Przejdź do głównej treści
CHM.03-01-25.01-SGStyczeń 2025 · 13 kroków · ok. 25 min · 34 kryteria z klucza

Rozwiązanie krok po kroku: Przygotowanie roztworów analitycznych

Laboratorium przygotowuje roztwory do oznaczania żelaza(III) metodą rodankową (jony Fe³⁺ tworzą z jonami SCN⁻ czerwone kompleksy, a intensywność barwy porównuje się ze wzorcami): roztwór podstawowy z odważki ałunu żelazowo-amonowego, roztwór rodanku amonu, roztwór roboczy przez rozcieńczenie podstawowego i serię sześciu roztworów wzorcowych. Zadanie polega na zaplanowaniu tej pracy: wykazach czynności i sprzętu, obliczeniu stężenia molowego rodanku amonu, stężeń procentowych wzorców oraz wykazie środków ochrony indywidualnej.

Model „d”, czyli dokumentacja na papierze. Zdający wpisuje ręcznie do tabel wydrukowanych w arkuszu wykaz sprzętu, odczynników i środków ochrony, obliczenia i listę czynności. Roztworów na egzaminie się nie sporządza - ocenia się wyłącznie zapis w tabelach. W podglądzie tłem jest strona arkusza, wpisy zdającego są granatowe i odręczne, a pola wpisane w bieżącym kroku są podświetlone na żółto. Kroki idą za kolejnością tabel w arkuszu, a w obrębie tabeli - za kryteriami klucza.

Skąd brać odpowiedzi. Wszystko jest w arkuszu: procedury 1-4 (masy, objętości, kolby i kolejność czynności), masy molowe pierwiastków w tabeli 2, masy Fe³⁺ w kolbach podane w procedurze 4 i wyciąg z kart charakterystyki (środki ochrony indywidualnej). Obliczenia policzyłem w skrypcie i porównałem z kluczem oceniania CKE.

Bezpieczeństwo. Najgroźniejszy jest kwas siarkowy(VI) 95% (H314 - poważne oparzenia skóry i uszkodzenie oczu), dodawany do roztworu podstawowego, a rodanek amonu działa szkodliwie po połknięciu, w kontakcie ze skórą i przy wdychaniu (H302, H312, H332). Wszystkie cztery karty podają te same środki ochrony: gogle, rękawice nitrylowe i ubranie ochronne.

To jedno z możliwych rozwiązań: klucz przyjmuje inne sformułowania i inne poprawne metody obliczeń, a w wykazach sprzętu pozostałego wystarczy po kilka pozycji z listy klucza.

Jak liczą się punkty. Klucz ma 34 kryteria w 5 rezultatach, każde za 1 punkt. Próg zdania części praktycznej to 75%, czyli 26 punktów - można stracić 8 kryteriów i nadal zdać. Najwięcej punktów (po 9) dają tabela 1 (roztwór podstawowy) i tabela 4 (seria wzorców).

  1. Etap 1: Tabela 1. Roztwór podstawowy żelaza(III)

    Kroki 1-4 · po tym etapie masz 9 z 34 kryteriów (pkt)

    Krok 1: Prace: odważenie i przeniesienie

    Kryteria: ,

    R.1.1 odważenie substancji/hydratu/siarczanu(VI) amonu żelaza(III)–woda(1/12)

    R.1.2 ilościowe przeniesienie odważki do kolby miarowej

    ok. 2 min
    Polecenie z arkusza

    Korzystając z zamieszczonych procedur przygotowania roztworów, opracuj dokumentację dotyczącą planowania prac analitycznych związanych z przygotowaniem roztworu podstawowego zawierającego jony żelaza(III) - sporządź wykaz prac i wykaz sprzętu laboratoryjnego (tabela 1).

    Wykaz przepisuję z procedury 1 w kolejności wykonywania. Najpierw odważenie 0,8640 g hydratu - siarczanu(VI) amonu żelaza(III)–woda(1/12) - i ilościowe przeniesienie odważki do kolby miarowej 1 dm³: przez lejek, ze spłukaniem naczynka i lejka wodą z tryskawki, żeby cała odważka trafiła do kolby (od niej zależy, że 1 cm³ zawiera 0,1 mg Fe³⁺).

