{"id":"chemia-2023-maj-matura-rozszerzona/zad/14","paper_id":"chemia-2023-maj-matura-rozszerzona","number":"14","points":2,"ptype":"open","subject":"chemia","category":"matura","year":2023,"month":"maj","level":"rozszerzona","text":"Zadanie 14. (0-2)\nPrzeprowadzono doświadczenie, w którym do trzech probówek (A, B, C) wprowadzono\nw przypadkowej kolejności świeżo sporządzone roztwory chlorków: chromu(III), glinu\ni żelaza(III), o tych samych stężeniach molowych. Następnie do każdej probówki dodano\nbezbarwny, klarowny, świeżo sporządzony, wodny roztwór chlorku cyny(II) w ilości\nwystarczającej do stechiometrycznego przebiegu reakcji zilustrowanej schematem:\nMeCl3 + SnCl2  MeCl2 + SnCl4\ngdzie Me oznacza metal.\nWszystkie użyte roztwory były zakwaszone w celu cofnięcia procesu hydrolizy.\nNa poniższych zdjęciach przedstawiono wygląd zawartości probówek przed wprowadzeniem\nroztworu chlorku cyny(II) (1) i po jego wprowadzeniu, gdy w roztworach przestały zachodzić\njakiekolwiek zmiany (2).\nA\nB\nC\n1\n2\n1\n2\n1\n2\nWodne roztwory soli zawierające jony cyny(IV) są bezbarwne.\nUzupełnij tabelę. Wpisz wzory soli, których roztwory były obecne w probówkach A i C\nprzed wprowadzeniem roztworu chlorku cyny(II). Napisz w formie jonowej skróconej\nrównanie reakcji zachodzącej w probówce B.\nProbówka\nA\nC\nWzór soli\nRównanie reakcji zachodzącej w probówce B:","answer":null,"answer_text":"Zadanie 14. (0-2)\nWymagania egzaminacyjne 2023 i 2024\nWymaganie ogólne\nWymaganie szczegółowe\nIII. Opanowanie czynności praktycznych.\nZdający:\n2) projektuje doświadczenia chemiczne […],\nformułuje obserwacje, wnioski oraz\nwyjaśnienia.\nVIII. Reakcje utleniania i redukcji. Zdający:\n6) przewiduje kierunek przebiegu reakcji\nutleniania-redukcji […]; pisze odpowiednie\nrównania reakcji.\nZasady oceniania\n2 pkt - poprawne napisanie wzorów lub nazw soli w probówkach A i C oraz poprawne\nnapisanie we właściwej formie równania reakcji zachodzącej w probówce B.\n1 pkt - poprawne napisanie wzorów lub nazw soli w probówkach A i C oraz błędne napisanie\nrównania reakcji zachodzącej w probówce B albo brak równania\nALBO\n- błędne napisanie wzorów lub nazw soli w probówkach A lub C albo brak uzupełnienia\ntabeli oraz poprawne napisanie we właściwej formie równania reakcji zachodzącej\nw probówce B.\n0 pkt - odpowiedź niespełniająca powyższych kryteriów albo brak rozwiązania.