Zadanie 16. (0–3)
Treść
Mosiądze to stopy miedzi i cynku, w których zawartość cynku stanowi do 40 % masy stopu. Brąz cynowy to stop miedzi i cyny, w którym masa cyny nie przekracza 20 %.
Na podstawie: W. Mizerski, Tablice chemiczne, Warszawa 2013.
W celu identyfikacji pewnego stopu miedzi poddano analizie jego próbkę o masie 3,712 g, którą rozpuszczono w kwasie azotowym(V). Otrzymany roztwór przeniesiono do kolby miarowej, uzupełniono wodą do 500 cm3 i wymieszano.
Z tak otrzymanego roztworu pobrano pipetą 25,0 cm3, wprowadzono do kolby i dodano nadmiar wodnego roztworu jodku potasu. Zaszła reakcja chemiczna zilustrowana równaniem:
$\ce{2Cu^2+ + 4I- -> 2CuI + I2}$
Ilość wydzielonego jodu oznaczono metodą miareczkowania roztworem tiosiarczanu(VI) sodu ($\ce{Na2S2O3}$). Przebiegła reakcja opisana równaniem:
$\ce{I2 + 2S2O3^2- -> 2I- + S4O6^2-}$
Zużyto 17,80 cm3 wodnego roztworu tiosiarczanu(VI) sodu o stężeniu 0,1175 mol·dm−3.
Oblicz, jaki procent masy badanego stopu stanowi miedź. Rozstrzygnij, czy ten stop jest brązem czy mosiądzem.
Pokaż odpowiedź
Wymagania określone w podstawie programowej
II. Rozumowanie i zastosowanie nabytej wiedzy do rozwiązywania problemów. Zdający: 5) wykorzystuje wiedzę i dostępne informacje do rozwiązywania problemów chemicznych […]; 7) wykonuje obliczenia dotyczące praw chemicznych.
III. Opanowanie czynności praktycznych. Zdający: 2) projektuje […] doświadczenia chemiczne […], formułuje […] wnioski […].
I. Atomy, cząsteczki i stechiometria chemiczna. Zdający: 1) stosuje pojęcia: […] mol […]; 6) dokonuje interpretacji jakościowej i ilościowej równania reakcji w ujęciu molowym […]; 7) wykonuje obliczenia […].
5. Roztwory i reakcje. Zdający: 2) wykonuje obliczenia […] z zastosowaniem pojęć: stężenie procentowe lub molowe […].
Zasady oceniania 3 pkt – zastosowanie poprawnej metody, tj. wykorzystanie związku między danymi w zadaniu a szukaną zawartością miedzi w stopie, poprawne wykonanie obliczeń i podanie wyniku w procentach oraz napisanie poprawnego rozstrzygnięcia. 2 pkt – zastosowanie poprawnej metody, tj. wykorzystanie związku między danymi w zadaniu a szukaną zawartością miedzi w stopie, poprawne wykonanie obliczeń i podanie wyniku w procentach oraz błędne rozstrzygnięcie albo brak rozstrzygnięcia. ALBO – zastosowanie poprawnej metody, tj. wykorzystanie związku między danymi w zadaniu a szukaną zawartością miedzi w stopie, poprawne wykonanie obliczeń, ale niepodanie wyniku w procentach (z błędną jednostką) oraz napisanie poprawnego rozstrzygnięcia. 1 pkt – zastosowanie poprawnej metody, tj. wykorzystanie związku między danymi a szukaną zawartością miedzi w stopie, ale popełnienie błędów rachunkowych prowadzących do błędnego wyniku liczbowego oraz niepoprawne rozstrzygnięcie (wskazanie brązu cynowego) albo brak rozstrzygnięcia ALBO – zastosowanie poprawnej metody, poprawne wykonanie obliczeń prowadzących do wyznaczenia poprawnej wartości masy lub poprawnej wartości liczby moli miedzi w 500 cm3 roztworu. 0 pkt – zastosowanie błędnej metody obliczenia albo brak rozwiązania.
Rozwiązanie
Liczba moli tiosiarczanu: $n_1 = 0{,}0178\ \text{dm}^3 \cdot 0{,}1175\ \text{mol}\cdot\text{dm}^{-3} = 0{,}00209\ \text{mol}$
Liczba moli wydzielonego jodu: $n_2 = 0{,}5 \cdot 0{,}00209\ \text{mol} = 0{,}001045\ \text{mol}$
Liczba moli Cu w badanej próbce: $n_3 = 2 \cdot 0{,}001045\ \text{mol} = 0{,}00209\ \text{mol}$
25,0 cm3 — 0,00209 mol
500 cm3 — x to x = 0,0418 mol Cu w stopie
Masa Cu w stopie: $m = 0{,}0418\ \text{mol} \cdot 63{,}55\ \text{g}\cdot\text{mol}^{-1} = 2{,}656\ \text{g}$
Zawartość procentowa miedzi w stopie: $z = 2{,}656\ \text{g} : 3{,}712\ \text{g} \cdot 100\% = $ 72 (%)
Rozstrzygnięcie: (Badany stop to) mosiądz.
Uwaga 1.: Należy zwrócić uwagę na zależność wyniku liczbowego od przyjętych zaokrągleń. Za poprawny należy uznać każdy wynik będący konsekwencją zastosowanej poprawnej metody i poprawnych obliczeń.