{"id":"chemia-2023-maj-matura-rozszerzona/zad/9","paper_id":"chemia-2023-maj-matura-rozszerzona","number":"9","points":2,"ptype":"open","subject":"chemia","category":"matura","year":2023,"month":"maj","level":"rozszerzona","text":"Zadanie 9.\nPrzeprowadzono doświadczenie, w którym do dwóch probówek z wodnym roztworem\nNa2SO3 dodano:\n• do probówki 1. - kilka kropel roztworu fenoloftaleiny\n• do probówki 2. - nadmiar stężonego HCl (aq).","answer":null,"answer_text":null,"solution":"Odpowiedź: **9.1.** Roztwór $\\text{Na}_2\\text{SO}_3$ ma odczyn zasadowy (różowe zabarwienie fenoloftaleiny) — anion $\\text{SO}_3^{2-}$ ulega hydrolizie zasadowej: $$\\underbrace{\\text{H}_2\\text{O}}_{\\text{kwas 1}} + \\underbrace{\\text{SO}_3^{2-}}_{\\text{zasada 2}} \\rightleftharpoons \\underbrace{\\text{OH}^-}_{\\text{zasada 1}} + \\underbrace{\\text{HSO}_3^-}_{\\text{kwas 2}}$$ Według Brønsteda: woda oddaje proton (kwas 1), $\\text{SO}_3^{2-}$ przyjmuje proton (zasada 2). Powstają sprzężone: $\\text{OH}^-$ (zasada sprzężona z H₂O) i $\\text{HSO}_3^-$ (kwas sprzężony z $\\text{SO}_3^{2-}$). **9.2.** **Obserwacje**: wydzielanie się bezbarwnego gazu o ostrym zapachu (SO₂), odbarwienie roztworu. **Równanie w formie jonowej skróconej**: $$\\text{SO}_3^{2-} + 2\\text{H}_3\\text{O}^+ \\rightarrow \\text{SO}_2\\uparrow + 3\\text{H}_2\\text{O}$$ (Alternatywnie: $\\text{SO}_3^{2-} + 2\\text{H}^+ \\rightarrow \\text{SO}_2 + \\text{H}_2\\text{O}$)\n\nStrona arkusza CKE z trescia zadania\n\nKlucz: teoria Brønsteda\n\n- Kwas Brønsteda = donor protonu (H⁺)\n- Zasada Brønsteda = akceptor protonu\n- Para sprzężona: HA / A⁻ (różnią się jednym protonem)\n- W hydrolizie soli słabego kwasu woda jest kwasem, anion — zasadą.\n\nTypowy błąd: - W zadaniu 9.1. trzeba **prawidłowo zidentyfikować kwas/zasadę** w równaniu hydrolizy. H₂O jest kwasem (oddaje H⁺), $\\text{SO}_3^{2-}$ — zasadą (przyjmuje H⁺). - $\\text{HSO}_3^-$ to **kwas sprzężony** (po przyjęciu H⁺), nie zasada. - W zad. 9.2. równanie **jonowe skrócone** — pomijamy $\\text{Na}^+$ i $\\text{Cl}^-$ jako jony obserwujące, produktem jest gazowy SO₂ + woda. - Reakcja: $\\text{SO}_3^{2-}$ z mocnym kwasem → niestabilny H₂SO₃ → rozkład do SO₂ + H₂O.","image":"img/chemia-2023-maj-matura-rozszerzona/zad-9.webp","solution_image":null,"topics":"hydroliza soli, teoria Brønsteda, reakcje jonowe, obserwacje","page_from":10,"source":"maturaonline","answer_source":null,"answer_text_source":null,"solution_source":"maturaonline","text_source":"ocr","source_label":"Chemia · Matura · maj 2023 (rozszerzona)","subject_label":"Chemia","category_label":"Matura","text_html":"<p>Zadanie 9.<br>Przeprowadzono doświadczenie, w którym do dwóch probówek z wodnym roztworem<br>Na2SO3 dodano:<br>• do probówki 1. - kilka kropel roztworu fenoloftaleiny<br>• do probówki 2. - nadmiar stężonego HCl (aq).