{"id":"chemia-2015-maj-matura-rozszerzona/zad/13","paper_id":"chemia-2015-maj-matura-rozszerzona","number":"13","points":1,"ptype":"open","subject":"chemia","category":"matura","year":2015,"month":"maj","level":"rozszerzona","text":"Zadanie 13. (0-1)\nUzupełnij poniższe zdania. Podkreśl właściwe określenie spośród wymienionych\nw każdym nawiasie.\nPo porównaniu stałych dysocjacji kwasu chlorowego(I) i kwasu chlorowego(III) można\nstwierdzić, że w cząsteczce kwasu chlorowego(I) wiązanie O-H jest (bardziej / mniej)\nspolaryzowane niż w cząsteczce kwasu chlorowego(III). Wodny roztwór kwasu\nchlorowego(I) ma więc (niższe / wyższe) pH od roztworu kwasu chlorowego(III) o tym\nsamym stężeniu molowym. W wodnych roztworach soli sodowych tych kwasów uniwersalny\npapierek wskaźnikowy (pozostaje żółty / przyjmuje czerwone zabarwienie / przyjmuje\nniebieskie zabarwienie).","answer":null,"answer_text":"Zadanie 13. (0-1)\nI. Wykorzystanie\ni tworzenie informacji.\nIV etap edukacyjny - poziom rozszerzony\n3. Wiązania chemiczne. Zdający:\n3.7) […] przewiduje wpływ rodzaju wiązania […] na\nwłaściwości […] substancji nieorganicznych […].\n4. Kinetyka i statyka chemiczna. Zdający:\n4.10) porównuje moc elektrolitów na podstawie wartości ich\nstałych dysocjacji.\n8. Niemetale. Zdający:\n8.11) klasyfikuje […] kwasy ze względu na ich […] moc […].\nPoprawna odpowiedź\nPo porównaniu stałych dysocjacji kwasu chlorowego(I) i kwasu chlorowego(III) można\nstwierdzić, że w cząsteczce kwasu chlorowego(I) wiązanie O-H jest (bardziej / mniej)\nspolaryzowane niż w cząsteczce kwasu chlorowego(III). Wodny roztwór kwasu\nchlorowego(I) ma więc (niższe / wyższe) pH od roztworu kwasu chlorowego(III) o tym\nsamym stężeniu molowym. W wodnych roztworach soli sodowych tych kwasów uniwersalny\npapierek wskaźnikowy (pozostaje żółty / przyjmuje czerwone zabarwienie / przyjmuje\nniebieskie zabarwienie).\nSchemat punktowania\n1 p. - za poprawne wskazanie określeń w każdym nawiasie.\n0 p. - za odpowiedź niepełną lub błędną albo brak odpowiedzi.","solution":"## Poprawna odpowiedź:\n\n- Zdanie 1: wiązanie O-H jest **mniej** spolaryzowane niż w cząsteczce kwasu chlorowego(III)\n- Zdanie 2: wodny roztwór kwasu chlorowego(I) ma **wyższe** pH\n- Zdanie 3: papierek wskaźnikowy **przyjmuje niebieskie zabarwienie**\n\n## Sposób 1 - porównanie Ka i interpretacja struktury\n\n**Krok 1: Sprawdzamy stałe dysocjacji (karta wzorów str. 9)**\n\n\\[K_a(\\ce{HClO}) \\approx 2{,}9 \\cdot 10^{-8} \\quad \\Rightarrow \\quad pK_a \\approx 7{,}5\\]\n\\[K_a(\\ce{HClO2}) \\approx 1{,}1 \\cdot 10^{-2} \\quad \\Rightarrow \\quad pK_a \\approx 2{,}0\\]\n\nKwas chlorowy(I) - \\(\\ce{HClO}\\) - jest **znacznie słabszym kwasem** niż kwas chlorowy(III) - \\(\\ce{HClO2}\\).\n\n**Krok 2: Zdanie 1 - polaryzowalność wiązania O-H**\n\nMoc kwasu tlenowego zależy od tego, jak bardzo wiązanie O-H jest spolaryzowane. Im bardziej elektroujemne środowisko wokół centralnego atomu Cl (więcej atomów O przyłączonych do Cl!), tym silniej \"ciągnie\" elektrony od O-H → wiązanie bardziej spolaryzowane → łatwiejsza dysocjacja → mocniejszy kwas.