{"id":"chemia-2016-maj-matura-rozszerzona/zad/18","paper_id":"chemia-2016-maj-matura-rozszerzona","number":"18","points":1,"ptype":"closed","subject":"chemia","category":"matura","year":2016,"month":"maj","level":"rozszerzona","text":"Zadanie 18. (0-1)\nZ dwóch jonów:\n3\n4\nPO\ni\n4\n2PO\nH\n, tylko jeden może pełnić zarówno funkcję zasady\nBrønsteda, jak i funkcję kwasu Brønsteda.\nWybierz ten jon. Uzupełnij podane poniżej zapisy, tak aby otrzymać dwa równania\nreakcji (w środowisku kwasowym i zasadowym) z udziałem wybranego jonu.\nO\nH3\n→ +\nOH → +\nWypełnia\negzaminator\nNr zadania\n16.1. 16.2. 16.3. 16.4.\n17.\n18.\nMaks. liczba pkt\n1\n1\n1\n1\n1\n1\nUzyskana liczba pkt\nNa3PO4 (s)\nwoda z dodatkiem fenoloftaleiny\nNaH2PO4 (s)\nwoda z dodatkiem fenoloftaleiny\nII\nI\nMCH_1R","answer":null,"answer_text":"Zadanie 18. (0-1)\nII Rozumowanie\ni zastosowanie nabytej\nwiedzy do\nrozwiązywania\nproblemów.\nIV etap edukacyjny - poziom rozszerzony\n4. Kinetyka i statyka chemiczna. Zdający:\n4.8) klasyfikuje substancje do kwasów lub zasad zgodnie\nz teorią Brønsteda-Lowry’ego.\nSchemat punktowania\n1 p. - za poprawne napisanie dwóch równań reakcji z udziałem jonu\n4\n2PO\nH\n0 p. - za błędne napisanie równania reakcji (błędne wzory reagentów, błędne współczynniki\nstechiometryczne, niewłaściwa forma zapisu) albo brak odpowiedzi.\nPoprawna odpowiedź\n4\n2PO\nH\nO\nH3\n⇄ H3PO4 + H2O\n4\n2PO\nH\nOH ⇄\n2\n4\nHPO\n+ H2O","solution":"## Poprawna odpowiedź: jon \\(\\ce{H2PO4^-}\\)\n\n**Reakcja w środowisku kwasowym** (jon działa jako **zasada Brønsteda** - przyjmuje proton):\n\n\\[\\ce{H2PO4^- + H^+ -> H3PO4}\\]\n\n**Reakcja w środowisku zasadowym** (jon działa jako **kwas Brønsteda** - oddaje proton):\n\n\\[\\ce{H2PO4^- + OH^- -> HPO4^2- + H2O}\\]\n\n## Sposób 1 - Analiza możliwości oddania i przyjęcia protonu\n\n**Krok 1: Definicja kwasu i zasady Brønsteda**\n\n- **Kwas Brønsteda** = donor protonu \\(\\ce{H+}\\) → musi mieć przynajmniej jeden atom H do oddania\n- **Zasada Brønsteda** = akceptor protonu \\(\\ce{H+}\\) → musi mieć wolną parę elektronową\n\n**Krok 2: Sprawdzamy jon \\(\\ce{PO4^{3-}}\\)**\n\n\\(\\ce{PO4^{3-}}\\) - brak atomów wodoru!\n\n- Jako zasada: ✅ może przyjąć proton → \\(\\ce{PO4^3- + H^+ -> HPO4^2-}\\)\n- Jako kwas: ❌ nie ma co oddać - zero atomów H w strukturze\n\n\\(\\ce{PO4^{3-}}\\) pełni **tylko funkcję zasady** - odpada.\n\n**Krok 3: Sprawdzamy jon \\(\\ce{H2PO4^-}\\)**\n\n\\(\\ce{H2PO4^-}\\) - ma **dwa atomy wodoru**, które może oddać, i wolną parę elektronową przy tlenie, którą może użyć do przyjęcia protonu.