\nZasady oceniania rozwiązań zadań\nPrzykładowe rozwiązania\nProbówka\nA\nC\nWzór soli\nCrCl3 LUB chlorek chromu(III)\nAlCl3 LUB chlorek glinu\nRównanie reakcji zachodzącej w probówce B:\n2Fe3+ + Sn2+  2Fe2+ + Sn4+","solution":"Odpowiedź: **Identyfikacja barwy roztworów chlorków**: - $\\text{CrCl}_3$ — zielony (Cr³⁺) - $\\text{FeCl}_3$ — żółto-pomarańczowy/brunatny (Fe³⁺) - $\\text{AlCl}_3$ — bezbarwny (Al³⁺) Reakcja zachodzi tylko wtedy, gdy Me³⁺ jest **silniejszym utleniaczem** niż Sn⁴⁺, czyli ulega redukcji do Me²⁺. - Cr³⁺ → Cr²⁺: standardowy potencjał ujemny — **nie zachodzi**. - Al³⁺ → Al²⁺: aluminium nie tworzy stabilnego Al²⁺ — **nie zachodzi**. - Fe³⁺ → Fe²⁺: standardowy potencjał +0,77 V > Sn⁴⁺/Sn²⁺ (+0,15 V) — **zachodzi**, roztwór zmienia barwę na bladozielony (Fe²⁺). **Identyfikacja probówek**: - A (zielony, bez zmian) = $\\text{CrCl}_3$ - B (żółto-pomarańczowy → zielony) = $\\text{FeCl}_3$ - C (bezbarwny, bez zmian) = $\\text{AlCl}_3$ | Probówka | A | C | |---|---|---| | Wzór soli | **CrCl₃** | **AlCl₃** | **Równanie w probówce B (jonowo skrócone)**: $$2\\text{Fe}^{3+} + \\text{Sn}^{2+} \\rightarrow 2\\text{Fe}^{2+} + \\text{Sn}^{4+}$$\n\nStrona arkusza CKE z trescia zadania\n\nTypowy błąd: - **Barwy jonów** w roztworze wodnym: Fe³⁺ żółto-brunatny, Fe²⁺ jasnozielony, Cr³⁺ zielony lub fioletowy (zależnie od ligandów), Al³⁺/Sn²⁺/Sn⁴⁺ bezbarwne. - W równaniu jonowym skróconym pomijamy Cl⁻ (jony obserwujące). - Sn²⁺ jest **reduktorem** (oddaje 2e⁻, utlenia się do Sn⁴⁺), Fe³⁺ jest **utleniaczem** (przyjmuje e⁻, redukuje się do Fe²⁺). - **Bilans elektronowy**: Sn²⁺ → Sn⁴⁺ + 2e⁻ (×1); Fe³⁺ + 1e⁻ → Fe²⁺ (×2). Stąd współczynniki 2 Fe³⁺ + 1 Sn²⁺.","image":"img/chemia-2023-maj-matura-rozszerzona/zad-14.webp","solution_image":null,"topics":"redoks, sole metali przejściowych, chlorek cyny(II), reakcje barwne","page_from":16,"source":"ocr","answer_source":null,"answer_text_source":"ocr","solution_source":"maturaonline","text_source":"ocr","source_label":"Chemia · Matura · maj 2023 (rozszerzona)","subject_label":"Chemia","category_label":"Matura","text_html":"<p>Zadanie 14. (0-2)<br>Przeprowadzono doświadczenie, w którym do trzech probówek (A, B, C) wprowadzono<br>w przypadkowej kolejności świeżo sporządzone roztwory chlorków: chromu(III), glinu<br>i żelaza(III), o tych samych stężeniach molowych. Następnie do każdej probówki dodano<br>bezbarwny, klarowny, świeżo sporządzony, wodny roztwór chlorku cyny(II) w ilości<br>wystarczającej do stechiometrycznego przebiegu reakcji zilustrowanej schematem:<br>MeCl3 + SnCl2  MeCl2 + SnCl4<br>gdzie Me oznacza metal.<br>Wszystkie użyte roztwory były zakwaszone w celu cofnięcia procesu hydrolizy.<br>Na poniższych zdjęciach przedstawiono wygląd zawartości probówek przed wprowadzeniem<br>roztworu chlorku cyny(II) (1) i po jego wprowadzeniu, gdy w roztworach przestały zachodzić<br>jakiekolwiek zmiany (2).<br>A<br>B<br>C<br>1<br>2<br>1<br>2<br>1<br>2<br>Wodne roztwory soli zawierające jony cyny(IV) są bezbarwne.<br>Uzupełnij tabelę. Wpisz wzory soli, których roztwory były obecne w probówkach A i C<br>przed wprowadzeniem roztworu chlorku cyny(II). Napisz w formie jonowej skróconej<br>równanie reakcji zachodzącej w probówce B.<br>Probówka<br>A<br>C<br>Wzór soli<br>Równanie reakcji zachodzącej w probówce B:</p>","answer_text_html":"<p>Zadanie 14. (0-2)<br>Wymagania egzaminacyjne 2023 i 2024<br>Wymaganie ogólne<br>Wymaganie szczegółowe<br>III. Opanowanie czynności praktycznych.<br>Zdający:</p>\n<ol><li>projektuje doświadczenia chemiczne […],</li></ol>\n<p>formułuje obserwacje, wnioski oraz<br>wyjaśnienia.<br>VIII. Reakcje utleniania i redukcji. Zdający:</p>\n<ol><li>przewiduje kierunek przebiegu reakcji</li></ol>\n<p>utleniania-redukcji […]; pisze odpowiednie<br>równania reakcji.<br>Zasady oceniania<br>2 pkt - poprawne napisanie wzorów lub nazw soli w probówkach A i C oraz poprawne<br>napisanie we właściwej formie równania reakcji zachodzącej w probówce B.<br>1 pkt - poprawne napisanie wzorów lub nazw soli w probówkach A i C oraz błędne napisanie<br>równania reakcji zachodzącej w probówce B albo brak równania<br>ALBO</p>\n<ul><li>błędne napisanie wzorów lub nazw soli w probówkach A lub C albo brak uzupełnienia</li></ul>\n<p>tabeli oraz poprawne napisanie we właściwej formie równania reakcji zachodzącej<br>w probówce B.<br>0 pkt - odpowiedź niespełniająca powyższych kryteriów albo brak rozwiązania.<br>Zasady oceniania rozwiązań zadań<br>Przykładowe rozwiązania<br>Probówka<br>A<br>C<br>Wzór soli<br>CrCl3 LUB chlorek chromu(III)<br>AlCl3 LUB chlorek glinu<br>Równanie reakcji zachodzącej w probówce B:<br>2Fe3+ + Sn2+  2Fe2+ + Sn4+</p>","solutions":[{"source":"maturaonline","label":"matura-online.pl","kind":"text","html":"<p>Odpowiedź: <strong>Identyfikacja barwy roztworów chlorków</strong>: - $\\text{CrCl}_3$ — zielony (Cr³⁺) - $\\text{FeCl}_3$ — żółto-pomarańczowy/brunatny (Fe³⁺) - $\\text{AlCl}_3$ — bezbarwny (Al³⁺) Reakcja zachodzi tylko wtedy, gdy Me³⁺ jest <strong>silniejszym utleniaczem</strong> niż Sn⁴⁺, czyli ulega redukcji do Me²⁺. - Cr³⁺ → Cr²⁺: standardowy potencjał ujemny — <strong>nie zachodzi</strong>. - Al³⁺ → Al²⁺: aluminium nie tworzy stabilnego Al²⁺ — <strong>nie zachodzi</strong>. - Fe³⁺ → Fe²⁺: standardowy potencjał +0,77 V &gt; Sn⁴⁺/Sn²⁺ (+0,15 V) — <strong>zachodzi</strong>, roztwór zmienia barwę na bladozielony (Fe²⁺). <strong>Identyfikacja probówek</strong>: - A (zielony, bez zmian) = $\\text{CrCl}_3$ - B (żółto-pomarańczowy → zielony) = $\\text{FeCl}_3$ - C (bezbarwny, bez zmian) = $\\text{AlCl}_3$ | Probówka | A | C | |---|---|---| | Wzór soli | <strong>CrCl₃</strong> | <strong>AlCl₃</strong> | <strong>Równanie