Chemia - Matura Czerwiec 2022, Poziom rozszerzony (Formuła 2015) - Zadanie 23.
Pewien związek organiczny jest pochodną alkanu. W cząsteczce tego związku są jednakowe grupy funkcyjne. Ta substancja reaguje ze świeżo strąconym wodorotlenkiem miedzi(II). Cząsteczka tego związku ma masę równą 1,53 ∙ 10–22 g.
W wyniku całkowitego spalenia próbki tego związku o masie 1,38 g jako jedyne produkty otrzymano 1,98 g CO2 i 1,08 g H2O.
Na podstawie obliczeń ustal wzór półstrukturalny (grupowy) opisanego związku organicznego. Następnie uzupełnij poniższe zdanie – wybierz i zaznacz jedną odpowiedź spośród podanych w nawiasie.
Wzór półstrukturalny (grupowy):
Po dodaniu do bezbarwnego wodnego roztworu opisanego związku zawiesiny świeżo strąconego wodorotlenku miedzi(II) osad tego wodorotlenku roztwarza się i powstaje (szafirowy / fioletowy) roztwór.
Rozwiązanie
Zasady oceniania
2 pkt – zastosowanie poprawnej metody, poprawne wykonanie obliczeń oraz podanie wzoru
półstrukturalnego (grupowego) opisanego związku.
1 pkt – zastosowanie poprawnej metody, ale:
– popełnienie błędów rachunkowych.
LUB
– niepodanie wzoru półstrukturalnego (grupowego) opisanego związku.
0 pkt – zastosowanie błędnej metody obliczenia albo brak rozwiązania.
ORAZ
1 pkt – poprawne uzupełnienie zdania.
0 pkt – odpowiedź niespełniająca powyższego kryterium albo brak odpowiedzi.
Uwaga:
- Należy zwrócić uwagę na zależność wyniku końcowego od przyjętych zaokrągleń wyników pośrednich. Za poprawny należy uznać każdy wynik będący konsekwencją zastosowanej poprawnej metody i poprawnych obliczeń.
- Ustalenie wzoru sumarycznego opisanego związku wskazuje na zastosowanie poprawnej metody rozwiązania. Jeżeli zdający ustalił błędny wzór sumaryczny wskutek wyłącznie błędów obliczeniowych, otrzymuje 1 punkt.
Przykładowe rozwiązanie
𝑚 = 1,38 g i 𝑚CO2 = 1,98 g i 𝑚H2O = 1,08 g
𝑚cz. = 1,53⋅10−22 g ⇒ 𝑀 = 1,53⋅10−22 g ⋅ 6,02⋅1023 mol−1 = 92,1 g⋅mol−1
𝑛 = 𝑚𝑀 = 1,38 g92,1 g⋅mol−1 = 0,015 mol
𝑛CO2 = 𝑚CO2𝑀CO2 = 1,98 g44 g⋅mol−1 = 0,045 mol = 𝑛C
𝑛H2O = 𝑚H2O𝑀H2O = 1,08 g18 g⋅mol−1 = 0,060 mol ⇒
𝑛H = 2𝑛H2O = 2⋅0,060 mol = 0,120 mol ⇒
W skład badanego związku – oprócz węgla i wodoru – może wchodzić tylko tlen,
bo produktami jego całkowitego spalania były tylko tlenek węgla(IV) i woda.
𝑛 ∶ 𝑛C ∶ 𝑛H = 0,015 : 0,045 : 0,120 = 1 : 3 : 8 ⇒ C3H8O𝑧 ⇒
𝑛O = 𝑚O𝑀O = 𝑚 − 𝑚C − 𝑚H𝑀O = 𝑚 − 𝑛C ⋅ 𝑀C − 𝑛H ⋅ 𝑀H𝑀O ⇒
𝑛O = 92,1 g − 3 mol ⋅ 12 g⋅mol−1 − 8 mol ⋅ 1 g⋅mol−116 g⋅mol−1 = 3 mol ⇒
C3H8O3 ⇒
Wzór półstrukturalny (grupowy): CH2(OH)–CH(OH)–CH2(OH)
Po dodaniu do bezbarwnego wodnego roztworu opisanego związku zawiesiny świeżo strąconego wodorotlenku miedzi(II) osad tego wodorotlenku roztwarza się i powstaje (szafirowy / fioletowy) roztwór.
