{"id":"chemia-2022-maj-matura-rozszerzona/zad/12.2","paper_id":"chemia-2022-maj-matura-rozszerzona","number":"12.2","points":1,"ptype":"open","subject":"chemia","category":"matura","year":2022,"month":"maj","level":"rozszerzona","text":"Zadanie 12.2. (0-1)\nNapisz w formie jonowej skróconej równanie reakcji zachodzącej w probówce III\npo dodaniu wybranego odczynnika do roztworu soli chromu(VI) z dodatkiem H2SO4.","answer":null,"answer_text":"Zadanie 12.2. (0-1)\nWymaganie ogólne\nWymaganie szczegółowe\nI. Wykorzystanie i tworzenie informacji.\nII. Rozumowanie i zastosowanie nabytej\nwiedzy do rozwiązywania problemów.\nIII. Opanowanie czynności praktycznych.\nIV etap edukacyjny - poziom rozszerzony\n7. Metale. Zdający:\n7) przewiduje produkty redukcji […]\ndichromianu(VI) potasu w środowisku\nkwasowym; bilansuje odpowiednie równania\nreakcji.\nZasady oceniania\n1 pkt - poprawne napisanie w formie jonowej skróconej równania reakcji zachodzącej\nw probówce III.\n0 pkt - odpowiedź niespełniająca powyższego kryterium albo brak odpowiedzi.\nRozwiązanie\nCr2O7\n2- + 3SO3\n2- + 8H+→ 2Cr3+ + 3SO4\n2- + 4H2O\nALBO\nCr2O7\n2- + 3SO3\n2- + 8H3O+→ 2Cr3+ + 3SO4\n2- + 12H2O","solution":"## Poprawna odpowiedź\n\nRównanie jonowe skrócone reakcji redukcji Cr(VI) do Cr(III) nadtlenkiem wodoru (\\ce{H2O2}) w środowisku kwaśnym:\n\n\\[\\ce{Cr2O7^2- + 3H2O2 + 8H+ -> 2Cr^3+ + 3O2 ^ + 7H2O}\\]\n\n(Obserwacja: roztwór zmienia barwę z pomarańczowej na zieloną, wydziela się gazowy \\ce{O2})\n\n## Sposób 1 - Bilans elektronowy (metoda półreakcji)\n\n**Kontekst:** Mamy w probówce jony \\ce{Cr2O7^2-} (dichromian) w środowisku kwaśnym (\\ce{H2SO4}). Dodajemy \\ce{H2O2} jako odczynnik - jest on tutaj **reduktorem** (sam ulega utlenieniu od -1 do 0).\n\n**Krok 1 - Ustal stopnie utlenienia zmieniające się w reakcji:**\n\n- \\ce{Cr} w \\ce{Cr2O7^2-}: stopień utlenienia \\(+6\\) → w \\ce{Cr^3+}: stopień \\(+3\\) → **redukcja**, przyrost \\(3e^-\\) na jeden atom Cr\n- \\ce{O} w \\ce{H2O2}: stopień utlenienia \\(-1\\) → w \\ce{O2}: stopień \\(0\\) → **utlenianie**, ubytek \\(1e^-\\) na jeden atom O, czyli \\(2e^-\\) na jedną cząsteczkę \\ce{H2O2}\n\n**Krok 2 - Napisz półreakcje:**\n\nRedukcja (katoda pojęciowo):\n\\[\\ce{Cr2O7^2- + 14H+ + 6e- -> 2Cr^3+ + 7H2O}\\]\n\nUtlenianie:\n\\[\\ce{H2O2 -> O2 + 2H+ + 2e-}\\]\n\n**Krok 3 - Wyrównaj liczbę elektronów:**\n\n- Redukcja: \\(6e^-\\) (bez zmian)\n- Utlenianie: mnożymy przez 3, bo \\(3 \\times 2e^- = 6e^-\\)\n\n\\[\\ce{3H2O2 -> 3O2 + 6H+ + 6e-}\\]\n\n**Krok 4 - Dodaj obie półreakcje:**\n\n\\[\\ce{Cr2O7^2- + 14H+ + 6e- + 3H2O2 -> 2Cr^3+ + 7H2O + 3O2 + 6H+ + 6e-}\\]\n\nUpraszczamy: odejmujemy \\(6e^-\\) z obu stron i \\(6\\ce{H+}\\) z obu stron:\n\n\\[\\ce{Cr2O7^2- + 8H+ + 3H2O2 -> 2Cr^3+ + 3O2 + 7H2O}\\]\n\n**Krok 5 - Sprawdź bilansy:**\n\n| | Lewa | Prawa |\n| Cr | 2 | 2 ✓ |\n| O | 7 + 6 = 13 | 6 + 7 = 13 ✓ |\n| H | 8 + 6 = 14 | 14 ✓ |\n| Ładunek | -2 + 8 = **+6** | 2(+3) = **+6** ✓ |\n\nBilans zamknięty - równanie poprawne.