{"id":"chemia-2025-maj-matura-rozszerzona/zad/14.1","paper_id":"chemia-2025-maj-matura-rozszerzona","number":"14.1","points":2,"ptype":"open","subject":"chemia","category":"matura","year":2025,"month":"maj","level":"rozszerzona","text":"Zadanie 14.1. (0-2)\nUzupełnij zdania. Zaznacz jedną odpowiedź spośród podanych w każdym nawiasie.\nNastępnie napisz, z którym półogniwem (B albo C) w warunkach standardowych\nnależy połączyć półogniwo A, aby podczas pracy ogniwa malało pH roztworu w tym\npółogniwie.\nAby podczas pracy ogniwa malało pH roztworu w półogniwie A, stężenie jonów H+ musi się\n(zwiększać / zmniejszać). Oznacza to, że w tym półogniwie zachodzi proces\n(redukcji / utleniania), a drugie półogniwo pełni funkcję (anody / katody).\nOpisany warunek spełnia ogniwo zbudowane z półogniwa A połączonego\nz półogniwem","answer":null,"answer_text":"Zadanie 14.1. (0-2)\nWymagania ogólne\nWymagania szczegółowe\nI. Pozyskiwanie, przetwarzanie i tworzenie\ninformacji. Zdający:\n1) […] 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 […].\nVIII. Reakcje utleniania i redukcji. Zdający:\n2) wskazuje utleniacz, reduktor, proces\nutleniania i redukcji w podanej reakcji;\n6) przewiduje kierunek przebiegu reakcji\nutleniania-redukcji na podstawie wartości\npotencjałów standardowych półogniw; pisze\nodpowiednie równana reakcji.\nIX. Elektrochemia. Ogniwa. Zdający:\n1) stosuje pojęcia: […] potencjał\nstandardowy półogniwa […], SEM.\nZasady oceniania\n2 pkt - poprawne uzupełnienie dwóch zdań oraz poprawny wybór półogniwa.\n1 pkt - poprawne uzupełnienie dwóch zdań, błędny wybór albo brak wyboru półogniwa\nALBO\n- poprawny wybór półogniwa, błędne uzupełnienie zdań.\n0 pkt - odpowiedź niespełniająca powyższych kryteriów albo brak odpowiedzi.\nRozwiązanie\nAby podczas pracy ogniwa malało pH roztworu w półogniwie A, stężenie jonów H+ musi się\n(zwiększać / zmniejszać). Oznacza to, że w tym półogniwie zachodzi proces\n(redukcji / utleniania), a drugie półogniwo pełni funkcję (anody / katody).\nOpisany warunek spełnia ogniwo zbudowane z półogniwa A połączonego z półogniwem C.\nUwaga: Każde jednoznaczne wskazanie półogniwa C uznaje się za poprawne.","solution":"Aby pH malało → [H⁺] musi się **ZWIĘKSZAĆ** (mniejsze pH = więcej H⁺). Analiza półogniwa A: - **Reakcja redukcji** (w prawo): MnO₄⁻ + 8 H⁺ + 5 e⁻ → Mn²⁺ + 4 H₂O. **H⁺ zużywane** → stężenie maleje → pH rośnie. - **Reakcja utleniania** (w lewo): Mn²⁺ + 4 H₂O → MnO₄⁻ + 8 H⁺ + 5 e⁻. **H⁺ powstaje** → stężenie rośnie → pH **maleje** ✓. Aby pH malało, w półogniwie A musi zachodzić **UTLENIANIE** → A działa jako **anoda**. Drugie półogniwo pełni funkcję **KATODY** (zachodzi redukcja). **Wybór: B czy C?