\n\n- \\(\\ce{HClO}\\): Cl na st. utl. +1, tylko jeden atom O przy Cl → słabe odciąganie elektronów od O-H → wiązanie O-H **mniej spolaryzowane**\n- \\(\\ce{HClO2}\\): Cl na st. utl. +3, dwa atomy O przy Cl (jeden =O, jeden -OH) → silniejszy efekt indukcyjny → wiązanie O-H **bardziej spolaryzowane** → łatwiejsza dysocjacja\n\nZatem w \\(\\ce{HClO}\\) wiązanie O-H jest **mniej** spolaryzowane niż w \\(\\ce{HClO2}\\). ✓\n\n**Krok 3: Zdanie 2 - pH roztworów o tym samym stężeniu**\n\n\\(\\ce{HClO}\\) ma mniejszy \\(K_a\\), więc dysocjuje słabiej → mniej jonów \\(\\ce{H+}\\) w roztworze → **wyższe** pH.\n\n\\[c(\\ce{H+}) \\text{ w roztworze } \\ce{HClO} < c(\\ce{H+}) \\text{ w roztworze } \\ce{HClO2}\\]\n\\[\\Rightarrow pH(\\ce{HClO}) > pH(\\ce{HClO2})\\]\n\nRoztwór kwasu chlorowego(I) ma **wyższe** pH. ✓\n\n**Krok 4: Zdanie 3 - reakcja soli sodowych z wodą**\n\nSole sodowe: \\(\\ce{NaClO}\\) (podchloryn sodu) i \\(\\ce{NaClO2}\\) (chloryn sodu).\n\nObie są solami **mocnej zasady** (NaOH) i **słabych kwasów** (\\(\\ce{HClO}\\) i \\(\\ce{HClO2}\\)) → hydroliza anionowa:\n\n\\[\\ce{ClO- + H2O <=> HClO + OH-}\\]\n\\[\\ce{ClO2- + H2O <=> HClO2 + OH-}\\]\n\nOba roztwory są **zasadowe** (pH > 7). Papierek wskaźnikowy w środowisku zasadowym **przyjmuje niebieskie zabarwienie**. ✓\n\n## Sposób 2 - weryfikacja przez regułę Paulinga\n\nPauling sformułował empiryczną regułę: moc kwasu tlenowego rośnie z liczbą \"nadmiarowych\" atomów tlenu (tj. atomów O nie tworzących wiązania O-H). Dla kwasów \\(\\ce{HXO_m(OH)_n}\\):\n\n- \\(\\ce{HClO}\\) = \\(\\ce{Cl(OH)}\\): m = 0 → kwas bardzo słaby (\\(K_a \\sim 10^{-8}\\))\n- \\(\\ce{HClO2}\\) = \\(\\ce{ClO(OH)}\\): m = 1 → kwas słaby-umiarkowany (\\(K_a \\sim 10^{-2}\\))\n- \\(\\ce{HClO3}\\) = \\(\\ce{ClO2(OH)}\\): m = 2 → kwas mocny (\\(K_a \\sim 10^{2}\\))\n- \\(\\ce{HClO4}\\) = \\(\\ce{ClO3(OH)}\\): m = 3 → kwas bardzo mocny\n\nKażdy dodatkowy atom \"=O\" przy Cl odciąga gęstość elektronową od O-H (efekt indukcyjny) → silniejsza polaryzacja → mocniejszy kwas.\n\nWnioski pokrywają się z Wynikiem 1: **HClO ma mniej spolaryzowane O-H** niż HClO₂.\n\n## Wzory z karty CKE\n\n📖 **Karta wzorów str. 9 - Stałe dysocjacji kwasów:**\n\\[K_a(\\ce{HClO}) \\approx 2{,}9 \\cdot 10^{-8}, \\quad K_a(\\ce{HClO2}) \\approx 1{,}1 \\cdot 10^{-2}\\]\nKluczowe do porównania mocy kwasów i wyciągnięcia wniosków o polaryzacji O-H oraz pH roztworów.\n\n📖 **Karta wzorów str. 11 - Wskaźniki kwasowo-zasadowe:**\nPapierek wskaźnikowy (uniwersalny): zmiana barwy zależna od pH - w środowisku zasadowym (pH > 7) barwa **niebieska**. Uzasadnia odpowiedź w zdaniu 3.