Chemia - Matura Maj 2017, Poziom rozszerzony (Formuła 2015) - Zadanie 12.
Węglany w roztworach wodnych ulegają hydrolizie anionowej, która polega na dysocjacji zasadowej anionu, zgodnie z równaniem:
CO2−3 + H2O ⇄ HCO−3 + OH−
Drugi etap hydrolizy polegający na reakcji jonu HCO-3 z wodą zachodzi w tak małym stopniu, że nie ma wpływu na pH roztworu.
W temperaturze 25°C wodny roztwór węglanu potasu o stężeniu 0,51 mol ⋅ dm−3 ma pH równe 12,0.
Oblicz stałą dysocjacji zasadowej (stałą równowagi reakcji hydrolizy) anionu węglanowego. Uwzględnij fakt, że w wyrażeniu na stałą dysocjacji zasadowej anionu węglanowego pomija się stężenie wody.
Rozwiązanie
Schemat punktowania
2 p. – za zastosowanie poprawnej metody (w tym poprawne zapisanie – w dowolnej postaci –
wyrażenia na stałą równowagi danej przemiany), poprawne wykonanie obliczeń
oraz podanie wyniku.
1 p. – za zastosowanie poprawnej metody, ale:
– popełnienie błędów rachunkowych prowadzących do błędnego wyniku liczbowego
lub
– podanie wyniku z błędną jednostką.
0 p. – za zastosowanie błędnej metody obliczenia albo brak rozwiązania.
Uwaga: należy zwrócić uwagę na zależność wyniku liczbowego od przyjętych zaokrągleń.
Przykładowe rozwiązania
Rozwiązanie I
CO2−3 + H2O ⇄ HCO−3 + OH−
K = [HCO−3 ][OH− ][CO2−3 ]
pH = 12 ⇒ pOH = 14 – 1 2 = 2 ⇒ [OH− ] = 0,01 mol ⋅ dm−3
[CO2−3 ] = 0,51 − 0, 01 = 0,50 mol ⋅ dm−3
[OH− ] = [HCO−3 ] = 0,01 mol ⋅ dm−3
K = [HCO−3 ][OH− ][CO2−3 ] = 0,01 ⋅ 0,01 0,50 ⇒ K = 2,0 ⋅ 10−4
Rozwiązanie I
CO2−3 + H2O ⇄ HCO−3 + OH−
K = [HCO−3 ][OH− ][CO2−3 ]
pH = 12 ⇒ pOH = 14 – 1 2 = 2 ⇒ [OH− ] = 0,01 mol ⋅ dm−3
Można przyjąć założenie, że stężenie [CO2−3 ] nie ulega zmianie: [CO2−3 ] = 0,51 mol ⋅ dm−3 [OH− ] = [HCO−3 ] = 0,01 mol ⋅ dm−3
K = [HCO−3 ][OH− ][CO2−3 ] = 0,01 ⋅ 0,01 0,51 ⇒ K = 1,96 ⋅ 10−4
