Zadanie 7. (0–2)
Treść
W celu zbadania zawartości węglanu sodu w mieszaninie $\ce{Na2CO3}$ i $\ce{Na2SO4}$ próbkę tej mieszaniny o masie 12,5 g rozpuszczono w wodzie i dodano 150 cm3 kwasu solnego o stężeniu $c = 1{,}75\ \text{mol}\cdot\text{dm}^{-3}$.
Reakcja węglanu sodu z kwasem solnym przebiega zgodnie z równaniem:
$\ce{Na2CO3 + 2HCl -> 2NaCl + CO2 + H2O}$
Otrzymany roztwór ogrzano w celu całkowitego usunięcia wydzielającego się tlenku węgla(IV). Do ostudzonego roztworu dodawano w obecności wskaźnika wodny roztwór wodorotlenku sodu, aby zobojętnić nadmiar kwasu solnego. Na zobojętnienie zużyto 42,0 cm3 roztworu $\ce{NaOH}$ o stężeniu $c = 1{,}75\ \text{mol}\cdot\text{dm}^{-3}$.
Na podstawie obliczeń ustal stosunek masy $\ce{Na2CO3}$ do masy $\ce{Na2SO4}$ w badanej próbce.
Pokaż odpowiedź
Wymagania określone w podstawie programowej
II. Rozumowanie i zastosowanie nabytej wiedzy do rozwiązywania problemów. Zdający: 7) wykonuje obliczenia dotyczące praw chemicznych.
1. Atomy, cząsteczki i stechiometria chemiczna. Zdający: 7) wykonuje obliczenia […] dotyczące: liczby moli.
Zasady oceniania 2 pkt – zastosowanie poprawnej metody, poprawne wykonanie obliczeń oraz podanie wyniku. 1 pkt – zastosowanie poprawnej metody, wykonanie obliczeń oraz podanie wyniku, ale popełnienie błędów rachunkowych prowadzących do błędnego wyniku liczbowego ALBO – obliczenie poprawnych wartości masy składników mieszaniny. 0 pkt – zastosowanie błędnej metody albo brak rozwiązania.
Przykładowe rozwiązanie
Kwas $\ce{HCl}$ reaguje z zasadą $\ce{NaOH}$ w stosunku molowym 1 : 1.
Liczba moli zasady zużytej na zobojętnienie kwasu:
$n_{\text{z}} = c \cdot V = 1{,}75 \cdot 0{,}042 = 0{,}0735\ \text{mol} = n_{\text{k}}$
Liczba moli kwasu dodanego do mieszaniny:
$n_{\text{k1}} = 0{,}15 \cdot 1{,}75 = 0{,}2625\ \text{mol}$
Liczba moli kwasu, który uległ reakcji z węglanem sodu:
$n_{\text{k2}} = 0{,}2625 - 0{,}0735 = 0{,}189\ \text{mol}$
Z równania reakcji: 1 mol $\ce{Na2CO3}$ reaguje z 2 molami $\ce{HCl}$.
$M_{\ce{Na2CO3}} = 106\ \text{g}\cdot\text{mol}^{-1}$
106 g $\ce{Na2CO3}$ — 2 mol $\ce{HCl}$
$x$ g $\ce{Na2CO3}$ — 0,189 mol $\ce{HCl}$ $\Rightarrow$ $x = 10$ g $\ce{Na2CO3}$
12,5 − 10 = 2,5 g
$\dfrac{m_{\text{węglanu}}}{m_{\text{siarczanu}}} = \dfrac{10}{2{,}5} = \dfrac{4}{1}$