{"id":"chemia-2015-maj-matura-rozszerzona/zad/11","paper_id":"chemia-2015-maj-matura-rozszerzona","number":"11","points":1,"ptype":"open","subject":"chemia","category":"matura","year":2015,"month":"maj","level":"rozszerzona","text":"Zadanie 11. (0-1)\nDysponujesz niezbędnym sprzętem laboratoryjnym oraz następującymi odczynnikami:\n- mieszaniną dwóch soli: stałego chlorku magnezu i stałego chlorku sodu\n- wodą destylowaną\n- kwasem solnym\n- wodnym roztworem wodorotlenku sodu.\nZaprojektuj doświadczenie, w wyniku którego otrzymasz czysty stały chlorek magnezu.\nOpisz kolejne etapy wykonania tego doświadczenia.","answer":null,"answer_text":"Zadanie 11. (0-1)\nIII. Opanowanie\nczynności\npraktycznych.\nIV etap edukacyjny - poziom rozszerzony\n5. Roztwory i reakcje zachodzące w roztworach wodnych.\nZdający:\n5.5) planuje doświadczenie pozwalające rozdzielić mieszaninę\nniejednorodną (ciał stałych w cieczach) na składniki.\n5.11) projektuje […] doświadczenia pozwalające otrzymać […]\nwodorotlenki i sole.\nPrzykładowa odpowiedź\nPróbkę mieszaniny chlorku magnezu i chlorku sodu rozpuścić w wodzie destylowanej.\nDo otrzymanego roztworu dodać (nadmiar) roztworu wodorotlenku sodu.\nOdsączyć wytrącony osad wodorotlenku magnezu i przemyć go wodą.\nDo osadu wodorotlenku magnezu dodać kwas solny, aż osad całkowicie się roztworzy.\nOdparować wodę z uzyskanego roztworu.\nProjekt doświadczenia musi zawierać co najmniej cztery etapy: wytrącenie osadu Mg(OH)2;\noddzielenie osadu Mg(OH)2 od mieszaniny; roztworzenie osadu Mg(OH)2 w kwasie oraz\nodparowanie wody.\nProjekt doświadczenia, w którym zaplanowano wytrącenie osadu Mg(OH)2 w wyniku\nhydrolizy MgCl2 (a nie reakcji MgCl2 z NaOH) należy uznać za błędny.\nSchemat punktowania\n1 p. - za poprawne opisanie czterech niezbędnych etapów doświadczenia.\n0 p. - za opis nieuwzględniający czterech niezbędnych etapów lub błędny opis albo brak\nodpowiedzi.","solution":"## Poprawna odpowiedź: Zaprojektowanie doświadczenia\n\n**Etapy doświadczenia:**\n1. Rozpuść mieszaninę soli w wodzie destylowanej.\n2. Do roztworu dodaj nadmiar NaOH(aq) - wytrąca się osad \\(\\ce{Mg(OH)2}\\).\n3. Przesącz mieszaninę przez sączek - osad \\(\\ce{Mg(OH)2}\\) pozostaje na sączku, przesącz (zawierający \\(\\ce{NaCl}\\)) odrzuć.\n4. Przemyj osad wodą destylowaną (aby usunąć resztki \\(\\ce{NaCl}\\) z powierzchni sączka).\n5. Przenieś osad do zlewki i dodaj odpowiednią ilość HCl (bez nadmiaru) - osad rozpuszcza się.\n6. Odparuj roztwór - otrzymujesz czysty stały \\(\\ce{MgCl2}\\).\n\n## Sposób 1 - Strącanie Mg(OH)₂, filtracja, rozpuszczanie w HCl\n\n**Skąd pomysł?