{"id":"chemia-2024-maj-matura-rozszerzona/zad/9.1","paper_id":"chemia-2024-maj-matura-rozszerzona","number":"9.1","points":1,"ptype":"open","subject":"chemia","category":"matura","year":2024,"month":"maj","level":"rozszerzona","text":"Zadanie 9.1. (0-1)\nUzupełnij tabelę. Przyporządkuj numery probówek do wzorów badanych soli.\nWzór soli\nNumer probówki\nNaHCO3\nZnCl2\nCH3COONH4","answer":null,"answer_text":"Zadanie 9.1. (0-1)\nWymagania egzaminacyjne 2024\nWymaganie ogólne\nWymaganie szczegółowe\nIII. Opanowanie czynności praktycznych.\nZdający:\n2) projektuje doświadczenia chemiczne\n[…], formułuje obserwacje, wnioski oraz\nwyjaśnienia.\nVI. Reakcje w roztworach wodnych. Zdający:\n8) uzasadnia przyczynę kwasowego odczynu\nwodnych roztworów kwasów, zasadowego\nodczynu wodnych roztworów niektórych\nwodorotlenków (zasad) i amoniaku oraz\nodczynu niektórych wodnych roztworów soli\nzgodnie z teorią Brønsteda-Lowry’ego […].\nZasady oceniania\n1 pkt - poprawne przyporządkowanie trzech lub dwóch numerów probówek do wzorów\nbadanych soli.\n0 pkt - odpowiedź niespełniająca powyższego kryterium albo brak odpowiedzi.\nRozwiązanie\nWzór soli\nNumer probówki\nNaHCO3\n3\nZnCl2\n1\nCH3COONH4\n2","solution":"## Poprawna odpowiedź:\n\n| Wzór soli | Numer probówki |\n| \\(\\ce{NaHCO3}\\) | 3 |\n| \\(\\ce{ZnCl2}\\) | 1 |\n| \\(\\ce{CH3COONH4}\\) | 2 |\n\n*(przyporządkowanie odpowiada rosnącemu pH: kwaśna → obojętna → zasadowa)*\n\n## Sposób 1 - Analiza hydrolizy każdej soli i wynikającego pH\n\nKażda z tych soli pochodzi z kombinacji mocnej/słabej zasady i mocnego/słabego kwasu. Od tego zależy, czy roztwór będzie kwaśny, obojętny czy zasadowy.\n\n**Krok 1: Ustal pochodzenie każdej soli.**\n\n| Sól | Mocna/słaba zasada | Mocny/słaby kwas |\n| \\(\\ce{NaHCO3}\\) | \\(\\ce{NaOH}\\) - **mocna** | \\(\\ce{H2CO3}\\) - **słaby** |\n| \\(\\ce{ZnCl2}\\) | \\(\\ce{Zn(OH)2}\\) - **słaba** | \\(\\ce{HCl}\\) - **mocny** |\n| \\(\\ce{CH3COONH4}\\) | \\(\\ce{NH3 \\cdot H2O}\\) - **słaba** | \\(\\ce{CH3COOH}\\) - **słaby** |\n\n**Krok 2: Napisz równania hydrolizy.**\n\n**\\(\\ce{NaHCO3}\\)** - hydroliza anionowa (jonu \\(\\ce{HCO3-}\\)):\n\n\\[\n\\ce{HCO3^- + H2O <=> H2CO3 + OH^-}\n\\]\n\nJon \\(\\ce{HCO3^-}\\) jest amfoteryczny, ale dominuje zasadowy charakter, bo:\n\n\\[\nK_b(\\ce{HCO3^-}) = \\frac{K_w}{K_{a1}(\\ce{H2CO3})} = \\frac{10^{-14}}{4{,}5 \\cdot 10^{-7}} \\approx 2{,}2 \\cdot 10^{-8}\n\\]\n\\[\nK_{a2}(\\ce{H2CO3}) = 4{,}7 \\cdot 10^{-11}\n\\]\n\nPonieważ \\(K_b \\gg K_{a2}\\), produkcja \\(\\ce{OH^-}\\) przeważa → **odczyn zasadowy**, pH ≈ 8,3.\n\n**\\(\\ce{ZnCl2}\\)** - hydroliza kationowa (jonu \\(\\ce{Zn^2+}\\)):\n\n\\[\n\\ce{Zn^2+ + 2H2O <=> Zn(OH)^+ + H3O^+}\n\\]\n\n\\(\\ce{Cl^-}\\) nie hydrolizuje (pochodzi z mocnego kwasu \\(\\ce{HCl}\\)). Wytwarzają się jony \\(\\ce{H3O^+}\\) → **odczyn kwaśny**, pH ≈ 5-6.\n\n**\\(\\ce{CH3COONH4}\\)** - hydrolizują **oba** jony:\n\n\\[\n\\ce{CH3COO^- + H2O <=> CH3COOH + OH^-}\n\\]\n\\[\n\\ce{NH4^+ + H2O <=> NH3 + H3O^+}\n\\]\n\nKluczowa obserwacja:\n\n\\[\nK_a(\\ce{CH3COOH}) = 1{,}78 \\cdot 10^{-5} \\approx K_b(\\ce{NH3}) = 1{,}77 \\cdot 10^{-5}\n\\]\n\nOba procesy zachodzą z **prawie identyczną siłą** - produkcja \\(\\ce{OH^-}\\) i \\(\\ce{H3O^+}\\) wzajemnie się znoszą → **odczyn prawie obojętny**, pH ≈ 7.