Zadanie 12
Matura z chemii, maj 2026, poziom rozszerzony
Wymaganie: VI. Reakcje w roztworach wodnych — odczyn roztworu, skala pH, wskaźniki kwasowo-zasadowe i ich zakresy zmiany barwy, hydroliza soli. XIII. Projektowanie doświadczeń — dobór wskaźnika do badanego zakresu pH.
Treść zadania
Uczniowie wykonali doświadczenie, w którym porównywali barwy różnych wskaźników pH w wodnych roztworach HCl, NaCl i NaOH. Wszystkie roztwory miały jednakowe stężenie 0,1 mol·dm⁻³. W doświadczeniu użyto:
- wskaźnika A — fenoloftaleiny — dodanego do jednej probówki,
- wskaźnika B — czerwieni Kongo — dodanego do dwóch probówek,
- wskaźnika C — błękitu bromotymolowego — dodanego do trzech probówek.
Każdy roztwór badano z zastosowaniem dwóch wybranych wskaźników. Wyniki pokazano na zdjęciach w tabeli (sześć probówek, po dwie na każdy roztwór).
Polecenie (0–3). Uzupełnij tabelę. Wpisz:
- nad zdjęciem każdej probówki literę A, B albo C, odpowiadającą użytemu wskaźnikowi,
- w dolnym wierszu wzór substancji, której roztwór pokazano na zdjęciach.
Źródło: arkusz CKE MCHP-R0-100-2605. Otwórz oryginalny PDF
Rozwiązanie
Rozwiązanie:
| Para probówek | Wskaźniki | Roztwór |
|---|---|---|
| 1. i 2. | C i B | NaCl |
| 3. i 4. | C i A | NaOH |
| 5. i 6. | B i C | HCl |
Rozumowanie krok po kroku:
Krok 1. Odczyny roztworów. Wszystkie trzy sole i związki dysocjują całkowicie:
- → odczyn kwasowy (pH ≈ 1),
- → sól mocnego kwasu i mocnej zasady, nie hydrolizuje → odczyn obojętny (pH = 7),
- → odczyn zasadowy (pH ≈ 13).
Krok 2. Barwy wskaźników w tych zakresach:
| Wskaźnik | pH ≈ 1 (HCl) | pH = 7 (NaCl) | pH ≈ 13 (NaOH) |
|---|---|---|---|
| A — fenoloftaleina | bezbarwna | bezbarwna | malinowa |
| B — czerwień Kongo | niebieskofioletowa | czerwona | czerwona |
| C — błękit bromotymolowy | żółty | zielony | niebieski |
Krok 3. Dlaczego taki rozdział wskaźników.
- Fenoloftaleina (A) zmienia barwę tylko w środowisku zasadowym — jest użyteczna wyłącznie dla NaOH. Stąd tylko jedna probówka.
- Czerwień Kongo (B) zmienia barwę w środowisku silnie kwasowym — odróżnia HCl od pozostałych. Użyta w dwóch probówkach: HCl i NaCl (w NaCl czerwona, w HCl niebieskofioletowa).
- Błękit bromotymolowy (C) ma zakres zmiany barwy w okolicach obojętnego pH i przyjmuje trzy różne barwy w trzech badanych roztworach — dlatego użyto go we wszystkich trzech.
Krok 4. Identyfikacja roztworów po barwach:
- probówka z fenoloftaleiną malinową → NaOH,
- probówka z czerwienią Kongo niebieskofioletową → HCl,
- pozostały roztwór, w którym błękit bromotymolowy jest zielony, a czerwień Kongo czerwona → NaCl.
Kluczem do zadania jest liczba probówek dla każdego wskaźnika. To nie ozdobnik, tylko informacja rozstrzygająca: wskaźnik użyty raz musi być tym, który daje jednoznaczną odpowiedź tylko w jednym środowisku (fenoloftaleina → zasadowe); wskaźnik użyty trzy razy musi rozróżniać wszystkie trzy roztwory (błękit bromotymolowy).
NaCl nie hydrolizuje. Sól mocnego kwasu i mocnej zasady daje roztwór obojętny. Uczniowie często przypisują jej odczyn kwasowy albo zasadowy „na wszelki wypadek".
Fenoloftaleina jest bezbarwna zarówno w kwasie, jak i w roztworze obojętnym. Jej brak barwy niczego nie rozstrzyga — dlatego byłaby bezużyteczna w probówkach z HCl i NaCl.
