W zadaniu trzeba przygotować 200 g roztworu siarczanu(VI) sodu o stężeniu 12%. W typowych zadaniach laboratoryjnych taki zapis oznacza stężenie masowe (m/m), czyli udział masy substancji rozpuszczonej w masie całego roztworu.
Krok 1: masa Na2SO4 (bezwodnego) w roztworze
12% (m/m) = 12 g Na2SO4 w 100 g roztworu.
Dla 200 g roztworu masa bezwodnego Na2SO4 wynosi:
m(Na2SO4) = 0,12 · 200 g = 24 g.
Krok 2: przeliczenie na hydrat Na2SO4·10H2O
W odpowiedziach występuje Na2SO4·10H2O, czyli dziesięciowodny hydrat. Stężenie roztworu dotyczy jednak Na2SO4, więc trzeba policzyć, ile hydratu zawiera 24 g Na2SO4.
Najpierw masy molowe (z podanych mas atomowych):
M(Na2SO4) = 2·23 + 32 + 4·16 = 142 g/mol
M(10H2O) = 10·(2·1 + 16) = 180 g/mol
M(Na2SO4·10H2O) = 142 + 180 = 322 g/mol
W 322 g hydratu jest 142 g Na2SO4, więc aby dostarczyć 24 g Na2SO4, potrzeba:
m(hydratu) = 24 g · 322/142 = 54,4 g.
Krok 3: masa wody do uzupełnienia do 200 g
Masa roztworu ma wynosić 200 g, więc wodę odmierzamy/odważa się jako różnicę:
m(H2O) = 200 g − 54,4 g = 145,6 g.
Dlaczego pozostałe propozycje są nieprawidłowe?
- Wariant z 22,4 g Na2SO4·10H2O odpowiada sytuacji, jakby błędnie przyjąć, że 24 g dotyczy hydratu (albo źle przeliczyć udział Na2SO4 w hydracie). Wtedy stężenie Na2SO4 w roztworze byłoby zaniżone.
- Wariant z 56,6 g jest zbyt duży w stosunku do wyniku z poprawnej proporcji mas molowych. Taki błąd często wynika z użycia niewłaściwej masy molowej (np. pomylenia liczby cząsteczek wody lub pomyłki w sumowaniu).
- Wariant z 68,5 g jeszcze bardziej zawyża masę hydratu, co prowadziłoby do roztworu o zbyt wysokiej zawartości Na2SO4 (w przeliczeniu na bezwodną sól), a więc nie spełniałby wymaganego 12%.
Wskazówka egzaminacyjna: w zadaniach z hydratami zawsze sprawdzaj, czego dotyczy stężenie (zwykle składnika bezwodnego), a dopiero potem przeliczaj na masę hydratu dostępnego w magazynie.
