{"id":"chemia-2022-maj-matura-rozszerzona/zad/13","paper_id":"chemia-2022-maj-matura-rozszerzona","number":"13","points":1,"ptype":"open","subject":"chemia","category":"matura","year":2022,"month":"maj","level":"rozszerzona","text":"Zadanie 13. (0-1)\nWykonano doświadczenie zilustrowane poniższym schematem.\nPo zakończeniu reakcji w probówce widoczne były bezbarwny roztwór i brunatny osad.\nNapisz w formie jonowej skróconej, z uwzględnieniem liczby oddawanych lub\npobieranych elektronów (zapis jonowo-elektronowy), równania procesów redukcji\ni utleniania zachodzących podczas opisanej przemiany. Uwzględnij, że reakcja\nzachodzi w środowisku obojętnym.\nRównanie procesu redukcji:\nRównanie procesu utleniania:\nWypełnia\negzaminator\nNr zadania\n12.1. 12.2. 12.3.\n13.\nMaks. liczba pkt\n1\n1\n1\n1\nUzyskana liczba pkt\nKMnO4 (aq)\nMnSO4 (aq)\nECHP-R0_100","answer":null,"answer_text":"Zadanie 13. (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\n6. Reakcje utleniania i redukcji. Zdający:\n3) wskazuje […] proces utleniania i redukcji\nw podanej reakcji redoks;\n5) stosuje zasady bilansu elektronowego -\ndobiera współczynniki stechiometryczne\nw równaniach reakcji utleniania-redukcji\n(w formie […] jonowej).\n7. Metale. Zdający:\n7) przewiduje produkty redukcji związków\nmanganu(VII) w zależności od środowiska,\n[…]; bilansuje odpowiednie równania\nreakcji.\nZasady oceniania\n1 pkt - poprawne napisanie w formie jonowo-elektronowej równania procesu redukcji\ni równania procesu utleniania.\n0 pkt - odpowiedź niespełniająca powyższego kryterium albo brak odpowiedzi.\nPrzykładowe rozwiązania\nRównanie procesu redukcji:\nMnO4\n- + 2H2O + 3e- → MnO2 + 4OH- (x 2)\nALBO\nMnO4\n- + 4H+ + 3e- → MnO2 + 2H2O ALBO MnO4\n- + 4H3O+ + 3e- → MnO2 + 6H2O (x 2)\nRównanie procesu utleniania:\nMn2++ 2H2O → MnO2 + 4H++ 2e- ALBO Mn2++ 6H2O → MnO2 + 4H3O++ 2e- (x 3)\nALBO\nMn2++ 4OH- → MnO2 + 2H2O + 2e- (x 3)","solution":"## Poprawna odpowiedź:\n\n**Redukcja** (Mn: +7 → +4, pobranie 3e⁻):\n\n\\[\\ce{MnO4^- + 2H2O + 3e^- -> MnO2 v + 4OH^-}\\]\n\n**Utlenianie** (Mn: +2 → +4, oddanie 2e⁻):\n\n\\[\\ce{Mn^2+ + 2H2O -> MnO2 v + 4H^+ + 2e^-}\\]\n\n## Sposób 1 - bilans jonowo-elektronowy ze stopniami utlenienia\n\n**Krok 1 - Identyfikacja stopni utlenienia manganu**\n\nW \\(\\ce{KMnO4}\\): Mn = **+7**, w \\(\\ce{MnSO4}\\): Mn = **+2**, w brązowym osadzie \\(\\ce{MnO2}\\): Mn = **+4**.\n\nZatem:\n- \\(\\ce{MnO4^-}\\): Mn spada z +7 → +4 → **redukcja** (pobiera 3e⁻)\n- \\(\\ce{Mn^2+}\\): Mn rośnie z +2 → +4 → **utlenianie** (oddaje 2e⁻)\n\nObie formy manganu dają **ten sam produkt** - nierozpuszczalny \\(\\ce{MnO2}\\). To komproporcjonowanie (synproportionowanie).