** Aby A działało jako **anoda** (utlenianie zachodzi spontanicznie), drugie półogniwo musi mieć **WYŻSZY potencjał standardowy** (E°), by \"ciągnęło\" elektrony. - E°(A) = +1,51 V. - E°(B) = +1,07 V (NIŻSZE niż A) — nie spełnia warunku. - E°(C) = +1,82 V (WYŻSZE niż A) → spełnia warunek ✓. → **Należy połączyć półogniwo A z półogniwem C**. **W ogniwie A-C**: - **Anoda (A)**: Mn²⁺ + 4 H₂O → MnO₄⁻ + 8 H⁺ + 5 e⁻ (utlenianie, [H⁺] rośnie → pH maleje ✓). - **Katoda (C)**: Co³⁺ + e⁻ → Co²⁺ (redukcja). - SEM = E°(C) - E°(A) = 1,82 - 1,51 = **+0,31 V** > 0 ✓ (spontaniczne).","image":"img/chemia-2025-maj-matura-rozszerzona/zad-14.1.webp","solution_image":null,"topics":"elektrochemia, ogniwa galwaniczne, półogniwa, potencjały redoks, MnO4, Br2, Co3+","page_from":19,"source":"ocr","answer_source":null,"answer_text_source":"ocr","solution_source":"maturaonline","text_source":"ocr","source_label":"Chemia · Matura · maj 2025 (rozszerzona)","subject_label":"Chemia","category_label":"Matura","text_html":"<p>Zadanie 14.1. (0-2)<br>Uzupełnij zdania. Zaznacz jedną odpowiedź spośród podanych w każdym nawiasie.<br>Następnie napisz, z którym półogniwem (B albo C) w warunkach standardowych<br>należy połączyć półogniwo A, aby podczas pracy ogniwa malało pH roztworu w tym<br>półogniwie.<br>Aby podczas pracy ogniwa malało pH roztworu w półogniwie A, stężenie jonów H+ musi się<br>(zwiększać / zmniejszać). Oznacza to, że w tym półogniwie zachodzi proces<br>(redukcji / utleniania), a drugie półogniwo pełni funkcję (anody / katody).<br>Opisany warunek spełnia ogniwo zbudowane z półogniwa A połączonego<br>z półogniwem</p>","answer_text_html":"<p>Zadanie 14.1. (0-2)<br>Wymagania ogólne<br>Wymagania szczegółowe<br>I. Pozyskiwanie, przetwarzanie i tworzenie<br>informacji. Zdający:</p>\n<ol><li>[…] 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>VIII. Reakcje utleniania i redukcji. Zdający:</p>\n<ol><li>wskazuje utleniacz, reduktor, proces</li></ol>\n<p>utleniania i redukcji w podanej reakcji;</p>\n<ol><li>przewiduje kierunek przebiegu reakcji</li></ol>\n<p>utleniania-redukcji na podstawie wartości<br>potencjałów standardowych półogniw; pisze<br>odpowiednie równana reakcji.<br>IX. Elektrochemia. Ogniwa. Zdający:</p>\n<ol><li>stosuje pojęcia: […] potencjał</li></ol>\n<p>standardowy półogniwa […], SEM.<br>Zasady oceniania<br>2 pkt - poprawne uzupełnienie dwóch zdań oraz poprawny wybór półogniwa.<br>1 pkt - poprawne uzupełnienie dwóch zdań, błędny wybór albo brak wyboru półogniwa<br>ALBO</p>\n<ul><li>poprawny wybór półogniwa, błędne uzupełnienie zdań.</li></ul>\n<p>0 pkt - odpowiedź niespełniająca powyższych kryteriów albo brak odpowiedzi.