Matura CKE czerwiec, PR (F‑2015) · rozszerzony · formuła 2015
Ładowanie…
Chemia
Nadtlenek sodu – Na2O2 – powstaje w wyniku spalania metalicznego sodu. Zawiera aniony nadtlenkowe O2 2– i wykazuje silne działanie utleniające. Pod wpływem tlenku węgla(IV) ulega dysproporcjonowaniu na tlen i anion tlenkowy, który z CO2 tworzy anion węglanowy. Taki proces wykorzystuje się do oczyszczania powietrza w okrętach podwodnych i w aparatach do oddychania. Potas, rubid i cez w wyniku spalania w tlenie tworzą ponadtlenki o wzorze ogólnym MeO2. Te związki zawierają jon ponadtlenkowy O2 –, uboższy o jeden elektron w porównaniu z jonem nadtlenkowym O2 2–.
• spalania metalicznego sodu w tlenie – reakcja 1. • nadtlenku sodu z tlenkiem węgla(IV) – reakcja 2. Reakcja 1. Reakcja 2.
Ponadtlenki są bardzo silnymi utleniaczami. Reagują energicznie z wodą, w wyniku czego tworzą przejściowy anion wodoronadtlenkowy HO2 –: 2O2 – + H2O → O2 + HO2 – + OH– Ten anion rozkłada się powoli, z wydzieleniem tlenu: 2HO2 – → 2OH– + O2
2Na + O2 ⟶ Na2O2 2Na2O2 + 2CO2 ⟶ 2Na2CO3 + O2
2 pkt – poprawne napisanie we właściwej formie dwóch równań reakcji. 1 pkt – poprawne napisanie we właściwej formie jednego równania reakcji. 0 pkt – odpowiedź niespełniająca wymagań na 1 pkt albo brak odpowiedzi.
rozwiązań zadań
2 pkt – zastosowanie poprawnej metody rozwiązania zadania prowadzącej do obliczenia objętości tlenu, poprawne wykonanie obliczeń oraz podanie wyniku z poprawną jednostką. 1 pkt – zastosowanie poprawnej metody, ale: • popełnienie błędów rachunkowych prowadzących do błędnego wyniku liczbowego LUB • podanie wyniku z błędną jednostką lub bez jednostki; ALBO – poprawne obliczenie liczby moli lub masy tlenu. 0 pkt – odpowiedź niespełniająca powyższych kryteriów albo brak odpowiedzi. Przykładowe rozwiązanie 200 g 355 g (ponadtlenku potasu 𝑛H2O = = 11,1 (mol) 𝑛KO2 = = 5,0 (mol) 18 g∙mol–1 71 g∙mol–1 użyto w niedomiarze) 1 1 𝑛O2 = 𝑛O2 (reakcja 1) + 𝑛O2 (reakcja 2) = 100 % ∙ 2𝑛KO2 + 80 % ∙ 4𝑛KO2 = 3,5 (mol) 𝑉O2 = 3,5 (mol) ∙ 22,4 (𝑑𝑚3∙mol–1) = 78,4 dm3 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.
Matura CKE czerwiec, PR (F‑2015) · rozszerzony · formuła 2015
(0–2) Do 150 g wody o temperaturze 20 ℃ dodano 70 g bezwodnego siarczanu(VI) miedzi(II). a) Rozstrzygnij, jaki roztwór otrzymano – nasycony w równowadze z osadem czy nienasycony. b) Oblicz stężenie procentowe otrzymanego roztworu siarczanu(VI) miedzi(II).
a) Rozstrzygnięcie: Nasycony (w równowadze z osadem) b) Sposób 1. Sposób 2. (20 g CuSO4 100 g H2O (masa wody = 150 g masa soli = 70 g 𝒙 150 g H2O rozpuściło się 20 ∙1,5 = 30 g soli 𝒙 = 30 g) masa roztworu = 180 g ) 30 g ∙100 % = 𝟏𝟔, 𝟕 (%) 180 g Uwaga: Rozstrzygnięcie nie wymaga obliczeń.
rozwiązań zadań
2 pkt – poprawne rozstrzygnięcie i poprawne obliczenie stężenia procentowego otrzymanego roztworu. 1 pkt – poprawne rozstrzygnięcie i niepoprawne obliczenie stężenia procentowego otrzymanego roztworu albo brak obliczenia. ALBO 1 pkt – niepoprawne rozstrzygnięcie albo brak rozstrzygnięcia oraz poprawne obliczenie stężenia procentowego otrzymanego roztworu. 0 pkt – odpowiedź niespełniająca wymagań na 1 pkt albo brak odpowiedzi.
