{"id":"chemia-2020-czerwiec-matura-rozszerzona/zad/20","paper_id":"chemia-2020-czerwiec-matura-rozszerzona","number":"20","points":1,"ptype":"closed","subject":"chemia","category":"matura","year":2020,"month":"czerwiec","level":"rozszerzona","text":"Zadanie 20. (0-1)\nUzupełnij poniższe zdanie. Wybierz i podkreśl jedną odpowiedź spośród podanych\nw nawiasie.\nNa podstawie wyniku doświadczenia w probówce I można stwierdzić, że słabym kwasem\nBrønsteda jest (\n2\n3\nH SO /\n3\nHSO- /\n2\n3\nSO -).","answer":null,"answer_text":"Zadanie 20. (0-1)\nWymagania ogólne\nWymagania szczegółowe\nII. Rozumowanie\ni zastosowanie nabytej\nwiedzy do rozwiązywania\nproblemów.\nIII. Opanowanie czynności\npraktycznych.\nIV etap edukacyjny - poziom rozszerzony\n4. Kinetyka i statyka chemiczna. Zdający:\n4.8) klasyfikuje substancje do kwasów […] zgodnie\nz teorią Brönsteda-Lowry’ego.\n5. Roztwory i reakcje zachodzące w roztworach wodnych.\nZdający:\n5.8) uzasadnia […] przyczynę […] odczynu niektórych\nroztworów soli;\n5.9) […] bada odczyn roztworu.\nZasady oceniania\n1 pkt - poprawne uzupełnienie zdania.\n0 pkt - odpowiedź niepoprawna albo brak odpowiedzi.\nPoprawna odpowiedź\nNa podstawie wyniku doświadczenia w probówce I można stwierdzić, że słabym kwasem\nBrønsteda jest (\n3\n2\nH SO /\n3\nHSO /\n2\n3\nSO\n).","solution":"## Poprawna odpowiedź: **HSO₃⁻**\n\nSłabym kwasem Brønsteda jest \\ce{HSO3^-} (jon wodorosiarczanowy(IV)).\n\n## Sposób 1 - Analiza wyników probówki I przez teorię Brønsteda\n\n**Co wiemy z doświadczenia?** Probówka I zawiera roztwór soli wodorosiarczynu (np. \\ce{NaHSO3}). Obserwacja - roztwór jest **kwaśny** (zmiana barwy wskaźnika na „kwaśną\"), mimo że to sól sodowa.\n\n**Dlaczego HSO₃⁻ jest kwasem Brønsteda?**\n\nKwas Brønsteda to **donor protonu**. Jon \\ce{HSO3^-} może oddać proton do wody:\n\n\\[\\ce{HSO3^-(aq) + H2O(l) <=> H3O+(aq) + SO3^2-(aq)}\\]\n\nStała dysocjacji \\(K_{a2}\\) tej równowagi:\n\\[K_{a2} = \\frac{[\\ce{H3O+}][\\ce{SO3^2-}]}{[\\ce{HSO3^-}]} \\approx 6{,}3 \\cdot 10^{-8}\\]\n\nWartość \\(K_{a2} \\ll 1\\) → równowaga leży mocno po lewej → **dysocjacja jest częściowa** → \\ce{HSO3^-} jest **słabym** kwasem Brønsteda.\n\nKwaśny odczyn roztworu \\ce{NaHSO3} w probówce I jest dowodem, że \\ce{HSO3^-} **działa jak kwas** (dominuje dysocjacja kwasowa nad hydrolizą zasadową).\n\n## Sposób 2 - Weryfikacja przez wykluczenie pozostałych form\n\nSprawdzamy, czy wyniki probówki I mogą wskazywać na \\ce{H2SO3} lub \\ce{SO3^2-}:\n\n**\\ce{H2SO3}?** Jest *pierwszą* formą kwasu siarkowego(IV):\n\\[\\ce{H2SO3(aq) <=> H+(aq) + HSO3^-(aq)} \\quad K_{a1} \\approx 1{,}5 \\cdot 10^{-2}\\]\n\nKwasem Brønsteda jest \\ce{H2SO3}, ale probówka I z \\ce{NaHSO3} **nie zawiera** cząsteczek \\ce{H2SO3} w istotnym stężeniu - ta forma jest już „zużyta\" przy tworzeniu soli.\n\n**\\ce{SO3^2-}?** To sprzężona zasada, która **przyjmuje** proton (jest zasadą Brønsteda, nie kwasem):\n\\[\\ce{SO3^2-(aq) + H2O(l) <=> HSO3^-(aq) + OH^-(aq)}\\]\nRoztwór \\ce{Na2SO3} jest zasadowy - to wyklucza \\ce{SO3^2-} jako kwas.\n\n**Wynik probówki I (kwaśny odczyn NaHSO₃)** jednoznacznie wskazuje na \\ce{HSO3^-} jako słaby kwas Brønsteda. ✓\n\n## Wzory z karty CKE\n\n📖 **Karta wzorów str. 9 - Stałe dysocjacji kwasów:**\nTabela zawiera \\(K_{a1}\\) i \\(K_{a2}\\) dla kwasu siarkowego(IV) \\ce{H2SO3}:\n- \\(K_{a1}(\\ce{H2SO3}) \\approx 1{,}5 \\cdot 10^{-2}\\) - dysocjacja pierwszego protonu\n- \\(K_{a2} = K_{a}(\\ce{HSO3^-}) \\approx 6{,}3 \\cdot 10^{-8}\\) - dysocjacja drugiego protonu\n\nZ tabeli widać, że \\(K_{a2} \\ll K_{a1}\\) - \\ce{HSO3^-} dysocjuje znacznie słabiej niż \\ce{H2SO3}, co potwierdza, że jest **słabszym** kwasem spośród tych form.\n\n## Dlaczego inne odpowiedzi są błędne\n\n| Wariant | Błąd |\n| \\ce{H2SO3} | To prawdziwy kwas, ale **probówka I nie dotyczy czystego H₂SO₃** - sól \\ce{NaHSO3} nie zawiera wolnych cząsteczek H₂SO₃. Poza tym \\(K_{a1}\\) jest relatywnie duże (≈ 0,015), co czyni go „mocniejszym\" spośród tych form. |\n| \\ce{SO3^2-} | To **zasada** Brønsteda (akceptor protonu), nie kwas. Roztwór \\ce{Na2SO3} jest zasadowy. Wynik probówki I (odczyn kwaśny) zaprzecza temu wariantowi. |\n\n## Typowe pułapki\n\n> ⚠️ **Uwaga:** \\ce{HSO3^-} jest **amfoteryczny** - może być zarówno kwasem (\\ce{HSO3^- -> H+ + SO3^2-}), jak i zasadą (\\ce{HSO3^- + H+ -> H2SO3}). W roztworze \\ce{NaHSO3} dominuje charakter kwasowy (bo \\(K_{a2} > K_b\\)), dlatego roztwór jest kwaśny.\n\n> ⚠️ **Uwaga:** Nie myل \\ce{SO3^2-} z \\ce{SO3} (bezwodnik kwasowy to gaz, jon siarczynowy to anion). Zapis \\ce{SO3^2-} to jon w roztworze.\n\n> ⚠️ **Uwaga:** „Słaby kwas Brønsteda\" nie znaczy „nie jest kwasem\" - oznacza, że dysocjuje **częściowo** (\\(K_a \\ll 1\\)). \\ce{HSO3^-} jest kwasem, tyle że słabym (oddaje proton tylko w małym stopniu).","image":"img/chemia-2020-czerwiec-matura-rozszerzona/zad-20.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 · czerwiec 2020 (rozszerzona)","subject_label":"Chemia","category_label":"Matura","text_html":"

