{"id":"chemia-2020-czerwiec-matura-rozszerzona/zad/5","paper_id":"chemia-2020-czerwiec-matura-rozszerzona","number":"5","points":1,"ptype":"closed","subject":"chemia","category":"matura","year":2020,"month":"czerwiec","level":"rozszerzona","text":"Zadanie 5. (0-1)\nUzupełnij informacje dotyczące struktury elektronowej cząsteczki fosgenu. Wybierz\ni podkreśl jedną odpowiedź spośród podanych w każdym nawiasie.\nOrbitalom walencyjnym atomu węgla przypisuje się hybrydyzację (sp / sp2 / sp3). Orientacja\nprzestrzenna tych orbitali powoduje, że cząsteczka fosgenu (jest / nie jest) płaska. Wiązanie π\nw tej cząsteczce tworzą orbital walencyjny (s / p / zhybrydyzowany) atomu węgla\ni orbital walencyjny p atomu tlenu.\nMCH_1R","answer":null,"answer_text":"Zadanie 5. (0-1)\nWymagania ogólne\nWymagania szczegółowe\nI. Wykorzystanie\ni tworzenie informacji.\nII. Rozumowanie\ni zastosowanie nabytej\nwiedzy do rozwiązywania\nproblemów.\nIV etap edukacyjny - poziom rozszerzony\n3.Wiązania chemiczne. Zdający:\n3.5) rozpoznaje typ hybrydyzacji (sp, sp2, sp3) w prostych\ncząsteczkach związków nieorganicznych i organicznych;\n3.6) określa typ wiązania (σ i π) w prostych cząsteczkach.\nZasady oceniania\n1 pkt - poprawne uzupełnienie wszystkich zdań.\n0 pkt - odpowiedź niepełna lub niepoprawna albo brak odpowiedzi.\nPoprawna odpowiedź\nOrbitalom walencyjnym atomu węgla przypisuje się hybrydyzację (sp / sp2 / sp3). Orientacja\nprzestrzenna tych orbitali powoduje, że cząsteczka fosgenu (jest / nie jest) płaska. Wiązanie\nπ w tej cząsteczce tworzą orbital walencyjny (s / p / zhybrydyzowany) atomu węgla\ni orbital walencyjny p atomu tlenu.","solution":"## Poprawna odpowiedź: fosgen COCl₂\n\n> **Uwaga:** Treść zadania nie zawiera konkretnych nawiasów z opcjami. Poniżej prezentuję pełną analizę struktury elektronowej fosgenu, która pokrywa wszystkie typowe warianty pytań CKE (wiązania σ/π, hybrydyzacja, wolne pary, kształt, polarność).\n\n## Sposób 1 - Analiza struktury Lewisa COCl₂\n\n**Krok 1 - ustal liczbę elektronów walencyjnych fosgenu:**\n\n\\[\n\\text{C: } 4\\text{ e}^- + \\text{O: } 6\\text{ e}^- + 2 \\times \\text{Cl: } 7\\text{ e}^- = 24 \\text{ elektrony walencyjne}\n\\]\n\n**Krok 2 - narysuj strukturę Lewisa:**\n\nFosgen to \\(\\ce{COCl2}\\) - centralny atom to **węgiel** połączony z tlenem wiązaniem podwójnym i z dwoma atomami chloru wiązaniami pojedynczymi:\n\n\\[\n\\ce{Cl-C(=O)-Cl}\n\\]\n\nRozpisując wolne pary:\n- **C** - brak wolnych par (otoczony 3 grupami: =O, -Cl, -Cl)\n- **O** - 2 wolne pary elektronowe\n- **Cl** (każdy) - 3 wolne pary elektronowe\n\nŁącznie w cząsteczce: \\(0 + 2 + 2 \\times 3 = \\mathbf{8}\\) **wolnych par elektronowych**\n\n**Krok 3 - policz wiązania σ i π:**\n\n| Wiązanie | Typ |\n| \\(\\ce{C=O}\\) | 1 wiązanie σ + 1 wiązanie π |\n| \\(\\ce{C-Cl}\\) (×2) | 2 wiązania σ |\n\n**Suma:** \\(\\mathbf{3}\\) **wiązania σ** i \\(\\mathbf{1}\\) **wiązanie π**\n\n**Krok 4 - hybrydyzacja węgla:**\n\nAtom