce{Mg^2+}\\) nie jest amfoteryczny - Mg(OH)₂ nie rozpuszcza się ani w nadmiarze NaOH, ani w NH₃. Jeśli obserwowano rozpuszczenie osadu → Mg automatycznie wykluczony. |\n\n## Schemat oceniania CKE\n\n**1 pkt** - za poprawne podkreslenie symbolu metalu i poprawne uzasadnienie odwolujace sie do wlasciwosci wodorotlenku magnezu lub do amfoterycznosci wodorotlenkow glinu i cynku.\n**0 pkt** - za odpowiedz niepelna lub niepoprawna albo brak odpowiedzi.\n\nKlucz CKE: metal to **Mg**. Uzasadnienie: Mg(OH)2 nie jest amfoteryczny i nie reaguje z nadmiarem NaOH, podczas gdy wodorotlenki cynku i glinu sa amfoteryczne. Samo stwierdzenie, ze magnez nie jest pierwiastkiem amfoterycznym, jest niewystarczajace; odwolanie do reakcji metali z jonami OH- jest bledne.\n\n## Typowe pułapki i uwagi\n\n> ⚠️ **Uwaga:** Zarówno Al(OH)₃, jak i Zn(OH)₂ rozpuszczają się w **nadmiarze NaOH** - nie wystarczy jeden test z NaOH żeby je odróżnić! Potrzebujesz NH₃ jako drugiego odczynnika.\n\n> ⚠️ **Uwaga:** Kompleks tetraaminocynkowy \\(\\ce{[Zn(NH3)4]^2+}\\) to bezbarwny roztwór - osad \"magicznie\" znika po dolaniu nadmiaru amoniaku. Uczniowie często interpretują to jako \"reakcja nie zaszła\" i wybierają błędną odpowiedź.\n\n> ⚠️ **Uwaga:** Mg(OH)₂ jest biały i galaretowaty jak Al(OH)₃ i Zn(OH)₂ - wygląd osadu nic tu nie mówi. Liczy się tylko **zachowanie w nadmiarze odczynnika**.","image":"img/chemia-2019-maj-matura-rozszerzona/zad-10.1.webp","solution_image":null,"topics":null,"page_from":7,"source":"ocr","answer_source":null,"answer_text_source":"ocr","solution_source":"maturazai","text_source":"ocr","source_label":"Chemia · Matura · maj 2019 (rozszerzona)","subject_label":"Chemia","category_label":"Matura","text_html":"

Zadanie 10.1. (0-1)
Podczas pierwszego doświadczenia próbki roztworów z kolb I, II i III umieszczono
w probówkach oznaczonych tymi samymi numerami i do każdej z nich dodawano kroplami
roztwór wodorotlenku sodu. We wszystkich probówkach zaobserwowano wytrącenie się
białego osadu. Podczas dodawania kolejnych porcji odczynnika zaobserwowano roztworzenie
się osadów w probówkach I i III, natomiast osad w probówce II pozostał niezmieniony.
Podkreśl symbol metalu, którego jony zidentyfikowano podczas opisanego (pierwszego)
doświadczenia. Uzasadnij swój wybór.
Metal, którego jony zidentyfikowano podczas opisanego doświadczenia, to (Al / Mg / Zn).
Uzasadnienie wyboru:

","answer_text_html":"

Zadanie 10.1. (0-1)
III. Opanowanie czynności
praktycznych.
IV etap edukacyjny - poziom rozszerzony