    Dokument po tym kroku
  2. Krok 2: Prace: rozpuszczenie, dopełnienie, wymieszanie

    Kryteria: , ,

    R.1.3 rozpuszczenie odważki w wodzie destylowanej z dodatkiem kwasu siarkowego(VI)

    R.1.4 uzupełnienie kolby wodą destylowaną do kreski

    R.1.5 zamknięcie kolby korkiem i wymieszanie roztworu

    ok. 2 min
    Polecenie z arkusza

    Korzystając z zamieszczonych procedur przygotowania roztworów, opracuj dokumentację dotyczącą planowania prac analitycznych związanych z przygotowaniem roztworu podstawowego zawierającego jony żelaza(III) - sporządź wykaz prac i wykaz sprzętu laboratoryjnego (tabela 1).

    Odważkę rozpuszcza się w wodzie destylowanej z dodatkiem kwasu siarkowego(VI) (5 cm³ roztworu 95%) - kwas cofa hydrolizę soli żelaza(III), więc roztwór się nie mętnieje. Potem uzupełnienie do kreski i zamknięcie korkiem z wymieszaniem. Z praktyki laboratoryjnej (klucz tego nie ocenia): stężony kwas dodaje się do wody już obecnej w kolbie, nigdy wodę do kwasu.

    Typowe błędy

    Pominięcie dodatku kwasu siarkowego(VI) w opisie rozpuszczania - kryterium R.1.3 wymaga go wprost.

    Dokument po tym kroku
  3. Krok 3: Sprzęt miarowy i waga

    Kryteria: , ,

    R.1.6 pipeta jednomiarowa 5 cm3 lub pipeta wielomiarowa 5 cm3 Dopuszcza się również zapisy: pipeta wielomiarowa 10 cm3 lub cylinder miarowy 5 cm3 lub cylinder miarowy 10 cm3

    R.1.7 kolba miarowa; 1 dm3

    R.1.8 waga laboratoryjna lub równoważne

    ok. 2 min
    Polecenie z arkusza

    Korzystając z zamieszczonych procedur przygotowania roztworów, opracuj dokumentację dotyczącą planowania prac analitycznych związanych z przygotowaniem roztworu podstawowego zawierającego jony żelaza(III) - sporządź wykaz prac i wykaz sprzętu laboratoryjnego (tabela 1).

    Kwas siarkowy(VI) odmierza się w ilości 5 cm³ - pipeta jednomiarowa 5 cm³ (klucz przyjmuje też pipetę wielomiarową 5 lub 10 cm³ i cylinder 5 lub 10 cm³). Roztwór powstaje w kolbie miarowej 1 dm³, a odważkę waży się na wadze laboratoryjnej (procedura podaje masę z dokładnością do 0,0001 g). Przy sprzęcie miarowym podaję pojemność.

    Typowe błędy

    Kolba miarowa bez pojemności - arkusz każe ją podać, a kryterium R.1.7 jest właśnie o „1 dm³”.

    Dokument po tym kroku
  4. Krok 4: Sprzęt pozostały

    Kryteria:

    R.1.9 naczynko wagowe/szkiełko zegarkowe, łyżeczka, tryskawka, lejek, gruszka lub równoważne, zlewka, wkraplacz/pipeta Pasteura Kryterium należy uznać za spełnione, jeżeli zapisane są, co najmniej 4 sprzęty z wymienionych

    ok. 1 min
    Polecenie z arkusza

    Korzystając z zamieszczonych procedur przygotowania roztworów, opracuj dokumentację dotyczącą planowania prac analitycznych związanych z przygotowaniem roztworu podstawowego zawierającego jony żelaza(III) - sporządź wykaz prac i wykaz sprzętu laboratoryjnego (tabela 1).

    Do odważania: naczynko wagowe i łyżeczka, do przeniesienia: lejek i tryskawka, do pipety: gruszka, do dopełnienia do kreski: wkraplacz. Kryterium wymaga co najmniej czterech pozycji z listy klucza.

