Roztwory i reakcje w roztworach wodnych

Oto lista zadań maturalnych z danego działu chemii. Aby skorzystać z dodatkowych opcji lub wybrać zadania z pozostałych działów kliknij poniżej.

Przejdź do wyszukiwarki zadań

 

Matura Lipiec 2020, Poziom rozszerzony (Formuła 2015)Zadanie 36. (2 pkt)

Miareczkowanie Narysuj/zapisz wzór Podaj/wymień

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 253 cm 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:

Na podstawie: D.A. Skoog, D.M. West, F.J. Holler, S.R. Crouch, Podstawy chemii analitycznej, Warszawa 2006.

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.

Matura Lipiec 2020, Poziom rozszerzony (Formuła 2015)Zadanie 32. (2 pkt)

Reakcje i właściwości kwasów i zasad Podaj i uzasadnij/wyjaśnij

Na kwasowość i zasadowość związków organicznych mają wpływ podstawniki znajdujące się w cząsteczkach w sąsiedztwie grup funkcyjnych. Przykładem takiego wpływu jest efekt indukcyjny, czyli oddziaływanie podstawników polegające na przyciąganiu (–I) lub odpychaniu (+I) elektronów, co prowadzi do zmiany stopnia polaryzacji wiązań w cząsteczce. Ujemny efekt indukcyjny (–I) skutkuje wzrostem mocy kwasów i obniżeniem mocy zasad. Przeciwnie działa dodatni efekt indukcyjny (+I).

Na poniższym schemacie przedstawiono kierunek i wielkość efektu indukcyjnego wybranych podstawników względem wodoru.

Odpowiedz na poniższe pytania i uzasadnij odpowiedź. W uzasadnieniu porównaj wpływ podstawników na efekt indukcyjny.

  1. Czy kwas 2‑chloropropanowy jest mocniejszy niż kwas 2‑hydroksypropanowy?
    (TAK / NIE), ponieważ:
  2. Czy 2‑hydroksypropanoamina jest mocniejszą zasadą niż propanoamina?
    (TAK / NIE), ponieważ:

Matura Lipiec 2020, Poziom rozszerzony (Formuła 2015)Zadanie 19. (1 pkt)

pH Uzupełnij/narysuj wykres, schemat lub tabelę

Iloczyn jonowy wody w temperaturze 25ºC ma wartość Kw = 1,0 ∙ 10−14.

W temperaturze 25 ºC przygotowano roztwór, w którym stężenie jonów oksoniowych (H3O+) jest sto razy mniejsze od stężenia jonów wodorotlenkowych (OH).

Wpisz w tabeli wartość pH oraz wartości stężeń jonów oksoniowych i jonów wodorotlenkowych.

pH [H3O+], mol∙dm−3 [OH], mol∙dm−3

Matura Lipiec 2020, Poziom rozszerzony (Formuła 2015)Zadanie 18. (1 pkt)

Dysocjacja Podaj/wymień

Rozpuszczalnikami amfiprotycznymi nazywa się rozpuszczalniki, których cząsteczki mogą zarówno odszczepiać, jak i przyłączać proton. Do rozpuszczalników amfiprotycznych należą m.in. woda, ciekłe alkohole oraz kwasy karboksylowe, ciekły amoniak i aminy. W rozpuszczalnikach amfiprotycznych ustala się stan równowagi reakcji autoprotolizy, która dla wody zachodzi zgodnie z równaniem:

2H2O ⇄ H3O+ + OH

Reakcję autoprotolizy rozpuszczalnika opisuje stała równowagi nazywana iloczynem jonowym rozpuszczalnika, np. iloczyn jonowy wody wyraża się równaniem:

Kw = [H3O+] ∙ [OH]

Poniżej zestawiono wartości iloczynu jonowego trzech rozpuszczalników w temperaturze 25ºC.