Matura CKE czerwiec, PR (F‑2015) · rozszerzony · formuła 2015
(0–2) W reakcji syntezy tiosiarczanu sodu z 1,26 g bezwodnego siarczanu(IV) sodu i nadmiaru siarki powstało 2,48 g uwodnionego tiosiarczanu sodu.
Oblicz masę wody hydratacyjnej zawartej w wydzielonym tiosiarczanie sodu. Wynik napisz w zaokrągleniu do 𝟎, 𝟎𝟏 𝐠 . Następnie wyznacz i napisz wzór wydzielonego hydratu. Przyjmij, że wydajność reakcji otrzymywania tiosiarczanu sodu wynosi 100 %.
2 pkt – zastosowanie poprawnej metody, poprawne wykonanie obliczeń oraz napisanie wzoru hydratu. 1 pkt – zastosowanie poprawnej metody, ale popełnienie błędów rachunkowych prowadzących do błędnego wzoru hydratu. ALBO 1 pkt – poprawne wykonanie obliczeń prowadzące do poprawnej liczby moli wody hydratacyjnej ale brak wzoru hydratu lub niepoprawny zapis wzoru. 0 pkt – zastosowanie błędnej metody obliczenia albo brak rozwiązania. Przykładowe rozwiązanie 1 mol Na2SO3 ----------------------- 126,04 g 1 mol Na2SO3 -------------------- 158,1 g Na2S2O3 𝑥 mol -------------------------- 1,26 g 0,010 mol ---------------------- 𝑦 g 𝑥 = 0,010 mol 𝑦 = 1,58 g bezwodnego produktu masa wody w hydracie : 𝑚 = 2,48 – 1,58 = 0,90 g liczba moli wody w hydracie: 0,05 mol 0,01 mol Na2S2O3 ------------------------- 0,05 mol H2O 1 mol -------------------------- 𝑧 𝑧 = 5 mol ⇒ wzór hydratu: Na2S2O3 ∙ 5H2O 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.
Matura CKE czerwiec, PR (F‑2015) · rozszerzony · formuła 2015
(0–2) Kwas benzoesowy oraz kwas szczawiowy to białe, krystaliczne ciała stałe, dobrze rozpuszczalne w etanolu. Te związki reagują z jonami OH– według równań: Odważono próbkę mieszaniny kwasów benzoesowego i szczawiowego o masie 𝑚𝑥. Tę próbkę rozpuszczono w 100 cm3 etanolu. Do zobojętnienia kwasów w tym roztworze 𝑚𝑥 zużyto porcję wodorotlenku sodu o masie . 2
Oblicz wyrażoną w procentach masowych zawartość kwasu szczawiowego w badanej mieszaninie. Wynik zaokrąglij do liczby całkowitej. Przyjmij następujące wartości mas molowych: 𝑴𝐍𝐚𝐎𝐇= 𝟒𝟎 𝐠∙𝐦𝐨𝐥–𝟏, 𝑴𝐂𝟔𝐇𝟓𝐂𝐎𝐎𝐇= 𝟏𝟐𝟐 𝐠· 𝐦𝐨𝐥–𝟏, 𝑴(𝐂𝐎𝐎𝐇)𝟐= 𝟗𝟎 𝐠· 𝐦𝐨𝐥–𝟏.
