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 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 (V_z) 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 (V_k) o znanym stężeniu molowym (𝑐_k). 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 (K_a), 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:

K_a = [H₃O⁺] ∙ [A⁻][HA], czyli [H₃O⁺] = K_a ∙ [HA][A⁻]

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

[H₃O⁺] = K_a, czyli
pH = –log [H₃O⁺] = –logK_a = pK_a

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

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

HA + NaOH → NaA + H₂O

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

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 NH⁻₂.

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 NH⁻₂, są zasadami. Zobojętnianie w skroplonym amoniaku polega na reakcji kationów NH⁺₄ i anionów NH⁻₂ 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 NH⁻₂ 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

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

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

W analizie potencjometrycznej wykorzystuje się zależność potencjału odpowiednich elektrod od stężenia jonów oznaczanych. Pomiary potencjometryczne polegają na mierzeniu SEM ogniwa zestawionego z dwóch półogniw: tzw. elektrody wskaźnikowej, zanurzonej w badanym roztworze, oraz tzw. elektrody odniesienia, zanurzonej w roztworze o niezmiennym składzie, której potencjał w warunkach pomiaru pozostaje stały.

Rozróżnia się dwa główne typy elektrod. Elektrody pierwszego rodzaju to elektrody odwracalne względem kationu: są zbudowane z metalu i są w równowadze z roztworem zawierającym jony tego metalu (M oznacza symbol metalu):

M(s) + ⇄ Mⁿ⁺(aq) + 𝑛e^–

Elektrody drugiego rodzaju są odwracalne względem anionu, tworzącego z metalem elektrody trudno rozpuszczalny związek. Elektrodą drugiego rodzaju jest elektroda halogenosrebrowa. Działanie tej elektrody opisuje równanie (X oznacza symbol halogenu):

AgX(s) + e^– ⇄ Ag(s) + X^–(aq)

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.

Jedną z metod potencjometrycznych jest miareczkowanie potencjometryczne. 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. Z elektrody srebrowej jako elektrody wskaźnikowej oraz elektrody halogenosrebrowej jako elektrody odniesienia zbudowano ogniwo, po czym zmierzono jego SEM. Następnie do analitu stopniowo wkraplano roztwór azotanu(V) srebra o stężeniu c_AgNO₃ = 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 ΔV_titranta obliczono zmianę siły elektromotorycznej ogniwa ΔSEM, a następnie sporządzono wykres ΔSEMΔV_titranta jako funkcji V_titranta.

W temperaturze 298 K iloczyn rozpuszczalności chlorku srebra K_so[AgCl] = 1,6 ∙ 10⁻¹⁰, a jodku srebra – K_SO [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 K_D₂O zależną od temperatury. Wygodnym sposobem posługiwania się stałą dysocjacji jest wyrażenie jej wartości w formie zlogarytmowanej: pK_D₂O = − logK_D₂O .

Zestawienie wartości pK_D₂O w różnych temperaturach podano w tabeli.


Temperatura, °C	10	20	30	40	50
pK_D₂O	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 pK_H₂O (pK_w) dla procesu autodysocjacji wody zwykłej w temperaturze 25°C wynosi 14,00.

Narysuj wykres zależności pK_D₂O 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

Kup pełny zbiór zadań

Biomedica 2022, Poziom rozszerzony (Formuła 2015) - Zadanie 14. (1 pkt)

Stężenia roztworów Oblicz

Zmieszano 200 cm³ 0,2-molowego roztworu wodorotlenku sodu z 25 cm³ 35% roztworu kwasu solnego o gęstości 1,176 g/cm³.

Oblicz stężenie molowe otrzymanej soli. Wynik podaj z dokładnością do trzeciego miejsca po przecinku.

To zadanie pochodzi ze zbioru matura 2022 wydawnictwa

Kup pełny zbiór zadań

Biomedica 2022, Poziom rozszerzony (Formuła 2015) - Zadanie 13. (1 pkt)

Dysocjacja Oblicz

Oblicz wartość stałej dysocjacji kwasu dichlorooctowego wiedząc, że stopień dysocjacji kwasu dichlorooctowego w roztworze wodnym o stężeniu 0,01 mol/dm³ wynosi 85%.