    Dokument po tym kroku
  5. Etap 2: Tabela 2. Roztwór rodanku amonu

    Kroki 5-6 · po tym etapie masz 15 z 34 kryteriów (pkt)

    Krok 5: Stężenie molowe rodanku amonu

    Kryteria: ,

    R.2.1 Obliczenia stężenia molowego roztworu rodanku amonu, np. n = 50 g / 76 g/mol Cm = n / V = 0,66 mola / 1 dm3 Kryterium należy również uznać za spełnione jeżeli zapisana została inna poprawna merytorycznie metoda obliczeń

    R.2.2 Wartość stężenia molowego roztworu rodanku amonu [mol/dm3]: 0,66

    ok. 3 min
    Polecenie z arkusza

    Opracuj dokumentację związaną z przygotowaniem roztworu rodanku amonu i obliczeniem jego stężenia molowego - wykonaj obliczenia i sporządź wykaz prac (tabela 2).

    Masa molowa NH₄SCN z mas pierwiastków podanych w tabeli: 14 + 4 · 1 + 32 + 12 + 14 = 76 g/mol. W 50 g jest 50 / 76 = 0,658 mola, rozpuszczonego w 1 dm³, więc stężenie to 0,66 mol/dm³ (z dokładnością do dwóch miejsc po przecinku, jak każe formularz).

    Typowe błędy

    Pominięcie jednego atomu azotu w masie molowej (62 g/mol, wynik 0,81) - rodanek amonu ma dwa atomy N: w NH₄⁺ i w SCN⁻.

    Dokument po tym kroku
  6. Krok 6: Prace: przygotowanie roztworu

    Kryteria: , , ,

    R.2.3 odważenie substancji/rodanku amonu

    R.2.4 rozpuszczenie odważki w wodzie destylowanej w kolbie miarowej

    R.2.5 dopełnienie kolby wodą destylowaną do kreski

    R.2.6 zamknięcie kolby korkiem i wymieszanie roztworu

    ok. 2 min
    Polecenie z arkusza

    Opracuj dokumentację związaną z przygotowaniem roztworu rodanku amonu i obliczeniem jego stężenia molowego - wykonaj obliczenia i sporządź wykaz prac (tabela 2).

    Cztery czynności, każda w osobnej linii: odważenie 50 g rodanku amonu, rozpuszczenie w wodzie destylowanej w kolbie miarowej 1 dm³, dopełnienie do kreski i zamknięcie korkiem z wymieszaniem. Rodanek amonu ma H312 - odważa się go w rękawicach.

    Dokument po tym kroku
  7. Etap 3: Tabela 3. Roztwór roboczy żelaza(III)

    Kroki 7-9 · po tym etapie masz 22 z 34 kryteriów (pkt)

    Krok 7: Prace: rozcieńczenie roztworu podstawowego

    Kryteria: , , ,

    R.3.1 pobranie 10 cm3 roztworu podstawowego żelaza(III)

    R.3.2 przeniesienie do kolby miarowej

    R.3.3 dopełnienie kolby wodą destylowaną do kreski

    R.3.4 zamknięcie kolby korkiem i wymieszanie roztworu

    ok. 2 min
    Polecenie z arkusza

    Opracuj dokumentację związaną z przygotowaniem roztworu roboczego zawierającego jony żelaza(III) - sporządź wykaz prac i wykaz sprzętu laboratoryjnego (tabela 3).

    Roztwór roboczy to roztwór podstawowy rozcieńczony dziesięciokrotnie: pobranie 10 cm³ roztworu podstawowego, przeniesienie do kolby miarowej 100 cm³, dopełnienie do kreski i zamknięcie z wymieszaniem. Z 0,1 mg Fe³⁺ w 1 cm³ robi się 0,01 mg w 1 cm³.

