{"id":"chemia-2017-maj-matura-rozszerzona/zad/11","paper_id":"chemia-2017-maj-matura-rozszerzona","number":"11","points":1,"ptype":"open","subject":"chemia","category":"matura","year":2017,"month":"maj","level":"rozszerzona","text":"Zadanie 11. (0-1)\nOceń, czy podwyższenie pH roztworu, w którym przebiegła reakcja zilustrowana\npowyższym równaniem, poskutkuje zmniejszeniem, czy - zwiększeniem stężenia\nanionów węglanowych\n2\n3\nCO","answer":null,"answer_text":"Zadanie 11. (0-1)\nI. Wykorzystanie\ni tworzenie informacji.\nII. Rozumowanie\ni zastosowanie nabytej\nwiedzy do\nrozwiązywania\nproblemów.\nIV etap edukacyjny - poziom rozszerzony\n4. Kinetyka i statyka chemiczna. Zdający:\n4.6) wykazuje się znajomością i rozumieniem pojęć: stan\nrównowagi dynamicznej.\n4.7) stosuje regułę przekory do jakościowego określenia wpływu\nzmian […] stężenia reagentów na układ pozostający w stanie\nrównowagi dynamicznej.\n4.9) interpretuje wartości […] pH […].\nSchemat punktowania\n1 p. - za poprawną ocenę.\n0 p. - za odpowiedź niepełną lub błędną albo brak odpowiedzi.\nPoprawna odpowiedź\nWzrost pH spowoduje zwiększenie stężenia anionów węglanowych.","solution":"## Poprawna odpowiedź: Podwyższenie pH **zwiększy** stężenie anionów węglanowych \\(\\ce{CO3^{2-}}\\).\n\n## Sposób 1 - Zasada Le Chateliera (reguła przekory)\n\n**Równanie reakcji (na które zadanie się powołuje):**\n\n\\[\\ce{HCO3^{-}(aq) <=> H^+(aq) + CO3^{2-}(aq)}\\]\n\n**Krok 1 - Co to znaczy „podwyższenie pH\"?**\n\nPodwyższenie pH oznacza zmniejszenie stężenia jonów \\(\\ce{H+}\\) w roztworze (bo \\(\\text{pH} = -\\log[\\ce{H+}]\\) - im wyższe pH, tym mniej \\(\\ce{H+}\\)).\n\n**Krok 2 - Zastosowanie zasady Le Chateliera:**\n\nUkład jest w równowadze. Gdy **usuwamy** jeden z produktów (\\(\\ce{H+}\\) - np. przez dodanie zasady), równowaga **przesuwa się w prawo** (w kierunku, który odtworzy zaburzone stężenia):\n\n\\[\\ce{HCO3^{-}(aq) -> H^+(aq) + CO3^{2-}(aq)}\\quad \\text{(reakcja przesuwa się w prawo)}\\]\n\n**Krok 3 - Wniosek:**\n\nPo przesunięciu równowagi w prawo:\n- zużywane są jony \\(\\ce{HCO3^{-}}\\)\n- **powstają** jony \\(\\ce{H+}\\) i \\(\\ce{CO3^{2-}}\\)\n\n**Stężenie \\(\\ce{CO3^{2-}}\\) wzrasta.**\n\n## Sposób 2 - Wyrażenie na stałą równowagi \\(K_a\\)\n\nStała równowagi dla tej reakcji (II stopień dysocjacji kwasu węglowego):\n\n\\[K_{a2} = \\frac{[\\ce{H+}][\\ce{CO3^{2-}}]}{[\\ce{HCO3^{-}}]}\\]\n\nPrzekształcamy, wyciągając stężenie \\(\\ce{CO3^{2-}}\\):\n\n\\[[\\ce{CO3^{2-}}] = K_{a2} \\cdot \\frac{[\\ce{HCO3^{-}}]}{[\\ce{H+}]}\\]\n\nGdy **pH rośnie**, to \\([\\ce{H+}]\\) **maleje** (mianownik maleje).\n\n\\[\\text{Jeśli } [\\ce{H+}] \\downarrow \\quad \\Rightarrow \\quad \\frac{K_{a2} \\cdot [\\ce{HCO3^{-}}]}{[\\ce{H+}]} \\uparrow \\quad \\Rightarrow \\quad [\\ce{CO3^{2-}}] \\uparrow\\]\n\nTen sam wniosek: stężenie \\(\\ce{CO3^{2-}}\\) **wzrasta**.\n\n## Wzory z karty CKE\n\n📖 **Karta wzorów str. 9 - Stałe dysocjacji kwasów:**\n> Stała \\(K_{a2}(\\ce{H2CO3})\\) dla II stopnia dysocjacji kwasu węglowego:\n> \\(K_{a2} = \\frac{[\\ce{H+}][\\ce{CO3^{2-}}]}{[\\ce{HCO3^{-}}]}\\)\n>\n> Użyliśmy tego wyrażenia w Sposobie 2, żeby pokazać matematycznie, że \\([\\ce{CO3^{2-}}]\\) jest odwrotnie proporcjonalne do \\([\\ce{H+}]\\).\n\n## Typowe pułapki\n\n> ⚠️ **Uwaga:** Łatwo pomylić kierunek zmiany pH z kierunkiem zmiany stężenia \\(\\ce{H+}\\). pH rośnie → \\([\\ce{H+}]\\) maleje (zależność **odwrotna, logarytmiczna**). Nie odwracaj tej zależności!\n\n> ⚠️ **Uwaga:** Niektórzy myślą, że „dodanie zasady niszczy \\(\\ce{CO3^{2-}}\\)\", bo zasada kojarzy się z neutralizacją. Ale tu zasada reaguje z \\(\\ce{H+}\\) (produktem), a nie z \\(\\ce{CO3^{2-}}\\) - więc przesuwa równowagę w prawo i **tworzy** więcej \\(\\ce{CO3^{2-}}\\).\n\n> ⚠️ **Uwaga:** Pamiętaj, że \\(\\ce{CO3^{2-}}\\) to słaba zasada (hydrolizuje). W środowisku silnie zasadowym jon węglanowy jest formą dominującą (w porównaniu do \\(\\ce{HCO3^{-}}\\) i \\(\\ce{H2CO3}\\)) - to zgodne z naszym wnioskiem.\n\n## Schemat oceniania CKE\n\nZa poprawna ocene (wzrost pH zwieksza stezenie anionow weglanowych) - 1 pkt. Za odpowiedz niepelna lub bledna - 0 pkt.","image":"img/chemia-2017-maj-matura-rozszerzona/zad-11.webp","solution_image":null,"topics":null,"page_from":8,"source":"ocr","answer_source":null,"answer_text_source":"ocr","solution_source":"maturazai","text_source":"ocr","source_label":"Chemia · Matura · maj 2017 (rozszerzona)","subject_label":"Chemia","category_label":"Matura","text_html":"

