{"id":"chemia-2024-maj-matura-rozszerzona/zad/5","paper_id":"chemia-2024-maj-matura-rozszerzona","number":"5","points":1,"ptype":"closed","subject":"chemia","category":"matura","year":2024,"month":"maj","level":"rozszerzona","text":"Zadanie 5. (0-1)\nLiczba koordynacyjna to liczba najbliższych atomów lub jonów otaczających dany atom lub\njon w sieci krystalicznej kryształu.\nTlenek germanu(IV) jest krystalicznym ciałem stałym. Istnieje w dwóch odmianach: alfa,\nα-GeO2, oraz beta, β-GeO2. Fragmenty struktur obu odmian przedstawiono poniżej (atomy\nGe - szare, atomy O - czerwone).\nStruktura α-GeO2\nStruktura β-GeO2\nUzupełnij zdania. Wybierz i zaznacz jedną odpowiedź spośród podanych w każdym\nnawiasie.\nW odmianie α-GeO2 liczba koordynacyjna dla atomu germanu wynosi (dwa / cztery / sześć).\nW strukturze odmiany β-GeO2 dla orbitali walencyjnych atomu germanu zakłada się\nhybrydyzację (sp2 / sp3).","answer":null,"answer_text":"Zadanie 5. (0-1)\nWymagania egzaminacyjne 2024\nWymagania ogólne\nWymagania szczegółowe\nI. Pozyskiwanie, przetwarzanie i tworzenie\ninformacji. Zdający:\n1) pozyskuje i przetwarza informacje\nz różnorodnych źródeł […].\nII. Rozumowanie i zastosowanie nabytej\nwiedzy do rozwiązywania problemów.\nZdający:\n5) wykorzystuje wiedzę i dostępne\ninformacje do rozwiązywania problemów\nchemicznych […].\nIII. Wiązania chemiczne. Oddziaływania\nmiędzycząsteczkowe. Zdający:\n3) wyjaśnia tworzenie orbitali\nzhybrydyzowanych zgodnie z modelem\nhybrydyzacji, opisuje ich wzajemne ułożenie\nw przestrzeni;\n4) rozpoznaje typ hybrydyzacji (sp, sp2, sp3)\norbitali walencyjnych atomu centralnego\nw cząsteczkach związków nieorganicznych\n[…]; przewiduje budowę przestrzenną drobin\nmetodą VSEPR […].\nZasady oceniania\n1 pkt - poprawne uzupełnienie dwóch zdań.\n0 pkt - odpowiedź niespełniająca powyższego kryterium albo brak odpowiedzi.\nZasady oceniania rozwiązań zadań\nStężenie molowe H2O2, mol ∙dm-3\nRozwiązanie\nW odmianie α-GeO2 liczba koordynacyjna dla atomu germanu wynosi (dwa / cztery / sześć).\nW strukturze odmiany β-GeO2 dla orbitali walencyjnych atomu germanu zakłada się\nhybrydyzację (sp2 / sp3).","solution":"Odpowiedź: Patrz materiał źródłowy CKE — wymaga określenia rzędu reakcji względem poszczególnych substratów na podstawie danych doświadczalnych oraz zapisania równania kinetycznego $v = k[A]^m [B]^n$.\n\nStrona arkusza CKE z treścia zadania\n\nPo co to umieć\n\nKinetyka chemiczna pozwala kontrolować szybkość reakcji w przemyśle (kataliza), farmacji (kinetyka degradacji leków) i biologii (enzymy). Rząd reakcji ujawnia mechanizm — kroki elementarne reakcji.\n\nTypowy błąd: Mylenie rzędu reakcji z współczynnikiem stechiometrycznym (rząd ustala się DOŚWIADCZALNIE, nie z równania); nieuwzględnienie jednostki stałej szybkości k.","image":"img/chemia-2024-maj-matura-rozszerzona/zad-5.webp","solution_image":null,"topics":"kinetyka chemiczna, szybkość reakcji, równanie kinetyczne, rząd reakcji","page_from":8,"source":"ocr","answer_source":null,"answer_text_source":"ocr","solution_source":"maturaonline","text_source":"ocr","source_label":"Chemia · Matura · maj 2024 (rozszerzona)","subject_label":"Chemia","category_label":"Matura","text_html":"<p>Zadanie 5. (0-1)<br>Liczba koordynacyjna to liczba najbliższych atomów lub jonów otaczających dany atom lub<br>jon w sieci krystalicznej kryształu.