Chemia - Matura Czerwiec 2019, Poziom rozszerzony (Formuła 2007) - Zadanie 13.
Mieszaninę gazów składającą się z tlenku węgla(IV), amoniaku i metanu o objętości 9,78 dm3 przepuszczono w temperaturze 25°C i pod ciśnieniem 1013 hPa przez płuczki, których zawartość przedstawia poniższy rysunek. Stosunek molowy amoniaku do metanu w wyjściowej mieszaninie był równy 3 : 1. Po przepuszczeniu mieszaniny gazów przez płuczki okazało się, że tylko jeden gaz nie został pochłonięty i opuścił zestaw płuczek.
Podczas przepuszczenia gazów przez płuczki, w płuczce z wodnym roztworem wodorotlenku sodu zachodziła reakcja:
CO2 + 2OH– → CO2−3 + H2O
Masa tej płuczki wzrosła o 5,28 g.
Oblicz, jaką objętość zająłby w warunkach normalnych amoniak, który był składnikiem mieszaniny. Uniwersalna stała gazowa R = 83,1 dm3·hPa·mol–1·K–1.
Rozwiązanie
Schemat punktowania
2 p. – za zastosowanie poprawnej metody, poprawne wykonanie obliczeń i podanie wyniku z
właściwą jednostką.
1 p. – za zastosowanie poprawnej metody, ale:
– popełnienie błędów rachunkowych prowadzących do błędnego wyniku liczbowego
lub
– podanie wyniku z błędną jednostką lub bez jednostki.
0 p. – za zastosowanie błędnej metody obliczenia albo brak rozwiązania.
Uwaga: Należy zwrócić uwagę na zależność wyniku liczbowego od przyjętych zaokrągleń.
Poprawne rozwiązanie
Liczba moli gazów, które przepuszczono przez płuczki:
p ⋅ V = n ⋅ R ⋅ T ⇒ n = p ⋅ VR ⋅ T = 1013 hPa ⋅ 9,78 dm383,1 hPa ⋅ dm3mol ⋅ K ⋅ 298 K = 0,4 mol
ponieważ masa płuczki z roztworem NaOH wzrosła o 5,28 g to jest to masa CO2 w mieszaninie ⇒
MCO2 = 44 g · mol−1, to nCO2 = nCO2MCO2 = 5,28 g44 g ⋅ mol–1 = 0,12 mol
i ponieważ nNH3nCH4 = 13 to spełniona jest zależność:
0,12 + nNH3 + nCH4 = 0,12 + nNH3 + 13 nNH3 = 0,4 ⇒ nNH3 = 0,21 mol
W warunkach normalnych:
0,21 mol amoniaku
⸺
x
x = 0,21 mol ⋅ 22,4 dm31 mol = 4,70 dm3 VNH3 = 4,70 dm3
