1. Strona główna
  2. Zadania maturalne z chemii
  3. Zbiór zadań CKE, Poziom rozszerzony (Formuła 2015)

Chemia - Zbiór zadań CKE, Poziom rozszerzony (Formuła 2015) - Zadanie 56.

Kategoria: Stechiometryczny stosunek reagentów Typ: Oblicz

W dwóch probówkach znajdowało się po 8 cm3 wodnego azotanu(V) srebra o stężeniu 0,1 mol · dm−3. Do probówki I dodano taką objętość wodnego roztworu chlorku sodu, która zawierała 29,25 mg NaCl, a do probówki II dodano 3 cm3 wodnego roztworu chlorku glinu o stężeniu 0,2 mol · dm−3. Przebieg doświadczenia zilustrowano poniższym schematem.

W obu probówkach zaszła reakcja chemiczna, którą można przedstawić za pomocą równania:

Ag+ + Cl− → AgCl↓

a)Wykonaj odpowiednie obliczenia i oceń, czy w obu probówkach nastąpiło całkowite strącenie jonów Ag+ w postaci osadu.

b)Oblicz masę osadu AgCl wydzielonego w probówce I.

Rozwiązanie

a)
(0-1)
Dane:
mNaCl = 29,25 mg
Vr AgNO3 = 8 cm3
cm AgNO3 = 0,1 mol · dm−3
Vr AlCl3 = 3 cm3
cm AgNO3 = 0,2 mol · dm−3
Szukane:
nNaCl, nAlCl3, nAgNO3

Rozwiązanie:

I sposób
Probówka I
Liczba moli AgNO3
nAgNO3 = cm · Vr
nAgNO3 = 0,1 mol · dm−3 · 0,008 dm3
nAgNO3 = 0,0008 mola

Liczba moli NaCl potrzebnych do całkowitego strącenia jonów Ag+
nAgNO3 = nNaCl
nNaCl = 0,0008 mola

Liczba moli NaCl wprowadzonych do roztworu

nNaCl = mM = 0,02925 g 58,5 g ⋅ mol−1 = 0,0005 mola

Liczba moli NaCl wprowadzonych do roztworu jest mniejsza od liczby moli NaCl potrzebnych do całkowitego strącenia jonów Ag+.

Probówka II
Liczba moli AgNO3
nAgNO3 = cm · Vr
nAgNO3 = 0,1 mol · dm−3 · 0,008 dm3
nAgNO3 = 0,0008 mola

Liczba moli AlCl3 potrzebnych do całkowitego strącenia jonów Ag+

3 mole0,0008 mola = 1 molx

x = nAgNO3 = 0,0002(6) mola

Liczba moli AlCl3 wprowadzonych do roztworu
nAgNO3 = cm · Vr
nAgNO3 = 0,2 mol · dm−3 · 0,003 dm3
nAgNO3 = 0,0006 mola

Liczba moli AlCl3 wprowadzonych do roztworu jest większa od liczby moli AlCl3 potrzebnych do całkowitego strącenia jonów Ag+.

II sposób
Probówka I
Liczba moli AgNO3
nAgNO3 = cm · Vr
nAgNO3 = 0,1 mol · dm−3 · 0,008 dm3
nAgNO3 = 0,0008 mola

Liczba moli NaCl potrzebnych do całkowitego strącenia jonów Ag+
nAgNO3 = nNaCl

1 mol AgNO3
0,0008 mola AgNO3
⸺
⸺
1 mol NaCl
x

x = nNaCl = 0,0008 mola

Liczba moli NaCl wprowadzonych do roztworu

1 mol NaCl
y
⸺
⸺
58,5 g NaCl
0,02925 g NaCl

y = nNaCl = 0,0005 mola

Liczba moli NaCl wprowadzonych do roztworu jest mniejsza od liczby moli NaCl potrzebnych do całkowitego strącenia jonów Ag+.

