{"id":"chemia-2023-maj-matura-rozszerzona/zad/11.2","paper_id":"chemia-2023-maj-matura-rozszerzona","number":"11.2","points":2,"ptype":"closed","subject":"chemia","category":"matura","year":2023,"month":"maj","level":"rozszerzona","text":"Zadanie 11.2. (0-2)\nWybierz i zaznacz na poniższym schemacie doświadczenia roztwór, który należy\ndodać do wodnego roztworu azotanu(V) ołowiu(II):\n• jako pierwszy - w I etapie doświadczenia\n• jako drugi - w II etapie doświadczenia,\naby w obu etapach nastąpiły wyraźne zmiany wyglądu zawartości probówki.\nOpisz zmiany, jakie można zaobserwować podczas I etapu doświadczenia,\na następnie - podczas II etapu doświadczenia.\nObserwowane zmiany:\nI etap:\nII etap:\n11.2.\n0-1-2\n2 cm3 Pb(NO3)2 (aq)\ncm = 0,1 mol ∙ dm-3\nII etap:\nKCl (aq), cm = 0,1 mol ∙ dm-3 / KI (aq), cm = 0,1 mol ∙ dm-3\nI etap:\nco najmniej 4 cm3 KCl (aq), cm = 0,1 mol ∙ dm-3 / co najmniej 4 cm3 KI (aq), cm = 0,1 mol ∙ dm-3\nMCHP-R0_100","answer":null,"answer_text":"Zadanie 11.2. (0-2)\nWymagania egzaminacyjne 2023 i 2024\nWymaganie ogólne\nWymaganie szczegółowe\nIII. Opanowanie czynności praktycznych.\nZdający:\n2) projektuje doświadczenia chemiczne […],\nformułuje obserwacje […].\nVI. Reakcje w roztworach wodnych.\nZdający:\n3) interpretuje wartości […] 𝐾s.\nZasady oceniania\n2 pkt - poprawny wybór i zaznaczenie obu odczynników oraz poprawny opis\nobserwowanych zmian w I i II etapie doświadczenia.\n1 pkt - poprawny wybór i zaznaczenie obu odczynników, ale błędny opis obserwowanych\nzmian w I lub II etapie doświadczenia albo brak opisu zmian.\nALBO\n- brak zaznaczenia odczynników w I lub II etapie, ale poprawny opis obserwowanych\nzmian w I i II etapie doświadczenia.\n0 pkt - odpowiedź niespełniająca powyższych kryteriów albo brak odpowiedzi.\nUwaga: Za rozwiązanie, w którym zdający błędnie dobierze odczynniki (w odwrotnej\nkolejności), należy przyznać 0 pkt.\nRozwiązanie\nObserwowane zmiany:\nI etap: Wytrąca się biały osad.\nII etap: Wytrąca się żółty osad.","solution":"## Poprawna odpowiedź:\n\n- **I etap** - dodajemy roztwór **chlorku sodu NaCl** (lub HCl) do roztworu \\ce{Pb(NO3)2}\n- **II etap** - dodajemy roztwór **jodku potasu KI** (lub NaI)\n\n**Obserwacje:**\n- **I etap:** Wytrąca się **biały osad** chlorku ołowiu(II) \\ce{PbCl2}\n- **II etap:** Osad **zmienia barwę z białej na żółtą** - biały \\ce{PbCl2} przekształca się w żółty \\ce{PbI2}\n\n## Sposób 1 - analiza przez iloczyn rozpuszczalności\n\n**Cel doświadczenia:** pokazać, że (1) obie sole są trudno rozpuszczalne i (2) \\(K_{sp}(\\ce{PbI2}) \\ll K_{sp}(\\ce{PbCl2})\\).\n\n**Krok 1 - wybór kolejności:**\n\nMusimy najpierw wytrącić bardziej rozpuszczalną sól, a potem mniej rozpuszczalną - wtedy II etap da spektakularną, wyraźną zmianę.\n\nZ karty wzorów CKE odczytujemy:\n\n\\[K_{sp}(\\ce{PbCl2}) = 1{,}59 \\cdot 10^{-5}\\]\n\\[K_{sp}(\\ce{PbI2}) = 8{,}49 \\cdot 10^{-9}\\]\n\n\\ce{PbI2} jest **tysiąckrotnie** trudniej rozpuszczalny niż \\ce{PbCl2}, więc:\n- I etap → dodajemy \\ce{Cl-} (wytrącamy \\ce{PbCl2})\n- II etap → dodajemy \\ce{I-} (wytrącamy \\ce{PbI2})\n\n**Krok 2 - reakcja w I etapie:**\n\nDo roztworu \\ce{Pb(NO3)2} dodajemy NaCl:\n\n\\[\\ce{Pb^2+(aq) + 2Cl^-(aq) -> PbCl2 v}\\]\n\n**Obserwacja:** Pojawia się **biały, galaretowaty osad** \\ce{PbCl2}.