Chemia - Matura Czerwiec 2023, Poziom rozszerzony (Formuła 2015) - Zadanie 15.
Poniżej podano wartości stałych dysocjacji (𝑇 = 25 °C, 𝑝 = 1000 hPa) trzech substancji, które wykazują kwasowy charakter chemiczny w roztworach wodnych:
| Substancja (H2X) | 𝐾a1 | 𝐾a2 |
|---|---|---|
| benzeno-1,2-diol, C6H4(OH)2 | 4,57 ∙ 10−10 | 2,51 ∙ 10−13 |
| kwas butanodiowy, HOOC–(CH2)2–COOH | 6,16 ∙ 10−5 | 2,29 ∙ 10−6 |
| tlenek siarki(IV), SO2 (aq, nas.), [H2SO3] | 1,41 ∙ 10−2 | 6,31 ∙ 10−8 |
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 zwykle wyraźnie zmiany wartości pH, zwane skokiem miareczkowania.
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 | |
| po wprowadzeniu 10 cm3 roztworu NaOH | |
| po wprowadzeniu 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 |
| po wprowadzeniu 10 cm3 roztworu NaOH | II |
| po wprowadzeniu 20 cm3 roztworu NaOH | IV |
Uwaga: Dopuszcza się wpisanie w pierwszym wierszu tabeli numerów I i II.
