Chemia - Matura Czerwiec 2018, Poziom rozszerzony (Formuła 2007) - Zadanie 15.
Azotan(V) ołowiu(II) ogrzewany w temperaturze 480°C rozkłada się zgodnie z równaniem
2Pb(NO3)2 → 2PbO + 4NO2 + O2
Powstający w tej reakcji tlenek ołowiu(II) jest nierozpuszczalny w wodzie i ma charakter amfoteryczny. W reakcji tego tlenku ze stężonym roztworem KOH powstaje związek kompleksowy o liczbie koordynacyjnej równej 3.
Oblicz masę azotanu(V) ołowiu(II), który wzięto do reakcji rozkładu, jeśli w wyniku zachodzącego procesu otrzymano łącznie 21,75 dm3 tlenku azotu(IV) i tlenu odmierzonych w temperaturze 480°C i pod ciśnieniem 1013 hPa. Przyjmij, że reakcja rozkładu zaszła z wydajnością równą 100%. Wynik podaj z dokładnością do pierwszego miejsca po przecinku. Uniwersalna stała gazowa R = 83,14 hPa · dm3 · mol–1 · K–1.
Rozwiązanie
Schemat punktowania
2 p. – za zastosowanie poprawnej metody, poprawne wykonanie obliczeń oraz podanie wyniku
z właściwą dokładnością i z właściwą jednostką.
1 p. – za zastosowanie poprawnej metody, ale:
– popełnienie błędów rachunkowych prowadzących do błędnego wyniku liczbowego
lub
– podanie wyniku z niewłaściwą dokładnością
lub
– podanie wyniku z błędną jednostką lub bez jednostki.
0 p. – za zastosowanie błędnej metody obliczenia albo brak rozwiązania.
Uwaga: Należy zwrócić uwagę na zależność wartości wyniku końcowego od ewentualnych wcześniejszych zaokrągleń.
Przykładowe rozwiązanie
Rozwiązanie I
T = 480 + 273 = 753 K
Liczba moli gazu, którą otrzymano w reakcji termicznego rozkładu soli:
p ∙ V = n ∙ R ∙ T ⇒ p ∙ VR ∙ T = 1013 ∙ 21,7583,14 ∙ 753 = 0,35 mola
Z równania reakcji wynika, że z dwóch moli soli powstaje pięć moli gazów, zatem:
x moli Pb(NO3)2
⸺
0,35 moli gazów
x = 0,14 mola
M Pb(NO3)2 = 331 g · mol–1
m Pb(NO3)2 = 0,14 mol · 331 g · mol–1 = 46,3 g
Rozwiązanie II
T1 =273 K
T2 = 480 + 273 = 753 K
p1 = p2 = 1013 hPa
Liczba moli gazu w temperaturze T1 i T2 jest taka sama i można ją zapisać wyrażeniem:
n = p ∙ VR ∙ T ⇒ V1T1 = V2T2
21,75735 = V2273 ⇒ V2 = 7,89 dm3
Z równania reakcji wynika, że z dwóch moli soli powstaje w warunkach normalnych 5 ∙ 22,4 dm3 gazów, zatem:
x moli Pb(NO3)2
⸺
7,89 dm3 gazów
x = 0,14 mola
M Pb(NO3)2 = 331 g · mol–1
m Pb(NO3)2 = 0,14 mol · 331 g · mol–1 = 46,3 g