\n\n**Krok 3: Przyporządkuj probówki według pH.**\n\n\\[\n\\underbrace{\\ce{ZnCl2}}_{\\text{kwaśna, prob. 1}} \\quad < \\quad \\underbrace{\\ce{CH3COONH4}}_{\\text{obojętna, prob. 2}} \\quad < \\quad \\underbrace{\\ce{NaHCO3}}_{\\text{zasadowa, prob. 3}}\n\\]\n\n## Sposób 2 - Weryfikacja przez regułę ogólną (mocna/słaba zasada vs kwas)\n\nSzybsza metoda - bez pisania równań:\n\n| Zasada \\ Kwas | Mocny kwas | Słaby kwas |\n| **Mocna zasada** | pH = 7 | pH > 7 (zasadowy) |\n| **Słaba zasada** | pH < 7 (kwaśny) | pH ≈ 7, zależy od Ka/Kb |\n\n- \\(\\ce{NaHCO3}\\): mocna zasada + słaby kwas → **zasadowy** ✓\n- \\(\\ce{ZnCl2}\\): słaba zasada + mocny kwas → **kwaśny** ✓\n- \\(\\ce{CH3COONH4}\\): słaba zasada + słaby kwas, \\(K_a \\approx K_b\\) → **obojętny** ✓\n\nWynik identyczny z Podejściem 1 - potwierdzono.\n\n## Wzory z karty CKE\n\n📖 **Karta wzorów str. 9 - Stałe dysocjacji kwasów:**\n\\(K_{a1}(\\ce{H2CO3}) = 4{,}5 \\cdot 10^{-7}\\), \\(K_{a2}(\\ce{H2CO3}) = 4{,}7 \\cdot 10^{-11}\\), \\(K_a(\\ce{CH3COOH}) = 1{,}78 \\cdot 10^{-5}\\)\nUżyliśmy ich do porównania \\(K_b(\\ce{HCO3^-})\\) z \\(K_{a2}\\) i do stwierdzenia że \\(K_a(\\ce{CH3COOH}) \\approx K_b(\\ce{NH3})\\).\n\n📖 **Karta wzorów str. 9 - Stałe dysocjacji zasad:**\n\\(K_b(\\ce{NH3}) = 1{,}77 \\cdot 10^{-5}\\)\nKluczowe porównanie: \\(K_a(\\ce{CH3COOH}) \\approx K_b(\\ce{NH3})\\) → pH ≈ 7 dla octanu amonu.\n\n📖 **Karta wzorów str. 20 - Iloczyn jonowy wody:**\n\\(K_w = [\\ce{H+}][\\ce{OH-}] = 10^{-14}\\) (25°C)\nUżyliśmy do obliczenia \\(K_b(\\ce{HCO3^-}) = K_w / K_{a1}\\).\n\n## Typowe pułapki i uwagi\n\n> ⚠️ **Uwaga:** \\(\\ce{HCO3^-}\\) jest amfoteryczny - może ZARÓWNO oddawać jak i przyjmować proton. Uczniowie często wnioskują \"pH = 7, bo oba procesy\". To błąd - trzeba porównać \\(K_b(\\ce{HCO3^-})\\) z \\(K_{a2}(\\ce{H2CO3})\\). Tu zasadowy charakter wyraźnie dominuje.\n\n> ⚠️ **Uwaga:** Dla \\(\\ce{CH3COONH4}\\) pH ≈ 7 TYLKO dlatego, że \\(K_a(\\ce{CH3COOH}) \\approx K_b(\\ce{NH3})\\). Gdyby kwas był silniejszy niż zasada (lub odwrotnie), roztwór byłby kwaśny lub zasadowy - nie jest to automatycznie \"sól słabego kwasu i słabej zasady = zawsze pH 7\".\n\n> ⚠️ **Uwaga:** \\(\\ce{Zn(OH)2}\\) jest wodorotlenkiem amfoterycznym, ale w kontekście hydrolizy \\(\\ce{ZnCl2}\\) liczy się to, że jest **słabą zasadą** - \\(\\ce{Zn^2+}\\) hydrolizuje do \\(\\ce{Zn(OH)^+}\\) i \\(\\ce{H3O^+}\\), więc roztwór jest kwaśny.\n\n## Schemat oceniania CKE\n\n**1 pkt** - poprawne przyporzadkowanie trzech lub dwoch numerow probowek do wzorow soli (NaHCO3 -> 3, ZnCl2 -> 1, CH3COONH4 -> 2).\n**0 pkt** - odpowiedz niespelniajaca kryterium albo brak odpowiedzi.","image":"img/chemia-2024-maj-matura-rozszerzona/zad-9.1.webp","solution_image":null,"topics":null,"page_from":12,"source":"ocr","answer_source":null,"answer_text_source":"ocr","solution_source":"maturazai","text_source":"ocr","source_label":"Chemia · Matura · maj 2024 (rozszerzona)","subject_label":"Chemia","category_label":"Matura","text_html":"

