Chemia - Matura Maj 2018, Poziom rozszerzony (Formuła 2015) - Zadanie 23.

Kategoria: Stechiometryczny stosunek reagentów Typ: Oblicz

Do całkowitego spalenia 2,80 dm³ (odmierzonych w warunkach normalnych) mieszaniny zawierającej 60% objętościowych pewnego gazowego alkanu i 40% objętościowych metanu potrzeba 13,16 dm³ tlenu w przeliczeniu na warunki normalne. Reakcje całkowitego spalania metanu oraz dowolnego alkanu przebiegają zgodnie z równaniami:

CH₄ + 2O₂ → CO₂ + 2H₂O

C_nH_2n+2 + 3n + 12O₂ → nCO₂ + (n + 1) H₂O

Wykonaj niezbędne obliczenia i podaj wzór sumaryczny alkanu stanowiącego 60% objętości opisanej mieszaniny.

Rozwiązanie

Schemat punktowania
2 p. – za zastosowanie poprawnej metody, poprawne wykonanie obliczeń oraz podanie wzoru sumarycznego alkanu.
1 p. – zastosowanie poprawnej metody, ale:
– popełnienie błędów rachunkowych prowadzących do błędnego wzoru sumarycznego alkanu
lub
– niepodanie wzoru sumarycznego alkanu.
0 p. – za zastosowanie błędnej metody obliczenia albo brak rozwiązania.

Przykładowe rozwiązanie
Objętości alkanu i metanu w mieszaninie są równe:

V_{C_nH_2n+2} = 0,6 ⋅ 2,80 dm³ = 1,68 dm³

V_CH₄ = 0,4 ⋅ 2,80 dm³ = 1,12 dm³

Objętość tlenu potrzebnego do całkowitego spalania alkanu i metanu:

V_{O_2(g)} (C_nH_2n+2) = 3n + 12 ⋅ 1,68 dm³

V_{O_2(g)} (CH₄) = 2 ⋅ 1,12 dm³ = 2,24 dm³

Wiedząc, że zużyto 13,16 dm³ tlenu, można obliczyć liczbę atomów węgla w cząsteczce alkanu:

3n + 12 ⋅ 1, 68 + 2,24 = 13,16 ⇒ n = 4

Alkan ma wzór sumaryczny C₄H₁₀.