Matura Maj 2022, Poziom Rozszerzony (Arkusze CKE), Formuła od 2015 - Zadanie 18. (2 pkt)

W celu wyznaczenia dokładnego stężenia pewnej zasady przeprowadzono następujące doświadczenie. Do 60,0 cm3 badanego roztworu (KOH albo NH3 o stężeniu około 0,1 mol ∙ dm−3) dodawano powoli wodny roztwór HCl o stężeniu 0,10 mol ∙ dm−3 i mierzono pH mieszaniny reakcyjnej. Otrzymaną zależność pH roztworu miareczkowanego od objętości dodanego kwasu przedstawiono na poniższym wykresie.

Po dodaniu takiej objętości roztworu HCl, w jakiej ilość kwasu jest równoważna początkowej ilości zasady w badanym roztworze, w układzie zostaje osiągnięty punkt równoważnikowy (PR).

Aby wyznaczyć stężenie zasady, zamiast pomiaru pH, podczas miareczkowania można zastosować odpowiedni wskaźnik. Musi on być tak dobrany, aby zakres zmiany jego barwy przypadał w pobliżu punktu równoważnikowego. Fenoloftaleina jest wskaźnikiem, który zmienia barwę w zakresie pH 8,2 – 10,0, a oranż metylowy – w zakresie pH 3,2 – 4,4.

Na podstawie: T. Mizerski, Tablice chemiczne, Adamantan 1997.

Zadanie 18.1. (0–1)

Rozstrzygnij, czy w opisanym doświadczeniu użyto roztworu KOH czy NH3. Odpowiedź uzasadnij.

Rozstrzygnięcie:


Uzasadnienie:

Zadanie 18.2. (0–1)

Rozstrzygnij, który wskaźnik – fenoloftaleina czy oranż metylowy – powinien być użyty w celu możliwie dokładnego wyznaczenia stężenia tego roztworu. Odpowiedź uzasadnij.

Rozstrzygnięcie:


Uzasadnienie:

Rozwiązanie:
Zadanie 18.1. (0–1)
I. Wykorzystanie i tworzenie informacji. II. Rozumowanie i zastosowanie nabytej wiedzy do rozwiązywania problemów. III. Opanowanie czynności praktycznych. IV etap edukacyjny – poziom rozszerzony 4. Kinetyka i statyka chemiczna. Zdający: 9) interpretuje wartości […] pH […]; 10) porównuje moc elektrolitów […]. 5. Roztwory i reakcje zachodzące w roztworach wodnych. Zdający: 1) wykonuje obliczenia związane z przygotowaniem […] roztworów z zastosowaniem pojęć stężenie […] molowe; 4) przewiduje odczyn roztworu po reakcji […]; 5) uzasadnia […] przyczynę […] odczynu niektórych roztworów soli (hydroliza).

Zasady oceniania
1 pkt – poprawne rozstrzygnięcie i poprawne uzasadnienie.
0 pkt – odpowiedź niespełniająca powyższego kryterium albo brak odpowiedzi.

Przykładowe rozwiązania
Rozstrzygnięcie: NH3
Uzasadnienie, np.:
Gdyby użyto KOH, to pH w punkcie równoważnikowym miareczkowania byłoby równe 7.
ALBO
Gdyby użyto KOH, to wyjściowy roztwór (o stężeniu 0,10 mol ∙ dm−3 przed dodaniem do niego pierwszej kropli kwasu) powinien mieć wyższe pH.
ALBO
Gdyby użyto KOH, to początkowe pH badanego roztworu byłoby równe (około) 13.
ALBO
W punkcie równoważnikowym zachodzi reakcja: NH+4+ H2O ⇄ NH3 + H3O+.
ALBO
Punkt równoważnikowy znajduje się przy pH < 7.
ALBO
W punkcie równoważnikowym pH jest różne od 7.

Odpowiedz proponowana przez zespół maturabiolchem.pl

NH3
pH roztworu w punkcie równoważnikowym jest mniejsze niż 7 co świadczy o tym, że w wyniku stechiometrycznej reakcji kwasu i zasady powstaje sól o charakterze kwasowym (NH4Cl).

Zadanie 18.2. (0–1)
I. Wykorzystanie i tworzenie informacji. II. Rozumowanie i zastosowanie nabytej wiedzy do rozwiązywania problemów. III. Opanowanie czynności praktycznych. IV etap edukacyjny – poziom rozszerzony 4. Kinetyka i statyka chemiczna. Zdający: 6) podaje przykłady wskaźników pH (fenoloftaleina, oranż metylowy […]) i omawia ich zastosowanie […]; 9) interpretuje wartości […] pH […].

Zasady oceniania
1 pkt – poprawne rozstrzygnięcie i poprawne uzasadnienie.
0 pkt – odpowiedź niespełniająca powyższego kryterium albo brak odpowiedzi.

Przykładowe rozwiązania
Rozstrzygnięcie: oranż metylowy
Uzasadnienie:
Zakres zmiany barwy oranżu metylowego przypada w pobliżu punktu równoważnikowego.
ALBO
Zmiana barwy wskaźnika zachodzi w granicach skoku krzywej miareczkowania.
ALBO
Zakres pH zmiany barwy wybranego wskaźnika to 3,2–4,4, czyli przypada w pobliżu punktu równoważnikowego miareczkowania – pH ≈ 5.

Odpowiedz proponowana przez zespół maturabiolchem.pl

Oranż metylowy
Zakres zmiany barwy tego wskaźnika przypada w pobliżu punktu równoważnikowego. Dodatek nadmiarowej kropli kwasu spowoduje zmianę barwy roztworu.

guest
0 komentarzy
Inline Feedbacks
View all comments