Chemia - Matura Maj 2019, Poziom rozszerzony (Formuła 2015) - Zadanie 17.
Gazowy chlorowodór można otrzymać w wyniku działania stężonego kwasu siarkowego(VI) na stałe chlorki, np. w reakcjach opisanych równaniami:
2NaCl + H2SO4 → Na2SO4 + 2HCl
CaCl2 + H2SO4 → CaSO4 + 2HCl
Sporządzono 150 g mieszaniny zawierającej tylko NaCl i CaCl2, na którą podziałano stężonym kwasem siarkowym(VI) użytym w nadmiarze. W wyniku tego procesu otrzymano 58,24 dm3 chlorowodoru (w warunkach normalnych).
Oblicz skład wyjściowej mieszaniny w procentach masowych. Przyjmij, że obie reakcje przebiegły z wydajnością równą 100%.
Rozwiązanie
Schemat punktowania
2 p. – za zastosowanie poprawnej metody, poprawne wykonanie obliczeń oraz podanie wyniku
w procentach masowych.
1 p. – za zastosowanie poprawnej metody, ale
– popełnienie błędów rachunkowych prowadzących do błędnego wyniku liczbowego.
lub
– niepodanie wyniku w procentach masowych (z błędną jednostką).
0 p. – za zastosowanie błędnej metody obliczenia albo brak rozwiązania.
Uwagi:
- Należy zwrócić uwagę na zależność wyniku końcowego od przyjętych zaokrągleń wyników pośrednich. Za poprawny należy uznać każdy wynik będący konsekwencją zastosowanej poprawnej metody i poprawnych obliczeń.
- Za rozwiązanie, w którym zdający obliczy masę chlorku wapnia i masę chlorku sodu, ale nie obliczy zawartości (w procentach masowych) tych soli w mieszaninie, należy przyznać 0 pkt.
Poprawne rozwiązania
Rozwiązanie 1.
MNaCl = 58,5 g ⋅ mol−1 MCaCl2 = 111 g ⋅ mol−1
y moli CaCl2
⸺
2y moli HCl
nHCl = 58,24 dm322,4 dm3 ⋅ mol−1 = 2,6 mola
x · 58,5 + y · 111 = 150
x + 2y = 2,6 ⇒ x = 2,6 – 2y
(2,6 – 2y) · 58,5 + y · 111 = 150
y = 0,35 mol ⇒ mCaCl2 = 38,85 g ⇒ % mas. CaCl2 = 25,9(%)
x = 1,9 mol ⇒ mNaCl = 111,15 g ⇒ % mas. NaCl = 74,1(%)
Rozwiązanie 2.
MNaCl = 58,5 g ⋅ mol−1 MCaCl2 = 111 g ⋅ mol−1
x – masa NaCl w mieszaninie
y – masa CaCl2 w mieszaninie
x + y = 150
nHCl = 58,24 dm322,4 dm3 ⋅ mol−1 = 2,6 mola
x58,5 + 2(150 − x)111 = 2,6 mola
0,017x – 0,018x = 2,6 – 2,7
0,001x = 0,1 ⇒ x = 100 g, y = 50 g
% mas. CaCl2 = 33,3(%)
% mas. NaCl = 66,7(%)
