{"id":"chemia-2019-maj-matura-rozszerzona/zad/19","paper_id":"chemia-2019-maj-matura-rozszerzona","number":"19","points":1,"ptype":"true_false","subject":"chemia","category":"matura","year":2019,"month":"maj","level":"rozszerzona","text":"Zadanie 19. (0-1)\nPrzeprowadzono\ndoświadczenie,\nw\nktórym\ndo\nprobówki\nI\nwlano\nkwas\nsolny\no pH = 2, a do probówki II - wodny roztwór kwasu octowego (etanowego) o pH = 2. Roztwory\nmiały temperaturę 298 K. Następnie do obu probówek dodano po 1 gramie pyłu cynkowego.\nOpisane doświadczenie zilustrowano poniższym schematem.\nOceń, czy podane poniżej informacje są prawdziwe. Zaznacz P, jeśli informacja jest\nprawdziwa, albo F - jeśli jest fałszywa.\n1. W warunkach doświadczenia stężenie molowe kwasu solnego jest większe niż\nstężenie molowe wodnego roztworu kwasu octowego.\nP\nF\n2.\nUżycie w doświadczeniu wodnych roztworów o pH = 3 skutkowałoby\nwzrostem szybkości reakcji wyłącznie w probówce II, ponieważ kwas\nuczestniczący w tej przemianie jest kwasem słabym.\nP\nF\n3.\nOchłodzenie obu użytych w doświadczeniu wodnych roztworów\nskutkowałoby zmniejszeniem szybkości wydzielania gazu w przemianach\nzachodzących w probówkach I i II.\nP\nF","answer":null,"answer_text":"Zadanie 19. (0-1)\nI. Wykorzystanie\ni tworzenie informacji.\nIII. Opanowanie\nczynności praktycznych.\nIV etap edukacyjny - poziom rozszerzony\n4. Kinetyka i statyka chemiczna. Zdający:\n4.5) przewiduje wpływ: stężenia substratów, […] temperatury\nna szybkość reakcji […];\n4.9) interpretuje wartości stałej dysocjacji, pH […].\nSchemat punktowania\n1 p. - za poprawne wskazanie trzech odpowiedzi.\n0 p. - za odpowiedź niepełną lub niepoprawną albo brak odpowiedzi.\nPoprawna odpowiedź\n1. - F, 2. - F, 3. - P","solution":"## Poprawna odpowiedź\n\n**1. F 2. F 3. P**\n\nOba roztwory mają to samo pH = 2, czyli takie samo początkowe \\([\\ce{H+}] = 10^{-2}\\ \\text{mol/dm}^3\\). HCl to kwas mocny (\\(\\alpha = 1\\)), kwas octowy to kwas słaby (\\(\\alpha \\ll 1\\)).\n\n\\[\\ce{Zn(s) + 2H+(aq) -> Zn^2+(aq) + H2(g) ^}\\]\n\n## Sposób 1 - Ocena każdego stwierdzenia\n\n**Stwierdzenie 1:** *\"W warunkach doświadczenia stężenie molowe kwasu solnego jest większe niż stężenie molowe wodnego roztworu kwasu octowego.\"* → **F (fałsz)**\n\nObie próbówki mają to samo pH = 2, czyli \\([\\ce{H+}] = 0{,}01\\ \\text{mol/dm}^3\\). Dla HCl (kwas mocny, \\(\\alpha = 1\\)) całe stężenie pochodzi z dysocjacji, więc \\(c(\\ce{HCl}) = 0{,}01\\ \\text{mol/dm}^3\\). Kwas octowy jest słaby i tylko częściowo zdysocjowany - aby osiągnąć to samo \\([\\ce{H+}]\\), jego stężenie całkowite musi być **wielokrotnie większe** niż 0,01 mol/dm³:\n\n\\[c_0(\\ce{CH3COOH}) = \\frac{[\\ce{H+}]^2}{K_a} \\approx \\frac{(10^{-2})^2}{1{,}8\\cdot 10^{-5}} \\approx 5{,}6\\ \\text{mol/dm}^3\\]\n\nZatem \\(c(\\ce{HCl}) \\ll c(\\ce{CH3COOH})\\) - stwierdzenie mówi odwrotnie, więc jest **fałszywe**.\n\n**Stwierdzenie 2:** *\"Użycie w doświadczeniu wodnych roztworów o pH = 3 skutkowałoby wzrostem szybkości reakcji wyłącznie w próbówce II, ponieważ kwas uczestniczący w tej przemianie jest kwasem słabym.\"* → **F (fałsz)**\n\nWzrost pH z 2 do 3 oznacza **dziesięciokrotnie mniejsze** stężenie jonów \\(\\ce{H+}\\) (\\(10^{-3}\\) zamiast \\(10^{-2}\\ \\text{mol/dm}^3\\)). Szybkość reakcji cynku z kwasem zależy od \\([\\ce{H+}]\\), więc obniżenie stężenia \\(\\ce{H+}\\) **zmniejszyłoby** szybkość reakcji - i to w **obu** próbówkach, a nie zwiększyło i nie wyłącznie w II. Stwierdzenie jest podwójnie błędne (zły kierunek zmiany i zła próbówka), więc **fałszywe**.\n\n**Stwierdzenie 3:** *\"Ochłodzenie obu użytych w doświadczeniu wodnych roztworów skutkowałoby zmniejszeniem szybkości wydzielania gazu w przemianach zachodzących w próbówkach I i II.\"* → **P (prawda)**\n\nObniżenie temperatury zawsze **zmniejsza szybkość reakcji** (mniejsza energia kinetyczna cząsteczek, mniej zderzeń skutecznych - zależność wynika z równania Arrheniusa). Dotyczy to obu próbówek. Stwierdzenie **prawdziwe**.\n\n## Sposób 2 - Weryfikacja przez wpływ \\([\\ce{H+}]\\) i temperatury na szybkość\n\n| Czynnik | Wpływ na szybkość wydzielania \\(\\ce{H2}\\) | Ocena |\n| To samo pH = 2 w obu | takie samo początkowe \\([\\ce{H+}]\\), ale \\(c(\\ce{CH3COOH}) \\gg c(\\ce{HCl})\\) | stw. 1 = **F** |\n| Zmiana pH 2 → 3 | \\([\\ce{H+}]\\) maleje 10×, szybkość **spada** w obu próbówkach | stw. 2 = **F** |\n| Ochłodzenie | mniejsza energia cząsteczek → szybkość **spada** w obu | stw. 3 = **P** |\n\nKluczowe rozróżnienie: pH (a więc \\([\\ce{H+}]\\)) i temperatura decydują o **szybkości**, natomiast stężenie całkowite kwasu (\\(c_0\\)) decyduje o **zapasie protonów** (ile ich łącznie do dyspozycji). To samo pH nie oznacza tego samego stężenia molowego kwasu.\n\n## Schemat oceniania CKE\n\n**1 pkt** - za poprawne wskazanie trzech odpowiedzi.\n**0 pkt** - za odpowiedz niepelna lub niepoprawna albo brak odpowiedzi.\n\nKlucz CKE: **1 - F, 2 - F, 3 - P**.\n\n## Typowe pułapki\n\n> ⚠️ **Uwaga:** Identyczne pH ≠ identyczne stężenie molowe kwasu. Przy pH = 2 stężenie całkowite \\(\\ce{CH3COOH}\\) jest setki razy wyższe niż \\(\\ce{HCl}\\), bo kwas słaby jest tylko częściowo zdysocjowany.\n\n> ⚠️ **Uwaga:** Wyższe pH = **niższe** \\([\\ce{H+}]\\) = **wolniejsza** reakcja. pH = 3 daje 10× mniej \\(\\ce{H+}\\) niż pH = 2, więc reakcja zwalnia (w obu próbówkach), a nie przyspiesza.\n\n> ⚠️ **Uwaga:** Obniżenie temperatury zawsze spowalnia reakcję chemiczną - to ogólna reguła (Arrhenius), niezależna od tego, czy kwas jest mocny czy słaby.","image":"img/chemia-2019-maj-matura-rozszerzona/zad-19.webp","solution_image":null,"topics":null,"page_from":13,"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 19. (0-1)
Przeprowadzono
doświadczenie,
w
którym
do
probówki
I
wlano
kwas
solny
o pH = 2, a do probówki II - wodny roztwór kwasu octowego (etanowego) o pH = 2. Roztwory
miały temperaturę 298 K. Następnie do obu probówek dodano po 1 gramie pyłu cynkowego.
Opisane doświadczenie zilustrowano poniższym schematem.
Oceń, czy podane poniżej informacje są prawdziwe. Zaznacz P, jeśli informacja jest
prawdziwa, albo F - jeśli jest fałszywa.

