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.
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 tabeli zebrano wybrane właściwości fizykochemiczne kwasu sorbowego i sorbinianiu
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.
o równych objętościach. Do każdej zlewki wprowadzono jednakową porcję stałego węglanu
wapnia. Zawartość zlewek wymieszano i odstawiono. Stwierdzono, że w żadnej zlewce
węglan wapnia nie uległ całkowitemu rozpuszczeniu. Temperatura wszystkich roztworów
po zakończeniu doświadczenia wynosiła 25 °C.
18.1. (0–1)
Oblicz stężenie molowe jonów Ca2+ w roztworze otrzymanym w zlewce A po
zakończeniu doświadczenia.
18.2. (0–2)
Rozstrzygnij, w której ze zlewek (A, B czy C) po zakończeniu doświadczenia znajdował
się roztwór o największym stężeniu jonów Ca2+, a w której – roztwór o najmniejszym
stężeniu jonów Ca2+. Zaznacz poprawną odpowiedź w każdym nawiasie i uzasadnij
swoje stanowisko. W uzasadnieniu najmniejszego stężenia jonów Ca2+ odwołaj się do
procesu równowagowego zachodzącego w roztworze.
Najwięcej jonów Ca2+ znajdowało się w roztworze otrzymanym w zlewce (A / B / C).
Uzasadnienie:
Najmniej jonów Ca2+ znajdowało się w roztworze otrzymanym w zlewce (A / B / C).
Uzasadnienie:
Poniżej przedstawiono informacje pozwalające porównać moc trzech substancji, które
wykazują kwasowy charakter chemiczny w roztworach wodnych (𝑇 = 25 °C, 𝑝 = 1000 hPa):
Substancja (H2X)
p𝐾𝑎1
p𝐾𝑎2
benzeno-1,2-diol, C6H4(OH)2
9,34
12,6
kwas butanodiowy, HOOC–(CH2)2–COOH
4,21
5,64
tlenek siarki(IV), SO2 (aq, nas.), [H2SO3]
1,85
7,20
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 wyraźne zmiany wartości pH, zwane skokiem miareczkowania.
Schemat przedstawia zmiany barwy wskaźnika kwasowo-zasadowego – błękitu tymolowego
– w roztworach o różnej wartości pH (zakresy zmiany barwy: 1,2– 2,8 oraz 8,0– 9,6):
Na podstawie: W.M. Haynes, CRC Handbook of Chemistry and Physics, 97th edition, 2016.
Przeanalizuj krzywe miareczkowania i rozstrzygnij, czy można odróżnić wszystkie
badane roztwory przy użyciu błękitu tymolowego po wprowadzeniu 4 i 14 cm3 titranta.
Zaznacz słowo TAK albo NIE przy każdym stwierdzeniu.
Po wprowadzeniu 4 cm3 titranta możliwe jest odróżnienie analitów.
TAK
NIE
Po wprowadzeniu 14 cm3 titranta możliwe jest odróżnienie analitów.
Poniżej przedstawiono informacje pozwalające porównać moc trzech substancji, które
wykazują kwasowy charakter chemiczny w roztworach wodnych (𝑇 = 25 °C, 𝑝 = 1000 hPa):
Substancja (H2X)
p𝐾𝑎1
p𝐾𝑎2
benzeno-1,2-diol, C6H4(OH)2
9,34
12,6
kwas butanodiowy, HOOC–(CH2)2–COOH
4,21
5,64
tlenek siarki(IV), SO2 (aq, nas.), [H2SO3]
1,85
7,20
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 wyraźne zmiany wartości pH, zwane skokiem miareczkowania.
Schemat przedstawia zmiany barwy wskaźnika kwasowo-zasadowego – błękitu tymolowego
– w roztworach o różnej wartości pH (zakresy zmiany barwy: 1,2– 2,8 oraz 8,0– 9,6):
Na podstawie: W.M. Haynes, CRC Handbook of Chemistry and Physics, 97th edition, 2016.
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 przedstawiono informacje pozwalające porównać moc trzech substancji, które
wykazują kwasowy charakter chemiczny w roztworach wodnych (𝑇 = 25 °C, 𝑝 = 1000 hPa):
Substancja (H2X)
p𝐾𝑎1
p𝐾𝑎2
benzeno-1,2-diol, C6H4(OH)2
9,34
12,6
kwas butanodiowy, HOOC–(CH2)2–COOH
4,21
5,64
tlenek siarki(IV), SO2 (aq, nas.), [H2SO3]
1,85
7,20
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 wyraźne zmiany wartości pH, zwane skokiem miareczkowania.
Schemat przedstawia zmiany barwy wskaźnika kwasowo-zasadowego – błękitu tymolowego
– w roztworach o różnej wartości pH (zakresy zmiany barwy: 1,2– 2,8 oraz 8,0– 9,6):
Na podstawie: W.M. Haynes, CRC Handbook of Chemistry and Physics, 97th edition, 2016.
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 wymienione roztwory 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.
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).
9.1. (0–1)
Wygląd zawartości probówki 1. po dodaniu do niej roztworu
fenoloftaleiny pokazano na zdjęciu.
Wpisz do schematu wzory odpowiednich drobin tak,
aby powstało równanie procesu decydującego o odczynie
roztworu w probówce 1. Zastosuj definicję kwasu i zasady
Brønsteda.
9.2. (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.
