Chemia - Matura Maj 2023, Poziom rozszerzony (Formuła 2023) - Zadanie 10.

Kategoria: Miareczkowanie Typ: Podaj i uzasadnij/wyjaśnij

Badano reakcje mocnego kwasu HA i słabego kwasu HX z mocną zasadą. W tym celu wykonano miareczkowanie wodnych roztworów tych kwasów za pomocą wodnego roztworu wodorotlenku potasu – zgodnie z poniższym opisem.

Umieszczono w zlewce 20,0 cm³ roztworu wybranego kwasu o stężeniu 0,10 mol ∙ dm⁻³ i zmierzono pH tego roztworu. Następnie do zlewki z roztworem kwasu dodawano porcjami wodny roztwór KOH o stężeniu 0,10 mol ∙ dm⁻³. Po dodaniu każdej porcji roztworu wodorotlenku mierzono pH mieszaniny reakcyjnej. Punkt równoważnikowy (PR) został osiągnięty po dodaniu takiej objętości roztworu KOH, w jakiej liczba moli zasady jest równa liczbie moli kwasu. Uzyskane wyniki przedstawiono w formie wykresu zależności mierzonego pH od objętości roztworu KOH – naniesione punkty połączono, w wyniku czego otrzymano krzywą miareczkowania.

Poniżej przedstawiono krzywą miareczkowania wodnego roztworu jednego z tych kwasów (HA albo HX) wodnym roztworem wodorotlenku potasu.

Rozstrzygnij, czy przedstawiony wykres ilustruje wyniki miareczkowania wodnego roztworu słabego kwasu HX wodnym roztworem KOH w opisanym doświadczeniu. Odpowiedź uzasadnij – przytocz dwa różne argumenty.

Rozstrzygnięcie:

Uzasadnienie:

Rozwiązanie

Zasady oceniania
2 pkt – poprawne rozstrzygnięcie i uzasadnienie zawierające dwa poprawne argumenty odwołujące się do początkowej wartości pH roztworu oraz do wartości pH w punkcie równoważnikowym.
1 pkt – poprawne rozstrzygnięcie i uzasadnienie zawierające jeden poprawny argument.
0 pkt – odpowiedź niespełniająca powyższych kryteriów albo brak odpowiedzi.

Rozwiązanie
Rozstrzygnięcie: nie

Przykładowe uzasadnienia:
Argument odwołujący się do początkowej wartości pH:

Wyjściowy roztwór słabego kwasu HX (przed dodaniem do niego pierwszej kropli wodnego roztworu KOH) powinien mieć pH > 1,0 ALBO pH ≠ 1.
Roztwór kwasu o stężeniu 0,10 mol ∙ dm^–3 ma pH = 1,0.

ORAZ

Argument odwołujący się do wartości pH w punkcie równoważnikowym:

Po dodaniu 20,00 cm³ wodnego roztworu KOH otrzymano roztwór o pH = 7,0.
Przy równych objętościach roztworu kwasu i zasady (o jednakowych stężeniach) pH = 7,0.
Gdyby miareczkowano słaby kwas, punkt równoważnikowy powinien znajdować się przy pH roztworu innym/wyższym niż 7.
W punkcie równoważnikowym pH otrzymanego roztworu jest równe 7, co oznacza, że powstała sól mocnego kwasu i mocnej zasady.

Uwaga 1.: Jako poprawny należy uznać argument dotyczący porównania kształtów wykresów dla słabego i mocnego kwasu.
Uwaga 2.: Odpowiedź: „pH kwasu jest bardzo niskie”, jest niewystarczająca.