Zadanie 11. (0-1)
Oceń, czy podwyższenie pH roztworu, w którym przebiegła reakcja zilustrowana
powyższym równaniem, poskutkuje zmniejszeniem, czy - zwiększeniem stężenia
anionów węglanowych
2
3
CO

","answer_text_html":"

Zadanie 11. (0-1)
I. Wykorzystanie
i tworzenie informacji.
II. Rozumowanie
i zastosowanie nabytej
wiedzy do
rozwiązywania
problemów.
IV etap edukacyjny - poziom rozszerzony

\n

Kinetyka i statyka chemiczna. Zdający:

\n

4.6) wykazuje się znajomością i rozumieniem pojęć: stan
równowagi dynamicznej.
4.7) stosuje regułę przekory do jakościowego określenia wpływu
zmian […] stężenia reagentów na układ pozostający w stanie
równowagi dynamicznej.
4.9) interpretuje wartości […] pH […].
Schemat punktowania
1 p. - za poprawną ocenę.
0 p. - za odpowiedź niepełną lub błędną albo brak odpowiedzi.
Poprawna odpowiedź
Wzrost pH spowoduje zwiększenie stężenia anionów węglanowych.

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

Poprawna odpowiedź: Podwyższenie pH zwiększy stężenie anionów węglanowych $\\ce C O 3^{2 -}$ .

