Zadanie 14 — rozwiązanie, matura chemii maj 2023, PR

Treść zadania

Przeprowadzono doświadczenie, w którym do trzech probówek (A, B, C) wprowadzono w przypadkowej kolejności świeżo sporządzone roztwory chlorków: chromu(III), glinu i żelaza(III), o tych samych stężeniach molowych. Następnie do każdej probówki dodano bezbarwny, klarowny, świeżo sporządzony, wodny roztwór chlorku cyny(II) w ilości wystarczającej do stechiometrycznego przebiegu reakcji zilustrowanej schematem:

$MeCl_{3} + SnCl_{2} \to MeCl_{2} + SnCl_{4}$

gdzie Me oznacza metal. Wszystkie użyte roztwory były zakwaszone w celu cofnięcia procesu hydrolizy.

Obserwacje:

A: 1 zielony → 2 zielony (bez zmian)
B: 1 żółto-pomarańczowy → 2 zielony
C: 1 bezbarwny → 2 bezbarwny (bez zmian)

Wodne roztwory soli zawierające jony cyny(IV) są bezbarwne.

Uzupełnij tabelę. Wpisz wzory soli, których roztwory były obecne w probówkach A i C przed wprowadzeniem roztworu chlorku cyny(II). Napisz w formie jonowej skróconej równanie reakcji zachodzącej w probówce B.

Źródło: arkusz CKE MCHP-R0-100-2305. Otwórz oryginalny PDF

Rozwiązanie

Identyfikacja barwy roztworów chlorków:

$CrCl_{3}$ — zielony (Cr³⁺)
$FeCl_{3}$ — żółto-pomarańczowy/brunatny (Fe³⁺)
$AlCl_{3}$ — bezbarwny (Al³⁺)

Reakcja zachodzi tylko wtedy, gdy Me³⁺ jest silniejszym utleniaczem niż Sn⁴⁺, czyli ulega redukcji do Me²⁺.

Cr³⁺ → Cr²⁺: standardowy potencjał ujemny — nie zachodzi.
Al³⁺ → Al²⁺: aluminium nie tworzy stabilnego Al²⁺ — nie zachodzi.
Fe³⁺ → Fe²⁺: standardowy potencjał +0,77 V > Sn⁴⁺/Sn²⁺ (+0,15 V) — zachodzi, roztwór zmienia barwę na bladozielony (Fe²⁺).

Identyfikacja probówek:

A (zielony, bez zmian) = $CrCl_{3}$
B (żółto-pomarańczowy → zielony) = $FeCl_{3}$
C (bezbarwny, bez zmian) = $AlCl_{3}$

Probówka	A	C
Wzór soli	CrCl₃	AlCl₃

Równanie w probówce B (jonowo skrócone):

$2 Fe^{3 +} + Sn^{2 +} \to 2 Fe^{2 +} + Sn^{4 +}$

Typowy błąd / pułapka

Barwy jonów w roztworze wodnym: Fe³⁺ żółto-brunatny, Fe²⁺ jasnozielony, Cr³⁺ zielony lub fioletowy (zależnie od ligandów), Al³⁺/Sn²⁺/Sn⁴⁺ bezbarwne.
W równaniu jonowym skróconym pomijamy Cl⁻ (jony obserwujące).
Sn²⁺ jest reduktorem (oddaje 2e⁻, utlenia się do Sn⁴⁺), Fe³⁺ jest utleniaczem (przyjmuje e⁻, redukuje się do Fe²⁺).
Bilans elektronowy: Sn²⁺ → Sn⁴⁺ + 2e⁻ (×1); Fe³⁺ + 1e⁻ → Fe²⁺ (×2). Stąd współczynniki 2 Fe³⁺ + 1 Sn²⁺.

Strona arkusza CKE z trescia zadania

Zadanie 14 - chemia 2023 PR — Arkusz CKE 2023 PR chemia - zadanie 14 (rozróżnianie chlorków Cr/Al/Fe za pomocą SnCl2). Na podstawie: CKE 2023 Oryginalny PDF CKE, str. 15

Treść zadania

Rozwiązanie

Strona arkusza CKE z trescia zadania

Przećwicz podobne typy zadań w aplikacji