\n\n**Krok 2 - Zapis półrównań w środowisku OBOJĘTNYM**\n\nW środowisku obojętnym do bilansowania używamy wyłącznie \\(\\ce{H2O}\\). Tlen i wodór wyrównujemy wodą - po jednej stronie pojawia się \\(\\ce{H^+}\\) lub \\(\\ce{OH^-}\\).\n\n**Półrównanie redukcji:**\n\n\\[\\ce{MnO4^-} \\rightarrow \\ce{MnO2 v}\\]\n\nMn: +7 → +4, pobieramy 3e⁻. Wyrównujemy tlen:\n\n- Po lewej 4 atomy O (w \\(\\ce{MnO4^-}\\)), po prawej 2 atomy O (w \\(\\ce{MnO2}\\))\n- Nadmiar 2 atomów O na lewo → dodajemy \\(\\ce{2H2O}\\) po **prawej**, by je \"schować\"; skąd wodór? → \\(\\ce{4OH^-}\\) po prawej\n\n\\[\\ce{MnO4^- + 2H2O + 3e^- -> MnO2 v + 4OH^-}\\]\n\nSprawdzenie bilansu:\n\n| | Lewa | Prawa |\n| Mn | 1 | 1 ✓ |\n| O | 4 + 2 = **6** | 2 + 4 = **6** ✓ |\n| H | 4 | 4 ✓ |\n| Ładunek | -1 + 0 - 3 = **-4** | 0 - 4 = **-4** ✓ |\n\n**Półrównanie utleniania:**\n\n\\[\\ce{Mn^2+} \\rightarrow \\ce{MnO2 v}\\]\n\nMn: +2 → +4, oddajemy 2e⁻. Po prawej 2 atomy O → skąd? Z \\(\\ce{2H2O}\\) dodanej po **lewej**; uwolniony wodór → \\(\\ce{4H^+}\\) po prawej.\n\n\\[\\ce{Mn^2+ + 2H2O -> MnO2 v + 4H^+ + 2e^-}\\]\n\nSprawdzenie bilansu:\n\n| | Lewa | Prawa |\n| Mn | 1 | 1 ✓ |\n| O | 2 | 2 ✓ |\n| H | 4 | 4 ✓ |\n| Ładunek | +2 + 0 = **+2** | 0 + 4 - 2 = **+2** ✓ |\n\n## Sposób 2 - Weryfikacja przez zsumowanie półrównań (bilans elektronów)\n\nAby sprawdzić poprawność, sumujemy półrównania tak, by elektrony się zniosły.\n\nRedukcja × 2 (pobiera 6e⁻):\n\\[\\ce{2MnO4^- + 4H2O + 6e^- -> 2MnO2 v + 8OH^-}\\]\n\nUtlenianie × 3 (oddaje 6e⁻):\n\\[\\ce{3Mn^2+ + 6H2O -> 3MnO2 v + 12H^+ + 6e^-}\\]\n\nSuma (elektrony zniesione):\n\\[\\ce{2MnO4^- + 3Mn^2+ + 10H2O -> 5MnO2 v + 12H^+ + 8OH^-}\\]\n\n\\(\\ce{12H^+ + 8OH^-}\\) częściowo neutralizują się do \\(\\ce{8H2O}\\), co daje:\n\n\\[\\ce{2MnO4^- + 3Mn^2+ + 2H2O -> 5MnO2 v + 4H^+}\\]\n\nBilans atomów i ładunków się zgadza - **wynik poprawny**.\n\n## Wzory z karty CKE\n\n📖 **Karta wzorów str. 12 - Potencjały standardowe redukcji:**\n\n\\(E°(\\ce{MnO4^-/MnO2}) = +1{,}695 \\text{ V}\\), \\(E°(\\ce{MnO2/Mn^2+}) = +1{,}228 \\text{ V}\\)\n\nWartości te potwierdzają, że reakcja jest samorzutna: utleniacz (\\(\\ce{MnO4^-}\\)) ma wyższy potencjał redukcji niż reduktor (\\(\\ce{Mn^2+/MnO2}\\)), więc \\(\\Delta E > 0\\).\n\n📖 **Karta wzorów str. 14 - Tabela rozpuszczalności:**\n\n\\(\\ce{MnO2}\\) - nierozpuszczalny w wodzie → stąd **brunatny osad** zamiast roztworu.\n\n## Typowe pułapki\n\n> ⚠️ **Uwaga:** W środowisku **kwasowym** użylibyśmy \\(\\ce{H^+}\\) po lewej stronie, w **zasadowym** - \\(\\ce{OH^-}\\) po lewej. W środowisku **obojętnym** po obu stronach może pojawić się \\(\\ce{H2O}\\), a \\(\\ce{H^+}\\) lub \\(\\ce{OH^-}\\) - tylko jako produkty uboczne wyrównania.