Chemia - Matura Maj 2023, Poziom rozszerzony (Formuła 2023) - Zadanie 12.
W celu określenia zawartości węglanu wapnia w mieszaninie dwóch soli, zawierającej również węglan magnezu, próbkę tej mieszaniny o masie 2,84 g roztworzono w kwasie. Podczas analizy przebiegły reakcje chemiczne:
CaCO3 (s) + 2H3O+ (aq) → Ca2+ (aq) + CO2 (g) + 3H2O (c)
MgCO3 (s) + 2H3O+ (aq) → Mg2+ (aq) + CO2 (g) + 3H2O (c)
W wyniku zachodzących reakcji otrzymano 672 cm3 tlenku węgla(IV) w przeliczeniu na warunki normalne.
Oblicz wyrażoną w procentach masowych zawartość CaCO3 w badanej próbce mieszaniny.
Rozwiązanie
Zasady oceniania
2 pkt – zastosowanie poprawnej metody rozwiązania prowadzącej do obliczenia zawartości
CaCO3 w mieszaninie, poprawne wykonanie obliczeń oraz podanie wyniku
w procentach.
1 pkt – zastosowanie poprawnej metody rozwiązania, ale:
▪ popełnienie błędów rachunkowych
LUB
▪ niepodanie wyniku w procentach (z błędną jednostką).
ALBO
– poprawne obliczenie wartości masy albo liczby moli węglanu wapnia w mieszaninie.
0 pkt – zastosowanie błędnej metody albo brak rozwiązania.
Przykładowe rozwiązania
Sposób 1.
𝑀CaCO3 = 100,09 g ∙ mol–1
𝑀MgCO3 = 84,32 g ∙ mol–1
672 ∙ 10–322,4 = 0,030 mol CO2
% CaCO3 = 1,97 g2,84 g ∙ 100% = 𝟔𝟗,𝟒 (%)
Sposób 2.
𝑀CaCO3 = 100 g ∙ mol–1
𝑀MgCO3 = 84 g ∙ mol–1
𝑥 – liczba moli CaCO3 𝑦 – liczba moli MgCO3
672 ∙ 10–322,4 = 0,030 mol CO2
% CaCO3 = 100 g ∙ mol–1 ∙ 0,02 mol2,84 g ∙ 100% = 𝟕𝟎,𝟒 (%)
Sposób 3.
𝑀CaCO3 = 100 g ∙ mol–1
𝑀MgCO3 = 84 g ∙ mol–1
𝑥 g CaCO3
⸺
𝑦 dm3 CO2
(2,84 – 𝑥) g MgCO3
⸺
(0,672 – 𝑦) dm3 CO2
𝑥 = 2 g 𝑦 = 0,448 dm3
% CaCO3 = 2 g2,84 g ∙ 100% = 𝟕𝟎,𝟒 (%)
Sposób 4.
672 ∙ 10–322,4 = 0,030 mol CO2
0 % CaCO3 ⇒ 𝑛CO2 = 2,8484 = 0,0338 mol
100% CaCO3 ⇒ 𝑛CO2 = 2,84100 = 0,0284 mol
% CaCO3 ≅ 𝟕𝟎 (%)
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.
