Chemia - Matura Maj 2018, Poziom rozszerzony (Formuła 2015) - Zadanie 9.
Kwas siarkowy(VI) w temperaturze pokojowej jest oleistą cieczą o gęstości prawie dwukrotnie
większej niż gęstość wody. Czysty, bezwodny kwas siarkowy(VI) ulega częściowej
autodysocjacji, dzięki czemu przewodzi prąd elektryczny.
W wyniku reakcji kwasu siarkowego(VI) z wodorotlenkiem sodu, w której stosunek molowy
substratów jest równy 1 : 1, powstaje wodorosiarczan(VI) sodu. Wodny roztwór
wodorosiarczanu(VI) sodu charakteryzuje się kwasowym odczynem, ponieważ jony obecne
w roztworze ulegają reakcji zgodnie z poniższym równaniem:
Stała równowagi opisanej reakcji w temperaturze T jest równa 1,0 · 10−2.
Na podstawie: T. Mizerski, Tablice chemiczne, Warszawa 2004.
9.1. (0–1)
Napisz równanie autodysocjacji kwasu siarkowego(VI) polegającej na przeniesieniu protonu z jednej cząsteczki H2SO4 do drugiej. W równaniu podkreśl wzór kwasu Brønsteda sprzężonego z cząsteczką H2SO4 jako zasadą Brønsteda.
9.2. (0–2)
Rozpuszczono 0,600 g NaHSO4 w wodzie i otrzymano 100 cm3 roztworu o temperaturze T. W tym roztworze reakcji z wodą uległo znacznie więcej niż 5% jonów wodorosiarczanowych(VI).
Oblicz pH tego roztworu. Wynik końcowy podaj z dokładnością do trzeciego miejsca po przecinku.
Rozwiązanie
9.1. (0–1)
Schemat punktowania
1 p. – za poprawne napisane równania autodysocjacji i podkreślenie wzoru kwasu Brønsteda.
0 p. – za odpowiedź niepełną lub błędną albo brak odpowiedzi.
Poprawna odpowiedź
9.2. (0–2)
Schemat punktowania
2 p. – za zastosowanie poprawnej metody, poprawne wykonanie obliczeń oraz podanie wyniku.
1 p. – za zastosowanie poprawnej metody, ale:
– popełnienie błędów rachunkowych prowadzących do błędnego wyniku liczbowego.
lub
– podanie wyniku z jednostką.
0 p. – za zastosowanie błędnej metody obliczenia (również błędnego wyrażenia na stałą
dysocjacji) albo brak rozwiązania.
Uwaga! Zastosowanie uproszczonych zależności w obliczeniach jest błędną metodą. Uwaga! Rozwiązanie, w którym zdający zapisze wynik z wymaganą dokładnością, a następnie poda go z mniejszą dokładnością, należy uznać za poprawne.
Przykładowe rozwiązania
Rozwiązanie I:
Rozwiązanie II:
Rozwiązania tego równania kwadratowego to:
