{"id":"chemia-2015-maj-matura-rozszerzona/zad/33.1","paper_id":"chemia-2015-maj-matura-rozszerzona","number":"33.1","points":1,"ptype":"open","subject":"chemia","category":"matura","year":2015,"month":"maj","level":"rozszerzona","text":"Zadanie 33.1. (0-1)\nUzupełnij poniższy schemat doświadczenia, wpisując wzory użytych odczynników\nwybranych spośród:\n- CH3COCOOH (aq)\n- CH3COCOONa (aq)\n- CH3COOH (aq)\n- CH3COONa (aq)\n- NaOH (aq)\nSchemat doświadczenia:\nodczynnik:\nodczynnik:","answer":null,"answer_text":"Zadanie 33.1. (0-1)\nPoprawna odpowiedź\nSchemat punktowania\n1 p. - za poprawny wybór odczynników i uzupełnienie schematu.\n0 p. - za odpowiedź niepełną lub błędną albo brak odpowiedzi.","solution":"## Poprawna odpowiedź:\n\n**Schemat doświadczenia:**\n\n- **Probówka (substrat):** \\(\\ce{CH3COONa}\\) (aq) - octan sodu\n- **Dodawany odczynnik:** \\(\\ce{CH3COCOOH}\\) (aq) - kwas pirogronowy\n\n**Reakcja zachodząca w doświadczeniu:**\n\\[\\ce{CH3COCOOH_{(aq)} + CH3COONa_{(aq)} -> CH3COCOONa_{(aq)} + CH3COOH_{(aq)}}\\]\n\n## Sposób 1 - Porównanie stałych dysocjacji → zasada wypierania słabszego kwasu z soli\n\n**Krok 1 - Porównanie Ka z karty wzorów (str. 9):**\n\nOdczytujemy wartości stałych dysocjacji:\n\n\\[K_a(\\ce{CH3COCOOH}) \\approx 3{,}16 \\cdot 10^{-3} \\quad (pK_a \\approx 2{,}49)\\]\n\\[K_a(\\ce{CH3COOH}) \\approx 1{,}75 \\cdot 10^{-5} \\quad (pK_a \\approx 4{,}76)\\]\n\nPonieważ \\(K_a(\\text{pirogronowy}) \\gg K_a(\\text{etanowy})\\), **kwas pirogronowy jest mocniejszy** - łatwiej oddaje proton \\(\\ce{H+}\\).\n\n**Krok 2 - Zasada projektowania doświadczenia:**\n\nReakcja chemiczna potwierdza względną moc kwasów tylko wtedy, gdy **mocniejszy kwas wypiera słabszy kwas z jego soli**. To zasada: *mocniejszy kwas + sól słabszego kwasu → sól mocniejszego kwasu + słabszy kwas*.\n\nDlatego wybieramy:\n- sól słabszego kwasu (etanowego): \\(\\ce{CH3COONa}\\) (aq)\n- mocniejszy kwas: \\(\\ce{CH3COCOOH}\\) (aq)\n\n**Krok 3 - Reakcja i obserwacja:**\n\n\\[\\ce{CH3COCOOH_{(aq)} + CH3COONa_{(aq)} -> CH3COCOONa_{(aq)} + CH3COOH_{(aq)}}\\]\n\nKwas pirogronowy **wypiera** kwas etanowy z octanu sodu. W roztworze powstaje \\(\\ce{CH3COOH}\\) - odczyn roztworu wzrasta (pH maleje). Potwierdzenie: wskaźnik kwasowo-zasadowy (np. oranż metylowy lub fenoloftaleina) zmienia barwę.\n\n**Krok 4 - Dlaczego ta para odczynników, nie inna?**\n\nGdybyśmy dodali \\(\\ce{CH3COOH}\\) do \\(\\ce{CH3COCOONa}\\) - to byłoby odwrotnie: słabszy kwas atakuje sól mocniejszego → **reakcja nie zajdzie** (albo zajdzie w zaniedbywalnym stopniu), co nic nie potwierdza.\n\nRola odczynników jest jasna:\n| Rola | Odczynnik |\n| Mocniejszy kwas (reaguje) | \\(\\ce{CH3COCOOH}\\) (aq) |\n| Sól słabszego kwasu | \\(\\ce{CH3COONa}\\) (aq) |\n| Produkt - słabszy kwas | \\(\\ce{CH3COOH}\\) (aq) |\n| Produkt - sól mocniejszego | \\(\\ce{CH3COCOONa}\\) (aq) |\n\n## Sposób 2 - Weryfikacja przez kierunek równowagi (Brønsted-Lowry)\n\nKażda reakcja kwas-zasada przebiega **od mocniejszego kwasu do słabszego**. Sprawdzamy:\n\n\\[\\underbrace{\\ce{CH3COCOOH}}_{\\text{kwas}} + \\underbrace{\\ce{CH3COO-}}_{\\text{zasada sprzężona}} \\rightleftharpoons \\underbrace{\\ce{CH3COCOO-}}_{\\text{zasada sprzężona}} + \\underbrace{\\ce{CH3COOH}}_{\\text{kwas}}\\]\n\nRównowaga przesuwa się w prawo, bo:\n- **Kwas pirogronowy** (\\(pK_a = 2{,}49\\)) jest mocniejszym dawcą protonu\n- **Kwas etanowy** (\\(pK_a = 4{,}76\\)) jest słabszym kwasem po prawej stronie\n\nReakcja jest praktycznie nieodwracalna - potwierdzenie, że para \\(\\ce{CH3COCOOH + CH3COONa}\\) to właściwy wybór.\n\n## Wzory z karty CKE\n\n📖 **Karta wzorów str. 9 - Stałe dysocjacji kwasów:**\n\\[K_a(\\ce{CH3COOH}) = 1{,}75 \\cdot 10^{-5} \\quad (pK_a = 4{,}76)\\]\nUżyte w Kroku 1 do porównania mocy kwasów.\n\n📖 **Karta wzorów str. 4 - Kwasy organiczne (dział biologia):**\nWzór strukturalny kwasu pirogronowego \\(\\ce{CH3-CO-COOH}\\) z wartością \\(pK_a \\approx 2{,}49\\).\nPamiętaj: karta wzorów CKE zawiera kwas pirogronowy w sekcji biochemicznej, ale jego stała dysocjacji jest podana w sekcji chemicznej (str. 9).\n\n## Typowe pułapki i uwagi\n\n> ⚠️ **Uwaga:** Nie wolno wybierać odwrotnej pary - \\(\\ce{CH3COOH}\\) + \\(\\ce{CH3COCOONa}\\). Słabszy kwas nie wyprze mocniejszego z soli - reakcja praktycznie nie zajdzie, więc doświadczenie niczego nie potwierdza.\n\n> ⚠️ **Uwaga:** Odczynniki \\(\\ce{NaOH}\\) (aq) i \\(\\ce{CH3COCOONa}\\) (aq) są zbędne w tym doświadczeniu - NaOH zobojętni obydwa kwasy tak samo (neutralizacja nie pokazuje różnicy mocy), a pirogronian sodu to sól mocniejszego kwasu - nie użyjemy go jako substratu.\n\n> ⚠️ **Uwaga:** \"Projektowanie doświadczenia\" w CKE wymaga wskazania konkretnych odczynników i opisania obserwacji. Samo napisanie reakcji bez wskazania co wlewamy do czego to niepełna odpowiedź na egzaminie.","image":"img/chemia-2015-maj-matura-rozszerzona/zad-33.1.webp","solution_image":null,"topics":null,"page_from":16,"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":"

