{"id":"chemia-2020-czerwiec-matura-rozszerzona/zad/17.1","paper_id":"chemia-2020-czerwiec-matura-rozszerzona","number":"17.1","points":1,"ptype":"closed","subject":"chemia","category":"matura","year":2020,"month":"czerwiec","level":"rozszerzona","text":"Zadanie 17.1. (0-1)\nWybierz i podkreśl jeden symbol metalu w zestawie I i jeden wzór odczynnika\nw zestawie II, tak aby otrzymać schemat przeprowadzonego doświadczenia.\nSchemat doświadczenia:\nZestaw I: Ag / Al / Au / Sn\nZestaw II: Al(NO3)3 (aq) / CuSO4 (aq) / AgNO3 (aq)","answer":null,"answer_text":"Zadanie 17.1. (0-1)\nWymaganie ogólne\nWymagania szczegółowe\nIII. Opanowanie czynności\npraktycznych.\nIV etap edukacyjny - poziom rozszerzony\n7. Metale. Zdający:\n7.5) przewiduje kierunek przebiegu reakcji metali z […]\nroztworami soli, na podstawie danych zawartych w szeregu\nnapięciowym metali;\n7.6) projektuje […] doświadczenie, którego wynik pozwoli\nporównać aktywność chemiczną metali […].\nZasady oceniania\n1 pkt - poprawny wybór i podkreślenie symbolu metalu oraz wzoru odczynnika.\n0 pkt - odpowiedź niepełna lub niepoprawna albo brak odpowiedzi.\nPoprawna odpowiedź\nZestaw I: Ag / Al / Au / Sn\nZestaw II: Al(NO3)3 (aq) / CuSO4 (aq) / AgNO3 (aq)","solution":"## Poprawna odpowiedź: Metal M = **Sn**, odczynnik = **CuSO₄(aq)**\n\nReakcja: \\(\\ce{Sn + CuSO4 -> SnSO4 + Cu}\\)\n\n## Sposób 1 - analiza warunków doświadczenia (eliminacja)\n\nDoświadczenie stawia **dwa twarde warunki**:\n1. Roztwór się **odbarwił** → w roztworze musiał być kolorowy jon, który zanika\n2. Masa płytki **zmalała** → metal płytki musi rozpuszczać się szybciej (masowo), niż wytrąca się metal z roztworu\n\n**Krok 1 - wybór odczynnika z kolorowym roztworem**\n\n| Odczynnik | Barwa | Może się odbarwić? |\n| \\(\\ce{Al(NO3)3(aq)}\\) | bezbarwny | ✗ nie ma czego odbarwiać |\n| \\(\\ce{CuSO4(aq)}\\) | **niebieski** (\\(\\ce{Cu^2+}\\)) | ✓ gdy \\(\\ce{Cu^2+}\\) zostaje wytrącony jako Cu |\n| \\(\\ce{AgNO3(aq)}\\) | bezbarwny | ✗ nie ma czego odbarwiać |\n\n**Wniosek**: odczynnik to \\(\\ce{CuSO4(aq)}\\).\n\n**Krok 2 - wybór metalu, który reaguje z \\(\\ce{CuSO4}\\) i daje SPADEK masy płytki**\n\nMetal musi być **bardziej reaktywny niż Cu** (żeby wyprzeć Cu z roztworu). Z zestawu I:\n\n| Metal | Reaktywność vs Cu | Reakcja z \\(\\ce{CuSO4}\\) |\n| Ag | mniej reaktywny | brak reakcji ✗ |\n| Au | mniej reaktywny | brak reakcji ✗ |\n| Al | bardziej reaktywny | reaguje ✓, ale sprawdź masy |\n| Sn | bardziej reaktywny | reaguje ✓, ale sprawdź masy |\n\n**Krok 3 - sprawdzenie zmiany masy dla Al i Sn**\n\nZasada: na każde \\(n\\) moli metalu, który się rozpuszcza, wytrąca się \\(n'\\) moli Cu. Masa płytki zmienia się o:\n\n\\[\\Delta m = m(\\text{Cu wytrącone}) - m(\\text{metal rozpuszczony})\\]\n\n**Dla Al:**\n\n\\[\\ce{2Al + 3CuSO4 -> Al2(SO4)3 + 3Cu}\\]\n\n\\[\\Delta m = 3 \\cdot 63{,}5 \\text{ g} - 2 \\cdot 27 \\text{ g} = 190{,}5 - 54 = +136{,}5 \\text{ g} \\quad \\Rightarrow \\text{masa ROŚNIE} \\neq \\text{warunek}\\]\n\n**Dla Sn:**\n\n\\[\\ce{Sn + CuSO4 -> SnSO4 + Cu}\\]\n\n\\[\\Delta m = 1 \\cdot 63{,}5 \\text{ g} - 1 \\cdot 118{,}7 \\text{ g} = -55{,}2 \\text{ g} \\quad \\Rightarrow \\text{masa MALEJE} \\checkmark\\]\n\nCyna (M = 118,7 g/mol) jest **cięższa niż Cu (63,5 g/mol)**, więc za każdy mol Sn, który się rozpuszcza, wytrąca się tylko 1 mol Cu - płytka traci masę netto.\n\n**Oba warunki spełnione: roztwór odbarwia się (zanika niebieski \\(\\ce{Cu^2+}\\)) i masa płytki maleje.**\n\n## Sposób 2 - weryfikacja bilansu (sprawdzenie równania)\n\nRównanie reakcji \\(\\ce{Sn + CuSO4 -> SnSO4 + Cu}\\) - weryfikacja:\n\n| Element | Lewa strona | Prawa strona |\n| Sn | 1 | 1 ✓ |\n| Cu | 1 | 1 ✓ |\n| S | 1 | 1 ✓ |\n| O | 4 | 4 ✓ |\n\nStopnie utlenienia (to reakcja redoks):\n- Sn: \\(0 \\to +2\\) - **utlenianie** (Sn jest reduktorem)\n- Cu: \\(+2 \\to 0\\) - **redukcja** (Cu²⁺ jest utleniaczem)\n\nBilans elektronów: Sn oddaje 2e⁻, Cu²⁺ przyjmuje 2e⁻ - bilans zamknięty ✓\n\n## Wzory z karty CKE\n\n📖 **Karta wzorów str. 12 - Potencjały standardowe redukcji:**\n\n\\(E°(\\ce{Cu^2+/Cu}) = +0{,}342 \\text{ V}\\)\n\n\\(E°(\\ce{Sn^2+/Sn}) = -0{,}136 \\text{ V}\\)\n\nPonieważ \\(E°(\\ce{Sn^2+/Sn}) < E°(\\ce{Cu^2+/Cu})\\), Sn jest silniejszym reduktorem niż Cu → Sn wypiera Cu z roztworu. To potwierdza zasadność wyboru.\n\n📖 **Karta wzorów str. 15 - Układ okresowy** (masy atomowe):\n- Sn: 118,71 g/mol\n- Cu: 63,55 g/mol\n\nUżyte do obliczenia zmiany masy płytki w Sposobie 1.\n\n## Dlaczego inne odpowiedzi są błędne\n\n| Kombinacja | Błąd |\n| Al + CuSO₄ | Al jest bardziej reaktywny od Cu, ale masa płytki **rośnie** - Al (27 g/mol) jest lżejszy od Cu (63,5 g/mol), stosunek 2:3 daje +136,5 g, nie spadek masy |\n| Ag + CuSO₄ | Ag jest **mniej** reaktywny od Cu (E°Ag/Ag⁺ = +0,80 V > E°Cu/Cu²⁺) - brak reakcji |\n| Au + CuSO₄ | Au jest **najmniej** reaktywny z metali - brak reakcji z CuSO₄ |\n| cokolwiek + Al(NO₃)₃ | Roztwór