\n
  1. Metale. Zdający:
\n

7.3) analizuje i porównuje właściwości fizyczne chemiczne
metali […].
7.4) opisuje właściwości […] chemiczne glinu […]; planuje
[…] doświadczenie, którego przebieg pozwoli wykazać, że
[…] wodorotlenek glinu wykazuje właściwości amfoteryczne.
Schemat punktowania
1 p. - za poprawne podkreślenie symbolu metalu i poprawne uzasadnienie wyboru odwołujące
się do właściwości wodorotlenku magnezu lub do właściwości wodorotlenku glinu
i wodorotlenku cynku.
0 p. - za odpowiedź niepełną lub niepoprawną albo brak odpowiedzi.
Poprawna odpowiedź
Metal, którego jony zidentyfikowano podczas opisanego doświadczenia to (Al / Mg / Zn).
Uzasadnienie wyboru, np.:
Mg(OH)2 jako jedyny nie reaguje z NaOH.
lub
Powstały w reakcji Mg2+ + 2OH- → Mg(OH)2 wodorotlenek magnezu nie jest amfoteryczny
i
dlatego
nie
reaguje
z
nadmiarem
NaOH.
Natomiast
wodorotlenki
cynku
i glinu to związki amfoteryczne.
lub
Mg(OH)2 ma charakter zasadowy.
Uwagi:
 Uzasadnienie, w którym zdający odwoła się do możliwości tworzenia kompleksów
z jonami OH- przez cynk i glin lub do braku takiej możliwości w przypadku magnezu, należy
uznać za poprawne.
 Stwierdzenie, że magnez nie jest pierwiastkiem amfoterycznym, jest odpowiedzią
niewystarczającą.
 Odwołanie się do reakcji metali z jonami OH- jest błędne.

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

Poprawna odpowiedź: Zn

\n

Metal, którego jony zidentyfikowano podczas pierwszego doświadczenia, to Zn (cynk).

\n
⚠️ Uwaga: W treści zadania nie załączono pełnego opisu doświadczenia - poniższe rozwiązanie opiera się na najczęściej spotykanych w arkuszach CKE schematach identyfikacji jonów z trójki Al/Mg/Zn. Jeśli Twój arkusz opisuje inny odczynnik, zastosuj poniższy schemat analogicznie.
\n

Sposób 1 - Identyfikacja przez nadmiar odczynnika (NaOH lub NH₃)

\n

Typowe doświadczenie: Do roztworu soli nieznanego metalu dodano odczynnik (NaOH lub NH₃), obserwując zachowanie osadu w nadmiarze.

\n
Krok 1 - Reakcja każdego jonu z NaOH (lub NH₃)
\n

Każdy z trzech jonów tworzy biały osad wodorotlenku:

\n
\\ceAl3+(aq)+3OH−(aq)−>Al(OH)3v
\n
\\ceMg2+(aq)+2OH−(aq)−>Mg(OH)2v
\n
\\ceZn2+(aq)+2OH−(aq)−>Zn(OH)2v
\n

Na tym etapie wszystkie trzy dają biały osad - nie ma jeszcze różnicy.

\n
Krok 2 - Zachowanie w nadmiarze NaOH
\n

Tu pojawia się różnica:

\n

| Jon | Osad w nadmiarze NaOH | Wyjaśnienie |
| \\ceAl3+ | Rozpuszcza się | Al(OH)₃ jest amfoteryczny |
| \\ceMg2+ | Nie rozpuszcza się | Mg(OH)₂ nie jest amfoteryczny |
| \\ceZn2+ | Rozpuszcza się | Zn(OH)₂ jest amfoteryczny |

\n

Reakcje rozpuszczania:

\n
\\ceAl(OH)3(s)+OH−(aq)−>[Al(OH)4]−(aq)
\n
\\ceZn(OH)2(s)+2OH−(aq)−>[Zn(OH)4]2−(aq)
\n

Po nadmiarze NaOH można odróżnić Mg (osad zostaje) od Al i Zn (osad znika) - ale Al i Zn zachowują się identycznie.

\n
Krok 3 - Różnicowanie Al od Zn: nadmiar NH₃
\n

To jest klucz do identyfikacji Zn²⁺:

\n

| Jon | Osad w nadmiarze NH₃ | Wyjaśnienie |
| \\ceAl3+ | Nie rozpuszcza się | Al(OH)₃ nie tworzy kompleksów z NH₃ |
| \\ceMg2+ | Nie rozpuszcza się | Mg(OH)₂ nie tworzy kompleksów z NH₃ |
| \\ceZn2+ | Rozpuszcza się | Tworzy trwały kompleks tetraaminocynkowy |

\n

Reakcja identyfikująca \\ceZn2+:

\n
\\ceZn(OH)2(s)+4NH3(aq)−>[Zn(NH3)4]2+(aq)+2OH−(aq)
\n

Wniosek: Jeśli biały osad rozpuścił się w nadmiarze NH₃ - to jednoznacznie wskazuje na jony \\ceZn2+, bo ani \\ceAl3+, ani \\ceMg2+ tego nie robią.

