Zadanie 18 — rozwiązanie, matura chemii maj 2023, PR

Treść zadania

Przeprowadzono doświadczenie, podczas którego do probówek I i II z wodnymi roztworami pewnych substancji dodano jeden, ten sam odczynnik. W obu probówkach zaszły reakcje utleniania i redukcji. Po zakończeniu doświadczenia wygląd zawartości obu probówek był taki sam, co pokazano na zdjęciu (brunatny osad).

Uzupełnij schemat przeprowadzonego doświadczenia. Zaznacz wzory substancji, których wodne roztwory znajdowały się w probówkach I i II, oraz wzór odczynnika dodanego do obu probówek.

Odczynnik (do wyboru): $K_{2} Cr_{2} O_{7} (a q)$ / $KMnO_{4} (a q)$

Probówka I (do wyboru): $H_{2} SO_{4} (a q)$ / $K_{2} SO_{3} (a q)$

Probówka II (do wyboru): $MnSO_{4} (a q)$ / $KNO_{3} (a q)$

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

Rozwiązanie

Brunatny osad = $MnO_{2}$ (tlenek manganu(IV)) — to wskazuje, że we wszystkich probówkach powstał MnO₂. Odczynnik musi zawierać Mn (źródło).

Odczynnik: $KMnO_{4} (a q)$ (Mn⁺⁷, fioletowy, silny utleniacz)

Probówka I — KMnO₄ ulega redukcji do MnO₂ w środowisku obojętnym/słabo zasadowym. $H_{2} SO_{4}$ to środowisko kwaśne → Mn⁺⁷ → Mn²⁺ (bezbarwny). $K_{2} SO_{3}$ to reduktor, w środowisku obojętnym daje MnO₂ ✓ → $K_{2} SO_{3}$

Reakcja w I: $2 KMnO_{4} + 3 K_{2} SO_{3} + H_{2} O \to 2 MnO_{2} ↓ + 3 K_{2} SO_{4} + 2 KOH$

Probówka II — w probówce II musi zachodzić również reakcja redoks. $KNO_{3}$ nie reaguje. $MnSO_{4}$ (Mn²⁺) redukuje KMnO₄ przez komproporcjonowanie: Mn²⁺ + Mn⁺⁷ → 2 Mn⁺⁴ (MnO₂) ✓ → $MnSO_{4}$

Reakcja w II: $2 KMnO_{4} + 3 MnSO_{4} + 2 H_{2} O \to 5 MnO_{2} ↓ + K_{2} SO_{4} + 2 H_{2} SO_{4}$

Schemat:

Probówka I: $K_{2} SO_{3} (a q)$ + $KMnO_{4} (a q)$
Probówka II: $MnSO_{4} (a q)$ + $KMnO_{4} (a q)$

Typowy błąd / pułapka

Brunatny osad = MnO₂ (Mn⁺⁴), nie Mn²⁺ (bezbarwny) ani $Cr(OH)_{3}$ (zielony).
W środowisku kwaśnym KMnO₄ redukuje się do Mn²⁺ (bezbarwny roztwór).
W środowisku obojętnym/słabo zasadowym — do MnO₂ (brunatny osad).
W środowisku mocno zasadowym — do $MnO_{4}^{2 -}$ (zielony).
Komproporcjonowanie: Mn⁺⁷ + Mn²⁺ → 2 Mn⁺⁴ (MnO₂).

Strona arkusza CKE z trescia zadania

Zadanie 18 - chemia 2023 PR — Arkusz CKE 2023 PR chemia - zadanie 18 (identyfikacja KMnO4, K2SO3, MnSO4 — brunatny osad MnO2). Na podstawie: CKE 2023 Oryginalny PDF CKE, str. 18

Treść zadania

Rozwiązanie

Strona arkusza CKE z trescia zadania

Przećwicz podobne typy zadań w aplikacji