{"id":"chemia-2017-maj-matura-rozszerzona/zad/4","paper_id":"chemia-2017-maj-matura-rozszerzona","number":"4","points":1,"ptype":"open","subject":"chemia","category":"matura","year":2017,"month":"maj","level":"rozszerzona","text":"Zadanie 4. (0-1)\nZależność między mocą kwasu Brønsteda a mocą zasady sprzężonej z tym kwasem opisuje\nrównanie:\nKa · Kb = Kw\ngdzie: Ka - stała dysocjacji kwasu, Kb - stała dysocjacji sprzężonej zasady, a Kw - iloczyn\njonowy wody.\nNa podstawie: A. Bielański, Podstawy chemii nieorganicznej, Warszawa 2004.\nDane są kwasy karboksylowe o wzorach:\nI CH3COOH II CH3CH2COOH III C6H5COOH\nUzupełnij poniższe zdania. Wpisz w wyznaczone miejsca odpowiednie wzory i podkreśl\nwłaściwe określenie spośród wymienionych w nawiasie.\nSpośród związków oznaczonych numerami I, II i III najmocniejszym kwasem jest\nSpośród zasad sprzężonych z kwasami I, II i III najsłabszą zasadą jest\nW sprzężonej parze kwas-zasada im słabszy jest kwas, tym\n(mocniejsza / słabsza) jest sprzężona z nim zasada.\nMCH_1R\nInformacja do zadań 5.-6.\nReakcja syntezy amoniaku przebiega zgodnie z równaniem:\nN2 (g) + 3H2 (g) ⇄ 2NH3 (g)","answer":null,"answer_text":"Zadanie 4. (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:\n4.8) klasyfikuje substancje do kwasów i zasad zgodnie z teorią\nBrönsteda-Lowry’ego.\n4.9) interpretuje wartości stałej dysocjacji.\n4.10) porównuje moc elektrolitów na podstawie wartości stałej\ndysocjacji.\nSchemat punktowania\n1 p. - za poprawne uzupełnienie zdań.\n0 p. - za odpowiedź błędną albo brak odpowiedzi.\nPoprawna odpowiedź\nSpośród związków oznaczonych numerami I, II i III najmocniejszym kwasem jest\nC6H5COOH. Spośród zasad sprzężonych z kwasami I, II i III najsłabszą zasadą jest\nC6H5COO -.\nW\nsprzężonej\nparze\nkwas-zasada\nim\nsłabszy\njest\nkwas,\ntym\n(mocniejsza / słabsza) jest sprzężona z nim zasada.","solution":"## Poprawna odpowiedź:\n\n**Zdanie 1:** Najsilniejszym kwasem spośród I-III jest kwas **III (\\ce{C6H5COOH})**, a zasada z nim sprzężona to **\\ce{C6H5COO^-}** i jest ona **najsłabszą** zasadą spośród zasad sprzężonych z kwasami I, II, III.\n\n**Zdanie 2:** Najsłabszym kwasem jest kwas **II (\\ce{CH3CH2COOH})**, a zasada z nim sprzężona to **\\ce{CH3CH2COO^-}** i jest ona **najsilniejszą** zasadą spośród zasad sprzężonych z kwasami I, II, III.\n\n## Sposób 1 - porównanie Ka i wnioski ze sprzężenia Brønsteda\n\n**Krok 1: Odczytaj wartości Ka z karty wzorów**\n\nZ karty CKE (str. 9) dla kwasów karboksylowych:\n\n| Kwas | Wzór | \\(K_a\\) | \\(pK_a\\) |\n| I | \\(\\ce{CH3COOH}\\) | \\(1{,}76 \\cdot 10^{-5}\\) | 4,75 |\n| II | \\(\\ce{CH3CH2COOH}\\) | \\(1{,}34 \\cdot 10^{-5}\\) | 4,87 |\n| III | \\(\\ce{C6H5COOH}\\) | \\(6{,}46 \\cdot 10^{-5}\\) | 4,19 |\n\n**Krok 2: Uszereguj kwasy według mocy**\n\nIm większe \\(K_a\\) → tym silniejszy kwas:\n\n\\[K_a(\\text{III}) > K_a(\\text{I}) > K_a(\\text{II})\\]\n\n\\[6{,}46 \\cdot 10^{-5} \\; > \\; 1{,}76 \\cdot 10^{-5} \\; > \\; 1{,}34 \\cdot 10^{-5}\\]\n\nKolejność mocy: **III > I > II**\n\n**Krok 3: Wyznacz zasady sprzężone**\n\nZasada sprzężona powstaje przez odłączenie protonu \\(\\ce{H+}\\) od kwasu:\n\n\\[\\ce{CH3COOH -> CH3COO^- + H+}\\]\n\\[\\ce{CH3CH2COOH -> CH3CH2COO^- + H+}\\]\n\\[\\ce{C6H5COOH -> C6H5COO^- + H+}\\]\n\n**Krok 4: Zastosuj regułę \\(K_a \\cdot K_b = K_w\\)**\n\n\\[K_b = \\frac{K_w}{K_a}\\]\n\nIm **większy** \\(K_a\\) (silniejszy kwas) → tym **mniejszy** \\(K_b\\) (słabsza zasada sprzężona). Zależność jest odwrotna.\n\nDlatego:\n- Zasada sprzężona z **najsilniejszym kwasem** (III, \\(\\ce{C6H5COO^-}\\)) → **najsłabsza** zasada\n- Zasada sprzężona z **najsłabszym kwasem** (II, \\(\\ce{CH3CH2COO^-}\\)) → **najsilniejsza** zasada\n\n## Sposób 2 - rozumowanie przez efekty elektronowe (weryfikacja)\n\n**Dlaczego \\(\\ce{C6H5COOH}\\) jest najsilniejszym kwasem?**\n\nPierścień fenylowy delokalizuje ładunek ujemny jonu \\(\\ce{C6H5COO^-}\\) przez rezonans (efekt mezomeryczny, sprzężenie π z ugrupowaniem -COO⁻). Jon jest **stabilniejszy** → kwas chętniej oddaje proton → **silniejszy kwas**.\n\n**Dlaczego \\(\\ce{CH3CH2COOH}\\) jest najsłabszym?**\n\nGrupy alkilowe (\\(\\ce{CH3-}\\), \\(\\ce{CH3CH2-}\\)) wykazują efekt indukcyjny +I - **destabilizują** anion karboksylanowy (odpychają elektrony w stronę ujemnego tlenu). Propanian ma dłuższy łańcuch węglowy → silniejszy efekt +I → słabszy kwas od octowego.\n\nKolejność mocy potwierdzona: \\(\\ce{C6H5COOH} > \\ce{CH3COOH} > \\ce{CH3CH2COOH}\\)\n\n## Wzory z karty CKE\n\n📖 **Karta wzorów str. 9 - Stałe dysocjacji kwasów karboksylowych:**\nWartości \\(K_a\\) dla \\(\\ce{CH3COOH}\\), \\(\\ce{CH3CH2COOH}\\) i \\(\\ce{C6H5COOH}\\) - odczytujemy bezpośrednio z tabeli i porównujemy wielkość stałych dysocjacji.\n\n📖 **Wzór z treści zadania:**\n\\[K_a \\cdot K_b = K_w = 1{,}0 \\cdot 10^{-14}\\]\nStosujemy do wyciągnięcia wniosku: silniejszy kwas ↔ słabsza zasada sprzężona.\n\n## Typowe pułapki\n\n> ⚠️ **Uwaga:** Łatwo pomylić kierunek zależności - uczeń myli \"silny kwas → silna zasada sprzężona\", a jest dokładnie **odwrotnie**. Skoro kwas \"łatwiej\" oddał proton, oznacza to, że zasada go \"niechętnie\" odzyskuje - jest słaba.\n\n> ⚠️ **Uwaga:** Nie wystarczy stwierdzić, że \"kwas organiczny = słaby kwas\". Trzeba porównać konkretne wartości \\(K_a\\) - między kwasami karboksylowymi są istotne różnice rzędu 5-krotnego (benzoesowy jest ok. 5× silniejszy od propionowego).\n\n> ⚠️ **Uwaga:** Wzory zasad sprzężonych muszą być poprawnie zapisane jako aniony z ładunkiem -1, np. \\(\\ce{C6H5COO^-}\\), a nie jako cząsteczki obojętne.\n\n## Schemat oceniania CKE\n\nZa poprawne uzupelnienie zdan (najmocniejszy kwas C6H5COOH, najslabsza zasada C6H5COO-, im slabszy kwas tym mocniejsza zasada) - 1 pkt. Za odpowiedz bledna - 0 pkt.","image":"img/chemia-2017-maj-matura-rozszerzona/zad-4.webp","solution_image":null,"topics":null,"page_from":4,"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 4. (0-1)
Zależność między mocą kwasu Brønsteda a mocą zasady sprzężonej z tym kwasem opisuje
równanie:
Ka · Kb = Kw
gdzie: Ka - stała dysocjacji kwasu, Kb - stała dysocjacji sprzężonej zasady, a Kw - iloczyn
jonowy wody.
Na podstawie: A. Bielański, Podstawy chemii nieorganicznej, Warszawa 2004.
Dane są kwasy karboksylowe o wzorach:
I CH3COOH II CH3CH2COOH III C6H5COOH
Uzupełnij poniższe zdania. Wpisz w wyznaczone miejsca odpowiednie wzory i podkreśl
właściwe określenie spośród wymienionych w nawiasie.
Spośród związków oznaczonych numerami I, II i III najmocniejszym kwasem jest
Spośród zasad sprzężonych z kwasami I, II i III najsłabszą zasadą jest
W sprzężonej parze kwas-zasada im słabszy jest kwas, tym
(mocniejsza / słabsza) jest sprzężona z nim zasada.
MCH_1R
Informacja do zadań 5.-6.
Reakcja syntezy amoniaku przebiega zgodnie z równaniem:
N2 (g) + 3H2 (g) ⇄ 2NH3 (g)