Rozpuszczalnik Iloczyn jonowy rozpuszczalnika
kwas mrówkowy 0,6 ∙ 10−6
metanol 0,2 ∙ 10−16
woda 1,0 ∙ 10−14
Na podstawie: J.J. Fiałkow, A.N. Żytomirski, J.A. Tarasenko, Chemia fizyczna roztworów niewodnych, Warszawa 1983.

Uszereguj wymienione rozpuszczalniki według wzrastającego stopnia ich autoprotolizy w temperaturze 25ºC. Napisz nazwy tych rozpuszczalników.

Matura Lipiec 2020, Poziom rozszerzony (Formuła 2015)Zadanie 17. (2 pkt)

pH Oblicz

Rozpuszczalnikami amfiprotycznymi nazywa się rozpuszczalniki, których cząsteczki mogą zarówno odszczepiać, jak i przyłączać proton. Do rozpuszczalników amfiprotycznych należą m.in. woda, ciekłe alkohole oraz kwasy karboksylowe, ciekły amoniak i aminy. W rozpuszczalnikach amfiprotycznych ustala się stan równowagi reakcji autoprotolizy, która dla wody zachodzi zgodnie z równaniem:

2H2O ⇄ H3O+ + OH

Reakcję autoprotolizy rozpuszczalnika opisuje stała równowagi nazywana iloczynem jonowym rozpuszczalnika, np. iloczyn jonowy wody wyraża się równaniem:

Kw = [H3O+] ∙ [OH]

Iloczyn jonowy wody w temperaturze 80ºC ma wartość Kw = 25 ∙ 10−14.

Na podstawie: W. Ufnalski, Równowagi jonowe, Warszawa 2004.

Oblicz pH wody w temperaturze 80ºC. Wynik podaj z dokładnością do jednego miejsca po przecinku.

Matura Lipiec 2020, Poziom rozszerzony (Formuła 2015)Zadanie 14. (2 pkt)

Prawo stałości składu, ustalanie wzoru Rozpuszczalność substancji Oblicz

Węglan sodu występuje w postaci soli bezwodnej oraz w postaci hydratu zawierającego 63% masowych wody. Obie formy rozpuszczają się w wodzie. Uwodniony węglan sodu tworzy bezbarwne kryształy, które podczas ogrzewania uwalniają wodę krystalizacyjną i rozpuszczają się w niej.

Rozpuszczalność węglanu sodu (w przeliczeniu na sól bezwodną) w temperaturze 40°C jest równa 48,8 g na 100 g wody.

Na podstawie: J. Sawicka, A. Janich-Kilian, W. Cejner-Mania, G. Urbańczyk, Tablice chemiczne, Gdańsk 2015.

14.1. (0–1)

Wykonaj obliczenia i ustal wzór opisanego hydratu węglanu sodu.

Wzór hydratu:

14.2. (0–1)

Na podstawie obliczeń rozstrzygnij, czy węglan sodu zawarty w opisanym hydracie całkowicie rozpuści się w wodzie krystalizacyjnej w temperaturze 40°C.

Rozstrzygnięcie: Węglan sodu (rozpuści się / nie rozpuści się) całkowicie w uwolnionej wodzie krystalizacyjnej w temperaturze 40°C.

Matura Lipiec 2020, Poziom rozszerzony (Formuła 2015)Zadanie 11. (2 pkt)

Reakcje utleniania i redukcji - ogólne Właściwości roztworów i mieszanin Zamknięte (np. testowe, prawda/fałsz)

Sporządzono wodne roztwory siarczanu(IV) potasu i siarczanu(VI) potasu o takim samym stężeniu molowym. Jeden z tych roztworów przelano do trzech probówek oznaczonych numerem I, a drugi – do trzech probówek oznaczonych numerem II. Zadaniem uczniów było zidentyfikowanie przygotowanych roztworów. Trzech uczniów poprawnie zaprojektowało i wykonało doświadczenie, którego opis i wyniki przedstawiono w tabeli.

