1. Strona główna
  2. Zadania maturalne z chemii

Budowa i działanie ogniw

Oto lista zadań maturalnych z danego działu chemii. Aby skorzystać z dodatkowych opcji lub wybrać zadania z pozostałych działów kliknij poniżej.

Przejdź do wyszukiwarki zadań

 

Matura Maj 2025, Poziom rozszerzony (Formuła 2023) - Zadanie 14. (3 pkt)

Budowa i działanie ogniw Uzupełnij/narysuj wykres, schemat lub tabelę Zamknięte (np. testowe, prawda/fałsz)

W trzech standardowych półogniwach A, B i C ustalają się równowagi opisane poniższymi równaniami.

półogniwo A    MnO–4 + 8H+ + 5e– ⇄ Mn2+ + 4H2O
półogniwo B    Br2 + 2e– ⇄ 2Br–
półogniwo C    Co3+ + e– ⇄ Co2+

14.1. (0–2)

Uzupełnij zdania. Zaznacz jedną odpowiedź spośród podanych w każdym nawiasie. Następnie napisz, z którym półogniwem (B albo C) w warunkach standardowych należy połączyć półogniwo A, aby podczas pracy ogniwa malało pH roztworu w tym półogniwie.

Aby podczas pracy ogniwa malało pH roztworu w półogniwie A, stężenie jonów H+ musi się (zwiększać / zmniejszać). Oznacza to, że w tym półogniwie zachodzi proces (redukcji / utleniania), a drugie półogniwo pełni funkcję (anody / katody). Opisany warunek spełnia ogniwo zbudowane z półogniwa A połączonego z półogniwem .

14.2. (0–1)

Uzupełnij poniższy zapis tak, aby powstał schemat ogniwa galwanicznego zbudowanego z półogniw B oraz C generującego prąd w warunkach standardowych.

(–) Pt | || | Pt (+)

Matura Czerwiec 2025, Poziom rozszerzony (Formuła 2023) - Zadanie 17. (2 pkt)

Budowa i działanie ogniw SEM Napisz równanie reakcji Oblicz

W akumulatorze kadmowo-niklowym elektrodą dodatnią jest tlenek wodorotlenek niklu(III) o wzorze NiO(OH), elektrodą ujemną jest metaliczny kadm, a elektrolitem – roztwór KOH. Produktami rozładowania tego akumulatora są wodorotlenki niklu(II) i kadmu(II). W tabeli przedstawiono potencjały standardowe wybranych reakcji redukcji z udziałem kadmu i niklu oraz ich związków.

Równanie reakcji redukcji Potencjał standardowy 𝐸°,V
Cd2+ + 2e– ⇄ Cd ‒ 0,40
Cd(OH)2 + 2e– ⇄ Cd + 2OH‒ ‒ 0,81
Ni2+ + 2e– ⇄ Ni ‒ 0,26
NiO(OH) + H2O + e– ⇄ Ni(OH)2 + OH‒ + 0,52
Ni(OH)2 + 2e– ⇄ Ni + 2OH‒ – 0,72
Na podstawie: Handbook of Chemistry and Physics 97th, CRC Press 2017.

17.1. (0–1)

Napisz w formie cząsteczkowej równanie reakcji zachodzącej podczas pracy – rozładowywania – akumulatora kadmowo-niklowego.

17.2. (0–1)

Wybierz z tabeli odpowiednie wartości potencjałów standardowych i oblicz siłę elektromotoryczną SEM tego akumulatora.

Test diagnostyczny (matura próbna) Grudzień 2024, Poziom rozszerzony (Formuła 2023) - Zadanie 17. (1 pkt)

Budowa i działanie ogniw Podaj i uzasadnij/wyjaśnij

Roztwarzanie tlenków wanadu (VO, V2O3, VO2, V2O5) w kwasach nie zawsze prowadzi do powstania prostych kationów wanadu, takich jak V2+ lub V3+, gdyż ten pierwiastek na wyższych stopniach utlenienia tworzy jony oksowanadowe, takie jak VO+2 lub VO2+.

