MCHP-R0-100-2505 • Otwarte krótkie • 3 pkt • Trudność: ★★★★☆

Zadanie 7

Matura z chemii, maj 2025, poziom rozszerzony

Wymaganie:

VII. Systematyka związków nieorganicznych. Zdający: 3) pisze równania reakcji otrzymywania tlenków pierwiastków o liczbach atomowych od 1 do 30 ([…] rozkład […] wodorotlenków, np. Cu(OH)2); 8) projektuje […] doświadczenie, którego przebieg pozwoli wykazać charakter chemiczny wodorotlenku (zasadowy, amfoteryczny); wnioskuje o charakterze chemicznym wodorotlenku na podstawie wyników doświadczenia; pisze odpowiednie równania reakcji potwierdzające charakter chemiczny wodorotlenków (w tym równania reakcji otrzymywania hydroksokompleksów).

Treść zadania

W probówkach oznaczonych numerami I–IV umieszczono oddzielnie, w przypadkowej kolejności, wodne roztwory soli różnych metali. Do probówek wprowadzono roztwór wodorotlenku sodu, w wyniku czego w każdej z nich pojawiła się zawiesina innego wodorotlenku:

Cr(OH)₃ Ca(OH)₂ Cu(OH)₂ Al(OH)₃

Zadanie 7.1. (0–1)

Zawiesiny otrzymane w probówkach I i II posłużyły do przeprowadzenia doświadczenia zgodnie ze schematem.

Probówka I: zawiesina barwy białej → + HCl(aq) → klarowny roztwór → + H₂SO₄(aq) → zawiesina.
Probówka II: zawiesina barwy białej → + HCl(aq) → klarowny roztwór → + H₂SO₄(aq) → klarowny roztwór.

Uzupełnij tabelę. Spośród wodorotlenków wymienionych w informacji wstępnej wybierz te, których zawiesiny znajdowały się na początku doświadczenia w probówkach I i II. Napisz wzory tych związków.

Wzór wodorotlenku w probówce I	Wzór wodorotlenku w probówce II
............	............

Zadanie 7.2. (0–2)

Probówkę III umieszczono na pewien czas w łaźni wodnej. Wygląd zawartości tej probówki po ogrzaniu przedstawiono na zdjęciu A.

Do zawiesiny wodorotlenku znajdującego się w probówce IV dodano roztwór wodorotlenku sodu — wygląd zawartości tej probówki przedstawiono na zdjęciu B.

Napisz równania reakcji:

w formie cząsteczkowej — termicznego rozkładu wodorotlenku znajdującego się w probówce III (reakcja 1.)
w formie jonowej skróconej — roztwarzania wodorotlenku znajdującego się w probówce IV (reakcja 2.)

Reakcja 1.: ............

Reakcja 2.: ............

Schemat doświadczenia z probówką I: zawiesina barwy białej, po dodaniu HCl(aq) klarowny roztwór, a po dodaniu H₂SO₄(aq) zawiesina. — Materiał 1 z 3 Na podstawie: arkusz CKE MCHP-R0-100-2505 Oryginalny PDF CKE, str. 10

Schemat doświadczenia z probówką II: zawiesina barwy białej, po dodaniu HCl(aq) klarowny roztwór, a po dodaniu H₂SO₄(aq) nadal klarowny roztwór. — Materiał 2 z 3 Na podstawie: arkusz CKE MCHP-R0-100-2505 Oryginalny PDF CKE, str. 11

Zdjęcia do zadania 7.2: A — zawartość probówki III po ogrzaniu w łaźni wodnej, B — zawartość probówki IV po dodaniu roztworu wodorotlenku sodu. — Materiał 3 z 3 Na podstawie: arkusz CKE MCHP-R0-100-2505 Oryginalny PDF CKE, str. 11

Źródło: arkusz CKE MCHP-R0-100-2505. Otwórz oryginalny PDF

Rozwiązanie

7.1. Identyfikacja:

Probówka	Wodorotlenek	Uzasadnienie
I	Ca(OH)₂	Biały + HCl → CaCl₂ (rozpuszczalny, klarowny) + H₂SO₄ → CaSO₄ (średnio rozpuszczalny → zawiesina)
II	Al(OH)₃	Biały + HCl → AlCl₃ (rozpuszczalny, klarowny) + H₂SO₄ → Al₂(SO₄)₃ (rozpuszczalny, klarowny)

Dlaczego nie inne?:

Cr(OH)₃ = zielony, nie biały → odpada dla I i II (oba są białe).
Cu(OH)₂ = niebieski, nie biały → odpada.

Klucz: różnica między I a II = siarczan:

CaSO₄ = średnio rozpuszczalny w wodzie (0,2 g/100 g H₂O wg tabeli rozpuszczalności z karty wzorów CKE) → tworzy zawiesinę.
Al₂(SO₄)₃ = rozpuszczalny → klarowny.

7.2. Probówka III: zawiesina + ogrzewanie w łaźni wodnej → czarny osad = CuO (czarny). Przed: niebieski Cu(OH)₂.

Reakcja 1 (cząsteczkowa, rozkład termiczny):

$Cu (OH)_{2} Δ CuO + H_{2} O$

Bilans: Cu: 1=1, O: 2=1+1=2 ✓, H: 2=2 ✓.

Probówka IV: zawiesina + NaOH → zielony roztwór = [Cr(OH)₄]⁻ (tetrahydroksochromian(III), zielony). Przed: szarozielony Cr(OH)₃ (amfoteryczny).

Reakcja 2 (jonowo skrócona, roztwarzanie wodorotlenku amfoterycznego):

$Cr (OH)_{3} + O H^{-} \to [Cr (OH)_{4}]^{-}$

Bilans: Cr: 1=1, O: 3+1=4 ✓, H: 3+1=4 ✓, ładunek: 0+(-1)=-1 ✓.

Zasady oceniania dopuszczają też zapis: Cr(OH)₃ + 3 OH⁻ → [Cr(OH)₆]³⁻ (heksahydroksochromian(III)).

Probówka III = Cu(OH)₂ (niebieski → czarny CuO).
Probówka IV = Cr(OH)₃ (szarozielony, amfoteryczny, rozpuszczalny w NaOH).

Typowy błąd / pułapka

Pułapka 7.1 — niezauważenie nierozpuszczalności CaSO₄. CaSO₄ jest średnio rozpuszczalny (Ks = 4,93·10⁻⁵ wg karty wzorów CKE), więc po dodaniu H₂SO₄ do roztworu z jonami Ca²⁺ powstaje zawiesina.

Pułapka 7.1 — Al(OH)₃ amfoteryczny ale daje rozpuszczalne sole (AlCl₃, Al₂(SO₄)₃). Probówka II → klarowny w obu krokach.

Pułapka 7.2 — pomylenie czarnego osadu. CuO = czarny. Cu(OH)₂ niebieski przed ogrzaniem.

Pułapka 7.2 — niewłaściwy chromian. Cr(OH)₃ + NaOH daje [Cr(OH)₄]⁻ (lub [Cr(OH)₆]³⁻) — chromian(III) (Cr stopień utlenienia +3). Żółty chromian(VI) CrO₄²⁻ powstałby dopiero po utlenieniu chromu(III), a tu reakcja redoks nie zachodzi.

Strona arkusza CKE z trescia zadania

Zadanie 7 - identyfikacja wodorotlenków — Strona 10 arkusza CKE 2025 PR chemia - zadanie 7 (4 wodorotlenki + identyfikacja przez reakcje). Na podstawie: CKE 2025 Oryginalny PDF CKE, str. 10

Klucz pojęciowy — wodorotlenki metali

Wodorotlenek	Kolor	Typ	Rozpuszczalność w
Ca(OH)₂	Biały	Zasadowy	HCl: tak (CaCl₂); H₂SO₄: powstaje zawiesina CaSO₄ (średnio rozpuszczalny); NaOH: nie
Al(OH)₃	Biały	Amfoteryczny	HCl: tak (AlCl₃); H₂SO₄: tak (Al₂(SO₄)₃); NaOH: tak ([Al(OH)₄]⁻)
Cr(OH)₃	Szarozielony	Amfoteryczny	HCl: tak (CrCl₃); H₂SO₄: tak; NaOH: tak ([Cr(OH)₄]⁻, zielony roztwór)
Cu(OH)₂	Niebieski	Zasadowy	HCl: tak (CuCl₂); H₂SO₄: tak. Rozkład termiczny → czarny CuO

Mechanizm: identyfikacja w probówce I (Ca(OH)₂)

Stan początkowy: zawiesina biała → Ca(OH)₂ lub Al(OH)₃ (oba białe).

Krok 1: + HCl(aq) → klarowny roztwór.

