Zadanie 15.
Treść
Informacja do zadań 13.–16.
Kwas tiosiarkowy (kwas trioksotiosiarkowy) to związek o wzorze $\ce{H2S2O3}$. Wartości jego stałych dysocjacji wynoszą – odpowiednio – $\text{p}K_{a1} = 0{,}6$ i $\text{p}K_{a2} = 1{,}74$.
Jon $\ce{S2O3^2-}$ ma strukturę analogiczną do jonu $\ce{SO4^2-}$. Poniżej przedstawiono jeden z możliwych wzorów elektronowych opisujących strukturę tego anionu.
Kwas tiosiarkowy jest substancją nietrwałą, w przeciwieństwie do jego soli – tiosiarczanów. Tiosiarczan sodu można otrzymać w wyniku ogrzewania wodnego roztworu $\ce{Na2SO3}$ z zawiesiną koloidalnej siarki. Zachodzi wówczas reakcja opisana równaniem:
$\ce{Na2SO3(aq) + S(s) -> Na2S2O3(aq)}$
Ten związek krystalizuje z roztworu jako sól uwodniona.
Na podstawie: A. Bielański, Podstawy chemii nieorganicznej, Warszawa 2018; C. Housecroft, A.G. Sharpe, Inorganic chemistry, Harlow 2018.
W reakcji syntezy tiosiarczanu sodu z 1,26 g bezwodnego siarczanu(IV) sodu i nadmiaru siarki powstało 2,48 g uwodnionego tiosiarczanu sodu.
Oblicz masę wody hydratacyjnej zawartej w wydzielonym tiosiarczanie sodu. Wynik napisz w zaokrągleniu do 0,01 g. Następnie wyznacz i napisz wzór wydzielonego hydratu. Przyjmij, że wydajność reakcji otrzymywania tiosiarczanu sodu wynosi 100%.
Wzór hydratu: ………………………………………………………………………………………………………
Pokaż odpowiedź
Wymagania określone w podstawie programowej
I. Pozyskiwanie, przetwarzanie i tworzenie informacji. Zdający: 1) […] przetwarza informacje z różnorodnych źródeł […].
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.
I. Atomy, cząsteczki i stechiometria chemiczna. Zdający: 7) wykonuje obliczenia, z uwzględnieniem wydajności reakcji, dotyczące: liczby moli oraz mas substratów i produktów (stechiometria wzorów i równań chemicznych), po zmieszaniu substratów w stosunku stechiometrycznym i niestechiometrycznym.
Zasady oceniania: 2 pkt – zastosowanie poprawnej metody, poprawne wykonanie obliczeń oraz napisanie wzoru hydratu. 1 pkt – zastosowanie poprawnej metody, ale popełnienie błędów rachunkowych prowadzących do błędnego wzoru hydratu. ALBO – poprawne wykonanie obliczeń prowadzące do poprawnej liczby moli wody hydratacyjnej ale brak wzoru hydratu lub niepoprawny zapis wzoru. 0 pkt – zastosowanie błędnej metody obliczenia albo brak rozwiązania.
Przykładowe rozwiązanie
$1\ \text{mol}\ \ce{Na2SO3} \; \text{---} \; 126{,}04\ \text{g}$
$x\ \text{mol} \; \text{---} \; 1{,}26\ \text{g}$
$x = 0{,}010\ \text{mol}$
$1\ \text{mol}\ \ce{Na2SO3} \; \text{---} \; 158{,}1\ \text{g}\ \ce{Na2S2O3}$
$0{,}010\ \text{mol} \; \text{---} \; y\ \text{g}$
$y = 1{,}58\ \text{g bezwodnego produktu}$
masa wody w hydracie: $m = 2{,}48 - 1{,}58 = \mathbf{0{,}90\ \text{g}}$
liczba moli wody w hydracie: $0{,}05\ \text{mol}$
$0{,}01\ \text{mol}\ \ce{Na2S2O3} \; \text{---} \; 0{,}05\ \text{mol}\ \ce{H2O}$
$1\ \text{mol} \; \text{---} \; z$
$z = 5\ \text{mol} \; \Rightarrow$ wzór hydratu:
$\ce{Na2S2O3 . 5H2O}$
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.