<br>Rozwiązanie<br>Aby podczas pracy ogniwa malało pH roztworu w półogniwie A, stężenie jonów H+ musi się<br>(zwiększać / zmniejszać). Oznacza to, że w tym półogniwie zachodzi proces<br>(redukcji / utleniania), a drugie półogniwo pełni funkcję (anody / katody).<br>Opisany warunek spełnia ogniwo zbudowane z półogniwa A połączonego z półogniwem C.<br>Uwaga: Każde jednoznaczne wskazanie półogniwa C uznaje się za poprawne.</p>","solutions":[{"source":"maturaonline","label":"matura-online.pl","kind":"text","html":"<p>Aby pH malało → [H⁺] musi się <strong>ZWIĘKSZAĆ</strong> (mniejsze pH = więcej H⁺). Analiza półogniwa A: - <strong>Reakcja redukcji</strong> (w prawo): MnO₄⁻ + 8 H⁺ + 5 e⁻ → Mn²⁺ + 4 H₂O. <strong>H⁺ zużywane</strong> → stężenie maleje → pH rośnie. - <strong>Reakcja utleniania</strong> (w lewo): Mn²⁺ + 4 H₂O → MnO₄⁻ + 8 H⁺ + 5 e⁻. <strong>H⁺ powstaje</strong> → stężenie rośnie → pH <strong>maleje</strong> ✓. Aby pH malało, w półogniwie A musi zachodzić <strong>UTLENIANIE</strong> → A działa jako <strong>anoda</strong>. Drugie półogniwo pełni funkcję <strong>KATODY</strong> (zachodzi redukcja). <strong>Wybór: B czy C?</strong> Aby A działało jako <strong>anoda</strong> (utlenianie zachodzi spontanicznie), drugie półogniwo musi mieć <strong>WYŻSZY potencjał standardowy</strong> (E°), by &quot;ciągnęło&quot; elektrony. - E°(A) = +1,51 V. - E°(B) = +1,07 V (NIŻSZE niż A) — nie spełnia warunku. - E°(C) = +1,82 V (WYŻSZE niż A) → spełnia warunek ✓. → <strong>Należy połączyć półogniwo A z półogniwem C</strong>. <strong>W ogniwie A-C</strong>: - <strong>Anoda (A)</strong>: Mn²⁺ + 4 H₂O → MnO₄⁻ + 8 H⁺ + 5 e⁻ (utlenianie, [H⁺] rośnie → pH maleje ✓). - <strong>Katoda (C)</strong>: Co³⁺ + e⁻ → Co²⁺ (redukcja). - SEM = E°(C) - E°(A) = 1,82 - 1,51 = <strong>+0,31 V</strong> &gt; 0 ✓ (spontaniczne).</p>"},{"source":"maturazai","label":"maturazai.pl (AI)","kind":"text","html":"<h4>Poprawna odpowiedź</h4>\n<ul><li>Stężenie jonów \\(\\ce{H+}\\) musi się <strong>ZWIĘKSZAĆ</strong>.</li><li>W półogniwie A zachodzi proces <strong>UTLENIANIA</strong>.</li><li>Drugie półogniwo pełni funkcję <strong>KATODY</strong>.</li><li>Półogniwo A należy połączyć z półogniwem <strong>C</strong>.</li></ul>\n<h4>Sposób 1 - Analiza krok po kroku</h4>\n<p><strong>Krok 1: Co znaczy &quot;malało pH&quot;?</strong><br>Malejące pH = wzrost \\([\\ce{H+}]\\) → musimy WYTWARZAĆ \\(\\ce{H+}\\) w półogniwie A.</p>\n<p><strong>Krok 2: Kierunek reakcji w A.</strong><br>Równanie półogniwa A: \\(\\ce{MnO4- + 8H+ + 5e- -&gt; Mn^2+ + 4H2O}\\) (redukcja, jak zapisane).</p>\n<p>Aby produkować \\(\\ce{H+}\\), reakcja musi iść w PRAWO → LEWO (kierunek odwrotny):<br>\\[\\ce{Mn^2+ + 4H2O -&gt; MnO4- + 8H+ + 5e-}\\]<br>To jest <strong>UTLENIANIE</strong> (oddawanie elektronów).