Zadanie 12.
Treść
Informacja do zadań 11.–12.
Azotki berylowców, o wzorze ogólnym $\ce{Me3N2}$ ($\text{Me}$ – atom berylowca), powstają w trakcie ogrzewania tych metali w atmosferze azotu. Są to związki o budowie jonowej składające się z kationów metali i anionów azotkowych $\ce{N^3-}$.
W wyniku spalania magnezu w powietrzu powstają dwa związki o stałym stanie skupienia: tlenek magnezu i azotek magnezu. Te reakcje można opisać równaniami:
$\ce{2Mg + O2 -> 2MgO}$
$\ce{3Mg + N2 -> Mg3N2}$
Azotek magnezu reaguje z wodą zgodnie z poniższym równaniem:
$\ce{Mg3N2 + 6H2O -> 3Mg(OH)2 + 2NH3}$
Przeprowadzono następujące doświadczenie: próbkę magnezu spalono w powietrzu i otrzymano $0{,}15$ g mieszaniny tlenku i azotku magnezu. W reakcji tej mieszaniny z wodą wydzielił się gaz o objętości równej $4{,}7\ \text{cm}^3$ w przeliczeniu na warunki normalne.
Oblicz, jaki procent masy mieszaniny tlenku i azotku magnezu stanowi $\ce{MgO}$. Przyjmij, że reakcja wydzielania gazu zaszła z wydajnością równą $100\%$.
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: 6) wykonuje obliczenia […] 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 podanie poprawnej wartości liczbowej wyniku. 1 pkt – zastosowanie poprawnej metody, ale popełnienie błędów rachunkowych prowadzących do błędnego wyniku liczbowego ALBO – zastosowanie poprawnej metody i obliczenie wartości masy tlenku magnezu. 0 pkt – zastosowanie błędnej metody obliczenia albo brak rozwiązania.
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.
Rozwiązanie
$n_{\ce{NH3}} = \dfrac{0{,}0047\ \text{dm}^3}{22{,}4\ \text{dm}^3 \cdot \text{mol}^{-1}} = 0{,}00021\ \text{mol}$
1 mol $\ce{Mg3N2}$ ———— 2 mol $\ce{NH3}$
$x$ mol ———— $0{,}00021$ mol
$x = 0{,}0001\ \text{mol}\ \ce{Mg3N2}$
$m_{\ce{Mg3N2}} = 0{,}0001\ \text{mol} \cdot 100{,}95\ \text{g} \cdot \text{mol}^{-1} = 0{,}0101\ \text{g}$
$m_{\ce{MgO}} = 0{,}15\ \text{g} - 0{,}0101\ \text{g} = 0{,}1399\ \text{g}$
$\%\ \ce{MgO} = \dfrac{0{,}1399\ \text{g}}{0{,}15\ \text{g}} \cdot 100\% = 93{,}3\ (\%)$