Chemia - Matura Maj 2016, Poziom rozszerzony (Formuła 2007) - Zadanie 26.
Próbkę 0,86 grama pewnego alkanu poddano całkowitemu spaleniu, a cały otrzymany w tej reakcji tlenek węgla(IV) pochłonięto w wodzie wapiennej, w której zaszła reakcja zgodnie z równaniem:
CO2 + Ca(OH)2 → CaCO3 + H2O
Otrzymany osad ważył po wysuszeniu 6 gramów.
Ustal wzór sumaryczny tego alkanu. W obliczeniach zastosuj wartości masy molowej reagentów zaokrąglone do jedności.
Rozwiązanie
Schemat punktowania
2 p. – za zastosowanie poprawnej metody, poprawne wykonanie obliczeń oraz podanie wzoru
sumarycznego alkanu spełniającego warunki zadania.
1 p. – za zastosowanie poprawnej metody, ale:
– popełnienie błędów rachunkowych prowadzących do błędnego wzoru sumarycznego
lub
– podanie błędnego wzoru alkanu lub brak wzoru.
0 p. – za zastosowanie błędnej metody obliczenia albo brak rozwiązania.
Przykładowe rozwiązania
Sposób I
MCaCO3 = (40 + 12 + 3 ⋅ 16) g ⋅ mol−1 = 100 g ⋅ mol−1
xC = xCO2 = xCaCO3 = mCaCO3MCaCO3 = 6 g100 g ⋅ mol−1 = 0,06 mola
CnH2n+2 + 3n + 12 O2 → nCO2 + (n + 1)H2O ⇒
xn = mM i M = 12n + (2n + 2) = 14n + 2 i m = 0,86 g
więc 0,06 mola = 0,86 g ⋅ n(14n + 2) g ⋅ mol−1 ⇒ n = 6 ⇒ C6H14
Sposób II
Wzór ogólny alkanu: CnH2n+2
MCaCO3 = (40 + 12 + 3 ⋅ 16) g ⋅ mol−1 = 100 g ⋅ mol−1
nC = nCO2 = nCaCO3 = mCaCO3MCaCO3 = 6 g100 g ⋅ mol−1 = 6 ⋅ 10−2 mol
mC = nC ⋅ MC = 6 ⋅10−2 mol ⋅12 g ⋅ mol−1 = 72 ⋅ 10−2 g = 0,72 g
mH = malkanu − mC = 0,86 g − 0,72 g = 0,14 g
nH = mHMH = 0,14 g1 g ⋅ mol−1 = 0,14 mol = 14 ⋅ 10−2 mol
nCnH = 6 ⋅ 10−2 mol14 ⋅10−2 mol ⇒ nCnH = 614 i nH = 2nC + 2
nC = 6nH14 = 6(2nC + 2)14 = 12nC + 1214 ⇒ 14nC = 12nC + 12 ⇒
2nC = 12 ⇒ nC = 6 i nH = 2nC + 2 = 2 ⋅ 6 + 2 = 14 ⇒ C6H14
Sposób III
MCaCO3 = (40 + 12 + 3 ⋅ 16) g ⋅ mol−1 = 100 g ⋅ mol−1
xC = xCO2 = xCaCO3 = mCaCO3MCaCO3 = 6 g100 g ⋅ mol−1 = 0,06 mola
6 moli C w 86 g alkanu ⇒ nH = 86 g − 72 g1 g ⋅ mol−1 = 14 mol ⇒ C6H14
