Zadanie 9 — rozwiązanie, matura chemii maj 2023, PR

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.

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: wydzielanie się bezbarwnego gazu o ostrym zapachu (SO₂), odbarwienie roztworu.

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.
Reakcja: $SO_{3}^{2 -}$ z mocnym kwasem → niestabilny H₂SO₃ → rozkład do SO₂ + H₂O.

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.