{"id":"chemia-2018-maj-matura-rozszerzona/zad/17","paper_id":"chemia-2018-maj-matura-rozszerzona","number":"17","points":1,"ptype":"open","subject":"chemia","category":"matura","year":2018,"month":"maj","level":"rozszerzona","text":"Zadanie 17. (0-1)\nJednym z buforów odpowiedzialnych za utrzymanie równowagi kwasowo-zasadowej krwi jest\nbufor fosforanowy, który można otrzymać przez rozpuszczenie dwóch wodorosoli kwasu\nortofosforowego(V) w wodzie.\nNapisz w formie jonowej skróconej dwa równania reakcji ilustrujące działanie opisanego\nbuforu fosforanowego. Przyjmij, że substraty reagują w stosunku molowym 1 : 1.\n+ H3O + ⇄ +\n+ OH - ⇄ +\nWypełnia\negzaminator\nNr zadania\n14.\n15.\n16.\n17.\nMaks. liczba pkt\n2\n1\n1\n1\nUzyskana liczba pkt\nMCH_1R","answer":null,"answer_text":"Zadanie 17. (0-1)\nI. Wykorzystanie\ni tworzenie informacji.\nII. Rozumowanie\ni zastosowanie nabytej\nwiedzy do rozwiązywania\nproblemów.\nIV etap edukacyjny - poziom rozszerzony\n4. Kinetyka i statyka chemiczna. Uczeń:\n4.8) klasyfikuje substancje do kwasów lub zasad zgodnie\nz teorią Brønsteda-Lowry’ego.\nSchemat punktowania\n1 p. - za poprawne napisanie dwóch równań reakcji (uzupełnienie schematu).\n0 p. - za błędne napisanie równań reakcji (błędne wzory reagentów, błędne współczynniki\nstechiometryczne, niewłaściwa forma zapisu) albo brak odpowiedzi.\nPoprawna odpowiedź\n2\n4\nHPO + H3O + ⇄\n2\n4\nH PO + H2O\n2\n4\nH PO + OH - ⇄\n2\n4\nHPO + H2O","solution":"## Poprawna odpowiedź:\n\nBufor fosforanowy to para: \\(\\ce{H2PO4-}\\) / \\(\\ce{HPO4^2-}\\)\n\nDwa równania w formie jonowej skróconej:\n\n**Reakcja z kwasem (dodanie \\(\\ce{H+}\\)):**\n\\[\\ce{HPO4^2- + H+ -> H2PO4-}\\]\n\n**Reakcja z zasadą (dodanie \\(\\ce{OH-}\\)):**\n\\[\\ce{H2PO4- + OH- -> HPO4^2- + H2O}\\]\n\n## Sposób 1 - identyfikacja składników buforu i zastosowanie definicji\n\n**Krok 1 - co to są dwie wodorosole \\(\\ce{H3PO4}\\)?**\n\nKwas ortofosforowy(V) \\(\\ce{H3PO4}\\) ma trzy protonowalne grupy, więc tworzy trzy wodorosole:\n- \\(\\ce{NaH2PO4}\\) - diwodorofosforan sodu\n- \\(\\ce{Na2HPO4}\\) - wodorofosforan sodu\n- \\(\\ce{Na3PO4}\\) - to już nie jest wodorosól\n\nBufor fosforanowy krwi = mieszanina **dwóch** wodorosoli:\n\\[\\ce{NaH2PO4} \\quad \\text{i} \\quad \\ce{Na2HPO4}\\]\n\nPo rozpuszczeniu w wodzie dysocjują całkowicie (sole mocne), więc efektywnymi składnikami buforu są jony:\n\\[\\ce{H2PO4-} \\quad \\text{i} \\quad \\ce{HPO4^2-}\\]\n\n**Krok 2 - jak działa bufor?**\n\nBufor reaguje zarówno z kwasem, jak i z zasadą, utrzymując pH prawie stałe.\n\n**Gdy do krwi dostaje się kwas (\\(\\ce{H+}\\)):**\n\nSkładnik zasadowy buforu (\\(\\ce{HPO4^2-}\\)) wiąże proton:\n\\[\\ce{HPO4^2- + H+ -> H2PO4-}\\]\n\nMocny kwas zostaje \"wchłonięty\" - zamiast wolnego \\(\\ce{H+}\\) powstaje słaby kwas \\(\\ce{H2PO4-}\\). pH zmienia się minimalnie.\n\n**Gdy do krwi dostaje się zasada (\\(\\ce{OH-}\\)):**\n\nSkładnik kwasowy buforu (\\(\\ce{H2PO4-}\\)) oddaje proton zasadzie:\n\\[\\ce{H2PO4- + OH- -> HPO4^2- + H2O}\\]\n\nMocna zasada zostaje zneutralizowana - zamiast \\(\\ce{OH-}\\) powstaje woda i słaba zasada \\(\\ce{HPO4^2-}\\). pH zmienia się minimalnie.\n\nOba substraty reagują w stosunku molowym **1:1** - zgodnie z treścią zadania. ✓\n\n## Sposób 2 - weryfikacja przez bilans ładunku i atomów\n\nSprawdzamy każde równanie:\n\n**Równanie 1:** \\(\\ce{HPO4^2- + H+ -> H2PO4-}\\)\n\n| | Lewa strona | Prawa strona |\n| H | 1 + 1 = 2 | 2 ✓ |\n| P | 1 | 1 ✓ |\n| O | 4 | 4 ✓ |\n| Ładunek | -2 + 1 = -1 | -1 ✓ |\n\n**Równanie 2:** \\(\\ce{H2PO4- + OH- -> HPO4^2- + H2O}\\)\n\n| | Lewa strona | Prawa strona |\n| H | 2 + 1 = 3 | 1 + 2 = 3 ✓ |\n| P | 1 | 1 ✓ |\n| O | 4 + 1 = 5 | 4 + 1 = 5 ✓ |\n| Ładunek | -1 + (-1) = -2 | -2 + 0 = -2 ✓ |\n\nOba równania zbilansowane - wynik poprawny.\n\n## Wzory z karty CKE\n\n> 📖 **Karta wzorów str. 9 - Stałe dysocjacji kwasów:**\n> Kwas \\(\\ce{H3PO4}\\) ma trzy stałe dysocjacji \\(pK_{a1}\\), \\(pK_{a2}\\), \\(pK_{a3}\\).\n> Dzięki temu wiemy, że \\(\\ce{H2PO4-}\\) zachowuje się jak kwas względem \\(\\ce{HPO4^2-}\\) i odwrotnie - para kwas/sprzężona zasada to właśnie składniki buforu.\n\n> 📖 **Karta wzorów str. 11 - Wskaźniki pH:**\n> pH krwi wynosi ~7,4, co odpowiada zakresowi pracy buforu \\(\\ce{H2PO4-}\\)/\\(\\ce{HPO4^2-}\\) (\\(pK_{a2} \\approx 7{,}2\\)).\n> To wyjaśnia, dlaczego ten bufor jest fizjologicznie aktywny właśnie w krwi.\n\n## Typowe pułapki\n\n> ⚠️ **Uwaga:** Nie piszemy \\(\\ce{Na+}\\) ani pełnych wzorów soli w formie jonowej skróconej - sole dobrze rozpuszczalne dysocjują całkowicie, więc \\(\\ce{NaH2PO4}\\) daje \\(\\ce{Na+}\\) i \\(\\ce{H2PO4-}\\), a \\(\\ce{Na+}\\) jest jonem widmem. W równaniu buforowym \\(\\ce{Na+}\\) nie bierze udziału i nie może się pojawić.\n\n> ⚠️ **Uwaga:** Nie mylić kierunków. Bufor fosforanowy NIE korzysta z pary \\(\\ce{H3PO4}\\)/\\(\\ce{H2PO4-}\\) (to byłby bufor zupełnie innego pH). Krew ma pH ≈ 7,4, więc aktywna para to \\(\\ce{H2PO4-}\\)/\\(\\ce{HPO4^2-}\\).\n\n> ⚠️ **Uwaga:** W reakcji z zasadą koniecznie napisz \\(\\ce{H2O}\\) po prawej stronie - bez niej bilans ładunku i atomów wodoru jest błędny. Pominięcie wody to najczęstszy błąd prowadzący do utraty punktu.\n\n## Schemat oceniania CKE\n\n- 1 p. - za poprawne napisanie dwoch rownan reakcji: HPO4(2-) + H3O+ <=> H2PO4- + H2O oraz H2PO4- + OH- <=> HPO4(2-) + H2O.\n- 0 p. - za bledne rownania (bledne wzory reagentow, wspolczynniki, forma zapisu) albo brak odpowiedzi.","image":"img/chemia-2018-maj-matura-rozszerzona/zad-17.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 2018 (rozszerzona)","subject_label":"Chemia","category_label":"Matura","text_html":"

