Roztwory zawierające porównywalne liczby drobin kwasu Brønsteda i sprzężonej
z nim zasady są nazywane roztworami buforowymi. Przykładem jest bufor octanowy. Kwasem
Brønsteda są w nim cząsteczki CH3COOH, a zasadą – jony CH3COO– pochodzące z całkowicie
zdysocjowanej soli, np. octanu sodu. Wprowadzenie do roztworu buforowego mocnego kwasu
skutkuje zmniejszeniem stężenia zasady i wzrostem stężenia sprzężonego z nią kwasu. Dodatek
mocnej zasady prowadzi do zmniejszenia stężenia kwasu i wzrostu stężenia sprzężonej zasady.
Wartość pH buforu praktycznie nie zależy od jego stężenia i nieznacznie się zmienia podczas
dodawania niewielkich ilości mocnych kwasów lub mocnych zasad.
13.1. (0–1)
Napisz w formie jonowej skróconej równanie reakcji zachodzącej podczas dodawania
mocnej zasady (OH−) do buforu octanowego oraz uzupełnij zdanie – wybierz
i podkreśl jedną odpowiedź spośród podanych w nawiasie.
Równanie reakcji z mocną zasadą:
Po wprowadzeniu mocnego kwasu do buforu octanowego stężenie jonów octanowych
(wzrośnie / zmaleje / nie ulegnie zmianie).
13.2. (0–1)
Przeprowadzono doświadczenie, w którym zmieszano jednakowe objętości wodnych
roztworów różnych substancji. Wszystkie roztwory miały jednakowe stężenie molowe.
Mieszaniny przygotowano zgodnie z poniższym schematem.
Które z przygotowanych roztworów są buforami? Napisz ich numery.
Atom wodoru w cząsteczce etynu (acetylenu) wykazuje większą kwasowość niż atomy wodoru
w grupach alkilowych. Fakt ten potwierdza reakcja acetylenu z aktywnym metalem, która
przebiega zgodnie z poniższym równaniem.
2HC≡C−H + 2Na → 2HC≡C− Na+ + H2
Produktami opisanej reakcji są gazowy wodór i acetylenek monosodu.
Podobne właściwości wykazują także inne alkiny z wiązaniem potrójnym znajdującym się na
końcu łańcucha (RC≡C−H).
Na podstawie: R. Morrison, R. Boyd, Chemia organiczna, Warszawa 1985.
Napisz w formie jonowej skróconej równanie reakcji hydrolizy acetylenku monosodu.
Określ, jaką funkcję (kwasu czy zasady) według teorii Brønsteda pełni jon HC≡C−.
Spośród podanych drobin wybierz wszystkie, które według teorii Brønsteda–Lowry’ego
mogą w roztworze wodnym pełnić funkcję zasady. Napisz odpowiednie wzory. Dla
jednej z wybranych drobin napisz równanie reakcji z wodą, w której to reakcji wybrana
drobina pełni funkcję zasady.
Przeprowadzono doświadczenie, w którym do probówki I wlano kwas solny
o pH = 2, a do probówki II – wodny roztwór kwasu octowego (etanowego) o pH = 2. Roztwory
miały temperaturę 298 K. Następnie do obu probówek dodano po 1 gramie pyłu cynkowego.
Opisane doświadczenie zilustrowano poniższym schematem.
Oceń, czy podane poniżej informacje są prawdziwe. Zaznacz P, jeśli informacja jest
prawdziwa, albo F – jeśli jest fałszywa.
1.
W warunkach doświadczenia stężenie molowe kwasu solnego jest większe niż stężenie molowe wodnego roztworu kwasu octowego.
P
F
2.
Użycie w doświadczeniu wodnych roztworów o pH = 3 skutkowałoby wzrostem szybkości reakcji wyłącznie w probówce II, ponieważ kwas uczestniczący w tej przemianie jest kwasem słabym.
P
F
3.
