W wodnych roztworach słabych kwasów jednoprotonowych zachodzi dysocjacja. Dla danej
wartości stężenia molowego roztworu i w danej temperaturze ustala się stan równowagi
między cząsteczkami i jonami obecnymi w roztworze.
Na poniższym wykresie przedstawiono zależność stopnia dysocjacji (α) dwóch kwasów
jednoprotonowych HX i HQ od stężenia molowego roztworu w temperaturze 20 °C.
Rozstrzygnij, na podstawie analizy danych zamieszczonych na wykresie, który kwas
(HX czy HQ) jest mocniejszy. Zaznacz jego wzór. Odpowiedź uzasadnij.
W wodnych roztworach słabych kwasów jednoprotonowych zachodzi dysocjacja. Dla danej
wartości stężenia molowego roztworu i w danej temperaturze ustala się stan równowagi
między cząsteczkami i jonami obecnymi w roztworze.
Na poniższym wykresie przedstawiono zależność stopnia dysocjacji (α) dwóch kwasów
jednoprotonowych HX i HQ od stężenia molowego roztworu w temperaturze 20 °C.
Wartości stopnia dysocjacji kwasu HX dla wybranych stężeń molowych (𝑐0) zebrano w tabeli
(𝑡 = 20 °C).
𝑐0, mol ∙ dm−3
0,002
0,008
0,018
0,028
0,042
0,100
α, %
43,6
25,2
17,6
14,4
11,9
7,9
Rozstrzygnij, na podstawie analizy danych zamieszczonych na wykresie, który kwas
(HX czy HQ) jest mocniejszy. Zaznacz jego wzór. Odpowiedź uzasadnij.
W oddzielnych naczyniach umieszczono po 100 cm3 wodnych roztworów kwasów
jednoprotonowych o wzorach HA i HB i stężeniach 0,1 mol · dm–3. Do każdego naczynia
dodawano porcjami wodny roztwór wodorotlenku sodu o stężeniu 0,1 mol · dm–3. Za pomocą
pehametru mierzono pH każdej mieszaniny reakcyjnej. Wyniki pomiarów przedstawiono na
wykresie.
Dla każdego z kwasów zaznaczono punkt równoważnikowy (PR), czyli wartość pH roztworu
otrzymanego po zmieszaniu roztworów zawierających stechiometryczne ilości kwasu
i wodorotlenku sodu.
11.1. (1 pkt)
Uzupełnij poniższe zdania – wybierz i podkreśl jedno właściwe określenie spośród
podanych w każdym nawiasie.
Różna wartość pH wyjściowych roztworów wynika z tego, że użyto elektrolitów o różnej mocy. Kwas HA użyty w doświadczaniu to (mocny / słaby) elektrolit, a kwasem HB może być kwas (solny / octowy).
Wartość pH w punkcie równoważnikowym dla kwasu HB wynosi 7, co oznacza, że po dodaniu do roztworu tego kwasu stechiometrycznej ilości wodnego roztworu wodorotlenku sodu stężenie kationów wodorowych i stężenie anionów wodorotlenkowych w roztworze są (jednakowe / różne). Wartość stężenia jonów wodorotlenkowych w tym roztworze jest równa (1 · 10–14 / 1 · 10–7).
11.2. (1 pkt)
Wartość pH w punkcie równoważnikowym dla kwasu HA wynosi 8,70.
Napisz w formie jonowej skróconej równanie reakcji, która powoduje, że roztwór
w punkcie równoważnikowym nie ma odczynu obojętnego. Zastosuj wzór ogólny kwasu
HA.
Oblicz, jaką objętość wody należy dodać do 200 cm3 roztworu kwasu octowego o stężeniu
0,1 mol · dm–3, aby w temperaturze 25°C stopień dysocjacji osiągnął wartość równą 4%.
KCH3COOH = 1,8 ∙ 10–5
W dwóch zlewkach, w których znajdowała się taka sama ilość wody, rozpuszczono: w zlewce
pierwszej – amoniak, a w zlewce drugiej – chlorowodór. Użyto takich samych objętości obu
gazów, odmierzonych w tych samych warunkach ciśnienia i temperatury.
7.1. (1 pkt)
Oceń, w której zlewce znajdowała się większa liczba jonów. Odpowiedz uzasadnij.
