Zadanie 8, matura maj 2023, chemia rozszerzona

4 pktobliczeniowetrudne 36%Maj 2023

Darmowe konto pozwoli wrócić do niego później.

Zadanie

Wspólne informacje do wiązki zadań

W wodnych roztworach słabych kwasów jednoprotonowych zachodzi dysocjacja. Dla danej wartości stężenia molowego roztworu i w danej temperaturze ustala się stan równowagi między cząsteczkami i jonami obecnymi w roztworze.

Na poniższym wykresie przedstawiono zależność stopnia dysocjacji (α) dwóch kwasów jednoprotonowych HX i HQ od stężenia molowego roztworu w temperaturze 20 °C.

wykres zależności stopnia dysocjacji α (w %) kwasów HX i HQ od stężenia molowego roztworu w zakresie 0,00–0,10 mol·dm⁻³, dwie krzywe opisane HX i HQPowiększ
wykres zależności stopnia dysocjacji α (w %) kwasów HX i HQ od stężenia molowego roztworu w zakresie 0,00–0,10 mol·dm⁻³, dwie krzywe opisane HX i HQ

Wartości stopnia dysocjacji kwasu HX dla wybranych stężeń molowych (c0) zebrano w tabeli (t = 20 °C).

c0, mol ⋅ dm−30,0020,0080,0180,0280,0420,100
α, %43,625,217,614,411,97,9

Polecenie

W tabeli umieszczono wartości pH czterech roztworów kwasu HX o wybranych stężeniach molowych, a na wykresie przedstawiono logarytmiczną zależność pH roztworu tego kwasu od jego stężenia molowego w zakresie stężeń od 0,002 mol ⋅ dm−3 do 0,028 mol ⋅ dm−3 (t = 20 °C).

Uzupełnij tabelę brakującymi wartościami pH (z dokładnością do jednego miejsca po przecinku) oraz dokończ wykres zależności pH roztworu kwasu HX od jego stężenia molowego. Następnie oblicz stężenie molowe jonów X− i stężenie molowe niezdysocjowanych cząsteczek HX w roztworze o pH = 2,2. Odczyt z wykresu wykonaj z dokładnością do 0,002 mol ⋅ dm−3, a wartości stężenia molowego jonów X− i cząsteczek HX podaj z dokładnością do 0,001 mol ⋅ dm−3.

c0, mol ⋅ dm−30,0020,0080,0180,0280,0420,100
pH3,12,72,52,4
siatka wykresu pH roztworu (2,0–3,2) od stężenia molowego roztworu (0,000–0,100 mol·dm⁻³) z naniesionymi punktami i krzywą dla stężeń 0,002–0,028 mol·dm⁻³Powiększ
siatka wykresu pH roztworu (2,0–3,2) od stężenia molowego roztworu (0,000–0,100 mol·dm⁻³) z naniesionymi punktami i krzywą dla stężeń 0,002–0,028 mol·dm⁻³

W roztworze o pH = 2,2 stężenie molowe jonów X− jest równe , a stężenie molowe niezdysocjowanych cząsteczek kwasu HX jest równe

Korepetytor AI

Nie wiesz, jak ruszyć? Korepetytor zna to zadanie i poprowadzi Cię krok po kroku, bez gotowca.

Wypróbuj za darmo

3 rozmowy · bez karty · Zaloguj się

Sprawdź się

Odpowiedz i oceń, jak poszło. Klucz odsłoń dopiero, gdy masz swoją odpowiedź.

Zanim porównasz z kluczem

Jak poszło Ci z tym zadaniem?

Zaloguj się, żeby zapisać ocenę i wrócić do zadania później.

Pokaż rozwiązanieUkryj rozwiązanieKlucz i punktacja

Odpowiedź z klucza CKE

Sposób 1.

