Zadanie 8. (0–2)
Treść
W celu otrzymania kwasu bromowodorowego przeprowadzono doświadczenie z użyciem zestawu, który zilustrowano rysunkiem obok.
Do kolby stożkowej zawierającej 9,5 g czystego stałego bromku potasu wprowadzono kroplami pewną ilość stężonego kwasu siarkowego(VI). Zaszła reakcja opisana poniższym równaniem.
$\ce{KBr + H2SO4 -> KHSO4 + HBr}$
W wyniku całkowitego pochłonięcia wydzielonego bromowodoru otrzymano w cylindrze 80 cm3 kwasu bromowodorowego. Z tego roztworu pobrano próbkę 1,0 cm3, którą rozcieńczono wodą. Do jej zobojętnienia zużyto 6,9 cm3 roztworu wodorotlenku potasu o pH = 13.
Oblicz, jaka część użytego w doświadczeniu KBr uległa reakcji z H2SO4. Wynik podaj w procentach.
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: 1) […] wyjaśnia przebieg procesów 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 […] po zmieszaniu substratów w stosunku stechiometrycznym i niestechiometrycznym.
V. Roztwory. Zdający: 2) wykonuje obliczenia […] z zastosowaniem pojęć: stężenie […] molowe […].
VI. Reakcje w roztworach wodnych. Zdający: 3) interpretuje wartości pKw, pH […]; 4) wykonuje obliczenia z zastosowaniem pojęć: […] pH, iloczyn jonowy wody […].
Zasady oceniania 2 pkt – zastosowanie poprawnej metody, tj. wykorzystanie związku między danymi w zadaniu a szukaną w zadaniu, poprawne wykonanie obliczeń i podanie wyniku. 1 pkt – zastosowanie poprawnej metody, ale popełnienie błędów obliczeniowych ALBO – zastosowanie poprawnej metody prowadzącej do obliczenia poprawnych wartości liczby moli KBr lub HBr albo poprawnych wartości masy KBr lub HBr w 80 cm3 roztworu. 0 pkt – zastosowanie błędnej metody albo brak rozwiązania.
Przykładowe rozwiązania
Sposób 1.
$[\ce{OH-}] = 10^{-1}\ \text{mol}\cdot\text{dm}^{-3} = 0{,}1\ \text{mol}\cdot\text{dm}^{-3}$
$n_{\ce{KOH}} = c \cdot V = 0{,}00069\ \text{mol}$
$n_{\ce{KOH}} = n_{\ce{HBr}} = 0{,}00069\ \text{mol}$ (liczba moli HBr w 1 cm3 roztworu)
$n_{\ce{HBr}} = 80 \cdot 0{,}00069 = 0{,}0552\ \text{mol}$ (liczba moli HBr w 80 cm3 roztworu)
$n_{\ce{HBr}} = n^{k}_{\ce{KBr}} = 0{,}0552\ \text{mol}$
$m^{k}_{\ce{KBr}} = 119\ \text{g}\cdot\text{mol}^{-1} \cdot 0{,}0552\ \text{mol} = 6{,}57\ \text{g}$
$\%\ce{KBr} = \dfrac{m^{k}_{\ce{KBr}}}{m^{p}_{\ce{KBr}}} = \dfrac{6{,}57}{9{,}5} = 0{,}692 = $ 69,2 (%)
Sposób 2.
$n_{\ce{KOH}} = n_{\ce{HBr}} = 0{,}00069\ \text{mol}$ (liczba moli HBr w 1 cm3 roztworu)
$n_{\ce{HBr}} = 80 \cdot 0{,}00069 = 0{,}0552\ \text{mol}$ (liczba moli HBr w 80 cm3 roztworu)
$n_{\ce{HBr}} = n^{k}_{\ce{KBr}} = 0{,}0552\ \text{mol}$
$n^{p}_{\ce{KBr}} = \dfrac{9{,}5\ \text{g}}{119\ \text{g}\cdot\text{mol}^{-1}} = 0{,}0798\ \text{mol}$
$\%\ce{KBr} = \dfrac{n^{k}_{\ce{KBr}}}{n^{p}_{\ce{KBr}}} = \dfrac{0{,}0552\ \text{mol}}{0{,}0798\ \text{mol}} = 0{,}692 = $ 69,2 (%)
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.