{"id":"chemia-2022-maj-matura-rozszerzona/zad/1.1","paper_id":"chemia-2022-maj-matura-rozszerzona","number":"1.1","points":2,"ptype":"open","subject":"chemia","category":"matura","year":2022,"month":"maj","level":"rozszerzona","text":"Zadanie 1.1. (0-2)\nUzupełnij poniższą tabelę. Wpisz symbole pierwiastków X i E, symbol bloku\nkonfiguracyjnego, do którego należy każdy z pierwiastków, oraz ich maksymalne\nstopnie utlenienia.\nSymbol pierwiastka\nSymbol bloku\nMaksymalny stopień utlenienia\npierwiastek X\npierwiastek E","answer":null,"answer_text":"Zadanie 1.1. (0-2)\nWymagania egzaminacyjne 20221\nWymaganie ogólne\nWymaganie szczegółowe\nII. Rozumowanie i zastosowanie nabytej\nwiedzy do rozwiązywania problemów.\nIV etap edukacyjny - poziom rozszerzony\n2. Struktura atomu - jądro i elektrony.\nZdający:\n1) określa liczbę cząstek elementarnych\nw atomie oraz skład jądra atomowego,\nna podstawie zapisu 𝐸\n𝑍\n𝐴;\n2) stosuje zasady rozmieszczania\nelektronów na orbitalach w atomach\npierwiastków wieloelektronowych;\n4) określa przynależność pierwiastków do\nbloków konfiguracyjnych: s, p i d układu\nokresowego (konfiguracje elektronów\nwalencyjnych);\n5) wskazuje na związek pomiędzy budową\natomu a położeniem pierwiastka w układzie\nokresowym.\n6. Reakcje utleniania i redukcji. Zdający:\n4) przewiduje typowe stopnie utlenienia\npierwiastków na podstawie konfiguracji\nelektronowej ich atomów.\nZasady oceniania\n2 pkt - poprawne wypełnienie dwóch wierszy tabeli - podanie w odpowiedniej kolejności\nsymboli pierwiastków X i E oraz dla każdego z nich: symbolu bloku konfiguracyjnego\ni maksymalnego stopnia utlenienia.\n1 pkt - poprawne wypełnienie jednego wiersza tabeli - podanie symbolu pierwiastka,\nsymbolu bloku konfiguracyjnego i maksymalnego stopnia utlenienia.\n0 pkt - odpowiedź niespełniająca powyższych kryteriów albo brak odpowiedzi.\nRozwiązanie\nSymbol pierwiastka\nSymbol bloku\nMaksymalny stopień utlenienia\npierwiastek X\nGa\np\nIII ALBO +III ALBO 3 ALBO +3\npierwiastek E\nAs\np\nV ALBO +V ALBO 5 ALBO +5\n1 Załącznik nr 2 do rozporządzenia Ministra Edukacji Narodowej z dnia 20 marca 2020 r. w sprawie szczególnych\nrozwiązań w okresie czasowego ograniczenia funkcjonowania jednostek systemu oświaty w związku\nz zapobieganiem, przeciwdziałaniem i zwalczaniem COVID-19 (Dz.U. z 2020 poz. 493, z późn. zm.).\nZasady oceniania rozwiązań zadań","solution":"## Poprawna odpowiedź: X = Ga, E = As\n\n| Symbol pierwiastka | Symbol bloku | Maksymalny stopień utlenienia |\n| Ga | p | +3 |\n| As | p | +5 |\n\n## Sposób 1 - identyfikacja przez liczbę elektronów niewalencyjnych\n\n**Krok 1 - ustalamy liczbę elektronów niewalencyjnych.**\n\nIzotop \\(^{28}_{14}\\ce{Si}\\) ma **28 nukleonów** (liczba masowa = 28).\nZatem oba pierwiastki mają **28 elektronów niewalencyjnych** (rdzeniowych).\n\n**Krok 2 - szukamy pierwiastków z 28 elektronami rdzeniowymi tworzących MH₃.**\n\nElektrony niewalencyjne = rdzeń atomu. W czwartym okresie bloku p rdzeniem jest:\n\n\\[[\\ce{Ar}]\\, 3d^{10} \\Rightarrow 18 + 10 = 28 \\text{ elektronów}\\]\n\nCzyli szukamy pierwiastków 4. okresu bloku p (po zapełnieniu powłoki 3d).\n\nPierwiastki z rdzeniem \\([\\ce{Ar}]3d^{10}\\) i wzorem wodorku MH₃:\n\n| Element | Z | Konfiguracja walencyjna | Wzór wodorku |\n| Ga (gal) | 31 | \\(4s^2\\,4p^1\\) | \\(\\ce{GaH3}\\) ✓ |\n| Ge | 32 | \\(4s^2\\,4p^2\\) | \\(\\ce{GeH4}\\) ✗ |\n| **As (arsen)** | 33 | \\(4s^2\\,4p^3\\) | \\(\\ce{AsH3}\\) ✓ |\n\nTylko **Ga** i **As** mają 28 elektronów niewalencyjnych i tworzą wodorki MH₃.