{"id":"chemia-2023-maj-matura-rozszerzona/zad/17","paper_id":"chemia-2023-maj-matura-rozszerzona","number":"17","points":1,"ptype":"open","subject":"chemia","category":"matura","year":2023,"month":"maj","level":"rozszerzona","text":"Zadanie 17. (0-1)\nTechnet, podobnie jak mangan, jest pierwiastkiem, który w związkach chemicznych może\nwystępować na VI stopniu utlenienia. Jony TcO4\n2- są trwałe jedynie w środowisku silnie\nzasadowym, natomiast w roztworach obojętnych ulegają dysproporcjonowaniu, zgodnie\nze schematem:\nTcO4\n2- + H2O → TcO4\n- + TcO2 + OH-\nNa podstawie: L. Kolditz, Chemia nieorganiczna, Warszawa 1994.\nNapisz w formie jonowej skróconej, z uwzględnieniem liczby wymienianych\nelektronów (zapis jonowo-elektronowy), równanie reakcji redukcji zachodzącej\npodczas opisanej przemiany. Uwzględnij środowisko reakcji.","answer":null,"answer_text":"Zadanie 17. (0-1)\nWymagania egzaminacyjne 2023 i 2024\nWymaganie ogólne\nWymagania szczegółowe\nII. Rozumowanie i zastosowanie nabytej\nwiedzy do rozwiązywania problemów.\nZdający:\n5) wykorzystuje wiedzę i dostępne\ninformacje do rozwiązywania problemów\nchemicznych […].\nVIII. Reakcje utleniania i redukcji. Zdający:\n1) stosuje pojęcia: stopień utlenienia,\nutleniacz, reduktor, utlenianie, redukcja;\n2) wskazuje […] proces utleniania i redukcji\nw podanej reakcji;\n5) stosuje zasady bilansu elektronowo-\n-jonowego - dobiera współczynniki\nstechiometryczne w schematach reakcji\nutleniania-redukcji (w formie […] jonowej).\nZasady oceniania\n1 pkt - poprawne napisanie we właściwej formie równania reakcji redukcji.\n0 pkt - odpowiedź niespełniająca powyższego kryterium albo brak odpowiedzi.\nZasady oceniania rozwiązań zadań\nRozwiązanie\nTcO4\n2- + 2e- + 2H2O → TcO2 + 4OH-\nUwaga: Równanie TcO4\n2- + 2e- + 4H+ → TcO2 + 2H2O należy uznać za poprawne.","solution":"Odpowiedź: **Analiza stopni utlenienia Tc**: - $\\text{TcO}_4^{2-}$: Tc ma stopień **+6** (suma: x + 4·(-2) = -2 → x = +6) - $\\text{TcO}_4^-$: Tc ma stopień **+7** (utlenianie z +6 do +7, oddaje 1 e⁻) - $\\text{TcO}_2$: Tc ma stopień **+4** (redukcja z +6 do +4, przyjmuje 2 e⁻) **Równanie reakcji redukcji** (Tc⁺⁶ → Tc⁺⁴, środowisko obojętne — produkty zawierają OH⁻, więc bilansujemy z wodą): $$\\text{TcO}_4^{2-} + 2\\text{H}_2\\text{O} + 2\\text{e}^- \\rightarrow \\text{TcO}_2 + 4\\text{OH}^-$$ **Sprawdzenie**: - Tc: 1 = 1 ✓ - O: 4 + 2 = 6; 2 + 4 = 6 ✓ - H: 4 = 4 ✓ - Ładunek: -2 + 0 + (-2) = -4; 0 + 4·(-1) = -4 ✓\n\nStrona arkusza CKE z trescia zadania\n\nTypowy błąd: - **Dysproporcjonowanie** — jeden