Zadanie 10.1. (0–2)
Treść
Wodorotlenki metali ciężkich są nietrwałe i łatwo ulegają rozkładowi. W celu zbadania jednej z takich reakcji przeprowadzono następujące doświadczenie: w warunkach beztlenowych z roztworu $\ce{FeCl2}$ wytrącono wodorotlenek żelaza(II). Po pewnym czasie stwierdzono, że z mieszaniny poreakcyjnej wydziela się bezbarwny gaz, który zapala się wybuchowo. Po ustaniu objawów reakcji jej stały produkt odsączono i całkowicie usunięto z niego wodę. Badanie składu tego związku wykazało, że jest to tlenek, zawierający 72,36 % masowych żelaza.
Na podstawie: M. Ma, Y. Zhang, Z. Gou i N. Gu, Nanoscale Research Letters, 8 (2013) 16.
Na podstawie obliczeń ustal wzór otrzymanego tlenku żelaza.
Pokaż odpowiedź
Wymagania określone w podstawie programowej
I. Pozyskiwanie, przetwarzanie i tworzenie informacji. Zdający: 1) pozyskuje i przetwarza informacje z różnorodnych źródeł.
II. Rozumowanie i zastosowanie nabytej wiedzy do rozwiązywania problemów. Zdający: 7) wykonuje obliczenia dotyczące praw chemicznych.
I. Atomy, cząsteczki i stechiometria chemiczna. Zdający: 5) ustala wzór empiryczny i rzeczywisty związku chemicznego (nieorganicznego i organicznego) na podstawie jego składu (wyrażonego np. w procentach masowych) […].
VII. Systematyka związków nieorganicznych. Zdający: 9) opisuje typowe właściwości […] wodorotlenków […]; projektuje […] odpowiednie doświadczenia; pisze odpowiednie równania reakcji.
Zasady oceniania 2 pkt – zastosowanie poprawnej metody, poprawne wykonanie obliczeń i podanie wzoru tlenku. 1 pkt – zastosowanie poprawnej metody, ale popełnienie błędów rachunkowych prowadzących do błędnego wzoru tlenku ALBO – zastosowanie poprawnej metody, poprawne wykonanie obliczeń ale nie podanie wzoru tlenku. 0 pkt – odpowiedź niespełniająca powyższych kryteriów albo brak odpowiedzi.
Przykładowe rozwiązanie
W 100 g tlenku znajduje się 72,36 g Fe oraz 27,64 g O.
Liczba moli Fe i O w tej masie:
$n_{\ce{Fe}} = \dfrac{72{,}36\ \text{g}}{55{,}85\ \text{g}\cdot\text{mol}^{-1}} = 1{,}296\ \text{mol}$
$n_{\ce{O}} = \dfrac{27{,}64\ \text{g}}{16\ \text{g}\cdot\text{mol}^{-1}} = 1{,}728\ \text{mol}$
Stosunek liczby moli żelaza do tlenu:
$n_{\ce{Fe}} : n_{\ce{O}} = 1{,}296 : 1{,}728 \cong 3 : 4 \ \Rightarrow\ $ Wzór tlenku: $\ce{Fe3O4}$