Zadanie 9.1. (0-1)
Uzupełnij tabelę. Przyporządkuj numery probówek do wzorów badanych soli.
Wzór soli
Numer probówki
NaHCO3
ZnCl2
CH3COONH4

","answer_text_html":"

Zadanie 9.1. (0-1)
Wymagania egzaminacyjne 2024
Wymaganie ogólne
Wymaganie szczegółowe
III. Opanowanie czynności praktycznych.
Zdający:

\n
  1. projektuje doświadczenia chemiczne
\n

[…], formułuje obserwacje, wnioski oraz
wyjaśnienia.
VI. Reakcje w roztworach wodnych. Zdający:

\n
  1. uzasadnia przyczynę kwasowego odczynu
\n

wodnych roztworów kwasów, zasadowego
odczynu wodnych roztworów niektórych
wodorotlenków (zasad) i amoniaku oraz
odczynu niektórych wodnych roztworów soli
zgodnie z teorią Brønsteda-Lowry’ego […].
Zasady oceniania
1 pkt - poprawne przyporządkowanie trzech lub dwóch numerów probówek do wzorów
badanych soli.
0 pkt - odpowiedź niespełniająca powyższego kryterium albo brak odpowiedzi.
Rozwiązanie
Wzór soli
Numer probówki
NaHCO3
3
ZnCl2
1
CH3COONH4
2

