Zadanie 30.
Treść
Informacja do zadań 29.–30.
Nitrobenzen i anilina (benzenoamina) są bezbarwnymi cieczami, które na powietrzu i pod wpływem światła przyjmują żółte zabarwienie. Jedną z opisanych cieczy wprowadzono do zlewki z wodą, wymieszano i pozostawiono na pewien czas. W pierwszym etapie doświadczenia zbadano odczyn otrzymanej mieszaniny za pomocą uniwersalnego papierka wskaźnikowego. Efekt tego pokazano na zdjęciu 1. W drugim etapie do mieszaniny dodano roztwór substancji X, co spowodowało efekt widoczny na zdjęciu 2.
W temperaturze 25 °C w 100 g wody rozpuszcza się 3,5 g aniliny. Gęstość otrzymanego roztworu jest równa $1\ \text{g} \cdot \text{cm}^{-3}$. Masa molowa tego związku jest równa $93\ \text{g} \cdot \text{mol}^{-1}$.
Oblicz pH wodnego roztworu aniliny nasyconego w temperaturze 25 °C.
Pokaż odpowiedź
Wymagania określone w podstawie programowej
II. Rozumowanie i zastosowanie nabytej wiedzy do rozwiązywania problemów. Zdający: 1) opisuje właściwości substancji i wyjaśnia przebieg procesów chemicznych; 7) wykonuje obliczenia dotyczące praw chemicznych.
VI. Reakcje w roztworach wodnych. Zdający: 4) wykonuje obliczenia z zastosowaniem pojęć: stała dysocjacji, stopień dysocjacji, pH, iloczyn jonowy wody, iloczyn rozpuszczalności; stosuje do obliczeń prawo rozcieńczeń Ostwalda.
Zasady oceniania 2 pkt – zastosowanie poprawnej metody, poprawne wykonanie obliczeń i napisanie poprawnej wartości pH nasyconego roztworu aniliny. 1 pkt – zastosowanie poprawnej metody, ale: – popełnienie błędów rachunkowych prowadzących do błędnego wyniku liczbowego LUB – napisanie wyniku z jednostką. ALBO – obliczenie wartości stężenia jonów $\ce{OH-}$ w roztworze. 0 pkt – zastosowanie błędnej metody obliczenia albo brak rozwiązania.
Przykładowe rozwiązanie
W 100 g wody znajduje się 3,5 g aniliny; masa roztworu jest równa 103,5 g, a przy założeniu, że gęstość roztworu jest równa $1\ \text{g} \cdot \text{cm}^{-3}$, objętość roztworu jest równa $0{,}1035\ \text{dm}^3$.
$M_{\text{aniliny}} = 93\ \text{g} \cdot \text{mol}^{-1} \Rightarrow n_{\text{aniliny}} = 0{,}0376\ \text{mol} \Rightarrow c_{\text{aniliny}} = 0{,}363\ \text{mol} \cdot \text{dm}^{-3}$
$K_b = 7{,}41 \cdot 10^{-10}$ (wartość odczytana z tablic)
(Ponieważ spełniony jest warunek $c_0/K_b > 400$, to można zastosować uproszczony wzór. Stężenie jonów $\ce{OH-}$ w roztworze:)
$[\ce{OH-}] = \sqrt{K_b \cdot c_0} \Rightarrow [\ce{OH-}] = 1{,}64 \cdot 10^{-5}$
$\text{pOH} = 4{,}79 \Rightarrow \text{pH} = 9{,}21$