Ca(OH)₂ + 2 HCl → CaCl₂ + 2 H₂O (CaCl₂ rozpuszczalny → klarowny ✓).
Al(OH)₃ + 3 HCl → AlCl₃ + 3 H₂O (AlCl₃ rozpuszczalny → klarowny ✓).

Oba dają klarowny → nie rozróżniają.

Krok 2: + H₂SO₄(aq) → ZAWIESINA.

CaCl₂ + H₂SO₄ → CaSO₄ ↓ (słabo rozpuszczalny → zawiesina) + 2 HCl.
AlCl₃ + … daje Al₂(SO₄)₃ (rozpuszczalny → klarowny).

Wynik: zawiesina po H₂SO₄ = CaSO₄ → probówka I to Ca(OH)₂.

Mechanizm: identyfikacja w probówce II (Al(OH)₃)

Stan początkowy: zawiesina biała → Ca(OH)₂ lub Al(OH)₃.

Krok 1: + HCl → klarowny → AlCl₃ rozpuszczalny (lub CaCl₂).

Krok 2: + H₂SO₄ → klarowny → Al₂(SO₄)₃ rozpuszczalny.

Probówka II = Al(OH)₃ (siarczan rozpuszczalny → klarowny).

Mechanizm: rozkład termiczny Cu(OH)₂ (probówka III)

Cu(OH)₂ jest niestabilny termicznie:

$Cu(OH)_{2} Δ CuO + H_{2} O$

Niebieski Cu(OH)₂ → czarny CuO (charakterystyczna zmiana barwy).
Rozkład zachodzi już podczas ogrzewania w łaźni wodnej — na zdjęciu A widać czarny osad.

Mechanizm: amfoteryczność Cr(OH)₃ (probówka IV)

Cr(OH)₃ = klasyczny wodorotlenek amfoteryczny.

W kwasach (zachowuje się jak zasada): $Cr(OH)_{3} + 3 HCl \to CrCl_{3} + 3 H_{2} O$

W zasadach (zachowuje się jak kwas): $Cr(OH)_{3} + NaOH \to Na[Cr(OH)_{4}]$

Jonowo skrócone: $Cr(OH)_{3} + OH^{-} \to [Cr(OH)_{4}]^{-}$

[Cr(OH)₄]⁻ = tetrahydroksochromian(III) — kompleks zielony, rozpuszczalny.

Alternatywnie w nadmiarze NaOH może powstać: $Cr(OH)_{3} + 3 OH^{-} \to [Cr(OH)_{6}]^{3 -}$

(heksahydroksochromian(III)). Zasady oceniania dopuszczają oba zapisy.

Inne wodorotlenki amfoteryczne:

Al(OH)₃ + OH⁻ → [Al(OH)₄]⁻ (lub [Al(OH)₆]³⁻).
Zn(OH)₂ + 2 OH⁻ → [Zn(OH)₄]²⁻.
Pb(OH)₂ + 2 OH⁻ → [Pb(OH)₄]²⁻.
Sn(OH)₂ + 2 OH⁻ → [Sn(OH)₄]²⁻.

Punktacja CKE

7.1. 1 pkt — oba pola tabeli: Ca(OH)₂ i Al(OH)₃ (poprawne nazwy też dają 1 pkt).
7.2. 2 pkt — oba równania we właściwej formie; 1 pkt — jedno równanie.
Suma: 3 pkt.

Po co to umieć

Identyfikacja wodorotlenków opiera się na trzech cechach: barwie osadu, zachowaniu wobec kwasów i zasad (charakter zasadowy albo amfoteryczny) oraz rozpuszczalności soli, które z nich powstają. W tym zadaniu dwa białe wodorotlenki rozróżnia dopiero rozpuszczalność siarczanów — dane do tego są w tabeli rozpuszczalności na karcie wzorów.

Ca(OH)₂ to wapno gaszone, używane m.in. w budownictwie (zaprawy). CaSO₄·2H₂O to gips.

Rozumiesz, jak to rozwiązać?

Przećwicz podobne typy zadań w aplikacji

matury-online.pl ma tysiące zadań pogrupowanych po dziedzinach. Sprawdź, czy temat „identyfikacja wodorotlenków, charakter chemiczny wodorotlenków, rozkład termiczny, Cu(OH)2, Cr(OH)3, Al(OH)3, Ca(OH)2” zrobisz samodzielnie.

Otwórz matury-online.pl