m Matura-Online.pl Rozwiązania zadań maturalnych
MCHP-R0-100-2305 • Otwarte rozszerzone • 2 pkt • Trudność: ★★★★☆

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.

Krzywa miareczkowania wodnego roztworu kwasu (HA albo HX) roztworem KOH: zależność pH od objętości dodanego roztworu KOH (0–40 cm³) z zaznaczonym punktem równoważnikowym PR.
Na podstawie: arkusz CKE MCHP-R0-100-2305 Oryginalny PDF CKE, str. 11

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.

Typowy błąd / pułapka
  • 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

Zadanie 10 - chemia 2023 PR
Arkusz CKE 2023 PR chemia - zadanie 10 (krzywa miareczkowania, identyfikacja kwasu). Na podstawie: CKE 2023 Oryginalny PDF CKE, str. 11

Klucz: krzywa miareczkowania

TyppH początkowepH w PRCecha
Mocny kwas + mocna zasada1 (dla 0,1 M)7Ostry skok
Słaby kwas + mocna zasada3–4>7Łagodny start, bufor
Mocna zasada + mocny kwas137Ostry skok
Słaba zasada + mocny kwas11<7Łagodny 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