{"id":"chemia-2023-maj-matura-rozszerzona/zad/16","paper_id":"chemia-2023-maj-matura-rozszerzona","number":"16","points":1,"ptype":"open","subject":"chemia","category":"matura","year":2023,"month":"maj","level":"rozszerzona","text":"Zadanie 16. (0-1)\nW środowisku wodnym aniony tiosiarczanowe reagują z chlorem zgodnie ze schematem:\nS2O3\n2- + Cl2 + H2O → SO4\n2- + Cl- + H3O+\nPodczas tej reakcji aniony tiosiarczanowe ulegają utlenieniu, które przebiega według\nschematu:\nS2O3\n2- + 15H2O → 2SO4\n2- + 10H3O+ + 𝑥 e-\nUzupełnij współczynniki stechiometryczne w poniższym schemacie reakcji.\nS2O3\n2- +  Cl2 +  H2O →  SO4\n2- +  Cl- +  H3O+\n16.\n0-1\n15.\n0-1-2\nMCHP-R0_100","answer":null,"answer_text":"Zadanie 16. (0-1)\nWymagania egzaminacyjne 2023 i 2024\nWymaganie ogólne\nWymaganie szczegółowe\nI. Pozyskiwanie, przetwarzanie i tworzenie\ninformacji. Zdający:\n1) […] przetwarza informacje\nz różnorodnych źródeł […].\nVIII. Reakcje utleniania i redukcji. Zdający:\n5) stosuje zasady bilansu elektronowo-\n-jonowego - dobiera współczynniki\nstechiometryczne w schematach reakcji\nutleniania-redukcji (w formie […] jonowej).\nZasady oceniania\n1 pkt - poprawne uzupełnienie wszystkich współczynników stechiometrycznych w schemacie\nreakcji.\n0 pkt - odpowiedź niespełniająca powyższego kryterium albo brak odpowiedzi.\nRozwiązanie\n(1)S2O3\n2- + 4Cl2 + 15H2O → 2SO4\n2- + 8Cl- + 10H3O+","solution":"Odpowiedź: **Bilans elektronowy** Utlenienie (S): w $\\text{S}_2\\text{O}_3^{2-}$ siarka ma stopień +2, w $\\text{SO}_4^{2-}$ — +6. Zmiana o 4 na atom, ale są 2 atomy S → **strata 8 e⁻** na jednostkę: $$\\text{S}_2\\text{O}_3^{2-} + 15\\text{H}_2\\text{O} \\rightarrow 2\\text{SO}_4^{2-} + 10\\text{H}_3\\text{O}^+ + 8\\text{e}^-\\quad (x=8)$$ Redukcja (Cl): $\\text{Cl}_2 + 2\\text{e}^- \\rightarrow 2\\text{Cl}^-$ **Zrównanie elektronów**: mnożymy redukcję ×4, utlenienie ×1. - Utlenianie ×1: $\\text{S}_2\\text{O}_3^{2-} + 15\\text{H}_2\\text{O} \\rightarrow 2\\text{SO}_4^{2-} + 10\\text{H}_3\\text{O}^+ + 8\\text{e}^-$ - Redukcja ×4: $4\\text{Cl}_2 + 8\\text{e}^- \\rightarrow 8\\text{Cl}^-$ **Sumarycznie**: $$\\boxed{1\\,\\text{S}_2\\text{O}_3^{2-} + 4\\,\\text{Cl}_2 + 15\\,\\text{H}_2\\text{O} \\rightarrow 2\\,\\text{SO}_4^{2-} + 8\\,\\text{Cl}^- + 10\\,\\text{H}_3\\text{O}^+}$$ **Sprawdzenie**: - S: 2 = 2 ✓ - Cl: 8 = 8 ✓ - O: 3 + 15 = 18; 4·2 + 10·1 = 18 ✓ - H: 30 (15·2) = 10·3 = 30 ✓ - Ładunek: -2 + 0 + 0 = -4; 2·(-2) + 8·(-1) + 10·(+1) = -2 ✗ — sprawdzamy: - Lewa: $-2$ - Prawa: $2 \\cdot (-2) + 8 \\cdot (-1) + 10 \\cdot (+1) = -4 -8 +10 = -2$ ✓\n\nStrona arkusza CKE z trescia zadania\n\nTypowy błąd: - **Stopień utlenienia S** w $\\text{S}_2\\text{O}_3^{2-}$: średni +2 (suma: 2·(+2) + 3·(-2) = -2 ✓). - W reakcjach redoks **zawsze najpierw bilansuj atomy