Chemia - Matura Czerwiec 2022, Poziom rozszerzony (Formuła 2015) - Zadanie 13.
Jon CH3COO– jest – zgodnie z teorią Brønsteda – zasadą, więc w roztworze wodnym ulega dysocjacji zasadowej zgodnie z równaniem:
CH3COO– + H2O ⇄ CH3COOH + OH–
Równowagę tej reakcji opisuje stała dysocjacji zasadowej Kb wyrażona następującym równaniem:
Kb = [CH3COOH] ⋅ [OH−][CH3COO−]
Iloczyn stałej dysocjacji kwasowej Ka kwasu CH3COOH i stałej dysocjacji zasadowej 𝐾b sprzężonej z nim zasady CH3COO– jest równy iloczynowi jonowemu wody: 𝐾a∙𝐾b = 𝐾w. W temperaturze 25ºC iloczyn jonowy wody jest równy 𝐾w=1,0 ⋅ 10−14.
Zmieszano wodne roztwory KOH i CH3COOH o jednakowych stężeniach równych 0,10 mol · dm–3 w stosunku objętościowym 1 : 1.
Oblicz wartość pH otrzymanego roztworu. Sprawdź, czy możesz zastosować uproszczony wzór wiążący stałą dysocjacji ze stężeniem jonów OH–.
Rozwiązanie
Zasady oceniania
2 pkt – zastosowanie poprawnej metody, poprawne wykonanie obliczeń oraz podanie
wartości pH roztworu.
1 pkt – zastosowanie poprawnej metody, ale:
– popełnienie błędów rachunkowych.
LUB
– podanie wyniku z jednostką.
0 pkt – zastosowanie błędnej metody obliczenia albo brak rozwiązania.
Uwaga: Należy zwrócić uwagę na zależność wyniku końcowego od przyjętych zaokrągleń wyników pośrednich. Za poprawny należy uznać każdy wynik będący konsekwencją zastosowanej poprawnej metody i poprawnych obliczeń.
Przykładowe rozwiązanie
CH3COO− + H2O ⇄ CH3COOH + OH−
𝑐CH3COO− = 𝑐CH3COOK = 𝑛CH3COOK2𝑉 = 𝑐0CH3COOK ⋅ 𝑉2𝑉 = 0,1 mol⋅dm−3 ⋅ 𝑉2𝑉 = 0,05 mol⋅dm−3 = 5⋅10−2 mol⋅dm−3
𝐾b = [CH3COOH]⋅[OH−][CH3COO−] i 𝐾a ⋅ 𝐾b = 𝐾w oraz 𝑐CH3COOK𝐾b > 400
[CH3COOH]⋅[OH−][CH3COO−] = 𝐾w𝐾a i [CH3COOH] = [OH−] = 𝑥
⇒ 𝑥2𝑐CH3COO− = 𝐾w𝐾a ⇒
𝑥 = 𝐾w𝐾a ⋅ 𝑐CH3COO− i 𝐾w = 10−14 i 𝐾a = 1,8⋅10−5
𝑥 = 0,53⋅10−5 mol⋅dm−3 ⇒ pOH = − log 0,53⋅10−5 = 5,276
⇒
pH = 14 − pOH = 14 − 5,276 = 8,724 ALBO 8,72 ALBO 8,7
