Chem do MaturyDziałyMapy myśli

Analiza tabel, wykresów i danych – zadania maturalne z chemii

10
zadań
21
poleceń
11
poleceń otwartych z oceną
1
lekcji interaktywnych

Odczytywanie i Interpretacja Tabel oraz Wykresów

### Jak poprawnie czytać dane w zadaniach z chemii? Analiza danych z tabel i wykresów to kluczowa umiejętność na maturze. CKE często testuje wiedzę chemiczną ukrytą pod postacią danych z doświadczeń. Najczęstsze typy zadań obejmują: 1. **Krzywe rozpuszczalności:** Pokazują zależność rozpuszczalności od temperatury. Pozwalają obliczyć masę osadu wydzielonego podczas krystalizacji. 2. **Krzywe miareczkowania:** Zależność pH od objętości dodanej zasady lub kwasu. Analizując krzywą słabego kwasu, szukaj tzw. **punktu równoważnikowego** (PR, skok pH) i **punktu połowy zobojętnienia**, w którym pH równe jest pKa. 3. **Dane kinetyczne:** Tabele zmian stężenia w czasie umożliwiają obliczenie szybkości (średniej lub chwilowej) ze wzoru v = (|ΔC|)/(Δt) z uwzględnieniem współczynników stechiometrycznych. ### Przykład obliczeniowy – Krystalizacja **Zadanie:** W temperaturze 60 °C rozpuszczalność pewnej soli wynosi 120 g / 100 g H₂O. W 20 °C rozpuszczalność wynosi 30 g / 100 g H₂O. Oblicz masę soli, która wykrystalizuje z 440 g nasyconego w 60 °C roztworu po oziębieniu go do 20 °C. **Rozwiązanie:** Krok 1: Skład roztworu początkowego (60 °C): Ze 100 g H₂O i 120 g soli uzyskasz 220 g nasyconego roztworu. Z proporcji wiemy, że 440 g roztworu to dwukrotność tej masy (200 g wody i 240 g soli). Krok 2: Skład po ochłodzeniu (20 °C): Z krzywej wynika, że 100 g wody rozpuszcza max 30 g. Skoro w roztworze mamy 200 g wody, utrzyma ona w roztworze 200 · 30/100 = 60 g soli. Krok 3: Masa wykrystalizowana: Masa osadu = (Masa soli przed krystalizacją) - (Masa soli pozostałej w roztworze) Masa = 240 g - 60 g = 180 g. ### Odczyt punktowy z wykresu miareczkowania Jeżeli krzywa miareczkowania słabego kwasu z mocną zasadą wykazuje punkt równoważnikowy przy objętości 20 cm³, to w połowie objętości dodanego titranta (10 cm³) panują optymalne warunki buforujące. Wartość odczytanego tam pH pozwala wyliczyć stałą dysocjacji: Ka = 10^(-pH).

Zapamiętaj

  • Zawsze sprawdzaj jednostki na osiach (np. czas w sekundach a nie minutach, stężenie w mmol/dm³).
  • Krzywe rozpuszczalności odnoszą się zazwyczaj do masy na 100 gramów ROZPUSZCZALNIKA, nie roztworu.
  • Zwracaj uwagę na stechiometrię równania reakcji przy określaniu szybkości na podstawie zmian stężeń.

Typowe błędy

  • Mylenie masy rozpuszczalnika z masą całego roztworu podczas obliczeń z krzywej rozpuszczalności.
  • Brak uwzględniania współczynników stechiometrycznych przy wyliczaniu szybkości reakcji.
  • Dobór niewłaściwego wskaźnika miareczkowania z powodu mylenia punktu końcowego (wizualnego) z rzeczywistym skokiem pH przy punkcie równoważnikowym.

Wymagania podstawy programowej

  • XIV.2.1 Odczytuje i interpretuje dane z tabel i wykresów; wyciąga wnioski z danych liczbowych.

