Zadanie 17 — rozwiązanie, matura chemii maj 2023, PR

Zadanie 17

Matura z chemii, maj 2023, poziom rozszerzony

Wymaganie:

VIII. Reakcje utleniania i redukcji. Zdający: 1) stosuje pojęcia: stopień utlenienia, utleniacz, reduktor, utlenianie, redukcja; 2) wskazuje […] proces utleniania i redukcji w podanej reakcji; 5) stosuje zasady bilansu elektronowo-jonowego – dobiera współczynniki stechiometryczne w schematach reakcji utleniania-redukcji (w formie […] jonowej).

Treść zadania

Technet, podobnie jak mangan, jest pierwiastkiem, który w związkach chemicznych może występować na VI stopniu utlenienia. Jony $TcO_{4}^{2 -}$ są trwałe jedynie w środowisku silnie zasadowym, natomiast w roztworach obojętnych ulegają dysproporcjonowaniu, zgodnie ze schematem:

$TcO_{4}^{2 -} + H_{2} O \to TcO_{4}^{-} + TcO_{2} + OH^{-}$

Napisz w formie jonowej skróconej, z uwzględnieniem liczby wymienianych elektronów (zapis jonowo-elektronowy), równanie reakcji redukcji zachodzącej podczas opisanej przemiany. Uwzględnij środowisko reakcji.

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

Rozwiązanie

Analiza stopni utlenienia Tc:

$TcO_{4}^{2 -}$ : Tc ma stopień +6 (suma: x + 4·(-2) = -2 → x = +6)
$TcO_{4}^{-}$ : Tc ma stopień +7 (utlenianie z +6 do +7, oddaje 1 e⁻)
$TcO_{2}$ : 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):

$TcO_{4}^{2 -} + 2 H_{2} O + 2 e^{-} \to TcO_{2} + 4 OH^{-}$

Sprawdzenie:

Tc: 1 = 1 ✓
O: 4 + 2 = 6; 2 + 4 = 6 ✓
H: 4 = 4 ✓
Ładunek: -2 + 0 + (-2) = -4; 0 + 4·(-1) = -4 ✓

Zasady oceniania CKE uznają też zapis: TcO₄²⁻ + 2e⁻ + 4H⁺ → TcO₂ + 2H₂O.

Typowy błąd / pułapka

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).
Ponieważ w schemacie przemiany powstają jony $OH^{-}$ , naturalny zapis bilansuje tlen wodą i jonami $OH^{-}$ . Zasady oceniania CKE uznają jednak za poprawne także równanie $TcO_{4}^{2 -} + 2 e^{-} + 4 H^{+} \to TcO_{2} + 2 H_{2} O$ .

Strona arkusza CKE z trescia zadania

Zadanie 17 - chemia 2023 PR — Arkusz CKE 2023 PR chemia - zadanie 17 (dysproporcjonowanie technetu, równanie redukcji). Na podstawie: CKE 2023 Oryginalny PDF CKE, str. 18

Treść zadania

Rozwiązanie

Strona arkusza CKE z trescia zadania

Przećwicz podobne typy zadań w aplikacji