Zadanie 10
Matura z chemii, maj 2023, poziom rozszerzony
Wymaganie: VI. Reakcje w roztworach wodnych. Zdający: 3) interpretuje wartości […] pH […]; 5) porównuje moc elektrolitów […]; 6) przewiduje odczyn roztworu po reakcji substancji zmieszanych w ilościach stechiometrycznych […]; 8) uzasadnia przyczynę […] odczynu niektórych wodnych roztworów soli […].
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 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. W arkuszu pokazano krzywą miareczkowania wodnego roztworu jednego z tych kwasów (HA albo HX): przed dodaniem KOH pH roztworu wynosi 1,0, a punkt równoważnikowy (PR) — po dodaniu 20,0 cm³ roztworu KOH — wypada przy pH = 7,0, w środku gwałtownego skoku pH.
Rozstrzygnij, czy przedstawiony wykres ilustruje wyniki 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: nie — wykres ilustruje miareczkowanie mocnego kwasu HA, a nie słabego kwasu HX (zgodnie z zasadami oceniania CKE).
Argument 1 — początkowa wartość pH: roztwór kwasu o stężeniu 0,10 mol · dm⁻³ ma na wykresie pH = 1,0, czyli kwas jest całkowicie zdysocjowany. Wyjściowy roztwór słabego kwasu HX o tym stężeniu powinien mieć pH > 1,0.
Argument 2 — pH w punkcie równoważnikowym: po dodaniu 20,0 cm³ roztworu KOH (równe objętości kwasu i zasady o jednakowych stężeniach) otrzymano roztwór o pH = 7,0, czyli powstała sól mocnego kwasu i mocnej zasady. Gdyby miareczkowano słaby kwas, punkt równoważnikowy znajdowałby się przy pH wyższym niż 7 (sól KX ulega hydrolizie anionowej).
Według zasad oceniania za poprawny argument uznaje się też porównanie kształtów krzywych dla słabego i mocnego kwasu, natomiast samo „pH kwasu jest bardzo niskie” jest niewystarczające.
- PR ≠ zawsze pH = 7. Mocny kwas + mocna zasada: pH w PR = 7. Słaby kwas + mocna zasada: pH w PR > 7. Mocny kwas + słaba zasada: pH w PR < 7.
- pH początkowe roztworu słabego kwasu jest wyższe niż mocnego kwasu o tym samym stężeniu (słaby kwas jest zdysocjowany tylko częściowo).
- Zasady oceniania CKE: odpowiedź „pH kwasu jest bardzo niskie” jest niewystarczająca — trzeba porównać z wartością pH = 1 dla kwasu całkowicie zdysocjowanego.
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