\n\n**Krok 3 - ustalamy, który to X, a który E.**\n\nElektrony niesparowane w stanie podstawowym:\n\n- **Ga** (\\(4p^1\\)): \\(\\uparrow \\quad \\square \\quad \\square\\) → **1 elektron niesparowany**\n- **As** (\\(4p^3\\)): \\(\\uparrow \\quad \\uparrow \\quad \\uparrow\\) → **3 elektrony niesparowane**\n\nWarunek: atomy E mają **większą** liczbę elektronów niesparowanych niż X.\n\\[3 > 1 \\Rightarrow \\mathbf{E = As, \\quad X = Ga}\\]\n\n**Krok 4 - blok konfiguracyjny i maksymalne stopnie utlenienia.**\n\nOba: ostatni elektron wpada do orbitalu **4p** → blok **p**.\n\n- Ga (grupa 13): maksymalny stopień utlenienia = **+3** (np. \\(\\ce{Ga2O3}\\))\n- As (grupa 15): maksymalny stopień utlenienia = **+5** (np. \\(\\ce{As2O5}\\), \\(\\ce{H3AsO4}\\))\n\n## Sposób 2 - weryfikacja przez konfigurację elektronową\n\nZapisujemy pełne konfiguracje i sprawdzamy każdy warunek:\n\n\\[\\ce{Ga}:\\ 1s^2\\,2s^2\\,2p^6\\,3s^2\\,3p^6\\,3d^{10}\\,4s^2\\,4p^1\\]\n\nElektrony niewalencyjne (rdzeń): \\(1s^2\\,2s^2\\,2p^6\\,3s^2\\,3p^6\\,3d^{10} = 2+2+6+2+6+10 = \\mathbf{28}\\) ✓\n\n\\[\\ce{As}:\\ 1s^2\\,2s^2\\,2p^6\\,3s^2\\,3p^6\\,3d^{10}\\,4s^2\\,4p^3\\]\n\nElektrony niewalencyjne: \\(2+2+6+2+6+10 = \\mathbf{28}\\) ✓\n\nWzory wodorków: \\(\\ce{GaH3}\\) ✓, \\(\\ce{AsH3}\\) ✓\n\nElektrony niesparowane: Ga → 1, As → 3 → E (As) > X (Ga) ✓\n\nWszystkie warunki spełnione.\n\n## Wzory z karty CKE\n\n📖 **Karta wzorów str. 15 - Układ okresowy pierwiastków:**\nZawiera numery grup, okresy i symbole pierwiastków. Stąd odczytujemy, że Ga to grupa 13 (IIIA), As to grupa 15 (VA), oba w 4. okresie. Układ potwierdza maksymalne stopnie utlenienia równe numerowi grupy (Ga: +3, As: +5).\n\nW tym zadaniu nie używamy wartości liczbowych stałych fizykochemicznych - wystarczy znajomość budowy atomu i układu okresowego.\n\n## Typowe pułapki i uwagi\n\n> ⚠️ **Uwaga:** \"Elektrony niewalencyjne\" to NIE to samo co \"elektrony na ostatniej powłoce\". To wszystkie elektrony POZA powłoką walencyjną - cały rdzeń atomu (tu: 28 elektronów = [Ar] + 3d¹⁰).\n\n> ⚠️ **Uwaga:** Łatwo pomylić liczbę nukleonów z liczbą neutronów. W \\(^{28}_{14}\\ce{Si}\\) **28 to liczba masowa** (nukleonów = protonów + neutronów), a nie liczba neutronów (która wynosi 14). Zadanie mówi o nukleonach - używamy liczby 28.\n\n> ⚠️ **Uwaga:** Maksymalny stopień utlenienia As to **+5**, a nie +3. Arsen może wykazywać +3 (np. \\(\\ce{As2O3}\\)) i +5 (np. \\(\\ce{As2O5}\\)) - pytanie o MAKSYMALNY, więc odpowiedź to +5.\n\n## Schemat oceniania CKE\n\n**Za co punkty (0-2):**\n- **2 pkt** - poprawne wypełnienie obu wierszy tabeli: symbole pierwiastków X i E w odpowiedniej kolejności oraz dla każdego symbol bloku konfiguracyjnego i maksymalny stopień utlenienia.\n- **1 pkt** - poprawne wypełnienie tylko jednego wiersza (symbol pierwiastka + blok + maksymalny stopień utlenienia).\n- **0 pkt** - odpowiedź niespełniająca kryteriów albo brak odpowiedzi.\n\n**Klucz odpowiedzi CKE:** pierwiastek X = **Ga**, blok **p**, maks. stopień utlenienia **+3** (akceptowane: III, +III, 3, +3). Pierwiastek E = **As**, blok **p**, maks. stopień utlenienia **+5** (akceptowane: V, +V, 5, +5).","image":"img/chemia-2022-maj-matura-rozszerzona/zad-1.1.webp","solution_image":null,"topics":null,"page_from":2,"source":"ocr","answer_source":null,"answer_text_source":"ocr","solution_source":"maturazai","text_source":"ocr","source_label":"Chemia · Matura · maj 2022 (rozszerzona)","subject_label":"Chemia","category_label":"Matura","text_html":"

