Chemia - Matura Lipiec 2020, Poziom rozszerzony (Formuła 2015) - Zadanie 36.
Kwas maleinowy to nazwa zwyczajowa kwasu cis-butenodiowego o wzorze HOOC–CH=CH–COOH. Kwas ten można otrzymać z benzenu. W wyniku katalitycznego utleniania tego węglowodoru powstaje bezwodnik maleinowy o wzorze:
Bezwodnik maleinowy w reakcji z wodą przekształca się w kwas maleinowy.
Kwasy wieloprotonowe ulegają reakcji zobojętniania stopniowo, np. n-protonowy kwas HnR reaguje z NaOH zgodnie z poniższym schematem:
pierwszy etap zobojętnienia: HnR + NaOH → NaHn–1R + H2O
ostatni etap zobojętnienia: Nan–1HR + NaOH → NanR + H2O
Z krzywej zależności pH od objętości dodanej zasady można wyznaczyć punkty równoważnikowe, które odpowiadają kolejnym etapom zobojętniania. Przeprowadzono miareczkowanie, w którym do 25 cm3 wodnego roztworu kwasu maleinowego o nieznanym stężeniu dodawano porcjami wodny rozwór wodorotlenku sodu o stężeniu 0,10 mol ∙ dm–3. Podczas doświadczenia mierzono pH otrzymanego roztworu. Uzyskano krzywą miareczkowania, na której widoczne są dwa skoki pH – w pobliżu punktów A i B:
36.1. (0–1)
Napisz wzory półstrukturalne (grupowe) jonów, które stanowią dominującą formę kwasu maleinowego w punkcie A oraz w punkcie B miareczkowania.
Jon dominujący w punkcie A:
Jon dominujący w punkcie B:
36.2. (0–1)
Określ początkowe stężenie molowe kwasu maleinowego w miareczkowanym roztworze.
Rozwiązanie
36.1. (0–1)
Schemat punktowania
1 p. – za poprawne napisanie wzorów półstrukturalnych (grupowych) obu jonów.
0 p. – za odpowiedź niepełną lub błędną albo brak odpowiedzi.
Poprawna odpowiedź
Jon dominujący w punkcie A: HOOC–CH=CH–COO–
Jon dominujący w punkcie B: –OOC–CH=CH–COO–
36.2. (0–1)
Schemat punktowania
1 p. – za poprawne określenie początkowego stężenia molowego roztworu kwasu
maleinowego.
0 p. – za odpowiedź błędną lub brak odpowiedzi.
Uwaga: Zapis obliczeń nie jest wymagany.
Poprawna odpowiedź
(co, kwasu = cNaOH ∙ VA, NaOHV(COOH)2 = 0,1 mol ∙ dm–3 ∙ 25 cm325 cm3)
(co, kwasu) = 0,1 mol ∙ dm–3
albo
(co, kwasu = 12 ∙ cNaOH ∙ VA, NaOHV(COOH)2 = 12 ∙ 0,1 mol ∙ dm–3 ∙ 50 cm325 cm3)
(co, kwasu) = 0,1 mol ∙ dm–3