\n\n## Dlaczego inne opcje są błędne\n\n| Wariant | Błąd |\n| Zdanie 1: **bardziej** | Mylenie kierunku: większy Ka = silniejszy kwas = bardziej spolaryzowane O-H. To HClO₂ ma większy Ka, więc to ono ma bardziej spolaryzowane O-H - nie HClO. |\n| Zdanie 2: **niższe** pH | Błąd: słabszy kwas → mniej H⁺ → wyższe pH (nie niższe). Pomylenie kierunku zależności. |\n| Zdanie 3: **pozostaje żółty** | Żółty = odczyn neutralny (pH ≈ 7). Sole słabych kwasów i mocnych zasad hydrolizują zasadowo → pH > 7 → kolor niebieski, nie żółty. |\n| Zdanie 3: **czerwone zabarwienie** | Czerwony = odczyn kwaśny. Błąd: NaClO i NaClO₂ to sole mocnej zasady + słabego kwasu → zasadowy odczyn roztworu. Czerwone zabarwienie dawałyby sole słabych zasad i mocnych kwasów (np. NH₄Cl). |\n\n## Typowe pułapki\n\n> ⚠️ **Uwaga:** Uczniowie często mylą kierunek: \"słabszy kwas → niższe pH\". To odwrotnie - słabszy kwas daje MNIEJ H⁺, więc pH jest WYŻSZE.\n\n> ⚠️ **Uwaga:** Nie mylić kwasu chlorowego(I) = HClO z kwasem chlorowodorowym HCl. \"Chlorowy(I)\" to kwas tlenowy chloru na +1!\n\n> ⚠️ **Uwaga:** Przy hydrolizie soli - pytanie brzmi \"czyja sól?\". NaClO → sól NaOH (mocna zasada) + HClO (słaby kwas) → hydroliza anionowa → **zasadowy** odczyn. Papierek niebieskieje, nie czerwienieje.","image":"img/chemia-2015-maj-matura-rozszerzona/zad-13.webp","solution_image":null,"topics":null,"page_from":7,"source":"ocr","answer_source":null,"answer_text_source":"ocr","solution_source":"maturazai","text_source":"ocr","source_label":"Chemia · Matura · maj 2015 (rozszerzona)","subject_label":"Chemia","category_label":"Matura","text_html":"<p>Zadanie 13. (0-1)<br>Uzupełnij poniższe zdania. Podkreśl właściwe określenie spośród wymienionych<br>w każdym nawiasie.<br>Po porównaniu stałych dysocjacji kwasu chlorowego(I) i kwasu chlorowego(III) można<br>stwierdzić, że w cząsteczce kwasu chlorowego(I) wiązanie O-H jest (bardziej / mniej)<br>spolaryzowane niż w cząsteczce kwasu chlorowego(III). Wodny roztwór kwasu<br>chlorowego(I) ma więc (niższe / wyższe) pH od roztworu kwasu chlorowego(III) o tym<br>samym stężeniu molowym. W wodnych roztworach soli sodowych tych kwasów uniwersalny<br>papierek wskaźnikowy (pozostaje żółty / przyjmuje czerwone zabarwienie / przyjmuje<br>niebieskie zabarwienie).</p>","answer_text_html":"<p>Zadanie 13. (0-1)<br>I. Wykorzystanie<br>i tworzenie informacji.<br>IV etap edukacyjny - poziom rozszerzony</p>\n<ol><li>Wiązania chemiczne. Zdający:</li></ol>\n<p>3.7) […] przewiduje wpływ rodzaju wiązania […] na<br>właściwości […] substancji nieorganicznych […].</p>\n<ol><li>Kinetyka i statyka chemiczna. Zdający:</li></ol>\n<p>4.10) porównuje moc elektrolitów na podstawie wartości ich<br>stałych dysocjacji.</p>\n<ol><li>Niemetale. Zdający:</li></ol>\n<p>8.11) klasyfikuje […] kwasy ze względu na ich […] moc […].<br>Poprawna odpowiedź<br>Po porównaniu stałych dysocjacji kwasu chlorowego(I) i kwasu chlorowego(III) można<br>stwierdzić, że w cząsteczce kwasu chlorowego(I) wiązanie O-H jest (bardziej / mniej)<br>spolaryzowane niż w cząsteczce kwasu chlorowego(III). Wodny roztwór kwasu<br>chlorowego(I) ma więc (niższe / wyższe) pH od roztworu kwasu chlorowego(III) o tym<br>samym stężeniu molowym. W wodnych roztworach soli sodowych tych kwasów uniwersalny<br>papierek wskaźnikowy (pozostaje żółty / przyjmuje czerwone zabarwienie / przyjmuje<br>niebieskie zabarwienie).