Zadanie 17. (0-1)
Jednym z buforów odpowiedzialnych za utrzymanie równowagi kwasowo-zasadowej krwi jest
bufor fosforanowy, który można otrzymać przez rozpuszczenie dwóch wodorosoli kwasu
ortofosforowego(V) w wodzie.
Napisz w formie jonowej skróconej dwa równania reakcji ilustrujące działanie opisanego
buforu fosforanowego. Przyjmij, że substraty reagują w stosunku molowym 1 : 1.

\n\n

Wypełnia
egzaminator
Nr zadania
14.
15.
16.
17.
Maks. liczba pkt
2
1
1
1
Uzyskana liczba pkt
MCH_1R

","answer_text_html":"

Zadanie 17. (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. Uczeń:
\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 (uzupełnienie schematu).
0 p. - za błędne napisanie równań reakcji (błędne wzory reagentów, błędne współczynniki
stechiometryczne, niewłaściwa forma zapisu) albo brak odpowiedzi.
Poprawna odpowiedź
2
4
HPO + H3O + ⇄
2
4
H PO + H2O
2
4
H PO + OH - ⇄
2
4
HPO + H2O

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

Poprawna odpowiedź:

\n

Bufor fosforanowy to para: \\ceH2PO4− / \\ceHPO42−

\n

Dwa równania w formie jonowej skróconej:

\n

Reakcja z kwasem (dodanie \\ceH+):

\n
\\ceHPO42−+H+−>H2PO4−
\n

Reakcja z zasadą (dodanie \\ceOH−):

\n
\\ceH2PO4−+OH−−>HPO42−+H2O
\n

Sposób 1 - identyfikacja składników buforu i zastosowanie definicji

\n

Krok 1 - co to są dwie wodorosole \\ceH3PO4?