2 pkt – zastosowanie poprawnej metody rozwiązania zadania prowadzącej do obliczenia zawartości kwasu szczawiowego w mieszaninie, poprawne wykonanie obliczeń oraz podanie wyniku w odpowiedniej formie. 1 pkt – zastosowanie poprawnej metody, ale: • popełnienie błędów rachunkowych prowadzących do błędnego wyniku liczbowego, LUB • błędne zaokrąglenie wyniku. ALBO – poprawne obliczenie liczby moli kwasu szczawiowego w założonej mieszaninie. 0 pkt – zastosowanie błędnej metody obliczenia albo brak rozwiązania. Przykładowe rozwiązanie Sposób 1. Założenie: 0,50 g 𝑚mieszaniny kwasów = 1,00 g, 𝑚NaOH = 0,50 g, 𝑛NaOH = = 0,0125 mol 40 g∙mol–1 Bilans masy oraz ilości kwasów w mieszaninie: 𝑛k. benzoesowy ∙ 122 g·mol–1 + 𝑛k. szczawiowy ∙ 90 g·mol–1 = 1,00 g { 𝑛k. benzoesowy + 𝑛k. szczawiowy ∙ 2 = 0,0125 mol 𝑛k. benzoesowy = 0,00568 mol 𝑛k. szczawiowy = 0,00341 mol 0,00341 mol ∙ 90 g·mol–1 %k.szczawiowy= = 0,31 = 31 (%) 1,00 g Sposób 2. Dla 100 % kwasu benzoesowego: 122 g·mol–1 — 40 g∙mol–1 𝑚𝑥 g — 𝑥 g 𝑥 = 0,328𝑚𝑥 g Dla 100 % kwasu szczawiowego: 90 g·mol–1 — 2·40 g∙mol–1 𝑚𝑥 g — 𝑦 g 𝑦 = 0,889𝑚𝑥 g
rozwiązań zadań masa NaOH, g masa NaOH, g 0,889 𝑚𝑥 0,5 𝑚𝑥 0,328 𝑚𝑥 0,328 𝑚𝑥 𝒛 % 100 % kwas benzoesowy 100 % kwas benzoesowy 100 % kwas szczawiowy 100 % kwas szczawiowy 0,889 𝑚𝑥 – 0,328 𝑚𝑥 — 100 % 0,5 𝑚𝑥 – 0,328 𝑚𝑥 — 𝑧 % 𝑧 = 31 (%) 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.
Matura CKE czerwiec, PR (F‑2023) · rozszerzony · formuła 2023
0–1– Badano kinetykę reakcji utleniania tlenku azotu(II) zachodzącej zgodnie z równaniem: 2–3 2NO (g) + O2 (g) ⇄ 2NO2 (g) Stwierdzono, że: • jest to reakcja pierwszego rzędu względem tlenu • zależność szybkości reakcji od stężenia opisuje poniższe równanie kinetyczne. 𝑣 = 𝑘∙𝑐NO 𝒂∙𝑐O2 𝒃 W temperaturze 298 K zbadano zależność początkowej szybkości reakcji od stężenia tlenku azotu(II). Pomiary prowadzono przy stałym stężeniu tlenu wynoszącym 0,050 mol · dm−3. Wykres przedstawia uzyskaną zależność.
3 pkt – poprawne wykonanie wszystkich czynności spośród wymienionych: • uzupełnienie tabeli • ustalenie wykładników 𝒂 i 𝒃 • obliczenie wartości stałej szybkości reakcji z poprawną jednostką. 2 pkt – poprawne wykonanie dwóch dowolnych czynności spośród wymaganych do uzyskania 3 pkt. 1 pkt – poprawne wykonanie tylko jednej czynności spośród wymaganych do uzyskania 3 pkt. 0 pkt – odpowiedź niespełniająca wymagań na 1 pkt albo brak odpowiedzi.
