1. Strona główna
  2. Zadania maturalne z chemii
  3. Zbiór zadań CKE, Poziom rozszerzony (Formuła 2015)

Chemia - Zbiór zadań CKE, Poziom rozszerzony (Formuła 2015) - Zadanie 87.

Kategoria: Tlenki Związki kompleksowe Typ: Napisz równanie reakcji Uzupełnij/narysuj wykres, schemat lub tabelę Zamknięte (np. testowe, prawda/fałsz)

Przeprowadzono dwa doświadczenia A i B, których celem było porównanie charakteru chemicznego tlenków chromu na II i III stopniu utlenienia: CrO i Cr2O3. W probówce oznaczonej numerem I w doświadczeniu A i doświadczeniu B znajdował się ten sam tlenek chromu, podobnie w probówce oznaczonej numerem II w obu doświadczeniach umieszczono drugi (taki sam w doświadczeniu A i B) tlenek chromu. W doświadczeniu A stwierdzono objawy reakcji tylko w probówce II, w doświadczeniu B – w obu probówkach zaobserwowano objawy reakcji.

a)Uzupełnij rysunek, wpisując odpowiednie wzory tlenków chromu znajdujących się w probówce I i w probówce II w obu doświadczeniach.
b)Uzupełnij poniższe zdania. Wybierz i podkreśl właściwe określenie lub określenia w każdym nawiasie tak, aby zdania były prawdziwe.
  1. Tlenek chromu(II) wykazuje właściwości (kwasowe/zasadowe/amfoteryczne), reaguje z (kwasami/zasadami).
  2. Tlenek chromu (III) wykazuje właściwości (kwasowe/zasadowe/amfoteryczne), reaguje z (kwasami/zasadami).
c)Napisz w formie jonowej skróconej równania reakcji zachodzących w probówkach oznaczonych numerem II w doświadczeniu A oraz doświadczeniu B, wiedząc, że produktem jednej z nich jest związek kompleksowy o liczbie koordynacyjnej równej 4.

Rozwiązanie

Poprawna odpowiedź

a)
(0-1)

Probówka I w doświadczeniach A i B: CrO.
Probówka II w doświadczeniach A i B: Cr2O3.

b)
(0-1)
  1. Tlenek chromu(II) wykazuje właściwości (kwasowe/zasadowe/amfoteryczne), reaguje z (kwasami/zasadami).
  2. Tlenek chromu (III) wykazuje właściwości (kwasowe/zasadowe/amfoteryczne), reaguje z (kwasami/zasadami).

c)
(0-1)

Doświadczenie A: Cr2O3 + 2OH− + 3H2O → 2[Cr(OH)4]−
Doświadczenie B: Cr2O3 + 6H+ → 2Cr3+ + 3H2O

Wskazówki

a)
Opis przebiegu doświadczenia wskazuje, że z zasadą (roztworem wodorotlenku sodu) reaguje tylko jeden z badanych tlenków chromu (doświadczenie A), a z kwasem reagują oba tlenki (doświadczenie B). Wynika z tego, że jeden tlenek chromu reaguje i z zasadą, i z kwasem – ma więc charakter amfoteryczny, a drugi reaguje tylko z kwasem – ma więc charakter zasadowy.

Tlenek reagujący z zasadą znajdował się w probówce II (doświadczenie). Musimy teraz rozstrzygnąć, czy był to tlenek CrO, czy Cr2O3. Aby to zrobić, powinniśmy pamiętać, że jeżeli pierwiastek tworzy kilka tlenków, przyjmując w nich różne stopnie utlenienia, charakter chemiczny tych tlenków zmienia się w miarę wzrostu stopnia utlenienia pierwiastka od zasadowego przez amfoteryczny do kwasowego. Wynika z tego, że charakter amfoteryczny ma ten tlenek chromu, w którym chrom przyjmuje wyższy stopień utlenienia, a więc Cr2O3, natomiast tlenek, w którym chrom przyjmuje niższy stopień utlenienia, czyli CrO, ma charakter zasadowy.

Uzupełniając rysunek, musimy więc pamiętać, żeby w doświadczeniu A umiejscowić wzór CrO pod probówką I, a wzór Cr2O3 – pod probówką II. Ponieważ w doświadczeniu B numery probówek I i II były przypisane takim samym tlenkom, jak w doświadczeniu A, oznacza to, że również w doświadczeniu B tlenek CrO znajdował się w probówce I, a tlenek Cr2O3 – w probówce II.

b)
Rozważania przeprowadzone w części a) zadania dają odpowiedź w jego części b): tlenek chromu(II) wykazuje właściwości zasadowe, reaguje z kwasami; tlenek chromu (III) wykazuje właściwości amfoteryczne, reaguje z kwasami i zasadami.

c)
W obu doświadczeniach A i B w probówce oznaczonej numerem II znajdował się tlenek Cr2O3 o właściwościach amfoterycznych. W reakcji tego tlenku z kwasem solnym (doświadczenie B) powstaje rozpuszczalny w wodzie chlorek chromu(III). Jonowy zapis równania tej reakcji jest następujący:

Cr2O3 + 6H+ + 6Cl– → 2Cr3+ + 6Cl– + 3H2O.

Widzimy, że jony Cl– nie biorą udziału w reakcji, równanie reakcji możemy więc uprościć, odejmując od obu jego stron 6Cl–:

Cr2O3 + 6H+ → 2Cr3+ + 3H2O.

W reakcji tlenku chromu(III) z roztworem wodorotlenku sodu (doświadczenie A) również powstaje rozpuszczalna w wodzie sól, ale nie jest to chlorek chromu(III), ponieważ w powstającej soli chrom stanowi składnik anionu. Jest to anion kompleksowy, w którym liczba koordynacyjna jest równa 4. Wzór tego jonu najłatwiej wyprowadzić, pamiętając, że jeżeli tlenek chromu(III) jest amfoteryczny, to amfoteryczny jest również wodorotlenek chromu(III) o wzorze Cr(OH)3. W reakcji tego wodorotlenku z mocną zasadą powstaje taki sam jon kompleksowy chromu(III), jak w reakcji tlenku chromu(III) z zasadą:

Cr(OH)3 + OH– → [Cr(OH)4]−.

Wobec tego równanie reakcji tlenku chromu(III) z roztworem wodorotlenku sodu ma następującą postać:

Cr2O3 + 2Na+ + 2OH− + 3H2O → 2Na+ + 2[Cr(OH)4]−.

Widzimy, że jony Na+ nie biorą udziału w reakcji, równanie reakcji możemy więc uprościć, odejmując od obu jego stron 2Na+:

Cr2O3 + 2OH− + 3H2O → 2[Cr(OH)4]−.

Uzyskujemy jego skróconą postać.