w probówce B (jonowo skrócone)</strong>: $$2\\text{Fe}^{3+} + \\text{Sn}^{2+} \\rightarrow 2\\text{Fe}^{2+} + \\text{Sn}^{4+}$$</p>\n<p>Strona arkusza CKE z trescia zadania</p>\n<p>Typowy błąd: - <strong>Barwy jonów</strong> w roztworze wodnym: Fe³⁺ żółto-brunatny, Fe²⁺ jasnozielony, Cr³⁺ zielony lub fioletowy (zależnie od ligandów), Al³⁺/Sn²⁺/Sn⁴⁺ bezbarwne. - W równaniu jonowym skróconym pomijamy Cl⁻ (jony obserwujące). - Sn²⁺ jest <strong>reduktorem</strong> (oddaje 2e⁻, utlenia się do Sn⁴⁺), Fe³⁺ jest <strong>utleniaczem</strong> (przyjmuje e⁻, redukuje się do Fe²⁺). - <strong>Bilans elektronowy</strong>: Sn²⁺ → Sn⁴⁺ + 2e⁻ (×1); Fe³⁺ + 1e⁻ → Fe²⁺ (×2). Stąd współczynniki 2 Fe³⁺ + 1 Sn²⁺.</p>"},{"source":"maturazai","label":"maturazai.pl (AI)","kind":"text","html":"<h4>Poprawna odpowiedź:</h4>\n<p>| Probówka A | Probówka C |<br>| \\(\\ce{CrCl3}\\) | \\(\\ce{AlCl3}\\) |</p>\n<p>Równanie jonowe skrócone reakcji w probówce B:</p>\n<p>\\[\\ce{2Fe^3+ + Sn^2+ -&gt; 2Fe^2+ + Sn^4+}\\]</p>\n<h4>Sposób 1 - analiza potencjałów redukcji + obserwacje barw</h4>\n<p><strong>Krok 1: Który metal reaguje z \\(\\ce{Sn^{2+}}\\)?</strong></p>\n<p>Reakcja według schematu to redukcja \\(\\ce{Me^3+}\\) do \\(\\ce{Me^2+}\\) przez \\(\\ce{Sn^{2+}}\\):</p>\n<p>\\[\\ce{Sn^{2+} -&gt; Sn^{4+} + 2e-} \\quad E° = -0{,}151 \\text{ V (utlenianie Sn}^{2+})\\]</p>\n<p>Aby reakcja zaszła samorzutnie, potencjał redukcji \\(\\ce{Me^3+/Me^2+}\\) musi być <strong>wyższy</strong> niż \\(E°(\\ce{Sn^{4+}/Sn^{2+}}) = +0{,}151 \\text{ V}\\):</p>\n<p>| Jon | Para redoks | \\(E°\\) | Czy reaguje z \\(\\ce{Sn^{2+}}\\)? |<br>| \\(\\ce{Fe^3+}\\) | \\(\\ce{Fe^3+/Fe^2+}\\) | \\(+0{,}771 \\text{ V}\\) | <strong>TAK</strong> - \\(E° &gt; +0{,}151\\text{ V}\\) |<br>| \\(\\ce{Cr^3+}\\) | \\(\\ce{Cr^3+/Cr^2+}\\) | \\(-0{,}407 \\text{ V}\\) | NIE - \\(E° &lt; +0{,}151\\text{ V}\\) |<br>| \\(\\ce{Al^3+}\\) | brak pary \\(\\ce{Al^3+/Al^2+}\\) | - | NIE - glin nie tworzy trwałych jonów \\(\\ce{Al^2+}\\) |</p>\n<p><strong>Wniosek:</strong> tylko probówka z \\(\\ce{FeCl3}\\) ulega reakcji z \\(\\ce{SnCl2}\\) → to jest <strong>probówka B</strong>.</p>\n<p><strong>Krok 2: Barwy roztworów przed dodaniem \\(\\ce{SnCl2}\\)</strong></p>\n<p>| Sól | Kolor roztworu |<br>| \\(\\ce{CrCl3}\\) | <strong>fioletowy</strong> (jony \\(\\ce{[Cr(H2O)6]^3+}\\)) |<br>| \\(\\ce{FeCl3}\\) | <strong>żółtobrązowy</strong> (jony \\(\\ce{Fe^3+}\\)) |<br>| \\(\\ce{AlCl3}\\) | <strong>bezbarwny</strong> (jony \\(\\ce{Al^3+}\\) są bezbarwne) |</p>\n<p>Ze zdjęcia (1): probówka A - fioletowa, B - żółtobrązowa, C - bezbarwna.