Zadanie 15.

2023 Reakcje w roztworach wodnych › Dysocjacja Uzupełnij/narysuj wykres, schemat lub tabelę

Treść

Informacja do zadań 14.–16.

Poniżej przedstawiono informacje pozwalające porównać moc trzech substancji, które wykazują kwasowy charakter chemiczny w roztworach wodnych ($T = 25\ ^\circ\text{C}$, $p = 1000\ \text{hPa}$):

Substancja ($\ce{H2X}$)$\text{p}K_{a1}$$\text{p}K_{a2}$
benzeno–1,2–diol, $\ce{C6H4(OH)2}$9,3412,6
kwas butanodiowy, $\ce{HOOC-(CH2)2-COOH}$4,215,64
tlenek siarki(IV), $\ce{SO2 (aq, nas.)}$, $[\ce{H2SO3}]$1,857,20

Próbkę wodnego roztworu każdej z substancji (analitu) o objętości $10{,}0\ \text{cm}^3$ i stężeniu molowym $0{,}020\ \text{mol} \cdot \text{dm}^{-3}$, umieszczano w kolbie i miareczkowano roztworem titranta: $\ce{NaOH (aq)}$ o stężeniu molowym $0{,}020\ \text{mol} \cdot \text{dm}^{-3}$. Krzywe miareczkowania oznaczone literami A, B i C przedstawiono na wykresie.

Wykres krzywych miareczkowania pH względem V(NaOH): krzywa A startuje przy pH 5,52, krzywa B startuje przy pH 2,97, krzywa C startuje przy pH 1,95, obie B i C mają dwa skoki miareczkowania przy V=10 i V=20 cm3
Krzywe miareczkowania A, B, C

Punkt równoważnikowy (PR) to punkt na krzywej miareczkowania odpowiadający takiej ilości titranta, która jest równoważna stechiometrycznej ilości analitu. W pobliżu PR podczas miareczkowania zachodzą wyraźne zmiany wartości pH, zwane skokiem miareczkowania. Schemat przedstawia zmiany barwy wskaźnika kwasowo–zasadowego – błękitu tymolowego – w roztworach o różnej wartości pH (zakresy zmiany barwy: 1,2–2,8 oraz 8,0–9,6):

Skala barw błękitu tymolowego w zależności od pH

Na podstawie: W.M. Haynes, CRC Handbook of Chemistry and Physics, 97th edition, 2016.

W wodnych roztworach kwasów diprotonowych ($\ce{H2X}$) oraz podczas miareczkowania ich roztworów za pomocą $\ce{NaOH (aq)}$ zachodzi wiele procesów, np.:

ProcesRównanie
I$\ce{H2X + H2O <=> HX- + H3O+}$
II$\ce{HX- + H2O <=> X^2- + H3O+}$
III$\ce{HX- + H2O <=> H2X + OH-}$
IV$\ce{X^2- + H2O <=> HX- + OH-}$

Na podstawie krzywej miareczkowania oznaczonej literą C wskaż, który z procesów I–IV decyduje o pH roztworu obecnego w kolbie, w różnych momentach miareczkowania. Uzupełnij poniższą tabelę. Wpisz numer procesu lub numery procesów.

Proces decydujący o pH układu:
przed wprowadzeniem NaOH
w chwili wprowadzenia $10\ \text{cm}^3$ roztworu NaOH
w chwili wprowadzenia $20\ \text{cm}^3$ roztworu NaOH
Pokaż odpowiedź
Wymagania określone w podstawie programowej
Wymaganie ogólne
II. Rozumowanie i zastosowanie nabytej wiedzy do rozwiązywania problemów. Zdający: 5) wykorzystuje wiedzę […] do rozwiązywania problemów chemicznych […].
Wymagania szczegółowe
VI. Reakcje w roztworach wodnych. Zdający: 1) pisze równania reakcji dysocjacji związków nieorganicznych i organicznych z uwzględnieniem dysocjacji stopniowej; 3) interpretuje wartości […] pH […]; 7) klasyfikuje substancje jako kwasy lub zasady zgodnie z teorią Brønsteda–Lowry'ego; wskazuje sprzężone pary kwas – zasada; 8) uzasadnia przyczynę […] odczynu niektórych wodnych roztworów soli […].

Zasady oceniania 1 pkt – poprawny wybór i poprawne uzupełnienie tabeli numerami wybranych procesów. 0 pkt – odpowiedź niespełniająca powyższego kryterium albo brak odpowiedzi.

Rozwiązanie

Proces decydujący o pH układu:
przed wprowadzeniem NaOHI
po wprowadzeniu $10\ \text{cm}^3$ roztworu NaOHII
po wprowadzeniu $20\ \text{cm}^3$ roztworu NaOHIV

Uwaga: dopuszcza się wpisanie w pierwszym wierszu tabeli numerów I i II.

Podaj imię i e-mail, żeby zapisywać swoje odpowiedzi: