Zadanie 15 — rozwiązanie, matura chemii maj 2023, PR

Zadanie 15

Matura z chemii, maj 2023, poziom rozszerzony

Wymaganie:

I. Atomy, cząsteczki i stechiometria chemiczna. Zdający: 6) wykonuje obliczenia […] dotyczące: liczby moli oraz mas substratów i produktów (stechiometria wzorów […]) […]. V. Roztwory. Zdający: 2) wykonuje obliczenia […] z zastosowaniem pojęć: stężenie procentowe […]. VII. Systematyka związków nieorganicznych. Zdający: 1) […] klasyfikuje dany związek chemiczny do […] soli (w tym […] hydratów).

Treść zadania

Chlorek wapnia tworzy rozpuszczalne hydraty o wzorze ogólnym $CaCl_{2} \cdot n H_{2} O$ . W zależności od temperatury w równowadze z roztworem nasyconym pozostają hydraty o różnych wartościach współczynnika $n$ .

W temperaturze $40 ° C$ jeden z hydratów chlorku wapnia rozpuszcza się w ilości 767,4 g na 100 g wody, a stężenie nasyconego roztworu chlorku wapnia wynosi 53,66% masowych.

Wykonaj obliczenia i napisz wzór opisanego hydratu chlorku wapnia.

Źródło: arkusz CKE MCHP-R0-100-2305. Otwórz oryginalny PDF

Rozwiązanie

Dane:

$m_{h y d r a t} = 767, 4 g$ rozpuszczono w $m_{w o d a} = 100 g$
Stężenie nasyconego roztworu: $C_{p} = 53, 66%$ (procent masowy bezwodnego $CaCl_{2}$ )
$M (CaCl_{2}) = 40 + 2 \cdot 35, 5 = 111 g/mol$
$M (H_{2} O) = 18 g/mol$

Krok 1: masa roztworu

$m_{roz tw} = 767, 4 + 100 = 867, 4 g$

Krok 2: masa bezwodnego $CaCl_{2}$ w roztworze

$m_{C a C l_{2}} = 0, 5366 \cdot 867, 4 = 465, 45 g$

Krok 3: masa wody krystalizacyjnej w hydracie

Cały $CaCl_{2}$ pochodzi z hydratu, więc reszta masy hydratu to woda krystalizacyjna (100 g wody użytej do rozpuszczenia nie wchodzi do tego bilansu). Masa wody pochodzącej z hydratu:

$m_{H_{2} O, h y d r a t} = m_{h y d r a t} - m_{C a C l_{2}} = 767, 4 - 465, 45 = 301, 95 g$

Krok 4: moli $CaCl_{2}$ i moli wody krystalizacyjnej

$n_{C a C l_{2}} = \frac{465 , 45}{111} = 4, 194 mol$

$n_{H_{2} O} = \frac{301 , 95}{18} = 16, 775 mol$

Krok 5: współczynnik n

$n = \frac{n _{H_{2} O}}{n _{C a C l_{2}}} = \frac{16 , 775}{4 , 194} \approx 4, 0$

Wzór hydratu: $CaCl_{2} \cdot 4 H_{2} O$

Typowy błąd / pułapka

Bilans masy: hydrat dostarcza zarówno $CaCl_{2}$ jak i wodę krystalizacyjną do roztworu. Procent masowy 53,66% odnosi się do bezwodnego $CaCl_{2}$ w całym roztworze (hydrat + dodana woda).
Współczynnik $n$ powinien wyjść liczbą całkowitą (tu: 4,0). Zasady oceniania dopuszczają $M (CaCl_{2})$ = 110, 111 albo 112 g · mol⁻¹.
Błąd: liczenie masy roztworu bez wody krystalizacyjnej. Masa roztworu to masa całego hydratu + 100 g wody.

Strona arkusza CKE z trescia zadania

Zadanie 15 - chemia 2023 PR — Arkusz CKE 2023 PR chemia - zadanie 15 (hydrat chlorku wapnia, obliczenie n). Na podstawie: CKE 2023 Oryginalny PDF CKE, str. 16

Treść zadania

Rozwiązanie

Strona arkusza CKE z trescia zadania

Przećwicz podobne typy zadań w aplikacji