Chemia - Matura Czerwiec 2023, Poziom rozszerzony (Formuła 2023) - Zadanie 18.
W trzech zlewkach umieszczono:
- w zlewce A czystą wodę
- w zlewce B roztwór węglanu sodu
- w zlewce C kwas solny
o równych objętościach. Do każdej zlewki wprowadzono jednakową porcję stałego węglanu wapnia. Zawartość zlewek wymieszano i odstawiono. Stwierdzono, że w żadnej zlewce węglan wapnia nie uległ całkowitemu rozpuszczeniu. Temperatura wszystkich roztworów po zakończeniu doświadczenia wynosiła 25 °C.
18.1. (0–1)
Oblicz stężenie molowe jonów Ca2+ w roztworze otrzymanym w zlewce A po zakończeniu doświadczenia.
18.2. (0–2)
Rozstrzygnij, w której ze zlewek (A, B czy C) po zakończeniu doświadczenia znajdował się roztwór o największym stężeniu jonów Ca2+, a w której – roztwór o najmniejszym stężeniu jonów Ca2+. Zaznacz poprawną odpowiedź w każdym nawiasie i uzasadnij swoje stanowisko. W uzasadnieniu najmniejszego stężenia jonów Ca2+ odwołaj się do procesu równowagowego zachodzącego w roztworze.
Najwięcej jonów Ca2+ znajdowało się w roztworze otrzymanym w zlewce (A / B / C).
Uzasadnienie:
Najmniej jonów Ca2+ znajdowało się w roztworze otrzymanym w zlewce (A / B / C).
Uzasadnienie:
Rozwiązanie
18.1. (0–1)
Zasady oceniania
1 pkt – poprawne obliczenie stężenia jonów Ca2+ i podanie wyniku z poprawną jednostką.
0 pkt – odpowiedź niespełniająca powyższego kryterium albo brak odpowiedzi.
Rozwiązanie
CaCO3 (s) ⇄ Ca2+ (aq) + CO2−3 (aq)
Ks = [Ca2+] ∙ [ CO2−3] ⇒ x = [Ca2+] = [CO2−3]
x2 = 3,36 ∙ 10−9 ⇒ x = 5,797 ∙ 10−5
⇒ [Ca2+] = 5,80 ∙ 10–5 mol ∙ dm−3
18.2. (0–2)
Zasady oceniania
2 pkt – poprawne wskazanie zlewek: dla największego stężenia Ca2+ zlewki C a dla
najmniejszej ilości Ca2+ – B oraz napisanie poprawnych uzasadnień.
1 pkt – poprawne wskazanie zlewki C oraz poprawne uzasadnienie.
ALBO
– poprawne wskazanie zlewki B oraz poprawne uzasadnienie odwołujące się do
procesu równowagowego zachodzącego w roztworze.
0 pkt – odpowiedź niespełniająca powyższego kryterium albo brak odpowiedzi.
Rozwiązanie
Po zakończeniu doświadczenia najwięcej jonów Ca2+ znajdowało się w roztworze
otrzymanym w zlewce (A / B / C).
Przykładowe uzasadnienia:
- Trudno rozpuszczalny w wodzie węglan wapnia reaguje z jonami H+, a w wyniku tej reakcji jony Ca2+ przechodzą do roztworu.
- Trudno rozpuszczalny w wodzie węglan wapnia reaguje z HCl, tworząc chlorek wapnia – sól rozpuszczalną w wodzie.
- W roztworze zachodzi reakcja:
CaCO3 + 2H+ → Ca2+ + CO2(↑) + H2O
ALBO
CaCO3 + 2H3O+ → Ca2+ + CO2(↑) + 3H2O
Po zakończeniu doświadczenia najmniej jonów Ca2+ znajdowało się w roztworze
otrzymanym w zlewce (A / B / C).
Przykładowe uzasadnienia:
- Obecność jonów CO2−3 w roztworze zmniejsza rozpuszczalność węglanu wapnia (przesuwa równowagę procesu w stronę substratów).
- W roztworze zachodzi reakcja: Ca2+ + CO2–3 → CaCO3, która powoduje przesuwanie równowagi dysocjacji stałego węglanu wapnia w stronę substratów.
Uwaga: Elementy rozwiązania podane w nawiasach nie są wymagane.