Probówka II
Liczba moli AgNO3
nAgNO3 = cm · Vr
nAgNO3 = 0,1 mol · dm−3 · 0,008 dm3
nAgNO3 = 0,0008 mola

Liczba moli AlCl3 potrzebnych do całkowitego strącenia jonów Ag+
3 mole AgNO3
0,0008 mola AgNO3
⸺
⸺
1 mol AlCl3
x

x = nAlCl3 = 0,0002(6) mola

Liczba moli AlCl3 wprowadzonych do roztworu
nAlCl3 = cm · Vr
nAlCl3 = 0,2 mol · dm−3 · 0,003 dm3
nAlCl3 = 0,0006 mol

Liczba moli AlCl3 wprowadzonych do roztworu jest większa od liczby moli AlCl3 potrzebnych do całkowitego strącenia jonów Ag+.

Odpowiedź: W probówce I nie nastąpiło całkowite strącenie jonów Ag+ w postaci osadu. W probówce II nastąpiło całkowite strącenie jonów Ag+ w postaci osadu.

b)
(0-1)
Dane:
mNaCl = 29,25 mg
Vr AgNO3 = 8 cm3
cm AgNO3 = 0,1 mol · dm−3
Vr AlCl3 = 3 cm3
cm AlCl3 = 0,2 mol · dm−3
Szukane:
nNaCl, nAlCl3 , nAgNO3

Rozwiązanie:

I sposób
Probówka I
Uwaga: Można skorzystać z liczby moli NaCl obliczonych w części a) zadania lub powtórzyć obliczanie liczby moli NaCl w tej części zadania.

Liczba moli AgNO3
nAgNO3 = cm · Vr
nAgNO3 = 0,1 mol · dm−3 · 0,008 dm3
nAgNO3 = 0,0008 mola

Liczba moli NaCl potrzebnych do całkowitego strącenia jonów Ag+
nAgNO3 = nNaCl
nNaCl = 0,0008 mola

Liczba moli NaCl wprowadzonych do roztworu

nNaCl = mM = 0,02925 g58,5 g ⋅ mol−1 = 0,0005 mola

Liczba moli NaCl wprowadzonych do roztworu jest mniejsza od liczby moli NaCl potrzebnych do całkowitego strącenia jonów Ag+.

Liczba moli AgCl
nAgCl = nNaCl wprowadzonych do roztworu
nAgCl = 0,0005 mola

Masa AgCl
mAgCl = n · M
mAgCl = 0,0005 mola · 143,5 g · mol−1
mAgCl = 0,07175 g = 71,75 mg

II sposób
Uwaga: Można skorzystać z liczby moli NaCl obliczonych w części a) zadania lub powtórzyć obliczanie liczby moli NaCl w tej części zadania.

Liczba moli AgNO3
nAgNO3 = cm · Vr
nAgNO3 = 0,1 mol · dm−3 · 0,008 dm3
nAgNO3 = 0,0008 mola

Liczba moli NaCl potrzebnych do całkowitego strącenia jonów Ag+
nAgNO3 = nNaCl

1 mol AgNO3
1 mol NaCl
⸺
⸺
0,0008 mol AgNO3
x

x = nNaCl = 0,0008 mola

Liczba moli NaCl wprowadzonych do roztworu

1 mol NaCl
58,5 g NaCl
⸺
⸺
y
0,02925 g NaCl

y = nNaCl = 0,0005 mola

Liczba moli NaCl wprowadzonych do roztworu jest mniejsza od liczby moli NaCl potrzebnych do całkowitego strącenia jonów Ag+.

Masa AgCl
nAgCl = nNaCl wprowadzonych do roztworu

58,5 g NaCl
143,5 g AgCl
⸺
⸺
0,02925 g NaCl
z

z = mAgCl = 0,07175 g = 71,75 mg

Odpowiedź: W probówce I wydzieliło się 71,75 mg (0,07175 g) osadu AgCl.

