MCHP-R0-100-2405 • Otwarte krótkie • 6 pkt • Trudność: ★★★☆☆

Zadanie 1

Matura z chemii, maj 2024, poziom rozszerzony

Wymaganie:

Wymagania egzaminacyjne 2024 (zasady oceniania CKE): II. Budowa atomu — 1) interpretuje wartości liczb kwantowych; 2) stosuje zasady rozmieszczania elektronów na orbitalach (zakaz Pauliego i regułę Hunda); 3) pisze konfiguracje elektronowe atomów pierwiastków do Z=38; 4) określa przynależność pierwiastków do bloków konfiguracyjnych. VII.4) opisuje właściwości chemiczne tlenków (w tym Cr). VIII. Reakcje utleniania i redukcji — 3), 4) stopnie utlenienia.

Treść zadania

Pierwiastki A i X leżą w sąsiednich okresach. Wiadomo, że:

elektrony w atomie A w stanie podstawowym są rozmieszczone w pięciu podpowłokach
w atomie X w stanie podstawowym wszystkie elektrony biorące udział w tworzeniu wiązań są niesparowane i rozmieszczone na powłokach opisanych różnymi wartościami głównej liczby kwantowej $n$ .

Cząsteczka tlenku pierwiastka A na najwyższym stopniu utlenienia składa się z czternastu atomów, a jej wzór rzeczywisty nie jest wzorem elementarnym. Ten tlenek w reakcji z wodą — przebiegającej bez zmiany stopni utlenienia — tworzy trójprotonowy kwas tlenowy. Liczba atomów wchodzących w skład cząsteczki wodorku pierwiastka A jest równa liczbie atomów wchodzących w skład cząsteczki tlenku pierwiastka X na najwyższym stopniu utlenienia.

Zadanie 1.1. (0–2)

Uzupełnij tabelę. Napisz symbole pierwiastków A i X oraz — dla każdego z nich — najwyższy stopień utlenienia w związkach chemicznych i liczbę elektronów niesparowanych w atomie w stanie podstawowym.

	Symbol pierwiastka	Najwyższy stopień utlenienia w związkach chemicznych	Liczba elektronów niesparowanych w atomie
Pierwiastek A
Pierwiastek X

Zadanie 1.2. (0–1)

Uzupełnij schemat tak, aby przedstawiał graficzny (klatkowy) zapis konfiguracji elektronowej kationu X³⁺ w stanie podstawowym. W zapisie uwzględnij numery powłok i symbole podpowłok. (W schemacie wypełnione są już podpowłoki 1s, 2s, 2p i 3s.)

Zadanie 1.3. (0–3)

Uzupełnij tabelę: napisz wzór sumaryczny wodorku pierwiastka A, wzór sumaryczny tlenku pierwiastka A na najwyższym stopniu utlenienia oraz wzór sumaryczny tlenku pierwiastka X na najwyższym stopniu utlenienia. Następnie napisz równania reakcji:

w formie cząsteczkowej — tlenku pierwiastka A na najwyższym stopniu utlenienia z wodą (reakcja 1.)
w formie jonowej — tlenku pierwiastka X na najwyższym stopniu utlenienia z wodorotlenkiem potasu (reakcja 2.).

Użyj symboli A i X.

Źródło: arkusz CKE MCHP-R0-100-2405. Otwórz oryginalny PDF

Rozwiązanie

Identyfikacja A: pięć podpowłok w stanie podstawowym to 1s, 2s, 2p, 3s, 3p — pierwiastek 3. okresu. Tlenek na najwyższym stopniu utlenienia z 14 atomami, którego wzór nie jest elementarny, i trójprotonowy kwas tlenowy: P₄O₁₀ i H₃PO₄ → A = fosfor (P).

Identyfikacja X: wodorek fosforu PH₃ ma 4 atomy, więc tlenek X na najwyższym stopniu utlenienia ma wzór XO₃. X leży w 4. okresie, a jego elektrony walencyjne są niesparowane i leżą na powłokach o różnym n: [Ar] 3d⁵ 4s¹ → X = chrom (Cr), tlenek CrO₃ (Cr na stopniu +VI).

1.1.