Większa liczba jonów znajdowała się w zlewce, w której rozpuszczono
Uzasadnienie:
7.2. (1 pkt)
Przygotowane wodne roztwory amoniaku i chlorowodoru zmieszano i otrzymano roztwór
o odczynie kwasowym.
Napisz, zgodnie z teorią Brønsteda, w formie jonowej skróconej równanie reakcji, która
powoduje kwasowy odczyn otrzymanego roztworu.
Przygotowano wodne roztwory trzech różnych soli – CH3COONa, NaNO2, NaF – o takim
samym stężeniu molowym. Odczyn wszystkich przygotowanych roztworów był zasadowy,
ale pH każdego roztworu było inne.
17.1. (0–1)
Wpisz do poniższego schematu wzory odpowiednich drobin, tak aby powstało równanie
potwierdzające zasadowy odczyn roztworu azotanu(III) sodu – zastosuj definicję kwasu
i zasady Brønsteda.
17.2. (0–1)
Napisz wzór lub nazwę tej soli, której wodny roztwór miał najwyższe pH.
Rozpuszczalnikami amfiprotycznymi nazywa się rozpuszczalniki, których cząsteczki mogą
zarówno odszczepiać, jak i przyłączać proton. Do rozpuszczalników amfiprotycznych należą
m.in. woda, ciekłe alkohole oraz kwasy karboksylowe, ciekły amoniak i aminy.
W rozpuszczalnikach amfiprotycznych ustala się stan równowagi reakcji autoprotolizy, która
dla wody zachodzi zgodnie z równaniem:
2H2O ⇄ H3O+ + OH−
Reakcję autoprotolizy rozpuszczalnika opisuje stała równowagi nazywana iloczynem jonowym
rozpuszczalnika, np. iloczyn jonowy wody wyraża się równaniem:
Kw = [H3O+] ∙ [OH−]
Poniżej zestawiono wartości iloczynu jonowego trzech rozpuszczalników w temperaturze
25ºC.
Rozpuszczalnik
Iloczyn jonowy rozpuszczalnika
kwas mrówkowy
0,6 ∙ 10−6
metanol
0,2 ∙ 10−16
woda
1,0 ∙ 10−14
Na podstawie: J.J. Fiałkow, A.N. Żytomirski, J.A. Tarasenko, Chemia fizyczna roztworów niewodnych,
Warszawa 1983.
Uszereguj wymienione rozpuszczalniki według wzrastającego stopnia ich autoprotolizy
w temperaturze 25ºC. Napisz nazwy tych rozpuszczalników.
Kwas fosfonowy o wzorze sumarycznym H3PO3 jest kwasem dwuprotonowym, którego wzór
można zapisać jako H2PHO3. Struktura cząsteczki tego kwasu jest następująca:
Na podstawie: A. Bielański, Podstawy chemii nieorganicznej, Warszawa 2010.
Napisz równanie reakcji ostatniego etapu dysocjacji kwasu H2PHO3 w wodzie w ujęciu
teorii Brønsteda. Określ, jaką funkcję – kwasu czy zasady Brønsteda – pełni w tej reakcji
woda.
Na podstawie: A. Bielański, Podstawy chemii nieorganicznej, Warszawa 2004.
24.1. (0–1)
Uszereguj jony obecne w wodnym roztworze kwasu ortofosforowego(V) i powstające
podczas protolizy (dysocjacji) tego kwasu według wzrastających stężeń. Napisz wzory
tych jonów w odpowiedniej kolejności.
najmniejsze stężenie jonów
największe stężenie jonów
24.2. (0–1)
Napisz wzory tych jonów, obecnych w wodnym roztworze kwasu ortofosforowego(V),
które zgodnie z teorią kwasów i zasad Brønsteda mogą pełnić w reakcjach chemicznych
funkcję zarówno kwasu, jak i zasady.
Skroplony amoniak jest rozpuszczalnikiem, który – podobnie jak woda – ulega autodysocjacji
polegającej na przeniesieniu protonu między cząsteczkami rozpuszczalnika. Rezultatem tego
procesu jest powstanie kationów NH+4 i anionów NH−2.
