Na wykresie przedstawiono zależność rozpuszczalności wybranych ciał stałych w wodzie od temperatury.
Ile gramów azotanu(V) potasu należy rozpuścić w 250 g wody, aby w temperaturze 25°C otrzymać roztwór nasycony?
A. 90 g
B. 40 g
C. 225 g
D. 100 g
Pytanie z egzaminu CKE, październik 2016 (arkusz A.56-X-16.08).
Odpowiedź 100 g azotanu(V) potasu jest poprawna na podstawie danych zawartych w wykresie rozpuszczalności. Przy temperaturze 25°C, rozpuszczalność azotanu(V) potasu wynosi około 40 g na 100 g wody. Aby obliczyć ilość azotanu(V) potasu potrzebną do otrzymania roztworu nasyconego w 250 g wody, należy zastosować proporcje. Ponieważ 100 g wody rozpuszcza 40 g substancji, to 250 g wody rozpuści 100 g azotanu(V) potasu. W praktyce, takie obliczenia są niezwykle ważne w laboratoriach chemicznych, gdzie precyzyjne przygotowanie roztworów nasyconych jest kluczowe dla uzyskania powtarzalnych wyników eksperymentalnych. Zrozumienie tych zasad jest niezbędne w kontekście standardów i dobrych praktyk w chemii analitycznej oraz w edukacji chemicznej, gdzie uczniowie muszą nauczyć się, jak prawidłowo obliczać stężenia i przygotowywać roztwory chemiczne. Dodatkowo, znajomość rozpuszczalności substancji jest istotna w przemysłach farmaceutycznych i biotechnologicznych, gdzie odpowiednie przygotowanie roztworów wpływa na efektywność i bezpieczeństwo leków.
Odpowiedzi, które nie uwzględniają rzeczywistej rozpuszczalności azotanu(V) potasu w wodzie, opierają się na nieprawidłowych założeniach dotyczących ilości rozpuszczanej substancji. Na przykład, stwierdzenie, że 40 g lub 90 g azotanu(V) potasu można rozpuścić w 250 g wody, jest niewłaściwe, ponieważ wartość ta dotyczy tylko określonej ilości wody, a nie jej większej ilości. W rzeczywistości, 40 g azotanu(V) potasu można rozpuścić tylko w 100 g wody, co asymptotycznie zmniejsza ilość rozpuszczalnej substancji w większej objętości. Ponadto, odpowiedzi takie jak 225 g są szczególnie błędne, ponieważ przekraczają maksymalną ilość rozpuszczalności dla danej temperatury, co prowadziłoby do powstania roztworu nasyconego i osadu, a nie do jego dalszego rozpuszczania. Zrozumienie koncepcji rozpuszczalności oraz praw chemii roztworów jest kluczowe, aby uniknąć takich pomyłek. Typowe błędy myślowe, jak nieprawidłowe przeliczenia czy brak uwzględnienia proporcji, mogą prowadzić do wyciągania błędnych wniosków. Ważne jest, aby stosować precyzyjne dane i zrozumieć, jak na każdą substancję wpływa temperatura oraz rodzaj rozpuszczalnika, co jest fundamentalne w pracy chemików oraz w dydaktyce chemii.