rozwiązań zadań Przykładowe rozwiązanie a) Stężenie NO, mol · dm−3 Szybkość reakcji, mol · dm−3 · s−1 0,034 0,40 0,056 1,10 b) (Rząd reakcji względem tlenu: 1 Na podstawie danych z wykresu: rząd reakcji względem tlenku azotu(II) to 2 gdy stężenie NO wzrasta 2-krotnie, szybkość reakcji wzrasta 4-krotnie gdy stężenie NO wzrasta 3-krotnie, szybkość reakcji wzrasta 9-krotnie) 𝑣 = 𝑘 𝑐NO𝟐 ∙ 𝑐O2 ALBO 𝑣 = 𝑘 𝑐NO𝟐 ∙ 𝑐O2𝟏 c) 𝑘= 𝑣∶ (𝑐NO2 ∙ 𝑐O2) = (1,10 : (0,0562 · 0,05)) dm6 · mol‒2 · s−1 = 7015 𝐝𝐦𝟔· 𝐦𝐨𝐥‒𝟐· 𝐬−𝟏 ALBO 𝑘= (0,40 : (0,0342 · 0,05)) dm6 · mol‒2 · s−1 = 6920 𝐝𝐦𝟔· 𝐦𝐨𝐥‒𝟐· 𝐬−𝟏 Uwaga: Za poprawny należy uznać każdy odczyt wartości stężenia NO i szybkości reakcji adekwatny do wykresu z właściwą dokładnością.
Matura CKE czerwiec, PR (F‑2023) · rozszerzony · formuła 2023
(0–2) W reakcji syntezy tiosiarczanu sodu z 1,26 g bezwodnego siarczanu(IV) sodu i nadmiaru siarki powstało 2,48 g uwodnionego tiosiarczanu sodu.
Oblicz masę wody hydratacyjnej zawartej w wydzielonym tiosiarczanie sodu. Wynik napisz w zaokrągleniu do 𝟎, 𝟎𝟏 𝐠. Następnie wyznacz i napisz wzór wydzielonego hydratu. Przyjmij, że wydajność reakcji otrzymywania tiosiarczanu sodu wynosi 100 %.
2 pkt – zastosowanie poprawnej metody, poprawne wykonanie obliczeń oraz napisanie wzoru hydratu. 1 pkt – zastosowanie poprawnej metody, ale popełnienie błędów rachunkowych prowadzących do błędnego wzoru hydratu. ALBO 1 pkt – poprawne wykonanie obliczeń prowadzące do poprawnej liczby moli wody hydratacyjnej ale brak wzoru hydratu lub niepoprawny zapis wzoru. 0 pkt – zastosowanie błędnej metody obliczenia albo brak rozwiązania. Przykładowe rozwiązanie 1 mol Na2SO3 126,04 g 1 mol Na2SO3 158,1 g Na2S2O3 𝑥 mol 1,26 g 0,010 mol 𝑦 g 𝑥 = 0,010 mol 𝑦 = 1,58 g bezwodnego produktu masa wody w hydracie : 𝑚 = 2,48 – 1,58 = 0,90 g liczba moli wody w hydracie: 0,05 mol 0,01 mol Na2S2O3 0,05 mol H2O 1 mol 𝑧 𝑧 = 5 mol ⇒ wzór hydratu: Na2S2O3 ∙ 5H2O 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.
Matura CKE czerwiec, PR (F‑2023) · rozszerzony · formuła 2023
(0–4) Aby wyznaczyć równanie kinetyczne reakcji utleniania etanolu jonami Cr2O7 2–, do wodnego roztworu zawierającego K2Cr2O7 i kwas siarkowy(VI) dodano nadmiar alkoholu etylowego. Z mieszaniny reakcyjnej w równych odstępach czasu pobierano po 10 cm3 roztworu i oznaczano stężenie nieprzereagowanych anionów metodą jodometryczną. Ta metoda polega na dodaniu nadmiaru jonów I– do roztworu zawierającego utleniacz, a następnie – na oznaczeniu ilości wydzielonego jodu. W tym celu mieszaninę reakcyjną miareczkuje się roztworem Na2S2O3 o znanym stężeniu, w obecności skrobi jako wskaźnika. Zachodzą Cr2O7 2– + 6I– + 14H+ → 2Cr3+ + 3I2 + 7H2O 2S2O3 2– + I2 → S4O6 2– + 2I– Po wykonaniu opisanego doświadczenia ustalono, że w warunkach doświadczenia utlenianie etanolu przez Cr2O7 2– przebiega według równania kinetycznego: 𝑣 = 𝑘 ∙ cCr2O7 2– Na wykresie przedstawiono zależność szybkości reakcji 𝑣 od stężenia molowego jonów Cr2O7 2–. 0,003 min–1 ∙ dm–3 0,002 ∙ mol 𝑣, 0,001 0,002 0,004 0,006 0,008 cCr2O7 2–, mol ∙ dm–3