</p>\n<p><strong>Krok 3: Barwy po dodaniu \\(\\ce{SnCl2}\\)</strong></p>\n<ul><li>Probówka A (\\(\\ce{CrCl3}\\)): <strong>bez zmian</strong> - fiolet pozostaje (brak reakcji)</li><li>Probówka B (\\(\\ce{FeCl3}\\)): żółtobrąz <strong>zanika</strong> → roztwór jaśnieje/blednie (\\(\\ce{Fe^2+}\\) prawie bezbarwny; \\(\\ce{Sn^4+}\\) bezbarwny)</li><li>Probówka C (\\(\\ce{AlCl3}\\)): <strong>bez zmian</strong> - dalej bezbarwna (brak reakcji)</li></ul>\n<p><strong>Krok 4: Równanie jonowe skrócone dla probówki B</strong></p>\n<p>Bilans elektronowy:<br>\\[\\ce{Fe^3+ + e- -&gt; Fe^2+} \\quad \\times 2\\]<br>\\[\\ce{Sn^2+ -&gt; Sn^4+ + 2e-} \\quad \\times 1\\]</p>\n<p>Suma:<br>\\[\\ce{2Fe^3+ + Sn^2+ -&gt; 2Fe^2+ + Sn^4+}\\]</p>\n<p>Jony \\(\\ce{Cl-}\\) są spektatorami - nie wchodzą do równania jonowego skróconego.</p>\n<h4>Sposób 2 - weryfikacja (sprawdzenie bilansu)</h4>\n<p>Sprawdzam bilans ładunku i atomów w równaniu z Kroku 4:</p>\n<p>\\[\\ce{2Fe^3+ + Sn^2+ -&gt; 2Fe^2+ + Sn^4+}\\]</p>\n<ul><li>Ładunek po lewej: \\(2 \\times (+3) + (+2) = +8\\)</li><li>Ładunek po prawej: \\(2 \\times (+2) + (+4) = +8\\) ✓</li><li>Atomy Fe: 2 = 2 ✓</li><li>Atomy Sn: 1 = 1 ✓</li><li>Elektrony: Sn oddaje 2e⁻, Fe³⁺ przyjmuje łącznie 2e⁻ ✓</li></ul>\n<p>Bilans zamknięty - równanie poprawne.</p>\n<h4>Wzory z karty CKE</h4>\n<p>📖 <strong>Karta wzorów str. 12 - Potencjały standardowe redukcji:</strong></p>\n<ul><li>\\(E°(\\ce{Fe^3+/Fe^2+}) = +0{,}771 \\text{ V}\\)</li><li>\\(E°(\\ce{Sn^4+/Sn^2+}) = +0{,}151 \\text{ V}\\)</li><li>\\(E°(\\ce{Cr^3+/Cr^2+}) = -0{,}407 \\text{ V}\\)</li></ul>\n<p>Kryterium samorzutności: \\(E°<em>{\\text{katoda}} - E°</em>{\\text{anoda}} &gt; 0\\). Dla reakcji \\(\\ce{Fe^3+}\\) ze \\(\\ce{Sn^2+}\\): \\(+0{,}771 - (+0{,}151) = +0{,}620 \\text{ V} &gt; 0\\) → reakcja samorzutna. Dla \\(\\ce{Cr^3+}\\): \\(-0{,}407 - (+0{,}151) = -0{,}558 \\text{ V} &lt; 0\\) → brak reakcji.</p>\n<h4>Typowe pułapki</h4>\n<blockquote>⚠️ <strong>Uwaga:</strong> Glin NIE tworzy trwałych jonów \\(\\ce{Al^2+}\\) w roztworach wodnych - reakcja z \\(\\ce{SnCl2}\\) wg podanego schematu jest dla glinu niemożliwa nie tylko termodynamicznie, ale i chemicznie.</blockquote>\n<blockquote>⚠️ <strong>Uwaga:</strong> Forma jonowa skrócona - nie piszemy \\(\\ce{FeCl3 + SnCl2 -&gt; FeCl2 + SnCl4}\\), bo w roztworze wodnym sole te są w pełni zdysocjowane. Jony \\(\\ce{Cl-}\\) jako spektatorzy <strong>nie wchodzą</strong> do równania jonowego skróconego.</blockquote>\n<blockquote>⚠️ <strong>Uwaga:</strong> Porównując potencjały, sprawdzamy <strong>E° utleniacza (katody)</strong> vs <strong>E° reduktora (anody)</strong> - nie odwrotnie. \\(\\ce{Sn^{2+}}\\) jest tutaj reduktorem (anoda), \\(\\ce{Fe^{3+}}\\) - utleniaczem (katoda).</blockquote>"}]}