reagujące**, potem tlen i wodór, na końcu ładunek. - $x = 8$ elektronów (4 na atom S, 2 atomy → 8 łącznie). - W środowisku $\\text{H}_3\\text{O}^+$ używamy $\\text{H}_2\\text{O}$ do bilansowania tlenu i $\\text{H}_3\\text{O}^+$ dla wodoru.","image":"img/chemia-2023-maj-matura-rozszerzona/zad-16.webp","solution_image":null,"topics":"bilansowanie redoks, współczynniki stechiometryczne, tiosiarczany, chlor","page_from":17,"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 16. (0-1)<br>W środowisku wodnym aniony tiosiarczanowe reagują z chlorem zgodnie ze schematem:<br>S2O3<br>2- + Cl2 + H2O → SO4<br>2- + Cl- + H3O+<br>Podczas tej reakcji aniony tiosiarczanowe ulegają utlenieniu, które przebiega według<br>schematu:<br>S2O3<br>2- + 15H2O → 2SO4<br>2- + 10H3O+ + 𝑥 e-<br>Uzupełnij współczynniki stechiometryczne w poniższym schemacie reakcji.<br>S2O3<br>2- +  Cl2 +  H2O →  SO4<br>2- +  Cl- +  H3O+<br>16.<br>0-1<br>15.<br>0-1-2<br>MCHP-R0_100</p>","answer_text_html":"<p>Zadanie 16. (0-1)<br>Wymagania egzaminacyjne 2023 i 2024<br>Wymaganie ogólne<br>Wymaganie szczegółowe<br>I. Pozyskiwanie, przetwarzanie i tworzenie<br>informacji. Zdający:</p>\n<ol><li>[…] przetwarza informacje</li></ol>\n<p>z różnorodnych źródeł […].<br>VIII. Reakcje utleniania i redukcji. Zdający:</p>\n<ol><li>stosuje zasady bilansu elektronowo-</li></ol>\n<p>-jonowego - dobiera współczynniki<br>stechiometryczne w schematach reakcji<br>utleniania-redukcji (w formie […] jonowej).<br>Zasady oceniania<br>1 pkt - poprawne uzupełnienie wszystkich współczynników stechiometrycznych w schemacie<br>reakcji.<br>0 pkt - odpowiedź niespełniająca powyższego kryterium albo brak odpowiedzi.<br>Rozwiązanie<br>(1)S2O3<br>2- + 4Cl2 + 15H2O → 2SO4<br>2- + 8Cl- + 10H3O+</p>","solutions":[{"source":"maturaonline","label":"matura-online.pl","kind":"text","html":"<p>Odpowiedź: <strong>Bilans elektronowy</strong> Utlenienie (S): w $\\text{S}_2\\text{O}_3^{2-}$ siarka ma stopień +2, w $\\text{SO}_4^{2-}$ — +6. Zmiana o 4 na atom, ale są 2 atomy S → <strong>strata 8 e⁻</strong> na jednostkę: $$\\text{S}_2\\text{O}_3^{2-} + 15\\text{H}_2\\text{O} \\rightarrow 2\\text{SO}_4^{2-} + 10\\text{H}_3\\text{O}^+ + 8\\text{e}^-\\quad (x=8)$$ Redukcja (Cl): $\\text{Cl}_2 + 2\\text{e}^- \\rightarrow 2\\text{Cl}^-$ <strong>Zrównanie elektronów</strong>: mnożymy redukcję ×4, utlenienie ×1. - Utlenianie ×1: $\\text{S}_2\\text{O}_3^{2-} + 15\\text{H}_2\\text{O} \\rightarrow 2\\text{SO}_4^{2-} + 10\\text{H}_3\\text{O}^+ + 8\\text{e}^-$ - Redukcja ×4: $4\\text{Cl}_2 + 8\\text{e}^- \\rightarrow 8\\text{Cl}^-$ <strong>Sumarycznie</strong>: $$\\boxed{1\\,\\text{S}_2\\text{O}_3^{2-} + 4\\,\\text{Cl}_2 + 15\\,\\text{H}_2\\text{O} \\rightarrow 2\\,\\text{SO}_4^{2-} + 8\\,\\text{Cl}^- + 10\\,\\text{H}_3\\text{O}^+}$$ <strong>Sprawdzenie</strong>: - S: 2 = 2 ✓ - Cl: 8 = 8 ✓ - O: 3 + 15 = 18; 4·2 + 10·1 = 18 ✓ - H: 30 (15·2) = 10·3 = 30 ✓ - Ładunek: -2 + 0 + 0 = -4; 2·(-2) + 8·(-1) + 10·(+1) = -2 ✗ — sprawdzamy: - Lewa: $-2$ - Prawa: $2 \\cdot (-2) + 8 \\cdot (-1) + 10 \\cdot (+1) = -4 -8 +10 = -2$ ✓</p>\n<p>Strona arkusza CKE z trescia zadania</p>\n<p>Typowy błąd: - <strong>Stopień utlenienia S</strong> w $\\text{S}_2\\text{O}_3^{2-}$: średni +2 (suma: 2·(+2) + 3·(-2) = -2 ✓). - W reakcjach redoks <strong>zawsze najpierw bilansuj atomy reagujące</strong>, potem tlen i wodór, na końcu ładunek. - $x = 8$ elektronów (4 na atom S, 2 atomy → 8 łącznie). - W środowisku $\\text{H}_3\\text{O}^+$ używamy $\\text{H}_2\\text{O}$ do bilansowania tlenu i $\\text{H}_3\\text{O}^+$ dla wodoru.</p>"},{"source":"maturazai","label":"maturazai.pl (AI)","kind":"text","html":"<h4>Poprawna odpowiedź:</h4>\n<p>\\[\\ce{S2O3^{2-} + 4 Cl2 + 15 H2O -&gt; 2 SO4^{2-} + 8 Cl- + 10 H3O+}\\]</p>\n<p>Współczynniki: <strong>1, 4, 15, 2, 8, 10</strong></p>\n<h4>Sposób 1 - Bilans elektronowy (metoda połówkowa)</h4>\n<h5>Krok 1 - Ustalenie stopni utlenienia</h5>\n<p>Stopień utlenienia S w tiosiarczanie \\(\\ce{S2O3^{2-}}\\):</p>\n<p>\\[2x + 3 \\cdot (-2) = -2 \\quad \\Rightarrow \\quad x = +2\\]</p>\n<p>Stopień utlenienia S w siarczanie \\(\\ce{SO4^{2-}}\\):</p>\n<p>\\[x + 4 \\cdot (-2) = -2 \\quad \\Rightarrow \\quad x = +6\\]</p>\n<p>Stopień utlenienia Cl:</p>\n<ul><li>w \\(\\ce{Cl2}\\): \\(0\\)</li><li>w \\(\\ce{Cl-}\\): \\(-1\\)</li></ul>\n<p><strong>Wniosek:</strong> S ulega utlenieniu (+2 → +6), Cl ulega redukcji (0 → -1). To reakcja redoks.</p>\n<h5>Krok 2 - Półreakcja utleniania (S)</h5>\n<p>\\[\\ce{S2O3^{2-} -&gt; 2 SO4^{2-}}\\]</p>\n<p>Bilans O: po lewej 3 atomy O, po prawej 8 → uzupełniam wodą:</p>\n<p>\\[\\ce{S2O3^{2-} + 5 H2O -&gt; 2 SO4^{2-}}\\]</p>\n<p>Bilans H: po lewej 10 H → po prawej 10 H⁺:</p>\n<p>\\[\\ce{S2O3^{2-} + 5 H2O -&gt; 2 SO4^{2-} + 10 H+}\\]</p>\n<p>Bilans ładunku: lewa = \\(-2\\), prawa = \\(-4 + 10 = +6\\) → różnica 8, dodaję 8 elektronów po prawej:</p>\n<p>\\[\\boxed{\\ce{S2O3^{2-} + 5 H2O -&gt; 2 SO4^{2-} + 10 H+ + 8e-}}\\]</p>\n<p>Każde jedno \\(\\ce{S2O3^{2-}}\\) <strong>oddaje 8 elektronów</strong> (2 atomy S × zmiana +4 każdy).</p>\n<h5>Krok 3 - Półreakcja redukcji (Cl)</h5>\n<p>\\[\\ce{Cl2 + 2e- -&gt; 2 Cl-}\\]</p>\n<p>Każde \\(\\ce{Cl2}\\) <strong>przyjmuje 2 elektrony</strong>.