4 pkt – poprawne obliczenie stałej szybkości reakcji (dla wybranej wartości stężenia jonów dichromianowych(VI) i poprawnie odczytanej z wykresu szybkości reakcji), poprawne obliczenie stężenia jonów dichromianowych(VI) po 10 minutach trwania reakcji oraz zastosowanie poprawnej metody i poprawne obliczenie objętości roztworu tiosiarczanu sodu zużytej do zmiareczkowania roztworu dichromianu(VI) potasu. 3 pkt – niepoprawne obliczenie stałej szybkości reakcji (np. nieprawne odczytanie z wykresu szybkości reakcji dla wybranego stężenia jonów dichromianowych(VI) lub popełnienie błędów rachunkowych) i zastosowanie uzyskanej wartości do obliczenia stężenia jonów dichromianowych(VI) po 10 minutach trwania reakcji oraz zastosowanie poprawnej metody i poprawne obliczenie objętości roztworu tiosiarczanu sodu zużytej do zmiareczkowania roztworu dichromianu(VI) potasu ALBO 3 pkt – poprawne obliczenie stałej szybkości reakcji (dla wybranej wartości stężenia jonów dichromianowych(VI) i poprawnie odczytanej z wykresu szybkości reakcji) i popełnienie błędów rachunkowych przy obliczania stężenia jonów dichromianowych(VI) po 10 minutach trwania reakcji oraz zastosowanie poprawnej metody i poprawne obliczenie objętości roztworu tiosiarczanu sodu zużytej do zmiareczkowania roztworu dichromianu(VI) potasu ALBO 4 pkt – poprawne obliczenie stałej szybkości reakcji (dla wybranej wartości stężenia jonów dichromianowych(VI) i poprawnie odczytanej z wykresu szybkości reakcji), poprawne obliczenie stężenia jonów dichromianowych(VI) po 10 minutach trwania reakcji oraz zastosowanie poprawnej metody i popełnienie błędów rachunkowych przy obliczenie objętości roztworu tiosiarczanu sodu zużytego do zmiareczkowania roztworu dichromianu(VI) potasu lub podanie wyniku z niepoprawną jednostką. 2 pkt – poprawne obliczenie stałej szybkości reakcji (dla wybranej wartości stężenia jonów dichromianowych(VI) i poprawnie odczytanej z wykresu szybkości reakcji), poprawne obliczenie stężenia jonów dichromianowych(VI) po 10 minutach trwania reakcji oraz zastosowanie błędnej metody obliczania objętości roztworu tiosiarczanu sodu zużytej do zmiareczkowania roztworu dichromianu(VI) potasu albo brak rozwiązania ALBO 2 pkt – niepoprawne obliczenie stałej szybkości reakcji (np. nieprawne odczytanie z wykresu szybkości reakcji dla wybranego stężenia jonów dichromianowych(VI) lub popełnienie błędów rachunkowych) i popełnienie błędów rachunkowych przy obliczeniu stężenia jonów dichromianowych(VI) po 10 minutach trwania reakcji oraz zastosowanie poprawnej metody i obliczenie objętości roztworu tiosiarczanu sodu zużytej do zmiareczkowania roztworu ALBO 3 pkt – niepoprawne obliczenie stałej szybkości reakcji (np. nieprawne odczytanie z wykresu szybkości reakcji dla wybranego stężenia jonów dichromianowych(VI) lub popełnienie błędów