** Oba składniki mieszaniny (\\(\\ce{MgCl2}\\) i \\(\\ce{NaCl}\\)) dobrze rozpuszczają się w wodzie, więc nie rozdzielimy ich przez filtrację na sucho. Kluczem jest **różna reaktywność jonów \\(\\ce{Mg^2+}\\) i \\(\\ce{Na+}\\) z NaOH** - magnez tworzy trudno rozpuszczalny wodorotlenek, sód nie tworzy żadnego osadu.\n\n**Krok 1 - Rozpuszczenie mieszaniny w wodzie:**\n\nWsypujesz mieszaninę \\(\\ce{MgCl2 + NaCl}\\) do zlewki i dodajesz wodę destylowaną. Obie sole dobrze się rozpuszczają:\n\n\\[\\ce{MgCl2(s) ->[\\text{H}_2\\text{O}] Mg^2+(aq) + 2Cl-(aq)}\\]\n\\[\\ce{NaCl(s) ->[\\text{H}_2\\text{O}] Na+(aq) + Cl-(aq)}\\]\n\nW roztworze masz teraz jony \\(\\ce{Mg^2+}\\), \\(\\ce{Na+}\\) i \\(\\ce{Cl-}\\) - wszystko wymieszane.\n\n**Krok 2 - Dodanie nadmiaru NaOH (strącenie \\(\\ce{Mg(OH)2}\\)):**\n\nDo roztworu dodajesz **nadmiar** NaOH(aq). Jony \\(\\ce{Mg^2+}\\) reagują z \\(\\ce{OH-}\\), tworząc biały osad:\n\n\\[\\ce{Mg^2+(aq) + 2OH-(aq) -> Mg(OH)2 v}\\]\n\nLub w formie cząsteczkowej:\n\n\\[\\ce{MgCl2(aq) + 2NaOH(aq) -> Mg(OH)2 v + 2NaCl(aq)}\\]\n\nJony \\(\\ce{Na+}\\) **nie reagują** z \\(\\ce{OH-}\\) - \\(\\ce{NaOH}\\) jest dobrze rozpuszczalny. Całość \\(\\ce{NaCl}\\) (i nadmiar NaOH) pozostaje w roztworze.\n\n> Dlaczego nadmiar NaOH? Żeby mieć pewność, że **całe** \\(\\ce{Mg^2+}\\) się wytrąciło - brak nadmiaru oznacza niekompletne wytrącenie i utratę produktu.\n\n**Krok 3 - Filtracja:**\n\nPrzesączasz zawiesinę przez sączek. Osad \\(\\ce{Mg(OH)2}\\) zostaje na sączku. Przesącz (zawiera \\(\\ce{NaCl}\\), \\(\\ce{NaOH}\\), \\(\\ce{Na+}\\), \\(\\ce{Cl-}\\)) odlewasz - niepotrzebny.\n\n**Krok 4 - Przemycie osadu wodą destylowaną:**\n\nNa sączku mogą zostać resztki roztworu z jonami \\(\\ce{Na+}\\) i \\(\\ce{Cl-}\\). Przemywasz osad kilkakrotnie **wodą destylowaną** - wypłukuje ona zanieczyszczenia, a \\(\\ce{Mg(OH)2}\\) pozostaje (jest praktycznie nierozpuszczalny, \\(K_{sp} = 5{,}61 \\cdot 10^{-12}\\)).\n\n**Krok 5 - Rozpuszczenie osadu w HCl (bez nadmiaru!):**\n\nDo osadu \\(\\ce{Mg(OH)2}\\) dodajesz **odpowiednią ilość HCl** - tyle, aby osad się właśnie rozpuścił (np. sprawdzasz indykatorem lub ostrożnie dodajesz kroplami):\n\n\\[\\ce{Mg(OH)2(s) + 2HCl(aq) -> MgCl2(aq) + 2H2O(l)}\\]\n\nOtrzymujesz wodny roztwór czystego \\(\\ce{MgCl2}\\).\n\n**Krok 6 - Odparowanie:**\n\nRoztwór \\(\\ce{MgCl2(aq)}\\) ostrożnie odparowujesz (na łaźni wodnej), aż do uzyskania stałego \\(\\ce{MgCl2}\\).