{"id":"chemia-2019-maj-matura-rozszerzona/zad/16","paper_id":"chemia-2019-maj-matura-rozszerzona","number":"16","points":1,"ptype":"closed","subject":"chemia","category":"matura","year":2019,"month":"maj","level":"rozszerzona","text":"Zadanie 16. (0-1)\nZdolność elektrolitu do dysocjacji zależy od właściwości tego elektrolitu oraz od właściwości\nużytego rozpuszczalnika. Im silniejszą zasadą Brønsteda jest rozpuszczalnik, tym w większym\nstopniu dysocjuje w nim elektrolit będący kwasem Brønsteda.\nZbadano dysocjację jednoprotonowego kwasu HA w różnych rozpuszczalnikach. W wodzie\nHA jest słabym kwasem.\nUzupełnij poniższe zdanie. Wybierz i zaznacz nazwę rozpuszczalnika.\nW danej temperaturze wartość stałej dysocjacji kwasu HA jest największa w roztworze,\nw którym rozpuszczalnikiem jest (ciekły amoniak / kwas mrówkowy / metanol / woda).","answer":null,"answer_text":"Zadanie 16. (0-1)\nII. Rozumowanie\ni zastosowanie nabytej\nwiedzy do rozwiązywania\nproblemów.\nIV etap edukacyjny - zakres rozszerzony\n4. Kinetyka i statyka chemiczna. Zdający:\n4.8) klasyfikuje substancje do kwasów i zasad zgodnie\nz teorią Brønsteda-Lowry’ego;\n4.9) interpretuje wartości stałej dysocjacji, pH, pKw.\nSchemat punktowania\n1 p. - za poprawne uzupełnienie zdania.\n0 p. - za odpowiedź niepoprawną albo brak odpowiedzi.\nPoprawna odpowiedź\nW danej temperaturze wartość stałej dysocjacji kwasu HA jest największa w roztworze,\nw którym rozpuszczalnikiem jest (ciekły amoniak / kwas mrówkowy / metanol / woda).","solution":"## Poprawna odpowiedź: **ciekły amoniak**\n\n## Sposób 1 - Zasadowość rozpuszczalnika jako czynnik decydujący\n\nStała dysocjacji kwasu \\(\\text{HA}\\) w danym rozpuszczalniku \\(\\text{S}\\) opisuje równowagę:\n\n\\[\\ce{HA + S <=> SH+ + A-}, \\quad K_a = \\frac{[\\ce{SH+}][\\ce{A-}]}{[\\ce{HA}]}\\]\n\n**Kluczowa zasada:** Im bardziej zasadowy rozpuszczalnik (im chętniej przyjmuje proton od HA), tym bardziej równowaga przesuwa się w prawo → tym **większe** \\(K_a\\).\n\nPorównujemy zasadowość protonową (zdolność do przyjmowania \\(\\ce{H+}\\)) czterech rozpuszczalników:\n\n| Rozpuszczalnik | Charakter kwasowo-zasadowy | Zasadowość |\n| Kwas mrówkowy \\(\\ce{HCOOH}\\) | Kwasowy (sam oddaje protony!) | Bardzo mała |\n| Metanol \\(\\ce{CH3OH}\\) | Słabo zasadowy (słabiej niż woda) | Mała |\n| Woda \\(\\ce{H2O}\\) | Amfoteryczna, umiarkowanie zasadowa | Średnia |\n| Ciekły amoniak \\(\\ce{NH3}\\) | Zasadowy (silnie przyjmuje protony) | **Bardzo duża** |\n\nAmoniak reaguje z kwasem HA:\n\n\\[\\ce{HA + NH3 <=> NH4+ + A-}\\]\n\n\\(\\ce{NH3}\\) jest znacznie silniejszą zasadą niż woda - ma dużo większe powinowactwo do protonu (wyższe pKa sprzężonego kwasu: \\(\\text{p}K_a(\\ce{NH4+}) \\approx 9{,}25\\) vs \\(\\text{p}K_a(\\ce{H3O+}) = 0\\)). To oznacza, że nawet słabe kwasy są w ciekłym amoniaku **znacznie silniej zjonizowane** niż w wodzie.\n\n**Wniosek:** \\(K_a(\\text{HA})\\) jest największa w **ciekłym amoniaku**.\n\n## Sposób 2 - Efekt niwelujący (poziomowanie) i skala kwasowości\n\nKażdy rozpuszczalnik ma własną \"skalę kwasowości\" - przenosi punkt odniesienia dla mocy kwasów.\n\n- **Kwas mrówkowy** (rozpuszczalnik kwasowy): tłumi dysocjację HA, bo sam konkuruje z HA o oddanie protonu. Efekt niwelujący przesuwa równowagę **w lewo** → \\(K_a\\) maleje.\n\n- **Metanol**: mniej zasadowy od wody (słabiej solwatuje \\(\\ce{H+}\\) i \\(\\ce{A-}\\)) → \\(K_a\\) mniejsze niż w wodzie.\n\n- **Woda**: standardowy punkt odniesienia dla \\(K_a\\).\n\n- **Ciekły amoniak**: najsilniejsza zasada w zbiorze → **najsilniej stabilizuje \\(\\ce{NH4+}\\) i \\(\\ce{A-}\\)** poprzez solwatację → równowaga mocno przesunięta w prawo → **największe \\(K_a\\)**.\n\nKolejność rosnącej wartości \\(K_a(\\text{HA})\\):\n\n\\[K_a(\\text{w HCOOH}) < K_a(\\text{w metanolu}) < K_a(\\text{w wodzie}) < K_a(\\text{w ciekłym } \\ce{NH3})\\]\n\n## Wzory z karty CKE\n\nW tym zadaniu nie używamy konkretnych wartości liczbowych z karty wzorów - wystarczy znajomość teorii Brønsteda-Lowry'ego i zasady wpływu zasadowości rozpuszczalnika na stałą dysocjacji.\n\n> 📖 Pomocniczo: **Karta wzorów str. 9** - zestawienie stałych dysocjacji kwasów (pKa). Warto zauważyć, że wartości Ka podano dla środowiska **wodnego** (25°C) - zmiana rozpuszczalnika zmienia wartości \\(K_a\\) diametralnie.\n\n## Dlaczego inne odpowiedzi są błędne\n\n| Wariant | Typowy błąd |\n| **Kwas mrówkowy** | Mylenie \"kwas → duże Ka\" - ale kwasowy rozpuszczalnik tłumi dysocjację HA (efekt niwelujący), nie wspomaga jej. Ka jest najmniejsze. |\n| **Metanol** | Metanol jest słabiej zasadowy od wody, więc Ka(HA) < Ka(HA w wodzie). Słabsza solwatacja jonów → mniejsza dysocjacja. |\n| **Woda** | Woda jest zasadowa i daje duże Ka, ale amoniak jest silniejszą zasadą → Ka w NH₃ jeszcze większe. Woda to \"bezpieczna\" ale błędna odpowiedź. |\n\n## Schemat oceniania CKE\n\n**1 pkt** - za poprawne uzupelnienie zdania.\n**0 pkt** - za odpowiedz niepoprawna albo brak odpowiedzi.\n\nKlucz CKE: rozpuszczalnikiem dajacym najwieksza wartosc stalej dysocjacji kwasu HA jest **ciekly amoniak**.\n\n## Typowe pułapki\n\n> ⚠️ **Uwaga:** Nie mylić Ka kwasu HA z mocą samego rozpuszczalnika jako kwasu! Zasadowy rozpuszczalnik = duże Ka kwasu HA (przyjmuje proton), nie zasadowy = małe Ka. Mówimy o zasadowości, nie kwasowości.\n\n> ⚠️ **Uwaga:** Kwas mrówkowy wydaje się \"aktywny chemicznie\" przez słowo \"kwas\" w nazwie - ale właśnie dlatego, że sam jest kwasem, słabo przyjmuje protony od HA i tłumi jego dysocjację.\n\n> ⚠️ **Uwaga:** Wartości Ka z tablic/karty wzorów dotyczą zawsze środowiska **wodnego**. W innych rozpuszczalnikach te wartości całkowicie się zmieniają - nie można ich przenosić wprost.","image":"img/chemia-2019-maj-matura-rozszerzona/zad-16.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 2019 (rozszerzona)","subject_label":"Chemia","category_label":"Matura","text_html":"