Opis doświadczenia Obserwacje
uczeń 1. Do probówki I i II dodałem kwas solny. W probówce I nie zaobserwowałem zmian. W probówce II wydzielał się gaz o ostrym zapachu.
uczeń 2. Do probówki I i II dodałem kilka kropli wodnego roztworu manganianu(VII) potasu. W probówce I roztwór przyjął fioletowe zabarwienie. W probówce II powstał brunatny osad.
uczeń 3. Do probówki I i II dodałem alkoholowy roztwór fenoloftaleiny. W probówce I nie zaobserwowałem zmian. W probówce II roztwór zabarwił się na malinowo.

11.1. (0–1)

Uzupełnij opis procesu sformułowany przez ucznia 2. Wybierz i zaznacz jedno właściwe określenie spośród podanych w każdym nawiasie.

Manganian(VII) potasu (utlenia / redukuje) jony obecne w roztworze w probówce (I / II). Jednym z produktów tej reakcji jest (tlenek manganu(II) / tlenek manganu(IV)).

11.2. (0–1)

Uzupełnij poniższe zdanie. Wybierz i zaznacz jedno właściwe określenie spośród podanych w nawiasie.

W celu oddzielenia trudno rozpuszczalnego produktu reakcji od pozostałych składników mieszaniny, która powstała w probówce II ucznia 2., należałoby zastosować (destylację / odparowanie / sączenie).

Matura Lipiec 2020, Poziom rozszerzony (Formuła 2015)Zadanie 9. (1 pkt)

Dysocjacja Napisz równanie reakcji

Kwas fosfonowy o wzorze sumarycznym H3PO3 jest kwasem dwuprotonowym, którego wzór można zapisać jako H2PHO3. Struktura cząsteczki tego kwasu jest następująca:

Na podstawie: A. Bielański, Podstawy chemii nieorganicznej, Warszawa 2010.

Napisz równanie reakcji ostatniego etapu dysocjacji kwasu H2PHO3 w wodzie w ujęciu teorii Brønsteda. Określ, jaką funkcję – kwasu czy zasady Brønsteda – pełni w tej reakcji woda.

Równanie reakcji:

Funkcja wody:

Matura Czerwiec 2021, Poziom rozszerzony (Formuła 2015)Zadanie 24. (2 pkt)

Dysocjacja Reakcje i właściwości kwasów i zasad Podaj/wymień

Poniżej przedstawiono równania protolizy (dysocjacji) wielostopniowej kwasu ortofosforowego(V) oraz wartości stałych dysocjacji tych procesów.

H3PO4 + H2O ⇄ H2PO4 + H3O+   Ka1 = 7,5 · 10−3
H2PO4 + H2O ⇄ HPO2–4 + H3O+   Ka2 = 6,2 · 10−9
HPO2–4+ H2O ⇄ PO3–4 + H3O+   Ka3 = 2,2 · 10−13

Na podstawie: A. Bielański, Podstawy chemii nieorganicznej, Warszawa 2004.

24.1. (0–1)

Uszereguj jony obecne w wodnym roztworze kwasu ortofosforowego(V) i powstające podczas protolizy (dysocjacji) tego kwasu według wzrastających stężeń. Napisz wzory tych jonów w odpowiedniej kolejności.

najmniejsze stężenie jonów
największe stężenie jonów

24.2. (0–1)

Napisz wzory tych jonów, obecnych w wodnym roztworze kwasu ortofosforowego(V), które zgodnie z teorią kwasów i zasad Brønsteda mogą pełnić w reakcjach chemicznych funkcję zarówno kwasu, jak i zasady.

Matura Czerwiec 2021, Poziom rozszerzony (Formuła 2015)Zadanie 20. (1 pkt)

Właściwości roztworów i mieszanin Podaj i uzasadnij/wyjaśnij

Przeprowadzono doświadczenie 1. zgodnie z poniższym schematem.