","answer_text_html":"

Zadanie 4. (0-1)
I. Wykorzystanie
i tworzenie informacji.
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 i zasad zgodnie z teorią
Brönsteda-Lowry’ego.
4.9) interpretuje wartości stałej dysocjacji.
4.10) porównuje moc elektrolitów na podstawie wartości stałej
dysocjacji.
Schemat punktowania
1 p. - za poprawne uzupełnienie zdań.
0 p. - za odpowiedź błędną albo brak odpowiedzi.
Poprawna odpowiedź
Spośród związków oznaczonych numerami I, II i III najmocniejszym kwasem jest
C6H5COOH. Spośród zasad sprzężonych z kwasami I, II i III najsłabszą zasadą jest
C6H5COO -.
W
sprzężonej
parze
kwas-zasada
im
słabszy
jest
kwas,
tym
(mocniejsza / słabsza) jest sprzężona z nim zasada.

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

Poprawna odpowiedź:

\n

Zdanie 1: Najsilniejszym kwasem spośród I-III jest kwas III (\\ce{C6H5COOH}), a zasada z nim sprzężona to \\ce{C6H5COO^-} i jest ona najsłabszą zasadą spośród zasad sprzężonych z kwasami I, II, III.

\n

Zdanie 2: Najsłabszym kwasem jest kwas II (\\ce{CH3CH2COOH}), a zasada z nim sprzężona to \\ce{CH3CH2COO^-} i jest ona najsilniejszą zasadą spośród zasad sprzężonych z kwasami I, II, III.