    Dokument po tym kroku
  8. Krok 8: Sprzęt miarowy

    Kryteria: ,

    R.3.5 pipeta jednomiarowa 10 cm3 lub pipeta wielomiarowa 10 cm3

    R.3.6 kolba miarowa 100 cm3

    ok. 1 min
    Polecenie z arkusza

    Opracuj dokumentację związaną z przygotowaniem roztworu roboczego zawierającego jony żelaza(III) - sporządź wykaz prac i wykaz sprzętu laboratoryjnego (tabela 3).

    Objętość 10 cm³ musi być dokładna, bo od niej zależy stężenie wszystkich wzorców - pipeta jednomiarowa 10 cm³ (klucz przyjmuje też wielomiarową 10 cm³). Rozcieńcza się w kolbie miarowej 100 cm³.

    Typowe błędy

    Cylinder miarowy do pobrania 10 cm³ - za mało dokładny, klucz go tu nie przyjmuje.

    Dokument po tym kroku
  9. Krok 9: Sprzęt pozostały

    Kryteria:

    R.3.7 tryskawka, lejek, gruszka lub równoważne, zlewka, wkraplacz/pipeta Pasteura Kryterium należy uznać za spełnione jeżeli zapisane są, co najmniej 3 sprzęty z w. wymienionych

    ok. 1 min
    Polecenie z arkusza

    Opracuj dokumentację związaną z przygotowaniem roztworu roboczego zawierającego jony żelaza(III) - sporządź wykaz prac i wykaz sprzętu laboratoryjnego (tabela 3).

    Zlewka na porcję roztworu podstawowego (nie pipetuje się wprost z kolby), gruszka do pipety, lejek, tryskawka i wkraplacz do dopełnienia kolby. Kryterium wymaga co najmniej trzech pozycji z listy klucza.

    Dokument po tym kroku
  10. Etap 4: Tabela 4. Seria roztworów wzorcowych

    Kroki 10-12 · po tym etapie masz 31 z 34 kryteriów (pkt)

    Krok 10: Wzorzec nr 1 - sposób obliczenia

    Kryteria: ,

    R.4.1 Obliczenia stężeń procentowych (m/m) wykonane dla całej serii roztworów wzorcowych żelaza nr 1 - 6, typu: Wzorzec nr 1. Cp = 0,025 mg x 100% /50000 mg = 0,00005% Wzorzec nr 2. Cp = 0,05 mg x 100% / 50000 mg = 0,00010% Wzorzec nr 3. Cp = 0,1 mg x 100% / 50000 mg = 0,00020% itd. Kryterium należy również uznać za spełnione, jeżeli zapisana została inna poprawna merytorycznie metoda obliczeń

    R.4.2 Roztwór wzorcowy żelaza(III) nr 1 [%]: 0,00005

    ok. 3 min
    Polecenie z arkusza

    Opracuj dokumentację związaną z przygotowaniem serii roztworów wzorcowych żelaza(III) i obliczeniem ich stężeń procentowych (m/m) (tabela 4).

    Procedura 4 podaje masę Fe³⁺ w każdej kolbie (dla wzorca 1: 2,5 cm³ · 0,01 mg/cm³ = 0,025 mg). Roztwór ma 50 cm³, a przy gęstości 1 g/cm³ jego masa to 50 g = 50 000 mg. Stężenie procentowe: Cp = 0,025 mg · 100% / 50 000 mg = 0,00005%. Masę roztworu zamieniam na miligramy, żeby obie masy miały tę samą jednostkę.

    Typowe błędy

    Dzielenie miligramów przez 50 g bez zamiany jednostek - wynik wychodzi tysiąc razy za duży (0,05%).

    Dokument po tym kroku
  11. Krok 11: Wzorce nr 2-6

    Kryteria: , , , ,

    R.4.3 Roztwór wzorcowy żelaza(III) nr 2 [%]: 0,00010 lub 0,0001

    R.4.4 Roztwór wzorcowy żelaza(III) nr 3 [%]: 0,00020 lub 0,0002

    R.4.5 Roztwór wzorcowy żelaza(III) nr 4 [%]: 0,00030 lub 0,0003

    R.4.6 Roztwór wzorcowy żelaza(III) nr 5 [%]: 0,00040 lub 0,0004

    R.4.7 Roztwór wzorcowy żelaza(III) nr 6 [%]: 0,00050 lub 0,0005

    ok. 3 min
    Polecenie z arkusza

    Opracuj dokumentację związaną z przygotowaniem serii roztworów wzorcowych żelaza(III) i obliczeniem ich stężeń procentowych (m/m) (tabela 4).