\n\nTo potwierdza, że \\ce{PbCl2} jest trudno rozpuszczalny (iloczyn stężeń jonów przekracza \\(K_{sp}\\)).\n\n**Krok 3 - reakcja w II etapie:**\n\nDo probówki zawierającej biały osad \\ce{PbCl2} (i roztwór nad osadem z jonami \\ce{Pb^2+}) dodajemy KI.\n\nZachodzą dwa procesy jednocześnie:\n\n**a)** Wytrącanie \\ce{PbI2} z roztworu:\n\\[\\ce{Pb^2+(aq) + 2I^-(aq) -> PbI2 v}\\]\n\n**b)** Przekształcenie istniejącego osadu \\ce{PbCl2} w \\ce{PbI2} (bo \\ce{PbI2} jest o wiele trudniej rozpuszczalny):\n\\[\\ce{PbCl2(s) + 2I^-(aq) -> PbI2(s) + 2Cl^-(aq)}\\]\n\nTa reakcja zachodzi, ponieważ układ dąży do minimalizacji iloczynu jonowego - jony \\ce{Pb^2+} \"wolą\" związać się z \\ce{I-} niż z \\ce{Cl-}.\n\n**Obserwacja:** Biały osad **zmienia kolor na żółty** - to dramatyczna, wyraźna zmiana barwy. Powstaje żółty osad \\ce{PbI2}.\n\n## Sposób 2 - weryfikacja przez warunek wytrącania\n\nSprawdzamy, czy przy rozsądnych stężeniach (np. \\(c = 0{,}1 \\text{ mol/dm}^3\\)) wytrącenie rzeczywiście nastąpi.\n\n**Dla \\ce{PbCl2}** przy mieszaniu równych objętości \\(c(\\ce{Pb^2+}) = 0{,}05 \\text{ mol/dm}^3\\), \\(c(\\ce{Cl^-}) = 0{,}05 \\text{ mol/dm}^3\\):\n\n\\[Q = c(\\ce{Pb^2+}) \\cdot c(\\ce{Cl^-})^2 = 0{,}05 \\cdot (0{,}05)^2 = 1{,}25 \\cdot 10^{-4}\\]\n\n\\[Q = 1{,}25 \\cdot 10^{-4} \\gg K_{sp}(\\ce{PbCl2}) = 1{,}59 \\cdot 10^{-5} \\checkmark\\]\n\n**Dla \\ce{PbI2}** analogicznie:\n\n\\[Q = 0{,}05 \\cdot (0{,}05)^2 = 1{,}25 \\cdot 10^{-4}\\]\n\n\\[Q = 1{,}25 \\cdot 10^{-4} \\gg K_{sp}(\\ce{PbI2}) = 8{,}49 \\cdot 10^{-9} \\checkmark\\]\n\nOba wytrącą się. A stosunek \\(K_{sp}\\) potwierdza, że zamiana \\ce{PbCl2} → \\ce{PbI2} jest termodynamicznie faworyzowana (reakcja b z Kroku 3 przebiega praktycznie do końca).\n\n## Wzory z karty CKE\n\n📖 **Karta wzorów str. 10 - Iloczyn rozpuszczalności (tabela Ksp):**\n\n\\[K_{sp}(\\ce{PbCl2}) = 1{,}59 \\cdot 10^{-5}\\]\n\\[K_{sp}(\\ce{PbI2}) = 8{,}49 \\cdot 10^{-9}\\]\n\nTe dwie wartości to sedno zadania - z ich porównania wynika cała logika wyboru kolejności reagentów. Maturzysta powinien od razu otworzyć kartę i odczytać te liczby.\n\n## Typowe pułapki\n\n> ⚠️ **Uwaga - odwrotna kolejność:** Gdyby w I etapie dodać KI, wytrąci się żółty \\ce{PbI2}. W II etapie po dodaniu NaCl wytrąci się też biały \\ce{PbCl2} - ale żadna dramatyczna zmiana wyglądu poprzedniego osadu nie nastąpi (nie dojdzie do przemiany \\ce{PbI2 -> PbCl2}, bo byłoby to energetycznie niekorzystne). Efekt wizualny II etapu byłby słabszy.\n\n> ⚠️ **Uwaga - różnica barw jest kluczem:** \\ce{PbCl2} jest **biały**, \\ce{PbI2} jest **żółty**. Właśnie ta zmiana barwy osadu w II etapie jest najlepszym dowodem zamiany trudniej w łatwiej rozpuszczalną sól (efekt \"wypierania osadu\").\n\n> ⚠️ **Uwaga - oba procesy w II etapie:** W II etapie nie tylko wytrąca się nowy \\ce{PbI2} z jonów \\ce{Pb^2+} pozostałych w roztworze, ale też istniejący biały osad \\ce{PbCl2} ulega transformacji. Oba procesy zachodzą jednocześnie i oba prowadzą do tej samej obserwacji - żółty osad.","image":"img/chemia-2023-maj-matura-rozszerzona/zad-11.2.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 2023 (rozszerzona)","subject_label":"Chemia","category_label":"Matura","text_html":"

