Kwalifikacje w Zawodzie - Testy zawodowe online | Egzaminy Zawodowe

KWALIFIKACJA CHM4 - CZERWIEC 2015



PYTANIE NR 17.
Jaka była zawartość jonów żelaza (II) w oznaczanym roztworze, jeżeli na jego zmiareczkowanie zużyto
10 cm3 roztworu KMnO4 o stężeniu 0,02 mol/dm3?
Ilustracja przedstawia wzór chemiczny używany do obliczania masy jonów żelaza (II) w roztworze.
A.
B.
C.
D.
Wyjaśnienie poprawnej odpowiedzi:
Oblicz liczbę moli zużytego KMnO4:
n = c·V = 0,02 mol/dm3 · 0,010 dm3 = 2·10−4 mol.
W manganometrii 1 mol MnO4− utlenia 5 mol Fe2+, więc n(Fe2+) = 5·2·10−4 = 1·10−3 mol.
m(Fe) = n·M ≈ 0,001·55,85 g = 0,0560 g.

Pełne wyjaśnienie:

W oznaczaniu jonów żelaza(II) roztworem nadmanganianu potasu (manganometria) kluczowa jest stechiometria reakcji redoks w środowisku kwasowym. W takich warunkach jon MnO4− redukuje się do Mn2+, a Fe2+ utlenia do Fe3+. Zbilansowane równanie jonowe prowadzi do stosunku:

1 mol MnO4− : 5 mol Fe2+.

Krok 1. Przeliczenie objętości
10 cm3 = 10 mL = 0,010 dm3.

Krok 2. Liczba moli titranta
n(KMnO4) = c·V = 0,02 mol/dm3 · 0,010 dm3 = 2·10−4 mol.

Krok 3. Liczba moli Fe(II)
Skoro 1 mol MnO4− odpowiada 5 molom Fe2+, to:
n(Fe2+) = 5 · 2·10−4 = 1·10−3 mol.

Krok 4. Masa żelaza
Masa jonów Fe(II) liczona jest jako masa żelaza (Fe), więc używa się masy molowej Fe:
m = n·M ≈ 0,001 mol · 55,85 g/mol ≈ 0,05585 g, po zaokrągleniu 0,0560 g.

Dlaczego pozostałe wyniki są błędne?

  • Wartość 0,5600 g zwykle wynika z pomyłki o rząd wielkości (np. błędne przeliczenie 10 cm3 na 0,10 dm3 lub użycie 0,2 mol/dm3 zamiast 0,02).
  • Wartość 0,0056 g odpowiada typowo pominięciu mnożnika stechiometrycznego 5 (przyjęcie 1:1) albo błędnemu przeliczeniu objętości.
  • Wartość 0,1120 g może wynikać z przyjęcia stosunku 1:10 lub podwojenia wyniku (np. nieprawidłowe rozumienie równoważników).

W praktyce egzaminacyjnej najpierw zawsze sprawdź: jednostki objętości oraz stosunek molowy z reakcji — to najczęstsze źródła błędów.