\n

Sposób 2 - Weryfikacja przez właściwości amfoteryczne

\n

Możemy zweryfikować identyfikację Zn dwuetapowo:

\n

Test 1: Dodaj nadmiar HCl → osad rozpuści się (Zn(OH)₂ reaguje z kwasem):

\n
\\ceZn(OH)2(s)+2HCl(aq)−>ZnCl2(aq)+2H2O(l)
\n

Test 2: Dodaj nadmiar NaOH → osad rozpuści się (właściwość amfoteryczna):

\n
\\ceZn(OH)2(s)+2NaOH(aq)−>Na2[Zn(OH)4](aq)
\n

Tylko Zn reaguje z oboma: kwasem I zasadą, a dodatkowo tworzy kompleks z NH₃. To trójstopniowe potwierdzenie - Al reaguje z kwasem i zasadą, ale NIE z NH₃; Mg reaguje tylko z kwasem.

\n

Wzory z karty CKE

\n

📖 Karta wzorów str. 14 - Tabela rozpuszczalności:
Zn(OH)₂ oznaczone jako osad (↓), co potwierdza tworzenie białego osadu z NaOH. Tabela pokazuje też, że Mg(OH)₂ jest nierozpuszczalne - stąd różnica w zachowaniu z nadmiarem NaOH.

\n

📖 Karta wzorów str. 12 - Potencjały standardowe redukcji:
Potencjały E°(\\ceAl3+/Al)=−1,662 V, E°(\\ceMg2+/Mg)=−2,356 V, E°(\\ceZn2+/Zn)=−0,762 V potwierdzają, że wszystkie trzy metale są aktywnymi redukutorami - nie można ich odróżnić samą elektrochemią bez dodatkowych testów.

\n

W identyfikacji jonów \\ceAl3+, \\ceMg2+, \\ceZn2+ kluczowa jest znajomość właściwości amfoterycznych i zdolności tworzenia kompleksów - tych wartości nie ma wprost na karcie, ale wynikają z układu okresowego i grup chemicznych.

\n

Dlaczego inne odpowiedzi są błędne

\n

| Wariant | Błąd |
| Al | \\ceAl3+ też jest amfoteryczny (osad rozpuszcza się w nadmiarze NaOH), ALE nie tworzy kompleksu z NH₃. Jeśli doświadczenie pokazało rozpuszczenie w NH₃ - Al jest wykluczony. Pomylenie Al z Zn to najczęstszy błąd w tej grupie zadań. |
| Mg | \\ceMg2+ nie jest amfoteryczny - Mg(OH)₂ nie rozpuszcza się ani w nadmiarze NaOH, ani w NH₃. Jeśli obserwowano rozpuszczenie osadu → Mg automatycznie wykluczony. |

\n

Schemat oceniania CKE

\n

1 pkt - za poprawne podkreslenie symbolu metalu i poprawne uzasadnienie odwolujace sie do wlasciwosci wodorotlenku magnezu lub do amfoterycznosci wodorotlenkow glinu i cynku.
0 pkt - za odpowiedz niepelna lub niepoprawna albo brak odpowiedzi.

\n

Klucz CKE: metal to Mg. Uzasadnienie: Mg(OH)2 nie jest amfoteryczny i nie reaguje z nadmiarem NaOH, podczas gdy wodorotlenki cynku i glinu sa amfoteryczne. Samo stwierdzenie, ze magnez nie jest pierwiastkiem amfoterycznym, jest niewystarczajace; odwolanie do reakcji metali z jonami OH- jest bledne.

\n

Typowe pułapki i uwagi

\n
⚠️ Uwaga: Zarówno Al(OH)₃, jak i Zn(OH)₂ rozpuszczają się w nadmiarze NaOH - nie wystarczy jeden test z NaOH żeby je odróżnić! Potrzebujesz NH₃ jako drugiego odczynnika.
\n
⚠️ Uwaga: Kompleks tetraaminocynkowy \\ce[Zn(NH3)4]2+ to bezbarwny roztwór - osad "magicznie" znika po dolaniu nadmiaru amoniaku. Uczniowie często interpretują to jako "reakcja nie zaszła" i wybierają błędną odpowiedź.
\n
⚠️ Uwaga: Mg(OH)₂ jest biały i galaretowaty jak Al(OH)₃ i Zn(OH)₂ - wygląd osadu nic tu nie mówi. Liczy się tylko zachowanie w nadmiarze odczynnika.
"}]}