Zadanie 20. (0-1)
Uzupełnij poniższe zdanie. Wybierz i podkreśl jedną odpowiedź spośród podanych
w nawiasie.
Na podstawie wyniku doświadczenia w probówce I można stwierdzić, że słabym kwasem
Brønsteda jest (
2
3
H SO /
3
HSO- /
2
3
SO -).

","answer_text_html":"

Zadanie 20. (0-1)
Wymagania ogólne
Wymagania szczegółowe
II. Rozumowanie
i zastosowanie nabytej
wiedzy do rozwiązywania
problemów.
III. Opanowanie czynności
praktycznych.
IV etap edukacyjny - poziom rozszerzony

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

4.8) klasyfikuje substancje do kwasów […] zgodnie
z teorią Brönsteda-Lowry’ego.

\n
  1. Roztwory i reakcje zachodzące w roztworach wodnych.
\n

Zdający:
5.8) uzasadnia […] przyczynę […] odczynu niektórych
roztworów soli;
5.9) […] bada odczyn roztworu.
Zasady oceniania
1 pkt - poprawne uzupełnienie zdania.
0 pkt - odpowiedź niepoprawna albo brak odpowiedzi.
Poprawna odpowiedź
Na podstawie wyniku doświadczenia w probówce I można stwierdzić, że słabym kwasem
Brønsteda jest (
3
2
H SO /
3
HSO /
2
3
SO
).

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

Poprawna odpowiedź: HSO₃⁻

\n

Słabym kwasem Brønsteda jest \\ce{HSO3^-} (jon wodorosiarczanowy(IV)).

\n

Sposób 1 - Analiza wyników probówki I przez teorię Brønsteda

\n

Co wiemy z doświadczenia? Probówka I zawiera roztwór soli wodorosiarczynu (np. \\ce{NaHSO3}). Obserwacja - roztwór jest kwaśny (zmiana barwy wskaźnika na „kwaśną"), mimo że to sól sodowa.