\n
  1. W warunkach doświadczenia stężenie molowe kwasu solnego jest większe niż
\n

stężenie molowe wodnego roztworu kwasu octowego.
P
F
2.
Użycie w doświadczeniu wodnych roztworów o pH = 3 skutkowałoby
wzrostem szybkości reakcji wyłącznie w probówce II, ponieważ kwas
uczestniczący w tej przemianie jest kwasem słabym.
P
F
3.
Ochłodzenie obu użytych w doświadczeniu wodnych roztworów
skutkowałoby zmniejszeniem szybkości wydzielania gazu w przemianach
zachodzących w probówkach I i II.
P
F

","answer_text_html":"

Zadanie 19. (0-1)
I. Wykorzystanie
i tworzenie informacji.
III. Opanowanie
czynności praktycznych.
IV etap edukacyjny - poziom rozszerzony

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

4.5) przewiduje wpływ: stężenia substratów, […] temperatury
na szybkość reakcji […];
4.9) interpretuje wartości stałej dysocjacji, pH […].
Schemat punktowania
1 p. - za poprawne wskazanie trzech odpowiedzi.
0 p. - za odpowiedź niepełną lub niepoprawną albo brak odpowiedzi.
Poprawna odpowiedź

\n
  1. - F, 2. - F, 3. - P
","solutions":[{"source":"maturazai","label":"maturazai.pl (AI)","kind":"text","html":"

Poprawna odpowiedź

\n

1. F 2. F 3. P

\n

Oba roztwory mają to samo pH = 2, czyli takie samo początkowe [\\ceH+]=10−2 mol/dm3. HCl to kwas mocny (α=1), kwas octowy to kwas słaby (α≪1).

