Chemia - Informator CKE, Poziom rozszerzony (Formuła 2023) - Zadanie 35.
W czasie elektrolizy stopionego tlenku glinu prowadzonej w temperaturze 2050°C i pod ciśnieniem 1013 hPa zachodzą procesy elektrodowe zilustrowane równaniami:
Al3+ + 3e− → Al
2O2− → O2 + 4e−
Podczas tego procesu wydzielił się tlen. Objętość tlenu zmierzona w warunkach prowadzenia elektrolizy była równa 43,85 dm3.
Oblicz, ile gramów glinu otrzymano w czasie elektrolizy stopionego tlenku glinu. Przyjmij, że oba procesy elektrodowe przebiegły z wydajnością równą 100%. Uniwersalna stała gazowa R = 83,1 dm3 · hPa · mol–1 ⋅ K–1.
Rozwiązanie
Zasady oceniania
2 pkt – zastosowanie poprawnej metody, poprawne wykonanie obliczeń i podanie wyników
w odpowiednich jednostkach.
1 pkt – zastosowanie poprawnej metody, ale:
– popełnienie błędów rachunkowych prowadzących do błędnego wyniku liczbowego
LUB
– podanie wyniku z błędną jednostką lub bez jednostki.
0 pkt – zastosowanie błędnej metody obliczenia lub brak rozwiązania.
Rozwiązanie
Sumarycznie zachodzące procesy elektrodowe można zapisać w postaci równania:
4Al3+ + 6O2− → 4Al + 3O2
co oznacza, że na każde trzy mole wydzielonego tlenu powstają cztery mole glinu.
Liczba moli powstałego tlenu:
nO2 = p ∙ VR ∙ T = 1013 hPa ∙ 43,85 dm383,14 dm3 ∙ hPa ∙ mol−1 ∙ K−1 ∙ (273 + 2050) K = 0,23 mol
Liczba moli glinu:
nAl = 4 mol ∙ 0,23 mol3 mol = 0,31 mol
Masa otrzymanego glinu:
mAl = nAl ∙ MAl = 0,31 mol ∙ 27 g ∙ mol–1 = 8,37 (g)