\n\n## Sposób 2 - Weryfikacja przez metodę bilansu atomowego\n\nZamiast półreakcji, bezpośrednio dobieramy współczynniki metodą kolejnych bilansów (dla uczniów preferujących algebraiczne podejście):\n\n**Krok 1:** Wstępny schemat w środowisku kwaśnym (\\ce{H+} i \\ce{H2O} jako \"wyrównywacze\"):\n\\[\\ce{Cr2O7^2- + H2O2 + H+ -> Cr^3+ + O2 + H2O}\\]\n\n**Krok 2:** Wyrównaj Cr: współczynnik 2 przed \\ce{Cr^3+}\n\n**Krok 3:** Wyrównaj elektrony zmian utlenienia:\n- \\(2 \\times \\ce{Cr}: +6 \\to +3\\) → ubytku \\(6e^-\\)\n- \\(\\ce{H2O2}: -1 \\to 0\\) → \\(2e^-\\) na cząsteczkę → potrzeba **3 cząsteczek** \\ce{H2O2}\n\n**Krok 4:** Wyrównaj O i H przez \\ce{H+} i \\ce{H2O}:\n- O: po lewej \\(7 + 6 = 13\\); po prawej z \\ce{O2}: 6 → brakuje 7 → \\ce{7H2O} ✓\n- H: po lewej \\(6 + x\\) (gdzie x = liczba \\ce{H+}); po prawej \\(14\\) → \\(x = 8\\) ✓\n\nWynik identyczny: \\[\\ce{Cr2O7^2- + 3H2O2 + 8H+ -> 2Cr^3+ + 3O2 + 7H2O}\\]\n\n## Wzory z karty CKE\n\n📖 **Karta wzorów str. 12 - Potencjały standardowe redukcji:**\n\nMożna tam znaleźć:\n- \\(E°(\\ce{Cr2O7^2-/Cr^3+}) = +1{,}33 \\text{ V}\\) (w środowisku kwaśnym)\n- \\(E°(\\ce{O2/H2O2}) = +0{,}68 \\text{ V}\\) (czyli \\ce{H2O2} utlenia się do \\ce{O2})\n\nPonieważ \\(E°(\\text{utleniacz}) > E°(\\text{reduktora})\\) - reakcja jest samorzutna ✓\n\n> Karta potrzebna do oceny samorzutności, ale do napisania równania wystarczy metoda półreakcji / bilans elektronowy.\n\n## Typowe pułapki\n\n> ⚠️ **Uwaga:** Nie pisz \\ce{H2SO4} w równaniu jonowym skróconym! W środowisku kwaśnym używamy jonów \\ce{H+} - \\ce{H2SO4} jest mocnym kwasem i jest w pełni zdysocjowany.\n\n> ⚠️ **Uwaga:** Pamiętaj o \\ce{H+} po lewej stronie - bez 8 jonów wodoru nie zbilansujemy ładunku ani atomów tlenu/wodoru. To najczęstszy błąd w zadaniach z dichromianem!\n\n> ⚠️ **Uwaga:** Środowisko kwaśne (nie zasadowe!) - w zasadowym środowisku Cr(VI) istnieje jako \\ce{CrO4^2-} i inne równanie obowiązuje. W tym zadaniu jest \\ce{H2SO4}, więc forma \\ce{Cr2O7^2-}.\n\n> ⚠️ **Uwaga:** Wybrany odczynnik musi być **reduktorem** - typowe poprawne odpowiedzi to też \\ce{Fe^2+} (np. z \\ce{FeSO4}) lub \\ce{I^-} (np. z \\ce{KI}). Każda z tych odpowiedzi jest prawidłowa, o ile równanie jest poprawnie zbilansowane.\n\n## Schemat oceniania CKE\n\n**Za co punkty (0-1):**\n- **1 pkt** - poprawne równanie reakcji w probówce III (forma jonowa skrócona).\n- **0 pkt** - odpowiedź błędna albo brak.\n\n**Klucz CKE:** \\(\\ce{Cr2O7^2- + 3SO3^2- + 8H+ -> 2Cr^3+ + 3SO4^2- + 4H2O}\\) (ALBO z \\(\\ce{H3O+}\\) i \\(12\\ce{H2O}\\)). Reduktorem jest siarczan(IV).","image":"img/chemia-2022-maj-matura-rozszerzona/zad-12.2.webp","solution_image":null,"topics":null,"page_from":11,"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 12.2. (0-1)
Napisz w formie jonowej skróconej równanie reakcji zachodzącej w probówce III
po dodaniu wybranego odczynnika do roztworu soli chromu(VI) z dodatkiem H2SO4.

