Zadanie 22. (0-2)
Oblicz, ile gramów wodorotlenku glinu znajdowało się w kolbie po zakończeniu
doświadczenia.
Obliczenia:
Wypełnia
egzaminator
Nr zadania
19.1. 19.2.
20.
21.
22.
Maks. liczba pkt
1
1
3
2
2
Uzyskana liczba pkt
MCH_1R
Zadanie 22. (0-2)
II. Rozumowanie
i zastosowanie nabytej
wiedzy do
rozwiązywania
problemów.
IV etap edukacyjny - poziom rozszerzony
1.6) wykonuje obliczenia z uwzględnieniem […] mola
dotyczące: mas substratów i produktów (stechiometria wzorów
i równań chemicznych) […].
Zdający:
5.2) wykonuje obliczenia związane z […] zastosowaniem
pojęcia stężenie procentowe […].
Przykładowe rozwiązania
Rozwiązanie I
M
3
AlCl = 133,5 g · mol
1
M NaOH = 40 g · mol
1
M
3)
OH
(
Al
= 78 g · mol
1
Obliczenie masy AlCl3:
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
x
g
120
g
30
g
5,
133
x = m NaOH = 26,97 g ≈ 27 g
Obliczenie masy powstałego Al(OH)3:
133,5 g
78 g
30 g
y
y = m
3)
OH
(
Al
= 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 wziął udział w reakcji z NaOH (roztworzył się):
1 mol Al(OH)3 reaguje z 1 molem NaOH
78 g
40 g
5 g
z
z = m
3)
OH
(
Al
= 9,75 g
Obliczenie masy Al(OH)3, który pozostał w zawiesinie:
17,53 g - 9,75 g = 7,78 g ≈ 7,8 g
Rozwiązanie II
M
3
AlCl = 133,5 g · mol-1
M NaOH = 40 g · mol-1
M
3)
OH
(
Al
= 78 g · mol-1
Obliczenie masy AlCl3 i liczby moli AlCl3 i Al(OH)3:
cp =
%
100
r
s ⋅
m
m
m
3
AlCl =
%
100
g
200
%
15
⋅
= 30 g
n
3
AlCl = n
3
Al(OH) =
1
30 g
133,5g mol-
⋅
= 0,225 mola
Obliczenie liczby moli NaOH:
n NaOH =
1
32 g
40g mol-
⋅
= 0,8 mola
Obliczenie liczby moli NaOH, który wziął udział w reakcji z AlCl3:
1 mol AlCl3 ------------ 3 mole NaOH
0,225 mola AlCl3 -------- x
x = 0,675 mola NaOH
Obliczenie liczby moli NaOH, który wziął udział w reakcji z Al(OH)3:
NaOH
0,8mola
0,675mola
0,125mola
n
Δ
Obliczenie masy Al(OH)3, który pozostał w zawiesinie:
1 mol NaOH -------------------------- 1 mol Al(OH)3
0,125 mola NaOH ---------------------- x
x = 0,125 mola Al(OH)3
W mieszaninie pozostanie 0,225 mola - 0,125 mola = 0,1 mola Al(OH)3.
m
3)
OH
(
Al
= 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.
Schemat punktowania
2 p. - za zastosowanie poprawnej metody, poprawne wykonanie obliczeń i podanie wyniku.
1 p. - za zastosowanie poprawnej metody, ale:
lub
\n0 p. - za zastosowanie błędnej metody obliczenia lub przyjęcie założenia, że NaOH został
użyty w niedomiarze w stosunku do AlCl3 albo brak rozwiązania.
(dla doświadczenia: 200 g roztworu \\ce{AlCl3} 15% + 32 g NaOH - dane wspólne dla zadań 20.-22.)
\nKrok 1 - masy molowe i mole substratów
\n\\[M(\\ce{AlCl3}) = 133{,}5 \\text{ g/mol}, \\quad M(\\ce{NaOH}) = 40 \\text{ g/mol}, \\quad M(\\ce{Al(OH)3}) = 78 \\text{ g/mol}\\]
\n\\[m(\\ce{AlCl3}) = 15\\% \\times 200 \\text{ g} = 30 \\text{ g}\\]
\\[n(\\ce{AlCl3}) = n(\\ce{Al(OH)3})_\\text{max} = \\frac{30}{133{,}5} = 0{,}225 \\text{ mol}\\]
\\[n(\\ce{NaOH}) = \\frac{32}{40} = 0{,}80 \\text{ mol}\\]
Krok 2 - NaOH zużyty na wytrącenie \\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}\\]
Wytrąca się cały glin: 0,225 mol \\ce{Al(OH)3}.
\nKrok 3 - NaOH pozostały (nadmiar) i roztwarzanie osadu
\n\\[n(\\ce{NaOH})_\\text{nadmiar} = 0{,}80 - 0{,}675 = 0{,}125 \\text{ mol}\\]
\\[\\ce{Al(OH)3 + NaOH -> Na[Al(OH)4]} \\quad (1:1)\\]
\\[n(\\ce{Al(OH)3})_\\text{roztworzone} = 0{,}125 \\text{ mol}\\]
Krok 4 - \\ce{Al(OH)3} pozostały w zawiesinie
\n\\[n(\\ce{Al(OH)3})_\\text{pozostałe} = 0{,}225 - 0{,}125 = 0{,}1 \\text{ mol}\\]
\\[m(\\ce{Al(OH)3}) = 0{,}1 \\text{ mol} \\times 78 \\text{ g/mol} = \\mathbf{7{,}8 \\text{ g}}\\]
| Forma Al | Mole |
| \\ce{Al^3+} w \\ce{AlCl3} (wejście) | 0,225 |
| \\ce{Al(OH)3} (osad, po wytrąceniu) | 0,225 |
| \\ce{[Al(OH)4]^-} (roztwór, po roztwarzaniu) | 0,125 |
| \\ce{Al(OH)3} (osad pozostały) | 0,225 - 0,125 = 0,1 |
\\[m = 0{,}1 \\times 78 = \\mathbf{7{,}8 \\text{ g}} \\checkmark\\]
\nOficjalna poprawna odpowiedź: \\(m(\\ce{Al(OH)3}) = 7{,}8 \\text{ g}\\) (0,1 mol). Za poprawny uznaje się każdy wynik będący konsekwencją poprawnej metody i poprawnych obliczeń, o ile założono, że NaOH użyto w nadmiarze w stosunku do \\ce{AlCl3}. Zdający może wykorzystać wartość liczby moli NaOH obliczoną w zad. 20.\n
Punktacja (0-2):
- 2 pkt - poprawna metoda, poprawne obliczenia i wynik.
- 1 pkt - poprawna metoda, ale błędy rachunkowe lub błędna jednostka.
- 0 pkt - błędna metoda lub założenie, że NaOH użyto w niedomiarze, albo brak rozwiązania.
⚠️ Uwaga: Kluczowy błąd to pominięcie roztwarzania osadu przez nadmiar NaOH. Z 0,225 mol wytrąconego \\ce{Al(OH)3} rozpuszcza się 0,125 mol - zostaje 0,1 mol = 7,8 g.\n
⚠️ Uwaga: Reakcja roztwarzania \\ce{Al(OH)3 + NaOH -> Na[Al(OH)4]} ma stosunek 1:1 (a nie 3:1).\n
⚠️ Uwaga: Korzystaj z rzeczywistych danych z informacji (200 g, 15%, 32 g NaOH) - nie z przykładowych wartości. n(\\ce{AlCl3}) = 0,225 mol, n(NaOH) = 0,8 mol."}]}