Zadanie 11.2. (0-2)
Wybierz i zaznacz na poniższym schemacie doświadczenia roztwór, który należy
dodać do wodnego roztworu azotanu(V) ołowiu(II):
• jako pierwszy - w I etapie doświadczenia
• jako drugi - w II etapie doświadczenia,
aby w obu etapach nastąpiły wyraźne zmiany wyglądu zawartości probówki.
Opisz zmiany, jakie można zaobserwować podczas I etapu doświadczenia,
a następnie - podczas II etapu doświadczenia.
Obserwowane zmiany:
I etap:
II etap:
11.2.
0-1-2
2 cm3 Pb(NO3)2 (aq)
cm = 0,1 mol ∙ dm-3
II etap:
KCl (aq), cm = 0,1 mol ∙ dm-3 / KI (aq), cm = 0,1 mol ∙ dm-3
I etap:
co najmniej 4 cm3 KCl (aq), cm = 0,1 mol ∙ dm-3 / co najmniej 4 cm3 KI (aq), cm = 0,1 mol ∙ dm-3
MCHP-R0_100

","answer_text_html":"

Zadanie 11.2. (0-2)
Wymagania egzaminacyjne 2023 i 2024
Wymaganie ogólne
Wymaganie szczegółowe
III. Opanowanie czynności praktycznych.
Zdający:

\n
  1. projektuje doświadczenia chemiczne […],
\n

formułuje obserwacje […].
VI. Reakcje w roztworach wodnych.
Zdający:

\n
  1. interpretuje wartości […] 𝐾s.
\n

Zasady oceniania
2 pkt - poprawny wybór i zaznaczenie obu odczynników oraz poprawny opis
obserwowanych zmian w I i II etapie doświadczenia.
1 pkt - poprawny wybór i zaznaczenie obu odczynników, ale błędny opis obserwowanych
zmian w I lub II etapie doświadczenia albo brak opisu zmian.
ALBO

\n\n

zmian w I i II etapie doświadczenia.
0 pkt - odpowiedź niespełniająca powyższych kryteriów albo brak odpowiedzi.
Uwaga: Za rozwiązanie, w którym zdający błędnie dobierze odczynniki (w odwrotnej
kolejności), należy przyznać 0 pkt.
Rozwiązanie
Obserwowane zmiany:
I etap: Wytrąca się biały osad.
II etap: Wytrąca się żółty osad.

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

Poprawna odpowiedź:

\n\n

Obserwacje:

\n\n

Sposób 1 - analiza przez iloczyn rozpuszczalności

\n

Cel doświadczenia: pokazać, że (1) obie sole są trudno rozpuszczalne i (2) \\(K_{sp}(\\ce{PbI2}) \\ll K_{sp}(\\ce{PbCl2})\\).

\n

Krok 1 - wybór kolejności:

\n

Musimy najpierw wytrącić bardziej rozpuszczalną sól, a potem mniej rozpuszczalną - wtedy II etap da spektakularną, wyraźną zmianę.

\n

Z karty wzorów CKE odczytujemy:

\n

\\[K_{sp}(\\ce{PbCl2}) = 1{,}59 \\cdot 10^{-5}\\]
\\[K_{sp}(\\ce{PbI2}) = 8{,}49 \\cdot 10^{-9}\\]

\n

\\ce{PbI2} jest tysiąckrotnie trudniej rozpuszczalny niż \\ce{PbCl2}, więc:

\n\n

Krok 2 - reakcja w I etapie:

\n

Do roztworu \\ce{Pb(NO3)2} dodajemy NaCl:

\n

\\[\\ce{Pb^2+(aq) + 2Cl^-(aq) -> PbCl2 v}\\]

\n

Obserwacja: Pojawia się biały, galaretowaty osad \\ce{PbCl2}.

\n

To potwierdza, że \\ce{PbCl2} jest trudno rozpuszczalny (iloczyn stężeń jonów przekracza \\(K_{sp}\\)).

