Zadanie 9 — rozwiązanie, matura chemii maj 2023, PR

Zadanie 9

Matura z chemii, maj 2023, poziom rozszerzony

Wymaganie:

VI. Reakcje w roztworach wodnych. Zdający: 7) klasyfikuje substancje jako kwasy lub zasady zgodnie z teorią Brønsteda–Lowry’ego; wskazuje sprzężone pary kwas – zasada; 8) uzasadnia przyczynę […] zasadowego odczynu […] niektórych wodnych roztworów soli zgodnie z teorią Brønsteda–Lowry’ego; pisze odpowiednie równania reakcji. VII. Systematyka związków nieorganicznych. Zdający: 7) projektuje doświadczenia pozwalające otrzymać różnymi metodami […] sole […]; pisze odpowiednie równania reakcji; 9) opisuje typowe właściwości chemiczne kwasów, w tym zachowanie wobec […] soli kwasów o mniejszej mocy; projektuje odpowiednie doświadczenia; pisze odpowiednie równania reakcji.

Treść zadania

Przeprowadzono doświadczenie, w którym do dwóch probówek z wodnym roztworem $Na_{2} SO_{3}$ dodano:

do probówki 1. — kilka kropel roztworu fenoloftaleiny
do probówki 2. — nadmiar stężonego $HCl_{(a q)}$ .

Zadanie 9.1. (0–1)

Wygląd zawartości probówki 1. po dodaniu do niej roztworu fenoloftaleiny: roztwór zabarwił się na malinowo (różowo).

Wpisz do schematu wzory odpowiednich drobin tak, aby powstało równanie procesu decydującego o odczynie roztworu w probówce 1. Zastosuj definicję kwasu i zasady Brønsteda.

kwas 1	+	zasada 2	⇌	zasada 1	+	kwas 2

Zadanie 9.2. (0–1)

Napisz, co zaobserwowano podczas doświadczenia w probówce 2. po dodaniu odczynnika. Napisz w formie jonowej skróconej równanie reakcji, która była przyczyną zaobserwowanych zmian.

Zdjęcie probówki 1. z roztworem siarczanu(IV) sodu po dodaniu kilku kropel roztworu fenoloftaleiny. — Na podstawie: arkusz CKE MCHP-R0-100-2305 Oryginalny PDF CKE, str. 10

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

Rozwiązanie

9.1. Roztwór $Na_{2} SO_{3}$ ma odczyn zasadowy (różowe zabarwienie fenoloftaleiny) — anion $SO_{3}^{2 -}$ ulega hydrolizie zasadowej:

$kwas 1 H_{2} O + zasada 2 SO_{3}^{2 -} ⇌ zasada 1 OH^{-} + kwas 2 HSO_{3}^{-}$

Według Brønsteda: woda oddaje proton (kwas 1), $SO_{3}^{2 -}$ przyjmuje proton (zasada 2). Powstają sprzężone: $OH^{-}$ (zasada sprzężona z H₂O) i $HSO_{3}^{-}$ (kwas sprzężony z $SO_{3}^{2 -}$ ).

9.2. Obserwacje: wydziela się bezbarwny gaz (pęcherzyki gazu) o charakterystycznym, ostrym zapachu (SO₂).

Równanie w formie jonowej skróconej:

$SO_{3}^{2 -} + 2 H_{3} O^{+} \to SO_{2} ↑ + 3 H_{2} O$

(Alternatywnie: $SO_{3}^{2 -} + 2 H^{+} \to SO_{2} + H_{2} O$ )

Typowy błąd / pułapka

W zadaniu 9.1. trzeba prawidłowo zidentyfikować kwas/zasadę w równaniu hydrolizy. H₂O jest kwasem (oddaje H⁺), $SO_{3}^{2 -}$ — zasadą (przyjmuje H⁺).
$HSO_{3}^{-}$ to kwas sprzężony (po przyjęciu H⁺), nie zasada.
W zad. 9.2. równanie jonowe skrócone — pomijamy $Na^{+}$ i $Cl^{-}$ jako jony obserwujące, produktem jest gazowy SO₂ + woda.
Produktem w równaniu musi być SO₂ i woda. Według zasad oceniania CKE równanie prowadzące do H₂SO₃ albo SO₂ · H₂O daje 0 pkt.

Strona arkusza CKE z trescia zadania

Zadanie 9 - chemia 2023 PR — Arkusz CKE 2023 PR chemia - zadanie 9 (hydroliza Na2SO3, reakcja z HCl). Na podstawie: CKE 2023 Oryginalny PDF CKE, str. 10

Klucz: teoria Brønsteda

Kwas Brønsteda = donor protonu (H⁺)
Zasada Brønsteda = akceptor protonu
Para sprzężona: HA / A⁻ (różnią się jednym protonem)
W hydrolizie soli słabego kwasu woda jest kwasem, anion — zasadą.