Ochłodzenie obu użytych w doświadczeniu wodnych roztworów skutkowałoby zmniejszeniem szybkości wydzielania gazu w przemianach zachodzących w probówkach I i II.
Anion tlenkowy O2– jest zasadą Brønsteda mocniejszą niż jon wodorotlenkowy OH–. Jon
tlenkowy nie występuje w wodnych roztworach, ponieważ jako bardzo mocna zasada reaguje
z cząsteczką wody.
Napisz równanie reakcji anionu tlenkowego z cząsteczką wody.
Anion tlenkowy O2– jest zasadą Brønsteda mocniejszą niż jon wodorotlenkowy OH–. Jon
tlenkowy nie występuje w wodnych roztworach, ponieważ jako bardzo mocna zasada reaguje
z cząsteczką wody.
Napisz równanie reakcji anionu tlenkowego z cząsteczką wody.
Nadtlenek wodoru H2O2 jest gęstą, syropowatą cieczą, która miesza się z wodą w każdym
stosunku. W roztworach wodnych ulega w niewielkim stopniu dysocjacji według równania:
H2O2 + H2O ⇄ HO−2 + H3O+
Przestrzenne rozmieszczenie atomów w cząsteczce nadtlenku wodoru ilustruje poniższy
rysunek.
Na podstawie: A. Bielański, Podstawy chemii nieorganicznej, Warszawa 2010.
Korzystając z informacji na temat dysocjacji nadtlenku wodoru w wodzie, wypełnij
tabelę, wpisując literę P, jeżeli zdanie jest prawdziwe, lub literę F, jeżeli jest fałszywe.
Lp.
Zdanie
P/F
1.
Nadtlenek wodoru jest kwasem Brønsteda, a sprzężoną z nim zasadą jest jon OH–.
2.
Woda jest akceptorem protonów pochodzących od sprzężonego z nią kwasu Brønsteda, którym jest nadtlenek wodoru.
3.
Cząsteczka H2O2 i jon HO−2 stanowią sprzężoną parę kwas – zasada w ujęciu teorii Brønsteda.
Do wodnego roztworu kwasu cytrynowego dodano nadmiar wodnego roztworu
wodorowęglanu sodu NaHCO3. Stwierdzono, że temperatura mieszaniny poreakcyjnej jest
znacznie niższa niż temperatura roztworów przed ich zmieszaniem. Zaobserwowano także
wydzielanie bezbarwnego gazu.
a)
Spośród podanych zależności wybierz i podkreśl tę, która jest prawdziwa dla entalpii procesu dokonującego się w opisanym doświadczeniu.
ΔH < 0 ΔH = 0 ΔH > 0
b)
Napisz w formie cząsteczkowej równanie reakcji, która zaszła w czasie doświadczenia. Przyjmij, że kwas cytrynowy przereagował z wodorowęglanem sodu w stosunku molowym 1 : 3. Zastosuj następujący wzór kwasu cytrynowego: C3H4(OH)(COOH)3.
Kwas ortoborowy H3BO3 jest bardzo słabym jednoprotonowym kwasem, który w roztworach
wodnych działa nie jako donor protonów, lecz jako akceptor jonów wodorotlenkowych,
reagując z wodą zgodnie z równaniem:
H3BO3 + 2H2O ⇄ H3O+ + [B(OH)4]–
Stała równowagi tej reakcji jest równa 5,8 · 10–10.
W obecności środków odciągających wodę, np. stężonego H2SO4, kwas ortoborowy tworzy
z alkoholami estry.
Na podstawie: A. Bielański, Podstawy chemii nieorganicznej, Warszawa 2010.
Według teorii Arrheniusa kwasy to związki dysocjujące w roztworze wodnym na kationy
wodoru i aniony reszty kwasowej. Brønsted zdefiniował kwasy jako donory protonów.
Oznacza to, że kwasy to cząsteczki i jony oddające proton. Zgodnie z teorią Lewisa kwasem
nazywamy atom, cząsteczkę lub jon będący akceptorem jednej lub kilku par elektronów.
