{"id":"chemia-2015-maj-matura-rozszerzona/zad/20","paper_id":"chemia-2015-maj-matura-rozszerzona","number":"20","points":3,"ptype":"open","subject":"chemia","category":"matura","year":2015,"month":"maj","level":"rozszerzona","text":"Zadanie 20. (0-3)\nWykonaj obliczenia i na podstawie uzyskanego wyniku opisz wszystkie zmiany możliwe\ndo zaobserwowania podczas przebiegu tego doświadczenia.\nObliczenia:\nObserwacje:","answer":null,"answer_text":"Zadanie 20. (0-3)\nII. Rozumowanie\ni zastosowanie nabytej\nwiedzy do\nrozwiązywania\nproblemów.\nIV etap edukacyjny - poziom rozszerzony\n1. Atomy, cząsteczki i stechiometria chemiczna. Zdający:\n1.6) wykonuje obliczenia z uwzględnieniem […] mola\ndotyczące: mas substratów i produktów (stechiometria wzorów\ni równań chemicznych) […].\n5. Roztwory i reakcje zachodzące w roztworach wodnych.\nZdający:\n5.2) wykonuje obliczenia związane z […] zastosowaniem\npojęcia stężenie procentowe […].\n5.11) projektuje […] doświadczenia pozwalające otrzymać\nróżnymi metodami […] wodorotlenki […].\n7. Metale. Zdający:\n7.4) […] planuje […] doświadczenie, którego przebieg pozwoli\nwykazać, że […] wodorotlenek glinu wykazuje charakter\namfoteryczny.\nPrzykładowe rozwiązania\nRozwiązanie I\nM\n3\nAlCl = 133,5 g · mol\n1\nM NaOH = 40 g · mol\n1\nObliczenie masy AlCl3 w roztworze:\ncp =\n%\n100\nr\ns ⋅\nm\nm\nm\n3\nAlCl =\n%\n100\ng\n200\n%\n15\n⋅\n= 30 g\nObliczenie masy NaOH, który przereagował z 30 g AlCl3:\n1 mol AlCl3 reaguje z 3 molami NaOH\n133,5 g\n120 g\n30 g\nx\nx = m NaOH = 26,97 g ≈ 27 g\nRozwiązanie II\nM\n3\nAlCl = 133,5 g · mol\n1\nM NaOH = 40 g · mol\n1\nObliczenie masy i liczby moli AlCl3:\ncp =\n%\n100\nr\ns ⋅\nm\nm\nm\n3\nAlCl =\n%\n100\ng\n200\n%\n15\n⋅\n= 30 g\nn\n3\nAlCl =\n1\n30 g\n133,5g mol-\n⋅\n= 0,225 mola\nObliczenie liczby moli NaOH:\nn NaOH =\n1\n32 g\n40g mol-\n⋅\n= 0,8 mola\nLiczba moli NaOH, który przereagował z AlCl3:\n1 mol AlCl3 ------------ 3 mole NaOH\n0,225 mola AlCl3 -------- x\nx = 0,675 mola NaOH\nSchemat punktowania\n2 p. - za zastosowanie poprawnej metody, poprawne wykonanie obliczeń prowadzących do\nwyniku wskazującego, że wodorotlenek sodu został użyty w nadmiarze w stosunku do\nchlorku glinu w reakcji wytrącania Al(OH)3.\n1 p. - za zastosowanie poprawnej metody, ale:\n- popełnienie błędów rachunkowych prowadzących do błędnego wyniku liczbowego.\nlub\n- podanie wyniku z niewłaściwą jednostką.\n0 p. - za zastosowanie błędnej metody obliczenia albo brak rozwiązania.\nPrzykładowa odpowiedź\nObserwacje: Najpierw wytrąci się biały osad, który w miarę dodawania zasady będzie się\nroztwarzał. Na dnie zlewki pozostanie jednak część osadu.\nSchemat punktowania\n1 p. - za poprawne opisanie obserwacji adekwatnych do wykonanych obliczeń.\n0 p. - za podanie obserwacji nieadekwatnych do otrzymanego wyniku lub podanie obserwacji\nbez wykonania obliczeń albo brak odpowiedzi.","solution":"## Poprawna odpowiedź\n\n- **Obliczenia:** z 30 g \\ce{AlCl3} (zawartych w 200 g roztworu 15%) w reakcji wytrącania \\ce{Al(OH)3} reaguje **ok. 27 g NaOH** (0,675 mola). Ponieważ w doświadczeniu wprowadzono 32 g NaOH (0,8 mola), NaOH jest **w nadmiarze** względem wytrącania.