\n

Sposób 1 - porównanie Ka i wnioski ze sprzężenia Brønsteda

\n

Krok 1: Odczytaj wartości Ka z karty wzorów

\n

Z karty CKE (str. 9) dla kwasów karboksylowych:

\n

| Kwas | Wzór | Ka | pKa |
| I | \\ceCH3COOH | 1,76·10−5 | 4,75 |
| II | \\ceCH3CH2COOH | 1,34·10−5 | 4,87 |
| III | \\ceC6H5COOH | 6,46·10−5 | 4,19 |

\n

Krok 2: Uszereguj kwasy według mocy

\n

Im większe Ka → tym silniejszy kwas:

\n
Ka(III)>Ka(I)>Ka(II)
\n
6,46·10−5>1,76·10−5>1,34·10−5
\n

Kolejność mocy: III > I > II

\n

Krok 3: Wyznacz zasady sprzężone

\n

Zasada sprzężona powstaje przez odłączenie protonu \\ceH+ od kwasu:

\n
\\ceCH3COOH−>CH3COO−+H+
\n
\\ceCH3CH2COOH−>CH3CH2COO−+H+
\n
\\ceC6H5COOH−>C6H5COO−+H+
\n

Krok 4: Zastosuj regułę Ka·Kb=Kw

\n
Kb=KwKa
\n

Im większy Ka (silniejszy kwas) → tym mniejszy Kb (słabsza zasada sprzężona). Zależność jest odwrotna.

\n

Dlatego:

\n\n

Sposób 2 - rozumowanie przez efekty elektronowe (weryfikacja)

\n

Dlaczego \\ceC6H5COOH jest najsilniejszym kwasem?

\n

Pierścień fenylowy delokalizuje ładunek ujemny jonu \\ceC6H5COO− przez rezonans (efekt mezomeryczny, sprzężenie π z ugrupowaniem -COO⁻). Jon jest stabilniejszy → kwas chętniej oddaje proton → silniejszy kwas.

\n

Dlaczego \\ceCH3CH2COOH jest najsłabszym?

\n

Grupy alkilowe (\\ceCH3−, \\ceCH3CH2−) wykazują efekt indukcyjny +I - destabilizują anion karboksylanowy (odpychają elektrony w stronę ujemnego tlenu). Propanian ma dłuższy łańcuch węglowy → silniejszy efekt +I → słabszy kwas od octowego.

\n

Kolejność mocy potwierdzona: \\ceC6H5COOH>\\ceCH3COOH>\\ceCH3CH2COOH

\n

Wzory z karty CKE

\n

📖 Karta wzorów str. 9 - Stałe dysocjacji kwasów karboksylowych:
Wartości Ka dla \\ceCH3COOH, \\ceCH3CH2COOH i \\ceC6H5COOH - odczytujemy bezpośrednio z tabeli i porównujemy wielkość stałych dysocjacji.

\n

📖 Wzór z treści zadania:

\n
Ka·Kb=Kw=1,0·10−14
\n

Stosujemy do wyciągnięcia wniosku: silniejszy kwas ↔ słabsza zasada sprzężona.

\n

Typowe pułapki

\n
⚠️ Uwaga: Łatwo pomylić kierunek zależności - uczeń myli "silny kwas → silna zasada sprzężona", a jest dokładnie odwrotnie. Skoro kwas "łatwiej" oddał proton, oznacza to, że zasada go "niechętnie" odzyskuje - jest słaba.
\n
⚠️ Uwaga: Nie wystarczy stwierdzić, że "kwas organiczny = słaby kwas". Trzeba porównać konkretne wartości Ka - między kwasami karboksylowymi są istotne różnice rzędu 5-krotnego (benzoesowy jest ok. 5× silniejszy od propionowego).
\n
⚠️ Uwaga: Wzory zasad sprzężonych muszą być poprawnie zapisane jako aniony z ładunkiem -1, np. \\ceC6H5COO−, a nie jako cząsteczki obojętne.
\n

Schemat oceniania CKE

\n

Za poprawne uzupelnienie zdan (najmocniejszy kwas C6H5COOH, najslabsza zasada C6H5COO-, im slabszy kwas tym mocniejsza zasada) - 1 pkt. Za odpowiedz bledna - 0 pkt.

"}]}