","answer_text_html":"

Zadanie 12.2. (0-1)
Wymaganie ogólne
Wymaganie szczegółowe
I. Wykorzystanie i tworzenie informacji.
II. Rozumowanie i zastosowanie nabytej
wiedzy do rozwiązywania problemów.
III. Opanowanie czynności praktycznych.
IV etap edukacyjny - poziom rozszerzony

\n
  1. Metale. Zdający:
  2. przewiduje produkty redukcji […]
\n

dichromianu(VI) potasu w środowisku
kwasowym; bilansuje odpowiednie równania
reakcji.
Zasady oceniania
1 pkt - poprawne napisanie w formie jonowej skróconej równania reakcji zachodzącej
w probówce III.
0 pkt - odpowiedź niespełniająca powyższego kryterium albo brak odpowiedzi.
Rozwiązanie
Cr2O7
2- + 3SO3
2- + 8H+→ 2Cr3+ + 3SO4
2- + 4H2O
ALBO
Cr2O7
2- + 3SO3
2- + 8H3O+→ 2Cr3+ + 3SO4
2- + 12H2O

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

Poprawna odpowiedź

\n

Równanie jonowe skrócone reakcji redukcji Cr(VI) do Cr(III) nadtlenkiem wodoru (\\ce{H2O2}) w środowisku kwaśnym:

\n

\\[\\ce{Cr2O7^2- + 3H2O2 + 8H+ -> 2Cr^3+ + 3O2 ^ + 7H2O}\\]

\n

(Obserwacja: roztwór zmienia barwę z pomarańczowej na zieloną, wydziela się gazowy \\ce{O2})

\n

Sposób 1 - Bilans elektronowy (metoda półreakcji)

\n

Kontekst: Mamy w probówce jony \\ce{Cr2O7^2-} (dichromian) w środowisku kwaśnym (\\ce{H2SO4}). Dodajemy \\ce{H2O2} jako odczynnik - jest on tutaj reduktorem (sam ulega utlenieniu od -1 do 0).

