Chemia - Matura Maj 2025, Poziom rozszerzony (Formuła 2023) - Zadanie 12.

Kategoria: pH Typ: Oblicz

Próbkę chlorku amonu o masie 0,10 g rozpuszczono w wodzie i otrzymano 100 cm³ roztworu. W powstałym roztworze kationy amonowe w pewnym stopniu ulegają przemianie zgodnie z poniższym równaniem.

NH⁺₄ + H₂O ⇄ NH₃ + H₃O⁺

Niewielką objętość przygotowanego roztworu umieszczono w probówce, do której dodano kilka kropel błękitu bromotymolowego.

Oblicz pH otrzymanego roztworu. Wynik podaj w zaokrągleniu do jednego miejsca po przecinku. Następnie wybierz zdjęcie, na którym przedstawiono wygląd zawartości probówki po dodaniu do niej wskaźnika, i zaznacz literę A, B albo C.

Rozwiązanie

Zasady oceniania
3 pkt – zastosowanie poprawnej metody, odczytanie z tablic odpowiedniej wartości stałej 𝐾, poprawne wykonanie obliczeń oraz podanie wartości liczbowej wyniku w zaokrągleniu do jednego miejsca po przecinku i poprawny wybór zdjęcia.
2 pkt – zastosowanie poprawnej metody, odczytanie z tablic odpowiedniej wartości stałej 𝐾, poprawne wykonanie obliczeń oraz podanie wartości liczbowej wyniku w zaokrągleniu do jednego miejsca po przecinku i błędny wybór zdjęcia albo brak wyboru
ALBO
– zastosowanie poprawnej metody, odczytanie z tablic odpowiedniej wartości stałej 𝐾, ale popełnienie błędów rachunkowych prowadzących do błędnego wyniku liczbowego i poprawny wybór zdjęcia
ALBO
– zastosowanie poprawnej metody, odczytanie z tablic odpowiedniej wartości stałej 𝐾, poprawne wykonanie obliczeń prowadzących do obliczenia wartości stężenia jonów H⁺ i poprawny wybór zdjęcia.
1 pkt – zastosowanie poprawnej metody, odczytanie z tablic odpowiedniej wartości stałej 𝐾, ale popełnienie błędów rachunkowych prowadzących do błędnego wyniku liczbowego i błędny wybór zdjęcia albo brak wyboru
ALBO
– zastosowanie poprawnej metody, odczytanie z tablic odpowiedniej wartości stałej 𝐾, poprawne wykonanie obliczeń prowadzących do obliczenia wartości stężenia jonów H⁺ i błędny wybór albo brak wyboru zdjęcia.
0 pkt – zastosowanie błędnej metody albo brak rozwiązania.

Przykładowe rozwiązania
Sposób 1.
K_NH₃ = 1,78 ∙ 10⁻⁵

K⁺_NH₄ = 1 ∙ 10⁻¹⁴1,78 ∙ 10⁻⁵ = 5,62 ∙ 10⁻¹⁰

1 mol NH₄Cl
𝑛 mol

⸺
⸺

53,5 g
0,10 g

𝑛 = 0,00187 mol NH₄Cl

c⁺_NH₄ = 0,001870,10 = 0,0187 ≈ 0,02 (mol ∙ dm^–3)

K_NH⁺₄ = [NH₃] ∙ [H₃O⁺][NH⁺₄] = = 𝑥²0,02 – 𝑥

𝑥 = [H₃O⁺] = 3,35 · 10^–6 (mol ∙ dm^–3)

pH = 5,5
Zdjęcie: B

Sposób 2.
p𝐾_NH⁺₄ = 14 – pK_NH₃ = 9,25
𝐾_NH⁺₄ = 5,62 ∙ 10⁻¹⁰

1 mol NH₄Cl
𝑛 mol

⸺
⸺

53,5 g
0,10 g

𝑛 = 0,00187 mol NH₄Cl

c_NH⁺₄ = 0,001870,10 = 0,0187 (mol ∙ dm^–3)
𝐾_NH⁺₄ = [NH₃] ∙ [H₃O⁺]c_NH⁺₄ = 𝑥²0,0187

𝑥 = [H₃O⁺] = 3,24 · 10^–6 (mol ∙ dm^–3)
pH = 5,5
Zdjęcie: B

Sposób 3.
p𝐾_NH⁺₄ = 14 – pK_NH₃ = 9,25

1 mol NH₄Cl
𝑛 mol

⸺
⸺

53,5 g
0,10 g

𝑛 = 0,00187 mol NH₄Cl

c_NH⁺₄ = 0,001870,10 = 0,0187 ≈ 0,02 (mol ∙ dm^–3)

pH = 12 pK_NH⁺₄ – 12 logcNH⁺₄ ⟹ pH = 5,5

Zdjęcie: B

Uwaga 1.: W obliczeniach można zastosować uproszczony wzór prowadzący do obliczenia stężenia jonów H⁺.
Uwaga 2.: Należy zwrócić uwagę na zależność wyniku liczbowego od przyjętych zaokrągleń. Za poprawny należy uznać każdy wynik będący konsekwencją zastosowanej poprawnej metody i poprawnych obliczeń.
Uwaga 3.: Jeżeli w efekcie błędów rachunkowych zdający otrzyma wynik pH z przedziału [6,0; 7,0), powinien wybrać zdjęcie A. Za takie rozwiązanie przyznaje się 2 pkt.
Uwaga 4.: Jeżeli w efekcie błędów rachunkowych zdający uzyska wynik pH ≥ 7, to za takie rozwiązanie otrzymuje 1 pkt.