rachunkowych) i zastosowanie uzyskanej wartości do obliczenia stężenia jonów dichromianowych(VI) po 10 minutach trwania reakcji oraz zastosowanie poprawnej metody i popełnienie błędów rachunkowych przy obliczaniu objętości roztworu tiosiarczanu sodu zużytego do zmiareczkowania roztworu dichromianu(VI) potasu albo podanie wyniku z niepoprawną jednostką ALBO 3 pkt – poprawne obliczenie stałej szybkości reakcji (dla wybranej wartości stężenia jonów dichromianowych(VI) i poprawnie odczytanej z wykresu szybkości reakcji) i popełnienie błędów rachunkowych przy obliczenia stężenia jonów dichromianowych(VI) po 10 minutach trwania reakcji oraz zastosowanie poprawnej metody i popełnienie błędów rachunkowych przy obliczeniu objętości roztworu tiosiarczanu sodu zużytej do zmiareczkowania roztworu dichromianu(VI) potasu albo podanie wyniku z niepoprawną jednostką. 1 pkt – poprawne obliczenie stałej szybkości reakcji (dla wybranej wartości stężenia jonów dichromianowych(VI) i poprawnie odczytanej z wykresu szybkości reakcji) oraz brak albo błędne rozwiązanie dalszej części zadania ALBO 3 pkt – niepoprawne obliczenie stałej szybkości reakcji (popełnienie błędów rachunkowych) i zastosowanie uzyskanej wartości do obliczenia stężenia jonów dichromianowych(VI) po 10 minutach trwania reakcji oraz brak albo błędne rozwiązanie dalszej części zadania. 0 pkt – odpowiedź niespełniająca powyższych kryteriów albo brak odpowiedzi. ELEMENT ROZWIĄZANIA 4 pkt 3 pkt 2 pkt 1pkt Stała szybkości + –a) + + + –a) – + + –b) Stężenie jonów + + –b) + + –b) + – – –d)dichromianowych (VI) Objętość roztworu tiosiarczanu sodu + + + + + + + –c) – – + + + – + – – – – – (metoda oraz rachunek i jednostka) a) błąd odczytu lub błąd rachunku b) błąd rachunku c) poprawna metoda i błąd rachunkowy lub błędna jednostka d) poprawna metoda i wynik będący konsekwencją obliczonej z błędem wartości stałej szybkości
Matura CKE maj, PR (F‑2015) · rozszerzony · formuła 2015
(0–1) Hydroliza substancji A w środowisku kwasowym przebiega zgodnie ze schematem: H+ / H2O A → B + C Wykonano doświadczenie, podczas którego badano szybkość tej reakcji. Przygotowano wodny roztwór substancji A o stężeniu 0,10 mol ∙dm–3, który zakwaszono kwasem solnym, i utrzymywano temperaturę roztworu równą 25 °C. Co 30 minut mierzono stężenie substancji A w tym roztworze. Wyniki pomiarów przedstawiono na poniższym wykresie. Czas, min
1 pkt – poprawne obliczenie łącznego stężenia molowego substancji B i substancji C w 𝟐𝟓𝟓 minucie doświadczenia oraz podanie wyniku z poprawną jednostką. 0 pkt – odpowiedź niespełniająca wymagań na 1 pkt albo brak odpowiedzi. Przykładowe rozwiązanie Zmiana stężenia molowego substancji A od początku doświadczenia do 255 minuty: 0,1 (mol ∙dm−3) − 0,04 (mol ∙dm−3) = 0,06 (mol ∙dm−3) Ponieważ z jednego mola substancji A powstają 2 mol substancji B i C, przyrost łącznego stężenia substancji B i C jest równy: 2 ∙0,06 (mol ∙dm−3) = 𝟎, 𝟏𝟐 𝐦𝐨𝐥∙𝐝𝐦−𝟑.
