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

Zadanie 23

Matura z chemii, maj 2023, poziom rozszerzony

Wymaganie:

Wymagania egzaminacyjne 2023 i 2024 (zasady oceniania CKE). Wymaganie ogólne: II. Rozumowanie i zastosowanie nabytej wiedzy do rozwiązywania problemów. Zdający: 1) opisuje właściwości substancji i wyjaśnia przebieg procesów chemicznych. Wymaganie szczegółowe: XIV. Hydroksylowe pochodne węglowodorów – alkohole i fenole. Zdający: 9) planuje ciągi przemian pozwalających otrzymać […] fenol […]; pisze odpowiednie równania reakcji.

Treść zadania

Informacja do zadań 23.–24. Na poniższym schemacie zilustrowano ciąg przemian chemicznych. Literami X oraz Y oznaczono produkty organiczne kolejnych przemian.

chlorobenzen (C₆H₅Cl) —(1. nadmiar NaOH (aq) / p, T)→ X —(2. HCl (aq))→ Y —(3. Br₂ (aq))→ 2,4,6-tribromofenol (pierścień benzenowy z grupą –OH i trzema atomami Br w położeniach 2, 4 i 6)

Zadanie 23. (0–2)

Napisz w formie jonowej skróconej równania reakcji 1. i 2. Zastosuj wzory półstrukturalne (grupowe) lub uproszczone związków organicznych.

Równanie reakcji 1.: ............

Równanie reakcji 2.: ............

Źródło: arkusz CKE MCHP-R0-100-2305. Otwórz oryginalny PDF

Rozwiązanie

Rozwiązanie z zasad oceniania CKE 2023 (s. 29), zapisane wzorami grupowymi (w zasadach — wzorami uproszczonymi z pierścieniem benzenowym):

Równanie reakcji 1.:

C₆H₅Cl + 2OH⁻ → C₆H₅O⁻ + Cl⁻ + H₂O

Równanie reakcji 2.:

C₆H₅O⁻ + H₃O⁺ → C₆H₅OH + H₂O

ALBO

C₆H₅O⁻ + H⁺ → C₆H₅OH

X — fenolan sodu (w formie jonowej: anion fenolanowy C₆H₅O⁻), Y — fenol C₆H₅OH.

Zasady przyznawania punktów:

  • 2 pkt — poprawne napisanie we właściwej formie dwóch równań reakcji,
  • 1 pkt — poprawne napisanie jednego równania reakcji,
  • 0 pkt — odpowiedź niespełniająca powyższych kryteriów albo brak odpowiedzi.
Typowy błąd / pułapka
  • W reakcji 1. użyto nadmiaru NaOH: powstający fenol od razu reaguje z zasadą, więc produktem X jest fenolan (C₆H₅O⁻), a nie fenol — stąd 2OH⁻ i cząsteczka wody po stronie produktów.
  • Polecenie wymaga formy jonowej skróconej: bez jonów Na⁺ (w reakcji 1.) i bez jonów Cl⁻ z kwasu solnego (w reakcji 2.).

Rozwiązanie

Krok 1. Rozpoznaj X i Y

Ostatnim związkiem w schemacie jest 2,4,6-tribromofenol, który powstaje w reakcji fenolu z wodą bromową (reakcja 3.). Zatem Y to fenol C₆H₅OH. Fenol powstaje w reakcji 2. z udziałem kwasu solnego, czyli X to sól fenolu — fenolan sodu C₆H₅ONa.

Krok 2. Reakcja 1. — chlorobenzen i nadmiar zasady

W podwyższonej temperaturze i pod zwiększonym ciśnieniem atom chloru zostaje zastąpiony grupą –OH. Ponieważ NaOH jest w nadmiarze, fenol (słaby kwas) zobojętnia się do fenolanu. Zapis cząsteczkowy:

C₆H₅Cl + 2NaOH → C₆H₅ONa + NaCl + H₂O

Po skreśleniu jonów Na⁺, które nie biorą udziału w reakcji, otrzymujemy formę jonową skróconą:

C₆H₅Cl + 2OH⁻ → C₆H₅O⁻ + Cl⁻ + H₂O

Krok 3. Reakcja 2. — wypieranie fenolu mocnym kwasem

Kwas solny jest mocniejszym kwasem niż fenol, więc wypiera fenol z jego soli:

C₆H₅ONa + HCl → C₆H₅OH + NaCl

Forma jonowa skrócona (bez jonów Na⁺ i Cl⁻):

C₆H₅O⁻ + H₃O⁺ → C₆H₅OH + H₂O albo C₆H₅O⁻ + H⁺ → C₆H₅OH

Krok 4. Odpowiedź

Równanie reakcji 1.: C₆H₅Cl + 2OH⁻ → C₆H₅O⁻ + Cl⁻ + H₂O

Równanie reakcji 2.: C₆H₅O⁻ + H⁺ → C₆H₅OH

Rozumiesz, jak to rozwiązać?

Przećwicz podobne typy zadań w aplikacji

matury-online.pl ma tysiące zadań pogrupowanych po dziedzinach. Sprawdź, czy temat „otrzymywanie fenolu z chlorobenzenu, fenolan sodu, równania jonowe skrócone” zrobisz samodzielnie.

Otwórz matury-online.pl