1. Strona główna
  2. Zadania maturalne z chemii
  3. Matura Czerwiec 2023, Poziom rozszerzony (Formuła 2023)

Chemia - Matura Czerwiec 2023, Poziom rozszerzony (Formuła 2023) - Zadanie 15.

Kategoria: Miareczkowanie Typ: Uzupełnij/narysuj wykres, schemat lub tabelę

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):

Na podstawie: W.M. Haynes, CRC Handbook of Chemistry and Physics, 97th edition, 2016.

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.