{"id":"chemia-2023-maj-matura-rozszerzona/zad/19.1","paper_id":"chemia-2023-maj-matura-rozszerzona","number":"19.1","points":1,"ptype":"open","subject":"chemia","category":"matura","year":2023,"month":"maj","level":"rozszerzona","text":"Zadanie 19.1. (0-1)\nOblicz siłę elektromotoryczną opisanego ogniwa w warunkach standardowych.\nSEM =","answer":null,"answer_text":"Zadanie 19.1. (0-1)\nWymagania egzaminacyjne 2023 i 2024\nWymagania ogólne\nWymaganie szczegółowe\nII. Rozumowanie i zastosowanie nabytej\nwiedzy do rozwiązywania problemów.\nZdający:\n1) opisuje właściwości substancji i wyjaśnia\nprzebieg procesów chemicznych;\n5) wykorzystuje wiedzę i dostępne\ninformacje do rozwiązywania problemów\nchemicznych […].\nIX. Elektrochemia. Ogniwa.\nZdający:\n3) oblicza SEM ogniwa galwanicznego na\npodstawie standardowych potencjałów\npółogniw, z których jest ono zbudowane.\nZasady oceniania\n1 pkt - poprawne obliczenie wartości SEM z jednostką.\n0 pkt - odpowiedź niespełniająca powyższego kryterium albo brak odpowiedzi.\nH2SO4 (aq) / K2SO3 (aq)\nI\nK2Cr2O7 (aq) / KMnO4 (aq)\nMnSO4 (aq) / KNO3 (aq)\nII\nRozwiązanie\nSEM = 0,00 - (- 0,28) = 0,28 V\nUwaga: Zapis obliczeń nie jest wymagany.","solution":"Potencjały standardowe: - $E^0(\\text{Co}^{2+}/\\text{Co}) = -0{,}28\\,\\text{V}$ (anoda, utlenianie) - $E^0(\\text{H}^+/\\text{H}_2) = 0{,}00\\,\\text{V}$ (katoda, redukcja) $$\\text{SEM} = E^0_{kat} - E^0_{an} = 0{,}00 - (-0{,}28) = +0{,}28\\,\\text{V}$$ **SEM = 0,28 V**.","image":"img/chemia-2023-maj-matura-rozszerzona/zad-19.1.webp","solution_image":null,"topics":"elektrochemia, ogniwo galwaniczne, SEM, szereg napięciowy, konwencja sztokholmska","page_from":19,"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":"

Zadanie 19.1. (0-1)
Oblicz siłę elektromotoryczną opisanego ogniwa w warunkach standardowych.
SEM =

","answer_text_html":"

Zadanie 19.1. (0-1)
Wymagania egzaminacyjne 2023 i 2024
Wymagania ogólne
Wymaganie szczegółowe
II. Rozumowanie i zastosowanie nabytej
wiedzy do rozwiązywania problemów.
Zdający:

\n
  1. opisuje właściwości substancji i wyjaśnia
\n

przebieg procesów chemicznych;

\n
  1. wykorzystuje wiedzę i dostępne
\n

informacje do rozwiązywania problemów
chemicznych […].
IX. Elektrochemia. Ogniwa.
Zdający:

\n
  1. oblicza SEM ogniwa galwanicznego na
\n

podstawie standardowych potencjałów
półogniw, z których jest ono zbudowane.
Zasady oceniania
1 pkt - poprawne obliczenie wartości SEM z jednostką.
0 pkt - odpowiedź niespełniająca powyższego kryterium albo brak odpowiedzi.
H2SO4 (aq) / K2SO3 (aq)
I
K2Cr2O7 (aq) / KMnO4 (aq)
MnSO4 (aq) / KNO3 (aq)
II
Rozwiązanie
SEM = 0,00 - (- 0,28) = 0,28 V
Uwaga: Zapis obliczeń nie jest wymagany.

","solutions":[{"source":"maturaonline","label":"matura-online.pl","kind":"text","html":"

Potencjały standardowe: - $E^0(\\text{Co}^{2+}/\\text{Co}) = -0{,}28\\,\\text{V}$ (anoda, utlenianie) - $E^0(\\text{H}^+/\\text{H}2) = 0{,}00\\,\\text{V}$ (katoda, redukcja) $$\\text{SEM} = E^0{kat} - E^0_{an} = 0{,}00 - (-0{,}28) = +0{,}28\\,\\text{V}$$ SEM = 0,28 V.