\n\n> ⚠️ **Uwaga:** Oba produkty to **ten sam związek** - \\(\\ce{MnO2}\\)! Uczniowie często szukają różnych produktów dla utleniania i redukcji, a tu oba procesy dają brunatny osad - to reakcja komproporcjonowania (syn­proporcjonowania) manganu.\n\n> ⚠️ **Uwaga:** Nie zapomnij o strzałce w dół (\\(\\downarrow\\)) przy \\(\\ce{MnO2}\\) - to osad nierozpuszczalny, a jego zaznaczenie może być wymagane przez klucz CKE.\n\n## Schemat oceniania CKE\n\n**Za co punkty (0-1):**\n- **1 pkt** - poprawne równanie procesu redukcji ORAZ równanie procesu utleniania (forma jonowo-elektronowa).\n- **0 pkt** - odpowiedź błędna albo brak.\n\n**Klucz CKE:** redukcja: \\(\\ce{MnO4- + 2H2O + 3e- -> MnO2 + 4OH-}\\) (x2) [ALBO warianty z \\(\\ce{H+}\\)/\\(\\ce{H3O+}\\)]; utlenianie: \\(\\ce{Mn^2+ + 2H2O -> MnO2 + 4H+ + 2e-}\\) (x3) [ALBO wariant zasadowy z \\(\\ce{OH-}\\)].","image":"img/chemia-2022-maj-matura-rozszerzona/zad-13.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":"<p>Zadanie 13. (0-1)<br>Wykonano doświadczenie zilustrowane poniższym schematem.<br>Po zakończeniu reakcji w probówce widoczne były bezbarwny roztwór i brunatny osad.<br>Napisz w formie jonowej skróconej, z uwzględnieniem liczby oddawanych lub<br>pobieranych elektronów (zapis jonowo-elektronowy), równania procesów redukcji<br>i utleniania zachodzących podczas opisanej przemiany. Uwzględnij, że reakcja<br>zachodzi w środowisku obojętnym.<br>Równanie procesu redukcji:<br>Równanie procesu utleniania:<br>Wypełnia<br>egzaminator<br>Nr zadania<br>12.1. 12.2. 12.3.<br>13.<br>Maks. liczba pkt<br>1<br>1<br>1<br>1<br>Uzyskana liczba pkt<br>KMnO4 (aq)<br>MnSO4 (aq)<br>ECHP-R0_100</p>","answer_text_html":"<p>Zadanie 13. (0-1)<br>Wymaganie ogólne<br>Wymaganie szczegółowe<br>I. Wykorzystanie i tworzenie informacji.<br>II. Rozumowanie i zastosowanie nabytej<br>wiedzy do rozwiązywania problemów.<br>III. Opanowanie czynności praktycznych.<br>IV etap edukacyjny - poziom rozszerzony</p>\n<ol><li>Reakcje utleniania i redukcji. Zdający:</li><li>wskazuje […] proces utleniania i redukcji</li></ol>\n<p>w podanej reakcji redoks;</p>\n<ol><li>stosuje zasady bilansu elektronowego -</li></ol>\n<p>dobiera współczynniki stechiometryczne<br>w równaniach reakcji utleniania-redukcji<br>(w formie […] jonowej).</p>\n<ol><li>Metale. Zdający:</li><li>przewiduje produkty redukcji związków</li></ol>\n<p>manganu(VII) w zależności od środowiska,<br>[…]; bilansuje odpowiednie równania<br>reakcji.<br>Zasady oceniania<br>1 pkt - poprawne napisanie w formie jonowo-elektronowej równania procesu redukcji<br>i równania procesu utleniania.<br>0 pkt - odpowiedź niespełniająca powyższego kryterium albo brak odpowiedzi.