\n

Krok 1 - Ustal stopnie utlenienia zmieniające się w reakcji:

\n\n

Krok 2 - Napisz półreakcje:

\n

Redukcja (katoda pojęciowo):
\\[\\ce{Cr2O7^2- + 14H+ + 6e- -> 2Cr^3+ + 7H2O}\\]

\n

Utlenianie:
\\[\\ce{H2O2 -> O2 + 2H+ + 2e-}\\]

\n

Krok 3 - Wyrównaj liczbę elektronów:

\n\n

\\[\\ce{3H2O2 -> 3O2 + 6H+ + 6e-}\\]

\n

Krok 4 - Dodaj obie półreakcje:

\n

\\[\\ce{Cr2O7^2- + 14H+ + 6e- + 3H2O2 -> 2Cr^3+ + 7H2O + 3O2 + 6H+ + 6e-}\\]

\n

Upraszczamy: odejmujemy \\(6e^-\\) z obu stron i \\(6\\ce{H+}\\) z obu stron:

\n

\\[\\ce{Cr2O7^2- + 8H+ + 3H2O2 -> 2Cr^3+ + 3O2 + 7H2O}\\]

\n

Krok 5 - Sprawdź bilansy:

\n

| | Lewa | Prawa |
| Cr | 2 | 2 ✓ |
| O | 7 + 6 = 13 | 6 + 7 = 13 ✓ |
| H | 8 + 6 = 14 | 14 ✓ |
| Ładunek | -2 + 8 = +6 | 2(+3) = +6 ✓ |

\n

Bilans zamknięty - równanie poprawne.

\n

Sposób 2 - Weryfikacja przez metodę bilansu atomowego

\n

Zamiast półreakcji, bezpośrednio dobieramy współczynniki metodą kolejnych bilansów (dla uczniów preferujących algebraiczne podejście):

\n

Krok 1: Wstępny schemat w środowisku kwaśnym (\\ce{H+} i \\ce{H2O} jako "wyrównywacze"):
\\[\\ce{Cr2O7^2- + H2O2 + H+ -> Cr^3+ + O2 + H2O}\\]

\n

Krok 2: Wyrównaj Cr: współczynnik 2 przed \\ce{Cr^3+}

\n

Krok 3: Wyrównaj elektrony zmian utlenienia:

\n\n

Krok 4: Wyrównaj O i H przez \\ce{H+} i \\ce{H2O}:

\n\n

Wynik identyczny: \\[\\ce{Cr2O7^2- + 3H2O2 + 8H+ -> 2Cr^3+ + 3O2 + 7H2O}\\]

\n

Wzory z karty CKE

\n

📖 Karta wzorów str. 12 - Potencjały standardowe redukcji:

\n

Można tam znaleźć:

\n\n

Ponieważ \\(E°(\\text{utleniacz}) > E°(\\text{reduktora})\\) - reakcja jest samorzutna ✓

\n
Karta potrzebna do oceny samorzutności, ale do napisania równania wystarczy metoda półreakcji / bilans elektronowy.
\n

Typowe pułapki

\n
⚠️ Uwaga: Nie pisz \\ce{H2SO4} w równaniu jonowym skróconym! W środowisku kwaśnym używamy jonów \\ce{H+} - \\ce{H2SO4} jest mocnym kwasem i jest w pełni zdysocjowany.
\n
⚠️ Uwaga: Pamiętaj o \\ce{H+} po lewej stronie - bez 8 jonów wodoru nie zbilansujemy ładunku ani atomów tlenu/wodoru. To najczęstszy błąd w zadaniach z dichromianem!
\n
⚠️ Uwaga: Środowisko kwaśne (nie zasadowe!) - w zasadowym środowisku Cr(VI) istnieje jako \\ce{CrO4^2-} i inne równanie obowiązuje. W tym zadaniu jest \\ce{H2SO4}, więc forma \\ce{Cr2O7^2-}.
\n
⚠️ Uwaga: Wybrany odczynnik musi być reduktorem - typowe poprawne odpowiedzi to też \\ce{Fe^2+} (np. z \\ce{FeSO4}) lub \\ce{I^-} (np. z \\ce{KI}). Każda z tych odpowiedzi jest prawidłowa, o ile równanie jest poprawnie zbilansowane.
\n

Schemat oceniania CKE

\n

Za co punkty (0-1):

\n\n

Klucz CKE: \\(\\ce{Cr2O7^2- + 3SO3^2- + 8H+ -> 2Cr^3+ + 3SO4^2- + 4H2O}\\) (ALBO z \\(\\ce{H3O+}\\) i \\(12\\ce{H2O}\\)). Reduktorem jest siarczan(IV).

"}]}