Informacja do zadań 14.–15.
W czystej wodzie ustala się stan równowagi reakcji autoprotolizy, która zachodzi zgodnie z równaniem:
2H2O ⇄ H3O+ + OH−
Tę reakcję opisuje stała równowagi nazywana iloczynem jonowym wody. Wyraża się ona równaniem:
Kw = [H3O+]·[OH−]
Zadanie 14. (0–1)
Poniżej przedstawiono wartości iloczynu jonowego wody Kw w zakresie temperatury 0 ºC–100 ºC (pod ciśnieniem atmosferycznym).
| Temperatura, ºC | 0 | 20 | 40 | 60 | 80 | 100 |
| Kw | 0,1⋅10−14 | 0,7⋅10−14 | 3,0⋅10−14 | 9,6⋅10−14 | 25,1⋅10−14 | ⋅10−14 |
Uzupełnij poniższe zdania. Wybierz i zaznacz jedno określenie spośród podanych w każdym nawiasie.
Reakcja autodysocjacji wody jest (egzoenergetyczna / endoenergetyczna). Wraz ze wzrostem temperatury pH czystej wody (maleje / rośnie / nie ulega zmianie).
Odpowiedź
Schemat punktowania
1 p. – za poprawne uzupełnienie obu zdań.
0 p. – za odpowiedź niepełną lub niepoprawną albo brak odpowiedzi.
Poprawna odpowiedź
endoenergetyczna; maleje
Zadanie 15.
Zdolność autoprotolizy charakteryzuje nie tylko wodę, lecz także inne rozpuszczalniki, np.: ciekły amoniak (skroplony pod zwiększonym ciśnieniem), metanol i kwas mrówkowy.
Zadanie 15.1. (0–1)
Napisz trzy równania reakcji autoprotolizy: ciekłego amoniaku, metanolu i kwasu mrówkowego. Zastosuj wzory półstrukturalne (grupowe) organicznych produktów reakcji.
2NH3 ⇆ (…)
2CH3OH ⇆ (…)
2HCOOH ⇆ (…)
Odpowiedź
Schemat punktowania
1 p. – za poprawne napisanie trzech równań reakcji – z zastosowaniem wzorów
półstrukturalnych (grupowych) produktów organicznych.
0 p. – za odpowiedź niepełną lub niepoprawną albo brak odpowiedzi.
Poprawna odpowiedź
2NH3 ⇄ NH4+ + NH2−
2CH3OH ⇄ CH3O− + CH3OH2+
2HCOOH ⇄ HC(OH)2+ + HCOO−
lub 2HCOOH ⇄ HCO2H2+ + HCOO−
lub 2HCOOH ⇄ HCOOH2+ + HCOO−
Uwaga: Wzory CH4OH+ i H2COOH+ są błędne.
Zadanie 15.2. (0–1)
Wyjaśnij, dlaczego cząsteczki amoniaku, metanolu i kwasu mrówkowego mają zdolność odszczepiania i przyłączania protonu w procesie autoprotolizy. Odnieś się do budowy tych cząsteczek.
Cząsteczki wymienionych związków mają zdolność odszczepiania protonu, ponieważ (…)
Cząsteczki wymienionych związków mają zdolność przyłączania protonu, ponieważ (…)
Odpowiedź
Schemat punktowania
1 p. – za poprawne wyjaśnienie – podanie dwóch cech budowy cząsteczek wymienionych związków: 1) (w pierwszym akapicie) istnienie atomu wodoru połączonego z atomem o wysokiej elektroujemności lub występowanie polaryzacji wiązań i 2) (w drugim akapicie) istnienie (ujemnie naładowanego) atomu z wolną parą elektronową.
0 p. – za odpowiedź niepełną lub błędną albo brak odpowiedzi.
Poprawna odpowiedź
Cząsteczki wymienionych związków mają zdolność odszczepiania protonu, ponieważ istnieje w nich atom wodoru stanowiący biegun dodatni lub atom wodoru połączony z (silnie) elektroujemnym atomem.
Cząsteczki wymienionych związków mają zdolność przyłączania protonu, ponieważ istnieje w nich atom pierwiastka o dużej elektroujemności lub stanowiący biegun ujemny, który ma co najmniej jedną wolną parę elektronową.