Chemia - Matura Maj 2022, Poziom rozszerzony (Formuła 2015) - Zadanie 18.
W celu wyznaczenia dokładnego stężenia pewnej zasady przeprowadzono następujące doświadczenie. Do 60,0 cm3 badanego roztworu (KOH albo NH3 o stężeniu około 0,1 mol ∙ dm−3) dodawano powoli wodny roztwór HCl o stężeniu 0,10 mol ∙ dm−3 i mierzono pH mieszaniny reakcyjnej. Otrzymaną zależność pH roztworu miareczkowanego od objętości dodanego kwasu przedstawiono na poniższym wykresie.
Po dodaniu takiej objętości roztworu HCl, w jakiej ilość kwasu jest równoważna początkowej ilości zasady w badanym roztworze, w układzie zostaje osiągnięty punkt równoważnikowy (PR).
18.1. (0–1)
Rozstrzygnij, czy w opisanym doświadczeniu użyto roztworu KOH czy NH3. Odpowiedź uzasadnij.
Rozstrzygnięcie:
Uzasadnienie:
18.2. (0–1)
Aby wyznaczyć stężenie zasady, zamiast pomiaru pH, podczas miareczkowania można
zastosować odpowiedni wskaźnik. Musi on być tak dobrany, aby zakres zmiany jego barwy
przypadał w pobliżu punktu równoważnikowego.
Fenoloftaleina jest wskaźnikiem, który zmienia barwę w zakresie pH 8,2 – 10,0, a oranż
metylowy – w zakresie pH 3,2 – 4,4.
Rozstrzygnij, który wskaźnik – fenoloftaleina czy oranż metylowy – powinien być użyty w celu możliwie dokładnego wyznaczenia stężenia tego roztworu. Odpowiedź uzasadnij.
Rozstrzygnięcie:
Uzasadnienie:
Rozwiązanie
18.1. (0–1)
Zasady oceniania
1 pkt – poprawne rozstrzygnięcie i poprawne uzasadnienie.
0 pkt – odpowiedź niespełniająca powyższego kryterium albo brak odpowiedzi.
Przykładowe rozwiązania
Rozstrzygnięcie: NH3
Uzasadnienie, np.:
Gdyby użyto KOH, to pH w punkcie równoważnikowym miareczkowania byłoby równe 7.
ALBO
Gdyby użyto KOH, to wyjściowy roztwór (o stężeniu 0,10 mol ∙ dm−3 przed dodaniem do
niego pierwszej kropli kwasu) powinien mieć wyższe pH.
ALBO
Gdyby użyto KOH, to początkowe pH badanego roztworu byłoby równe (około) 13.
ALBO
W punkcie równoważnikowym zachodzi reakcja: NH+4 + H2O ⇄ NH3 + H3O+.
ALBO
Punkt równoważnikowy znajduje się przy pH < 7.
ALBO
W punkcie równoważnikowym pH jest różne od 7.
18.2. (0–1)
Zasady oceniania
1 pkt – poprawne rozstrzygnięcie i poprawne uzasadnienie.
0 pkt – odpowiedź niespełniająca powyższego kryterium albo brak odpowiedzi.
Przykładowe rozwiązania
Rozstrzygnięcie: oranż metylowy
Uzasadnienie:
Zakres zmiany barwy oranżu metylowego przypada w pobliżu punktu równoważnikowego.
ALBO
Zmiana barwy wskaźnika zachodzi w granicach skoku krzywej miareczkowania.
ALBO
Zakres pH zmiany barwy wybranego wskaźnika to 3,2–4,4, czyli przypada w pobliżu punktu
równoważnikowego miareczkowania – pH ≈ 5.