<br>Schemat punktowania<br>1 p. - za poprawne wskazanie określeń w każdym nawiasie.<br>0 p. - za odpowiedź niepełną lub błędną albo brak odpowiedzi.</p>","solutions":[{"source":"maturazai","label":"maturazai.pl (AI)","kind":"text","html":"<h4>Poprawna odpowiedź:</h4>\n<ul><li>Zdanie 1: wiązanie O-H jest <strong>mniej</strong> spolaryzowane niż w cząsteczce kwasu chlorowego(III)</li><li>Zdanie 2: wodny roztwór kwasu chlorowego(I) ma <strong>wyższe</strong> pH</li><li>Zdanie 3: papierek wskaźnikowy <strong>przyjmuje niebieskie zabarwienie</strong></li></ul>\n<h4>Sposób 1 - porównanie Ka i interpretacja struktury</h4>\n<p><strong>Krok 1: Sprawdzamy stałe dysocjacji (karta wzorów str. 9)</strong></p>\n<p>\\[K_a(\\ce{HClO}) \\approx 2{,}9 \\cdot 10^{-8} \\quad \\Rightarrow \\quad pK_a \\approx 7{,}5\\]<br>\\[K_a(\\ce{HClO2}) \\approx 1{,}1 \\cdot 10^{-2} \\quad \\Rightarrow \\quad pK_a \\approx 2{,}0\\]</p>\n<p>Kwas chlorowy(I) - \\(\\ce{HClO}\\) - jest <strong>znacznie słabszym kwasem</strong> niż kwas chlorowy(III) - \\(\\ce{HClO2}\\).</p>\n<p><strong>Krok 2: Zdanie 1 - polaryzowalność wiązania O-H</strong></p>\n<p>Moc kwasu tlenowego zależy od tego, jak bardzo wiązanie O-H jest spolaryzowane. Im bardziej elektroujemne środowisko wokół centralnego atomu Cl (więcej atomów O przyłączonych do Cl!), tym silniej &quot;ciągnie&quot; elektrony od O-H → wiązanie bardziej spolaryzowane → łatwiejsza dysocjacja → mocniejszy kwas.</p>\n<ul><li>\\(\\ce{HClO}\\): Cl na st. utl. +1, tylko jeden atom O przy Cl → słabe odciąganie elektronów od O-H → wiązanie O-H <strong>mniej spolaryzowane</strong></li><li>\\(\\ce{HClO2}\\): Cl na st. utl. +3, dwa atomy O przy Cl (jeden =O, jeden -OH) → silniejszy efekt indukcyjny → wiązanie O-H <strong>bardziej spolaryzowane</strong> → łatwiejsza dysocjacja</li></ul>\n<p>Zatem w \\(\\ce{HClO}\\) wiązanie O-H jest <strong>mniej</strong> spolaryzowane niż w \\(\\ce{HClO2}\\). ✓</p>\n<p><strong>Krok 3: Zdanie 2 - pH roztworów o tym samym stężeniu</strong></p>\n<p>\\(\\ce{HClO}\\) ma mniejszy \\(K_a\\), więc dysocjuje słabiej → mniej jonów \\(\\ce{H+}\\) w roztworze → <strong>wyższe</strong> pH.</p>\n<p>\\[c(\\ce{H+}) \\text{ w roztworze } \\ce{HClO} &lt; c(\\ce{H+}) \\text{ w roztworze } \\ce{HClO2}\\]<br>\\[\\Rightarrow pH(\\ce{HClO}) &gt; pH(\\ce{HClO2})\\]</p>\n<p>Roztwór kwasu chlorowego(I) ma <strong>wyższe</strong> pH. ✓</p>\n<p><strong>Krok 4: Zdanie 3 - reakcja soli sodowych z wodą</strong></p>\n<p>Sole sodowe: \\(\\ce{NaClO}\\) (podchloryn sodu) i \\(\\ce{NaClO2}\\) (chloryn sodu).