1. Strona główna
  2. Zadania maturalne z chemii

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 Czerwiec 2016, Poziom rozszerzony (Formuła 2015) - Zadanie 21. (2 pkt)

Roztwory i reakcje w roztworach wodnych - ogólne Podaj i uzasadnij/wyjaśnij

Kwas ortofosforowy(V) jest kwasem trójprotonowym o średniej mocy. Kwas ten tworzy sole: diwodoroortofosforany(V), np. Ca(H2PO4)2, wodoroortofosforany(V), np. Na2HPO4 i ortofosforany(V), np. Na3PO4. Diwodoroortofosforany(V) są dobrze rozpuszczalne w wodzie. Spośród wodoroortofosforanów(V) i ortofosforanów(V) rozpuszczalne są tylko fosforany litowców z wyjątkiem odpowiednich soli litu.

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

Fosforany w roztworach wodnych ulegają hydrolizie anionowej, która polega na dysocjacji zasadowej anionów: PO3−4, HPO−24 i H2PO−4. Poniżej przedstawiono równania dysocjacji kwasowej i dysocjacji zasadowej jonów H2PO−4 i HPO−24 oraz odpowiadające im stałe dysocjacji kwasowej (Ka) i stałe dysocjacji zasadowej (Kb).

Równanie dysocjacji kwasowej Ka Równanie dysocjacji zasadowej Kb
H2PO−4 ⇄ HPO2−4 + H+ 6,3 · 10−8 H2PO−4 + H2O ⇄ H3PO4 + OH− 1,6 · 10−12
HPO2−4 ⇄ PO3−4 + H+ 5,0 · 10−13 HPO2−4 + H2O ⇄ H2PO−4 + OH− 1,6 · 10−7
Na podstawie: A. Bielański, Podstawy chemii nieorganicznej, Warszawa 2004
oraz A. Hulanicki, Reakcje kwasów i zasad w chemii analitycznej, Warszawa 2012.

Trzej uczniowie mieli za zadanie określić odczyn wodnych roztworów: K3PO4, K2HPO4 i KH2PO4,. Poniżej przedstawiono odpowiedzi uczniów.

Uczeń I: Roztwory wszystkich wymienionych soli mają odczyn zasadowy, ponieważ te sole ulegają hydrolizie anionowej.

Uczeń II: Najbardziej zasadowy jest roztwór K3PO4, mniej zasadowy – roztwór KH2PO4. Roztwór K2HPO4 ma odczyn słabo kwasowy.

Uczeń III: Najbardziej zasadowy jest roztwór K3PO4, mniej zasadowy – roztwór K2HPO4. Roztwór KH2PO4 ma odczyn słabo kwasowy.

Napisz, który uczeń poprawnie określił odczyn wodnych roztworów K3PO4, K2HPO4 i KH2PO4, oraz – na podstawie podanych informacji – uzasadnij jego odpowiedź (odnieś się do roztworów trzech soli).

Poprawnie określił odczyn roztworów uczeń

Uzasadnienie:
Roztwór K3PO4

Roztwór K2HPO4

Roztwór KH2PO4

Matura Czerwiec 2016, Poziom rozszerzony (Formuła 2015) - Zadanie 9. (2 pkt)

Reakcje i właściwości kwasów i zasad Podaj/wymień Napisz równanie reakcji

Przeprowadzono doświadczenie, którego przebieg zilustrowano na poniższym schemacie.

W niektórych probówkach zaszła wyłącznie reakcja opisana równaniem:

H3O+ + OH− → 2H2O

9.1. (0–1)

Podaj numery probówek, w których zaszły również inne reakcje niż opisana powyższym równaniem.

9.2. (0–1)

Napisz w formie jonowej równania pozostałych reakcji, czyli tych, które nie są opisane powyższym równaniem.