[H+] = α ⋅ c0 oraz pH = −log[H+]

Uzupełniona tabela:

c0, mol ⋅ dm−30,0020,0080,0180,0280,0420,100
pH3,12,72,52,42,32,1

Wykres: naniesienie punktów (0,042; 2,3) i (0,100; 2,1) na przecięciu odpowiednich linii siatki i dokończenie krzywej (punkty połączone krzywą lub odcinkami).

Odczyt z wykresu: pH = 2,2 ⇒ c0 = 0,068 mol ⋅ dm−3

[H+] = [X−] = 10−2,2 mol ⋅ dm−3 = 0,006 mol ⋅ dm−3

[HX] = c0 − [H+] = (0,068 − 0,006) mol ⋅ dm−3 = 0,062 mol ⋅ dm−3

W roztworze o pH = 2,2 stężenie molowe jonów X− jest równe 0,006 mol ⋅ dm−3, a stężenie molowe niezdysocjowanych cząsteczek kwasu HX jest równe 0,062 mol ⋅ dm−3.

Uwaga: Poprawnie narysowany wykres musi zawierać 2 poprawnie naniesione punkty (na przecięciu odpowiednich linii siatki). Punkty muszą być połączone krzywą lub odcinkami. Za poprawny należy uznać każdy odczyt adekwatny do wykonanego wykresu i dokonany z właściwą dokładnością.

Sposób 2. (druga część zadania z wykorzystaniem stałej dysocjacji)

[H+] = [X−] = 10−2,2 mol ⋅ dm−3 = 0,006 mol ⋅ dm−3

Obliczenie wartości stałej dysocjacji K na podstawie danych z informacji do zadania i obliczenie stężenia molowego roztworu, w którym [H+] = 0,006 mol ⋅ dm−3. Dane odczytane z dowolnej kolumny tabeli, np.: α = 25,2 %, c0 = 0,0080 mol ⋅ dm−3

K=α2⋅c01−α⇒K=6,79⋅10−4K = \dfrac{\alpha^{2} \cdot c_0}{1 - \alpha} \Rightarrow K = 6{,}79 \cdot 10^{-4}

K=α2⋅c0′1−α⇒c0′=[HX+]2+K⋅[HX+]K⇒c0′=0,060 mol⋅dm−3K = \dfrac{\alpha^{2} \cdot c_0'}{1 - \alpha} \Rightarrow c_0' = \dfrac{[\ce{H+}]^{2} + K \cdot [\ce{H+}]}{K} \Rightarrow c_0' = 0{,}060\ \mathrm{mol \cdot dm^{-3}}

[HX] = c0′ − [H+] = (0,060 − 0,006) mol ⋅ dm−3 = 0,054 mol ⋅ dm−3

Schemat punktowania

Za rozwiązanie zadania można otrzymać łącznie od 0 do 4 punktów, w tym: od 0 do 2 punktów za obliczenie wartości pH i dokończenie wykresu ORAZ od 0 do 2 punktów za obliczenie stężenia jonów X− i stężenia cząsteczek HX, zgodnie z poniższymi zasadami.

W zakresie obliczenia wartości pH i wykonania wykresu:

2 pkt

zastosowanie poprawnej metody prowadzącej do obliczenia pH, poprawne obliczenie i napisanie w tabeli dwóch wartości pH z właściwą dokładnością oraz poprawne naniesienie punktów i dokończenie wykresu.

1 pkt

zastosowanie poprawnej metody rozwiązania prowadzącej do obliczenia pH, wykonanie obliczeń i napisanie w tabeli wartości pH oraz dokończenie wykresu, ale: popełnienie błędu rachunkowego (błędna jedna wartość pH) i sporządzenie wykresu adekwatnie do danych zapisanych w tabeli LUB niedokładne naniesienie punktów na wykresie.

– poprawne naniesienie punktów i dokończenie wykresu bez uzupełnienia tabeli.

albo

0 pkt

zastosowanie błędnej metody albo brak rozwiązania.

