Roztwory buforowe i miareczkowanie – zadania maturalne z chemii

6
zadań: 15
poleceń: 8
poleceń otwartych z oceną: 0
lekcji interaktywnych

Roztwory buforowe i miareczkowanie

Miareczkowanie alkacymetryczne — fenoloftaleina — Miareczkowanie alkacymetryczne — *fenoloftaleina*

### Bufory Bufor to roztwór **słabego kwasu i jego soli** (CH₃COOH/CH₃COONa) lub **słabej zasady i jej soli** (NH₃/NH₄Cl). Utrzymuje prawie stałe pH, bo: - dodany kwas wiąże składnik zasadowy: CH₃COO⁻ + H⁺ → CH₃COOH, - dodaną zasadę wiąże składnik kwasowy: CH₃COOH + OH⁻ → CH₃COO⁻ + H₂O. Gdy stężenia kwasu i soli są równe, [H⁺] = Ka, czyli pH = pKa. ### Miareczkowanie Titrant dodaje się z **biurety** do punktu równoważnikowego, który wskazuje zmiana barwy wskaźnika. - mocny kwas + mocna zasada → PR przy pH = 7, - słaby kwas + mocna zasada → PR przy pH > 7 (hydroliza anionu) → **fenoloftaleina**. W obliczeniach zawsze zapisz równanie i stosunek molowy (np. H₂SO₄ : NaOH = 1 : 2).

Zapamiętaj

Bufor = słaby kwas/zasada + jego sól.
Równe stężenia składników → pH = pKa.
Słaby kwas miareczkowany mocną zasadą → fenoloftaleina.

Typowe błędy

Uznawanie HCl + NaCl za bufor.
Pomijanie stosunku 1 : 2 dla kwasu siarkowego(VI).
Zapominanie o rozcieńczeniu i pobraniu części próbki w obliczeniach.

Wymagania podstawy programowej

VII.4.1 Wyjaśnia działanie roztworu buforowego; zapisuje równania reakcji składników buforu z mocnym kwasem i mocną zasadą.
VII.4.2 Interpretuje przebieg miareczkowania alkacymetrycznego, dobiera wskaźnik i oblicza stężenie roztworu na podstawie wyników miareczkowania.

Przykładowe zadania

Zadanie 1

Wykonano dwa miareczkowania roztworem NaOH o stężeniu 0,1 mol/dm³: - I – 20 cm³ kwasu solnego o stężeniu 0,1 mol/dm³ (pH w punkcie równoważnikowym = 7,0), - II – 20 cm³ kwasu octowego o stężeniu 0,1 mol/dm³ (pH w punkcie równoważnikowym ≈ 8,7). | Wskaźnik | Zakres zmiany barwy (pH) | |---|---| | oranż metylowy | 3,1–4,4 | | czerwień metylowa | 4,4–6,2 | | fenoloftaleina | 8,2–10,0 |

1.1 Wskaż wskaźnik najlepiej nadający się do miareczkowania II. (1 pkt)
- A. żaden z wymienionych
- B. oranż metylowy
- C. fenoloftaleina
- D. czerwień metylowa
Pokaż odpowiedź
Odpowiedź: C. fenoloftaleina
Punkt równoważnikowy miareczkowania II leży przy pH ≈ 8,7 – w zakresie zmiany barwy fenoloftaleiny.
1.2 Wyjaśnij, dlaczego w punkcie równoważnikowym miareczkowania II pH roztworu jest większe od 7. Zapisz odpowiednie równanie reakcji w formie jonowej. (1 pkt)
Pokaż odpowiedź
Odpowiedź: W punkcie równoważnikowym w roztworze jest octan sodu. Anion octanowy (zasada sprzężona ze słabym kwasem) ulega hydrolizie: CH₃COO⁻ + H₂O ⇌ CH₃COOH + OH⁻, więc odczyn jest zasadowy.
Sól słabego kwasu i mocnej zasady ma odczyn zasadowy.
1.3 Objętość roztworu NaOH zużyta do osiągnięcia punktu równoważnikowego w miareczkowaniu I wynosi ___ cm³. (1 pkt)
Pokaż odpowiedź
Odpowiedź: 20
n(HCl) = 0,020 · 0,1 = 0,002 mol = n(NaOH); V = 0,002/0,1 = 0,020 dm³ = 20 cm³.

Zadanie 2

Bufor octanowy przygotowano, mieszając równe objętości roztworów CH₃COOH i CH₃COONa o jednakowym stężeniu 0,10 mol/dm³. Stała dysocjacji kwasu octowego Ka = 1,8 · 10⁻⁵.

2.1 Napisz w formie jonowej skróconej równanie reakcji zachodzącej po dodaniu do tego buforu niewielkiej ilości kwasu solnego. (1 pkt)
Pokaż odpowiedź
Odpowiedź: CH₃COO⁻ + H⁺ → CH₃COOH
Jony H⁺ z mocnego kwasu są wiązane przez aniony octanowe w słaby kwas.
2.2 Napisz w formie jonowej skróconej równanie reakcji zachodzącej po dodaniu do tego buforu niewielkiej ilości roztworu NaOH. (1 pkt)
Pokaż odpowiedź
Odpowiedź: CH₃COOH + OH⁻ → CH₃COO⁻ + H₂O
Jony OH⁻ są zobojętniane przez kwas octowy.
2.3 Oblicz pH tego roztworu buforowego. Przyjmij, że [H⁺] = Ka · c(kwasu) / c(soli). Wynik podaj z dokładnością do dwóch miejsc po przecinku. (2 pkt)
Pokaż odpowiedź
Odpowiedź: Po zmieszaniu równych objętości c(kwasu) = c(soli), więc [H⁺] = Ka = 1,8 · 10⁻⁵ mol/dm³ pH = –log(1,8 · 10⁻⁵) = 5 – 0,26 = 4,74
Dla buforu o równych stężeniach kwasu i soli pH = pKa.

Ćwicz ten dział z oceną – Premium Załóż darmowe konto

Roztwory buforowe i miareczkowanie – zadania maturalne z chemii