Løselighet av natriumsulfat ved ulike temperaturer

Lest inn av KI og ikke kontrollert manuelt enda — kan inneholde feil.

En kjemiklasse vil undersøke hvordan løseligheten til saltet natriumsulfat, $N a_{2} S O_{4}$ , endrer seg med temperatur. For de fleste salter øker løseligheten når temperaturen øker. Elevene har derfor følgende hypotese:

«Løseligheten til $N a_{2} S O_{4}$ i vann øker når temperaturen øker.»

Elevene blir delt i seks grupper, der hver gruppe skal finne løseligheten ved én temperatur. For å undersøke om hypotesen er riktig, følger elevene denne prosedyren:

Tilsett $100,0 m L$ vann til et begerglass. Ha en magnet og et termometer i begerglasset og sett det i et vannbad på en magnetrører. Pass på at løsningen og vannbadet har stabil temperatur gjennom hele forsøket.
Vei opp ca. $1 g$ vannfritt $N a_{2} S O_{4} (s)$ og noter nøyaktig masse. Tilsett saltet i begerglasset og vent til det er helt løst. Fortsett å tilsette porsjoner på ca. $1 g N a_{2} S O_{4} (s)$ til saltet ikke løser seg i løpet av 2 minutter.
Mål temperaturen i løsningen og noter verdien i en tabell. Noter også den totale massen av saltet som løste seg. Ikke regn med den porsjonen som ikke løste seg.

Resultatene til alle gruppene er vist i tabell &tbl:kjemi2-v25-2-8-tabell-1.

Table: Masse $N a_{2} S O_{4}$ løst i $100,0 m L$ vann ved ulike temperaturer {#tbl:kjemi2-v25-2-8-tabell-1}

Temperatur i $° C$	2,5	11	25	36	80	90
Oppløst masse $N a_{2} S O_{4}$ i g	5,8	12,1	25,8	46,3	42,3	41,1

For hånd

Bruk dataene i tabellen til å vurdere om hypotesen er riktig.

For hånd

Vurder om elevene har tilstrekkelig grunnlag til å bestemme nøyaktig ved hvilken temperatur saltet har høyest løselighet.

Kalkulator

En annen gruppe elever, som gjorde samme forsøk, hadde først tilsatt $1,1 g N a_{2} S O_{4}$ til $100,0 m L$ vann ved $22 ° C$ . Ved et uhell tilsatte de så $1,2 g$ fast sølvnitrat, $A g N O_{3}$ , i stedet for $N a_{2} S O_{4}$ til begerglasset. Vurder om det ble felling i begerglasset.

Fasit

Hypotesen stemmer bare opp til ca. $36 ° C$ . Over denne temperaturen avtar løseligheten, så hypotesen er ikke riktig generelt.

Nei. Seks enkeltmålinger med stort sprang mellom $36$ og $80 ° C$ viser bare at maksimum ligger mellom $25$ og $80 ° C$ .

$Q_{sp} = 3,9 \cdot 10^{- 4} > K_{sp} = 1,20 \cdot 10^{- 5}$ , så $det ble felling av A g_{2} S O_{4} (s)$ .

LøsningsforslagKI-generert

Fra $2,5 ° C$ til $36 ° C$ øker løst masse fra $5,8 g$ til $46,3 g$ . Her stemmer hypotesen.

Fra $36 ° C$ til $90 ° C$ synker løst masse fra $46,3 g$ til $41,1 g$ . Her stemmer hypotesen ikke.

Hypotesen er derfor bare delvis riktig. Løseligheten øker med temperaturen opp til et maksimum, og avtar deretter.

Nei, grunnlaget er ikke godt nok.

Det er bare seks målepunkter. Mellom $36 ° C$ og $80 ° C$ er det ingen målinger. Dataene viser bare at maksimum ligger et sted mellom $25 ° C$ og $80 ° C$ .
Hver temperatur er målt én gang, av ulike grupper. Uten gjentatte målinger vet vi ikke hvor stor tilfeldig usikkerhet det er.
Saltet tilsettes i porsjoner på ca. $1 g$ . Den siste porsjonen regnes ikke med, så løst masse kan være opptil ca. $1 g$ for lav.
To minutter er kort tid. Særlig ved lav temperatur løses saltet langsomt, så løsningen er kanskje ikke mettet.