</p>\n<p>Obie są solami <strong>mocnej zasady</strong> (NaOH) i <strong>słabych kwasów</strong> (\\(\\ce{HClO}\\) i \\(\\ce{HClO2}\\)) → hydroliza anionowa:</p>\n<p>\\[\\ce{ClO- + H2O &lt;=&gt; HClO + OH-}\\]<br>\\[\\ce{ClO2- + H2O &lt;=&gt; HClO2 + OH-}\\]</p>\n<p>Oba roztwory są <strong>zasadowe</strong> (pH &gt; 7). Papierek wskaźnikowy w środowisku zasadowym <strong>przyjmuje niebieskie zabarwienie</strong>. ✓</p>\n<h4>Sposób 2 - weryfikacja przez regułę Paulinga</h4>\n<p>Pauling sformułował empiryczną regułę: moc kwasu tlenowego rośnie z liczbą &quot;nadmiarowych&quot; atomów tlenu (tj. atomów O nie tworzących wiązania O-H). Dla kwasów \\(\\ce{HXO_m(OH)_n}\\):</p>\n<ul><li>\\(\\ce{HClO}\\) = \\(\\ce{Cl(OH)}\\): m = 0 → kwas bardzo słaby (\\(K_a \\sim 10^{-8}\\))</li><li>\\(\\ce{HClO2}\\) = \\(\\ce{ClO(OH)}\\): m = 1 → kwas słaby-umiarkowany (\\(K_a \\sim 10^{-2}\\))</li><li>\\(\\ce{HClO3}\\) = \\(\\ce{ClO2(OH)}\\): m = 2 → kwas mocny (\\(K_a \\sim 10^{2}\\))</li><li>\\(\\ce{HClO4}\\) = \\(\\ce{ClO3(OH)}\\): m = 3 → kwas bardzo mocny</li></ul>\n<p>Każdy dodatkowy atom &quot;=O&quot; przy Cl odciąga gęstość elektronową od O-H (efekt indukcyjny) → silniejsza polaryzacja → mocniejszy kwas.</p>\n<p>Wnioski pokrywają się z Wynikiem 1: <strong>HClO ma mniej spolaryzowane O-H</strong> niż HClO₂.</p>\n<h4>Wzory z karty CKE</h4>\n<p>📖 <strong>Karta wzorów str. 9 - Stałe dysocjacji kwasów:</strong><br>\\[K_a(\\ce{HClO}) \\approx 2{,}9 \\cdot 10^{-8}, \\quad K_a(\\ce{HClO2}) \\approx 1{,}1 \\cdot 10^{-2}\\]<br>Kluczowe do porównania mocy kwasów i wyciągnięcia wniosków o polaryzacji O-H oraz pH roztworów.</p>\n<p>📖 <strong>Karta wzorów str. 11 - Wskaźniki kwasowo-zasadowe:</strong><br>Papierek wskaźnikowy (uniwersalny): zmiana barwy zależna od pH - w środowisku zasadowym (pH &gt; 7) barwa <strong>niebieska</strong>. Uzasadnia odpowiedź w zdaniu 3.</p>\n<h4>Dlaczego inne opcje są błędne</h4>\n<p>| Wariant | Błąd |<br>| Zdanie 1: <strong>bardziej</strong> | Mylenie kierunku: większy Ka = silniejszy kwas = bardziej spolaryzowane O-H. To HClO₂ ma większy Ka, więc to ono ma bardziej spolaryzowane O-H - nie HClO. |<br>| Zdanie 2: <strong>niższe</strong> pH | Błąd: słabszy kwas → mniej H⁺ → wyższe pH (nie niższe). Pomylenie kierunku zależności. |<br>| Zdanie 3: <strong>pozostaje żółty</strong> | Żółty = odczyn neutralny (pH ≈ 7). Sole słabych kwasów i mocnych zasad hydrolizują zasadowo → pH &gt; 7 → kolor niebieski, nie żółty. |<br>| Zdanie 3: <strong>czerwone zabarwienie</strong> | Czerwony = odczyn kwaśny. Błąd: NaClO i NaClO₂ to sole mocnej zasady + słabego kwasu → zasadowy odczyn roztworu. Czerwone zabarwienie dawałyby sole słabych zasad i mocnych kwasów (np. NH₄Cl). |</p>\n<h4>Typowe pułapki</h4>\n<blockquote>⚠️ <strong>Uwaga:</strong> Uczniowie często mylą kierunek: &quot;słabszy kwas → niższe pH&quot;. To odwrotnie - słabszy kwas daje MNIEJ H⁺, więc pH jest WYŻSZE.</blockquote>\n<blockquote>⚠️ <strong>Uwaga:</strong> Nie mylić kwasu chlorowego(I) = HClO z kwasem chlorowodorowym HCl. &quot;Chlorowy(I)&quot; to kwas tlenowy chloru na +1!</blockquote>\n<blockquote>⚠️ <strong>Uwaga:</strong> Przy hydrolizie soli - pytanie brzmi &quot;czyja sól?&quot;. NaClO → sól NaOH (mocna zasada) + HClO (słaby kwas) → hydroliza anionowa → <strong>zasadowy</strong> odczyn. Papierek niebieskieje, nie czerwienieje.</blockquote>"}]}