Chemia - Matura Czerwiec 2024, Poziom rozszerzony (Formuła 2023) - Zadanie 12.
Azotki berylowców, o wzorze ogólnym Me3N2 (Me – atom berylowca), powstają w trakcie ogrzewania tych metali w atmosferze azotu. Są to związki o budowie jonowej składające się z kationów metali i anionów azotkowych N3–.
W wyniku spalania magnezu w powietrzu powstają dwa związki o stałym stanie skupienia: tlenek magnezu i azotek magnezu. Te reakcje można opisać równaniami:
2Mg + O2 → 2MgO
3Mg + N2 → Mg3N2
Azotek magnezu reaguje z wodą zgodnie z poniższym równaniem:
Mg3N2 + 6H2O → 3Mg(OH)2 + 2NH3
Przeprowadzono następujące doświadczenie: próbkę magnezu spalono w powietrzu i otrzymano 0,15 g mieszaniny tlenku i azotku magnezu. W reakcji tej mieszaniny z wodą wydzielił się gaz o objętości równej 4,7 cm3 w przeliczeniu na warunki normalne.
Oblicz, jaki procent masy mieszaniny tlenku i azotku magnezu stanowi MgO. Przyjmij, że reakcja wydzielania gazu zaszła z wydajnością równą 100%.
Rozwiązanie
Zasady oceniania
2 pkt – zastosowanie poprawnej metody, poprawne wykonanie obliczeń oraz podanie
poprawnej wartości liczbowej wyniku.
1 pkt – zastosowanie poprawnej metody, ale popełnienie błędów rachunkowych
prowadzących do błędnego wyniku liczbowego.
ALBO
– zastosowanie poprawnej metody i obliczenie wartości masy tlenku magnezu.
0 pkt – zastosowanie błędnej metody obliczenia albo brak rozwiązania.
Uwaga: Należy zwrócić uwagę na zależność wyniku liczbowego od przyjętych zaokrągleń. Za poprawny należy uznać każdy wynik będący konsekwencją zastosowanej poprawnej metody i poprawnych obliczeń.
Rozwiązanie
𝑛NH3 =
0,0047 dm322,4 dm3 ∙ mol–1 = 0,00021 mol
𝑥 mol
⸺
0,00021 mol
𝑥 = 0,0001 mol Mg3N2
𝑚Mg3N2 = 0,0001 mol ∙ 100,95 g ∙ mol−1 = 0,0101 g
𝑚MgO = 0,15 g − 0,0101 g = 0,1399 g
% MgO = 0,1399 g0,15 g ∙ 100% = 93,3 (%)