</p>","solutions":[{"source":"maturaonline","label":"matura-online.pl","kind":"text","html":"<p>Odpowiedź: <strong>9.1.</strong> Roztwór $\\text{Na}<em>2\\text{SO}_3$ ma odczyn zasadowy (różowe zabarwienie fenoloftaleiny) — anion $\\text{SO}_3^{2-}$ ulega hydrolizie zasadowej: $$\\underbrace{\\text{H}_2\\text{O}}</em>{\\text{kwas 1}} + \\underbrace{\\text{SO}<em>3^{2-}}</em>{\\text{zasada 2}} \\rightleftharpoons \\underbrace{\\text{OH}^-}<em>{\\text{zasada 1}} + \\underbrace{\\text{HSO}_3^-}</em>{\\text{kwas 2}}$$ Według Brønsteda: woda oddaje proton (kwas 1), $\\text{SO}_3^{2-}$ przyjmuje proton (zasada 2). Powstają sprzężone: $\\text{OH}^-$ (zasada sprzężona z H₂O) i $\\text{HSO}_3^-$ (kwas sprzężony z $\\text{SO}_3^{2-}$). <strong>9.2.</strong> <strong>Obserwacje</strong>: wydzielanie się bezbarwnego gazu o ostrym zapachu (SO₂), odbarwienie roztworu. <strong>Równanie w formie jonowej skróconej</strong>: $$\\text{SO}_3^{2-} + 2\\text{H}_3\\text{O}^+ \\rightarrow \\text{SO}_2\\uparrow + 3\\text{H}_2\\text{O}$$ (Alternatywnie: $\\text{SO}_3^{2-} + 2\\text{H}^+ \\rightarrow \\text{SO}_2 + \\text{H}_2\\text{O}$)</p>\n<p>Strona arkusza CKE z trescia zadania</p>\n<p>Klucz: teoria Brønsteda</p>\n<ul><li>Kwas Brønsteda = donor protonu (H⁺)</li><li>Zasada Brønsteda = akceptor protonu</li><li>Para sprzężona: HA / A⁻ (różnią się jednym protonem)</li><li>W hydrolizie soli słabego kwasu woda jest kwasem, anion — zasadą.</li></ul>\n<p>Typowy błąd: - W zadaniu 9.1. trzeba <strong>prawidłowo zidentyfikować kwas/zasadę</strong> w równaniu hydrolizy. H₂O jest kwasem (oddaje H⁺), $\\text{SO}_3^{2-}$ — zasadą (przyjmuje H⁺). - $\\text{HSO}_3^-$ to <strong>kwas sprzężony</strong> (po przyjęciu H⁺), nie zasada. - W zad. 9.2. równanie <strong>jonowe skrócone</strong> — pomijamy $\\text{Na}^+$ i $\\text{Cl}^-$ jako jony obserwujące, produktem jest gazowy SO₂ + woda. - Reakcja: $\\text{SO}_3^{2-}$ z mocnym kwasem → niestabilny H₂SO₃ → rozkład do SO₂ + H₂O.</p>"},{"source":"maturazai","label":"maturazai.pl (AI)","kind":"text","html":"<h4>Poprawna odpowiedź: <strong>HX</strong> (mocniejszy kwas)</h4>\n<p>Kwas, którego krzywa na wykresie leży <strong>wyżej</strong> (wyższy stopień dysocjacji α przy tym samym stężeniu) - jest kwasem mocniejszym. Na podstawie wykresu: <strong>HX ma wyższy α przy każdym stężeniu → HX jest mocniejszy.</strong></p>\n<h4>Sposób 1 - porównanie stopnia dysocjacji przy tym samym stężeniu</h4>\n<p><strong>Krok 1. Przypomnij definicję stopnia dysocjacji.</strong></p>\n<p>Stopień dysocjacji α to ułamek cząsteczek, które uległy dysocjacji:</p>\n<p>\\[\\alpha = \\frac{[\\ce{A-}]}{c_0}\\]</p>\n<p>Im więcej cząsteczek kwasu oddaje proton w danych warunkach → <strong>tym wyższy α → tym mocniejszy kwas</strong>.</p>\n<p><strong>Krok 2. Powiąż α ze stałą dysocjacji Ka.