Chemia - Informator CKE, Poziom rozszerzony (Formuła 2023) - Zadanie 17.
Jod bardzo słabo rozpuszcza się w wodzie i jego nasycony roztwór, nazywany wodą jodową, w temperaturze 25°C ma stężenie ok. 1,3·10‒3 mol·dm‒3. Dużo lepiej jod rozpuszcza się (roztwarza) w roztworze zawierającym jony jodkowe, gdyż przebiega tam reakcja opisana równaniem:
I2 + I‒ ⇄ I–3
Stężeniowa stała tej równowagi w temperaturze 25°C jest równa 700.
W niektórych schorzeniach tarczycy stosuje się tzw. płyn Lugola, który można przyrządzić,
jeśli wymiesza się 1 g jodu i 2 g jodku potasu z 97 g wody.
Oblicz równowagowe stężenie jonów jodkowych (I‒) w płynie Lugola w temperaturze 25°C. Przyjmij, że gęstość tego roztworu w temperaturze pokojowej jest równa 1,05 g·cm‒3.
Rozwiązanie
Zasady oceniania
2 pkt – zastosowanie poprawnej metody i poprawne obliczenie stężenia jonów jodkowych
w płynie Lugola.
1 pkt – zastosowanie poprawnej metody, ale popełnienie błędu rachunkowego.
0 pkt – zastosowanie błędnej metody albo brak rozwiązania.
Rozwiązanie
Objętość roztworu: Vr = mrdr = 1001,05 cm3 = 9,5∙10–2dm3
Masa molowa jodu MI2 = 254 g∙mol–1 Masa molowa KI: MKI = 166 g∙mol–1
Liczba moli jodu: nI2 = 1254 mol = 3,9∙10–3 mol
Stężenie jodu: cI2 = nI2V = 3,9∙10–39,5∙10–2 mol∙dm–3 = 0,0415 mol∙dm–3
Liczba moli jonów jodkowych: nI– = 2166 mol = 1,2∙10–2 mol
Stężenie jonów jodkowych: cI– = nI–V = 1,2∙10–29,5∙10–2 mol∙dm–3 = 0,127 mol·dm–3
| Stężenia początkowe: | 0,0415 | 0,127 | 0 |
| I2 + I‒ ⇄ I‒3 | |||
| Stężenia równowagowe: | (0,0415 ‒ x) | (0,127 ‒ x) | x |
Stała równowagi: K = [I‒3][I2] ∙ [I‒] = x(0,0415 ‒ x) ∙ (0,127 ‒ x) = 700
x = 700 ∙ 0,0415 ∙ 0,127 ‒ 700 ∙ (0,0415 + 0,127) x + 700 x2
700x2 ‒ 118,95x + 3,6894 = 0 ∆ ≈ 3819 √∆ = 61,8
x1 = 0,129 ‒ za duża wartość
x2 = 0,0408 mol·dm–3
równowagowe cI− = (0,127 – 0,0408) mol·dm‒3 = 0,0862 mol·dm‒3