To zadanie pochodzi ze zbioru matura 2022 wydawnictwa

Kup pełny zbiór zadań

Biomedica 2022, Poziom rozszerzony (Formuła 2015) - Zadanie 12. (1 pkt)

Rozpuszczalność substancji Oblicz

Rozpuszczalność molową substancji trudno rozpuszczalnej w wodzie wyrażamy za pomocą stężenia molowego nasyconego roztworu tej substancji i oznaczamy literą S. Często używaną wielkością dla substancji trudno rozpuszczalnych w wodzie jest iloczyn rozpuszczalności, oznaczany symbolem K_so lub I_r. Iloczyn rozpuszczalności jest to iloczyn stężeń jonów powstałych w wyniku dysocjacji substancji rozpuszczalnej w nasyconym roztworze tej substancji, podniesionych do odpowiednich potęg, będących współczynnikami stechiometrycznymi w równaniu dysocjacji tej substancji.

A_xB_y ⇄ xA^y+ + yB^x−
K_So = [A^y+]^x · [B^x−]^y

Oblicz rozpuszczalność molową wodorotlenku magnezu w wodzie, jeżeli jego iloczyn rozpuszczalności wynosi 3,2 · 10⁻¹¹.

To zadanie pochodzi ze zbioru matura 2022 wydawnictwa

Kup pełny zbiór zadań

Biomedica 2022, Poziom rozszerzony (Formuła 2015) - Zadanie 11. (2 pkt)

pH Oblicz

Przeprowadzono reakcję pewnego aktywnego chemicznie metalu z wodą. Metal ten reaguje gwałtownie z wodą (szybko się porusza po powierzchni wody). W reakcji tej wydzieliło się 0,112 dm³ wodoru (warunki normalne). Otrzymany roztwór o objętości 150 cm³ zmieszano z 1500 cm³ HCl o stężeniu 0,01 moldm³.

Oblicz pH otrzymanego roztworu.

To zadanie pochodzi ze zbioru matura 2022 wydawnictwa

Kup pełny zbiór zadań

Informator CKE, Poziom rozszerzony (Formuła 2023) - Zadanie 29. (2 pkt)

Rozpuszczalność substancji Oblicz

W kolbie umieszczono 1,0 g tlenku wapnia, dodano 100 cm³ wody, wymieszano i kolbę zamkniętą korkiem pozostawiono na kilka godzin. Następnie pobrano trochę roztworu i w temperaturze 25°C zmierzono jego pH. Po pewnym czasie pomiar powtórzono, ale wartość pH nie zmieniła się i wynosiła 12,33. Przyjęto, że cały tlenek wapnia przereagował zgodnie z równaniem:

CaO + H₂O → Ca(OH)₂

i ustaliła się równowaga między fazą stałą a roztworem:

Ca(OH)₂ ⇄ Ca²⁺ + 2OH⁻

Oblicz wartość iloczynu rozpuszczalności (K_s) wodorotlenku wapnia w warunkach doświadczenia.

Informator CKE, Poziom rozszerzony (Formuła 2023) - Zadanie 28. (3 pkt)

pH Zamknięte (np. testowe, prawda/fałsz) Oblicz

Roztwory zawierające porównywalne liczby drobin kwasu Brønsteda i sprzężonej z nim zasady nazywane są roztworami buforowymi. Przykładem buforu może być mieszanina roztworu octanu sodu i roztworu kwasu octowego. W takim roztworze ustala się równowaga chemiczna:

HA + H₂O ⇄ H₃O⁺ + A^–

opisywana przez stałą dysocjacji kwasu HA.
Ponieważ

K_a = [CH₃COO^–][H₃O⁺][CH₃COOH],

to pH buforu octanowego można z pewnym przybliżeniem obliczyć ze wzoru:

pH = –logK_a + log[CH₃COO^–][CH₃COOH]

Wartość pH buforu prawie nie zależy od jego stężenia i nieznacznie się zmienia podczas dodawania niewielkich ilości mocnych kwasów lub mocnych zasad.

28.1. (0–1)

Zaznacz wzory dwóch związków chemicznych, których roztwory po zmieszaniu w odpowiednim stosunku pozwolą uzyskać roztwór buforowy.