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

Poprawna odpowiedź:

\n

| Wzór soli | Numer probówki |
| \\(\\ce{NaHCO3}\\) | 3 |
| \\(\\ce{ZnCl2}\\) | 1 |
| \\(\\ce{CH3COONH4}\\) | 2 |

\n

(przyporządkowanie odpowiada rosnącemu pH: kwaśna → obojętna → zasadowa)

\n

Sposób 1 - Analiza hydrolizy każdej soli i wynikającego pH

\n

Każda z tych soli pochodzi z kombinacji mocnej/słabej zasady i mocnego/słabego kwasu. Od tego zależy, czy roztwór będzie kwaśny, obojętny czy zasadowy.

\n

Krok 1: Ustal pochodzenie każdej soli.

\n

| Sól | Mocna/słaba zasada | Mocny/słaby kwas |
| \\(\\ce{NaHCO3}\\) | \\(\\ce{NaOH}\\) - mocna | \\(\\ce{H2CO3}\\) - słaby |
| \\(\\ce{ZnCl2}\\) | \\(\\ce{Zn(OH)2}\\) - słaba | \\(\\ce{HCl}\\) - mocny |
| \\(\\ce{CH3COONH4}\\) | \\(\\ce{NH3 \\cdot H2O}\\) - słaba | \\(\\ce{CH3COOH}\\) - słaby |

\n

Krok 2: Napisz równania hydrolizy.

\n

\\(\\ce{NaHCO3}\\) - hydroliza anionowa (jonu \\(\\ce{HCO3-}\\)):

\n

\\[
\\ce{HCO3^- + H2O <=> H2CO3 + OH^-}
\\]

\n

Jon \\(\\ce{HCO3^-}\\) jest amfoteryczny, ale dominuje zasadowy charakter, bo:

\n

\\[
K_b(\\ce{HCO3^-}) = \\frac{K_w}{K_{a1}(\\ce{H2CO3})} = \\frac{10^{-14}}{4{,}5 \\cdot 10^{-7}} \\approx 2{,}2 \\cdot 10^{-8}
\\]
\\[
K_{a2}(\\ce{H2CO3}) = 4{,}7 \\cdot 10^{-11}
\\]

\n

Ponieważ \\(K_b \\gg K_{a2}\\), produkcja \\(\\ce{OH^-}\\) przeważa → odczyn zasadowy, pH ≈ 8,3.

\n

\\(\\ce{ZnCl2}\\) - hydroliza kationowa (jonu \\(\\ce{Zn^2+}\\)):

\n

\\[
\\ce{Zn^2+ + 2H2O <=> Zn(OH)^+ + H3O^+}
\\]

\n

\\(\\ce{Cl^-}\\) nie hydrolizuje (pochodzi z mocnego kwasu \\(\\ce{HCl}\\)). Wytwarzają się jony \\(\\ce{H3O^+}\\) → odczyn kwaśny, pH ≈ 5-6.

\n

\\(\\ce{CH3COONH4}\\) - hydrolizują oba jony:

\n

\\[
\\ce{CH3COO^- + H2O <=> CH3COOH + OH^-}
\\]
\\[
\\ce{NH4^+ + H2O <=> NH3 + H3O^+}
\\]

\n

Kluczowa obserwacja:

\n

\\[
K_a(\\ce{CH3COOH}) = 1{,}78 \\cdot 10^{-5} \\approx K_b(\\ce{NH3}) = 1{,}77 \\cdot 10^{-5}
\\]

\n

Oba procesy zachodzą z prawie identyczną siłą - produkcja \\(\\ce{OH^-}\\) i \\(\\ce{H3O^+}\\) wzajemnie się znoszą → odczyn prawie obojętny, pH ≈ 7.

\n

Krok 3: Przyporządkuj probówki według pH.