Matura CKE maj, PR (F‑2015) · rozszerzony · formuła 2015
(0–2) Jon CO3 2− reaguje z cząsteczką wody zgodnie z równaniem: CO3 2− + H2O ⇄ HCO3 − + OH− Równowagę tej reakcji opisuje stała dysocjacji zasadowej 𝐾b wyrażona równaniem: [HCO3 −] ⋅ [OH−] 𝐾b = [CO3 2−] Iloczyn stałej dysocjacji kwasowej jonu HCO3 −i stałej dysocjacji zasadowej sprzężonej z nim zasady CO3 2− jest równy iloczynowi jonowemu wody: 𝐾a ⋅ 𝐾b = 𝐾w W temperaturze 25 °C iloczyn jonowy wody wynosi 𝐾w = 1,00 ⋅ 10−14, a pierwsza i druga 𝐾a1 = 4,47 ⋅ 10−7 𝐾a2 = 4,68 ⋅ 10−11
2 pkt – zastosowanie poprawnej metody, poprawne wykonanie obliczeń oraz napisanie wartości pH. 1 pkt – zastosowanie poprawnej metody, ale popełnienie błędów rachunkowych prowadzących do błędnego wyniku liczbowego ALBO – zastosowanie poprawnej metody, poprawne wykonanie obliczeń oraz napisanie wartości stężenia jonów OH –. 0 pkt – zastosowanie błędnej metody albo brak rozwiązania. Przykładowe rozwiązania Sposób 1. Ponieważ jest rozważana reakcja jonów CO32– z wodą, należy do obliczenia stałej równowagi reakcji użyć stałej drugiego etapu dysocjacji: 𝐾a2 = 4,68 ⋅ 10–11. 𝐾w 1,00 ⋅ 10–14 𝐾a2 ∙ 𝐾b2 = 𝐾w ⇒ 𝐾b2 = ⇒ 𝐾b2 = = 2,14 ⋅ 10–4 𝐾a2 4,68 ⋅ 10–11 𝑐CO32−= 0,1 mol ∙dm−3 𝑥2 𝐾𝑏2 = ⇒ 𝑥= 𝑐OH− = 4,63 ∙10−3 (mol ∙dm−3) 𝑐CO32− pOH = −log 4,63 ∙10−3 = 2,33 ⇒ pH = 14 − 2,33 = 11,67 = 𝟏𝟏, 𝟕 Sposób 2. Ponieważ jest rozważana reakcja jonów CO32– z wodą, należy do obliczenia stałej równowagi reakcji użyć stałej drugiego etapu dysocjacji: 𝐾a2 = 4,68 ⋅ 10–11. 𝐾w 1,00 ⋅ 10–14 𝐾a2 ∙ 𝐾b2 = 𝐾w ⇒ 𝐾b2 = ⇒ 𝐾b2 = = 2,14 ⋅ 10–4 𝐾a2 4,68 ⋅ 10–11 𝑐CO32−= 0,1 mol ∙dm−3 [HCO3−]∙[OH−] 𝑥2 𝐾b2 = 𝐾b2 = ⇒ 𝑥= [OH−] = 4,52 ∙10−3 (mol ∙dm−3) [CO32−] 0,1−𝑥 pOH = −log 4,52 ∙10−3 = 2,34 ⇒ pH = 14 − 2,34 = 11,66 = 𝟏𝟏, 𝟕
rozwiązań zadań Sposób 3. Ponieważ jest rozważana reakcja jonów CO32– z wodą, należy do obliczenia stałej równowagi reakcji użyć stałej drugiego etapu dysocjacji: 𝐾a2 = 4,68 ⋅ 10–11. 𝐾w 1,00 ⋅ 10–14 𝐾a2 ∙ 𝐾b2 = 𝐾w ⇒ 𝐾b2 = ⇒ 𝐾b2 = = 2,14 ⋅ 10–4 𝐾a2 4,68 ⋅ 10–11 𝑐CO32−= 0,1 mol ∙dm−3 𝐾b2 𝛼= √ ⇒ 𝛼= 0,0463 ⇒ 𝑐OH−= 𝛼∙𝑐CO32− = 4,63 ∙10−3 (mol ∙dm−3) 𝑐CO32− pOH = −log 4,63 ∙10−3 = 2,33 ⇒ pH = 14 − 2,33 = 11,67 = 𝟏𝟏, 𝟕 Uwaga 1.: Sprawdzenie stosowalności wzoru uproszczonego nie jest wymagane. Uwaga 2.: Należy zwrócić uwagę na zależność wyniku liczbowego od przyjętych zaokrągleń. Za poprawny należy uznać każdy wynik będący konsekwencją zastosowanej poprawnej metody i poprawnych obliczeń.