\n

Sposób 1 - Zasada Le Chateliera (reguła przekory)

\n

Równanie reakcji (na które zadanie się powołuje):

\n

\\ce H C O 3^{-} (a q) < = > H^{+} (a q) + C O 3^{2 -} (a q)

\n

Krok 1 - Co to znaczy „podwyższenie pH"?

\n

Podwyższenie pH oznacza zmniejszenie stężenia jonów $\\ce H +$ w roztworze (bo $pH = - \log [\\ce H +]$ - im wyższe pH, tym mniej $\\ce H +$ ).

\n

Krok 2 - Zastosowanie zasady Le Chateliera:

\n

Układ jest w równowadze. Gdy usuwamy jeden z produktów ( $\\ce H +$ - np. przez dodanie zasady), równowaga przesuwa się w prawo (w kierunku, który odtworzy zaburzone stężenia):

\n

\\ce H C O 3^{-} (a q) - > H^{+} (a q) + C O 3^{2 -} (a q) (reakcja przesuwa się w prawo)

\n

Krok 3 - Wniosek:

\n

Po przesunięciu równowagi w prawo:

\n

zużywane są jony $\\ce H C O 3^{-}$
powstają jony $\\ce H +$ i $\\ce C O 3^{2 -}$

\n

Stężenie $\\ce C O 3^{2 -}$ wzrasta.

\n

Sposób 2 - Wyrażenie na stałą równowagi $K_{a}$

\n

Stała równowagi dla tej reakcji (II stopień dysocjacji kwasu węglowego):

\n

K_{a 2} = \frac{[\\ce H +] [\\ce C O 3^{2 -}]}{[\\ce H C O 3^{-}]}

\n

Przekształcamy, wyciągając stężenie $\\ce C O 3^{2 -}$ :

\n

[\\ce C O 3^{2 -}] = K_{a 2} \cdot \frac{[\\ce H C O 3^{-}]}{[\\ce H +]}

\n

Gdy pH rośnie, to $[\\ce H +]$ maleje (mianownik maleje).

\n

Jeśli [\\ce H +] ↓ \Rightarrow \frac{K_{a 2} \cdot [\\ce H C O 3^{-}]}{[\\ce H +]} ↑ \Rightarrow [\\ce C O 3^{2 -}] ↑

\n

Ten sam wniosek: stężenie $\\ce C O 3^{2 -}$ wzrasta.

\n

Wzory z karty CKE

\n

📖 Karta wzorów str. 9 - Stałe dysocjacji kwasów:

\n

Stała $K_{a 2} (\\ce H 2 C O 3)$ dla II stopnia dysocjacji kwasu węglowego:
$K_{a 2} = \frac{[\\ce H +] [\\ce C O 3^{2 -}]}{[\\ce H C O 3^{-}]}$

Użyliśmy tego wyrażenia w Sposobie 2, żeby pokazać matematycznie, że $[\\ce C O 3^{2 -}]$ jest odwrotnie proporcjonalne do $[\\ce H +]$ .

\n

Typowe pułapki

\n

⚠️ Uwaga: Łatwo pomylić kierunek zmiany pH z kierunkiem zmiany stężenia $\\ce H +$ . pH rośnie → $[\\ce H +]$ maleje (zależność odwrotna, logarytmiczna). Nie odwracaj tej zależności!

\n

⚠️ Uwaga: Niektórzy myślą, że „dodanie zasady niszczy $\\ce C O 3^{2 -}$ ", bo zasada kojarzy się z neutralizacją. Ale tu zasada reaguje z $\\ce H +$ (produktem), a nie z $\\ce C O 3^{2 -}$ - więc przesuwa równowagę w prawo i tworzy więcej $\\ce C O 3^{2 -}$ .

\n

⚠️ Uwaga: Pamiętaj, że $\\ce C O 3^{2 -}$ to słaba zasada (hydrolizuje). W środowisku silnie zasadowym jon węglanowy jest formą dominującą (w porównaniu do $\\ce H C O 3^{-}$ i $\\ce H 2 C O 3$ ) - to zgodne z naszym wnioskiem.

\n

Schemat oceniania CKE

\n

Za poprawna ocene (wzrost pH zwieksza stezenie anionow weglanowych) - 1 pkt. Za odpowiedz niepelna lub bledna - 0 pkt.

"}]}