Po zmieszaniu roztworu zawierającego kationy VO+2 z roztworem zawierającym kationy V2+ w środowisku kwasowym zachodzi reakcja, którą można opisać równaniem:

VO+2 (aq) + V2+ (aq) + 2H3O+ (aq) → VO2+ (aq) + V3+ (aq) + 3H2O (c)

Na podstawie: C. Blanc, A. Rufer, Paths to Sustainable Energy, Lozanna 2010.

W poniższej tabeli podano równania dwóch reakcji:
I VO+2 (aq) + 2H3O+ (aq) + e– ⇄ VO2+ (aq) + 3H2O (c)
II V3+ (aq) + e– ⇄ V2+ (aq)

Rozstrzygnij, która reakcja – I czy II – charakteryzuje się wyższą wartością standardowego potencjału redukcji. Odpowiedź uzasadnij.

Rozstrzygnięcie:

Uzasadnienie:

Matura Maj 2024, Poziom rozszerzony (Formuła 2023) - Zadanie 12. (2 pkt)

Budowa i działanie ogniw Napisz równanie reakcji Uzupełnij/narysuj wykres, schemat lub tabelę

Poniżej przedstawiono równania reakcji, które przebiegają w wybranych półogniwach redoks.

Półogniwo Równanie reakcji elektrodowej
A MnO−4 (aq) + 8H+ (aq) + 5e− ⇄ Mn2+ (aq) + 4H2O
B Fe3+ (aq) + e− ⇄ Fe2+ (aq)

W tych półogniwach elementem przewodzącym jest platyna – nie bierze ona udziału w reakcji elektrodowej.

12.1. (0–1)

Uzupełnij poniższy zapis, tak aby powstał schemat ogniwa galwanicznego zbudowanego z półogniw A i B, które generuje prąd w warunkach standardowych. Napisz, które półogniwo pełni funkcję anody, a które – katody w pracującym ogniwie.

(–) Pt
funkcja
półogniwa
| || |
Pt (+)
funkcja
półogniwa

12.2. (0–1)

Napisz w formie jonowej sumaryczne równanie reakcji, która zachodzi w pracującym ogniwie zbudowanym z półogniw A i B.

Matura Maj 2023, Poziom rozszerzony (Formuła 2023) - Zadanie 19. (2 pkt)

Budowa i działanie ogniw SEM Zamknięte (np. testowe, prawda/fałsz) Oblicz

Zbudowano ogniwo, którego schemat zapisany zgodnie z konwencją sztokholmską jest następujący:

(−) Co | Co2+ || H+ | H2 (g) | Pt (+)

19.1. (0–1)

Oblicz siłę elektromotoryczną opisanego ogniwa w warunkach standardowych.

SEM =

19.2. (0–1)

W opisanym ogniwie półogniwo Co | Co2+ zastąpiono innym półogniwem metalicznym. Ta zmiana nie spowodowała (w warunkach standardowych) zmiany procesu katodowego.

Spośród wymienionych półogniw wybierz i zaznacz wszystkie te, które mogły być użyte do budowy tego ogniwa.

Ag | Ag+
Cu | Cu2+
Fe | Fe2+
Ni | Ni2+
Zn | Zn2+

Informator CKE matury dwujęzycznej (tłumaczenie BiologHelp), Poziom rozszerzony (Formuła 2023) - Zadanie 8. (1 pkt)

Budowa i działanie ogniw Podaj/wymień

Podczas pracy (rozładowywania) akumulatora kwasowo-ołowiowego zachodzi reakcja opisana następującym równaniem:

Pb + PbO2 + 2H2SO4 → 2PbSO4 + 2H2O

Bateria jest ogniwem galwanicznym, a podczas jej rozładowywania, na jej elektrodach wykonanych z materiału biorącego udział w reakcjach elektrodowych, zachodzą procesy oznaczone cyframi I i II:

I:
II:
Pb → Pb2+ + 2e–
PbO2 + 4H+ + 2e– → Pb2+ + 2H2O
Źródło: K.H. Lautenschläger, W. Schröter, A. Wanninger, Nowoczesne kompendium chemii, Warszawa 2007.