Wskazówki

a)
W celu dokonania oceny, czy w probówkach nastąpiło całkowite strącenie jonów Ag+ w postaci osadu, należy wykonać odpowiednie obliczenia. Na początku oblicz liczbę moli AgNO3 znajdującego się w roztworze (0,0008 mola) jako iloczyn stężenia molowego i objętości roztworu (wielkości dane w zadaniu). Następnie oblicz liczbę moli NaCl potrzebnego do całkowitego strącenia 0,0008 mola jonów Ag+ w postaci AgCl w probówce I (0,0008 mola) oraz liczbę moli AlCl3 potrzebnego do całkowitego strącenia 0,0008 mola jonów Ag+ w postaci AgCl w probówce II (0,0002(6) mola). Wielkości te można wyznaczyć z odpowiednich proporcji na podstawie stechiometrii reakcji, zauważając, że stosunki molowe: nAgCl : nNaCl = 1 : 1, a nAgCl : nAlCl3 = 3 : 1. W dalszej kolejności oblicz liczbę moli NaCl wprowadzonego do roztworu znajdującego się w probówce I (0,0005 mola) oraz liczbę moli AlCl3 wprowadzonego do roztworu znajdującego się w probówce II (0,0006 mola). W I sposobie tę liczbę moli NaCl można obliczyć jako iloraz masy i masy molowej, a w II sposobie – z odpowiedniej proporcji. Liczbę moli AlCl3 wprowadzonego do roztworu oblicz jako iloczyn stężenia molowego i objętości roztworu (wielkości dane w zadaniu). Następnie trzeba porównać liczbę moli NaCl i odpowiednio liczbę moli AlCl3 wprowadzonego do roztworu z liczbą moli NaCl i odpowiednio z liczbą moli AlCl3 potrzebnego do całkowitego strącenia 0,0008 mola AgNO3. Jeżeli liczba moli jonów Cl– wprowadzonych do roztworu jest większa (lub równa) od liczby moli potrzebnych do całkowitego strącenia jonów Ag+ w postaci AgCl, to nastąpi całkowite strącenie jonów Ag+ w postaci osadu. Porównanie to prowadzi do wniosku, że w probówce I nie nastąpiło całkowite strącenie jonów Ag+ w postaci osadu, a w probówce II nastąpiło całkowite strącenie jonów Ag+ w postaci osadu. Należy przyjąć poprawne zaokrąglenia wyników pośrednich i wyniku końcowego oraz pamiętać o podaniu wyniku z odpowiednią jednostką. Pamiętaj, że wynik zależy od przyjętych zaokrągleń.

b)
W celu obliczenia masy osadu wydzielonego w probówce I należy zauważyć, że liczba moli wydzielonego osadu AgCl jest równa liczbie moli NaCl wprowadzonego do roztworu, bo stosunek molowy nAgCl : n NaCl = 1 : 1, a liczba moli NaCl wprowadzonego do roztworu jest mniejsza od liczby moli NaCl potrzebnego do całkowitego strącenia jonów A+. Odpowiednia liczba moli NaCl obliczona została w części a) zadania. Jako że w roztworze znajdującym się w probówce I liczba moli NaCl jest równa 0,0005 mola, to liczba moli wydzielonego osadu AgCl również wynosi 0,0005 mola. Masę AgCl (0,07175 g = 71,75 mg) możesz obliczyć jako iloczyn liczby moli i masy molowej (I sposób) lub z odpowiedniej proporcji (II sposób). Masa rozpuszczonej soli w probówce I jest do zaniedbania, bo wartość ta jest znikoma. Należy przyjąć poprawne zaokrąglenia wyników pośrednich i wyniku końcowego oraz pamiętać o podaniu wyniku z odpowiednią jednostką. Pamiętaj, że wynik zależy od przyjętych zaokrągleń.