\n\n## Sposób 2 - Weryfikacja: bilans jonowy i sprawdzenie czystości produktu\n\nSprawdźmy, czy na każdym etapie nie wprowadzamy nowych zanieczyszczeń:\n\n| Etap | Co jest w roztworze/na sączku | Zanieczyszczenie? |\n| Po dissolucji | \\(\\ce{Mg^2+, Na+, Cl-}\\) | Tak - \\(\\ce{Na+}\\) |\n| Po dodaniu nadmiaru NaOH | Osad: \\(\\ce{Mg(OH)2}\\); Roztwór: \\(\\ce{Na+, Cl-, OH-}\\) | Osad czysty ✓ |\n| Po filtracji + przemyciu | Osad: \\(\\ce{Mg(OH)2}\\) (ślady wody) | \\(\\ce{Na+}\\) wypłukany ✓ |\n| Po dodaniu stechiometrycznego HCl | \\(\\ce{MgCl2(aq)}\\) | Brak \\(\\ce{Na+}\\), brak nadmiaru \\(\\ce{H+}\\) ✓ |\n| Po odparowaniu | \\(\\ce{MgCl2(s)}\\) | Czysty produkt ✓ |\n\nBilans elektronowy: brak redoks, więc nie sprawdzamy ładunków elektrycznych - tu liczy się bilans masy i jonów.\n\nKluczowe sprawdzenie: gdybyś dodał **nadmiar HCl** w kroku 5, produkt końcowy zawierałby \\(\\ce{HCl}\\) - zanieczyszczenie. Dlatego kontrola ilości kwasu jest krytyczna.\n\n## Wzory z karty CKE\n\n> 📖 **Karta wzorów str. 10 - Iloczyn rozpuszczalności \\(K_{sp}\\):**\n> \\(K_{sp}(\\ce{Mg(OH)2}) = 5{,}61 \\cdot 10^{-12}\\)\n> Ta wartość potwierdza, że \\(\\ce{Mg(OH)2}\\) jest trudno rozpuszczalny - strącenie jest praktycznie ilościowe. Przemywanie wodą destylowaną nie spowoduje istotnych strat produktu.\n\n> 📖 **Karta wzorów str. 14 - Tabela rozpuszczalności:**\n> \\(\\ce{NaOH}\\) - dobrze rozpuszczalny (oznaczony \"R\"); \\(\\ce{Mg(OH)2}\\) - trudno rozpuszczalny (oznaczony \"T\").\n> To właśnie z tej tabeli wynika sens całego doświadczenia: \\(\\ce{Mg^2+}\\) można oddzielić od \\(\\ce{Na+}\\) przez strącenie wodorotlenku.\n\n## Typowe pułapki\n\n> ⚠️ **Uwaga:** Nie dodawaj **nadmiaru HCl** w kroku 5 - nadmiar kwasu pozostanie w roztworze i po odparowaniu produkt będzie zanieczyszczony \\(\\ce{HCl}\\). Dodawaj kroplami, obserwując rozpuszczanie osadu.\n\n> ⚠️ **Uwaga:** Pomiń przemycie osadu na sączku → resztki \\(\\ce{NaCl}\\) z roztworu zanieczyszczą produkt końcowy. Przemywanie jest **obowiązkowym** krokiem, nie opcjonalnym.\n\n> ⚠️ **Uwaga:** Użyj **nadmiaru** NaOH, nie stechiometrycznej ilości - tylko wtedy masz gwarancję, że **cały** \\(\\ce{Mg^2+}\\) wytrącił się jako \\(\\ce{Mg(OH)2}\\). Zbyt mała ilość NaOH = niepełne wytrącenie = straty produktu.\n\n> ⚠️ **Uwaga:** Nie próbuj rozdzielić \\(\\ce{MgCl2}\\) od \\(\\ce{NaCl}\\) przez samą krystalizację (bez NaOH) - obie sole są dobrze rozpuszczalne w wodzie i mają podobne właściwości krystalizacji. Separacja chemiczna przez wodorotlenek jest tutaj niezbędna.","image":"img/chemia-2015-maj-matura-rozszerzona/zad-11.webp","solution_image":null,"topics":null,"page_from":6,"source":"ocr","answer_source":null,"answer_text_source":"ocr","solution_source":"maturazai","text_source":"ocr","source_label":"Chemia · Matura · maj 2015 (rozszerzona)","subject_label":"Chemia","category_label":"Matura","text_html":"

