Chemia - Matura Czerwiec 2026, Poziom rozszerzony (Formuła 2015) - Zadanie 9.
Nadtlenek sodu – Na2O2 – powstaje w wyniku spalania metalicznego sodu. Zawiera aniony nadtlenkowe O2–2 i wykazuje silne działanie utleniające. Pod wpływem tlenku węgla(IV) ulega dysproporcjonowaniu na tlen i anion tlenkowy, który z CO2 tworzy anion węglanowy. Taki proces wykorzystuje się do oczyszczania powietrza w okrętach podwodnych i w aparatach do oddychania.
Potas, rubid i cez w wyniku spalania w tlenie tworzą ponadtlenki o wzorze ogólnym MeO2. Te związki zawierają jon ponadtlenkowy O–2 , uboższy o jeden elektron w porównaniu z jonem nadtlenkowym O–2.
9.1. (0–2)
Napisz w formie cząsteczkowej równania reakcji:
- spalania metalicznego sodu w tlenie – reakcja 1.
- nadtlenku sodu z tlenkiem węgla(IV) – reakcja 2.
Reakcja 1.
Reakcja 2.
9.2. (0–2)
Ponadtlenki są bardzo silnymi utleniaczami. Reagują energicznie z wodą, w wyniku czego tworzą przejściowy anion wodoronadtlenkowy HO–2:
2O–2 + H2O → O2 + HO–2 + OH–
Ten anion rozkłada się powoli, z wydzieleniem tlenu:
2HO–2 → 2OH– + O2
Do 200 cm3 wody wprowadzono 355 g ponadtlenku potasu. Oblicz sumaryczną objętość tlenu (w przeliczeniu na warunki normalne) powstałego w chwili, w której wydajność pierwszej reakcji wynosiła 100 %, a wydajność drugiej reakcji – 80 %.
Rozwiązanie
9.1. (0–2)
Zasady oceniania
2 pkt – poprawne napisanie we właściwej formie dwóch równań reakcji.
1 pkt – poprawne napisanie we właściwej formie jednego równania reakcji.
0 pkt – odpowiedź niespełniająca wymagań na 1 pkt albo brak odpowiedzi.
Rozwiązanie
2Na + O2 ⟶ Na2O2
2Na2O2 + 2CO2 ⟶ 2Na2CO3 + O2
9.2. (0–2)
Zasady oceniania
2 pkt – zastosowanie poprawnej metody rozwiązania zadania prowadzącej do obliczenia
objętości tlenu, poprawne wykonanie obliczeń oraz podanie wyniku z poprawną
jednostką.
1 pkt – zastosowanie poprawnej metody, ale:
• popełnienie błędów rachunkowych prowadzących do błędnego wyniku liczbowego
LUB
• podanie wyniku z błędną jednostką lub bez jednostki;
ALBO
– poprawne obliczenie liczby moli lub masy tlenu.
0 pkt – odpowiedź niespełniająca powyższych kryteriów albo brak odpowiedzi.
Przykładowe rozwiązanie
𝑛H2O = 200 g18 g ∙ mol–1 = 11,1 (mol)
𝑛KO2 = 355 g71 g ∙ mol–1 = 5,0 (mol) (ponadtlenku potasu użyto w niedomiarze)
𝑛O2 = 𝑛O2 (reakcja 1) + 𝑛O2 (reakcja 2) = 100 % ∙ 12𝑛KO2 + 80 % ∙ 14𝑛KO2 = 3,5 (mol)
𝑉O2 = 3,5 (mol) ∙ 22,4 (dm3 ∙ mol–1) = 78,4 dm3
Uwaga: Należy zwrócić uwagę na zależność wyniku liczbowego od przyjętych zaokrągleń. Za poprawny należy uznać każdy wynik będący konsekwencją zastosowanej poprawnej metody i poprawnych obliczeń.