\n

Kwas ortofosforowy(V) \\ceH3PO4 ma trzy protonowalne grupy, więc tworzy trzy wodorosole:

\n\n

Bufor fosforanowy krwi = mieszanina dwóch wodorosoli:

\n
\\ceNaH2PO4i\\ceNa2HPO4
\n

Po rozpuszczeniu w wodzie dysocjują całkowicie (sole mocne), więc efektywnymi składnikami buforu są jony:

\n
\\ceH2PO4−i\\ceHPO42−
\n

Krok 2 - jak działa bufor?

\n

Bufor reaguje zarówno z kwasem, jak i z zasadą, utrzymując pH prawie stałe.

\n

Gdy do krwi dostaje się kwas (\\ceH+):

\n

Składnik zasadowy buforu (\\ceHPO42−) wiąże proton:

\n
\\ceHPO42−+H+−>H2PO4−
\n

Mocny kwas zostaje "wchłonięty" - zamiast wolnego \\ceH+ powstaje słaby kwas \\ceH2PO4−. pH zmienia się minimalnie.

\n

Gdy do krwi dostaje się zasada (\\ceOH−):

\n

Składnik kwasowy buforu (\\ceH2PO4−) oddaje proton zasadzie:

\n
\\ceH2PO4−+OH−−>HPO42−+H2O
\n

Mocna zasada zostaje zneutralizowana - zamiast \\ceOH− powstaje woda i słaba zasada \\ceHPO42−. pH zmienia się minimalnie.

\n

Oba substraty reagują w stosunku molowym 1:1 - zgodnie z treścią zadania. ✓

\n

Sposób 2 - weryfikacja przez bilans ładunku i atomów

\n

Sprawdzamy każde równanie:

\n

Równanie 1: \\ceHPO42−+H+−>H2PO4−

\n

| | Lewa strona | Prawa strona |
| H | 1 + 1 = 2 | 2 ✓ |
| P | 1 | 1 ✓ |
| O | 4 | 4 ✓ |
| Ładunek | -2 + 1 = -1 | -1 ✓ |

\n

Równanie 2: \\ceH2PO4−+OH−−>HPO42−+H2O

\n

| | Lewa strona | Prawa strona |
| H | 2 + 1 = 3 | 1 + 2 = 3 ✓ |
| P | 1 | 1 ✓ |
| O | 4 + 1 = 5 | 4 + 1 = 5 ✓ |
| Ładunek | -1 + (-1) = -2 | -2 + 0 = -2 ✓ |

\n

Oba równania zbilansowane - wynik poprawny.

\n

Wzory z karty CKE

\n
📖 Karta wzorów str. 9 - Stałe dysocjacji kwasów:
Kwas \\ceH3PO4 ma trzy stałe dysocjacji pKa1, pKa2, pKa3.
Dzięki temu wiemy, że \\ceH2PO4− zachowuje się jak kwas względem \\ceHPO42− i odwrotnie - para kwas/sprzężona zasada to właśnie składniki buforu.
\n
📖 Karta wzorów str. 11 - Wskaźniki pH:
pH krwi wynosi ~7,4, co odpowiada zakresowi pracy buforu \\ceH2PO4−/\\ceHPO42− (pKa2≈7,2).
To wyjaśnia, dlaczego ten bufor jest fizjologicznie aktywny właśnie w krwi.
\n

Typowe pułapki

\n
⚠️ Uwaga: Nie piszemy \\ceNa+ ani pełnych wzorów soli w formie jonowej skróconej - sole dobrze rozpuszczalne dysocjują całkowicie, więc \\ceNaH2PO4 daje \\ceNa+ i \\ceH2PO4−, a \\ceNa+ jest jonem widmem. W równaniu buforowym \\ceNa+ nie bierze udziału i nie może się pojawić.
\n
⚠️ Uwaga: Nie mylić kierunków. Bufor fosforanowy NIE korzysta z pary \\ceH3PO4/\\ceH2PO4− (to byłby bufor zupełnie innego pH). Krew ma pH ≈ 7,4, więc aktywna para to \\ceH2PO4−/\\ceHPO42−.
\n
⚠️ Uwaga: W reakcji z zasadą koniecznie napisz \\ceH2O po prawej stronie - bez niej bilans ładunku i atomów wodoru jest błędny. Pominięcie wody to najczęstszy błąd prowadzący do utraty punktu.
\n

Schemat oceniania CKE

\n"}]}