Chemia - Matura Maj 2016, Poziom rozszerzony (Formuła 2015) - Zadanie 20.
Do próbki o masie m, która zawierała mieszaninę stałego węglanu wapnia i stałego wodorowęglanu wapnia w stosunku molowym nCaCO3 : nCa(HCO3)2 = 1 : 2, dodano nadmiar kwasu solnego. W wyniku zachodzących reakcji zebrano 5,6 dm3 tlenku węgla(IV) odmierzonego w warunkach normalnych. Opisane przemiany prowadzące do wydzielenia gazu można zilustrować równaniami:
CaCO3 + 2HCl → CaCl2 + CO2 + H2O
Ca(HCO3)2 + 2HCl → CaCl2 + 2CO2 + 2H2O
Oblicz masę m opisanej próbki. Przyjmij, że obie reakcje przebiegły z wydajnością równą 100%.
Rozwiązanie
Schemat punktowania
2 p. – za zastosowanie poprawnej metody, poprawne wykonanie obliczeń oraz podanie
wyniku z jednostką.
1 p. – za zastosowanie poprawnej metody, ale:
– popełnienie błędów rachunkowych prowadzących do błędnego wyniku liczbowego
lub
– podanie wyniku z błędną jednostką lub bez jednostki.
0 p. – za zastosowanie błędnej metody obliczenia albo brak rozwiązania.
Przykładowe rozwiązania
Sposób I
1 mol
1 mol
1 mol
2 mol
Sumaryczna liczba moli CO2
nCO2 = 5,6 dm322,4 dm3 ⋅ mol−1 = 0,25 mol
Liczba moli wydzielona w reakcji Ca(HCO3)2 ⸻ 4x
5x = 0,25 mol ⇒ x = 0,05 mola
Liczba moli CaCO3 = 0,05 mola
Ze stosunku molowego składników mieszaniny ⇒ 0,1 mola Ca(HCO3)2
Masa mieszaniny m = 0,05 mola · 100 g ⋅ mol−1 + 0,1 mol ·162 g ⋅ mol−1 = 21,2 g
Sposób II
n1
V1
n2
V2
n1n2 = 12
V1 + V2 = 5,6 dm3
(n1 + 2n2) · 22,4 dm3 = 5,6 dm3
n1 + 2n2 = 0,25
n2 = 2n1 ⇒ n1 + 4n1 = 0,25 ⇒ n1 = 0,25
mCaCO3 = 0,05 mol ⋅ 100 g ⋅ mol−1 = 5 g
mCa(HCO3)2 = 0,1 mol ⋅ 162 g ⋅ mol−1 = 16,2 g
m = 5 g + 16,2 g = 21,2 g