Zadanie 16. (0-1)
Zdolność elektrolitu do dysocjacji zależy od właściwości tego elektrolitu oraz od właściwości
użytego rozpuszczalnika. Im silniejszą zasadą Brønsteda jest rozpuszczalnik, tym w większym
stopniu dysocjuje w nim elektrolit będący kwasem Brønsteda.
Zbadano dysocjację jednoprotonowego kwasu HA w różnych rozpuszczalnikach. W wodzie
HA jest słabym kwasem.
Uzupełnij poniższe zdanie. Wybierz i zaznacz nazwę rozpuszczalnika.
W danej temperaturze wartość stałej dysocjacji kwasu HA jest największa w roztworze,
w którym rozpuszczalnikiem jest (ciekły amoniak / kwas mrówkowy / metanol / woda).

","answer_text_html":"

Zadanie 16. (0-1)
II. Rozumowanie
i zastosowanie nabytej
wiedzy do rozwiązywania
problemów.
IV etap edukacyjny - zakres rozszerzony

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

4.8) klasyfikuje substancje do kwasów i zasad zgodnie
z teorią Brønsteda-Lowry’ego;
4.9) interpretuje wartości stałej dysocjacji, pH, pKw.
Schemat punktowania
1 p. - za poprawne uzupełnienie zdania.
0 p. - za odpowiedź niepoprawną albo brak odpowiedzi.
Poprawna odpowiedź
W danej temperaturze wartość stałej dysocjacji kwasu HA jest największa w roztworze,
w którym rozpuszczalnikiem jest (ciekły amoniak / kwas mrówkowy / metanol / woda).