Zadanie 33.1. (0-1)
Uzupełnij poniższy schemat doświadczenia, wpisując wzory użytych odczynników
wybranych spośród:

\n\n

Schemat doświadczenia:
odczynnik:
odczynnik:

","answer_text_html":"

Zadanie 33.1. (0-1)
Poprawna odpowiedź
Schemat punktowania
1 p. - za poprawny wybór odczynników i uzupełnienie schematu.
0 p. - za odpowiedź niepełną lub błędną albo brak odpowiedzi.

","solutions":[{"source":"maturazai","label":"maturazai.pl (AI)","kind":"text","html":"

Poprawna odpowiedź:

\n

Schemat doświadczenia:

\n\n

Reakcja zachodząca w doświadczeniu:
\\[\\ce{CH3COCOOH_{(aq)} + CH3COONa_{(aq)} -> CH3COCOONa_{(aq)} + CH3COOH_{(aq)}}\\]

\n

Sposób 1 - Porównanie stałych dysocjacji → zasada wypierania słabszego kwasu z soli

\n

Krok 1 - Porównanie Ka z karty wzorów (str. 9):

\n

Odczytujemy wartości stałych dysocjacji:

\n

\\[K_a(\\ce{CH3COCOOH}) \\approx 3{,}16 \\cdot 10^{-3} \\quad (pK_a \\approx 2{,}49)\\]
\\[K_a(\\ce{CH3COOH}) \\approx 1{,}75 \\cdot 10^{-5} \\quad (pK_a \\approx 4{,}76)\\]

\n

Ponieważ \\(K_a(\\text{pirogronowy}) \\gg K_a(\\text{etanowy})\\), kwas pirogronowy jest mocniejszy - łatwiej oddaje proton \\(\\ce{H+}\\).