HCl

NaOH

NH₄Cl

NaCl

28.2. (0–2)

Zmieszano 100 cm³ roztworu octanu sodu o stężeniu 0,875 mol∙dm⁻³ i 400 cm³ roztworu kwasu octowego o stężeniu 0,125 mol∙dm⁻³. Uzyskano 500 cm³ roztworu w temperaturze 298 K.

Oblicz pH uzyskanego roztworu buforowego.

Informator CKE, Poziom rozszerzony (Formuła 2023) - Zadanie 27. (2 pkt)

pH Oblicz

W praktyce analitycznej stosuje się roztwory zawierające mieszaninę dwóch kwasów lub zasad. Jeżeli roztwór zawiera mieszaninę dwóch słabych kwasów jednoprotonowych, można przyjąć z pewnym przybliżeniem, że stężenie jonów hydroniowych w tym roztworze jest równe:

[H₃O⁺] = K_aI ⋅ c_I + K_aII ⋅ c_II

gdzie:
K_aI i K_aII – stałe dysocjacji kwasów
c_I i c_II – stężenia kwasów w otrzymanej mieszaninie.

Na podstawie: A. Hulanicki, Reakcje kwasów i zasad w chemii analitycznej, Warszawa 1992.

W temperaturze T zmieszano 50,0 cm³ wodnego roztworu kwasu metanowego (mrówkowego) o stężeniu 0,10 mol · dm^–3 z 50,0 cm³ wodnego roztworu kwasu etanowego (octowego) o stężeniu 0,10 mol · dm^–3. W temperaturze T stała dysocjacji kwasu metanowego jest równa 1,77 · 10^–4, a stała dysocjacji kwasu etanowego wynosi 1,75 · 10^–5.

Na podstawie: R. Morrison, R. Boyd, Chemia organiczna, Warszawa 1985.

Oblicz pH otrzymanego roztworu. W obliczeniach przyjmij, że objętość powstałego roztworu jest sumą objętości roztworów wyjściowych. Wynik końcowy zaokrąglij do pierwszego miejsca po przecinku.

Informator CKE, Poziom rozszerzony (Formuła 2023) - Zadanie 26. (2 pkt)

pH Narysuj/zapisz wzór Podaj/wymień

Przygotowano wodne roztwory pięciu substancji chemicznych o podanych niżej wzorach. Wszystkie roztwory miały takie samo stężenie molowe 0,1 mol·dm^–3.

NaCl

CH₃COOH

Ba(OH)₂

NaNO₂

HBr

26.1. (0–1)

Uszereguj związki o podanych wzorach zgodnie ze wzrastającym stężeniem jonów OH⁻ ich wodnych roztworów. Napisz wzory tych związków w odpowiedniej kolejności.

najniższe stężenie jonów [OH⁻]

najwyższe stężenie jonów [OH⁻]

26.2. (0–1)

Napisz wzory tych związków, których wodne roztwory po dodaniu do nich wodnego roztworu oranżu metylowego zabarwią się na czerwono.

Informator CKE, Poziom rozszerzony (Formuła 2023) - Zadanie 25. (3 pkt)

pH Podaj/wymień Oblicz

Azotki to grupa związków chemicznych o zróżnicowanej budowie i właściwościach, w której atomom azotu przypisuje się stopień utlenienia równy –III. Niżej opisano wybrane właściwości dwóch azotków.

Azotek litu, Li₃ N, w temperaturze T = 298 K i pod ciśnieniem p = 1000 hPa jest krystalicznym ciałem stałym, o wysokiej temperaturze topnienia. Po stopieniu azotek litu przewodzi prąd elektryczny. Azotek litu otrzymuje się w reakcji syntezy z pierwiastków. Jest substancją higroskopijną, a w kontakcie z wodą rozkłada się z wydzieleniem amoniaku. Roztwór po reakcji azotku litu z wodą i usunięciu amoniaku z roztworu ma pH > 7. Li₃N reaguje też z wodnymi roztworami kwasów.
Azotek boru, BN, to w temperaturze T = 298 K i pod ciśnieniem p = 1000 hPa krystaliczne, bezbarwne ciało stałe, o bardzo wysokiej temperaturze topnienia, występujące w kilku odmianach polimorficznych. Stopiony azotek boru nie przewodzi prądu elektrycznego. Zależnie od rodzaju odmiany polimorficznej wykazuje zróżnicowaną twardość od twardości zbliżonej do twardości grafitu aż do twardości diamentu. Otrzymuje się go wieloma metodami, a jedną z nich jest reakcja mocznika, CO(NH₂)₂, z tlenkiem boru, B₂O₃, w temperaturze 1000°C, przy czym produktami ubocznymi są para wodna i tlenek węgla(IV).