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

Poprawna odpowiedź: ciekły amoniak

\n

Sposób 1 - Zasadowość rozpuszczalnika jako czynnik decydujący

\n

Stała dysocjacji kwasu HA w danym rozpuszczalniku S opisuje równowagę:

\n
\\ceHA+S<=>SH++A−,Ka=[\\ceSH+][\\ceA−][\\ceHA]
\n

Kluczowa zasada: Im bardziej zasadowy rozpuszczalnik (im chętniej przyjmuje proton od HA), tym bardziej równowaga przesuwa się w prawo → tym większe Ka.

\n

Porównujemy zasadowość protonową (zdolność do przyjmowania \\ceH+) czterech rozpuszczalników:

\n

| Rozpuszczalnik | Charakter kwasowo-zasadowy | Zasadowość |
| Kwas mrówkowy \\ceHCOOH | Kwasowy (sam oddaje protony!) | Bardzo mała |
| Metanol \\ceCH3OH | Słabo zasadowy (słabiej niż woda) | Mała |
| Woda \\ceH2O | Amfoteryczna, umiarkowanie zasadowa | Średnia |
| Ciekły amoniak \\ceNH3 | Zasadowy (silnie przyjmuje protony) | Bardzo duża |

\n

Amoniak reaguje z kwasem HA:

\n
\\ceHA+NH3<=>NH4++A−
\n

\\ceNH3 jest znacznie silniejszą zasadą niż woda - ma dużo większe powinowactwo do protonu (wyższe pKa sprzężonego kwasu: pKa(\\ceNH4+)≈9,25 vs pKa(\\ceH3O+)=0). To oznacza, że nawet słabe kwasy są w ciekłym amoniaku znacznie silniej zjonizowane niż w wodzie.

\n

Wniosek: Ka(HA) jest największa w ciekłym amoniaku.

\n

Sposób 2 - Efekt niwelujący (poziomowanie) i skala kwasowości

\n

Każdy rozpuszczalnik ma własną "skalę kwasowości" - przenosi punkt odniesienia dla mocy kwasów.

\n\n\n\n\n

Kolejność rosnącej wartości Ka(HA):

\n
Ka(w HCOOH)<Ka(w metanolu)<Ka(w wodzie)<Ka(w ciekłym \\ceNH3)
\n

Wzory z karty CKE

\n

W tym zadaniu nie używamy konkretnych wartości liczbowych z karty wzorów - wystarczy znajomość teorii Brønsteda-Lowry'ego i zasady wpływu zasadowości rozpuszczalnika na stałą dysocjacji.

\n
📖 Pomocniczo: Karta wzorów str. 9 - zestawienie stałych dysocjacji kwasów (pKa). Warto zauważyć, że wartości Ka podano dla środowiska wodnego (25°C) - zmiana rozpuszczalnika zmienia wartości Ka diametralnie.
\n

Dlaczego inne odpowiedzi są błędne

\n

| Wariant | Typowy błąd |
| Kwas mrówkowy | Mylenie "kwas → duże Ka" - ale kwasowy rozpuszczalnik tłumi dysocjację HA (efekt niwelujący), nie wspomaga jej. Ka jest najmniejsze. |
| Metanol | Metanol jest słabiej zasadowy od wody, więc Ka(HA) < Ka(HA w wodzie). Słabsza solwatacja jonów → mniejsza dysocjacja. |
| Woda | Woda jest zasadowa i daje duże Ka, ale amoniak jest silniejszą zasadą → Ka w NH₃ jeszcze większe. Woda to "bezpieczna" ale błędna odpowiedź. |

\n

Schemat oceniania CKE

\n

1 pkt - za poprawne uzupelnienie zdania.
0 pkt - za odpowiedz niepoprawna albo brak odpowiedzi.

\n

Klucz CKE: rozpuszczalnikiem dajacym najwieksza wartosc stalej dysocjacji kwasu HA jest ciekly amoniak.

\n

Typowe pułapki

\n
⚠️ Uwaga: Nie mylić Ka kwasu HA z mocą samego rozpuszczalnika jako kwasu! Zasadowy rozpuszczalnik = duże Ka kwasu HA (przyjmuje proton), nie zasadowy = małe Ka. Mówimy o zasadowości, nie kwasowości.
\n
⚠️ Uwaga: Kwas mrówkowy wydaje się "aktywny chemicznie" przez słowo "kwas" w nazwie - ale właśnie dlatego, że sam jest kwasem, słabo przyjmuje protony od HA i tłumi jego dysocjację.
\n
⚠️ Uwaga: Wartości Ka z tablic/karty wzorów dotyczą zawsze środowiska wodnego. W innych rozpuszczalnikach te wartości całkowicie się zmieniają - nie można ich przenosić wprost.
"}]}