Czerwień Kongo w roztworze obojętnym jest czerwona, a nie niebieska. Zmiana na niebieskofioletową następuje dopiero przy pH < 3, czyli w silnie kwasowym HCl.
Błękit bromotymolowy w roztworze obojętnym jest zielony, a nie niebieski. Zielony to barwa przejściowa — mieszanina formy żółtej (kwasowej) i niebieskiej (zasadowej) w połowie zakresu zmiany.
Punktacja jest „po roztworze". 3 punkty za wszystkie 9 pól, 2 punkty za komplet 6 pól dla dwóch roztworów, 1 punkt za 3 pola dla jednego roztworu. Warto więc uzupełnić do końca choćby jedną kolumnę.
Treść zadania (CKE)
Wskaźniki kwasowo-zasadowe — zakresy i barwy
| Wskaźnik | Zakres zmiany pH | Barwa w kwasie | Barwa w zasadzie |
|---|---|---|---|
| czerwień Kongo | 3,0–5,2 | niebieskofioletowa | czerwona |
| oranż metylowy | 3,1–4,4 | czerwona | żółta |
| błękit bromotymolowy | 6,0–7,6 | żółta | niebieska |
| lakmus | 5,0–8,0 | czerwona | niebieska |
| fenoloftaleina | 8,2–10,0 | bezbarwna | malinowa |
| tymoloftaleina | 9,3–10,5 | bezbarwna | niebieska |
W środku zakresu wskaźnik przyjmuje barwę pośrednią — dla błękitu bromotymolowego przy pH ≈ 7 jest to zielony.
Odczyn roztworów z zadania
| Roztwór 0,1 mol·dm⁻³ | Rodzaj | pH | Odczyn |
|---|---|---|---|
| HCl | mocny kwas | ~1 | kwasowy |
| NaCl | sól mocnego kwasu i mocnej zasady | 7 | obojętny |
| NaOH | mocna zasada | ~13 | zasadowy |
Hydroliza soli — cztery przypadki
| Sól pochodzi od | Przykład | Odczyn |
|---|---|---|
| mocnego kwasu + mocnej zasady | NaCl, KNO₃, Na₂SO₄ | obojętny — brak hydrolizy |
| mocnego kwasu + słabej zasady | NH₄Cl, | kwasowy |
| słabego kwasu + mocnej zasady | CH₃COONa, Na₂CO₃, K₂S | zasadowy |
| słabego kwasu + słabej zasady | CH₃COONH₄ | zależy od i |
Jak dobrać wskaźnik do zadania
| Cel | Właściwy wskaźnik | Dlaczego |
|---|---|---|
| wykryć środowisko zasadowe | fenoloftaleina | wyraźna zmiana z bezbarwnej na malinową |
| wykryć środowisko silnie kwasowe | czerwień Kongo, oranż metylowy | zakres w niskich pH |
| rozróżnić trzy środowiska naraz | błękit bromotymolowy | trzy różne barwy: żółta, zielona, niebieska |
| miareczkowanie mocny kwas + mocna zasada | fenoloftaleina albo błękit | skok pH obejmuje oba zakresy |
| miareczkowanie słaby kwas + mocna zasada | fenoloftaleina | punkt równoważnikowy przy pH > 7 |
| miareczkowanie mocny kwas + słaba zasada | oranż metylowy | punkt równoważnikowy przy pH < 7 |
Dlaczego uniwersalny papierek wskaźnikowy działa inaczej
Papierek uniwersalny to mieszanina kilku wskaźników o różnych zakresach — dzięki temu zmienia barwę stopniowo w całej skali pH, a nie skokowo w jednym wąskim przedziale. Kosztem jest mniejsza precyzja: pozwala określić pH z dokładnością do ok. 1 jednostki.
Punktacja CKE
- 3 pkt — poprawne uzupełnienie 9 pól tabeli (trzy roztwory).
- 2 pkt — poprawne 6 pól dotyczących dwóch dowolnych roztworów.
- 1 pkt — poprawne 3 pola dotyczące jednego dowolnego roztworu.
- Razem: 3 pkt.
Rozumiesz, jak to rozwiązać?
Przećwicz podobne typy zadań w aplikacji
matury-online.pl ma tysiące zadań pogrupowanych po dziedzinach. Sprawdź, czy temat „wskazniki pH, fenoloftaleina, czerwien Kongo, blekit bromotymolowy, odczyn roztworow" zrobisz samodzielnie.
Otwórz matury-online.pl