\n
\\ceZn(s)+2H+(aq)−>Zn2+(aq)+H2(g)}
\n

Sposób 1 - Ocena każdego stwierdzenia

\n

Stwierdzenie 1: "W warunkach doświadczenia stężenie molowe kwasu solnego jest większe niż stężenie molowe wodnego roztworu kwasu octowego." → F (fałsz)

\n

Obie próbówki mają to samo pH = 2, czyli [\\ceH+]=0,01 mol/dm3. Dla HCl (kwas mocny, α=1) całe stężenie pochodzi z dysocjacji, więc c(\\ceHCl)=0,01 mol/dm3. Kwas octowy jest słaby i tylko częściowo zdysocjowany - aby osiągnąć to samo [\\ceH+], jego stężenie całkowite musi być wielokrotnie większe niż 0,01 mol/dm³:

\n
c0(\\ceCH3COOH)=[\\ceH+]2Ka≈(10−2)21,8·10−5≈5,6 mol/dm3
\n

Zatem c(\\ceHCl)≪c(\\ceCH3COOH) - stwierdzenie mówi odwrotnie, więc jest fałszywe.

\n

Stwierdzenie 2: "Użycie w doświadczeniu wodnych roztworów o pH = 3 skutkowałoby wzrostem szybkości reakcji wyłącznie w próbówce II, ponieważ kwas uczestniczący w tej przemianie jest kwasem słabym." → F (fałsz)

\n

Wzrost pH z 2 do 3 oznacza dziesięciokrotnie mniejsze stężenie jonów \\ceH+ (10−3 zamiast 10−2 mol/dm3). Szybkość reakcji cynku z kwasem zależy od [\\ceH+], więc obniżenie stężenia \\ceH+ zmniejszyłoby szybkość reakcji - i to w obu próbówkach, a nie zwiększyło i nie wyłącznie w II. Stwierdzenie jest podwójnie błędne (zły kierunek zmiany i zła próbówka), więc fałszywe.

\n

Stwierdzenie 3: "Ochłodzenie obu użytych w doświadczeniu wodnych roztworów skutkowałoby zmniejszeniem szybkości wydzielania gazu w przemianach zachodzących w próbówkach I i II." → P (prawda)

\n

Obniżenie temperatury zawsze zmniejsza szybkość reakcji (mniejsza energia kinetyczna cząsteczek, mniej zderzeń skutecznych - zależność wynika z równania Arrheniusa). Dotyczy to obu próbówek. Stwierdzenie prawdziwe.

\n

Sposób 2 - Weryfikacja przez wpływ [\\ceH+] i temperatury na szybkość

\n

| Czynnik | Wpływ na szybkość wydzielania \\ceH2 | Ocena |
| To samo pH = 2 w obu | takie samo początkowe [\\ceH+], ale c(\\ceCH3COOH)≫c(\\ceHCl) | stw. 1 = F |
| Zmiana pH 2 → 3 | [\\ceH+] maleje 10×, szybkość spada w obu próbówkach | stw. 2 = F |
| Ochłodzenie | mniejsza energia cząsteczek → szybkość spada w obu | stw. 3 = P |

\n

Kluczowe rozróżnienie: pH (a więc [\\ceH+]) i temperatura decydują o szybkości, natomiast stężenie całkowite kwasu (c0) decyduje o zapasie protonów (ile ich łącznie do dyspozycji). To samo pH nie oznacza tego samego stężenia molowego kwasu.

\n

Schemat oceniania CKE

\n

1 pkt - za poprawne wskazanie trzech odpowiedzi.
0 pkt - za odpowiedz niepelna lub niepoprawna albo brak odpowiedzi.

\n

Klucz CKE: 1 - F, 2 - F, 3 - P.

\n

Typowe pułapki

\n
⚠️ Uwaga: Identyczne pH ≠ identyczne stężenie molowe kwasu. Przy pH = 2 stężenie całkowite \\ceCH3COOH jest setki razy wyższe niż \\ceHCl, bo kwas słaby jest tylko częściowo zdysocjowany.
\n
⚠️ Uwaga: Wyższe pH = niższe [\\ceH+] = wolniejsza reakcja. pH = 3 daje 10× mniej \\ceH+ niż pH = 2, więc reakcja zwalnia (w obu próbówkach), a nie przyspiesza.
\n
⚠️ Uwaga: Obniżenie temperatury zawsze spowalnia reakcję chemiczną - to ogólna reguła (Arrhenius), niezależna od tego, czy kwas jest mocny czy słaby.
"}]}