\n\n- Jako **zasada** (środowisko kwasowe - nadmiar \\(\\ce{H+}\\), jon je \"pochłania\"):\n\n\\[\\ce{H2PO4^- + H^+ -> H3PO4}\\]\n\n- Jako **kwas** (środowisko zasadowe - \\(\\ce{OH^-}\\) \"wyrywa\" proton od jonu):\n\n\\[\\ce{H2PO4^- + OH^- -> HPO4^2- + H2O}\\]\n\n**\\(\\ce{H2PO4^-}\\) jest amfoteryczny** - spełnia oba warunki. ✅\n\n## Sposób 2 - Weryfikacja przez szereg kwasowości fosforowej\n\nKwas fosforowy \\(\\ce{H3PO4}\\) jest **trójprotonowy** - dysocjuje stopniowo:\n\n\\[\\ce{H3PO4 <=> H^+ + H2PO4^-} \\quad (K_{a1})\\]\n\\[\\ce{H2PO4^- <=> H^+ + HPO4^2-} \\quad (K_{a2})\\]\n\\[\\ce{HPO4^2- <=> H^+ + PO4^3-} \\quad (K_{a3})\\]\n\nZ tego schematu jasno wynika:\n\n| Jon | Może oddać H⁺? | Może przyjąć H⁺? | Amfoteryczny? |\n| \\(\\ce{PO4^3-}\\) | ❌ (end of chain) | ✅ | ❌ |\n| \\(\\ce{H2PO4^-}\\) | ✅ → \\(\\ce{HPO4^2-}\\) | ✅ → \\(\\ce{H3PO4}\\) | ✅ |\n\n\\(\\ce{H2PO4^-}\\) leży **w środku szeregu** - może iść zarówno \"w górę\" (przyjąć H⁺ → \\(\\ce{H3PO4}\\)), jak i \"w dół\" (oddać H⁺ → \\(\\ce{HPO4^2-}\\)). To geometryczne potwierdzenie amfoteryczności.\n\n## Wzory z karty CKE\n\n📖 **Karta wzorów str. 9 - Stałe dysocjacji kwasów:**\n\nZnajdziesz tam wartości \\(K_{a1}\\), \\(K_{a2}\\), \\(K_{a3}\\) dla \\(\\ce{H3PO4}\\), co potwierdza trójstopniową dysocjację i pozwala zlokalizować \\(\\ce{H2PO4^-}\\) jako cząstkę pośrednią (amfoteryczną).\n\nW tym zadaniu nie potrzebujemy konkretnych liczb - wystarczy rozumienie struktury szeregu dysocjacji.\n\n## Typowe pułapki\n\n> ⚠️ **Uwaga:** Wielu uczniów myśli, że \\(\\ce{PO4^{3-}}\\) też może być kwasem - bo \"ma ładunek, więc może coś oddać\". Kwas Brønsteda oddaje **proton H⁺**, a nie elektron czy ładunek. Bez atomu H w strukturze = nie może być kwasem Brønsteda.\n\n> ⚠️ **Uwaga:** W równaniu zasadowym produkt to \\(\\ce{HPO4^2-}\\), nie \\(\\ce{PO4^3-}\\) - \\(\\ce{H2PO4^-}\\) oddaje **jeden** proton, nie dwa naraz. Dwustopniowe odrywanie jest możliwe tylko przy bardzo silnej zasadzie i nie jest tu oczekiwane.\n\n> ⚠️ **Uwaga:** Sprawdź bilans ładunku w obu równaniach! W reakcji zasadowej: lewa strona: \\(-1 + (-1) = -2\\); prawa: \\(-2 + 0 = -2\\) ✅. W kwasowej: lewa: \\(-1 + (+1) = 0\\); prawa: \\(0\\) ✅.","image":"img/chemia-2016-maj-matura-rozszerzona/zad-18.webp","solution_image":null,"topics":null,"page_from":11,"source":"ocr","answer_source":null,"answer_text_source":"ocr","solution_source":"maturazai","text_source":"ocr","source_label":"Chemia · Matura · maj 2016 (rozszerzona)","subject_label":"Chemia","category_label":"Matura","text_html":"