Następnie wykonano doświadczenie 2., do którego użyto roztworów tych samych kwasów – o takiej samej objętości i stężeniu jak roztwory użyte w doświadczeniu 1. W doświadczeniu 2. do roztworów dodano jednak inną sól – Na2CO3 – o masie 0,53 g.

Rozstrzygnij, czy po zakończeniu doświadczenia 1. z użyciem węglanu magnezu w każdej zlewce otrzymano mieszaninę jednorodną. Odpowiedź uzasadnij.

Zlewka I Zlewka II
Rozstrzygnięcie
Uzasadnienie

Matura Czerwiec 2021, Poziom rozszerzony (Formuła 2015)Zadanie 17. (3 pkt)

pH Stechiometryczny stosunek reagentów Podaj/zinterpretuj przebieg reakcji

Do trzech probówek wprowadzono takie same objętości wodnego roztworu wodorotlenku sodu (Vz) o trzech różnych stężeniach molowych (𝑐1, 𝑐2, 𝑐3) i dodano do nich po 2 krople roztworu oranżu metylowego. Do probówek dodano następnie, mieszając, takie same objętości kwasu solnego (Vk) o znanym stężeniu molowym (𝑐k). Przebieg doświadczenia zilustrowano na poniższym schemacie.

Po zakończeniu doświadczenia okazało się, że zmiana barwy roztworu nastąpiła tylko w probówce II.

17.1. (0–1)

Uzupełnij poniższą tabelę. Napisz, jaką barwę miał roztwór w probówce II przed reakcją i po zakończeniu reakcji.

Barwa roztworu w probówce II
przed reakcją po reakcji

17.2. (0–2)

Rozstrzygnij, czy na podstawie przeprowadzonego doświadczenia można jednoznacznie wskazać, w której probówce znajdował się:

  • roztwór NaOH o najwyższym stężeniu. Odpowiedź uzasadnij.

Rozstrzygnięcie:

Uzasadnienie:

  • roztwór NaOH o najniższym stężeniu. Odpowiedź uzasadnij.

Rozstrzygnięcie:

Uzasadnienie:

Matura Czerwiec 2021, Poziom rozszerzony (Formuła 2015)Zadanie 16. (3 pkt)

Miareczkowanie Podaj/wymień Zamknięte (np. testowe, prawda/fałsz)

Przeprowadzono doświadczenie, podczas którego do kolby zawierającej 100 cm3 wodnego roztworu jednoprotonowego kwasu HA dodawano porcjami wodny roztwór wodorotlenku sodu o stężeniu 0,1 mol · dm−3 i mierzono pH mieszaniny reakcyjnej. Podczas doświadczenia zachodziła reakcja opisana schematem:

HA + NaOH → NaA + H2O

Doświadczenie prowadzono w temperaturze 25°C. Jego przebieg zilustrowano poniższym wykresem, zwanym krzywą miareczkowania.

Po dodaniu takiej objętości roztworu wodorotlenku sodu, w jakiej znajdowała się liczba moli NaOH równa liczbie moli kwasu HA w roztworze wziętym do analizy, w układzie został osiągnięty punkt równoważnikowy (PR). W opisanym doświadczeniu pH w punkcie równoważnikowym było równe 8,6.

Krzywa miareczkowania może służyć do wyznaczenia wartości stałej dysocjacji kwasu (Ka), a przez to pozwala zidentyfikować kwas poddawany miareczkowaniu. Jedna z metod polega na wyznaczeniu tak zwanego punktu połowicznego zmiareczkowania (PP), w którym stężenie HA jest równe stężeniu A.

Stała równowagi dysocjacji kwasu HA opisana jest wyrażeniem:

Ka = [H3O+] ∙ [A][HA], czyli [H3O+] = Ka ∙ [HA][A]

Stężenie HA jest równe stężeniu A po dodaniu połowy objętości roztworu NaOH potrzebnej do osiągnięcia punktu równoważnikowego (PR). Wtedy:

[H3O+] = Ka, czyli
pH = –log [H3O+] = –logKa = pKa

Tak więc w punkcie połowicznego zmiareczkowania pH jest równe –logKa.