\n

Krok 3 - reakcja w II etapie:

\n

Do probówki zawierającej biały osad \\ce{PbCl2} (i roztwór nad osadem z jonami \\ce{Pb^2+}) dodajemy KI.

\n

Zachodzą dwa procesy jednocześnie:

\n

a) Wytrącanie \\ce{PbI2} z roztworu:
\\[\\ce{Pb^2+(aq) + 2I^-(aq) -> PbI2 v}\\]

\n

b) Przekształcenie istniejącego osadu \\ce{PbCl2} w \\ce{PbI2} (bo \\ce{PbI2} jest o wiele trudniej rozpuszczalny):
\\[\\ce{PbCl2(s) + 2I^-(aq) -> PbI2(s) + 2Cl^-(aq)}\\]

\n

Ta reakcja zachodzi, ponieważ układ dąży do minimalizacji iloczynu jonowego - jony \\ce{Pb^2+} "wolą" związać się z \\ce{I-} niż z \\ce{Cl-}.

\n

Obserwacja: Biały osad zmienia kolor na żółty - to dramatyczna, wyraźna zmiana barwy. Powstaje żółty osad \\ce{PbI2}.

\n

Sposób 2 - weryfikacja przez warunek wytrącania

\n

Sprawdzamy, czy przy rozsądnych stężeniach (np. \\(c = 0{,}1 \\text{ mol/dm}^3\\)) wytrącenie rzeczywiście nastąpi.

\n

Dla \\ce{PbCl2} przy mieszaniu równych objętości \\(c(\\ce{Pb^2+}) = 0{,}05 \\text{ mol/dm}^3\\), \\(c(\\ce{Cl^-}) = 0{,}05 \\text{ mol/dm}^3\\):

\n

\\[Q = c(\\ce{Pb^2+}) \\cdot c(\\ce{Cl^-})^2 = 0{,}05 \\cdot (0{,}05)^2 = 1{,}25 \\cdot 10^{-4}\\]

\n

\\[Q = 1{,}25 \\cdot 10^{-4} \\gg K_{sp}(\\ce{PbCl2}) = 1{,}59 \\cdot 10^{-5} \\checkmark\\]

\n

Dla \\ce{PbI2} analogicznie:

\n

\\[Q = 0{,}05 \\cdot (0{,}05)^2 = 1{,}25 \\cdot 10^{-4}\\]

\n

\\[Q = 1{,}25 \\cdot 10^{-4} \\gg K_{sp}(\\ce{PbI2}) = 8{,}49 \\cdot 10^{-9} \\checkmark\\]

\n

Oba wytrącą się. A stosunek \\(K_{sp}\\) potwierdza, że zamiana \\ce{PbCl2} → \\ce{PbI2} jest termodynamicznie faworyzowana (reakcja b z Kroku 3 przebiega praktycznie do końca).

\n

Wzory z karty CKE

\n

📖 Karta wzorów str. 10 - Iloczyn rozpuszczalności (tabela Ksp):

\n

\\[K_{sp}(\\ce{PbCl2}) = 1{,}59 \\cdot 10^{-5}\\]
\\[K_{sp}(\\ce{PbI2}) = 8{,}49 \\cdot 10^{-9}\\]

\n

Te dwie wartości to sedno zadania - z ich porównania wynika cała logika wyboru kolejności reagentów. Maturzysta powinien od razu otworzyć kartę i odczytać te liczby.

\n

Typowe pułapki

\n
⚠️ Uwaga - odwrotna kolejność: Gdyby w I etapie dodać KI, wytrąci się żółty \\ce{PbI2}. W II etapie po dodaniu NaCl wytrąci się też biały \\ce{PbCl2} - ale żadna dramatyczna zmiana wyglądu poprzedniego osadu nie nastąpi (nie dojdzie do przemiany \\ce{PbI2 -> PbCl2}, bo byłoby to energetycznie niekorzystne). Efekt wizualny II etapu byłby słabszy.
\n
⚠️ Uwaga - różnica barw jest kluczem: \\ce{PbCl2} jest biały, \\ce{PbI2} jest żółty. Właśnie ta zmiana barwy osadu w II etapie jest najlepszym dowodem zamiany trudniej w łatwiej rozpuszczalną sól (efekt "wypierania osadu").
\n
⚠️ Uwaga - oba procesy w II etapie: W II etapie nie tylko wytrąca się nowy \\ce{PbI2} z jonów \\ce{Pb^2+} pozostałych w roztworze, ale też istniejący biały osad \\ce{PbCl2} ulega transformacji. Oba procesy zachodzą jednocześnie i oba prowadzą do tej samej obserwacji - żółty osad.
"}]}