Chemia - Matura Maj 2020, Poziom rozszerzony (Formuła 2007) - Zadanie 19.
Przeprowadzono elektrolizę wodnego roztworu siarczanu(VI) sodu. W wyniku reakcji opisanej równaniem:
2H2O prąd elektryczny 2H2 + O2
otrzymano 0,96 dm3 wodoru w temperaturze 20ºC i pod ciśnieniem 1013 hPa.
Oblicz, jaki ładunek elektryczny przepłynął przez wodny roztwór siarczanu(VI) sodu, wskutek czego powstało 0,96 dm3 wodoru. Przyjmij, że opisany proces przebiegł z wydajnością równą 100%. Stała Faradaya F = 96500 C ∙ mol–1, a uniwersalna stała gazowa R = 83,1 dm3 ∙ hPa ∙ mol–1 ∙ K–1. Wynik podaj w kulombach.
Rozwiązanie
Zasady oceniania
2 pkt – zastosowanie poprawnej metody, poprawne wykonanie obliczeń oraz podanie wyniku
w kulombach.
1 pkt – zastosowanie poprawnej metody, ale:
– popełnienie błędów rachunkowych prowadzących do błędnego wyniku liczbowego.
LUB
– niepodanie wyniku w kulombach.
0 pkt – zastosowanie błędnej metody obliczenia albo brak rozwiązania.
Uwaga: Należy zwrócić uwagę na zależność wyniku liczbowego od przyjętych zaokrągleń.
Przykładowe rozwiązanie
Obliczenie objętości molowej gazu w danych warunkach temperatury i ciśnienia
p = 1013 hPa
temperatura = 20°C ⇒ T = 293 K
pn = 1013 hPa i Tn = 293 K
pVmolT = pnVmol nTn ⇒
Vmol = 22,4 dm3 ∙ mol–1 ∙ 293 K273 K = 24 dm3 ∙ mol–1
Obliczenie liczby moli wydzielonego wodoru w danych warunkach temperatury i ciśnienia:
nH2 = VH2Vmol = 0,96 dm324 dm3 ∙ mol–1 = 0,04 mol
2H+ +2e– → H2
⇒ 1 mol H2 – 2 mol e– ⇒
0,04 mol H2 – 0,08 mol e– ⇒
0,08 mol e–
⸺
q
⇒ q = 7720 (C)
