Zadanie 12. – matura z chemii, styczeń 2026 (próbna CKE) (PR)

Tioacetamid w roztworze wodnym ulega hydrolizie z wydzieleniem siarkowodoru, więc jest stosowany do identyfikacji kationów metali, które tworzą trudnorozpuszczalne siarczki. Reakcję hydrolizy tioacetamidu opisuje równanie:

Minimalne stężenie kationów, przy którym zaczyna się strącać siarczek danego metalu, zależy od jego iloczynu rozpuszczalności oraz od pH roztworu. Wykres przedstawia zależność logarytmu z najmniejszego stężenia kationów Ni²⁺ (log c), przy którym następuje strącanie jego siarczku (NiS), od pH roztworu.

0 -2 -4 -6 -8 -10 -12 -14 0 1 2 3 4 5 6 7 pH 2.

Na podstawie: J. Grau, M. Akine, J. Am. Ceram. Soc., 79 (1996) 1073, oraz J. Minczewski, Z. Marczenko, Chemia analityczna, Warszawa 201

Przeprowadzono dwuetapowe doświadczenie. W pierwszym etapie, w zlewkach A i B, przygotowano oddzielnie dwa roztwory:

• do zlewki A, w której znajdował się kwas solny, w temperaturze T dodano pewną ilość tioacetamidu – po ustaleniu się stanu równowagi uzyskano 100 cm³ roztworu, którego pH było równe 2

• do zlewki B, w której znajdował się kwas solny, w temperaturze T dodano próbkę NiCl₂ ∙ 6H₂O o nieznanej masie i otrzymano 100 cm³ roztworu o pH równym 1,27.

W drugim etapie doświadczenia zmieszano zawartości obu zlewek i zaobserwowano, że w otrzymanej mieszaninie, której objętość była równa 200 cm³, strącił się osad.

Oblicz minimalną masę NiCl₂ ∙ 6H₂O wyrażoną w miligramach, jakiej należało użyć do przygotowania roztworu w zlewce B. Wynik zaokrąglij do drugiego miejsca po przecinku. Przyjmij, że obecność słabego kwasu nie wpływa na pH roztworu oraz

że M_NiCl2_·6H2O= 237,7 g · mol^–1.

Odpowiedź i zasady oceniania (CKE)

Zasady oceniania

Wymagania ogólne Wymagania szczegółowe II. Rozumowanie i zastosowanie nabytej VI. Reakcje w roztworach wodnych. wiedzy do rozwiązywania problemów. Zdający: Zdający: 3) interpretuje wartości […], pH, […] Ks; 1) […] wyjaśnia przebieg procesów 4) wykonuje obliczenia z zastosowaniem chemicznych; pojęć: […] pH, […] iloczyn rozpuszczalności 5) wykorzystuje wiedzę i dostępne […]; informacje do rozwiązywania problemów 6) przewiduje odczyn roztworu po reakcji chemicznych […]; substancji zmieszanych w ilościach 7) wykonuje obliczenia dotyczące praw stechiometrycznych chemicznych. i niestechiometrycznych.

4 pkt – zastosowanie poprawnej metody i poprawne obliczenie pH roztworu w zlewce po zmieszaniu roztworów ze zlewek A i B, poprawne odczytanie wartości logarytmu stężenia kationów Ni²⁺ (logc), przy którym następuje strącanie jego siarczku, oraz poprawne wykonanie obliczeń i podanie masy NiCl₂ ∙ 6H₂O niezbędnej do przygotowania roztworu w zlewce B w miligramach.