<br>Przykładowe rozwiązania<br>Równanie procesu redukcji:<br>MnO4</p>\n<ul><li>+ 2H2O + 3e- → MnO2 + 4OH- (x 2)</li></ul>\n<p>ALBO<br>MnO4</p>\n<ul><li>+ 4H+ + 3e- → MnO2 + 2H2O ALBO MnO4</li><li>+ 4H3O+ + 3e- → MnO2 + 6H2O (x 2)</li></ul>\n<p>Równanie procesu utleniania:<br>Mn2++ 2H2O → MnO2 + 4H++ 2e- ALBO Mn2++ 6H2O → MnO2 + 4H3O++ 2e- (x 3)<br>ALBO<br>Mn2++ 4OH- → MnO2 + 2H2O + 2e- (x 3)</p>","solutions":[{"source":"maturazai","label":"maturazai.pl (AI)","kind":"text","html":"<h4>Poprawna odpowiedź:</h4>\n<p><strong>Redukcja</strong> (Mn: +7 → +4, pobranie 3e⁻):</p>\n<p>\\[\\ce{MnO4^- + 2H2O + 3e^- -&gt; MnO2 v + 4OH^-}\\]</p>\n<p><strong>Utlenianie</strong> (Mn: +2 → +4, oddanie 2e⁻):</p>\n<p>\\[\\ce{Mn^2+ + 2H2O -&gt; MnO2 v + 4H^+ + 2e^-}\\]</p>\n<h4>Sposób 1 - bilans jonowo-elektronowy ze stopniami utlenienia</h4>\n<p><strong>Krok 1 - Identyfikacja stopni utlenienia manganu</strong></p>\n<p>W \\(\\ce{KMnO4}\\): Mn = <strong>+7</strong>, w \\(\\ce{MnSO4}\\): Mn = <strong>+2</strong>, w brązowym osadzie \\(\\ce{MnO2}\\): Mn = <strong>+4</strong>.</p>\n<p>Zatem:</p>\n<ul><li>\\(\\ce{MnO4^-}\\): Mn spada z +7 → +4 → <strong>redukcja</strong> (pobiera 3e⁻)</li><li>\\(\\ce{Mn^2+}\\): Mn rośnie z +2 → +4 → <strong>utlenianie</strong> (oddaje 2e⁻)</li></ul>\n<p>Obie formy manganu dają <strong>ten sam produkt</strong> - nierozpuszczalny \\(\\ce{MnO2}\\). To komproporcjonowanie (synproportionowanie).</p>\n<p><strong>Krok 2 - Zapis półrównań w środowisku OBOJĘTNYM</strong></p>\n<p>W środowisku obojętnym do bilansowania używamy wyłącznie \\(\\ce{H2O}\\). Tlen i wodór wyrównujemy wodą - po jednej stronie pojawia się \\(\\ce{H^+}\\) lub \\(\\ce{OH^-}\\).</p>\n<p><strong>Półrównanie redukcji:</strong></p>\n<p>\\[\\ce{MnO4^-} \\rightarrow \\ce{MnO2 v}\\]</p>\n<p>Mn: +7 → +4, pobieramy 3e⁻. Wyrównujemy tlen:</p>\n<ul><li>Po lewej 4 atomy O (w \\(\\ce{MnO4^-}\\)), po prawej 2 atomy O (w \\(\\ce{MnO2}\\))</li><li>Nadmiar 2 atomów O na lewo → dodajemy \\(\\ce{2H2O}\\) po <strong>prawej</strong>, by je &quot;schować&quot;; skąd wodór? → \\(\\ce{4OH^-}\\) po prawej</li></ul>\n<p>\\[\\ce{MnO4^- + 2H2O + 3e^- -&gt; MnO2 v + 4OH^-}\\]</p>\n<p>Sprawdzenie bilansu:</p>\n<p>| | Lewa | Prawa |<br>| Mn | 1 | 1 ✓ |<br>| O | 4 + 2 = <strong>6</strong> | 2 + 4 = <strong>6</strong> ✓ |<br>| H | 4 | 4 ✓ |<br>| Ładunek | -1 + 0 - 3 = <strong>-4</strong> | 0 - 4 = <strong>-4</strong> ✓ |</p>\n<p><strong>Półrównanie utleniania:</strong></p>\n<p>\\[\\ce{Mn^2+} \\rightarrow \\ce{MnO2 v}\\]</p>\n<p>Mn: +2 → +4, oddajemy 2e⁻. Po prawej 2 atomy O → skąd? Z \\(\\ce{2H2O}\\) dodanej po <strong>lewej</strong>; uwolniony wodór → \\(\\ce{4H^+}\\) po prawej.</p>\n<p>\\[\\ce{Mn^2+ + 2H2O -&gt; MnO2 v + 4H^+ + 2e^-}\\]</p>\n<p>Sprawdzenie bilansu:</p>\n<p>| | Lewa | Prawa |<br>| Mn | 1 | 1 ✓ |<br>| O | 2 | 2 ✓ |<br>| H | 4 | 4 ✓ |<br>| Ładunek | +2 + 0 = <strong>+2</strong> | 0 + 4 - 2 = <strong>+2</strong> ✓ |</p>\n<h4>Sposób 2 - Weryfikacja przez zsumowanie półrównań (bilans elektronów)</h4>\n<p>Aby sprawdzić poprawność, sumujemy półrównania tak, by elektrony się zniosły.