Zadanie 29
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.
Wymagania szczegółowe: III. Reakcje chemiczne (SP). Zdający: 3) zapisuje równania reakcji chemicznych w formie cząsteczkowej […]; dobiera współczynniki stechiometryczne, stosując prawo zachowania masy […]. XVII. Estry i tłuszcze. Zdający: 2) […] rysuje wzory […] półstrukturalne (grupowe) estrów […].
Treść zadania
Informacja do zadań 28.–30. Fosgen to silnie trujący związek o wzorze COCl₂. W reakcjach fosgenu z alkoholami otrzymuje się odpowiednie estry kwasu węglowego, a w procesach polikondensacji z udziałem fosgenu powstają poliwęglany — szeroko stosowane tworzywa zastępujące szkło.
Substratami do otrzymywania fosgenu są tlenek węgla(II) i chlor. W mieszaninie tych gazów zachodzi — pod wpływem światła — odwracalna reakcja opisana równaniem:
Zadanie 29. (0–1)
Napisz równanie reakcji fosgenu z metanolem w stosunku molowym 1 : 2. Zastosuj wzory półstrukturalne (grupowe) związków organicznych.
............
Źródło: arkusz CKE MCHP-R0-100-2305. Otwórz oryginalny PDF
Rozwiązanie
Rozwiązanie z zasad oceniania CKE 2023 (s. 34):
COCl₂ + 2CH₃OH → CH₃OCOOCH₃ + 2HCl
Produktem organicznym jest węglan dimetylu — diester kwasu węglowego i metanolu. Zasady oceniania dopuszczają różne formy zapisu jego wzoru, np. CH₃OCO₂CH₃, (CH₃O)₂CO, (CH₃)₂CO₃ albo wzór z narysowanym wiązaniem C=O i dwiema grupami –OCH₃ przy atomie węgla.
Zasady przyznawania punktów:
- 1 pkt — poprawne napisanie równania reakcji,
- 0 pkt — odpowiedź niespełniająca powyższego kryterium albo brak odpowiedzi.
- Stosunek molowy 1 : 2 oznacza, że oba atomy chloru fosgenu zostają zastąpione grupami –OCH₃. Produkt z jedną grupą –OCH₃ i jednym atomem Cl (ClCOOCH₃) odpowiadałby stosunkowi 1 : 1.
- Produktem nieorganicznym jest chlorowodór — 2 cząsteczki HCl, nie Cl₂ ani H₂O.
Rozwiązanie
Krok 1. Co wynika z informacji do zadania
W reakcjach fosgenu z alkoholami otrzymuje się estry kwasu węglowego. Kwas węglowy ma wzór (HO)₂CO — jest kwasem dwuprotonowym, więc może tworzyć diester, w którym obie grupy –OH są zastąpione grupami alkoksylowymi.
Krok 2. Przebieg reakcji
Każdy atom chloru fosgenu Cl–CO–Cl zostaje zastąpiony grupą –OCH₃ pochodzącą z cząsteczki metanolu. Atom wodoru grupy –OH metanolu łączy się z atomem chloru, tworząc HCl. Przy stosunku molowym 1 : 2 reagują więc dwie cząsteczki metanolu i powstają dwie cząsteczki chlorowodoru.
Krok 3. Sprawdzenie bilansu
| Pierwiastek | Substraty: COCl₂ + 2CH₃OH | Produkty: CH₃OCOOCH₃ + 2HCl |
|---|---|---|
| C | 1 + 2 = 3 | 3 |
| O | 1 + 2 = 3 | 3 |
| H | 2 · 4 = 8 | 6 + 2 = 8 |
| Cl | 2 | 2 |
Krok 4. Odpowiedź
COCl₂ + 2CH₃OH → CH₃OCOOCH₃ + 2HCl
Rozumiesz, jak to rozwiązać?
Przećwicz podobne typy zadań w aplikacji
matury-online.pl ma tysiące zadań pogrupowanych po dziedzinach. Sprawdź, czy temat „fosgen, estry kwasu węglowego, węglan dimetylu, reakcja fosgenu z metanolem” zrobisz samodzielnie.
Otwórz matury-online.pl