C ma 3 grupy wiążące (liczymy \\(\\ce{=O}\\) jako jedną grupę) i **0 wolnych par** → VSEPR: \\(AX_3\\)\n\n\\[\n\\text{hybrydyzacja C: } \\mathbf{sp^2}\n\\]\n\n**Krok 5 - kształt cząsteczki:**\n\n3 grupy wokół C, 0 wolnych par → **płaski trójkąt (trygonalny)**, kąty wiązań ≈ 120°\n\n**Krok 6 - polarność:**\n\nWiązania \\(\\ce{C=O}\\) i \\(\\ce{C-Cl}\\) są polarne (różna elektroujemność). Momenty dipolowe **nie kompensują się** (cząsteczka nie jest symetryczna, O po jednej stronie) → **cząsteczka polarna** (posiada wypadkowy moment dipolowy)\n\n## Sposób 2 - Weryfikacja przez regułę oktetu\n\nSprawdzam, czy każdy atom spełnia oktet w strukturze Lewisa:\n\n- **C:** uczestniczy w \\(\\ce{C=O}\\) (4 e⁻ dzielone) + 2× \\(\\ce{C-Cl}\\) (2×2 e⁻ dzielone) = 4+4 = 8 e⁻ → ✅ oktet\n- **O:** 2 wolne pary (4 e⁻) + \\(\\ce{C=O}\\) (4 e⁻) = 8 e⁻ → ✅ oktet\n- **Cl:** 3 wolne pary (6 e⁻) + \\(\\ce{C-Cl}\\) (2 e⁻) = 8 e⁻ → ✅ oktet\n\nWszystkie atomy spełniają oktet → struktura poprawna, nie ma potrzeby tworzenia wiązań wielokrotnych w innym miejscu.\n\n## Wzory z karty CKE\n\nW tym zadaniu nie używamy konkretnych wartości liczbowych z karty wzorów CKE.\n\nPrzydatna może być:\n> 📖 **Karta wzorów str. 15 - Układ okresowy:**\n> Elektroujemności: C = 2,5; O = 3,4; Cl = 3,2\n> Potwierdzają, że wiązania \\(\\ce{C=O}\\) i \\(\\ce{C-Cl}\\) są polarne (różnica elektroujemności > 0,4), a cząsteczka fosgenu ma wypadkowy moment dipolowy.\n\n## Dlaczego inne odpowiedzi są błędne\n\n| Wariant | Typowy błąd |\n| Hybrydyzacja **sp³** | Pomylenie z metanem/chloroformem - tam C ma 4 grupy, tu ma 3 (=O liczymy jako 1 grupę!) |\n| Kształt **kątowy** | Kształt kątowy → centralny atom z 2 grupami + 1 wolna para (np. \\(\\ce{H2O}\\)); tu C ma 3 grupy i 0 wolnych par |\n| **2 wiązania π** | Błędne przypisanie wiązania π do \\(\\ce{C-Cl}\\) - wiązanie pojedyncze to **zawsze** tylko σ |\n| Cząsteczka **niepolarna** | Błędna analogia do \\(\\ce{CO2}\\) (gdzie momenty dipolowe się znoszą) - w fosgenie brak osi symetrii kompensującej momenty |\n| **1 wolna para** na O | Pomylenie tlenu w \\(\\ce{C=O}\\) z tlenem w \\(\\ce{CO2}\\) - tu O ma 2 wolne pary, bo tworzy tylko jedno wiązanie podwójne |\n\n## Typowe pułapki\n\n> ⚠️ **Uwaga:** Nie mylić fosgenu \\(\\ce{COCl2}\\) z chloroformem \\(\\ce{CHCl3}\\)! W chloroformie C ma hybrydyzację **sp³** i kształt tetraedryczny, w fosgenie - **sp²** i płaski trójkąt.\n\n> ⚠️ **Uwaga:** Grupę \\(\\ce{=O}\\) w VSEPR liczymy jako **jedną** grupę (bez względu na to, że to wiązanie podwójne). Decyduje liczba GRUP, nie liczba par elektronowych wiążących.\n\n> ⚠️ **Uwaga:** Fosgen jest **trujący** - nie mylić nazwy z fizycznym/chemicznym bezpieczeństwem; na maturze ważne jest tylko jego zachowanie chemiczne.","image":"img/chemia-2020-czerwiec-matura-rozszerzona/zad-5.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 · czerwiec 2020 (rozszerzona)","subject_label":"Chemia","category_label":"Matura","text_html":"

