Zadanie 22, matura maj 2015, chemia rozszerzona

Rozwiązanie I:

M_AlCl₃ = 133,5 g ⋅ mol⁻¹, M_NaOH = 40 g ⋅ mol⁻¹, M_Al(OH)₃ = 78 g ⋅ mol⁻¹.

Obliczenie masy AlCl₃: $m_{\ce{AlCl3}} = \frac{15\% \cdot 200\ \mathrm{g}}{100\%} = 30\ \mathrm{g}$.

Obliczenie masy NaOH, który przereagował z 30 g AlCl₃ (1 mol AlCl₃ reaguje z 3 molami NaOH): $\frac{133{,}5\ \mathrm{g}}{30\ \mathrm{g}} = \frac{120\ \mathrm{g}}{x}$, skąd x = m_NaOH = 26,97 g ≈ 27 g.

Obliczenie masy powstałego Al(OH)₃: $\frac{133{,}5\ \mathrm{g}}{30\ \mathrm{g}} = \frac{78\ \mathrm{g}}{y}$, skąd y = m_Al(OH)₃ = 17,53 g.

Obliczenie masy NaOH, który wziął udział w reakcji z Al(OH)₃: 32 g − 27 g = 5 g.

Obliczenie masy Al(OH)₃, który roztworzył się w reakcji z NaOH (1 mol Al(OH)₃ reaguje z 1 molem NaOH): $\frac{78\ \mathrm{g}}{z} = \frac{40\ \mathrm{g}}{5\ \mathrm{g}}$, skąd z = 9,75 g.

Masa Al(OH)₃, który pozostał w zawiesinie: 17,53 g − 9,75 g = 7,78 g ≈ 7,8 g.

Rozwiązanie II (metoda molowa):

$n_{\ce{AlCl3}} = n_{\ce{Al(OH)3}} = \frac{30\ \mathrm{g}}{133{,}5\ \mathrm{g \cdot mol^{-1}}} = 0{,}225$ mola; $n_{\ce{NaOH}} = \frac{32\ \mathrm{g}}{40\ \mathrm{g \cdot mol^{-1}}} = 0{,}8$ mola.

Z AlCl₃ przereagowało 3 ⋅ 0,225 = 0,675 mola NaOH, z Al(OH)₃ przereagowało 0,8 − 0,675 = 0,125 mola NaOH, czyli roztworzyło się 0,125 mola Al(OH)₃.

W mieszaninie pozostało 0,225 − 0,125 = 0,1 mola Al(OH)₃, czyli m_Al(OH)₃ = 0,1 mol ⋅ 78 g ⋅ mol⁻¹ = 7,8 g.

Za poprawny należy uznać każdy inny wynik będący konsekwencją zastosowanej poprawnej metody i poprawnych obliczeń, o ile zdający założył, że NaOH został użyty w nadmiarze w stosunku do AlCl₃.

Zdający może skorzystać z wartości masy lub liczby moli NaOH (który przereagował z 30 g AlCl₃) obliczonej w zadaniu 20. Jeśli zdający popełnił błąd rachunkowy w zadaniu 20. i wykorzystał błędne wartości liczbowe w zadaniu 22., to rozwiązanie tego zadania oceniamy tak, jakby błąd nie wystąpił, o ile zdający założył, że NaOH został użyty w nadmiarze w stosunku do AlCl₃.

2 p. – za zastosowanie poprawnej metody, poprawne wykonanie obliczeń i podanie wyniku.

1 p. – za zastosowanie poprawnej metody, ale:

– popełnienie błędów rachunkowych prowadzących do błędnego wyniku liczbowego

lub

– podanie wyniku z błędną jednostką.

0 p. – za zastosowanie błędnej metody obliczenia lub przyjęcie założenia, że NaOH został użyty w niedomiarze w stosunku do AlCl₃, albo brak rozwiązania.