Chemia · 2022
Matura CKE maj, PR (F‑2015)
Poziom rozszerzony · Formuła 2015
Zadanie 11.
(2 pkt)(0–2) W celu ustalenia składu stałej mieszaniny wodorowęglanu sodu i węglanu sodu jej próbkę rozpuszczono w wodzie i przeprowadzono dwuetapową analizę otrzymanego roztworu. Etap I: Do badanego roztworu dodano kilka kropli alkoholowego roztworu fenoloftaleiny i dodawano z biurety kwas solny, do momentu zaniku barwy wskaźnika. Jon węglanowy jest mocniejszą zasadą niż jon wodorowęglanowy, więc w roztworze zachodziła reakcja opisana CO3 2– + H3O+→ HCO3 – + H2O Odbarwienie fenoloftaleiny świadczyło o całkowitej przemianie jonów CO3 2– w jony HCO3 –. Etap II: Do otrzymanej mieszaniny dodano kilka kropli wodnego roztworu oranżu metylowego i dalej dodawano z biurety kwas solny do chwili, gdy nastąpiła zmiana barwy wskaźnika. Ta zmiana oznaczała, że cały wodorowęglan sodu przereagował zgodnie z równaniem: HCO3 – + H3O+ → CO2 + 2H2O Kwas solny użyty w obu etapach doświadczenia miał stężenie 0,2 mol · dm−3, a jego objętość niezbędna do odbarwienia fenoloftaleiny w etapie I była równa 24,6 cm3. Natomiast łącznie w obu etapach zużyto 59,8 cm3 kwasu solnego (objętość odczytana z biurety w etapie II).
Oblicz w procentach masowych zawartość węglanu sodu w analizowanej mieszaninie. Przyjmij, że masy molowe węglanu sodu i wodorowęglanu sodu są równe: M Na2CO3 = 106 g ∙ mol–1 oraz M NaHCO3= 84 g ∙ mol–1 .
Odpowiedzi
Poprawna odpowiedź
𝑛HCl (etap I) = 0,0246 dm3 ∙ 0,2 mol ∙ dm–3 = 0,00492 mola 𝑛HCl (etap II) = (0,0598 – 0,0246) dm3 ∙ 0,2 mol ∙ dm–3= = 0,0352 dm3 ∙ 0,2 mol ∙ dm–3 = 0,00704 mola 𝑛Na2CO3 = 𝑛HCl (etap I) = 0,00492 mola 𝑛NaHCO3 = 0,00704 mola – 0,00492 mola = 0,00212 mola 𝑚Na2CO3 = 0,00492 mola ∙ 106 g ∙ mol–1 ≅ 0,522 g 𝑚NaHCO3 = 0,00212 mola ∙ 84 g ∙ mol–1 ≅ 0,178 g 0,522 g ∙ 100% % (Na2CO3) = ≅ 74,6 (%) (0,522 g + 0,178 g)
Zasady oceniania
2 pkt – zastosowanie poprawnej metody, poprawne wykonanie obliczeń i podanie wyniku w procentach. 1 pkt – zastosowanie poprawnej metody, ale: – popełnienie błędów rachunkowych. LUB – niepodanie wyniku w procentach. 0 pkt – zastosowanie błędnej metody obliczenia albo brak rozwiązania. 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.