Przykładowe zadania

Zadanie 1

W tabeli poniżej przedstawiono rozpuszczalność azotanu(V) potasu (KNO₃) w wodzie w wybranych temperaturach. | Temperatura [°C] | Rozpuszczalność [g/100 g H₂O] | |:---:|:---:| | 20 | 32 | | 40 | 64 | | 60 | 110 | | 80 | 169 |

  1. 1.1 Oblicz masę azotanu(V) potasu, która wykrystalizuje po ochłodzeniu 420 g nasyconego w temperaturze 60 °C roztworu tej soli do temperatury 20 °C. (2 pkt)

    Pokaż odpowiedź

    Odpowiedź: Masa roztworu nasyconego w 60 °C zawierającego 100 g wody wynosi 210 g (100 g H₂O + 110 g KNO₃). W 420 g takiego roztworu znajduje się 200 g wody i 220 g KNO₃. W temperaturze 20 °C w 100 g wody rozpuszczają się 32 g KNO₃, więc w 200 g wody rozpuści się 64 g soli. Masa osadu = 220 g - 64 g = 156 g.

    Należy ustalić masę wody i soli w roztworze początkowym, a następnie obliczyć rozpuszczalność w niższej temperaturze dla tej samej masy wody.

  2. 1.2 Oceń prawdziwość poniższych zdań na podstawie analizy danych z tabeli. (1 pkt)

    • 1. Rozpuszczanie azotanu(V) potasu w wodzie jest procesem endotermicznym. (P/F)
    • 2. W temperaturze 40 °C stężenie procentowe nasyconego roztworu KNO₃ wynosi 64%. (P/F)
    • 3. Krzywa rozpuszczalności KNO₃ w funkcji temperatury w przedziale 20-80 °C rośnie monotonicznie. (P/F)
    Pokaż odpowiedź

    Odpowiedź: 1 – P, 2 – F, 3 – P

    Rozpuszczalność KNO₃ rośnie wraz ze wzrostem temperatury, co wskazuje, że proces rozpuszczania jest endotermiczny.

Zadanie 2

Badano kinetykę reakcji rozkładu tlenku azotu(V) w fazie gazowej, zachodzącej zgodnie z równaniem: 2N₂O₅ → 4NO₂ + O₂. Poniższa tabela przedstawia zmianę stężenia N₂O₅ w czasie zachodzenia reakcji w stałej temperaturze. | Czas t [s] | [N₂O₅] [mol/dm³] | |:---:|:---:| | 0 | 0,200 | | 100 | 0,160 | | 200 | 0,128 | | 300 | 0,102 |

  1. 2.1 Oblicz średnią szybkość tworzenia się tlenku azotu(IV) (NO₂) w przedziale czasu od 0 do 100 sekund. Wynik podaj w mol/(dm³·s). (2 pkt)

    Pokaż odpowiedź

    Odpowiedź: Szybkość ubytku N₂O₅ w przedziale 0-100 s: v(N₂O₅) = (0,200 - 0,160) / 100 = 0,040 / 100 = 4·10⁻⁴ mol/(dm³·s). Z równania reakcji wynika, że na 2 mole zużytego N₂O₅ powstają 4 mole NO₂. Zatem v(NO₂) = 2 · v(N₂O₅) = 8·10⁻⁴ mol/(dm³·s).

    Szybkość tworzenia NO₂ jest dwukrotnie większa od szybkości zaniku N₂O₅ ze względu na stechiometrię równania (stosunek 4:2, czyli 2:1).

  2. 2.2 Na podstawie analizy danych z tabeli określ, którym rzędem kinetycznym charakteryzuje się rozkład N₂O₅, wiedząc, że po upływie każdego równego odcinka czasu (100 s) stężenie maleje o stały ułamek wartości z początku tego odcinka. (1 pkt)

    • A. Reakcja rzędu zerowego.
    • B. Reakcja rzędu pierwszego.
    • C. Reakcja rzędu drugiego.
    • D. Nie można tego ustalić na podstawie tych danych.
    Pokaż odpowiedź

    Odpowiedź: B. Reakcja rzędu pierwszego.

    Stosunek stężeń C(t+100) / C(t) jest stały (0,160/0,200 = 0,8; 0,128/0,160 = 0,8). Stały czas połowicznego rozpadu lub stały ułamek rozkładu w stałym czasie to cecha charakterystyczna reakcji pierwszego rzędu.

Ćwicz ten dział z oceną – PremiumZałóż darmowe konto

Inne tematy z tego działu