Reakcja kwasu solnego z wodorotlenkiem baru przebiega zgodnie z równaniem:
H3O+ + OH– → 2H2O
Oblicz, ile cm3 wodnego roztworu wodorotlenku baru o stężeniu molowym równym 0,020 mol ∙ dm−3 należy dodać do 25 cm3 kwasu solnego o pH = 1,5, aby otrzymany roztwór miał pH równe 3,7. Przyjmij, że objętość powstałego roztworu jest sumą objętości użytych roztworów.
Odpowiedź i zasady oceniania (CKE)
2 pkt – zastosowanie poprawnej metody, poprawne wykonanie obliczeń oraz podanie wartości liczbowej wyniku.
1 pkt – zastosowanie poprawnej metody, ale:
• popełnienie błędów rachunkowych prowadzących do błędnego wyniku liczbowego LUB
• podanie wyniku z inną jednostką ALBO
1 pkt – wyznaczenie zależności pozwalającej obliczyć liczbę moli jonów wodorowych, które nie zostały zobojętnione, zawierającej odniesienie do stechiometrii reakcji i objętości roztworu Ba(OH)2.
0 pkt – zastosowanie błędnej metody obliczenia albo brak rozwiązania.
Sposób 1.
Ba(OH)2 + 2HCl → BaCl2 + 2H2O
Stężenie początkowe i liczba moli jonów H+:
mol cH+= 10−1,5 = 0,0316 dm3 mol nH+= 0,0316 ∙ 0,025 dm3 = 0,00079 mol dm3Liczba moli wprowadzonych jonów wodorotlenkowych nOH−= 2∙0,02 ∙V=0,04 ∙V
Stężenie końcowe jonów H+:
mol cH+ = 10–3,7 = 0,0002 dm3 0,0002 = 0,025+V0,00079–0,04∙V⇒ V= 0,0195 dm3 = 19,5 (cm3)Sposób 2.
Ba(OH)2 + 2HCl → BaCl2 + 2H2O
[H+] = 10−1,5= 0,0316 mol · dm−3
nHCl=nH+ = 0,0316 mol · dm−3 · 0,025 dm3 = 7,9 · 10−4 mol
nOH– = 2 · 0,02 mol · dm−3 · VBa(OH)2= 0,04 mol · dm−3 · VBa(O
H) 2[H+] = 10−3,7= 0,0002 mol · dm−3
CH+ = Vn −4 −3 0 mol − 0,04 mol · dm · V Ba(OH) 2 0,0002 mol · dm−3= 0,025dm3+VBa(OH)nH+−nOH–= 8·1 0,025 + V Ba(OH) 2 2 ⇒ VBa(OH)2 = 0,01978dm3 VBa(OH)2 = 19,8 (cm3)Sposób 3.
H3O+ + OH– → 2H2O
| H3O+ | OH− | ||
|---|---|---|---|
| n0 | mol | 7,9 · 10−4 | 2 ∙ 0,02 · V |
| ∆n | mol | −2 ∙ 0,02 · V | −2 ∙ 0,02 · V |
| nk | mol | 0,0002·(0,025 + V) | – |
7,9 · 10−4 –2 ∙ 0,02 · V = 2 ∙ 10–4 · (0,025 + V)
V = 0,0195 dm3 VBa(OH)2 = 19,5 (cm3)Uwaga: Należy zwrócić uwagę na zależność wyniku liczbowego od przyjętych zaokrągleń. Za poprawny należy uznać każdy wynik będący konsekwencją zastosowanejpoprawnej metody i poprawnych obliczeń.