\n- **Obserwacje:** Najpierw wytrąci się **biały osad** \\ce{Al(OH)3}, który w miarę dodawania zasady będzie się **częściowo roztwarzał** (\\ce{Al(OH)3} jest amfoteryczny). Nadmiar NaOH (0,8 - 0,675 = 0,125 mola) nie wystarcza jednak do rozpuszczenia całości, więc **na dnie naczynia pozostanie część białego osadu** \\ce{Al(OH)3}.\n\n## Sposób 1 - Obliczenie ile NaOH przereagowało z AlCl₃\n\n**Krok 1 - masa i mole substratów**\n\n\\[m(\\ce{AlCl3}) = 200 \\text{ g} \\times 15\\% = 30 \\text{ g}\\]\n\\[M(\\ce{AlCl3}) = 27 + 3 \\times 35{,}5 = 133{,}5 \\text{ g/mol}\\]\n\\[n(\\ce{AlCl3}) = \\frac{30}{133{,}5} \\approx 0{,}225 \\text{ mol}\\]\n\\[n(\\ce{NaOH})_\\text{wprowadzone} = \\frac{32}{40} = 0{,}80 \\text{ mol}\\]\n\n**Krok 2 - NaOH potrzebny do wytrącenia całego \\ce{Al(OH)3}**\n\n\\[\\ce{AlCl3 + 3NaOH -> Al(OH)3 v + 3NaCl}\\]\n\\[n(\\ce{NaOH})_\\text{wytrącanie} = 3 \\times 0{,}225 = 0{,}675 \\text{ mol}\\]\n\\[m(\\ce{NaOH})_\\text{wytrącanie} = 0{,}675 \\times 40 \\approx 27 \\text{ g}\\]\n\nMamy 0,80 mol NaOH > 0,675 mol → **cały \\ce{Al^3+} wytrąca się jako \\ce{Al(OH)3}**, a NaOH jest w nadmiarze.\n\n**Krok 3 - co dzieje się z nadmiarem NaOH**\n\n\\[n(\\ce{NaOH})_\\text{nadmiar} = 0{,}80 - 0{,}675 = 0{,}125 \\text{ mol}\\]\n\nNadmiar reaguje z amfoterycznym \\ce{Al(OH)3}:\n\\[\\ce{Al(OH)3 + NaOH -> Na[Al(OH)4]}\\]\n\nRozpuszcza się tylko 0,125 mol \\ce{Al(OH)3} z wytrąconych 0,225 mol → **osad nie znika całkowicie**.\n\n## Sposób 2 - Weryfikacja całkowitym zapotrzebowaniem na NaOH\n\nDo całkowitego wytrącenia i rozpuszczenia całego glinu potrzeba:\n\\[\\ce{Al^3+ + 4OH- -> [Al(OH)4]-} \\quad\\Rightarrow\\quad n(\\ce{NaOH}) = 4 \\times 0{,}225 = 0{,}90 \\text{ mol}\\]\n\nMamy tylko 0,80 mol < 0,90 mol - potwierdza to, że **osad musi pozostać** (zgodnie z obserwacją).\n\n## Schemat oceniania CKE\n\n> **Obliczenia (0-2):** poprawna metoda i wynik wskazujący, że NaOH użyto w **nadmiarze** w stosunku do \\ce{AlCl3} w reakcji wytrącania \\ce{Al(OH)3} (np. 27 g / 0,675 mol NaOH przereagowało z 30 g \\ce{AlCl3}).\n> - **2 pkt** - poprawna metoda, poprawne obliczenia prowadzące do wniosku o nadmiarze NaOH.\n> - **1 pkt** - poprawna metoda, ale błędy rachunkowe lub niewłaściwa jednostka.\n> - **0 pkt** - błędna metoda albo brak rozwiązania.\n>\n> **Obserwacje (0-1):**\n> - **1 pkt** - za poprawny opis obserwacji adekwatnych do obliczeń (osad się wytrąca, częściowo roztwarza, część pozostaje na dnie).\n> - **0 pkt** - obserwacje nieadekwatne do wyniku lub bez wykonania obliczeń albo brak odpowiedzi.\n\n## Typowe pułapki i uwagi\n\n> ⚠️ **Uwaga:** Zadanie wymaga POŁĄCZENIA obliczeń z obserwacją - sama obserwacja bez obliczeń nie daje pełnej punktacji.\n\n> ⚠️ **Uwaga:** NaOH jest w nadmiarze względem wytrącania (0,8 > 0,675 mol), ale ZA MAŁO, by rozpuścić cały \\ce{Al(OH)3} - dlatego osad pozostaje.\n\n> ⚠️ **Uwaga:** Reakcja \\ce{Al(OH)3 + NaOH} ma stosunek 1:1 (nie 3:1 jak wytrącanie) - to klucz do prawidłowego bilansu.","image":"img/chemia-2015-maj-matura-rozszerzona/zad-20.webp","solution_image":null,"topics":null,"page_from":11,"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 20. (0-3)
Wykonaj obliczenia i na podstawie uzyskanego wyniku opisz wszystkie zmiany możliwe
do zaobserwowania podczas przebiegu tego doświadczenia.
Obliczenia:
Obserwacje:

","answer_text_html":"

Zadanie 20. (0-3)
II. Rozumowanie
i zastosowanie nabytej
wiedzy do
rozwiązywania
problemów.
IV etap edukacyjny - poziom rozszerzony

\n
  1. Atomy, cząsteczki i stechiometria chemiczna. Zdający:
\n

1.6) wykonuje obliczenia z uwzględnieniem […] mola
dotyczące: mas substratów i produktów (stechiometria wzorów
i równań chemicznych) […].

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

Zdający:
5.2) wykonuje obliczenia związane z […] zastosowaniem
pojęcia stężenie procentowe […].
5.11) projektuje […] doświadczenia pozwalające otrzymać
różnymi metodami […] wodorotlenki […].

\n
  1. Metale. Zdający:
\n

7.4) […] planuje […] doświadczenie, którego przebieg pozwoli
wykazać, że […] wodorotlenek glinu wykazuje charakter
amfoteryczny.
Przykładowe rozwiązania
Rozwiązanie I
M
3
AlCl = 133,5 g · mol
1
M NaOH = 40 g · mol
1
Obliczenie masy AlCl3 w roztworze:
cp =
%
100
r
s ⋅
m
m
m
3
AlCl =
%
100
g
200
%
15
⋅
= 30 g
Obliczenie masy NaOH, który przereagował z 30 g AlCl3:
1 mol AlCl3 reaguje z 3 molami NaOH
133,5 g
120 g
30 g
x
x = m NaOH = 26,97 g ≈ 27 g
Rozwiązanie II
M
3
AlCl = 133,5 g · mol
1
M NaOH = 40 g · mol
1
Obliczenie masy i liczby moli AlCl3:
cp =
%
100
r
s ⋅
m
m
m
3
AlCl =
%
100
g
200
%
15
⋅
= 30 g
n
3
AlCl =
1
30 g
133,5g mol-
⋅
= 0,225 mola
Obliczenie liczby moli NaOH:
n NaOH =
1
32 g
40g mol-
⋅
= 0,8 mola
Liczba moli NaOH, który przereagował z AlCl3:
1 mol AlCl3 ------------ 3 mole NaOH
0,225 mola AlCl3 -------- x
x = 0,675 mola NaOH
Schemat punktowania
2 p. - za zastosowanie poprawnej metody, poprawne wykonanie obliczeń prowadzących do
wyniku wskazującego, że wodorotlenek sodu został użyty w nadmiarze w stosunku do
chlorku glinu w reakcji wytrącania Al(OH)3.
1 p. - za zastosowanie poprawnej metody, ale:

\n\n

lub

\n\n

0 p. - za zastosowanie błędnej metody obliczenia albo brak rozwiązania.
Przykładowa odpowiedź
Obserwacje: Najpierw wytrąci się biały osad, który w miarę dodawania zasady będzie się
roztwarzał. Na dnie zlewki pozostanie jednak część osadu.
Schemat punktowania
1 p. - za poprawne opisanie obserwacji adekwatnych do wykonanych obliczeń.
0 p. - za podanie obserwacji nieadekwatnych do otrzymanego wyniku lub podanie obserwacji
bez wykonania obliczeń albo brak odpowiedzi.