\n

\\[
\\underbrace{\\ce{ZnCl2}}{\\text{kwaśna, prob. 1}} \\quad < \\quad \\underbrace{\\ce{CH3COONH4}}{\\text{obojętna, prob. 2}} \\quad < \\quad \\underbrace{\\ce{NaHCO3}}_{\\text{zasadowa, prob. 3}}
\\]

\n

Sposób 2 - Weryfikacja przez regułę ogólną (mocna/słaba zasada vs kwas)

\n

Szybsza metoda - bez pisania równań:

\n

| Zasada \\ Kwas | Mocny kwas | Słaby kwas |
| Mocna zasada | pH = 7 | pH > 7 (zasadowy) |
| Słaba zasada | pH < 7 (kwaśny) | pH ≈ 7, zależy od Ka/Kb |

\n\n

Wynik identyczny z Podejściem 1 - potwierdzono.

\n

Wzory z karty CKE

\n

📖 Karta wzorów str. 9 - Stałe dysocjacji kwasów:
\\(K_{a1}(\\ce{H2CO3}) = 4{,}5 \\cdot 10^{-7}\\), \\(K_{a2}(\\ce{H2CO3}) = 4{,}7 \\cdot 10^{-11}\\), \\(K_a(\\ce{CH3COOH}) = 1{,}78 \\cdot 10^{-5}\\)
Użyliśmy ich do porównania \\(K_b(\\ce{HCO3^-})\\) z \\(K_{a2}\\) i do stwierdzenia że \\(K_a(\\ce{CH3COOH}) \\approx K_b(\\ce{NH3})\\).

\n

📖 Karta wzorów str. 9 - Stałe dysocjacji zasad:
\\(K_b(\\ce{NH3}) = 1{,}77 \\cdot 10^{-5}\\)
Kluczowe porównanie: \\(K_a(\\ce{CH3COOH}) \\approx K_b(\\ce{NH3})\\) → pH ≈ 7 dla octanu amonu.

\n

📖 Karta wzorów str. 20 - Iloczyn jonowy wody:
\\(K_w = [\\ce{H+}][\\ce{OH-}] = 10^{-14}\\) (25°C)
Użyliśmy do obliczenia \\(K_b(\\ce{HCO3^-}) = K_w / K_{a1}\\).

\n

Typowe pułapki i uwagi

\n
⚠️ Uwaga: \\(\\ce{HCO3^-}\\) jest amfoteryczny - może ZARÓWNO oddawać jak i przyjmować proton. Uczniowie często wnioskują "pH = 7, bo oba procesy". To błąd - trzeba porównać \\(K_b(\\ce{HCO3^-})\\) z \\(K_{a2}(\\ce{H2CO3})\\). Tu zasadowy charakter wyraźnie dominuje.
\n
⚠️ Uwaga: Dla \\(\\ce{CH3COONH4}\\) pH ≈ 7 TYLKO dlatego, że \\(K_a(\\ce{CH3COOH}) \\approx K_b(\\ce{NH3})\\). Gdyby kwas był silniejszy niż zasada (lub odwrotnie), roztwór byłby kwaśny lub zasadowy - nie jest to automatycznie "sól słabego kwasu i słabej zasady = zawsze pH 7".
\n
⚠️ Uwaga: \\(\\ce{Zn(OH)2}\\) jest wodorotlenkiem amfoterycznym, ale w kontekście hydrolizy \\(\\ce{ZnCl2}\\) liczy się to, że jest słabą zasadą - \\(\\ce{Zn^2+}\\) hydrolizuje do \\(\\ce{Zn(OH)^+}\\) i \\(\\ce{H3O^+}\\), więc roztwór jest kwaśny.
\n

Schemat oceniania CKE

\n

1 pkt - poprawne przyporzadkowanie trzech lub dwoch numerow probowek do wzorow soli (NaHCO3 -> 3, ZnCl2 -> 1, CH3COONH4 -> 2).
0 pkt - odpowiedz niespelniajaca kryterium albo brak odpowiedzi.

"}]}