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

Poprawna odpowiedź: SEM = 0,28 V

\n

Sposób 1 - z potencjałów standardowych redukcji

\n

Odczytanie elektrod ze schematu sztokholmskiego:

\n

Schemat (-) Co | Co²⁺ || H⁺ | H₂ (g) | Pt (+) mówi nam:

\n\n

Półreakcje:

\n

Na anodzie (utlenianie):
\\[\\ce{Co -> Co^2+ + 2e^-}\\]

\n

Na katodzie (redukcja):
\\[\\ce{2H+ + 2e^- -> H2(g)}\\]

\n

Reakcja sumaryczna:
\\[\\ce{Co + 2H+ -> Co^2+ + H2(g)}\\]

\n

Obliczenie SEM ze wzoru:

\n

\\[\\text{SEM} = E°{\\text{katody}} - E°{\\text{anody}}\\]

\n

Odczytujemy z karty wzorów (str. 12) potencjały standardowe redukcji:

\n\n

\\[\\text{SEM} = E°(\\ce{H+/H2}) - E°(\\ce{Co^2+/Co})\\]

\n

\\[\\text{SEM} = 0{,}000 \\text{ V} - (-0{,}28 \\text{ V})\\]

\n

\\[\\boxed{\\text{SEM} = +0{,}28 \\text{ V}}\\]

\n

Wartość dodatnia potwierdza, że ogniwo działa spontanicznie - kobalt się utlenia, protony redukują.

\n

Sposób 2 - weryfikacja przez reguło samorzutności

\n

Ogniwo działa samorzutnie, jeśli na anodzie jest metal o niższym (bardziej ujemnym) potencjale redukcji niż na katodzie.

\n

\\[E°{\\text{anoda}} = -0{,}28 \\text{ V} < E°{\\text{katoda}} = 0{,}00 \\text{ V}\\] ✓

\n

To zgadza się z zapisem sztokholmskim - kobalt jest po lewej stronie (anoda), platyna z \\(\\ce{H2}\\) po prawej (katoda). Biegunowość w schemacie jest prawidłowa, a SEM = 0,28 V > 0, co potwierdza samorzutny kierunek reakcji.

\n

Wzory z karty CKE

\n
📖 Karta wzorów str. 12 - Potencjał standardowy redukcji:
\\(E°(\\ce{Co^2+/Co}) = -0{,}28 \\text{ V}\\)
Użyty jako \\(E°_{\\text{anody}}\\) w obliczeniu SEM.
\n
📖 Karta wzorów str. 12 - Standardowa elektroda wodorowa:
\\(E°(\\ce{H+/H2}) = 0{,}000 \\text{ V}\\) (wartość umowna, wzorzec)
Użyty jako \\(E°_{\\text{katody}}\\) - elektroda platynowa z \\(\\ce{H2}\\) i \\(\\ce{H+}\\) to właśnie SHE.
\n

Typowe pułapki

\n
⚠️ Uwaga: Wzór to \\(\\text{SEM} = E°{\\text{katody}} - E°{\\text{anody}}\\), NIE odwrotnie. Mylenie kolejności daje \\(-0{,}28\\) V (ujemne = ogniwo nie działa samorzutnie) - błąd!
\n
⚠️ Uwaga: Z karty wzorów ZAWSZE odczytujemy potencjały jako redukcyjne (forma utleniona + e⁻ → forma zredukowana). Na anodzie zachodzi utlenianie, ale do wzoru wstawiamy nadal \\(E°_{\\text{redukcji}}\\) dla tej elektrody - odwrócenie znaku jest już wbudowane w formułę.
\n
⚠️ Uwaga: Schemat sztokholmski zawsze wygląda tak: anoda po lewej, katoda po prawej. Pionowe kreski | = granica faz, podwójna || = mostek elektrolityczny. Nie trzeba tego "zgadywać" - biegunowość (-) i (+) jest podana wprost.
"}]}