bezbarwny - nie może się \"odbarwić\"; Al jest bardzo reaktywny, trudno go wyprzeć |\n| cokolwiek + AgNO₃ | Roztwór bezbarwny - nie może się \"odbarwić\" |\n\n## Typowe pułapki\n\n> ⚠️ **Uwaga:** Wielu uczniów wybiera Al, bo \"Al jest bardziej reaktywny od Cu - więc musi działać\". To prawda, ale zapomina sprawdzić zmianę masy płytki. Stoichiometria 2Al : 3Cu oznacza wytrącenie 3× więcej (masowo ciężkiego) Cu niż lekkie Al - masa rośnie, nie maleje!\n\n> ⚠️ **Uwaga:** Odbarwienie roztworu to kluczowy wskaźnik - natychmiast eliminuje Al(NO₃)₃ i AgNO₃ (bezbarwne). Tylko CuSO₄ jest niebieski z powodu jonów \\(\\ce{Cu^2+}\\).\n\n> ⚠️ **Uwaga:** Przy zmianie masy płytki zawsze sprawdzaj **stosunek molarny** metali i ich **masy molarne** - sama reaktywność nie wystarczy do ustalenia kierunku zmiany masy.","image":"img/chemia-2020-czerwiec-matura-rozszerzona/zad-17.1.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 · czerwiec 2020 (rozszerzona)","subject_label":"Chemia","category_label":"Matura","text_html":"<p>Zadanie 17.1. (0-1)<br>Wybierz i podkreśl jeden symbol metalu w zestawie I i jeden wzór odczynnika<br>w zestawie II, tak aby otrzymać schemat przeprowadzonego doświadczenia.<br>Schemat doświadczenia:<br>Zestaw I: Ag / Al / Au / Sn<br>Zestaw II: Al(NO3)3 (aq) / CuSO4 (aq) / AgNO3 (aq)</p>","answer_text_html":"<p>Zadanie 17.1. (0-1)<br>Wymaganie ogólne<br>Wymagania szczegółowe<br>III. Opanowanie czynności<br>praktycznych.<br>IV etap edukacyjny - poziom rozszerzony</p>\n<ol><li>Metale. Zdający:</li></ol>\n<p>7.5) przewiduje kierunek przebiegu reakcji metali z […]<br>roztworami soli, na podstawie danych zawartych w szeregu<br>napięciowym metali;<br>7.6) projektuje […] doświadczenie, którego wynik pozwoli<br>porównać aktywność chemiczną metali […].<br>Zasady oceniania<br>1 pkt - poprawny wybór i podkreślenie symbolu metalu oraz wzoru odczynnika.<br>0 pkt - odpowiedź niepełna lub niepoprawna albo brak odpowiedzi.<br>Poprawna odpowiedź<br>Zestaw I: Ag / Al / Au / Sn<br>Zestaw II: Al(NO3)3 (aq) / CuSO4 (aq) / AgNO3 (aq)</p>","solutions":[{"source":"maturazai","label":"maturazai.pl (AI)","kind":"text","html":"<h4>Poprawna odpowiedź: Metal M = <strong>Sn</strong>, odczynnik = <strong>CuSO₄(aq)</strong></h4>\n<p>Reakcja: \\(\\ce{Sn + CuSO4 -&gt; SnSO4 + Cu}\\)</p>\n<h4>Sposób 1 - analiza warunków doświadczenia (eliminacja)</h4>\n<p>Doświadczenie stawia <strong>dwa twarde warunki</strong>:</p>\n<ol><li>Roztwór się <strong>odbarwił</strong> → w roztworze musiał być kolorowy jon, który zanika</li><li>Masa płytki <strong>zmalała</strong> → metal płytki musi rozpuszczać się szybciej (masowo), niż wytrąca się metal z roztworu</li></ol>\n<p><strong>Krok 1 - wybór odczynnika z kolorowym roztworem</strong></p>\n<p>| Odczynnik | Barwa | Może się odbarwić? |<br>| \\(\\ce{Al(NO3)3(aq)}\\) | bezbarwny | ✗ nie ma czego odbarwiać |<br>| \\(\\ce{CuSO4(aq)}\\) | <strong>niebieski</strong> (\\(\\ce{Cu^2+}\\)) | ✓ gdy \\(\\ce{Cu^2+}\\) zostaje wytrącony jako Cu |<br>| \\(\\ce{AgNO3(aq)}\\) | bezbarwny | ✗ nie ma czego odbarwiać |</p>\n<p><strong>Wniosek</strong>: odczynnik to \\(\\ce{CuSO4(aq)}\\).</p>\n<p><strong>Krok 2 - wybór metalu, który reaguje z \\(\\ce{CuSO4}\\) i daje SPADEK masy płytki</strong></p>\n<p>Metal musi być <strong>bardziej reaktywny niż Cu</strong> (żeby wyprzeć Cu z roztworu). Z zestawu I:</p>\n<p>| Metal | Reaktywność vs Cu | Reakcja z \\(\\ce{CuSO4}\\) |<br>| Ag | mniej reaktywny | brak reakcji ✗ |<br>| Au | mniej reaktywny | brak reakcji ✗ |<br>| Al | bardziej reaktywny | reaguje ✓, ale sprawdź masy |<br>| Sn | bardziej reaktywny | reaguje ✓, ale sprawdź masy |</p>\n<p><strong>Krok 3 - sprawdzenie zmiany masy dla Al i Sn</strong></p>\n<p>Zasada: na każde \\(n\\) moli metalu, który się rozpuszcza, wytrąca się \\(n&#x27;\\) moli Cu. Masa płytki zmienia się o:</p>\n<p>\\[\\Delta m = m(\\text{Cu wytrącone}) - m(\\text{metal rozpuszczony})\\]</p>\n<p><strong>Dla Al:</strong></p>\n<p>\\[\\ce{2Al + 3CuSO4 -&gt; Al2(SO4)3 + 3Cu}\\]</p>\n<p>\\[\\Delta m = 3 \\cdot 63{,}5 \\text{ g} - 2 \\cdot 27 \\text{ g} = 190{,}5 - 54 = +136{,}5 \\text{ g} \\quad \\Rightarrow \\text{masa ROŚNIE} \\neq \\text{warunek}\\]</p>\n<p><strong>Dla Sn:</strong></p>\n<p>\\[\\ce{Sn + CuSO4 -&gt; SnSO4 + Cu}\\]</p>\n<p>\\[\\Delta m = 1 \\cdot 63{,}5 \\text{ g} - 1 \\cdot 118{,}7 \\text{ g} = -55{,}2 \\text{ g} \\quad \\Rightarrow \\text{masa MALEJE} \\checkmark\\]</p>\n<p>Cyna (M = 118,7 g/mol) jest <strong>cięższa niż Cu (63,5 g/mol)</strong>, więc za każdy mol Sn, który się rozpuszcza, wytrąca się tylko 1 mol Cu - płytka traci masę netto.</p>\n<p><strong>Oba warunki spełnione: roztwór odbarwia się (zanika niebieski \\(\\ce{Cu^2+}\\)) i masa płytki maleje.