Chemia - Matura Czerwiec 2016, Poziom rozszerzony (Formuła 2015) - Zadanie 23.
W celu zbadania zawartości węglanu sodu w sodzie kalcynowanej próbkę sody o masie 10 gramów rozpuszczono w wodzie i dodano 100 cm3 kwasu solnego o stężeniu c = 2 mol · dm−3 . Reakcja węglanu sodu z kwasem solnym przebiega zgodnie z równaniem:
Na2CO3 + 2HCl → 2NaCl + CO2 + H2O
Otrzymany roztwór ogrzano w celu całkowitego usunięcia wydzielającego się tlenku węgla(IV). Po ostudzeniu do otrzymanego roztworu dodawano w obecności wskaźnika wodny roztwór wodorotlenku sodu, aby zobojętnić nadmiar kwasu solnego. Na zobojętnienie zużyto 25 cm3 roztworu wodorotlenku sodu o stężeniu c = 2 mol·dm−3.
Oblicz w procentach masowych zawartość węglanu sodu w badanej próbce sody kalcynowanej, jeżeli wiadomo, że ta próbka nie zawierała żadnej innej substancji reagującej z kwasem solnym.
Rozwiązanie
Schemat punktowania
2 p. – za zastosowanie poprawnej metody, poprawne wykonanie obliczeń oraz podanie
wyniku w procentach.
1 p. – za zastosowanie poprawnej metody, ale
– popełnienie błędów rachunkowych prowadzących do błędnego wyniku liczbowego
lub
– niepodanie wyniku w procentach.
0 p. – za zastosowanie błędnej metody obliczenia albo brak rozwiązania.
Przykładowe rozwiązanie
Kwas HCl reaguje z zasadą NaOH w stosunku molowym 1 : 1
liczba moli zasady zużytej na zobojętnienie kwasu
nzas. = czas · Vzas = 2 mol · dm–3 · 0,025 dm3 = 0,05 mola = nkw
liczba moli kwasu dodanego do sody
nk1 = 2 mol · dm–3 · 0,1 dm3 = 0,2 mola
liczba moli kwasu, który uległ reakcji z sodą nk2 = 0,2 – 0,05 mol = 0,15 mola
Z równania reakcji:
1 mol Na2CO3 reaguje z 2 molami HCl
MNa2CO3 = 106 g · mol–1
x g Na2CO3
⸺
0,15 mola HCl
x = 7,95 g Na2CO3 zawarte jest w 10 g sody, więc w 100 g sody zawarte jest 79,5 g Na2CO3
⇒ %Na2CO3 = 79,5(%) (lub 80% lub 79%)