pierwiastek **jednocześnie** się utlenia i redukuje. Tu Tc⁺⁶ → Tc⁺⁷ (utlenianie) + Tc⁺⁴ (redukcja). - W zapisie jonowo-elektronowym dla redukcji elektrony zapisujemy **po stronie substratów** (są one przyjmowane). - W środowisku **zasadowym/obojętnym** do bilansowania tlenu używamy $\\text{H}_2\\text{O}$ z dodatkiem $\\text{OH}^-$ po stronie produktów (nie $\\text{H}^+/\\text{H}_3\\text{O}^+$).","image":"img/chemia-2023-maj-matura-rozszerzona/zad-17.webp","solution_image":null,"topics":"dysproporcjonowanie, technet, równanie jonowo-elektronowe, redukcja","page_from":18,"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 17. (0-1)<br>Technet, podobnie jak mangan, jest pierwiastkiem, który w związkach chemicznych może<br>występować na VI stopniu utlenienia. Jony TcO4<br>2- są trwałe jedynie w środowisku silnie<br>zasadowym, natomiast w roztworach obojętnych ulegają dysproporcjonowaniu, zgodnie<br>ze schematem:<br>TcO4<br>2- + H2O → TcO4</p>\n<ul><li>+ TcO2 + OH-</li></ul>\n<p>Na podstawie: L. Kolditz, Chemia nieorganiczna, Warszawa 1994.<br>Napisz w formie jonowej skróconej, z uwzględnieniem liczby wymienianych<br>elektronów (zapis jonowo-elektronowy), równanie reakcji redukcji zachodzącej<br>podczas opisanej przemiany. Uwzględnij środowisko reakcji.</p>","answer_text_html":"<p>Zadanie 17. (0-1)<br>Wymagania egzaminacyjne 2023 i 2024<br>Wymaganie ogólne<br>Wymagania szczegółowe<br>II. Rozumowanie i zastosowanie nabytej<br>wiedzy do rozwiązywania problemów.<br>Zdający:</p>\n<ol><li>wykorzystuje wiedzę i dostępne</li></ol>\n<p>informacje do rozwiązywania problemów<br>chemicznych […].<br>VIII. Reakcje utleniania i redukcji. Zdający:</p>\n<ol><li>stosuje pojęcia: stopień utlenienia,</li></ol>\n<p>utleniacz, reduktor, utlenianie, redukcja;</p>\n<ol><li>wskazuje […] proces utleniania i redukcji</li></ol>\n<p>w podanej reakcji;</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 napisanie we właściwej formie równania reakcji redukcji.<br>0 pkt - odpowiedź niespełniająca powyższego kryterium albo brak odpowiedzi.<br>Zasady oceniania rozwiązań zadań<br>Rozwiązanie<br>TcO4<br>2- + 2e- + 2H2O → TcO2 + 4OH-<br>Uwaga: Równanie TcO4<br>2- + 2e- + 4H+ → TcO2 + 2H2O należy uznać za poprawne.