Matura Czerwiec 2016, Poziom rozszerzony (Formuła 2015) - Zadanie 6. (1 pkt)

Reakcje i właściwości kwasów i zasad Narysuj/zapisz wzór

Roztwory wodne niektórych soli glinu wykazują odczyn kwasowy. Według teorii Arrheniusa przyczyną tego zjawiska jest hydroliza soli słabej zasady i mocnego kwasu. Zgodnie z teorią Brønsteda przemiana ta jest reakcją typu kwas – zasada, zachodzącą według równania:

Al(H2O)3+6 + H2O ⇄ Al(H2O)5(OH)2+ + H3O+

Dla reakcji przedstawionej powyższym równaniem napisz wzory kwasów i zasad tworzących w tej przemianie sprzężone pary zgodnie z teorią kwasów i zasad Brønsteda–Lowry’ego.

Para 1. Para 2.
kwas: zasada:
sprzężona zasada:
sprzężony kwas:

Matura Maj 2023, Poziom rozszerzony (Formuła 2015) - Zadanie 19. (1 pkt)

Rozpuszczalność substancji Uzupełnij/narysuj wykres, schemat lub tabelę

Dane w poniższej tabeli pokazują zależność rozpuszczalności amoniaku w wodzie od temperatury.
Temperatura, °C 20 40 60 80
Rozpuszczalność, g w 100 g wody 51 34 23 16

Narysuj krzywą rozpuszczalności amoniaku w wodzie w zakresie temperatury od 20 °C do 80 °C i odczytaj – w zaokrągleniu do jedności – wartość rozpuszczalności tego gazu w temperaturze 68 °C. Rozpuszczalność amoniaku w wodzie w podanym zakresie temperatury jest funkcją malejącą.

Rozpuszczalność amoniaku w temperaturze 68 °C: g w 100 g wody.

Matura Maj 2023, Poziom rozszerzony (Formuła 2015) - Zadanie 16. (1 pkt)

pH Zamknięte (np. testowe, prawda/fałsz)

Przygotowano wodne roztwory następujących substancji:

  1. kwasu azotowego(V) o stężeniu 0,5 mol ∙ dm−3
  2. kwasu octowego (etanowego) o stężeniu 0,5 mol ∙ dm−3
  3. wodorotlenku baru o pH = 11
  4. wodorotlenku potasu o pH = 11.

Uzupełnij poniższe zdania. Wybierz i zaznacz jedną odpowiedź spośród podanych w każdym nawiasie.

Wartość pH roztworu kwasu azotowego(V) jest (większa niż / mniejsza niż / taka sama jak) wartość pH roztworu kwasu octowego.
Spośród roztworów o odczynie zasadowym mniejsze stężenie molowe ma roztwór numer (3 / 4).

Matura Maj 2023, Poziom rozszerzony (Formuła 2015) - Zadanie 15. (1 pkt)

pH Podaj/wymień

Wymieszano po dwa wodne roztwory różnych soli o stężeniu ok. 0,5 mol ∙ dm−3. W ten sposób otrzymano roztwory A i B, których skład podany jest w poniższej tabeli.

Roztwór A Roztwór B
NH+4, Ca2+, Cl–, NO–3 Na+, K+, SO2–3, Br–

Określ odczyn roztworów A i B.

Odczyn roztworu A:

Odczyn roztworu B:

Matura Maj 2023, Poziom rozszerzony (Formuła 2015) - Zadanie 14. (2 pkt)

pH Oblicz

W temperaturze 25 °C rozpuszczalność amoniaku w wodzie jest równa 46 g w 100 g wody.

Na podstawie: K. H. Lautenschläger i in., Nowoczesne kompendium chemii, Warszawa 2007.

Oblicz pH wodnego roztworu amoniaku nasyconego w tej temperaturze, jeżeli jego gęstość jest równa 0,91 g ∙ cm–3. Wynik końcowy zaokrąglij do pierwszego miejsca po przecinku.

Matura Maj 2023, Poziom rozszerzony (Formuła 2015) - Zadanie 13. (2 pkt)

Miareczkowanie 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:

Matura Maj 2023, Poziom rozszerzony (Formuła 2015) - Zadanie 12. (2 pkt)

Reakcje i właściwości kwasów i zasad Napisz równanie reakcji Podaj/zinterpretuj przebieg reakcji

Przeprowadzono doświadczenie, w którym do dwóch probówek z wodnym roztworem Na2SO3 dodano:

  • do probówki 1. – kilka kropel roztworu fenoloftaleiny
  • do probówki 2. – nadmiar stężonego HCl (aq).