Zadanie 11. (0-1)
Dysponujesz niezbędnym sprzętem laboratoryjnym oraz następującymi odczynnikami:

\n\n

Zaprojektuj doświadczenie, w wyniku którego otrzymasz czysty stały chlorek magnezu.
Opisz kolejne etapy wykonania tego doświadczenia.

","answer_text_html":"

Zadanie 11. (0-1)
III. Opanowanie
czynności
praktycznych.
IV etap edukacyjny - poziom rozszerzony

\n
  1. Roztwory i reakcje zachodzące w roztworach wodnych.
\n

Zdający:
5.5) planuje doświadczenie pozwalające rozdzielić mieszaninę
niejednorodną (ciał stałych w cieczach) na składniki.
5.11) projektuje […] doświadczenia pozwalające otrzymać […]
wodorotlenki i sole.
Przykładowa odpowiedź
Próbkę mieszaniny chlorku magnezu i chlorku sodu rozpuścić w wodzie destylowanej.
Do otrzymanego roztworu dodać (nadmiar) roztworu wodorotlenku sodu.
Odsączyć wytrącony osad wodorotlenku magnezu i przemyć go wodą.
Do osadu wodorotlenku magnezu dodać kwas solny, aż osad całkowicie się roztworzy.
Odparować wodę z uzyskanego roztworu.
Projekt doświadczenia musi zawierać co najmniej cztery etapy: wytrącenie osadu Mg(OH)2;
oddzielenie osadu Mg(OH)2 od mieszaniny; roztworzenie osadu Mg(OH)2 w kwasie oraz
odparowanie wody.
Projekt doświadczenia, w którym zaplanowano wytrącenie osadu Mg(OH)2 w wyniku
hydrolizy MgCl2 (a nie reakcji MgCl2 z NaOH) należy uznać za błędny.
Schemat punktowania
1 p. - za poprawne opisanie czterech niezbędnych etapów doświadczenia.
0 p. - za opis nieuwzględniający czterech niezbędnych etapów lub błędny opis albo brak
odpowiedzi.

","solutions":[{"source":"maturazai","label":"maturazai.pl (AI)","kind":"text","html":"

Poprawna odpowiedź: Zaprojektowanie doświadczenia

\n

Etapy doświadczenia:

\n
  1. Rozpuść mieszaninę soli w wodzie destylowanej.
  2. Do roztworu dodaj nadmiar NaOH(aq) - wytrąca się osad \\(\\ce{Mg(OH)2}\\).
  3. Przesącz mieszaninę przez sączek - osad \\(\\ce{Mg(OH)2}\\) pozostaje na sączku, przesącz (zawierający \\(\\ce{NaCl}\\)) odrzuć.
  4. Przemyj osad wodą destylowaną (aby usunąć resztki \\(\\ce{NaCl}\\) z powierzchni sączka).
  5. Przenieś osad do zlewki i dodaj odpowiednią ilość HCl (bez nadmiaru) - osad rozpuszcza się.
  6. Odparuj roztwór - otrzymujesz czysty stały \\(\\ce{MgCl2}\\).
\n

Sposób 1 - Strącanie Mg(OH)₂, filtracja, rozpuszczanie w HCl

\n

Skąd pomysł? Oba składniki mieszaniny (\\(\\ce{MgCl2}\\) i \\(\\ce{NaCl}\\)) dobrze rozpuszczają się w wodzie, więc nie rozdzielimy ich przez filtrację na sucho. Kluczem jest różna reaktywność jonów \\(\\ce{Mg^2+}\\) i \\(\\ce{Na+}\\) z NaOH - magnez tworzy trudno rozpuszczalny wodorotlenek, sód nie tworzy żadnego osadu.