</strong></p>\n<h4>Sposób 2 - weryfikacja bilansu (sprawdzenie równania)</h4>\n<p>Równanie reakcji \\(\\ce{Sn + CuSO4 -&gt; SnSO4 + Cu}\\) - weryfikacja:</p>\n<p>| Element | Lewa strona | Prawa strona |<br>| Sn | 1 | 1 ✓ |<br>| Cu | 1 | 1 ✓ |<br>| S | 1 | 1 ✓ |<br>| O | 4 | 4 ✓ |</p>\n<p>Stopnie utlenienia (to reakcja redoks):</p>\n<ul><li>Sn: \\(0 \\to +2\\) - <strong>utlenianie</strong> (Sn jest reduktorem)</li><li>Cu: \\(+2 \\to 0\\) - <strong>redukcja</strong> (Cu²⁺ jest utleniaczem)</li></ul>\n<p>Bilans elektronów: Sn oddaje 2e⁻, Cu²⁺ przyjmuje 2e⁻ - bilans zamknięty ✓</p>\n<h4>Wzory z karty CKE</h4>\n<p>📖 <strong>Karta wzorów str. 12 - Potencjały standardowe redukcji:</strong></p>\n<p>\\(E°(\\ce{Cu^2+/Cu}) = +0{,}342 \\text{ V}\\)</p>\n<p>\\(E°(\\ce{Sn^2+/Sn}) = -0{,}136 \\text{ V}\\)</p>\n<p>Ponieważ \\(E°(\\ce{Sn^2+/Sn}) &lt; E°(\\ce{Cu^2+/Cu})\\), Sn jest silniejszym reduktorem niż Cu → Sn wypiera Cu z roztworu. To potwierdza zasadność wyboru.</p>\n<p>📖 <strong>Karta wzorów str. 15 - Układ okresowy</strong> (masy atomowe):</p>\n<ul><li>Sn: 118,71 g/mol</li><li>Cu: 63,55 g/mol</li></ul>\n<p>Użyte do obliczenia zmiany masy płytki w Sposobie 1.</p>\n<h4>Dlaczego inne odpowiedzi są błędne</h4>\n<p>| Kombinacja | Błąd |<br>| Al + CuSO₄ | Al jest bardziej reaktywny od Cu, ale masa płytki <strong>rośnie</strong> - Al (27 g/mol) jest lżejszy od Cu (63,5 g/mol), stosunek 2:3 daje +136,5 g, nie spadek masy |<br>| Ag + CuSO₄ | Ag jest <strong>mniej</strong> reaktywny od Cu (E°Ag/Ag⁺ = +0,80 V &gt; E°Cu/Cu²⁺) - brak reakcji |<br>| Au + CuSO₄ | Au jest <strong>najmniej</strong> reaktywny z metali - brak reakcji z CuSO₄ |<br>| cokolwiek + Al(NO₃)₃ | Roztwór bezbarwny - nie może się &quot;odbarwić&quot;; Al jest bardzo reaktywny, trudno go wyprzeć |<br>| cokolwiek + AgNO₃ | Roztwór bezbarwny - nie może się &quot;odbarwić&quot; |</p>\n<h4>Typowe pułapki</h4>\n<blockquote>⚠️ <strong>Uwaga:</strong> Wielu uczniów wybiera Al, bo &quot;Al jest bardziej reaktywny od Cu - więc musi działać&quot;. To prawda, ale zapomina sprawdzić zmianę masy płytki. Stoichiometria 2Al : 3Cu oznacza wytrącenie 3× więcej (masowo ciężkiego) Cu niż lekkie Al - masa rośnie, nie maleje!</blockquote>\n<blockquote>⚠️ <strong>Uwaga:</strong> Odbarwienie roztworu to kluczowy wskaźnik - natychmiast eliminuje Al(NO₃)₃ i AgNO₃ (bezbarwne). Tylko CuSO₄ jest niebieski z powodu jonów \\(\\ce{Cu^2+}\\).</blockquote>\n<blockquote>⚠️ <strong>Uwaga:</strong> Przy zmianie masy płytki zawsze sprawdzaj <strong>stosunek molarny</strong> metali i ich <strong>masy molarne</strong> - sama reaktywność nie wystarczy do ustalenia kierunku zmiany masy.</blockquote>"}]}