\n

Krok 2 - Zasada projektowania doświadczenia:

\n

Reakcja chemiczna potwierdza względną moc kwasów tylko wtedy, gdy mocniejszy kwas wypiera słabszy kwas z jego soli. To zasada: mocniejszy kwas + sól słabszego kwasu → sól mocniejszego kwasu + słabszy kwas.

\n

Dlatego wybieramy:

\n\n

Krok 3 - Reakcja i obserwacja:

\n

\\[\\ce{CH3COCOOH_{(aq)} + CH3COONa_{(aq)} -> CH3COCOONa_{(aq)} + CH3COOH_{(aq)}}\\]

\n

Kwas pirogronowy wypiera kwas etanowy z octanu sodu. W roztworze powstaje \\(\\ce{CH3COOH}\\) - odczyn roztworu wzrasta (pH maleje). Potwierdzenie: wskaźnik kwasowo-zasadowy (np. oranż metylowy lub fenoloftaleina) zmienia barwę.

\n

Krok 4 - Dlaczego ta para odczynników, nie inna?

\n

Gdybyśmy dodali \\(\\ce{CH3COOH}\\) do \\(\\ce{CH3COCOONa}\\) - to byłoby odwrotnie: słabszy kwas atakuje sól mocniejszego → reakcja nie zajdzie (albo zajdzie w zaniedbywalnym stopniu), co nic nie potwierdza.

\n

Rola odczynników jest jasna:
| Rola | Odczynnik |
| Mocniejszy kwas (reaguje) | \\(\\ce{CH3COCOOH}\\) (aq) |
| Sól słabszego kwasu | \\(\\ce{CH3COONa}\\) (aq) |
| Produkt - słabszy kwas | \\(\\ce{CH3COOH}\\) (aq) |
| Produkt - sól mocniejszego | \\(\\ce{CH3COCOONa}\\) (aq) |

\n

Sposób 2 - Weryfikacja przez kierunek równowagi (Brønsted-Lowry)

\n

Każda reakcja kwas-zasada przebiega od mocniejszego kwasu do słabszego. Sprawdzamy:

\n

\\[\\underbrace{\\ce{CH3COCOOH}}{\\text{kwas}} + \\underbrace{\\ce{CH3COO-}}{\\text{zasada sprzężona}} \\rightleftharpoons \\underbrace{\\ce{CH3COCOO-}}{\\text{zasada sprzężona}} + \\underbrace{\\ce{CH3COOH}}{\\text{kwas}}\\]

\n

Równowaga przesuwa się w prawo, bo:

\n\n

Reakcja jest praktycznie nieodwracalna - potwierdzenie, że para \\(\\ce{CH3COCOOH + CH3COONa}\\) to właściwy wybór.

\n

Wzory z karty CKE

\n

📖 Karta wzorów str. 9 - Stałe dysocjacji kwasów:
\\[K_a(\\ce{CH3COOH}) = 1{,}75 \\cdot 10^{-5} \\quad (pK_a = 4{,}76)\\]
Użyte w Kroku 1 do porównania mocy kwasów.

\n

📖 Karta wzorów str. 4 - Kwasy organiczne (dział biologia):
Wzór strukturalny kwasu pirogronowego \\(\\ce{CH3-CO-COOH}\\) z wartością \\(pK_a \\approx 2{,}49\\).
Pamiętaj: karta wzorów CKE zawiera kwas pirogronowy w sekcji biochemicznej, ale jego stała dysocjacji jest podana w sekcji chemicznej (str. 9).

\n

Typowe pułapki i uwagi

\n
⚠️ Uwaga: Nie wolno wybierać odwrotnej pary - \\(\\ce{CH3COOH}\\) + \\(\\ce{CH3COCOONa}\\). Słabszy kwas nie wyprze mocniejszego z soli - reakcja praktycznie nie zajdzie, więc doświadczenie niczego nie potwierdza.
\n
⚠️ Uwaga: Odczynniki \\(\\ce{NaOH}\\) (aq) i \\(\\ce{CH3COCOONa}\\) (aq) są zbędne w tym doświadczeniu - NaOH zobojętni obydwa kwasy tak samo (neutralizacja nie pokazuje różnicy mocy), a pirogronian sodu to sól mocniejszego kwasu - nie użyjemy go jako substratu.
\n
⚠️ Uwaga: "Projektowanie doświadczenia" w CKE wymaga wskazania konkretnych odczynników i opisania obserwacji. Samo napisanie reakcji bez wskazania co wlewamy do czego to niepełna odpowiedź na egzaminie.
"}]}