Uwaga 1.: Podanie wyników z dokładnością większą niż wymagana nie skutkuje utratą punktów.

Uwaga 2.: Zdający może uzyskać 1 pkt za uzupełnienie tabeli dwoma wartościami pH, które są inne niż wartości podane w przykładowym rozwiązaniu zadania, jeżeli przedstawi poprawny sposób ich obliczenia (poprawną metodę). Za poprawne obliczenie i poprawne naniesienie tych punktów oraz dokończenie wykresu zdający otrzymuje łącznie 2 pkt.

Uwaga 3.: Jeśli obie wartości pH w tabeli są wynikiem wykorzystania do obliczeń niedokładnej wartości α oszacowanej na podstawie wykresu zamieszczonego w informacji wprowadzającej, to za uzupełnienie tabeli zdający nie otrzymuje punktu, ale za poprawne naniesienie punktów oraz dokończenie wykresu zdający otrzymuje 1 pkt.

W zakresie obliczenia wartości stężenia jonów X− i stężenia cząsteczek HX w roztworze:

2 pkt

poprawne odczytanie z wykresu z właściwą dokładnością wartości stężenia molowego roztworu kwasu HX o pH równym 2,2, zastosowanie poprawnej metody, obejmującej obliczenie stężenia jonów X− i stężenia cząsteczek HX w roztworze na podstawie podanej wartości pH i stężenia kwasu odczytanego z wykonanego wykresu, oraz podanie wyników z właściwą dokładnością i właściwą jednostką.

1 pkt

odczytanie z wykresu z właściwą dokładnością wartości stężenia molowego roztworu kwasu HX o pH równym 2,2, obliczenie stężenia jonów X− i stężenia cząsteczek HX w roztworze, ale: popełnienie błędów rachunkowych lub błąd odczytu danych LUB podanie wyników z jednostką inną niż mol ⋅ dm−3 LUB podanie wyników z niewłaściwą dokładnością.

– poprawne obliczenie stężenia jonów X− na podstawie podanej wartości pH roztworu kwasu.

ALBO

– odczytanie z wykresu z właściwą dokładnością wartości stężenia molowego roztworu kwasu HX o pH równym 2,2 oraz obliczenie stężenia jonów X− i stężenia cząsteczek HX w roztworze i podanie wyników z właściwą jednostką, ale zastosowanie do rozwiązania niedokładnej wartości α oszacowanej na podstawie wykresu zamieszczonego w informacji wprowadzającej.

albo

0 pkt

zastosowanie błędnej metody albo brak rozwiązania.

Uwaga 4.: Podanie wyników z dokładnością większą niż wymagana nie skutkuje utratą punktów.

Uwaga 5.: Zdający może obliczyć wartość stałej dysocjacji K na podstawie danych zawartych w informacji do zadania (dla dowolnych wartości α i c0) i otrzymaną wartość zastosować do rozwiązania drugiej części zadania (Sposób 2.). W takim przypadku za swoje rozwiązanie może uzyskać maksymalnie 2 pkt, według następujących zasad:

2 pkt

zastosowanie poprawnej metody prowadzącej do obliczenia stężenia jonów X− i stężenia cząsteczek HX oraz poprawne wykonanie obliczeń (bez uzupełnienia tabeli, wykonania wykresu i odczytywania wartości stężenia kwasu HX).

1 pkt

obliczenie stężenia jonów X− i stężenia cząsteczek HX, ale: popełnienie błędów rachunkowych LUB podanie wartości stężeń z jednostką inną niż mol ⋅ dm−3.

– poprawne obliczenie stężenia jonów X−.

albo

0 pkt

zastosowanie błędnej metody albo brak rozwiązania.

Umiejętności w zadaniu

Pliki cookies

Zapisujemy na Twoim urządzeniu to, bez czego serwis nie działa, np. zalogowanie. Plików analitycznych użyjemy tylko za Twoją zgodą. Szczegóły w polityce prywatności.