12.1. (0–1)

Zawartość probówki 1., po dodaniu do niej roztworu fenoloftaleiny, zabarwiła się na kolor czerwonoróżowy (malinowy).

Wpisz do schematu wzory odpowiednich drobin tak, aby powstało równanie procesu decydującego o odczynie roztworu w probówce 1. Zastosuj definicję kwasu i zasady Brønsteda.

12.2. (0–1)

Napisz, co zaobserwowano podczas doświadczenia w probówce 2. po dodaniu odczynnika. Napisz w formie jonowej skróconej równanie reakcji, która była przyczyną zaobserwowanych zmian.

Obserwacje:

Równanie reakcji:

Matura Maj 2023, Poziom rozszerzony (Formuła 2015) - Zadanie 10. (4 pkt)

Sole Właściwości roztworów i mieszanin Zaprojektuj doświadczenie Zamknięte (np. testowe, prawda/fałsz)

Sole można otrzymać m.in. w reakcjach:

  1. soli kwasu I z kwasem II mocniejszym od kwasu I
  2. wodorotlenku z tlenkiem kwasowym.

10.1. (0–3)

Uzupełnij schemat doświadczenia (s. 9), w którym można otrzymać:

  • w kolbie rozpuszczalną w wodzie sól metodą 1.
  • w probówce nierozpuszczalną sól metodą 2.

Wzory użytych odczynników wybierz spośród następujących:

KOH (aq)
HCl (aq)
C6H5OH
Ba(OH)2 (aq)
Na2CO3 (aq)
(NH4)3PO4 (aq)

Następnie napisz w formie jonowej równania reakcji, które zaszły w kolbie oraz w probówce podczas tego doświadczenia.

Równanie reakcji zachodzącej w kolbie:

Równanie reakcji zachodzącej w probówce:

10.2. (0–1)

Podczas opisanego doświadczenia dodano z wkraplacza do kolby stechiometryczną ilość reagenta.

Spośród czynności, których nazwy podano poniżej, wybierz tę, którą należy wykonać w celu wyodrębnienia jonowego produktu reakcji z mieszaniny poreakcyjnej, powstałej w kolbie. Zaznacz jej nazwę.

odparowanie pod wyciągiem
odwirowanie
sączenie

Matura Maj 2023, Poziom rozszerzony (Formuła 2015) - Zadanie 9. (1 pkt)

Dysocjacja Podaj i uzasadnij/wyjaśnij

W wodnych roztworach słabych kwasów jednoprotonowych zachodzi dysocjacja. Dla danej wartości stężenia molowego roztworu i w danej temperaturze ustala się stan równowagi między cząsteczkami i jonami obecnymi w roztworze.

Na poniższym wykresie przedstawiono zależność stopnia dysocjacji (α) dwóch kwasów jednoprotonowych HX i HQ od stężenia molowego roztworu w temperaturze 20 °C.

Rozstrzygnij, na podstawie analizy danych zamieszczonych na wykresie, który kwas (HX czy HQ) jest mocniejszy. Zaznacz jego wzór. Odpowiedź uzasadnij.

HX
HQ

Uzasadnienie:

Matura Czerwiec 2023, Poziom rozszerzony (Formuła 2015) - Zadanie 31. (1 pkt)

Reakcje i właściwości kwasów i zasad Podaj i uzasadnij/wyjaśnij

Przeciwutleniacze i konserwanty to ważne dodatki do żywności. Przeciwutleniacze zawierają w swoich cząsteczkach takie elementy budowy, które mogą ulegać utlenianiu, dzięki czemu zapobiegają utlenianiu innych substancji. Z kolei działanie konserwantów polega na dezaktywacji enzymów oraz na zahamowaniu rozwoju drobnoustrojów. Jako konserwantów można używać kwasu sorbowego oraz jego soli, sorbinianów: sodu, potasu, wapnia. Wzór kwasu sorbowego podano poniżej:

W poniższej tabeli zebrano kilka ważniejszych właściwości fizykochemicznych dla kwasu sorbowego i sorbinaniu potasu.

Właściwość Kwas sorbowy Sorbinian potasu
barwa i stan skupienia białe ciało stałe białe ciało stałe
temperatura topnienia, °C 134,5 270 (rozkład)
temperatura wrzenia, °C 228 (rozkład) ⸺
rozpuszczalność w wodzie, g/100 g; 25°C ok. 0,17 ok. 58,5

Wartość 𝐾a dla kwasu sorbowego wynosi 1,7 ∙ 10–5.

Na podstawie: Z.E. Sikorski (red.), Chemia żywności, Warszawa 2007
oraz W. Grajek (red.), Przeciwutleniacze w żywności, Warszawa 2007.

Wybierz i zaznacz nazwę odczynnika, który wprowadzony w postaci roztworu pozwoli odróżnić wodny roztwór kwasu sorbowego i wodny roztwór sorbinianu potasu o jednakowych stężeniach. Odpowiedź uzasadnij.

brom   fenoloftaleina

Uzasadnienie:

Matura Czerwiec 2023, Poziom rozszerzony (Formuła 2015) - Zadanie 21. (2 pkt)

Stężenia roztworów Oblicz

Zmieszano 500 cm3 wodnego roztworu wodorotlenku sodu o nieznanym stężeniu 𝑐 (roztwór A) i 250 cm3 wodnego roztworu wodorotlenku sodu o stężeniu 0,10 mol ∙ dm−3 (roztwór B). W temperaturze 25 °C pH otrzymanego roztworu C wynosiło 12,7.

Oblicz stężenie molowe c roztworu A wodorotlenku sodu. Przyjmij, że objętość powstałego roztworu jest sumą objętości użytych roztworów. Wynik podaj z odpowiednią jednostką.

Matura Czerwiec 2023, Poziom rozszerzony (Formuła 2015) - Zadanie 18. (3 pkt)

Rozpuszczalność substancji Uzupełnij/narysuj wykres, schemat lub tabelę Oblicz

Rozpuszczalność soli X w wodzie wzrasta ze wzrostem temperatury, co pokazują dane zamieszczone w poniższej tabeli.
Temperatura, °C 0 20 40 60 80 100
Rozpuszczalność, g w 100 g wody 5 12 26 47 71 96
Na podstawie: W. Mizerski, Tablice chemiczne, Warszawa 2013.

18.1. (0–1)

Narysuj krzywą rozpuszczalności soli X w zakresie temperatury 0 °C– 100 °C i odczytaj z niego wartość rozpuszczalności w temperaturze 70 °C. Rozpuszczalność soli X jest funkcją rosnącą w całym podanym zakresie temperatury.

Rozpuszczalność soli X w temperaturze 70 °C: g w 100 g wody.

18.2. (0–2)

Oblicz, ile gramów soli X wykrystalizowało, gdy z 300 g roztworu nasyconego w temperaturze 80 °C odparowała woda o masie 25 g. Wynik podaj w zaokrągleniu do jedności.

Matura Czerwiec 2023, Poziom rozszerzony (Formuła 2015) - Zadanie 15. (1 pkt)

Miareczkowanie Uzupełnij/narysuj wykres, schemat lub tabelę

Poniżej podano wartości stałych dysocjacji (𝑇 = 25 °C, 𝑝 = 1000 hPa) trzech substancji, które wykazują kwasowy charakter chemiczny w roztworach wodnych:

Substancja (H2X) 𝐾a1 𝐾a2
benzeno-1,2-diol, C6H4(OH)2 4,57 ∙ 10−10 2,51 ∙ 10−13
kwas butanodiowy, HOOC–(CH2)2–COOH 6,16 ∙ 10−5 2,29 ∙ 10−6
tlenek siarki(IV), SO2 (aq, nas.), [H2SO3] 1,41 ∙ 10−2 6,31 ∙ 10−8

Próbkę wodnego roztworu każdej z substancji (analitu) o objętości 10,0 cm3 i stężeniu molowym 0,020 mol ∙ dm–3, umieszczano w kolbie i miareczkowano roztworem titranta: NaOH (aq) o stężeniu molowym 0,020 mol ∙ dm–3. Krzywe miareczkowania oznaczone literami A, B i C przedstawiono na wykresie.