Dodatkowe pytania

Dodatkowe pytania (FAQ):
Jak przeliczyć 10 cm3 na dm3 w obliczeniach analitycznych?
W analizie miareczkowej objętość wstawia się zwykle w dm3. Ponieważ 1 dm3 = 1000 cm3, to 10 cm3 = 10/1000 dm3 = 0,010 dm3. Ten krok często decyduje o rzędzie wielkości wyniku.
Dlaczego w manganometrii Fe(II) stosunek molowy wynosi 1:5?
W środowisku kwasowym jon MnO4− przyjmuje 5 elektronów, redukując się do Mn2+. Każdy jon Fe2+ oddaje 1 elektron, przechodząc w Fe3+. Z bilansu elektronów wynika więc, że 1 mol MnO4− utlenia 5 moli Fe2+.
Co oznacza stężenie 0,02 mol/dm3 w praktyce obliczeń?
Stężenie 0,02 mol/dm3 oznacza, że w 1 dm3 roztworu znajduje się 0,02 mola substancji (tu: KMnO4). Do obliczeń liczby moli używa się wzoru n = c·V, gdzie V musi być w dm3.
Jak obliczyć liczbę moli KMnO4 zużytego na miareczkowanie?
Najpierw przelicz objętość na dm3, a potem zastosuj n = c·V. Dla 10 cm3 jest to 0,010 dm3. Następnie mnożysz 0,02 mol/dm3 · 0,010 dm3, otrzymując liczbę moli titranta.
Jak przejść z moli Fe2+ na masę w gramach?
Gdy masz już n(Fe2+), liczysz masę z zależności m = n·M. Ponieważ pytanie dotyczy jonów żelaza(II), przyjmujesz masę molową pierwiastka Fe (około 55,85 g/mol). Wynik w molach mnożysz przez tę wartość, aby dostać gramy.
Czy w takim zadaniu liczy się masę Fe czy masę całego związku żelaza?
Jeżeli pytanie brzmi o "zawartość jonów żelaza(II)", to wynik odnosi się do ilości żelaza (Fe) w stopniu utlenienia +2, a nie do masy soli (np. siarczanu żelaza). Masa związku byłaby większa i wymagałaby podania jego wzoru.
Jakie są najczęstsze błędy w zadaniach z miareczkowania KMnO4?
Najczęściej myli się jednostki objętości (cm3 vs dm3), przyjmuje błędny stosunek 1:1 zamiast 1:5 oraz zaokrągla zbyt wcześnie. Błąd jednostek zwykle daje wynik 10× większy lub 10× mniejszy, co łatwo zauważyć porównując rząd wielkości.
Kiedy w miareczkowaniu KMnO4 trzeba podać, że roztwór jest zakwaszony?
W większości zadań dotyczących oznaczania Fe(II) przyjmuje się klasyczny przebieg reakcji KMnO4 w środowisku kwasowym, bo wtedy MnO4− przechodzi do Mn2+ i obowiązuje stosunek 1:5. W innych środowiskach produkty redukcji mogą być inne, a stechiometria się zmienia.
Jak sprawdzić, czy wynik nie jest o rząd wielkości za duży?
Wykonaj szybki test: policz n(KMnO4) i sprawdź, czy jest rzędu 10−4 mola (dla 10 mL i 0,02 M). Potem n(Fe2+) powinno być 5× większe (10−3). Mnożąc przez ~56 g/mol dostajesz około 0,056 g, czyli setne części grama.
Jak przygotować się do zadań obliczeniowych z chemii analitycznej na egzamin?
Ćwicz schemat: 1) jednostki, 2) n=c·V, 3) stechiometria z równania, 4) m=n·M. W manganometrii zapamiętaj relację 1 mol MnO4− ↔ 5 mol Fe2+. Rozwiązuj krótkie serie zadań, aż kroki staną się automatyczne.
info

To pytanie poprawnie rozwiązuje 50% zdających egzamin. trudne

Źródła:

  • Vogel's Textbook of Quantitative Chemical Analysis, rozdział: Redox titrations / Permanganate titrations (manganometria), wydania współczesne (treść ogólna).
  • Daniel C. Harris, Quantitative Chemical Analysis, rozdział o miareczkowaniach redoks (stosunki stechiometryczne, obliczenia n=c·V), wydania współczesne (treść ogólna).

Materiały:

  • Podręcznik z chemii analitycznej ilościowej (działy: miareczkowanie redoks, manganometria)
  • Tablice chemiczne z masami molowymi pierwiastków i jonów
  • Zestawy zadań rachunkowych z miareczkowań (stechiometria i przeliczenia jednostek)
Zobacz też:

Aktualizacja pytania: 31.03.2026



Aktualizacja pytania: 31.03.2026
📡 Brak połączenia internetowego