</p>\n<h5>Krok 4 - Wyrównanie liczby elektronów</h5>\n<p>Muszę, żeby liczba oddanych e⁻ = liczba przyjętych e⁻:</p>\n<p>\\[8 \\text{ e}^- \\text{ (oddane)} = 4 \\times 2 \\text{ e}^- \\text{ (przyjęte)} \\quad \\Rightarrow \\quad \\text{mnożę redukcję × 4}\\]</p>\n<p>\\[\\ce{S2O3^{2-} + 5 H2O -&gt; 2 SO4^{2-} + 10 H+ + 8e- \\quad | \\times 1}\\]</p>\n<p>\\[\\ce{4 Cl2 + 8e- -&gt; 8 Cl- \\quad | \\times 4}\\]</p>\n<h5>Krok 5 - Suma półreakcji i zamiana H⁺ → H₃O⁺</h5>\n<p>Dodaję obie półreakcje (elektrony się redukują):</p>\n<p>\\[\\ce{S2O3^{2-} + 5 H2O + 4 Cl2 -&gt; 2 SO4^{2-} + 10 H+ + 8 Cl-}\\]</p>\n<p>Zadanie wymaga \\(\\ce{H3O+}\\) zamiast \\(\\ce{H+}\\). Korzystam z: \\(\\ce{H+ + H2O -&gt; H3O+}\\), więc dodaję <strong>10 \\(\\ce{H2O}\\)</strong> do obu stron:</p>\n<p>\\[\\ce{S2O3^{2-} + 15 H2O + 4 Cl2 -&gt; 2 SO4^{2-} + 10 H3O+ + 8 Cl-}\\]</p>\n<h4>Sposób 2 - Weryfikacja (bilans atomów i ładunku)</h4>\n<p>Sprawdzam równanie \\(\\ce{S2O3^{2-} + 4 Cl2 + 15 H2O -&gt; 2 SO4^{2-} + 8 Cl- + 10 H3O+}\\):</p>\n<p>| Pierwiastek | Lewa strona | Prawa strona |<br>| S | 2 (w \\(\\ce{S2O3^{2-}}\\)) | 2 (w \\(\\ce{2SO4^{2-}}\\)) ✓ |<br>| Cl | 8 (w \\(\\ce{4Cl2}\\)) | 8 (w \\(\\ce{8Cl-}\\)) ✓ |<br>| O | 3 + 15 = <strong>18</strong> | 8 + 10 = <strong>18</strong> ✓ |<br>| H | 15 × 2 = <strong>30</strong> | 10 × 3 = <strong>30</strong> ✓ |</p>\n<p>Bilans ładunku:</p>\n<p>\\[\\text{Lewa: } {-2} + 0 + 0 = -2\\]</p>\n<p>\\[\\text{Prawa: } 2 \\cdot (-2) + 8 \\cdot (-1) + 10 \\cdot (+1) = -4 - 8 + 10 = -2 \\quad \\checkmark\\]</p>\n<p>Bilans elektronów:</p>\n<ul><li>Utlenianie: S (+2→+6) × 2 atomy = oddane <strong>8 e⁻</strong></li><li>Redukcja: Cl (0→-1) × 8 atomów = przyjęte <strong>8 e⁻</strong> ✓</li></ul>\n<p>Równanie poprawnie zbilansowane.</p>\n<h4>Wzory z karty CKE</h4>\n<p>W tym zadaniu nie używamy konkretnych wartości liczbowych z karty wzorów - wystarczy znajomość algorytmu bilansowania reakcji redoks metodą połówkową.</p>\n<blockquote>📖 <strong>Karta wzorów str. 12 - Potencjały standardowe redukcji:</strong><br>Jeśli trzeba ocenić, czy reakcja zajdzie spontanicznie, można sprawdzić pary \\(\\ce{Cl2/Cl-}\\) i \\(\\ce{SO4^{2-}/S2O3^{2-}}\\) - ale na poziomie tego zadania (uzupełnij współczynniki) nie jest to wymagane.</blockquote>\n<h4>Typowe pułapki</h4>\n<blockquote>⚠️ <strong>Uwaga:</strong> Stopień utlenienia S w \\(\\ce{S2O3^{2-}}\\) to <strong>+2</strong>, nie +4 ani 0. Łatwo pomylić z \\(\\ce{SO3^{2-}}\\) (gdzie S ma +4) - tiosiarczan ma wzór nieregularny: jeden atom S jest &quot;centralny&quot; (+5), drugi &quot;terminalny&quot; (-1), ale <strong>formalny (średni) stopień</strong> wychodzi +2.</blockquote>\n<blockquote>⚠️ <strong>Uwaga:</strong> Zamiana H⁺ na H₃O⁺ wymaga dodania odpowiedniej liczby \\(\\ce{H2O}\\) po lewej stronie - wielu uczniów zapomina skorygować współczynnik przy wodzie i otrzymuje błędne 5 zamiast 15.</blockquote>\n<blockquote>⚠️ <strong>Uwaga:</strong> Środowisko reakcji jest <strong>kwaśne</strong> - bilansujemy z użyciem \\(\\ce{H2O}\\) i \\(\\ce{H3O+}\\), nie \\(\\ce{OH-}\\). Gdybyśmy błędnie wybrali środowisko zasadowe, otrzymalibyśmy zupełnie inne (błędne) równanie.</blockquote>"}]}