Zadanie 1.1. (0-2)
Uzupełnij poniższą tabelę. Wpisz symbole pierwiastków X i E, symbol bloku
konfiguracyjnego, do którego należy każdy z pierwiastków, oraz ich maksymalne
stopnie utlenienia.
Symbol pierwiastka
Symbol bloku
Maksymalny stopień utlenienia
pierwiastek X
pierwiastek E

","answer_text_html":"

Zadanie 1.1. (0-2)
Wymagania egzaminacyjne 20221
Wymaganie ogólne
Wymaganie szczegółowe
II. Rozumowanie i zastosowanie nabytej
wiedzy do rozwiązywania problemów.
IV etap edukacyjny - poziom rozszerzony

\n
  1. Struktura atomu - jądro i elektrony.
\n

Zdający:

\n
  1. określa liczbę cząstek elementarnych
\n

w atomie oraz skład jądra atomowego,
na podstawie zapisu 𝐸
𝑍
𝐴;

\n
  1. stosuje zasady rozmieszczania
\n

elektronów na orbitalach w atomach
pierwiastków wieloelektronowych;

\n
  1. określa przynależność pierwiastków do
\n

bloków konfiguracyjnych: s, p i d układu
okresowego (konfiguracje elektronów
walencyjnych);

\n
  1. wskazuje na związek pomiędzy budową
\n

atomu a położeniem pierwiastka w układzie
okresowym.

\n
  1. Reakcje utleniania i redukcji. Zdający:
  2. przewiduje typowe stopnie utlenienia
\n

pierwiastków na podstawie konfiguracji
elektronowej ich atomów.
Zasady oceniania
2 pkt - poprawne wypełnienie dwóch wierszy tabeli - podanie w odpowiedniej kolejności
symboli pierwiastków X i E oraz dla każdego z nich: symbolu bloku konfiguracyjnego
i maksymalnego stopnia utlenienia.
1 pkt - poprawne wypełnienie jednego wiersza tabeli - podanie symbolu pierwiastka,
symbolu bloku konfiguracyjnego i maksymalnego stopnia utlenienia.
0 pkt - odpowiedź niespełniająca powyższych kryteriów albo brak odpowiedzi.
Rozwiązanie
Symbol pierwiastka
Symbol bloku
Maksymalny stopień utlenienia
pierwiastek X
Ga
p
III ALBO +III ALBO 3 ALBO +3
pierwiastek E
As
p
V ALBO +V ALBO 5 ALBO +5
1 Załącznik nr 2 do rozporządzenia Ministra Edukacji Narodowej z dnia 20 marca 2020 r. w sprawie szczególnych
rozwiązań w okresie czasowego ograniczenia funkcjonowania jednostek systemu oświaty w związku
z zapobieganiem, przeciwdziałaniem i zwalczaniem COVID-19 (Dz.U. z 2020 poz. 493, z późn. zm.).
Zasady oceniania rozwiązań zadań

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

Poprawna odpowiedź: X = Ga, E = As

\n

| Symbol pierwiastka | Symbol bloku | Maksymalny stopień utlenienia |
| Ga | p | +3 |
| As | p | +5 |

\n

Sposób 1 - identyfikacja przez liczbę elektronów niewalencyjnych

\n

Krok 1 - ustalamy liczbę elektronów niewalencyjnych.

\n

Izotop \\(^{28}_{14}\\ce{Si}\\) ma 28 nukleonów (liczba masowa = 28).
Zatem oba pierwiastki mają 28 elektronów niewalencyjnych (rdzeniowych).

\n

Krok 2 - szukamy pierwiastków z 28 elektronami rdzeniowymi tworzących MH₃.