</p>\n<p>Redukcja × 2 (pobiera 6e⁻):<br>\\[\\ce{2MnO4^- + 4H2O + 6e^- -&gt; 2MnO2 v + 8OH^-}\\]</p>\n<p>Utlenianie × 3 (oddaje 6e⁻):<br>\\[\\ce{3Mn^2+ + 6H2O -&gt; 3MnO2 v + 12H^+ + 6e^-}\\]</p>\n<p>Suma (elektrony zniesione):<br>\\[\\ce{2MnO4^- + 3Mn^2+ + 10H2O -&gt; 5MnO2 v + 12H^+ + 8OH^-}\\]</p>\n<p>\\(\\ce{12H^+ + 8OH^-}\\) częściowo neutralizują się do \\(\\ce{8H2O}\\), co daje:</p>\n<p>\\[\\ce{2MnO4^- + 3Mn^2+ + 2H2O -&gt; 5MnO2 v + 4H^+}\\]</p>\n<p>Bilans atomów i ładunków się zgadza - <strong>wynik poprawny</strong>.</p>\n<h4>Wzory z karty CKE</h4>\n<p>📖 <strong>Karta wzorów str. 12 - Potencjały standardowe redukcji:</strong></p>\n<p>\\(E°(\\ce{MnO4^-/MnO2}) = +1{,}695 \\text{ V}\\), \\(E°(\\ce{MnO2/Mn^2+}) = +1{,}228 \\text{ V}\\)</p>\n<p>Wartości te potwierdzają, że reakcja jest samorzutna: utleniacz (\\(\\ce{MnO4^-}\\)) ma wyższy potencjał redukcji niż reduktor (\\(\\ce{Mn^2+/MnO2}\\)), więc \\(\\Delta E &gt; 0\\).</p>\n<p>📖 <strong>Karta wzorów str. 14 - Tabela rozpuszczalności:</strong></p>\n<p>\\(\\ce{MnO2}\\) - nierozpuszczalny w wodzie → stąd <strong>brunatny osad</strong> zamiast roztworu.</p>\n<h4>Typowe pułapki</h4>\n<blockquote>⚠️ <strong>Uwaga:</strong> W środowisku <strong>kwasowym</strong> użylibyśmy \\(\\ce{H^+}\\) po lewej stronie, w <strong>zasadowym</strong> - \\(\\ce{OH^-}\\) po lewej. W środowisku <strong>obojętnym</strong> po obu stronach może pojawić się \\(\\ce{H2O}\\), a \\(\\ce{H^+}\\) lub \\(\\ce{OH^-}\\) - tylko jako produkty uboczne wyrównania.</blockquote>\n<blockquote>⚠️ <strong>Uwaga:</strong> Oba produkty to <strong>ten sam związek</strong> - \\(\\ce{MnO2}\\)! Uczniowie często szukają różnych produktów dla utleniania i redukcji, a tu oba procesy dają brunatny osad - to reakcja komproporcjonowania (syn­proporcjonowania) manganu.</blockquote>\n<blockquote>⚠️ <strong>Uwaga:</strong> Nie zapomnij o strzałce w dół (\\(\\downarrow\\)) przy \\(\\ce{MnO2}\\) - to osad nierozpuszczalny, a jego zaznaczenie może być wymagane przez klucz CKE.</blockquote>\n<h4>Schemat oceniania CKE</h4>\n<p><strong>Za co punkty (0-1):</strong></p>\n<ul><li><strong>1 pkt</strong> - poprawne równanie procesu redukcji ORAZ równanie procesu utleniania (forma jonowo-elektronowa).</li><li><strong>0 pkt</strong> - odpowiedź błędna albo brak.</li></ul>\n<p><strong>Klucz CKE:</strong> redukcja: \\(\\ce{MnO4- + 2H2O + 3e- -&gt; MnO2 + 4OH-}\\) (x2) [ALBO warianty z \\(\\ce{H+}\\)/\\(\\ce{H3O+}\\)]; utlenianie: \\(\\ce{Mn^2+ + 2H2O -&gt; MnO2 + 4H+ + 2e-}\\) (x3) [ALBO wariant zasadowy z \\(\\ce{OH-}\\)].</p>"}]}