Chemia - Matura Czerwiec 2023, Poziom rozszerzony (Formuła 2023) - Zadanie 15.
Poniżej przedstawiono informacje pozwalające porównać moc trzech substancji, które wykazują kwasowy charakter chemiczny w roztworach wodnych (𝑇 = 25 °C, 𝑝 = 1000 hPa):
Substancja (H2X) | p𝐾𝑎1 | p𝐾𝑎2 |
---|---|---|
benzeno-1,2-diol, C6H4(OH)2 | 9,34 | 12,6 |
kwas butanodiowy, HOOC–(CH2)2–COOH | 4,21 | 5,64 |
tlenek siarki(IV), SO2 (aq, nas.), [H2SO3] | 1,85 | 7,20 |
Próbkę wodnego roztworu każdej z substancji (analitu) o objętości 10,0 cm3 i stężeniu molowym 0,020 mol ∙ dm–3, umieszczano w kolbie i miareczkowano roztworem titranta: NaOH (aq) o stężeniu molowym 0,020 mol ∙ dm–3. Krzywe miareczkowania oznaczone literami A, B i C przedstawiono na wykresie.
Punkt równoważnikowy (PR) to punkt na krzywej miareczkowania odpowiadający takiej ilości titranta, która jest równoważna stechiometrycznej ilości analitu. W pobliżu PR podczas miareczkowania zachodzą wyraźne zmiany wartości pH, zwane skokiem miareczkowania. Schemat przedstawia zmiany barwy wskaźnika kwasowo-zasadowego – błękitu tymolowego – w roztworach o różnej wartości pH (zakresy zmiany barwy: 1,2– 2,8 oraz 8,0– 9,6):
W wodnych roztworach kwasów diprotonowych (H2X) oraz podczas miareczkowania ich roztworów za pomocą NaOH (aq) zachodzi wiele procesów, np.:
Proces | Równanie |
---|---|
I | H2X + H2O ⇄ HX– + H3O+ |
II | HX– + H2O ⇄ X2– + H3O+ |
III | HX– + H2O ⇄ H2X + OH– |
IV | X2– + H2O ⇄ HX– + OH– |
Na podstawie krzywej miareczkowania oznaczonej literą C wskaż, który z procesów I–IV decyduje o pH roztworu obecnego w kolbie, w różnych momentach miareczkowania. Uzupełnij poniższą tabelę. Wpisz numer procesu lub numery procesów.
Proces decydujący o pH układu: | |
---|---|
przed wprowadzeniem NaOH | |
w chwili wprowadzenia 10 cm3 roztworu NaOH | |
w chwili wprowadzenia 20 cm3 roztworu NaOH |
Rozwiązanie
Zasady oceniania
1 pkt – poprawny wybór i poprawne uzupełnienie tabeli numerami wybranych procesów.
0 pkt – odpowiedź niespełniająca powyższego kryterium albo brak odpowiedzi.
Rozwiązanie
Proces decydujący o pH układu: | |
---|---|
przed wprowadzeniem NaOH | I |
w chwili wprowadzenia 10 cm3 roztworu NaOH | II |
w chwili wprowadzenia 20 cm3 roztworu NaOH | IV |
Uwaga: Dopuszcza się wpisanie w pierwszym wierszu tabeli numerów I i II.