Uzupełnij poniższy zapis, tak aby przedstawiał schemat opisanego wyżej ogniwa galwanicznego. Luki uzupełnij wzorami substancji, które tworzą elektrody (anodę i katodę) w tym ogniwie.

(–): | H2SO4 | :(+)

Test diagnostyczny CKE Grudzień 2022, Poziom rozszerzony (Formuła 2023) - Zadanie 19. (1 pkt)

Budowa i działanie ogniw Uzupełnij/narysuj wykres, schemat lub tabelę

Zbudowano dwa ogniwa składające się z półogniw metalicznych (I rodzaju). W jednym z ogniw półogniwo cynkowe stanowi anodę, a w drugim – katodę. Wartości SEM tych ogniw różnią się o 59 mV.

Uzupełnij schematy opisanych ogniw. Elektrodą w dobieranym półogniwie powinien być jeden z wymienionych metali:

mangan
chrom
żelazo
kobalt
miedź

Schematy ogniw:

A ( ̶ ): Zn │ Zn2+║ │ :(+) K
A ( ̶ ): │ ║ Zn2+ │ Zn :(+) K

Arkusz pokazowy CKE Marzec 2022, Poziom rozszerzony (Formuła 2023) - Zadanie 20. (1 pkt)

Budowa i działanie ogniw Napisz równanie reakcji

W standardowym półogniwie A ustala się równowaga opisana równaniem:

MnO−4 + 8H+ + 5e− ⇄ Mn2+ + 4H2O

Po połączeniu tego półogniwa ze standardowym półogniwem B otrzymano ogniwo, którego siła elektromotoryczna (SEM) jest równa 0,971 V.

Napisz sumaryczne równanie reakcji, która zachodzi w pracującym ogniwie zbudowanym z półogniw A i B.

Informator CKE, Poziom rozszerzony (Formuła 2023) - Zadanie 57. (2 pkt)

Budowa i działanie ogniw Napisz równanie reakcji Zamknięte (np. testowe, prawda/fałsz)
Zadanie usunięte przez CKE z wersji informatora dla egzaminu maturalnego od roku szkolnego 2024/2025 jako niezgodne z podstawą programową.

W pracującym ogniwie paliwowym zasilanym bezpośrednio metanolem na elektrodach biegną reakcje chemiczne:

reakcja 1:
O2 (g) + 4H+ (aq) + 4e– → 2H2O (c)
reakcja 2:
CH3OH (g) + H2O (c) → CO2 (g) + 6H+ (aq) + 6e–

57.1. (0–1)

Napisz sumaryczne równanie reakcji biegnącej w opisanym ogniwie paliwowym.

57.2. (0–1)

Uzupełnij poniższe zdanie. Wybierz i zaznacz jedną odpowiedź spośród podanych w każdym nawiasie.

W opisanym ogniwie paliwowym na katodzie biegnie reakcja (1 / 2), a na anodzie biegnie reakcja (1 / 2). W sumarycznym procesie bierze udział (4 / 6 / 12) moli elektronów w przeliczeniu na 1 mol reduktora.

Informator CKE, Poziom rozszerzony (Formuła 2023) - Zadanie 32. (2 pkt)

SEM Budowa i działanie ogniw Napisz równanie reakcji Oblicz

W półogniwach A i B zachodzą reakcje opisane równaniami:
Półogniwo Równanie reakcji elektrodowej Potencjał standardowy redukcji E0, V
A MnO2 + 4H+ + 2e− ⇄ Mn2+ + 2H2O +1,224
B MnO−4 + 4H+ + 3e− ⇄ MnO2 + 2H2O +1,679
Na podstawie: CRC Handbook of Chemistry and Physics 97th Edition, CRC Press 2017.

Zbudowano ogniwo z półogniw A i B.

32.1 (0-1)

Oblicz siłę elektromotoryczną (SEM) ogniwa zbudowanego z półogniwa A i półogniwa B w warunkach standardowych.

32.2 (0-1)

Napisz w formie jonowej skróconej sumaryczne równanie reakcji zachodzącej w ogniwie zbudowanym z półogniw A i B.

