Chemia - Matura Maj 2019, Poziom rozszerzony (Formuła 2015) - Zadanie 15.
W czystej wodzie ustala się stan równowagi reakcji autoprotolizy, która zachodzi zgodnie z równaniem:
2H2O ⇄ H3O+ + OH−
Tę reakcję opisuje stała równowagi nazywana iloczynem jonowym wody. Wyraża się ona równaniem:
Kw = [H3O+] ⋅ [OH−]
Zdolność autoprotolizy charakteryzuje nie tylko wodę, lecz także inne rozpuszczalniki, np.: ciekły amoniak (skroplony pod zwiększonym ciśnieniem), metanol i kwas mrówkowy.
15.1. (0–1)
Napisz trzy równania reakcji autoprotolizy: ciekłego amoniaku, metanolu i kwasu mrówkowego. Zastosuj wzory półstrukturalne (grupowe) organicznych produktów reakcji.
2NH3 ⇄
2CH3OH ⇄
2HCOOH ⇄
15.2. (0–1)
Wyjaśnij, dlaczego cząsteczki amoniaku, metanolu i kwasu mrówkowego mają zdolność odszczepiania i przyłączania protonu w procesie autoprotolizy. Odnieś się do budowy tych cząsteczek.
Cząsteczki wymienionych związków mają zdolność odszczepiania protonu, ponieważ
Cząsteczki wymienionych związków mają zdolność przyłączania protonu, ponieważ
Rozwiązanie
15.1. (0–1)
Schemat punktowania
1 p. – za poprawne napisanie trzech równań reakcji – z zastosowaniem wzorów
półstrukturalnych (grupowych) produktów organicznych.
0 p. – za odpowiedź niepełną lub niepoprawną albo brak odpowiedzi.
Poprawna odpowiedź
2NH3 ⇄ NH+4 + NH−2
2CH3OH ⇄ CH3OH+2 + CH3O−
2HCOOH ⇄ HC(OH)+2 + HCOO−
lub 2HCOOH ⇄ HCO2H+2 + HCOO−
lub 2HCOOH ⇄ HCOOH+2 + HCOO−
Uwaga: Wzory CH4OH+ i H2COOH+ są błędne.
15.2. (0–1)
Schemat punktowania
1 p. – za poprawne wyjaśnienie – podanie dwóch cech budowy cząsteczek wymienionych
związków: 1) (w pierwszym akapicie) istnienie atomu wodoru połączonego z atomem
o wysokiej elektroujemności lub występowanie polaryzacji wiązań i 2) (w drugim
akapicie) istnienie (ujemnie naładowanego) atomu z wolną parą elektronową.
0 p. – za odpowiedź niepełną lub błędną albo brak odpowiedzi.
Poprawna odpowiedź
Cząsteczki wymienionych związków mają zdolność odszczepiania protonu, ponieważ
istnieje w nich atom wodoru stanowiący biegun dodatni lub atom wodoru połączony
z (silnie) elektroujemnym atomem.
Cząsteczki wymienionych związków mają zdolność przyłączania protonu, ponieważ
istnieje w nich atom pierwiastka o dużej elektroujemności lub stanowiący biegun ujemny,
który ma co najmniej jedną wolną parę elektronową.