</p>","solutions":[{"source":"maturaonline","label":"matura-online.pl","kind":"text","html":"<p>Odpowiedź: <strong>Analiza stopni utlenienia Tc</strong>: - $\\text{TcO}_4^{2-}$: Tc ma stopień <strong>+6</strong> (suma: x + 4·(-2) = -2 → x = +6) - $\\text{TcO}_4^-$: Tc ma stopień <strong>+7</strong> (utlenianie z +6 do +7, oddaje 1 e⁻) - $\\text{TcO}_2$: Tc ma stopień <strong>+4</strong> (redukcja z +6 do +4, przyjmuje 2 e⁻) <strong>Równanie reakcji redukcji</strong> (Tc⁺⁶ → Tc⁺⁴, środowisko obojętne — produkty zawierają OH⁻, więc bilansujemy z wodą): $$\\text{TcO}_4^{2-} + 2\\text{H}_2\\text{O} + 2\\text{e}^- \\rightarrow \\text{TcO}_2 + 4\\text{OH}^-$$ <strong>Sprawdzenie</strong>: - Tc: 1 = 1 ✓ - O: 4 + 2 = 6; 2 + 4 = 6 ✓ - H: 4 = 4 ✓ - Ładunek: -2 + 0 + (-2) = -4; 0 + 4·(-1) = -4 ✓</p>\n<p>Strona arkusza CKE z trescia zadania</p>\n<p>Typowy błąd: - <strong>Dysproporcjonowanie</strong> — jeden pierwiastek <strong>jednocześnie</strong> się utlenia i redukuje. Tu Tc⁺⁶ → Tc⁺⁷ (utlenianie) + Tc⁺⁴ (redukcja). - W zapisie jonowo-elektronowym dla redukcji elektrony zapisujemy <strong>po stronie substratów</strong> (są one przyjmowane). - W środowisku <strong>zasadowym/obojętnym</strong> do bilansowania tlenu używamy $\\text{H}_2\\text{O}$ z dodatkiem $\\text{OH}^-$ po stronie produktów (nie $\\text{H}^+/\\text{H}_3\\text{O}^+$).</p>"},{"source":"maturazai","label":"maturazai.pl (AI)","kind":"text","html":"<h4>Poprawna odpowiedź:</h4>\n<p>\\[\\ce{TcO4^{2-} + 2H2O + 2e^- -&gt; TcO2 + 4OH^-}\\]</p>\n<h4>Sposób 1 - analiza stopni utlenienia + bilans jonowo-elektronowy</h4>\n<p><strong>Krok 1: Wyznacz stopnie utlenienia technetu w każdym produkcie</strong></p>\n<p>W joie \\(\\ce{TcO4^{2-}}\\): \\(\\; x + 4 \\cdot (-2) = -2 \\Rightarrow x = \\mathbf{+6}\\)</p>\n<p>W joie \\(\\ce{TcO4^{-}}\\): \\(\\; x + 4 \\cdot (-2) = -1 \\Rightarrow x = \\mathbf{+7}\\)</p>\n<p>W \\(\\ce{TcO2}\\): \\(\\; x + 2 \\cdot (-2) = 0 \\Rightarrow x = \\mathbf{+4}\\)</p>\n<p><strong>Krok 2: Wskaż które przejście to redukcja</strong></p>\n<p>| Przemiana | Zmiana st. ut. | Typ |<br>| \\(\\ce{TcO4^{2-} -&gt; TcO4^-}\\) | \\(+6 \\to +7\\), wzrost | UTLENIANIE |<br>| \\(\\ce{TcO4^{2-} -&gt; TcO2}\\) | \\(+6 \\to +4\\), spadek | <strong>REDUKCJA</strong> |</p>\n<p>Redukcja: Tc przyjmuje <strong>2 elektrony</strong> (\\(+6 \\to +4\\)).</p>\n<p><strong>Krok 3: Napisz szkielet równania redukcji</strong></p>\n<p>\\[\\ce{TcO4^{2-} + 2e^- -&gt; TcO2}\\]</p>\n<p><strong>Krok 4: Zbilansuj tlen i wodór - środowisko zasadowe/obojętne</strong></p>\n<p>Reakcja zachodzi w roztworze obojętnym (produktem jest \\(\\ce{OH^-}\\)), więc używamy \\(\\ce{H2O}\\) i \\(\\ce{OH^-}\\).</p>\n<ul><li>Lewa strona: 4 atomy O; prawa: 2 atomy O → <strong>niedobór 2 O po prawej</strong></li><li>Dodaj \\(\\ce{2H2O}\\) do prawej, żeby uzupełnić tlen:</li></ul>\n<p>\\[\\ce{TcO4^{2-} + 2e^- -&gt; TcO2 + 2H2O}\\]</p>\n<ul><li>Teraz prawa ma 4 H → zbilansuj wodór: dodaj \\(\\ce{4OH^-}\\) do lewej chwila, prościej: dodaj \\(\\ce{2H2O}\\) do lewej i \\(\\ce{4OH^-}\\) do prawej:</li></ul>\n<p>\\[\\ce{TcO4^{2-} + 2H2O + 2e^- -&gt; TcO2 + 4OH^-}\\]</p>\n<p><strong>Krok 5: Sprawdzenie bilansu</strong></p>\n<p>| | Lewa | Prawa |<br>| Tc | 1 | 1 ✓ |<br>| O | \\(4+2=6\\) | \\(2+4=6\\) ✓ |<br>| H | \\(4\\) | \\(4\\) ✓ |<br>| Ładunek | \\(-2+0+(-2)=-4\\) | \\(0+4\\cdot(-1)=-4\\) ✓ |</p>\n<p>Wszystko się zgadza.</p>\n<h4>Sposób 2 - weryfikacja przez złożenie obu półreakcji</h4>\n<p>Półreakcja utleniania: \\(\\ce{TcO4^{2-} -&gt; TcO4^- + e^-}\\)</p>\n<p>Sprawdzenie: ładunek lewa \\(-2\\), prawa \\(-1+(-1)=-2\\) ✓; O: 4=4 ✓</p>\n<p>Łączymy, mnożąc utlenianie ×2:</p>\n<p>\\[2 \\times \\text{(utlenianie):}\\quad \\ce{2TcO4^{2-} -&gt; 2TcO4^- + 2e^-}\\]<br>\\[1 \\times \\text{(redukcja):}\\quad \\ce{TcO4^{2-} + 2H2O + 2e^- -&gt; TcO2 + 4OH^-}\\]</p>\n<p>Suma (elektrony się skracają):</p>\n<p>\\[\\ce{3TcO4^{2-} + 2H2O -&gt; 2TcO4^- + TcO2 + 4OH^-}\\]</p>\n<p>Porównanie z podanym schematem \\(\\ce{TcO4^{2-} + H2O -&gt; TcO4^- + TcO2 + OH^-}\\) - to ten sam typ przemiany (schemat CKE jest nieskrócony / uproszczony współczynnikami). Zbilansowane równanie całkowite potwierdza poprawność półreakcji.</p>\n<h4>Wzory z karty CKE</h4>\n<p>W tym zadaniu nie korzystamy z tabelarycznych wartości z karty wzorów - wystarczy znajomość <strong>metody zapis jonowo-elektronowy</strong> (technika bilansowania redoks). Warto pamiętać:</p>\n<blockquote>📖 Zasada: w <strong>środowisku zasadowym/obojętnym</strong> do bilansowania tlenu i wodoru używamy \\(\\ce{H2O}\\) i \\(\\ce{OH^-}\\) (nie \\(\\ce{H^+}\\)). W środowisku <strong>kwasowym</strong> - \\(\\ce{H2O}\\) i \\(\\ce{H^+}\\).</blockquote>\n<h4>Typowe pułapki</h4>\n<blockquote>⚠️ <strong>Uwaga:</strong> Najczęstszy błąd to użycie \\(\\ce{H^+}\\) zamiast \\(\\ce{OH^-}\\) do bilansowania - to środowisko zasadowe (produktem jest \\(\\ce{OH^-}\\)), więc \\(\\ce{H^+}\\) tu nie występuje.</blockquote>\n<blockquote>⚠️ <strong>Uwaga:</strong> Uczniowie mylą, które przejście to redukcja, a które utlenianie. Pamiętaj: <strong>redukcja = spadek stopnia utlenienia</strong> (\\(+6 \\to +4\\)), utlenianie = wzrost (\\(+6 \\to +7\\)).</blockquote>\n<blockquote>⚠️ <strong>Uwaga:</strong> Nie zapomnij jawnie zapisać liczby elektronów (\\(2e^-\\)) - zadanie wprost o to prosi (&quot;z uwzględnieniem liczby wymienianych elektronów&quot;). Brak \\(e^-\\) w zapisie = 0 punktów.</blockquote>"}]}