\n

Dlaczego HSO₃⁻ jest kwasem Brønsteda?

\n

Kwas Brønsteda to donor protonu. Jon \\ce{HSO3^-} może oddać proton do wody:

\n

\\[\\ce{HSO3^-(aq) + H2O(l) <=> H3O+(aq) + SO3^2-(aq)}\\]

\n

Stała dysocjacji \\(K_{a2}\\) tej równowagi:
\\[K_{a2} = \\frac{[\\ce{H3O+}][\\ce{SO3^2-}]}{[\\ce{HSO3^-}]} \\approx 6{,}3 \\cdot 10^{-8}\\]

\n

Wartość \\(K_{a2} \\ll 1\\) → równowaga leży mocno po lewej → dysocjacja jest częściowa → \\ce{HSO3^-} jest słabym kwasem Brønsteda.

\n

Kwaśny odczyn roztworu \\ce{NaHSO3} w probówce I jest dowodem, że \\ce{HSO3^-} działa jak kwas (dominuje dysocjacja kwasowa nad hydrolizą zasadową).

\n

Sposób 2 - Weryfikacja przez wykluczenie pozostałych form

\n

Sprawdzamy, czy wyniki probówki I mogą wskazywać na \\ce{H2SO3} lub \\ce{SO3^2-}:

\n

\\ce{H2SO3}? Jest pierwszą formą kwasu siarkowego(IV):
\\[\\ce{H2SO3(aq) <=> H+(aq) + HSO3^-(aq)} \\quad K_{a1} \\approx 1{,}5 \\cdot 10^{-2}\\]

\n

Kwasem Brønsteda jest \\ce{H2SO3}, ale probówka I z \\ce{NaHSO3} nie zawiera cząsteczek \\ce{H2SO3} w istotnym stężeniu - ta forma jest już „zużyta" przy tworzeniu soli.

\n

\\ce{SO3^2-}? To sprzężona zasada, która przyjmuje proton (jest zasadą Brønsteda, nie kwasem):
\\[\\ce{SO3^2-(aq) + H2O(l) <=> HSO3^-(aq) + OH^-(aq)}\\]
Roztwór \\ce{Na2SO3} jest zasadowy - to wyklucza \\ce{SO3^2-} jako kwas.

\n

Wynik probówki I (kwaśny odczyn NaHSO₃) jednoznacznie wskazuje na \\ce{HSO3^-} jako słaby kwas Brønsteda. ✓

\n

Wzory z karty CKE

\n

📖 Karta wzorów str. 9 - Stałe dysocjacji kwasów:
Tabela zawiera \\(K_{a1}\\) i \\(K_{a2}\\) dla kwasu siarkowego(IV) \\ce{H2SO3}:

\n\n

Z tabeli widać, że \\(K_{a2} \\ll K_{a1}\\) - \\ce{HSO3^-} dysocjuje znacznie słabiej niż \\ce{H2SO3}, co potwierdza, że jest słabszym kwasem spośród tych form.

\n

Dlaczego inne odpowiedzi są błędne

\n

| Wariant | Błąd |
| \\ce{H2SO3} | To prawdziwy kwas, ale probówka I nie dotyczy czystego H₂SO₃ - sól \\ce{NaHSO3} nie zawiera wolnych cząsteczek H₂SO₃. Poza tym \\(K_{a1}\\) jest relatywnie duże (≈ 0,015), co czyni go „mocniejszym" spośród tych form. |
| \\ce{SO3^2-} | To zasada Brønsteda (akceptor protonu), nie kwas. Roztwór \\ce{Na2SO3} jest zasadowy. Wynik probówki I (odczyn kwaśny) zaprzecza temu wariantowi. |

\n

Typowe pułapki

\n
⚠️ Uwaga: \\ce{HSO3^-} jest amfoteryczny - może być zarówno kwasem (\\ce{HSO3^- -> H+ + SO3^2-}), jak i zasadą (\\ce{HSO3^- + H+ -> H2SO3}). W roztworze \\ce{NaHSO3} dominuje charakter kwasowy (bo \\(K_{a2} > K_b\\)), dlatego roztwór jest kwaśny.
\n
⚠️ Uwaga: Nie myل \\ce{SO3^2-} z \\ce{SO3} (bezwodnik kwasowy to gaz, jon siarczynowy to anion). Zapis \\ce{SO3^2-} to jon w roztworze.
\n
⚠️ Uwaga: „Słaby kwas Brønsteda" nie znaczy „nie jest kwasem" - oznacza, że dysocjuje częściowo (\\(K_a \\ll 1\\)). \\ce{HSO3^-} jest kwasem, tyle że słabym (oddaje proton tylko w małym stopniu).
"}]}