Informator CKE, Poziom rozszerzony (Formuła 2023) - Zadanie 31. (1 pkt)

Budowa i działanie ogniw Zamknięte (np. testowe, prawda/fałsz)

Oceń prawdziwość poniższych zdań. Zaznacz P, jeśli zdanie jest prawdziwe, albo F – jeśli jest fałszywe.

1. W ogniwie opisanym schematem

Fe | Fe2+ || Ag+ | Ag


funkcję katody pełni półogniwo żelazne, a funkcję anody − półogniwo srebrowe. 		P F
2. W pracującym ogniwie opisanym schematem

Zn | Zn2+ || Cu2+ | Cu


na katodzie przebiega reakcja opisana równaniem Cu2+ + 2e– → Cu. 		P F
3. Podczas pracy ogniwa zbudowanego z półogniwa magnezowego i półogniwa ołowiowego następuje roztwarzanie magnezu i wydzielanie się ołowiu. P F

Matura Czerwiec 2019, Poziom rozszerzony (Formuła 2007) - Zadanie 20. (2 pkt)

Budowa i działanie ogniw SEM Uzupełnij/narysuj wykres, schemat lub tabelę Oblicz

W ogniwie galwanicznym zachodzi reakcja opisana równaniem:

Mg + Pb2+ → Mg2+ + Pb

20.1. (0–1)

Uzupełnij poniższy schemat ogniwa, w którym zachodzi opisana reakcja. Wpisz symbole metali i wzory jonów oraz zaznacz w tym ogniwie ładunki elektrod (+ albo –).

20.2. (0–1)

Oblicz SEM tego ogniwa w warunkach standardowych.

Matura Maj 2015, Poziom rozszerzony (Formuła 2007) - Zadanie 25. (1 pkt)

Budowa i działanie ogniw Napisz równanie reakcji

Podczas rozładowywania (czerpania prądu) akumulatora kwasowo-ołowiowego zachodzą procesy opisane sumarycznym równaniem (PbO2 jest nierozpuszczalny w wodzie):

Pb + PbO2 + 2H2SO4 ⟶ 2PbSO4 + 2H2O

Ze względu na zmianę stężenia roztworu, która zachodzi w akumulatorze w czasie jego pracy, stopień rozładowania akumulatora można określić przez pomiar gęstości tego roztworu.

Na podstawie: K.-H. Lautenschläger, W. Schröter, A. Wanninger, Nowoczesne kompendium chemii, Warszawa 2007.

Napisz sumaryczne równanie procesów zachodzących podczas ładowania akumulatora kwasowo-ołowiowego.

Matura Maj 2015, Poziom rozszerzony (Formuła 2007) - Zadanie 24. (1 pkt)

Budowa i działanie ogniw Narysuj/zapisz wzór

Podczas rozładowywania (czerpania prądu) akumulatora kwasowo-ołowiowego zachodzą procesy opisane sumarycznym równaniem (PbO2 jest nierozpuszczalny w wodzie):

Pb + PbO2 + 2H2SO4 ⟶ 2PbSO4 + 2H2O

Ze względu na zmianę stężenia roztworu, która zachodzi w akumulatorze w czasie jego pracy, stopień rozładowania akumulatora można określić przez pomiar gęstości tego roztworu.

Na podstawie: K.-H. Lautenschläger, W. Schröter, A. Wanninger, Nowoczesne kompendium chemii, Warszawa 2007.

Napisz wzór elektrolitu, którego zmiany stężenia są podstawą określania stopnia rozładowania akumulatora. Zaznacz, jak zmienia się (zwiększa się albo zmniejsza się) to stężenie w czasie rozładowywania akumulatora.

Matura Czerwiec 2016, Poziom rozszerzony (Formuła 2007) - Zadanie 22. (2 pkt)

Budowa i działanie ogniw SEM Napisz równanie reakcji Oblicz

W tabeli przedstawiono równania reakcji elektrodowych i wartości potencjału standardowego E° dwóch półogniw redoks.

