Chemia - Informator CKE, Poziom rozszerzony (Formuła 2023) - Zadanie 23.

Kategoria: Stechiometryczny stosunek reagentów Typ: Oblicz

Zadanie anulowane przez CKE jako niezgodne z wymaganiami egzaminacyjnymi wg aneksu obowiązującego w latach 2023-2024
(zgodnie ze zaktualizowaną dnia 26 sierpnia 2022 wersją aneksu)

Uczniowie wykonywali doświadczenie, podczas którego działali kwasem solnym na węglan wapnia, w zestawie umożliwiającym pochłanianie wydzielającego się CO₂ w roztworze KOH. Naczynie z tym roztworem miało być zważone przed doświadczeniem i po jego zakończeniu. Reakcje wydzielania i pochłaniania CO₂ opisują równania:

CaCO₃ + 2HCl → CaCl₂ + H₂O + CO₂
CO₂ + 2KOH → K₂CO₃ + H₂O

Węglan wapnia był stosowany w nadmiarze, natomiast kwas solny miał nieznane stężenie, ale mógł zostać dokładnie odmierzony. Na podstawie jego objętości oraz przyrostu masy naczynia z KOH, uczniowie mieli oszacować stężenie roztworu HCl. Swoje pomiary zapisali w poniższej tabeli:

Uczeń	Objętość roztworu HCl	Przyrost masy w naczyniu z KOH
I	10,0 cm³	1,1 g
II	20,0 cm³	11,0 g

Okazało się, że jeden z uczniów błędnie zmierzył lub błędnie zapisał przyrost masy.

Oblicz stężenie molowe badanego roztworu na podstawie wyników ucznia I i ucznia II. Wskaż ucznia, który poprawnie wykonał doświadczenie. Odpowiedź uzasadnij.

Doświadczenie poprawnie wykonał uczeń .
Uzasadnienie:

Rozwiązanie

Zasady oceniania
2 pkt – zastosowanie poprawnej metody, poprawne obliczenie stężenia HCl w obu przypadkach, wskazanie ucznia, który poprawnie wykonał doświadczenie, i uzasadnienie.
1 pkt – zastosowanie poprawnej metody, poprawne obliczenie stężenia HCl w obu przypadkach, ale
– błędne wskazanie albo brak wskazania ucznia, który poprawnie wykonał doświadczenie.
LUB
– błędne uzasadnienie albo brak uzasadnienia.
0 pkt – zastosowanie błędnej metody albo brak rozwiązania.

Rozwiązanie
Uczeń I
Przyrost masy naczynia z KOH jest równy masie wydzielonego CO₂: m_CO₂ = 1,1 g

n_CO₂ = m_CO₂M_CO₂ = 1,144 mol = 0,025 mol

n_HCl = 2n_CO₂ = 0,05 mol

Stężenie HCl: c_HCl = m_HClV_HCl = 0,050,01 mol ∙ dm^‒3 = 5 mol · dm^‒3

Uczeń II
Przyrost masy naczynia z KOH jest równy masie wydzielonego CO₂: m_CO₂ = 11 g

n_CO₂ = m_CO₂M_CO₂ = 1144 mol = 0.25 mol

n_HCl = 2n_CO₂ = 0,50 mol

Stężenie HCl: c_HCl = m_HClV_HCl = 0,500,02 mol ∙ dm^‒3 = 25 mol · dm^‒3

Doświadczenie poprawnie wykonał uczeń I.

Uzasadnienie:
Uczeń II popełnił błąd w pomiarach lub zapisie wyniku – wskazuje na to nieprawdopodobnie wysokie stężenie kwasu, obliczone na podstawie jego danych.
(25 moli HCl to ponad 900 g, więc stężenie procentowe takiego roztworu wynosiłoby ok. 90% a maksymalne stężenie kwasu solnego nie przekracza 40%).