For å finne maksimum må elevene gjøre flere målinger tett rundt $25$ – $50 ° C$ , med gjentakelser. Oppgave 9 oppgir at dekahydratet dekomponerer ved $32,4 ° C$ . Det tyder på at maksimum ligger nær denne temperaturen.

Natriumnitrat er lettløselig. Sølvsulfat er tungtløselig. Mulig felling er derfor

2 A g^{+} (a q) + S O_{4}^{2 -} (a q) \to A g_{2} S O_{4} (s)

Vi regner ut stoffmengdene. Vi ser bort fra volumendringen når saltene løses.

\begin{matrix} n (N a_{2} S O_{4}) & = \frac{1,1 g}{142,05 g / m o l} = 7,74 \cdot 10^{- 3} m o l \\ n (A g N O_{3}) & = \frac{1,2 g}{169,88 g / m o l} = 7,06 \cdot 10^{- 3} m o l \end{matrix}

Hver formelenhet gir ett sulfation og ett sølvion. I $0,1000 L$ blir konsentrasjonene

\begin{matrix} [S O_{4}^{2 -}] & = \frac{7,74 \cdot 10^{- 3} m o l}{0,1000 L} = 0,0774 m o l / L \\ [A g^{+}] & = \frac{7,06 \cdot 10^{- 3} m o l}{0,1000 L} = 0,0706 m o l / L \end{matrix}

Ioneproduktet blir

Q_{sp} = {[A g^{+}]}^{2} \cdot [S O_{4}^{2 -}] = {0,0706}^{2} \cdot 0,0774 = 3,9 \cdot 10^{- 4}

Vedlegget gir $K_{sp} (A g_{2} S O_{4}) = 1,20 \cdot 10^{- 5}$ ved $25 ° C$ . Vi antar at verdien er omtrent den samme ved $22 ° C$ .

$Q_{sp}$ er omtrent 30 ganger større enn $K_{sp}$ . Løsningen er overmettet med sølvsulfat, så $det ble felling av A g_{2} S O_{4} (s)$ .

Sensorveiledning

100 % for riktig vurdering med forklaring.
Delvis uttelling hvis riktig svar gis i oppgave b

100 % for å minst påpeke èn tydelig svakhet med dataene eller prosedyren.

25 % for å identifisere hva som felles ut (reaksjonsligning).
25 % for riktige ionekonsentrasjoner.
25 % for riktig $Q_{sp}$ . [ $3,9 \cdot 10^{- 4}$ ]
25 % for riktig vurdering.

Vedlegg

Vedleggene i oppgavesettet til Kjemi 2 V2025. De kunne brukes på hele eksamen, også del 1 (om hjelpemidlene).

Åpne på egen side: Tabeller og formler i kjemi

Oppgavedata

Hentet fra: Kjemi 2 V2025, del 2, oppgave 8
Del: Del 2, alle hjelpemidler — les om hjelpemidler
Hjelpemidler: Kalkulator
CAS
Graftegner og regneark
Lærebok, formelsamling og egne notater
Ikke åpent internett, kommunikasjon med andre eller kunstig intelligens.
Kategori: 2
Vanskegrad: 2
Temaer: Løselighet, Løselighetsprodukt, Fellingsreaksjoner, Usikkerhet og feilkilder

Løselighet av natriumsulfat ved ulike temperaturer

Innstillinger

Utseende

Oppgaver og visning

Utskrift

Synkronisering

Sync på tvers av enheter

Løselighet av natriumsulfat ved ulike temperaturer

Lov på eksamen

Kan den løses uten PC?

Forstå oppgaven med en KI

Tastatursnarveier

Navigasjon

I oppgave

Løselighet av natriumsulfat ved ulike temperaturer

Løselighet av natriumsulfat ved ulike temperaturer

Lov på eksamen

Kan den løses uten PC?

Temaer