Zadanie 15.2. (0–1)
Treść
Informacja do zadań 14.–15.
Wprowadzenie $\ce{CO2}$ do roztworu pozostającego w równowadze z osadem węglanów powoduje ich przemianę w lepiej rozpuszczalne wodorowęglany.
Stężenie $\ce{CO2}$ w roztworze zwiększa się wraz ze wzrostem ciśnienia tego gazu w mieszaninie gazów (np. w powietrzu) nad roztworem. W tabeli przedstawiono stężenie jonów $\ce{Ca^2+}$ w roztworze pozostającym w równowadze z osadem węglanu wapnia w zależności od ciśnienia $\ce{CO2}$ w mieszaninie gazów nad roztworem (w temperaturze $T$).
| ciśnienie $\ce{CO2}$, kPa | 0,0 | 0,032 | 1,0 |
|---|---|---|---|
| stężenie jonów $\ce{Ca^2+}$, $\text{mol} \cdot \text{dm}^{-3}$ | $2{,}53 \cdot 10^{-5}$ | $8{,}68 \cdot 10^{-4}$ | $2{,}73 \cdot 10^{-3}$ |
Na podstawie: A. M. Trzeciak, Wstęp do chemii nieorganicznej środowiska, Wrocław 1995.
Węglan ołowiu(II) jest białym ciałem stałym. Przeprowadzono doświadczenie, w którym do dwóch probówek dodano niewielką ilość węglanu ołowiu(II) oraz wodę i otrzymano zawiesinę.
Do drugiej probówki dodano niewielką ilość świeżo przygotowanego wodnego roztworu $\ce{KI}$ i nie zaobserwowano żadnych zmian. Następnie przez zawiesinę znajdującą się w tej probówce przepuszczono $\ce{CO2}$. Wygląd zawartości probówki po zakończeniu doświadczenia pokazano na zdjęciu.
Napisz w formie jonowej skróconej równanie reakcji, której rezultat pokazano na zdjęciu. Wyjaśnij, dlaczego zmiany wyglądu zawartości probówki zaobserwowano dopiero po przepuszczeniu tlenku węgla(IV) przez zawiesinę $\ce{PbCO3}$. W odpowiedzi uwzględnij zmiany stężenia drobin będące konsekwencją wpływu $\ce{CO2}$ na proces rozpuszczania węglanu.
Równanie reakcji: …
Wyjaśnienie: …
Pokaż odpowiedź
Wymagania określone w podstawie programowej
II. Rozumowanie i zastosowanie nabytej wiedzy do rozwiązywania problemów. Zdający: 1) opisuje właściwości substancji i wyjaśnia przebieg procesów chemicznych; 5) wykorzystuje wiedzę i dostępne informacje do rozwiązywania problemów chemicznych […].
III. Opanowanie czynności praktycznych. Zdający: 2) projektuje doświadczenia chemiczne, […] formułuje […] wyjaśnienia; 3) stosuje elementy metodologii badawczej ([…] formułuje hipotezy).
VI. Reakcje w roztworach wodnych. Zdający: 3) interpretuje wartości […] $K_s$.
VII. Systematyka związków nieorganicznych. Zdający: 7) projektuje doświadczenia pozwalające otrzymać różnymi metodami: […] sole; pisze odpowiednie równania reakcji.
Zasady oceniania 1 pkt – poprawne napisanie we właściwej formie równania reakcji oraz poprawne wyjaśnienie. 0 pkt – odpowiedź niespełniająca powyższego kryterium albo brak odpowiedzi.
Rozwiązanie
Równanie reakcji:
$\ce{Pb^2+ + 2I- -> PbI2}$
Wyjaśnienie: Po przepuszczeniu $\ce{CO2}$ przez zawiesinę zwiększa się stężenie kationów ołowiu(II) (ponieważ osad węglanu ołowiu(II) się rozpuszcza) i w konsekwencji zostaje przekroczona wartość iloczynu rozpuszczalności $\ce{PbI2}$.
Uwaga: do uzyskania pozytywnej oceny wyjaśnienie musi zawierać 2 elementy: 1) informację o wzroście stężenia jonów $\ce{Pb^2+}$; 2) informację o wytrąceniu osadu w wyniku przekroczenia $K_s$.