16.1. (0–2)

Odczytaj z wykresu krzywej miareczkowania i napisz wartość pH w punkcie połowicznego zmiareczkowania (PP). Który z wymienionych poniżej kwasów mógł być użyty w opisanym doświadczeniu? Wybierz i zaznacz jego wzór.

Wartość pH w punkcie połowicznego zmiareczkowania:
Wzór kwasu:

HClO
CH3COOH
HClO2

16.2. (0–1)

Oceń prawdziwość poniższych zdań. Zaznacz P, jeżeli zdanie jest prawdziwe, albo F – jeśli jest fałszywe.

1. Stężenie miareczkowanego kwasu wynosiło 0,2 mol · dm−3. P F
2. W punkcie połowicznego zmiareczkowania (PP) stężenie anionów wodorotlenkowych jest niższe niż stężenie kationów sodu. P F
3. W punkcie równoważnikowym (PR) w roztworze nie ma niezdysocjowanych cząsteczek kwasu HA. P F

Matura Czerwiec 2021, Poziom rozszerzony (Formuła 2015)Zadanie 15. (1 pkt)

Reakcje i właściwości kwasów i zasad Podaj i uzasadnij/wyjaśnij

Przeprowadzono doświadczenie, podczas którego do kolby zawierającej 100 cm3 wodnego roztworu jednoprotonowego kwasu HA dodawano porcjami wodny roztwór wodorotlenku sodu o stężeniu 0,1 mol · dm−3 i mierzono pH mieszaniny reakcyjnej. Podczas doświadczenia zachodziła reakcja opisana schematem:

HA + NaOH → NaA + H2O

Doświadczenie prowadzono w temperaturze 25°C. Jego przebieg zilustrowano poniższym wykresem, zwanym krzywą miareczkowania.

Po dodaniu takiej objętości roztworu wodorotlenku sodu, w jakiej znajdowała się liczba moli NaOH równa liczbie moli kwasu HA w roztworze wziętym do analizy, w układzie został osiągnięty punkt równoważnikowy (PR). W opisanym doświadczeniu pH w punkcie równoważnikowym było równe 8,6.

Po wykonaniu doświadczenia sformułowano następujący wniosek:
Na podstawie otrzymanych wyników można jednoznacznie stwierdzić, że kwas HA nie jest mocnym elektrolitem.

Rozstrzygnij, czy powyższy wniosek jest prawdziwy. Uzasadnij swoją odpowiedź – napisz w formie jonowej skróconej równanie reakcji ilustrujące równowagę, która ustaliła się w punkcie równoważnikowym. Użyj ogólnego wzoru kwasu HA.

Rozstrzygnięcie:

Równanie reakcji ilustrujące stan równowagi:

Matura Czerwiec 2021, Poziom rozszerzony (Formuła 2015)Zadanie 13. (2 pkt)

Reakcje i właściwości kwasów i zasad Napisz równanie reakcji

Skroplony amoniak jest rozpuszczalnikiem, który – podobnie jak woda – ulega autodysocjacji polegającej na przeniesieniu protonu między cząsteczkami rozpuszczalnika. Rezultatem tego procesu jest powstanie kationów NH+4 i anionów NH2.

Wszystkie substancje chemiczne, które w skroplonym amoniaku zwiększają stężenie kationów NH+4, w tych warunkach są kwasami, a te związki chemiczne, które w skroplonym amoniaku zwiększają stężenie anionów NH2, są zasadami. Zobojętnianie w skroplonym amoniaku polega na reakcji kationów NH+4 i anionów NH2 z wytworzeniem cząsteczek NH3.

Na podstawie: L. Kolditz (red.), Chemia nieorganiczna, Warszawa 1994.