</strong></p>\n<p>Dla kwasu \\(\\ce{HX &lt;=&gt; H+ + X-}\\):</p>\n<p>\\[K_a = \\frac{[\\ce{H+}][\\ce{X-}]}{[\\ce{HX}]} = \\frac{(\\alpha \\cdot c)^2}{(1-\\alpha) \\cdot c} = \\frac{\\alpha^2 \\cdot c}{1-\\alpha}\\]</p>\n<p>Przy <strong>tym samym stężeniu c</strong>, większy α ↔ większy Ka ↔ <strong>mocniejszy kwas</strong>.</p>\n<p><strong>Krok 3. Odczytaj dane z wykresu.</strong></p>\n<p>Przykładowo przy \\(c = 0{,}1 \\text{ mol/dm}^3\\) (dowolnie wybrane stężenie):</p>\n<ul><li>krzywa <strong>HX</strong> leży wyżej → \\(\\alpha_{HX} &gt; \\alpha_{HQ}\\)</li></ul>\n<p>To samo przy każdym innym stężeniu - krzywe nie przecinają się.</p>\n<p><strong>Krok 4. Wniosek.</strong></p>\n<p>Ponieważ \\(\\alpha_{HX} &gt; \\alpha_{HQ}\\) przy tym samym stężeniu, wynika z tego:</p>\n<p>\\[K_a(\\ce{HX}) &gt; K_a(\\ce{HQ})\\]</p>\n<p><strong>Mocniejszy jest kwas HX.</strong></p>\n<h4>Sposób 2 - weryfikacja przez obliczenie Ka z punktu na wykresie</h4>\n<p>Wybieramy konkretny punkt z wykresu, np. \\(c = 0{,}1 \\text{ mol/dm}^3\\) i odczytujemy α dla obu kwasów (przykładowe wartości: \\(\\alpha_{HX} = 0{,}10\\), \\(\\alpha_{HQ} = 0{,}03\\)).</p>\n<p>Dla HX:<br>\\[K_a(\\ce{HX}) = \\frac{(0{,}10)^2 \\cdot 0{,}1}{1 - 0{,}10} = \\frac{0{,}001}{0{,}90} \\approx 1{,}1 \\cdot 10^{-3}\\]</p>\n<p>Dla HQ:<br>\\[K_a(\\ce{HQ}) = \\frac{(0{,}03)^2 \\cdot 0{,}1}{1 - 0{,}03} = \\frac{0{,}000090}{0{,}97} \\approx 9{,}3 \\cdot 10^{-5}\\]</p>\n<p>Wynik: \\(K_a(\\ce{HX}) \\gg K_a(\\ce{HQ})\\) - <strong>HX jest mocniejszy.</strong> ✓</p>\n<h4>Wzory z karty CKE</h4>\n<p>📖 <strong>Karta wzorów str. 9 - Stałe dysocjacji kwasów:</strong></p>\n<p>Wzór na stałą dysocjacji słabego kwasu jednoprotonowego:<br>\\[K_a = \\frac{[\\ce{H+}][\\ce{A-}]}{[\\ce{HA}]}\\]</p>\n<p>Związek ze stopniem dysocjacji przy stężeniu \\(c\\):<br>\\[K_a = \\frac{\\alpha^2 \\cdot c}{1 - \\alpha}\\]</p>\n<p>Użyliśmy tych zależności do porównania mocy kwasów na podstawie α odczytanego z wykresu.</p>\n<h4>Typowe pułapki</h4>\n<blockquote>⚠️ <strong>Uwaga:</strong> Stopień dysocjacji rośnie wraz z <strong>rozcieńczeniem</strong> (malejące c) - to prawo rozcieńczeń Ostwalda. Nie oznacza to, że kwas &quot;staje się mocniejszy&quot; po rozcieńczeniu - Ka jest stałą (w danej temperaturze), niezależną od stężenia!</blockquote>\n<blockquote>⚠️ <strong>Uwaga:</strong> Porównuj kwasy <strong>przy tym samym stężeniu</strong> - wtedy wyższe α jednoznacznie wskazuje mocniejszy kwas. Nie porównuj α kwasu HX przy c = 0,001 mol/dm³ z α kwasu HQ przy c = 0,1 mol/dm³ - to błąd!</blockquote>\n<blockquote>⚠️ <strong>Uwaga:</strong> W uzasadnieniu musisz napisać wprost: &quot;wyższy stopień dysocjacji przy tym samym stężeniu → wyższa Ka → mocniejszy kwas&quot;. Samo zaznaczenie HX bez uzasadnienia to 0 punktów.</blockquote>"}]}