Zadanie 18. (0-1)
Z dwóch jonów:
3
4
PO
i
4
2PO
H
, tylko jeden może pełnić zarówno funkcję zasady
Brønsteda, jak i funkcję kwasu Brønsteda.
Wybierz ten jon. Uzupełnij podane poniżej zapisy, tak aby otrzymać dwa równania
reakcji (w środowisku kwasowym i zasadowym) z udziałem wybranego jonu.
O
H3
→ +
OH → +
Wypełnia
egzaminator
Nr zadania
16.1. 16.2. 16.3. 16.4.
17.
18.
Maks. liczba pkt
1
1
1
1
1
1
Uzyskana liczba pkt
Na3PO4 (s)
woda z dodatkiem fenoloftaleiny
NaH2PO4 (s)
woda z dodatkiem fenoloftaleiny
II
I
MCH_1R

","answer_text_html":"

Zadanie 18. (0-1)
II Rozumowanie
i zastosowanie nabytej
wiedzy do
rozwiązywania
problemów.
IV etap edukacyjny - poziom rozszerzony

\n
  1. Kinetyka i statyka chemiczna. Zdający:
\n

4.8) klasyfikuje substancje do kwasów lub zasad zgodnie
z teorią Brønsteda-Lowry’ego.
Schemat punktowania
1 p. - za poprawne napisanie dwóch równań reakcji z udziałem jonu
4
2PO
H
0 p. - za błędne napisanie równania reakcji (błędne wzory reagentów, błędne współczynniki
stechiometryczne, niewłaściwa forma zapisu) albo brak odpowiedzi.
Poprawna odpowiedź
4
2PO
H
O
H3
⇄ H3PO4 + H2O
4
2PO
H
OH ⇄
2
4
HPO

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

Poprawna odpowiedź: jon \\ceH2PO4−

\n

Reakcja w środowisku kwasowym (jon działa jako zasada Brønsteda - przyjmuje proton):

\n
\\ceH2PO4−+H+−>H3PO4
\n

Reakcja w środowisku zasadowym (jon działa jako kwas Brønsteda - oddaje proton):

\n
\\ceH2PO4−+OH−−>HPO42−+H2O
\n

Sposób 1 - Analiza możliwości oddania i przyjęcia protonu

\n

Krok 1: Definicja kwasu i zasady Brønsteda

\n\n

Krok 2: Sprawdzamy jon \\cePO43−

\n

\\cePO43− - brak atomów wodoru!

\n\n

\\cePO43− pełni tylko funkcję zasady - odpada.

\n

Krok 3: Sprawdzamy jon \\ceH2PO4−

\n

\\ceH2PO4− - ma dwa atomy wodoru, które może oddać, i wolną parę elektronową przy tlenie, którą może użyć do przyjęcia protonu.

\n\n
\\ceH2PO4−+H+−>H3PO4
\n\n
\\ceH2PO4−+OH−−>HPO42−+H2O
\n

\\ceH2PO4− jest amfoteryczny - spełnia oba warunki. ✅

\n

Sposób 2 - Weryfikacja przez szereg kwasowości fosforowej

\n

Kwas fosforowy \\ceH3PO4 jest trójprotonowy - dysocjuje stopniowo:

\n
\\ceH3PO4<=>H++H2PO4−(Ka1)
\n
\\ceH2PO4−<=>H++HPO42−(Ka2)
\n
\\ceHPO42−<=>H++PO43−(Ka3)
\n

Z tego schematu jasno wynika:

\n

| Jon | Może oddać H⁺? | Może przyjąć H⁺? | Amfoteryczny? |
| \\cePO43− | ❌ (end of chain) | ✅ | ❌ |
| \\ceH2PO4− | ✅ → \\ceHPO42− | ✅ → \\ceH3PO4 | ✅ |

\n

\\ceH2PO4− leży w środku szeregu - może iść zarówno "w górę" (przyjąć H⁺ → \\ceH3PO4), jak i "w dół" (oddać H⁺ → \\ceHPO42−). To geometryczne potwierdzenie amfoteryczności.

\n

Wzory z karty CKE

\n

📖 Karta wzorów str. 9 - Stałe dysocjacji kwasów:

\n

Znajdziesz tam wartości Ka1, Ka2, Ka3 dla \\ceH3PO4, co potwierdza trójstopniową dysocjację i pozwala zlokalizować \\ceH2PO4− jako cząstkę pośrednią (amfoteryczną).

\n

W tym zadaniu nie potrzebujemy konkretnych liczb - wystarczy rozumienie struktury szeregu dysocjacji.

\n

Typowe pułapki

\n
⚠️ Uwaga: Wielu uczniów myśli, że \\cePO43− też może być kwasem - bo "ma ładunek, więc może coś oddać". Kwas Brønsteda oddaje proton H⁺, a nie elektron czy ładunek. Bez atomu H w strukturze = nie może być kwasem Brønsteda.
\n
⚠️ Uwaga: W równaniu zasadowym produkt to \\ceHPO42−, nie \\cePO43− - \\ceH2PO4− oddaje jeden proton, nie dwa naraz. Dwustopniowe odrywanie jest możliwe tylko przy bardzo silnej zasadzie i nie jest tu oczekiwane.
\n
⚠️ Uwaga: Sprawdź bilans ładunku w obu równaniach! W reakcji zasadowej: lewa strona: −1+(−1)=−2; prawa: −2+0=−2 ✅. W kwasowej: lewa: −1+(+1)=0; prawa: 0 ✅.
"}]}