Punkt równoważnikowy (PR) to punkt na krzywej miareczkowania odpowiadający takiej ilości titranta, która jest równoważna stechiometrycznej ilości analitu. W pobliżu PR podczas miareczkowania zachodzą zwykle wyraźnie zmiany wartości pH, zwane skokiem miareczkowania.

W wodnych roztworach kwasów diprotonowych (H2X) oraz podczas miareczkowania ich roztworów za pomocą NaOH (aq) zachodzi wiele procesów, np.:

Proces Równanie
I H2X + H2O ⇄ HX– + H3O+
II HX– + H2O ⇄ X2– + H3O+
III HX– + H2O ⇄ H2X + OH–
IV X2– + H2O ⇄ HX– + OH–

Na podstawie krzywej miareczkowania oznaczonej literą C wskaż, który z procesów I–IV decyduje o pH roztworu obecnego w kolbie, w różnych momentach miareczkowania. Uzupełnij poniższą tabelę. Wpisz numer procesu lub numery procesów.

Proces decydujący o pH układu:
przed wprowadzeniem NaOH
po wprowadzeniu 10 cm3 roztworu NaOH
po wprowadzeniu 20 cm3 roztworu NaOH

Matura Czerwiec 2023, Poziom rozszerzony (Formuła 2015) - Zadanie 14. (1 pkt)

Miareczkowanie Zamknięte (np. testowe, prawda/fałsz)

Poniżej podano wartości stałych dysocjacji (𝑇 = 25 °C, 𝑝 = 1000 hPa) trzech substancji, które wykazują kwasowy charakter chemiczny w roztworach wodnych:

Substancja (H2X) 𝐾a1 𝐾a2
benzeno-1,2-diol, C6H4(OH)2 4,57 ∙ 10−10 2,51 ∙ 10−13
kwas butanodiowy, HOOC–(CH2)2–COOH 6,16 ∙ 10−5 2,29 ∙ 10−6
tlenek siarki(IV), SO2 (aq, nas.), [H2SO3] 1,41 ∙ 10−2 6,31 ∙ 10−8

Próbkę wodnego roztworu każdej z substancji (analitu) o objętości 10,0 cm3 i stężeniu molowym 0,020 mol ∙ dm–3, umieszczano w kolbie i miareczkowano roztworem titranta: NaOH (aq) o stężeniu molowym 0,020 mol ∙ dm–3. Krzywe miareczkowania oznaczone literami A, B i C przedstawiono na wykresie.

Punkt równoważnikowy (PR) to punkt na krzywej miareczkowania odpowiadający takiej ilości titranta, która jest równoważna stechiometrycznej ilości analitu. W pobliżu PR podczas miareczkowania zachodzą zwykle wyraźnie zmiany wartości pH, zwane skokiem miareczkowania.

Oceń, prawdziwość poniższych zdań. Zaznacz P, jeśli zdanie jest prawdziwe, albo F – jeśli jest fałszywe.
1. Krzywa C obrazuje zmiany pH podczas miareczkowania najmocniejszego kwasu, a krzywa A – zmiany pH podczas miareczkowania kwasu pośredniej mocy spośród wymienionych. P F
2. W przebiegu krzywej B jest widoczny jeden skok miareczkowania, a pH w punkcie równoważnikowym miareczkowania okazuje się większe od 7. P F

Matura Czerwiec 2023, Poziom rozszerzony (Formuła 2015) - Zadanie 12. (1 pkt)

pH Uzupełnij/narysuj wykres, schemat lub tabelę

Do probówek oznaczonych numerami 1.–4. wprowadzono wodne roztwory czterech substancji chemicznych: wodorotlenku baru, manganianu(VII) potasu, fenolanu sodu i chlorku żelaza(III). Stężenie molowe każdego roztworu wynosiło 0,10 mol ∙ dm–3.

Uporządkuj roztwory znajdujące się w probówkach według wzrastającego pH. Uzupełnij poniższy schemat. Wpisz w wolne pola wzory substancji znajdujących się w roztworach.

Strony