Amidek cynku o wzorze Zn(NH2)2 nie rozpuszcza się w skroplonym amoniaku. Ten związek łatwo reaguje z chlorkiem amonu rozpuszczonym w skroplonym amoniaku, a także z amidkiem potasu o wzorze KNH2. Oznacza to, że amidek cynku ma charakter amfoteryczny. Produktem reakcji z amidkiem potasu – użytym w nadmiarze – jest jon kompleksowy o liczbie koordynacji równej 4, w którym jony amidkowe NH2 pełnią funkcję ligandów.

Na podstawie: J.D. Lee, Zwięzła chemia nieorganiczna, Warszawa 1999.

Napisz:

  • w formie jonowej skróconej równanie reakcji zachodzącej w skroplonym amoniaku między amidkiem cynku a chlorkiem amonu;
  • w formie cząsteczkowej równanie reakcji zachodzącej w skroplonym amoniaku między amidkiem cynku a amidkiem potasu użytym w nadmiarze.

Matura Czerwiec 2021, Poziom rozszerzony (Formuła 2015)Zadanie 12. (1 pkt)

Reakcje i właściwości kwasów i zasad Napisz równanie reakcji

Skroplony amoniak jest rozpuszczalnikiem, który – podobnie jak woda – ulega autodysocjacji polegającej na przeniesieniu protonu między cząsteczkami rozpuszczalnika. Rezultatem tego procesu jest powstanie kationów NH+4 i anionów NH2.

Wszystkie substancje chemiczne, które w skroplonym amoniaku zwiększają stężenie kationów NH+4, w tych warunkach są kwasami, a te związki chemiczne, które w skroplonym amoniaku zwiększają stężenie anionów NH2, są zasadami. Zobojętnianie w skroplonym amoniaku polega na reakcji kationów NH+4 i anionów NH2 z wytworzeniem cząsteczek NH3.

Na podstawie: L. Kolditz (red.), Chemia nieorganiczna, Warszawa 1994.

Napisz w formie cząsteczkowej równanie reakcji zobojętniania zachodzącej w skroplonym amoniaku między bromkiem amonu NH4Br a amidkiem wapnia Ca(NH2)2.

Matura Czerwiec 2021, Poziom rozszerzony (Formuła 2015)Zadanie 11. (1 pkt)

Dysocjacja Napisz równanie reakcji

Skroplony amoniak jest rozpuszczalnikiem, który – podobnie jak woda – ulega autodysocjacji polegającej na przeniesieniu protonu między cząsteczkami rozpuszczalnika. Rezultatem tego procesu jest powstanie kationów NH+4 i anionów NH2.

Wszystkie substancje chemiczne, które w skroplonym amoniaku zwiększają stężenie kationów NH+4, w tych warunkach są kwasami, a te związki chemiczne, które w skroplonym amoniaku zwiększają stężenie anionów NH2, są zasadami. Zobojętnianie w skroplonym amoniaku polega na reakcji kationów NH+4 i anionów NH2 z wytworzeniem cząsteczek NH3.

Na podstawie: L. Kolditz (red.), Chemia nieorganiczna, Warszawa 1994.

Napisz równanie autodysocjacji amoniaku – zastosuj definicję kwasu i zasady Brønsteda. Wpisz wzory odpowiednich drobin do schematu.

Informator CKE, Poziom rozszerzony (Formuła 2023)Zadanie 53. (1 pkt)

Stężenia roztworów Oblicz

Jakość gleb zależy m.in. od zawartości tzw. próchnicy, stanowiącej mieszaninę związków chemicznych pochodzących z rozkładu szczątków organicznych. Sposób określenia w przybliżeniu zawartości próchnicy w glebie polega na ilościowym utlenieniu związków organicznych, których głównym składnikiem jest węgiel.