\n

Krok 1 - Rozpuszczenie mieszaniny w wodzie:

\n

Wsypujesz mieszaninę \\(\\ce{MgCl2 + NaCl}\\) do zlewki i dodajesz wodę destylowaną. Obie sole dobrze się rozpuszczają:

\n

\\[\\ce{MgCl2(s) ->[\\text{H}_2\\text{O}] Mg^2+(aq) + 2Cl-(aq)}\\]
\\[\\ce{NaCl(s) ->[\\text{H}_2\\text{O}] Na+(aq) + Cl-(aq)}\\]

\n

W roztworze masz teraz jony \\(\\ce{Mg^2+}\\), \\(\\ce{Na+}\\) i \\(\\ce{Cl-}\\) - wszystko wymieszane.

\n

Krok 2 - Dodanie nadmiaru NaOH (strącenie \\(\\ce{Mg(OH)2}\\)):

\n

Do roztworu dodajesz nadmiar NaOH(aq). Jony \\(\\ce{Mg^2+}\\) reagują z \\(\\ce{OH-}\\), tworząc biały osad:

\n

\\[\\ce{Mg^2+(aq) + 2OH-(aq) -> Mg(OH)2 v}\\]

\n

Lub w formie cząsteczkowej:

\n

\\[\\ce{MgCl2(aq) + 2NaOH(aq) -> Mg(OH)2 v + 2NaCl(aq)}\\]

\n

Jony \\(\\ce{Na+}\\) nie reagują z \\(\\ce{OH-}\\) - \\(\\ce{NaOH}\\) jest dobrze rozpuszczalny. Całość \\(\\ce{NaCl}\\) (i nadmiar NaOH) pozostaje w roztworze.

\n
Dlaczego nadmiar NaOH? Żeby mieć pewność, że całe \\(\\ce{Mg^2+}\\) się wytrąciło - brak nadmiaru oznacza niekompletne wytrącenie i utratę produktu.
\n

Krok 3 - Filtracja:

\n

Przesączasz zawiesinę przez sączek. Osad \\(\\ce{Mg(OH)2}\\) zostaje na sączku. Przesącz (zawiera \\(\\ce{NaCl}\\), \\(\\ce{NaOH}\\), \\(\\ce{Na+}\\), \\(\\ce{Cl-}\\)) odlewasz - niepotrzebny.

\n

Krok 4 - Przemycie osadu wodą destylowaną:

\n

Na sączku mogą zostać resztki roztworu z jonami \\(\\ce{Na+}\\) i \\(\\ce{Cl-}\\). Przemywasz osad kilkakrotnie wodą destylowaną - wypłukuje ona zanieczyszczenia, a \\(\\ce{Mg(OH)2}\\) pozostaje (jest praktycznie nierozpuszczalny, \\(K_{sp} = 5{,}61 \\cdot 10^{-12}\\)).

\n

Krok 5 - Rozpuszczenie osadu w HCl (bez nadmiaru!):

\n

Do osadu \\(\\ce{Mg(OH)2}\\) dodajesz odpowiednią ilość HCl - tyle, aby osad się właśnie rozpuścił (np. sprawdzasz indykatorem lub ostrożnie dodajesz kroplami):

\n

\\[\\ce{Mg(OH)2(s) + 2HCl(aq) -> MgCl2(aq) + 2H2O(l)}\\]

\n

Otrzymujesz wodny roztwór czystego \\(\\ce{MgCl2}\\).

\n

Krok 6 - Odparowanie:

\n

Roztwór \\(\\ce{MgCl2(aq)}\\) ostrożnie odparowujesz (na łaźni wodnej), aż do uzyskania stałego \\(\\ce{MgCl2}\\).