Matura CKE maj, PR (F‑2015) · rozszerzony · formuła 2015
W celu oznaczenia stężenia określonych jonów w roztworze należy strącić je całkowicie w postaci trudno rozpuszczalnego osadu, który po odsączeniu suszy się i praży do uzyskania stałej masy. Tę metodę stosuje się m.in. w oznaczaniu zawartości jonów żelaza(III) w badanej próbce. W wyniku reakcji strącania jonów Fe3+ za pomocą nadmiaru jonów wodorotlenkowych z roztworu wydziela się uwodniony tlenek żelaza(III): 2Fe3+ + 6OH – → Fe2O3 ∙ 3H2O↓ Wyodrębniony ilościowo osad praży się w temperaturze ok. 1000 °C do uzyskania bezwodnego Fe2O3.
Aby oznaczyć stężenie jonów żelaza(III), z próbki roztworu o objętości 100 cm3 całkowicie strącono uwodniony tlenek żelaza(III). Osad wyodrębniono ilościowo, przeniesiono do tygla i prażono do uzyskania stałej masy tlenku żelaza(III), równej 0,040 g.
Oblicz stężenie molowe jonów żelaza(III) w badanym roztworze.
Dokończ zdanie. Zaznacz właściwą odpowiedź spośród podanych. Aby ilościowo wyodrębnić uwodniony tlenek żelaza(III) z badanego roztworu, należy wykonać
2 pkt – zastosowanie poprawnej metody, poprawne wykonanie obliczeń oraz podanie wartości liczbowej wyniku z poprawną jednostką. 1 pkt – zastosowanie poprawnej metody, ale popełnienie błędów rachunkowych prowadzących do błędnego wyniku liczbowego LUB • podanie wyniku z inną jednostką ALBO 1 pkt – zastosowanie poprawnej metody, poprawne wykonanie obliczeń prowadzące do poprawnej liczby moli jonów żelaza(III), ale brak wartości albo niepoprawna wartość stężenia jonów żelaza(III) w próbce. 0 pkt – zastosowanie błędnej metody albo brak rozwiązania. Przykładowe rozwiązanie 1 mol Fe2O3 159,7 g 1 mol Fe2O3 2 mol Fe3+ 𝑥 0,040 g 0,00025 mol Fe2O3 𝑦 𝑥= 0,00025 (mol Fe2O3) 𝑦= 0,0005 (mol Fe3+) 0,0005 cFe3+ = 0,1 = 𝟎, 𝟎𝟎𝟓 𝐦𝐨𝐥∙𝐝𝐦−𝟑 ALBO cFe3+ = 5 ∙ 1𝟎−𝟑 𝐦𝐨𝐥∙𝐝𝐦−𝟑 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.
C
1 pkt – odpowiedź poprawna. 0 pkt – odpowiedź niespełniająca wymagań na 1 pkt albo brak odpowiedzi.
rozwiązań zadań
rozwiązań zadań Przykładowe rozwiązanie Obliczenie wartości 𝑘: 0,0016 = 𝑘∙0,004 ⇒ 𝑘 = 0,4 (min–1) 0,4∙10 logc= log0,025 – = –3,339 2,303 𝑐 = 4,58 ∙10−4 (mol ∙dm−3) (stężenie jonów Cr2O72– po 10 minutach) Obliczenie objętości roztworu tiosiarczanu sodu: liczba moli Cr2O72– w 10 cm3 próbki: 4,58 ∙10–6 (mol) z reakcji: 1 mol Cr2O72– 6 mol S2O32– 4,58∙10–6 𝑥 ⇒ 𝑥 = 2,748 ∙10−5 (mol) 𝑛 2,748∙10–5 𝑉= 𝑐= 0,001 = 0,02748 dm3 = 27,48 cm3 Uwaga 1.: Jednostki w obliczeniach pośrednich nie są wymagane, ale jeśli są, to muszą być poprawne. Uwaga 2.: Należy zwrócić uwagę na zależność wyniku liczbowego od przyjętych zaokrągleń. Za poprawny należy uznać każdy wynik będący konsekwencją zastosowanej poprawnej metody i poprawnych obliczeń.