Wybierz teorię kwasów i zasad, zgodnie z którą H3BO3 – na podstawie reakcji z wodą
opisanej powyżej – jest kwasem. Uzupełnij poniższe zdanie, podkreślając nazwisko
autora tej teorii.
Na podstawie opisanej reakcji z wodą można stwierdzić, że H3BO3 jest kwasem według teorii
kwasów i zasad (Arrheniusa / Brønsteda / Lewisa).
Hydroliza wodnych roztworów soli cynku, zgodnie z teorią Brønsteda, polega na dysocjacji
uwodnionego (hydratowanego) jonu cynku, która przebiega zgodnie z równaniem:
[Zn(H2O)6]2+ + H2O ⇄ [Zn(OH)(H2O)5]+ + H3O+
Dla przemiany opisanej powyższym równaniem napisz wzory kwasów i zasad, które
zgodnie z teorią Brønsteda tworzą sprzężone pary.
Wykonano doświadczenie zilustrowane na poniższym schemacie.
Określ, jaką funkcję (kwasu czy zasady) według teorii Brønsteda−Lowry’ego pełnią
w reakcjach zachodzących podczas opisanego doświadczenia jony NH+4 i jony C17H35COO−.
Jony NH+4 pełnią funkcję .
Jony C17H35COO− pełnią funkcję .
Spośród powyższych wzorów wybierz i wpisz do tabeli wzory wszystkich drobin,
które w roztworach wodnych mogą pełnić funkcję zasad, i wszystkich drobin,
które w roztworach wodnych mogą pełnić funkcję kwasów według teorii
Brønsteda.
Zasady według teorii Brønsteda
Kwasy według teorii Brønsteda
11.2. (0-1)
Napisz w formie jonowej równanie reakcji zachodzącej po wprowadzeniu
metyloaminy do wody.
Zaprojektuj doświadczenie, które pozwoli na odróżnienie rozcieńczonych wodnych
roztworów: roztworu KOH znajdującego się w probówce I od roztworu H2SO4 obecnego
w probówce II.
12.1. (0-1)
Uzupełnij schemat doświadczenia – wpisz wzór odczynnika wybranego spośród
następujących:
K2CrO4 (aq)
KNO3 (aq)
KMnO4 (aq)
12.2. (0-1)
Napisz w formie jonowej skróconej równanie reakcji, która zaszła podczas
przeprowadzonego eksperymentu.
12.3. (0-1)
Napisz, jakie obserwacje potwierdzą, że w probówce I znajdował się wodny
roztwór wodorotlenku potasu, a w probówce II – wodny roztwór kwasu
siarkowego(VI). Wypełnij poniższą tabelę.
Wodny roztwór chlorku amonu można otrzymać dwiema metodami (I i II) podanymi poniżej.
W obu metodach substancjami wyjściowymi są: gazowy HCl, gazowy NH3 oraz woda.
Metoda I
Metoda II
NH3 (g)
NH3 (aq)
HCl (g)
HCl (aq)
NH3 (g) + HCl (g) → NH4Cl (s)
NH3 (aq) + HCl (aq) → NH4Cl (aq)
NH4Cl (s)
NH4Cl (aq)
Stosując definicje kwasu i zasady Brønsteda, napisz równanie reakcji, która potwierdza
kwasowy odczyn wodnego roztworu chlorku amonu.
Przeprowadzono doświadczenie zilustrowane poniższym schematem.
Powstanie malinowego zabarwienia roztworu zaobserwowano tylko w jednej probówce, a pH wodnego roztworu w probówce, w której nie uzyskano malinowego roztworu, było mniejsze od 7.
Z dwóch jonów: PO3−4 i H2PO−4, tylko jeden może pełnić zarówno funkcję zasady
Brønsteda, jak i funkcję kwasu Brønsteda.
Wybierz ten jon. Uzupełnij podane poniżej zapisy, tak aby otrzymać dwa równania reakcji (w środowisku kwasowym i zasadowym) z udziałem wybranego jonu.