Wszystkie substancje chemiczne, które w skroplonym amoniaku zwiększają stężenie kationów
NH+4, w tych warunkach są kwasami, a te związki chemiczne, które w skroplonym amoniaku
zwiększają stężenie anionów NH−2, są zasadami. Zobojętnianie w skroplonym amoniaku
polega na reakcji kationów NH+4 i anionów NH−2 z wytworzeniem cząsteczek NH3.
Na podstawie: L. Kolditz (red.), Chemia nieorganiczna, Warszawa 1994.
Napisz równanie autodysocjacji amoniaku – zastosuj definicję kwasu i zasady
Brønsteda. Wpisz wzory odpowiednich drobin do schematu.
Woda ciężka (tlenek deuteru, D2O), której cząsteczki zawierają deuter – izotop wodoru 2H,
podobnie jak zwykła woda, ulega odwracalnemu procesowi autodysocjacji opisanemu
równaniem:
2D2O ⇄ D3O+ + OD−.
Proces autodysocjacji można opisać stałą dysocjacji KD2O zależną od temperatury.
Wygodnym sposobem posługiwania się stałą dysocjacji jest wyrażenie jej wartości w formie
zlogarytmowanej: pKD2O = − logKD2O .
Zestawienie wartości pKD2O w różnych temperaturach podano w tabeli.
Temperatura, °C
10
20
30
40
50
pKD2O
15,44
15,05
14,70
14,39
14,10
Na podstawie: D.R. Lide, CRC Handbook of Chemistry and Physics, CRC Press 1990
oraz A.K. Covington, R.A. Robinson, R.G. Bates, The Ionization Constant of Deuterium Oxide from 5 to 50°,
,,The Journal of Physical Chemistry”, 1966, 70 (12), s. 3820–3824
Wartość pKH2O (pKw) dla procesu autodysocjacji wody zwykłej w temperaturze 25°C wynosi 14,00.
Narysuj wykres zależności pKD2O od temperatury i oblicz stężenie jonów OD− w ciężkiej wodzie w temperaturze 25°C. Rozstrzygnij, który proces dysocjacji – D2O czy H2O – zachodzi w większym stopniu w temperaturze 25°C.
Oblicz wartość stałej dysocjacji kwasu dichlorooctowego wiedząc, że stopień dysocjacji kwasu
dichlorooctowego w roztworze wodnym o stężeniu 0,01 mol/dm3 wynosi 85%.
To zadanie pochodzi ze zbioru matura 2022 wydawnictwa
Do 500 cm3 wodnego roztworu kwasu metanowego (mrówkowego) o stężeniu 1 mol ∙ dm−3
dodano 500 cm3 wody. Temperatura otrzymanego roztworu nie uległa zmianie.
Dokończ zdanie. Zaznacz odpowiedź wybraną spośród A–C oraz odpowiedź wybraną
spośród 1.–3.
Należy wnioskować, że po dodaniu wody do wodnego roztworu kwasu metanowego
Pewien ester o wzorze sumarycznym C6H12O2 otrzymuje się w reakcji kwasu karboksylowego
X z alkoholem Y w obecności kwasu siarkowego(VI). Alkohol Y jest alkoholem
drugorzędowym, który utleniany dichromianem(VI) potasu w środowisku kwasowym daje
propanon.
168.1 (0-1)
Napisz wzór półstrukturalny (grupowy) opisanego estru.
168.2 (0-1)
Kwasy karboksylowe ulegają dekarboksylacji, której przebieg można przedstawić ogólnym
równaniem: R–COOH → R–H + CO2.
Posługując się wzorami półstrukturalnymi (grupowymi) związków organicznych,
napisz równanie reakcji dekarboksylacji kwasu karboksylowego oznaczonego
w informacji literą X.
168.3 (0-1)
W roztworze wodnym pewnego kwasu R–COOH o stężeniu cm = 0,2 mol · dm−3 stopień
dysocjacji tego kwasu wynosi 2%.
Glin tworzy związki nazywane ałunami glinowymi. Są to podwójne siarczany dwóch metali,
spośród których jeden występuje w ałunie na I stopniu utlenienia, a drugi na III stopniu
utlenienia. Ogólny wzór ałunu jest następujący:
IM2SO4 · IIIM2(SO4)3 · 24H2O.