	Symbol	Najwyższy stopień utlenienia	Elektrony niesparowane
A	P	V	3
X	Cr	VI	6

1.2. Cr³⁺: 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d³ — do schematu dopisujemy podpowłokę 3p (trzy klatki po dwa elektrony ↑↓) i podpowłokę 3d (trzy klatki z jednym elektronem ↑, dwie puste). Zasady oceniania CKE: elektrony niesparowane muszą mieć zgodny spin.

1.3.

Wodorek A	Tlenek A	Tlenek X
AH₃ (PH₃)	A₄O₁₀ (P₄O₁₀)	XO₃ (CrO₃)

Reakcja 1.: P₄O₁₀ + 6H₂O → 4H₃PO₄ (lub A₄O₁₀ + 6H₂O → 4H₃AO₄)

Reakcja 2.: CrO₃ + 2OH⁻ → CrO₄²⁻ + H₂O (lub XO₃ + 2OH⁻ → XO₄²⁻ + H₂O)

Bilans reakcji 1.: P 4 = 4; O 10 + 6 = 16 = 4 · 4; H 12 = 12. Bilans reakcji 2.: O 3 + 2 = 4 + 1; H 2 = 2; ładunek −2 = −2.

Typowy błąd / pułapka

Pomyłki przy stanie wzbudzonym i podstawowym; w tabeli 1.3 tlenek fosforu trzeba zapisać jako P₄O₁₀ (wzór rzeczywisty), a nie P₂O₅ — zapis P₂O₅ dopuszczono tylko w równaniu reakcji. W kationie Cr³⁺ jako pierwsze odchodzą elektrony 4s.

Strona arkusza CKE z treścia zadania

Zadanie 1 - chemia 2024 PR — Strona arkusza CKE 2024 PR chemia — zadanie 1. Na podstawie: CKE 2024 Oryginalny PDF CKE, str. 4

Po co to umieć

Konfiguracja elektronowa pozwala przewidzieć typowe stopnie utlenienia pierwiastka i wzory jego tlenków. Liczby kwantowe opisują stan elektronu w atomie (zakaz Pauliego, reguła Hunda).

Podobne zadania

budowa atomu, konfiguracja elektronowa, liczby kwantowe, układ okresowy, bloki s/p/d

Zadanie 1 (4 pkt)

maj 2025 • PR

O dwóch pierwiastkach umownie oznaczonych literami **E** i **X** wiadomo, że: - elektrony atomu **E** w stanie podstawowym zajmują **osiem orbitali**, przy czym **sześć z nich jest całkowicie zapełnionych** - konfigurację elektronową atomu **X** w jednym ze stanów wzbudzonych przedstawia poniższy zapis: $$1\text{s}^{2}\ 2\text{s}^{2}\ 2\text{p}^{6}\ 3\text{s}^{1}\ 3\text{p}^{3}\ 3\text{d}^{3}$$ ### Zadanie 1.1. (0–2) Uzupełnij tabelę. Napisz symbole pierwiastków **E** i **X**, symbol bloku konfiguracyjnego, do którego należy każdy z pierwiastków, oraz podaj sumaryczną liczbę elektronów w podpowłokach walencyjnych. | | Symbol pierwiastka | Symbol bloku konfiguracyjnego | Sumaryczna liczba elektronów w podpowłokach walencyjnych | |---|---|---|---| | Pierwiastek E | | | | | Pierwiastek X | | | | ### Zadanie 1.2. (0–1) Uzupełnij tabelę. Napisz wartości dwóch liczb kwantowych: głównej i pobocznej, które opisują stan kwantowy jednego z niesparowanych elektronów **atomu E** w stanie podstawowym. | | główna liczba kwantowa $n$ | poboczna liczba kwantowa $l$ | |---|---|---| | Wartości liczb kwantowych | | | ### Zadanie 1.3. (0–1) Przedstaw pełną konfigurację elektronową **jonu X⁻** w stanie podstawowym. Zastosuj zapis konfiguracji elektronowej z uwzględnieniem podpowłok.

Rozumiesz, jak to rozwiązać?

Przećwicz podobne typy zadań w aplikacji

matury-online.pl ma tysiące zadań pogrupowanych po dziedzinach. Sprawdź, czy temat „budowa atomu, konfiguracja elektronowa, elektrony niesparowane, fosfor i chrom, tlenki P4O10 i CrO3” zrobisz samodzielnie.

Otwórz matury-online.pl