    Ten sam wzór dla kolejnych mas: 0,050 mg - 0,00010%, 0,100 mg - 0,00020%, 0,150 mg - 0,00030%, 0,200 mg - 0,00040%, 0,250 mg - 0,00050%. Wyniki zapisuję z dokładnością do pięciu miejsc po przecinku, jak każe arkusz (klucz przyjmuje też 0,0001 itd.). Obliczenia dla całej serii to warunek kryterium R.4.1.

    Dokument po tym kroku
  12. Krok 12: Zestawienie wyników

    Kryteria: ,

    R.4.8 Masy Fe(III) w kolbach [mg] zapisane kolejno dla roztworów wzorcowych: 0,025; 0,050 lub 0,05; 0,100 lub 0,10 lub 0,1; 0,150 lub 0,15; 0,200 lub 0,20 lub 0,2; 0,250 lub 0,25

    R.4.9 Stężenie procentowe (m/m) [%] zapisane kolejno dla roztworów wzorcowych: 0,00005; 0,00010 lub 0,0001; 0,00020 lub 0,0002; 0,00030 lub 0,0003; 0,00040 lub 0,0004; 0,00050 lub 0,0005 (Dopuszcza się inne wartości pod warunkiem ich zgodności z obliczeniami i wynikami ocenionymi wg kryteriów od R.4.2 do R.4.7)

    ok. 2 min
    Polecenie z arkusza

    Opracuj dokumentację związaną z przygotowaniem serii roztworów wzorcowych żelaza(III) i obliczeniem ich stężeń procentowych (m/m) (tabela 4).

    W tabeli zestawienia przepisuję masy Fe³⁺ w kolbach (z procedury 4) i obliczone stężenia procentowe - wartości muszą być zgodne z wynikami powyżej. Stężenie rośnie proporcjonalnie do masy, bo objętość kolby jest stała.

    Dokument po tym kroku
  13. Etap 5: Tabela 5. Środki ochrony indywidualnej

    Krok 13 · po tym etapie masz 34 z 34 kryteriów (pkt)

    Krok 13: Ochrona oczu, rąk i ciała

    Kryteria: , ,

    R.5.1 Ochrona oczu: gogle ochronne/ gogle/ okulary ochronne/ okulary lub równoważne

    R.5.2 Ochrona rąk: rękawice ochronne/ rękawice nitrylowe/ rękawice lub równoważne

    R.5.3 Ochrona ciała: ubranie ochronne/ fartuch ochronny/ fartuch lub równoważne

    ok. 1 min
    Polecenie z arkusza

    Sporządź wykaz środków ochrony indywidualnej, które należy stosować podczas sporządzania roztworów wskazanych w zadaniu (tabela 5).

    Karty charakterystyki kwasu siarkowego(VI), siarczanu(VI) amonu żelaza(III), rodanku amonu i kwasu solnego podają te same środki: oczy - gogle ochronne, ręce - rękawice ochronne odporne na chemikalia z gumy nitrylowej, ciało - ubranie ochronne. Klucz przyjmuje też „okulary”, „rękawice” i „fartuch”.

    Dokument po tym kroku

Podgląd

To jedno z możliwych rozwiązań. Egzaminator ocenia spełnienie kryteriów z klucza odpowiedzi, a nie zgodność z tym rozwiązaniem - inna, poprawna droga też daje punkty.

Autor rozwiązania: . Licencja CC BY-NC 4.0 - kopiowanie i przeróbki do celów niekomercyjnych, z podaniem autora i źródła (link do tej strony) (zasady wykorzystania). Treść arkusza i klucza oceniania pochodzi z CKE.