Skład ałunu
można również przedstawić w postaci wzoru uproszczonego:
IMIIIM(SO4)2 · 12H2O.
Metalami
przyjmującymi w ałunach stopień utlenienia równy I mogą być np. potas lub sód, a metalami
przyjmującymi stopień utlenienia równy III – glin, żelazo lub chrom.
Na podstawie: A. Bielański, Podstawy chemii nieorganicznej, Warszawa 2012, s. 818.
Najbardziej znanym przedstawicielem ałunów jest ałun glinowo-potasowy.
a)
Przedstaw wzór ałunu glinowo-potasowego w postaci wzoru ogólnego i w postaci wzoru uproszczonego.
Sole podwójne istnieją tylko w stanie stałym. Podczas rozpuszczania w wodzie ulegają
dysocjacji jonowej.
b)
Napisz wzory jonów powstałych w procesie dysocjacji ałunu glinowo-potasowego.
Dysocjacja kwasu ortoarsenowego(V) w roztworach wodnych przebiega trójstopniowo.
Etap
Równanie reakcji
Stała dysocjacji
I
H3AsO4 + H2O ⇄ H2AsO–4 + H3O+
Ka1 = 5,6 · 10–3
II
H2AsO–4 + H2O ⇄ HAsO2–4 + H3O+
Ka2 = 1,7 · 10–7
III
HAsO2–4 + H2O ⇄ AsO3–4 + H3O+
Ka3 = 3,0 · 10–12
Podane wartości stałych dysocjacji odnoszą się do temperatury 25°C.
Na podstawie: F. Cotton, G. Wilkinson, P. Gaus, Chemia nieorganiczna, Warszawa 2002.
Napisz wzór jonu, którego stężenie w roztworze wodnym kwasu ortoarsenowego(V) jest
największe i wzór jonu, którego stężenie w tym roztworze jest najmniejsze.
Pewna amina w roztworze wodnym ulega przemianie zgodnie z poniższym równaniem:
RNH2 + H2O ⇄ RNH+3 + OH−
Przygotowano wodny roztwór tej aminy w temperaturze 25°C. W otrzymanym roztworze
stopień dysocjacji aminy jest równy 3,1%, a pH tego roztworu wynosi 12,2.
27.1. (0–2)
Oblicz stałą dysocjacji zasadowej Kb tej aminy w temperaturze 25°C, a następnie wybierz
i podkreśl jej wzór.
Obliczenia:
Wzór:
CH3CH2CH2NH2
(CH3)3N
CH3CH2NH2
(CH3)2NH
27.2. (0–1)
Rozstrzygnij, czy dodanie stałego wodorotlenku potasu do opisanego roztworu tej aminy
będzie miało wpływ na wartość jej stopnia dysocjacji. Uzasadnij swoją odpowiedź.
Poniżej przedstawiono wzory trzech zasad Brønsteda.
NH3
CH3NH2
C6H5NH2
Porównaj wartości stałych dysocjacji Kb tych zasad w roztworze wodnym w temperaturze
25 °C i uzupełnij poniższe zdania. Wybierz i podkreśl jedną odpowiedź spośród podanych
w każdym nawiasie.
Spośród wymienionych związków najmocniejszą zasadą Brønsteda jest (NH3 / CH3NH2 / C6H5NH2 ). Jonem, który najłatwiej odszczepia proton, jest kation o wzorze (NH+4 / CH3NH+3 / C6H5NH+3 ), jest więc on (najmocniejszym / najsłabszym) kwasem Brønsteda.
Zdolność elektrolitu do dysocjacji zależy od właściwości tego elektrolitu oraz od właściwości
użytego rozpuszczalnika. Im silniejszą zasadą Brønsteda jest rozpuszczalnik, tym w większym
stopniu dysocjuje w nim elektrolit będący kwasem Brønsteda.
Zbadano dysocjację jednoprotonowego kwasu HA w różnych rozpuszczalnikach. W wodzie
HA jest słabym kwasem.
Uzupełnij poniższe zdanie. Wybierz i zaznacz nazwę rozpuszczalnika.
W danej temperaturze wartość stałej dysocjacji kwasu HA jest największa w roztworze,
w którym rozpuszczalnikiem jest (ciekły amoniak / kwas mrówkowy / metanol / woda).
