Chemia - Matura Maj 2020, Poziom rozszerzony (Formuła 2015) - Zadanie 14.
Zmieszano 100 cm3 wodnego roztworu Ba(OH)2 o stężeniu 0,2 mol∙dm−3 z 40 cm3 wodnego roztworu HCl o stężeniu 0,8 mol∙dm−3. W mieszaninie przebiegła reakcja opisana poniższym równaniem:
14.1. (0–2)
Oblicz pH powstałego roztworu w temperaturze 25°C. W obliczeniach przyjmij, że objętość tego roztworu jest sumą objętości roztworów Ba(OH)2 i HCl. Wynik końcowy zaokrąglij do drugiego miejsca po przecinku.
Obliczenia:
14.2. (0–1)
Wpisz do poniższej tabeli wartości stężenia molowego jonów baru i jonów chlorkowych w otrzymanym roztworze.
| [Ba2+ ], mol ∙ dm−3 | [Cl− ], mol ∙ dm−3 |
Rozwiązanie
14.1. (0–2)
Zasady oceniania
2 pkt – zastosowanie poprawnej metody, poprawne wykonanie obliczeń oraz podanie wyniku
jako wielkości niemianowanej z odpowiednią dokładnością.
1 pkt – zastosowanie poprawnej metody, ale:
– popełnienie błędów rachunkowych prowadzących do błędnego wyniku liczbowego.
LUB
– podanie wyniku z jednostką.
LUB
– podanie wyniku z niepoprawną dokładnością.
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.
Przykładowe rozwiązania
Rozwiązanie I:
Liczba moli jonów H+ i OH− w roztworach, które zmieszano:
nH+ = 0,04 dm3 · 0,8 mol · dm–3 = 0,032 mola
nOH− = 2 · 0,1 dm3 · 0,2 mol · dm–3 = 0,04 mola
Jonów OH− użyto w nadmiarze, po reakcji liczba moli i stężenie wynoszą:
nOH− = 0,04 mola – 0,032 mola = 0,008 mola
[OH−] = 0,008 mol0,14 dm−3 = 0,057 mol · dm–3
Obliczenie wartości pH roztworu:
pOH = –log[OH−] = –log(0,057) = –log(0,57 ·10–1) = –log0,57 – log10–1= 0,244 +1 = 1,244
pH + pOH = 14 ⇒ pH = 14 – pOH
pH = 14 – 1,244 = 12,756 = 12,76
Rozwiązanie II:
Liczba moli jonów H+ i OH− w roztworach, które zmieszano:
nH+ = 0,04 dm3 · 0,8 mol · dm–3 = 0,032 mola
nOH− = 2 · 0,1 dm3 · 0,2 mol · dm–3 = 0,04 mola
Jonów OH− użyto w nadmiarze, po reakcji liczba moli i stężenie wynoszą:
nOH− = 0,04 mola – 0,032 mola = 0,008 mola
[OH−] = 0,008 mol0,14 dm−3 = 0,057 mol · dm–3
[H+] ∙ [OH−] = 10−14
[H+] = 10−140,057 = 0,18 ∙ 10−12
Obliczenie wartości pH roztworu: pH = –log[H+] = –log(0,18 · 10–12) = –log0,18 – log10–12 = 0,745 +12 = 12,75
14.2. (0–1)
Zasady oceniania
1 pkt – poprawne uzupełnienie tabeli.
0 pkt – odpowiedź niepełna lub niepoprawna albo brak odpowiedzi.
Poprawna odpowiedź
| [Ba2+ ], mol ∙ dm−3 | [Cl− ], mol ∙ dm−3 |
| 0,143 | 0,229 |
Uwaga: Podanie wartości stężenia molowego jonów z mniejszą dokładnością (z poprawnym zaokrągleniem) nie skutkuje utratą punktu.