<br>Tlenek germanu(IV) jest krystalicznym ciałem stałym. Istnieje w dwóch odmianach: alfa,<br>α-GeO2, oraz beta, β-GeO2. Fragmenty struktur obu odmian przedstawiono poniżej (atomy<br>Ge - szare, atomy O - czerwone).<br>Struktura α-GeO2<br>Struktura β-GeO2<br>Uzupełnij zdania. Wybierz i zaznacz jedną odpowiedź spośród podanych w każdym<br>nawiasie.<br>W odmianie α-GeO2 liczba koordynacyjna dla atomu germanu wynosi (dwa / cztery / sześć).<br>W strukturze odmiany β-GeO2 dla orbitali walencyjnych atomu germanu zakłada się<br>hybrydyzację (sp2 / sp3).</p>","answer_text_html":"<p>Zadanie 5. (0-1)<br>Wymagania egzaminacyjne 2024<br>Wymagania ogólne<br>Wymagania szczegółowe<br>I. Pozyskiwanie, przetwarzanie i tworzenie<br>informacji. Zdający:</p>\n<ol><li>pozyskuje i przetwarza informacje</li></ol>\n<p>z różnorodnych źródeł […].<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>III. Wiązania chemiczne. Oddziaływania<br>międzycząsteczkowe. Zdający:</p>\n<ol><li>wyjaśnia tworzenie orbitali</li></ol>\n<p>zhybrydyzowanych zgodnie z modelem<br>hybrydyzacji, opisuje ich wzajemne ułożenie<br>w przestrzeni;</p>\n<ol><li>rozpoznaje typ hybrydyzacji (sp, sp2, sp3)</li></ol>\n<p>orbitali walencyjnych atomu centralnego<br>w cząsteczkach związków nieorganicznych<br>[…]; przewiduje budowę przestrzenną drobin<br>metodą VSEPR […].<br>Zasady oceniania<br>1 pkt - poprawne uzupełnienie dwóch zdań.<br>0 pkt - odpowiedź niespełniająca powyższego kryterium albo brak odpowiedzi.<br>Zasady oceniania rozwiązań zadań<br>Stężenie molowe H2O2, mol ∙dm-3<br>Rozwiązanie<br>W odmianie α-GeO2 liczba koordynacyjna dla atomu germanu wynosi (dwa / cztery / sześć).<br>W strukturze odmiany β-GeO2 dla orbitali walencyjnych atomu germanu zakłada się<br>hybrydyzację (sp2 / sp3).</p>","solutions":[{"source":"maturaonline","label":"matura-online.pl","kind":"text","html":"<p>Odpowiedź: Patrz materiał źródłowy CKE — wymaga określenia rzędu reakcji względem poszczególnych substratów na podstawie danych doświadczalnych oraz zapisania równania kinetycznego $v = k[A]^m [B]^n$.</p>\n<p>Strona arkusza CKE z treścia zadania</p>\n<p>Po co to umieć</p>\n<p>Kinetyka chemiczna pozwala kontrolować szybkość reakcji w przemyśle (kataliza), farmacji (kinetyka degradacji leków) i biologii (enzymy). Rząd reakcji ujawnia mechanizm — kroki elementarne reakcji.</p>\n<p>Typowy błąd: Mylenie rzędu reakcji z współczynnikiem stechiometrycznym (rząd ustala się DOŚWIADCZALNIE, nie z równania); nieuwzględnienie jednostki stałej szybkości k.</p>"},{"source":"maturazai","label":"maturazai.pl (AI)","kind":"text","html":"<h4>Poprawna odpowiedź</h4>\n<p><strong>Zdanie 1:</strong> sześć<br><strong>Zdanie 2:</strong> \\(sp^3\\)</p>\n<h4>Sposób 1 - Odczyt z geometrii struktury krystalicznej</h4>\n<p><strong>Zdanie 1 - liczba koordynacyjna Ge w α-\\(\\ce{GeO2}\\):</strong></p>\n<p>Z opisu struktury α-\\(\\ce{GeO2}\\): atomy Ge siedzą <strong>w środku ośmiościanów</strong> (oktaedrów), a atomy O - w ich <strong>wierzchołkach</strong>.</p>\n<p>Ośmiościan foremny (oktaedr) ma dokładnie <strong>6 wierzchołków</strong> → atom Ge otoczony jest przez <strong>6 atomów tlenu</strong>.