Ile cm3 roztworu NaOH o stężeniu 0,2 mol/dm3 należy pobrać pipetą z kolby miarowej o pojemności 1 dm3 i przelać do kolby miarowej o pojemności 50 cm3, aby po uzupełnieniu wodą do kreski uzyskać roztwór NaOH o stężeniu 0,02 mol/dm3?
Wybrana odpowiedź, czyli 5 cm³, jest prawidłowa, ponieważ pozwala na uzyskanie pożądanego stężenia roztworu NaOH. Aby to zrozumieć, zastosujmy zasadę rozcieńczania roztworów. Mamy roztwór NaOH o stężeniu 0,2 mol/dm³ i chcemy przygotować roztwór o stężeniu 0,02 mol/dm³ w objętości 50 cm³. Możemy to policzyć, korzystając z równania C1V1 = C2V2, gdzie C1 to stężenie roztworu początkowego, V1 to objętość roztworu, C2 to stężenie roztworu końcowego, a V2 to objętość roztworu końcowego. Podstawiając wartości, mamy: 0,2 mol/dm³ * V1 = 0,02 mol/dm³ * 50 cm³. Przekształcając to równanie, otrzymujemy V1 = (0,02 mol/dm³ * 50 cm³) / 0,2 mol/dm³ = 5 cm³. To oznacza, że do uzyskania żądanego stężenia na poziomie 0,02 mol/dm³, musimy pobrać dokładnie 5 cm³ roztworu o stężeniu 0,2 mol/dm³, a następnie uzupełnić wodą do 50 cm³. Tego rodzaju obliczenia są niezwykle ważne w chemii analitycznej oraz laboratoriach, gdzie precyzyjne przygotowanie roztworów ma kluczowe znaczenie dla wyników eksperymentów.
Odpowiedzi, które nie wskazują na 5 cm³ roztworu, są błędne, ponieważ nie uwzględniają zasady rozcieńczania roztworów. Na przykład, jeśli wybierzemy 10 cm³, stężenie końcowe roztworu będzie znacznie wyższe niż 0,02 mol/dm³, co jest przeciwieństwem zamierzonego celu. Obliczenia pokazują, że 10 cm³ roztworu o stężeniu 0,2 mol/dm³, po rozcieńczeniu do 50 cm³, dałoby stężenie 0,04 mol/dm³, co jest podwójnie większe niż wymagane. Podobnie, wybór 2,5 cm³ doprowadziłby do stężenia 0,01 mol/dm³, co również nie spełnia wymaganych parametrów. W przypadku wyboru 20 cm³, otrzymalibyśmy stężenie 0,08 mol/dm³. Te błędne odpowiedzi wynikają z nieprawidłowego zrozumienia zasad rozcieńczania oraz równania C1V1 = C2V2. Kluczowe jest tutaj umiejętne przekształcanie jednostek i zrozumienie, że aby uzyskać określone stężenie, ilość pobranego roztworu musi być ściśle zależna od jego początkowego stężenia i docelowej objętości. Nieprawidłowe podejście do tego zadania wykazuje typowe błędy myślowe, takie jak nieprawidłowe zakładanie proporcji oraz niedostateczna uwaga na jednostki, co prowadzi do mylnych wyników w praktyce laboratoryjnej.