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

Poprawna odpowiedź

\n\n

Sposób 1 - Obliczenie ile NaOH przereagowało z AlCl₃

\n

Krok 1 - masa i mole substratów

\n

\\[m(\\ce{AlCl3}) = 200 \\text{ g} \\times 15\\% = 30 \\text{ g}\\]
\\[M(\\ce{AlCl3}) = 27 + 3 \\times 35{,}5 = 133{,}5 \\text{ g/mol}\\]
\\[n(\\ce{AlCl3}) = \\frac{30}{133{,}5} \\approx 0{,}225 \\text{ mol}\\]
\\[n(\\ce{NaOH})_\\text{wprowadzone} = \\frac{32}{40} = 0{,}80 \\text{ mol}\\]

\n

Krok 2 - NaOH potrzebny do wytrącenia całego \\ce{Al(OH)3}

\n

\\[\\ce{AlCl3 + 3NaOH -> Al(OH)3 v + 3NaCl}\\]
\\[n(\\ce{NaOH})_\\text{wytrącanie} = 3 \\times 0{,}225 = 0{,}675 \\text{ mol}\\]
\\[m(\\ce{NaOH})_\\text{wytrącanie} = 0{,}675 \\times 40 \\approx 27 \\text{ g}\\]

\n

Mamy 0,80 mol NaOH > 0,675 mol → cały \\ce{Al^3+} wytrąca się jako \\ce{Al(OH)3}, a NaOH jest w nadmiarze.

\n

Krok 3 - co dzieje się z nadmiarem NaOH

\n

\\[n(\\ce{NaOH})_\\text{nadmiar} = 0{,}80 - 0{,}675 = 0{,}125 \\text{ mol}\\]

\n

Nadmiar reaguje z amfoterycznym \\ce{Al(OH)3}:
\\[\\ce{Al(OH)3 + NaOH -> Na[Al(OH)4]}\\]

\n

Rozpuszcza się tylko 0,125 mol \\ce{Al(OH)3} z wytrąconych 0,225 mol → osad nie znika całkowicie.

\n

Sposób 2 - Weryfikacja całkowitym zapotrzebowaniem na NaOH

\n

Do całkowitego wytrącenia i rozpuszczenia całego glinu potrzeba:
\\[\\ce{Al^3+ + 4OH- -> [Al(OH)4]-} \\quad\\Rightarrow\\quad n(\\ce{NaOH}) = 4 \\times 0{,}225 = 0{,}90 \\text{ mol}\\]

\n

Mamy tylko 0,80 mol < 0,90 mol - potwierdza to, że osad musi pozostać (zgodnie z obserwacją).

\n

Schemat oceniania CKE

\n
Obliczenia (0-2): poprawna metoda i wynik wskazujący, że NaOH użyto w nadmiarze w stosunku do \\ce{AlCl3} w reakcji wytrącania \\ce{Al(OH)3} (np. 27 g / 0,675 mol NaOH przereagowało z 30 g \\ce{AlCl3}).
- 2 pkt - poprawna metoda, poprawne obliczenia prowadzące do wniosku o nadmiarze NaOH.
- 1 pkt - poprawna metoda, ale błędy rachunkowe lub niewłaściwa jednostka.
- 0 pkt - błędna metoda albo brak rozwiązania.

Obserwacje (0-1):
- 1 pkt - za poprawny opis obserwacji adekwatnych do obliczeń (osad się wytrąca, częściowo roztwarza, część pozostaje na dnie).
- 0 pkt - obserwacje nieadekwatne do wyniku lub bez wykonania obliczeń albo brak odpowiedzi.
\n

Typowe pułapki i uwagi

\n
⚠️ Uwaga: Zadanie wymaga POŁĄCZENIA obliczeń z obserwacją - sama obserwacja bez obliczeń nie daje pełnej punktacji.
\n
⚠️ Uwaga: NaOH jest w nadmiarze względem wytrącania (0,8 > 0,675 mol), ale ZA MAŁO, by rozpuścić cały \\ce{Al(OH)3} - dlatego osad pozostaje.
\n
⚠️ Uwaga: Reakcja \\ce{Al(OH)3 + NaOH} ma stosunek 1:1 (nie 3:1 jak wytrącanie) - to klucz do prawidłowego bilansu.
"}]}