</p>\n<p>\\[\\text{Liczba koordynacyjna Ge w } \\alpha\\text{-}\\ce{GeO2} = 6\\]</p>\n<p><strong>Zdanie 2 - hybrydyzacja Ge w β-\\(\\ce{GeO2}\\):</strong></p>\n<p>W β-\\(\\ce{GeO2}\\) atomy Ge siedzą <strong>w środku tetraedrów</strong>, a wokół każdego Ge są <strong>4 atomy O</strong>.</p>\n<p>Atom centralny tworzący 4 wiązania w układzie tetraedralnym → musi hybrydyzować <strong>1 orbital s + 3 orbitale p</strong>:</p>\n<p>\\[sp^3 \\Rightarrow \\text{kąt wiązań } \\approx 109{,}5°, \\text{ geometria tetraedryczna}\\]</p>\n<h4>Sposób 2 - Weryfikacja przez wzór koordynacyjny i elektron-geometrię</h4>\n<p>Ge leży w 14. grupie układu okresowego - ma konfigurację walencyjną \\([Ar]\\, 3d^{10}\\, 4s^2\\, 4p^2\\), czyli <strong>4 elektrony walencyjne</strong>.</p>\n<p>W β-\\(\\ce{GeO2}\\) każde Ge tworzy <strong>4 wiązania</strong> z O (bez wolnych par na Ge). Według VSEPR:</p>\n<p>| Wiązania + wolne pary | Geometria | Hybrydyzacja |<br>| 4 + 0 | tetraedr | \\(sp^3\\) ✓ |<br>| 3 + 0 | trójkąt planarny | \\(sp^2\\) ✗ |</p>\n<p>Brak wolnych par na Ge → czysta geometria tetraedryczna → <strong>\\(sp^3\\)</strong> potwierdzone.</p>\n<p>Dla α-\\(\\ce{GeO2}\\) - oktaedr to 6 ligandów: hybrydyzacja byłaby \\(sp^3d^2\\), ale zadanie o hybrydyzację pyta tylko dla odmiany β.</p>\n<h4>Wzory z karty CKE</h4>\n<p>W tym zadaniu nie używamy konkretnych wartości liczbowych z karty wzorów CKE.</p>\n<blockquote>📖 <strong>Karta wzorów str. 15 - Układ okresowy pierwiastków:</strong><br>Ge - grupa 14, okres 4, Z = 32. Pozwala potwierdzić, że Ge ma 4 elektrony walencyjne i może tworzyć 4 wiązania kowalencyjne (hybrydyzacja \\(sp^3\\)) lub - przy udziale wolnych orbitali d - 6 wiązań (układ oktaedryczny jak w α-\\(\\ce{GeO2}\\)).</blockquote>\n<h4>Dlaczego inne odpowiedzi są błędne</h4>\n<p><strong>Zdanie 1 - liczba koordynacyjna:</strong></p>\n<p>| Wariant | Błąd |<br>| <strong>dwa</strong> | Liczba 2 odpowiadałaby liniowej koordynacji - żadnego ośmiościanu w strukturze nie ma |<br>| <strong>cztery</strong> | Cztery wierzchołki to tetraedr - to struktura odmiany <strong>β</strong>, nie α |</p>\n<p><strong>Zdanie 2 - hybrydyzacja:</strong></p>\n<p>| Wariant | Błąd |<br>| \\(sp^2\\) | Tylko 3 wiązania w płaszczyźnie - tu Ge tworzy <strong>4 wiązania</strong> do O; \\(sp^2\\) dawałoby geometrię trójkąta, nie tetraedru |</p>\n<h4>Typowe pułapki</h4>\n<blockquote>⚠️ <strong>Uwaga:</strong> Ośmiościan (oktaedr) i sześcian (sześcian) to różne bryły - oktaedr ma <strong>6 wierzchołków</strong> (= 6 ligandów), a sześcian ma ich 8. Uczniowie mylą te dwie bryły i piszą &quot;8&quot; zamiast &quot;6&quot;.</blockquote>\n<blockquote>⚠️ <strong>Uwaga:</strong> Hybrydyzacja \\(sp^3\\) <strong>nie oznacza</strong>, że muszą być wolne pary elektronowe - wystarczą 4 wiązania. Wolne pary też mogą zajmować orbitale \\(sp^3\\), ale ich brak nie wyklucza tej hybrydyzacji.</blockquote>\n<blockquote>⚠️ <strong>Uwaga:</strong> Nie mylić odmiany α z β - w tym zadaniu liczba koordynacyjna 6 dotyczy α (oktaedry), a hybrydyzacja \\(sp^3\\) dotyczy β (tetraedry). Odwrotnie przypisane → oba punkty stracone.</blockquote>\n<h4>Schemat oceniania CKE</h4>\n<p><strong>1 pkt</strong> - poprawne uzupelnienie dwoch zdan: liczba koordynacyjna Ge w alfa-GeO2 = szesc; hybrydyzacja Ge w beta-GeO2 = sp3.<br><strong>0 pkt</strong> - odpowiedz niespelniajaca kryterium albo brak odpowiedzi.</p>"}]}