3 pkt – zastosowanie poprawnej metody i poprawne obliczenie pH roztworu w zlewce po zmieszaniu roztworów ze zlewek A i B, poprawne odczytanie wartości logarytmu stężenia kationów Ni²⁺ (logc), przy którym następuje strącanie jego siarczku, ale:

• popełnienie błędów rachunkowych prowadzących do błędnego wyniku liczbowego (masy NiCl₂ ∙ 6H₂O niezbędnej do przygotowania roztworu w zlewce B)

LUB

• niepodanie wyniku w miligramach

ALBO

3 pkt – popełnienie błędów rachunkowych prowadzące do uzyskania innej wartości pH roztworu w zlewce po zmieszaniu roztworów ze zlewek A i B oraz poprawne odczytanie wartości logarytmu z najmniejszego stężenia kationów Ni²⁺ (logc), przy którym następuje strącanie jego siarczku, dla uzyskanego pH roztworu, oraz wykonanie obliczeń i podanie masy NiCl₂ ∙ 6H₂O niezbędnej do przygotowania roztworu w zlewce B w miligramach ALBO

3 pkt – zastosowanie poprawnej metody i poprawne obliczenie pH roztworu w zlewce po zmieszaniu roztworów ze zlewek A i B, błędne odczytanie wartości logarytmu z najmniejszego stężenia kationów Ni²⁺ (logc), przy którym następuje strącanie jego siarczku, oraz poprawne wykonanie obliczeń i podanie masy NiCl₂ ∙ 6H₂O niezbędnej do przygotowania roztworu w zlewce B w miligramach.

2 pkt – zastosowanie poprawnej metody i poprawne obliczenie pH roztworu w zlewce po zmieszaniu roztworów ze zlewek A i B, błędny odczyt wartości logarytmu stężenia kationów Ni²⁺ (logc), przy którym następuje strącanie jego siarczku albo brak odczytu ALBO

3 pkt – popełnienie błędów rachunkowych prowadzące do uzyskania innej wartości pH roztworu w zlewce po zmieszaniu roztworów ze zlewek A i B oraz poprawne odczytanie wartości logarytmu z najmniejszego stężenia kationów Ni²⁺ (logc), przy którym następuje strącanie jego siarczku, dla uzyskanego pH roztworu, oraz błędna metoda prowadząca do obliczenia masy NiCl₂ ∙ 6H₂O niezbędnej do przygotowania roztworu w zlewce B w miligramach lub brak obliczeń.

1 pkt – zastosowanie poprawnej metody, ale popełnienie błędów rachunkowych prowadzące do uzyskania innej wartości pH roztworu w zlewce po zmieszaniu roztworów ze zlewek A i B oraz błędny odczyt wartości logarytmu z najmniejszego stężenia kationów Ni²⁺ (logc), przy którym następuje strącanie jego siarczku lub brak odczytu.

0 pkt – zastosowanie błędnej metody albo brak rozwiązania.

Rozwiązanie

Obliczenie pH roztworu po zmieszaniu zawartości obu zlewek:

Zlewka A:

cH+ = 0,01 mol ∙ dm–3 n —––– 0,1 dm3 n = 0,001 mol

0,01 mol —––– 1 dm³

Zlewka B:

c_H+ = 10^–1,27 = 0,054 mol ∙ dm^–3

0,054 mol —––– 1 dm³

n —––– 0,1 dm3 n = 0,0054 mol 0,0064 cH+ = = 0,032 mol ∙ dm–3 0,2 pH = 1,5

po zmieszaniu:

Odczytanie z wykresu minimalnego stężenie kationów Ni²⁺ dla pH = 1,5 oraz obliczenie minimalnej masy NiCl₂ ∙ 6H₂O: na podstawie wykresu: dla pH = 1,5 minimalne stężenie kationów Ni²⁺, przy którym strąci się osad NiS jest równe 0,001 mol ∙ dm^–3.

0,001 mol Ni²⁺ —––– 1 dm³

n —––– 0,2 dm³

n = 0,0002 mol Ni²⁺ (liczba moli kationów niklu(II) znajdujących się w roztworze w zlewce B)

0,0002 mol —––– x g

1 mol —––– 237,7 g

m = 47,54 (mg NiCl₂ ∙ 6H₂O)

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