Zadanie 10
Matura z chemii, maj 2023, poziom rozszerzony
Wymaganie: VI.3, VI.6 — równowagi protolityczne, miareczkowanie, krzywe miareczkowania.
Treść zadania
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.
Umieszczono w zlewce wodnego roztworu kwasu o stężeniu i zmierzono pH tego roztworu. Następnie do zlewki z roztworem kwasu dodawano porcjami wodny roztwór KOH o stężeniu . Po dodaniu każdej porcji roztworu wodorotlenku mierzono pH mieszaniny reakcyjnej. Punkt równowagowy (PR) został osiągnięty po dodaniu takiej objętości roztworu KOH, w jakiej liczba moli zasady jest równa liczbie moli kwasu.
Na wykresie przedstawiono krzywą miareczkowania słabego kwasu HX wodnym roztworem KOH (PR ok. 20 cm³ KOH, pH skok do ~8–9).
Rozstrzygnij, czy przedstawiony wykres ilustruje wynik miareczkowania wodnego roztworu słabego kwasu HX wodnym roztworem KOH w opisanym doświadczeniu. Odpowiedź uzasadnij — przytocz dwa różne argumenty.
Źródło: arkusz CKE MCHP-R0-100-2305. Otwórz oryginalny PDF
Rozwiązanie
Rozstrzygnięcie: Tak, wykres przedstawia miareczkowanie słabego kwasu HX (a nie mocnego HA).
Argument 1 — wartość pH początkowego roztworu: pH = ok. 2,8–3 (przed dodaniem KOH), podczas gdy mocny kwas o stężeniu 0,1 mol/dm³ miałby pH = 1 (całkowita dysocjacja). Wyższa wartość pH od oczekiwanej dla mocnego kwasu świadczy o słabej dysocjacji HX.
Argument 2 — pH w punkcie równoważnikowym: PR ma pH > 7 (zasadowe, ok. 8–9). To typowe dla miareczkowania słabego kwasu mocną zasadą — w PR powstaje sól mocnej zasady i słabego kwasu (KX), która ulega hydrolizie zasadowej. Dla mocnego kwasu z mocną zasadą PR byłby przy pH = 7.
Argument 3 (alternatywnie) — kształt krzywej: krzywa rośnie łagodnie przed PR (efekt buforowy mieszaniny HX/X⁻), z wyraźnym, ale nie tak ostrym skokiem jak dla mocnego kwasu.
- PR ≠ pH = 7. Dla mocny kwas + mocna zasada: PR = 7. Słaby kwas + mocna zasada: PR > 7. Mocny kwas + słaba zasada: PR < 7.
- pH początkowe roztworu słabego kwasu jest wyższe niż mocnego kwasu o tym samym stężeniu (mniej zdysocjowane).
- Bufor powstaje przed PR (HX/X⁻) — łagodzi zmiany pH przy dodawaniu KOH.
Strona arkusza CKE z trescia zadania
Klucz: krzywa miareczkowania
| Typ | pH początkowe | pH w PR | Cecha |
|---|---|---|---|
| Mocny kwas + mocna zasada | 1 (dla 0,1 M) | 7 | Ostry skok |
| Słaby kwas + mocna zasada | 3–4 | >7 | Łagodny start, bufor |
| Mocna zasada + mocny kwas | 13 | 7 | Ostry skok |
| Słaba zasada + mocny kwas | 11 | <7 | Łagodny start, bufor |
Rozumiesz, jak to rozwiązać?
Przećwicz podobne typy zadań w aplikacji
matury-online.pl ma tysiące zadań pogrupowanych po dziedzinach. Sprawdź, czy temat „miareczkowanie alkacymetryczne, krzywa miareczkowania, mocny kwas vs słaby kwas" zrobisz samodzielnie.
Otwórz matury-online.pl