Utlenianie węgla zawartego w związkach organicznych można przeprowadzić za pomocą dichromianu(VI) potasu, w środowisku kwasu siarkowego(VI) z dodatkiem siarczanu(VI) rtęci(II) jako katalizatora (reakcja 1.), co w uproszczeniu można zilustrować równaniem:

3C + 2K2Cr2O7 + 8H2SO4 T, … katalizator 3CO2 + 2K2SO4 + 2Cr2(SO4)3 + 8H2O

W tej metodzie stosuje się nadmiar dichromianu(VI), a następnie – w obecności wskaźnika – utleniacz dodany w nadmiarze poddaje się reakcji z jonami żelaza Fe2+ jako reduktorem (reakcja 2.).

6Fe2+ + Cr2O2−7 + 14H+ → 6Fe3+ + 2Cr3+ + 7H2O

Jest to tzw. miareczkowanie reduktometryczne, podczas którego roztwór soli żelaza(II) o znanym stężeniu znajduje się w biurecie. Ten roztwór dodaje się stopniowo do kolby z utleniaczem i na końcu dokładnie odczytuje, jaka jego objętość została zużyta w reakcji.

Do przygotowania roztworu soli żelaza(II) najczęściej stosuje się tzw. sól Mohra o wzorze (NH4)2SO4·FeSO4·6H2O.

Oblicz masę próbki soli Mohra, którą trzeba odważyć, żeby w kolbie miarowej o pojemności 100 cm3 przygotować roztwór o stężeniu jonów Fe2+ równym 0,1 mol ∙ dm–3.

Informator CKE, Poziom rozszerzony (Formuła 2023)Zadanie 36. (4 pkt)

Miareczkowanie Oblicz

Jedną z metod potencjometrycznych jest miareczkowanie potencjometryczne, w którym roztwór badany (analit) jest elementem odpowiednio dobranej elektrody wskaźnikowej.

Przykładem miareczkowania potencjometrycznego jest oznaczanie stężenia anionów halogenkowych za pomocą mianowanego roztworu azotanu(V) srebra. W tym celu buduje się ogniwo złożone z elektrody odniesienia i elektrody halogenosrebrowej – jako elektrody wskaźnikowej, której częścią jest analit.

Działanie elektrody halogenosrebrowej opisuje równanie (X oznacza symbol halogenu):

AgX(s) + e ⇄ Ag(s) + X(aq)

Potencjał tej elektrody zależy od stężenia anionów halogenkowych, które zmienia się w miarę dodawania titranta, ponieważ te jony tworzą z jonami srebra związki trudno rozpuszczalne w wodzie. Potencjał elektrody odniesienia jest niezależny od stężenia jonów w badanym roztworze, więc SEM ogniwa zależy tylko od stężenia anionów halogenkowych w analicie, co opisuje równanie:

SEM = const − 0,059log cX (w temperaturze 298 K)

Na podstawie: W. Szczepaniak, Metody instrumentalne w analizie chemicznej, Warszawa 2008 oraz A. Skoog, D.M. West, F.J. Holler, S.R. Crouch, Podstawy chemii analitycznej, Warszawa 2007.

Przeprowadzono miareczkowanie potencjometryczne w celu oznaczenia stężenia anionów chlorkowych i jodkowych w badanym roztworze.

Próbkę roztworu o objętości V0 = 10,00 cm3 rozcieńczono wodą do objętości 50,00 cm3. Ten rozcieńczony roztwór stanowił analit i został użyty jako część halogenosrebrowej elektrody wskaźnikowej. Z tej elektrody oraz elektrody odniesienia zbudowano ogniwo, po czym zmierzono jego SEM. Następnie do analitu stopniowo wkraplano roztwór azotanu(V) srebra o stężeniu cAgNO3 = 0,05 mol ⋅ dm3. Po dodaniu każdej porcji titranta mierzono SEM ogniwa. W czasie miareczkowania wytrącały się kolejno osady halogenków srebra, czemu towarzyszyły dwie duże zmiany mierzonej siły elektromotorycznej odpowiadające dwóm punktom równoważnikowym miareczkowania.

