W analizie wagowej (grawimetrii) ilość oznaczanego składnika wyznacza się na podstawie masy otrzymanego osadu o znanym składzie. W tym zadaniu siarczany pochodzące z K2SO4 wytrącono w postaci trudno rozpuszczalnego BaSO4.
Krok 1. Zależność stechiometryczna
W osadzie BaSO4 jest dokładnie jeden anion siarczanowy SO42− na jedną jednostkę wzoru. Oznacza to relację molową:
n(BaSO4) = n(SO42−).
Ponieważ w K2SO4 jest jeden jon SO42− na 1 mol soli, to w próbce zachodzi też:
n(BaSO4) = n(K2SO4).
Krok 2. Obliczenie liczby moli osadu
Masa osadu: m(BaSO4) = 0,2 g.
Masa molowa BaSO4 ≈ 233,4 g/mol.
Zatem:
n(BaSO4) = 0,2 / 233,4 ≈ 8,57·10−4 mol.
Krok 3. Przeliczenie na masę K2SO4 w próbce
Tyle samo moli ma K2SO4 w pobranych 20 cm3 roztworu. Masa molowa K2SO4 ≈ 174,3 g/mol, więc:
m(K2SO4) = n · M ≈ 8,57·10−4 · 174,3 ≈ 0,149 g w 20 cm3.
Krok 4. Stężenie w g/dm3
20 cm3 = 0,020 dm3. Stężenie masowe:
c = 0,149 g / 0,020 dm3 ≈ 7,45 g/dm3, co po zaokrągleniu daje 7,5 g K2SO4/dm3.
Dlaczego pozostałe odpowiedzi są błędne?
- 3,4 g/dm3 – typowy skutek pomyłki w przeliczeniu objętości (np. użycie niewłaściwego współczynnika skali) albo błędnej masy molowej.
- 0,9 g/dm3 – zwykle wynika z pominięcia przeliczenia z 20 cm3 na 1 dm3 lub z podwójnego dzielenia przez 1000.
- 17,2 g/dm3 – często pojawia się po błędnym założeniu niewłaściwej relacji molowej (np. powiązanie "2" w K2SO4 z mnożeniem wyniku) albo po pomyłce w masie molowej BaSO4.
W tego typu zadaniach warto wykonać kontrolę rzędu wielkości: 0,2 g ciężkiego osadu (BaSO4) z małej próbki 20 mL powinno dać kilka–kilkanaście g/dm3, a nie wartości ułamkowe.
