Zadanie 13. – matura z chemii, czerwiec 2023 (PR)

W celu określenia zawartości tlenku kobaltu(II) w mieszaninie zawierającej tylko CoO i Co₃O₄ próbkę tej mieszaniny o masie 100 g poddano prażeniu. Podczas tego procesu zaszły reakcje chemiczne:

2CoO + C →^T 2Co + CO₂

Co₃O₄ + 2C →^T 3Co + 2CO₂

W wyniku zachodzących reakcji otrzymano 75,0 g metalicznego kobaltu.

Oblicz w procentach masowych zawartość tlenku kobaltu(II) w wyjściowej mieszaninie. Przyjmij, że obie reakcje przebiegły z wydajnością równą 100 %.

Odpowiedź i zasady oceniania (CKE)

Zasady oceniania

Wymagania ogólne Wymagania szczegółowe II. Rozumowanie i zastosowanie nabytej I. Atomy, cząsteczki i stechiometria wiedzy do rozwiązywania problemów. chemiczna. Zdający: Zdający: 1) stosuje pojęcia: […] mol […]; 5) wykorzystuje wiedzę i dostępne 5) dokonuje interpretacji jakościowej informacje do rozwiązywania problemów i ilościowej równania reakcji w ujęciu chemicznych […]; molowym, masowym […]; 7) wykonuje obliczenia dotyczące praw 6) wykonuje obliczenia […] dotyczące: liczby chemicznych. moli oraz mas substratów i produktów

(stechiometria wzorów i równań chemicznych) […].

2 pkt – zastosowanie poprawnej metody rozwiązania prowadzącej do obliczenia zawartości CoO w mieszaninie, poprawne wykonanie obliczeń oraz podanie wyniku w procentach.

1 pkt – zastosowanie poprawnej metody prowadzącej do obliczenia zawartości CoO, ale:

• popełnienie błędów rachunkowych LUB

• niepodanie wyniku w procentach (albo z błędną jednostką), ALBO

– poprawne obliczenie tylko masy albo tylko liczby moli CoO w mieszaninie.

0 pkt – zastosowanie błędnej metody obliczenia albo brak rozwiązania.

Rozwiązanie

Sposób 1.

x1 + x2 = 100 g 2 ∙ 59 ∙ x1 3 ∙ 59 ∙ x2 y1= = 0,787x1; y2= = 0,734x2 y1+ y2 = 75 g ⇒ 2 ∙ 75 241 x1+ x2 = 100

0,787x₁+ 0,734x₂ = 75 ⇒m_CoO = 30,2 g; m_Co3O4 = 69,8 g

% CoO = 30,2 (%);

Sposób 2.

100 241 75x + 241y = 100 ⇒ 75= x + 75y 75 177 59x + 177y = 75 ⇒ 59= x + 59y 100 75 177 241 = – y + y ⇒ y = 0,291 75 59 59 75 mCo3O4 = 0,291 ∙ 241 g = 70,1 g mCoO = 29,9 g; % CoO = 29,9 (%)

Sposób 3.

M_CoO = 75 g ∙ mol^{–1 M_Co3O4} = 241 g ∙ mol^–1

150 g CoO —— 118 g Co 241 g Co3O4 —— 177 g Co x g CoO —— y g CoO (100 – x) g Co3O4 —— (75 – y) g Co 150 · y = 118 · x { 241 · (75 – y) = 177 · (100 –x) x = 29,8 g y = 23,44 g ⇒ % CoO = 29,8 (%)

Sposób 4.

75 = 1,271 mol Co 59 100 100 0 % CoO ⇒ nCo= ∙ 3 = 1,245 mol 100 % CoO ⇒ nCo= = 1,333 mol 241 75 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 1,24 1,25 1,26 1,27 1,28 1,29 1,3 1,31 1,32 1,33 1,34 liczba moli Co, mol % CoO ≅ 30 %

Sposób 5.

75 = 1,271 mol Co 59 2x + 3y = 1,271 { ⇒ y = 0,291 75 ⋅ 2x + 241y = 100

m_Co3O4 = 70,13 g m_CoO = 29,87 g ⇒ % CoO = 29,9 (%)

Uwaga: Należy zwrócić uwagę na zależność wyniku liczbowego od przyjętych zaokrągleń. Za poprawny należy uznać każdy wynik będący konsekwencją zastosowanejpoprawnej metody i poprawnych obliczeń.

Tak samo liczy się to w moim kursie: stechiometria