Równanie reakcji elektrodowej Potencjał standardowy, V
MnO−4 + 8H+ + 5e− ⇄ Mn2+ + 4H2O 1,507
ClO−3 + 2H+ + e− ⇄ ClO2 + H2O 1,152
Na podstawie: J. Sawicka i inni, Tablice chemiczne, Gdańsk 2004.

22.1. (0-1)

Napisz w formie jonowej sumaryczne równanie reakcji, która zachodzi w pracującym ogniwie zbudowanym z tych półogniw.

22.2. (0-1)

Oblicz siłę elektromotoryczną (SEM) tego ogniwa w warunkach standardowych. Wynik podaj z dokładnością do trzech miejsc po przecinku.

Matura Czerwiec 2016, Poziom rozszerzony (Formuła 2007) - Zadanie 20. (1 pkt)

Budowa i działanie ogniw Podaj i uzasadnij/wyjaśnij

Ochronę stalowych zbiorników, korpusów statków, podziemnych rurociągów mogą zapewnić tzw. protektory. Są to wykonane z odpowiednich metali elektrody, które po połączeniu z konstrukcją stalową tworzą ogniwo galwaniczne. W tym ogniwie anodą jest protektor.

Ustal, czy miedzianą blachę można zastosować jako protektor dla ochrony konstrukcji stalowej. Odpowiedź uzasadnij.

Matura Maj 2016, Poziom rozszerzony (Formuła 2007) - Zadanie 20. (3 pkt)

Budowa i działanie ogniw SEM Napisz równanie reakcji Zamknięte (np. testowe, prawda/fałsz) Oblicz

Zbudowano ogniwo według schematu przedstawionego na poniższym rysunku.

20.1. (0-1)

Oblicz siłę elektromotoryczną (SEM) ogniwa, którego schemat przedstawiono na rysunku, w warunkach standardowych.

SEM =

20.2. (0-1)

Napisz w formie jonowej skróconej sumaryczne równanie reakcji zachodzącej w czasie pracy tego ogniwa.

SEM ogniwa galwanicznego zależy nie tylko od wartości potencjału standardowego półogniw, z których jest zbudowane, lecz także od stężenia jonów w roztworach tworzących półogniwa. Wartość potencjału półogniwa E – wyrażonego w woltach – oblicza się z równania Nernsta. Dla półogniwa metalicznego równanie to określa wpływ stężenia jonów metalu [Mez+] na wartość potencjału półogniwa i dla T = 298 K przyjmuje postać:

E = E° + 0,059z ⋅ log[Mez+]

gdzie: E° to potencjał standardowy półogniwa, z – liczba elektronów różniących formę utlenioną metalu od jego formy zredukowanej w procesie Me ⇄ Mez+ + ze− .

20.3. (0-1)

Uzupełnij poniższe zdania. Wybierz i zaznacz właściwe wzory spośród podanych w nawiasach.

  1. Podczas pracy opisanego ogniwa ubywa jonów (Cd2+ / Ni2+).
  2. Aby zwiększyć siłę elektromotoryczną tego ogniwa, należy zwiększyć stężenie (CdCl2 (aq) / NiCl2 (aq)).

Matura Maj 2017, Poziom rozszerzony (Formuła 2007) - Zadanie 16. (2 pkt)

Budowa i działanie ogniw SEM Napisz równanie reakcji Oblicz

Zbudowano ogniwo złożone z następujących półogniw:

Półogniwo Proces przebiegający w półogniwie Potencjał standardowy E°, V
Cr3+ ∣ Cr Cr3+ + 3e− ⇄ Cr – 0,744
MnO2 , H+ , Mn2+ (Pt) MnO2 + 4H+ + 2e− ⇄ Mn2+ + 2H2O +1,224

Na podstawie: A. Bielański, Podstawy chemii nieorganicznej, Warszawa 2010.

16.1. (1 pkt)

Napisz w formie jonowej równanie reakcji, która zachodzi podczas pracy opisanego ogniwa.

16.2. (1 pkt)

Oblicz siłę elektromotoryczną opisanego ogniwa w warunkach standardowych.

Strony