\n

Sposób 2 - Weryfikacja: bilans jonowy i sprawdzenie czystości produktu

\n

Sprawdźmy, czy na każdym etapie nie wprowadzamy nowych zanieczyszczeń:

\n

| Etap | Co jest w roztworze/na sączku | Zanieczyszczenie? |
| Po dissolucji | \\(\\ce{Mg^2+, Na+, Cl-}\\) | Tak - \\(\\ce{Na+}\\) |
| Po dodaniu nadmiaru NaOH | Osad: \\(\\ce{Mg(OH)2}\\); Roztwór: \\(\\ce{Na+, Cl-, OH-}\\) | Osad czysty ✓ |
| Po filtracji + przemyciu | Osad: \\(\\ce{Mg(OH)2}\\) (ślady wody) | \\(\\ce{Na+}\\) wypłukany ✓ |
| Po dodaniu stechiometrycznego HCl | \\(\\ce{MgCl2(aq)}\\) | Brak \\(\\ce{Na+}\\), brak nadmiaru \\(\\ce{H+}\\) ✓ |
| Po odparowaniu | \\(\\ce{MgCl2(s)}\\) | Czysty produkt ✓ |

\n

Bilans elektronowy: brak redoks, więc nie sprawdzamy ładunków elektrycznych - tu liczy się bilans masy i jonów.

\n

Kluczowe sprawdzenie: gdybyś dodał nadmiar HCl w kroku 5, produkt końcowy zawierałby \\(\\ce{HCl}\\) - zanieczyszczenie. Dlatego kontrola ilości kwasu jest krytyczna.

\n

Wzory z karty CKE

\n
📖 Karta wzorów str. 10 - Iloczyn rozpuszczalności \\(K_{sp}\\):
\\(K_{sp}(\\ce{Mg(OH)2}) = 5{,}61 \\cdot 10^{-12}\\)
Ta wartość potwierdza, że \\(\\ce{Mg(OH)2}\\) jest trudno rozpuszczalny - strącenie jest praktycznie ilościowe. Przemywanie wodą destylowaną nie spowoduje istotnych strat produktu.
\n
📖 Karta wzorów str. 14 - Tabela rozpuszczalności:
\\(\\ce{NaOH}\\) - dobrze rozpuszczalny (oznaczony "R"); \\(\\ce{Mg(OH)2}\\) - trudno rozpuszczalny (oznaczony "T").
To właśnie z tej tabeli wynika sens całego doświadczenia: \\(\\ce{Mg^2+}\\) można oddzielić od \\(\\ce{Na+}\\) przez strącenie wodorotlenku.
\n

Typowe pułapki

\n
⚠️ Uwaga: Nie dodawaj nadmiaru HCl w kroku 5 - nadmiar kwasu pozostanie w roztworze i po odparowaniu produkt będzie zanieczyszczony \\(\\ce{HCl}\\). Dodawaj kroplami, obserwując rozpuszczanie osadu.
\n
⚠️ Uwaga: Pomiń przemycie osadu na sączku → resztki \\(\\ce{NaCl}\\) z roztworu zanieczyszczą produkt końcowy. Przemywanie jest obowiązkowym krokiem, nie opcjonalnym.
\n
⚠️ Uwaga: Użyj nadmiaru NaOH, nie stechiometrycznej ilości - tylko wtedy masz gwarancję, że cały \\(\\ce{Mg^2+}\\) wytrącił się jako \\(\\ce{Mg(OH)2}\\). Zbyt mała ilość NaOH = niepełne wytrącenie = straty produktu.
\n
⚠️ Uwaga: Nie próbuj rozdzielić \\(\\ce{MgCl2}\\) od \\(\\ce{NaCl}\\) przez samą krystalizację (bez NaOH) - obie sole są dobrze rozpuszczalne w wodzie i mają podobne właściwości krystalizacji. Separacja chemiczna przez wodorotlenek jest tutaj niezbędna.
"}]}