Punkt równoważnikowy I odpowiadał momentowi, w którym liczba dodanych moli jonów Ag+ była równa liczbie moli jonów halogenkowych wytrącających się jako pierwsze. Analogicznie przebiegało oznaczenie drugiego rodzaju jonów halogenkowych i momentowi, w którym zaszła równość liczb moli, odpowiadał punkt równoważnikowy II.

Aby wyznaczyć objętość titranta w I i II punkcie równoważnikowym miareczkowania, dla każdej dodanej porcji titranta ΔVtitranta obliczono zmianę siły elektromotorycznej ogniwa ΔSEM, a następnie sporządzono wykres ΔSEMΔVtitranta jako funkcji Vtitranta.

W temperaturze 298 K iloczyn rozpuszczalności chlorku srebra Kso[AgCl] = 1,6 ∙ 10−10, a jodku srebra – KSO [AgI] = 1,5 ∙ 10−16.

Na podstawie: K.-H. Lautenschläger, W. Schröter, A. Wanninger, Nowoczesne kompendium chemii, Warszawa 2007.

Oblicz stężenie molowe jonów chlorkowych w roztworze, którego próbkę o objętości V0 = 10,00 cm3 pobrano do miareczkowania.

Informator CKE, Poziom rozszerzony (Formuła 2023)Zadanie 30. (4 pkt)

Dysocjacja Uzupełnij/narysuj wykres, schemat lub tabelę

Woda ciężka (tlenek deuteru, D2O), której cząsteczki zawierają deuter – izotop wodoru 2H, podobnie jak zwykła woda, ulega odwracalnemu procesowi autodysocjacji opisanemu równaniem:

2D2O ⇄ D3O+ + OD.

Proces autodysocjacji można opisać stałą dysocjacji KD2O zależną od temperatury. Wygodnym sposobem posługiwania się stałą dysocjacji jest wyrażenie jej wartości w formie zlogarytmowanej: pKD2O = − logKD2O .

Zestawienie wartości pKD2O w różnych temperaturach podano w tabeli.

Temperatura, °C 10 20 30 40 50
pKD2O 15,44 15,05 14,70 14,39 14,10
Na podstawie: D.R. Lide, CRC Handbook of Chemistry and Physics, CRC Press 1990 oraz A.K. Covington, R.A. Robinson, R.G. Bates, The Ionization Constant of Deuterium Oxide from 5 to 50°, ,,The Journal of Physical Chemistry”, 1966, 70 (12), s. 3820–3824

Wartość pKH2O (pKw) dla procesu autodysocjacji wody zwykłej w temperaturze 25°C wynosi 14,00.

Narysuj wykres zależności pKD2O od temperatury i oblicz stężenie jonów OD w ciężkiej wodzie w temperaturze 25°C. Rozstrzygnij, który proces dysocjacji – D2O czy H2O – zachodzi w większym stopniu w temperaturze 25°C.

Obliczenia:

Biomedica 2022, Poziom rozszerzony (Formuła 2015)Zadanie 15. (1 pkt)

Miareczkowanie Oblicz

Podczas miareczkowania szczawianu sodu Na2C2O4 roztworem KMnO4 zachodzą następujące reakcje redoks:

MnO4− + 5e + 8H+ ⇄ Mn2+ + 4H2O
C2O2−4 ⇄ 2CO2 + 2e

Wykorzystując powyższe reakcje, oblicz stężenie molowe roztworu nadmanganianu potasu wiedząc, że na zmiareczkowanie odważki 0,24 g szczawianu sodu zużyto 38 cm3 roztworu KMnO4. Wynik zaokrąglij do trzech miejsc po przecinku.

To zadanie pochodzi ze zbioru matura 2022 wydawnictwa Biomedica
Kup pełny zbiór zadań

Strony