</p>\n<p><strong>Krok 3: Funkcja drugiego półogniwa.</strong><br>W półogniwie A - utlenianie → A jest <strong>ANODĄ</strong>.<br>Drugie półogniwo (B lub C) musi być <strong>KATODĄ</strong> (tu zachodzi redukcja).</p>\n<p><strong>Krok 4: Wybór półogniwa B czy C - kryterium SEM &gt; 0.</strong><br>Potencjały standardowe (str. 12 karty wzorów):</p>\n<ul><li>\\(E°(\\ce{MnO4-/Mn^2+}) = +1{,}507 \\text{ V}\\)</li><li>\\(E°(\\ce{Br2/Br-}) = +1{,}066 \\text{ V}\\)</li><li>\\(E°(\\ce{Co^3+/Co^2+}) = +1{,}92 \\text{ V}\\)</li></ul>\n<p>Dla samorzutnego przebiegu ogniwa: SEM = \\(E°<em>{\\text{katoda}} - E°</em>{\\text{anoda}} &gt; 0\\).</p>\n<p>A jest anodą (\\(E°_A = +1{,}507\\)). Aby SEM &gt; 0, katoda musi mieć WYŻSZY potencjał:</p>\n<ul><li>B: 1,066 V &lt; 1,507 V → B nie może być katodą</li><li>C: 1,92 V &gt; 1,507 V → C MOŻE być katodą ✓</li></ul>\n<p><strong>Wybór: półogniwo C.</strong></p>\n<p>Reakcja w C (redukcja): \\(\\ce{Co^3+ + e- -&gt; Co^2+}\\)</p>\n<p>SEM ogniwa: \\(1{,}92 - 1{,}507 = 0{,}413 \\text{ V} &gt; 0\\) ✓</p>\n<h4>Wzory z karty CKE</h4>\n<p>📖 <strong>Karta wzorów str. 12 - Potencjał standardowy redukcji:</strong></p>\n<ul><li>\\(E°(\\ce{MnO4-/Mn^2+}) = +1{,}507 \\text{ V}\\)</li><li>\\(E°(\\ce{Br2/Br-}) = +1{,}066 \\text{ V}\\)</li><li>\\(E°(\\ce{Co^3+/Co^2+}) = +1{,}92 \\text{ V}\\)</li></ul>\n<p>Kluczowy wybór półogniwa wymaga porównania potencjałów standardowych z tej tabeli.</p>\n<h4>Typowe pułapki i uwaga</h4>\n<blockquote>⚠️ <strong>Uwaga:</strong> Klucz CKE: 2 pkt = poprawne 3 zdania + wybór C; 1 pkt = poprawne 3 zdania + zły wybór ALBO poprawny wybór + złe zdania.</blockquote>\n<blockquote>⚠️ <strong>Uwaga:</strong> Częsty błąd - wybór B (\\(E°=1{,}066\\)) bo Br₂ jest popularnym utleniaczem. Ale tu Mn jest mocniejsze (1,507 V) → potrzebujemy MOCNIEJSZEGO utleniacza po stronie katody, czyli C (1,92 V).</blockquote>\n<blockquote>⚠️ <strong>Uwaga:</strong> Anoda = utlenianie (oddawanie e⁻); katoda = redukcja (przyjmowanie e⁻). Tu A jest anodą (utlenianie Mn²⁺ → MnO₄⁻).</blockquote>\n<h4>Schemat oceniania CKE</h4>\n<p>Zadanie za 0-2 pkt.</p>\n<ul><li><strong>2 pkt</strong> - poprawne uzupelnienie dwoch zdan (zwieksza sie [H+], proces utleniania, drugie pologniwo - katoda) oraz poprawny wybor pologniwa (C).</li><li><strong>1 pkt</strong> - poprawne uzupelnienie dwoch zdan, ale bledny/brak wyboru pologniwa ALBO poprawny wybor pologniwa przy blednym uzupelnieniu zdan.</li><li><strong>0 pkt</strong> - odpowiedz niespelniajaca kryteriow albo brak odpowiedzi.</li></ul>\n<p>Uwaga CKE: kazde jednoznaczne wskazanie pologniwa C uznaje sie za poprawne.</p>"}]}