Chemia · 2023
Matura CKE czerwiec, PR (F‑2015)
Poziom rozszerzony · Formuła 2015
Zadanie 16.
(2 pkt)(0–2) W celu określenia zawartości tlenku kobaltu(II) w mieszaninie zawierającej tylko CoO i Co3O4 próbkę tej mieszaniny o masie 100 g poddano prażeniu. Podczas tego procesu zaszły 2CoO + C T→ 2Co + CO2 Co3O4 + 2C T→ 3Co + 2CO2 W wyniku zachodzących reakcji otrzymano 75,0 g metalicznego kobaltu.
Oblicz w procentach masowych zawartość tlenku kobaltu(II) w wyjściowej mieszaninie. Przyjmij, że obie reakcje przebiegły z wydajnością równą 100 %.
Odpowiedzi
Zasady oceniania
2 pkt – zastosowanie poprawnej metody rozwiązania prowadzącej do obliczenia zawartości CoO w mieszaninie, poprawne wykonanie obliczeń oraz podanie wyniku w procentach masowych. 1 pkt – zastosowanie poprawnej metody prowadzącej do obliczenia zawartości CoO, ale: • popełnienie błędów rachunkowych. LUB • niepodanie wyniku w procentach. ALBO – poprawne obliczenie tylko masy albo tylko liczby moli CoO w mieszaninie. 0 pkt – zastosowanie błędnej metody obliczenia albo brak rozwiązania. Przykładowe rozwiązania Sposób 1. x1 + x2 = 100 g 2 ∙ 59 ∙ x1 3 ∙ 59 ∙ x2 y1+ y2 = 75 g y1= = 0,787x1; y2= = 0,734x2 2 ∙ 75 241 x1+ x2 = 100 0,787x1 + 0,734x2 = 75 mCoO = 30,2 g; mCo3O4 = 69,8 g % CoO = 30,2 (%); Sposób 2. 100 241 75x + 241y = 100 = x + y 75 75 75 177 59x + 177y = 75 = x + y 59 59 100 75 177 241 = – y + y y = 0,291 75 59 59 75 𝑚Co3O4 = 0,291 ∙ 241 g = 70,1 g 𝑚CoO = 29,9 g; % CoO = 29,9 (%) Sposób 3. 𝑀CoO = 75 g ∙ mol–1 𝑀Co3O4 = 241 g ∙ mol–1 150 g CoO —— 118 g Co x g CoO —— y g CoO 241 g Co3O4 —— 177 g Co (100 – x) g Co3O4 —— (75 – y) g Co 150 · 𝑦= 118 · 𝑥 { 241 · (75 – 𝑦) = 177 · (100 – 𝑥) x = 29,8 g y = 23,44 g % CoO = 𝟐𝟗, 𝟖 (%) Sposób 4. 75 = 1,271 mol Co 59 100 100 0 % CoO ⇒ 𝑛Co= ∙ 3 = 1,245 mol 100 % CoO ⇒ 𝑛Co= = 1,333 mol 241 75 100 % 90 80 mieszaninie, w 70 60 kobaltu(II) tlenku 50 40 30 procentowa 20 10 zawartość 0 1,24 1,25 1,26 1,27 1,28 1,29 1,3 1,31 1,32 1,33 1,34 liczba moli Co, mol % 𝑪𝒐𝑶 ≅ 30 % Sposób 5. 75 = 1,271 mol Co 59 2𝑥+ 3𝑦= 1,271 { ⇒ 𝑦 = 0,291 75 ⋅2𝑥+ 241𝑦= 100 𝑚𝐶𝑜3𝑂4 = 70, 13 𝑔 𝑚𝐶𝑜𝑂= 29,87 𝑔 ⇒ % CoO = 29,9 (%)
rozwiązań zadań Uwaga: Należy zwrócić uwagę na zależność wyniku liczbowego od przyjętych zaokrągleń. Za poprawny należy uznać każdy wynik będący konsekwencją zastosowanej poprawnej metody i poprawnych obliczeń.