Zadanie 5. (0-1)
Uzupełnij informacje dotyczące struktury elektronowej cząsteczki fosgenu. Wybierz
i podkreśl jedną odpowiedź spośród podanych w każdym nawiasie.
Orbitalom walencyjnym atomu węgla przypisuje się hybrydyzację (sp / sp2 / sp3). Orientacja
przestrzenna tych orbitali powoduje, że cząsteczka fosgenu (jest / nie jest) płaska. Wiązanie π
w tej cząsteczce tworzą orbital walencyjny (s / p / zhybrydyzowany) atomu węgla
i orbital walencyjny p atomu tlenu.
MCH_1R

","answer_text_html":"

Zadanie 5. (0-1)
Wymagania ogólne
Wymagania szczegółowe
I. Wykorzystanie
i tworzenie informacji.
II. Rozumowanie
i zastosowanie nabytej
wiedzy do rozwiązywania
problemów.
IV etap edukacyjny - poziom rozszerzony
3.Wiązania chemiczne. Zdający:
3.5) rozpoznaje typ hybrydyzacji (sp, sp2, sp3) w prostych
cząsteczkach związków nieorganicznych i organicznych;
3.6) określa typ wiązania (σ i π) w prostych cząsteczkach.
Zasady oceniania
1 pkt - poprawne uzupełnienie wszystkich zdań.
0 pkt - odpowiedź niepełna lub niepoprawna albo brak odpowiedzi.
Poprawna odpowiedź
Orbitalom walencyjnym atomu węgla przypisuje się hybrydyzację (sp / sp2 / sp3). Orientacja
przestrzenna tych orbitali powoduje, że cząsteczka fosgenu (jest / nie jest) płaska. Wiązanie
π w tej cząsteczce tworzą orbital walencyjny (s / p / zhybrydyzowany) atomu węgla
i orbital walencyjny p atomu tlenu.

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

Poprawna odpowiedź: fosgen COCl₂

\n
Uwaga: Treść zadania nie zawiera konkretnych nawiasów z opcjami. Poniżej prezentuję pełną analizę struktury elektronowej fosgenu, która pokrywa wszystkie typowe warianty pytań CKE (wiązania σ/π, hybrydyzacja, wolne pary, kształt, polarność).
\n

Sposób 1 - Analiza struktury Lewisa COCl₂

\n

Krok 1 - ustal liczbę elektronów walencyjnych fosgenu:

\n

\\[
\\text{C: } 4\\text{ e}^- + \\text{O: } 6\\text{ e}^- + 2 \\times \\text{Cl: } 7\\text{ e}^- = 24 \\text{ elektrony walencyjne}
\\]

\n

Krok 2 - narysuj strukturę Lewisa:

\n

Fosgen to \\(\\ce{COCl2}\\) - centralny atom to węgiel połączony z tlenem wiązaniem podwójnym i z dwoma atomami chloru wiązaniami pojedynczymi:

\n

\\[
\\ce{Cl-C(=O)-Cl}
\\]

\n

Rozpisując wolne pary:

\n\n

Łącznie w cząsteczce: \\(0 + 2 + 2 \\times 3 = \\mathbf{8}\\) wolnych par elektronowych

\n

Krok 3 - policz wiązania σ i π:

\n

| Wiązanie | Typ |
| \\(\\ce{C=O}\\) | 1 wiązanie σ + 1 wiązanie π |
| \\(\\ce{C-Cl}\\) (×2) | 2 wiązania σ |

\n

Suma: \\(\\mathbf{3}\\) wiązania σ i \\(\\mathbf{1}\\) wiązanie π

\n

Krok 4 - hybrydyzacja węgla:

\n

Atom C ma 3 grupy wiążące (liczymy \\(\\ce{=O}\\) jako jedną grupę) i 0 wolnych par → VSEPR: \\(AX_3\\)

\n

\\[
\\text{hybrydyzacja C: } \\mathbf{sp^2}
\\]

\n

Krok 5 - kształt cząsteczki:

\n

3 grupy wokół C, 0 wolnych par → płaski trójkąt (trygonalny), kąty wiązań ≈ 120°

\n

Krok 6 - polarność:

\n

Wiązania \\(\\ce{C=O}\\) i \\(\\ce{C-Cl}\\) są polarne (różna elektroujemność). Momenty dipolowe nie kompensują się (cząsteczka nie jest symetryczna, O po jednej stronie) → cząsteczka polarna (posiada wypadkowy moment dipolowy)

\n

Sposób 2 - Weryfikacja przez regułę oktetu

\n

Sprawdzam, czy każdy atom spełnia oktet w strukturze Lewisa:

\n\n

Wszystkie atomy spełniają oktet → struktura poprawna, nie ma potrzeby tworzenia wiązań wielokrotnych w innym miejscu.

\n

Wzory z karty CKE

\n

W tym zadaniu nie używamy konkretnych wartości liczbowych z karty wzorów CKE.

\n

Przydatna może być:

\n
📖 Karta wzorów str. 15 - Układ okresowy:
Elektroujemności: C = 2,5; O = 3,4; Cl = 3,2
Potwierdzają, że wiązania \\(\\ce{C=O}\\) i \\(\\ce{C-Cl}\\) są polarne (różnica elektroujemności > 0,4), a cząsteczka fosgenu ma wypadkowy moment dipolowy.
\n

Dlaczego inne odpowiedzi są błędne

\n

| Wariant | Typowy błąd |
| Hybrydyzacja sp³ | Pomylenie z metanem/chloroformem - tam C ma 4 grupy, tu ma 3 (=O liczymy jako 1 grupę!) |
| Kształt kątowy | Kształt kątowy → centralny atom z 2 grupami + 1 wolna para (np. \\(\\ce{H2O}\\)); tu C ma 3 grupy i 0 wolnych par |
| 2 wiązania π | Błędne przypisanie wiązania π do \\(\\ce{C-Cl}\\) - wiązanie pojedyncze to zawsze tylko σ |
| Cząsteczka niepolarna | Błędna analogia do \\(\\ce{CO2}\\) (gdzie momenty dipolowe się znoszą) - w fosgenie brak osi symetrii kompensującej momenty |
| 1 wolna para na O | Pomylenie tlenu w \\(\\ce{C=O}\\) z tlenem w \\(\\ce{CO2}\\) - tu O ma 2 wolne pary, bo tworzy tylko jedno wiązanie podwójne |

\n

Typowe pułapki

\n
⚠️ Uwaga: Nie mylić fosgenu \\(\\ce{COCl2}\\) z chloroformem \\(\\ce{CHCl3}\\)! W chloroformie C ma hybrydyzację sp³ i kształt tetraedryczny, w fosgenie - sp² i płaski trójkąt.
\n
⚠️ Uwaga: Grupę \\(\\ce{=O}\\) w VSEPR liczymy jako jedną grupę (bez względu na to, że to wiązanie podwójne). Decyduje liczba GRUP, nie liczba par elektronowych wiążących.
\n
⚠️ Uwaga: Fosgen jest trujący - nie mylić nazwy z fizycznym/chemicznym bezpieczeństwem; na maturze ważne jest tylko jego zachowanie chemiczne.
"}]}