Zadanie 11.1. (0–2)
Treść
W celu oznaczenia stężenia określonych jonów w roztworze należy strącić je całkowicie w postaci trudno rozpuszczalnego osadu, który po odsączeniu suszy się i praży do uzyskania stałej masy. Tę metodę stosuje się m.in. w oznaczaniu zawartości jonów żelaza(III) w badanej próbce.
W wyniku reakcji strącania jonów $\ce{Fe^3+}$ za pomocą nadmiaru jonów wodorotlenkowych z roztworu wydziela się uwodniony tlenek żelaza(III):
$\ce{2Fe^3+ + 6OH- -> Fe2O3.3H2O v}$
Wyodrębniony ilościowo osad praży się w temperaturze ok. 1000°C do uzyskania bezwodnego $\ce{Fe2O3}$.
Na podstawie: J. Minczewski, Z. Marczenko, Chemia analityczna, Warszawa 2022.
Aby oznaczyć stężenie jonów żelaza(III), z próbki roztworu o objętości $100\ \text{cm}^3$ całkowicie strącono uwodniony tlenek żelaza(III). Osad wyodrębniono ilościowo, przeniesiono do tygla i prażono do uzyskania stałej masy tlenku żelaza(III), równej 0,040 g.
Oblicz stężenie molowe jonów żelaza(III) w badanym roztworze.
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 […] dotyczące: liczby moli oraz mas substratów i produktów (stechiometria wzorów i równań chemicznych) […].
Zasady oceniania: 2 pkt – zastosowanie poprawnej metody, poprawne wykonanie obliczeń oraz podanie wartości liczbowej wyniku z poprawną jednostką. 1 pkt – zastosowanie poprawnej metody, ale popełnienie błędów rachunkowych prowadzących do błędnego wyniku liczbowego LUB podanie wyniku z inną jednostką ALBO – zastosowanie poprawnej metody, poprawne wykonanie obliczeń prowadzące do poprawnej liczby moli jonów żelaza(III), ale brak wartości albo niepoprawna wartość stężenia jonów żelaza(III) w próbce. 0 pkt – zastosowanie błędnej metody albo brak rozwiązania.
Przykładowe rozwiązanie:
1 mol $\ce{Fe2O3}$ – 159,7 g $x$ – 0,040 g $\Rightarrow$ $x = 0{,}00025$ (mol $\ce{Fe2O3}$)
1 mol $\ce{Fe2O3}$ – 2 mol $\ce{Fe^3+}$ 0,00025 mol $\ce{Fe2O3}$ – $y$ $\Rightarrow$ $y = 0{,}0005$ (mol $\ce{Fe^3+}$)
$c_{\ce{Fe^3+}} = \dfrac{0{,}0005}{0{,}1} = \mathbf{0{,}005\ mol\cdot dm^{-3}}$ ALBO $c_{\ce{Fe^3+}} = 5\cdot10^{-3}\ \text{mol}\cdot\text{dm}^{-3}$
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.