Chemia - Matura Maj 2020, Poziom rozszerzony (nowy) - Zadanie 9.

Kategoria: Roztwory i reakcje w roztworach wodnych - ogólne Typ: Oblicz

Węglan sodu jest solą dość dobrze rozpuszczalną w wodzie. Podczas ochładzania jej gorącego roztworu nie powstaje sól bezwodna, ale wydzielają się hydraty, których skład zależy od temperatury. W temperaturze 20°C w równowadze z roztworem nasyconym pozostaje dekahydrat o wzorze Na2CO3∙10H2O. Rozpuszczalność dekahydratu węglanu sodu w wodzie w tej temperaturze jest równa 21,5 g w 100 g wody.

Na podstawie: W. Mizerski, Tablice chemiczne, Warszawa 1997.

Oblicz rozpuszczalność węglanu sodu (wyrażoną w gramach substancji na 100 gramów wody) w opisanych warunkach w przeliczeniu na sól bezwodną.

Obliczenia:

Odpowiedź: Rozpuszczalność = g soli bezwodnej w 100 g wody.

Rozwiązanie: 

Zasady oceniania
2 pkt – zastosowanie poprawnej metody, poprawne wykonanie obliczeń oraz podanie wartości liczbowej wyniku (w gramach w 100 g wody).
1 pkt – zastosowanie poprawnej metody, ale:
– popełnienie błędów rachunkowych prowadzących do błędnego wyniku liczbowego.
LUB
– podanie wyniku liczbowego w innej jednostce niż gramy.
0 pkt – zastosowanie błędnej metody obliczenia albo brak rozwiązania.

Uwaga: Należy zwrócić uwagę na zależność wyniku liczbowego od przyjętych zaokrągleń.

Przykładowe rozwiązania

Rozwiązanie I:

W temperaturze 20°C

21,5 g soli uwodnionej ⸺ 100 g wody ⸺ 121,5 g roztworu
x g soli bezwodnej ⸻⸻⸻⸻ 121,5 g roztworu

MNa2CO3 = 106 g ⋅ mol−1 i MNa2CO3 ⋅ 10H2O = 286 g ⋅ mol−1

1 mol soli bezwodnej ⸻ 1 mol dekahydratu
106 g soli bezwodnej ⸻ 286 g dekahydratu
x g soli bezwodnej ⸻ 21,5 g dekahydratu

x = 106 g ⋅ 21,5 g286 g = 7,97 g soli bezwodnej w 121,5 g roztworu

7,97 g soli bezwodnej w (121,5 g – 7,97 g) = 113,53 g wody

7,97 g soli bezwodnej ⸻ 113,53 g wody
S g soli bezwodnej ⸻ 100 g wody

S = 7,97 g ⋅ 100 g 113,53 g7 ( g) (w 100 g wody)

(Odpowiedź: Rozpuszczalność = 7 g soli bezwodnej w 100 g wody)

Rozwiązanie II:

W temperaturze 20°C
MNa2CO3 = 106 g ⋅ mol−1 i MNa2CO3 ⋅ 10H2O = 286 g ⋅ mol−1

% masy soli bezwodnej w dekahydracie:

% Na2CO3 = MNa2CO3MNa2CO3 ⋅ 10H2O ∙ 100% = 106286 ∙ 100% = 37,06%

masa soli bezwodnej w 21,5 g dekahydratu:

mNa2CO3 = 21,5 g ⋅ 37,06% = 21,5 g ⋅ 0,3706 = 7,968 g ≈ 8,0 g

masa wody w 21,5 g dekahydratu:
mH2O = 21,5 g − 8,0 g = 13,5 g ⇒
8,0 g soli bezwodnej przypada na (100 g + 13,5 g) = 113,5 g wody

8,0 g Na2CO3 ⸻ 113,5 g H2O
x g Na2CO3 ⸻ 100 g H2O

x = 8,0 g ⋅ 100 g 113,5 g = 7,0 (g) (w 100 g wody)

(Odpowiedź: Rozpuszczalność = 7,0 g soli bezwodnej w 100 g wody)