Na podstawie: P. Patnaik, Handbook of Inorganic Chemicals, McGraw-Hill, 2002.

Po wprowadzeniu do wody próbki Li₃N o masie 43,75 mg zaszła reakcja dana równaniem:

Li₃N (s) + 3H₂O (c) → 3LiOH (aq) + NH₃ (g)

Powstały roztwór ogrzewano aż do całkowitego usunięcia wydzielającego się w reakcji gazu. Po wystudzeniu do temperatury 25°C mieszaninę uzupełniono wodą do końcowej objętości 750 cm³ i uzyskano bezbarwny, klarowny roztwór o gęstości 1,002 g∙cm^–3, który oznaczono symbolem S. Ustalono, że wartość pH roztworu S wynosi 11,7.

25.1. (0–2)

Na podstawie obliczeń wykaż, że pH otrzymanego roztworu S było równe 11,7.

25.2. (0–1)

Metoda kolorymetryczna to jedna z szybszych doświadczalnych metod oznaczania orientacyjnej wartości pH roztworu. Polega na użyciu kilku wskaźników do wyznaczenia przedziału, w którym zawiera się wartość pH badanego roztworu.

Pobrano trzy jednakowe próbki roztworu S do trzech probówek i wprowadzono do każdej z nich z osobna po kilka kropli roztworów wskaźników I, II i III.

Wskaźnik I
Zakresy zmian barw oznaczone są dla przedziałów wartości pH: (1,2–2,8) i (8,0–9,6).

Wskaźnik II
Zakresy zmian barw oznaczone są dla przedziałów wartości pH: (11,6–14,0).

Wskaźnik III
Zakresy zmian barw oznaczone są dla przedziałów wartości pH: (0,1–2,0) i (11,5–13,2).

Napisz, w jakim przedziale mieści się wartość pH roztworu S wyznaczona metodą kolorymetryczną.


Wskaźnik	Przedział wartości pH
I
II
III

Wartość pH badanego roztworu wyznaczona na podstawie barw wybranych wskaźników jest większa niż i mniejsza niż .

Informator CKE, Poziom rozszerzony (Formuła 2023) - Zadanie 20. (4 pkt)

Rozpuszczalność substancji Uzupełnij/narysuj wykres, schemat lub tabelę

W poniższych tabelach zamieszczone są dane dotyczące wodnych roztworów jodku potasu.

Tabela 1. Zależność rozpuszczalności jodku potasu (KI) od temperatury

Temperatura, °C	Rozpuszczalność, g/100 g wody
0	127
10	136
25	148
40	160
50	169
60	176

Na podstawie: CRC Handbook of Chemistry and Physics 97th Edition, CRC Press 2017.

Tabela 2. Zależność gęstości roztworów jodku potasu od stężenia (t = 20°C)

Stężenie, % mas.	Gęstość, g ∙ cm^–3
12	1,093
14	1,111
16	1,128
18	1,147
20	1,166
22	1,186
24	1,206
26	1,227
28	1,249
30	1,271
32	1,294
34	1,319

Na podstawie: CRC Handbook of Chemistry and Physics 97th Edition, CRC Press 2017.

Przygotowano 100 g wodnego roztworu jodku potasu w temperaturze t = 20°C, a następnie go rozcieńczono, dodając 195 g wody i utrzymując stałą temperaturę 20°C.

Na podstawie zamieszczonych informacji narysuj wykres zależności rozpuszczalności jodku potasu od temperatury, a następnie oblicz stężenie molowe roztworu otrzymanego po zmieszaniu 100 g roztworu nasyconego i 195 g wody w temperaturze 20°C.

Roztwory i reakcje w roztworach wodnych

Strony