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.
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.
kwasu octowego (etanowego) o stężeniu 0,5 mol ∙ dm−3
wodorotlenku baru o pH = 11
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).
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
Wpisz do schematu wzory odpowiednich drobin, tak aby powstało równanie procesu
decydującego o odczynie roztworu fenolanu sodu. Zastosuj definicję kwasu i zasady
Brønsteda.