\n

Elektrony niewalencyjne = rdzeń atomu. W czwartym okresie bloku p rdzeniem jest:

\n

\\[[\\ce{Ar}]\\, 3d^{10} \\Rightarrow 18 + 10 = 28 \\text{ elektronów}\\]

\n

Czyli szukamy pierwiastków 4. okresu bloku p (po zapełnieniu powłoki 3d).

\n

Pierwiastki z rdzeniem \\([\\ce{Ar}]3d^{10}\\) i wzorem wodorku MH₃:

\n

| Element | Z | Konfiguracja walencyjna | Wzór wodorku |
| Ga (gal) | 31 | \\(4s^2\\,4p^1\\) | \\(\\ce{GaH3}\\) ✓ |
| Ge | 32 | \\(4s^2\\,4p^2\\) | \\(\\ce{GeH4}\\) ✗ |
| As (arsen) | 33 | \\(4s^2\\,4p^3\\) | \\(\\ce{AsH3}\\) ✓ |

\n

Tylko Ga i As mają 28 elektronów niewalencyjnych i tworzą wodorki MH₃.

\n

Krok 3 - ustalamy, który to X, a który E.

\n

Elektrony niesparowane w stanie podstawowym:

\n\n

Warunek: atomy E mają większą liczbę elektronów niesparowanych niż X.
\\[3 > 1 \\Rightarrow \\mathbf{E = As, \\quad X = Ga}\\]

\n

Krok 4 - blok konfiguracyjny i maksymalne stopnie utlenienia.

\n

Oba: ostatni elektron wpada do orbitalu 4p → blok p.

\n\n

Sposób 2 - weryfikacja przez konfigurację elektronową

\n

Zapisujemy pełne konfiguracje i sprawdzamy każdy warunek:

\n

\\[\\ce{Ga}:\\ 1s^2\\,2s^2\\,2p^6\\,3s^2\\,3p^6\\,3d^{10}\\,4s^2\\,4p^1\\]

\n

Elektrony niewalencyjne (rdzeń): \\(1s^2\\,2s^2\\,2p^6\\,3s^2\\,3p^6\\,3d^{10} = 2+2+6+2+6+10 = \\mathbf{28}\\) ✓

\n

\\[\\ce{As}:\\ 1s^2\\,2s^2\\,2p^6\\,3s^2\\,3p^6\\,3d^{10}\\,4s^2\\,4p^3\\]

\n

Elektrony niewalencyjne: \\(2+2+6+2+6+10 = \\mathbf{28}\\) ✓

\n

Wzory wodorków: \\(\\ce{GaH3}\\) ✓, \\(\\ce{AsH3}\\) ✓

\n

Elektrony niesparowane: Ga → 1, As → 3 → E (As) > X (Ga) ✓

\n

Wszystkie warunki spełnione.

\n

Wzory z karty CKE

\n

📖 Karta wzorów str. 15 - Układ okresowy pierwiastków:
Zawiera numery grup, okresy i symbole pierwiastków. Stąd odczytujemy, że Ga to grupa 13 (IIIA), As to grupa 15 (VA), oba w 4. okresie. Układ potwierdza maksymalne stopnie utlenienia równe numerowi grupy (Ga: +3, As: +5).

\n

W tym zadaniu nie używamy wartości liczbowych stałych fizykochemicznych - wystarczy znajomość budowy atomu i układu okresowego.

\n

Typowe pułapki i uwagi

\n
⚠️ Uwaga: "Elektrony niewalencyjne" to NIE to samo co "elektrony na ostatniej powłoce". To wszystkie elektrony POZA powłoką walencyjną - cały rdzeń atomu (tu: 28 elektronów = [Ar] + 3d¹⁰).
\n
⚠️ Uwaga: Łatwo pomylić liczbę nukleonów z liczbą neutronów. W \\(^{28}_{14}\\ce{Si}\\) 28 to liczba masowa (nukleonów = protonów + neutronów), a nie liczba neutronów (która wynosi 14). Zadanie mówi o nukleonach - używamy liczby 28.
\n
⚠️ Uwaga: Maksymalny stopień utlenienia As to +5, a nie +3. Arsen może wykazywać +3 (np. \\(\\ce{As2O3}\\)) i +5 (np. \\(\\ce{As2O5}\\)) - pytanie o MAKSYMALNY, więc odpowiedź to +5.
\n

Schemat oceniania CKE

\n

Za co punkty (0-2):

\n\n

Klucz odpowiedzi CKE: pierwiastek X = Ga, blok p, maks. stopień utlenienia +3 (akceptowane: III, +III, 3, +3). Pierwiastek E = As, blok p, maks. stopień utlenienia +5 (akceptowane: V, +V, 5, +5).

"}]}