przyklady obliczeń z chemi.pdf

5. Stechiometria

5.1. Obliczenia składu substancji w oparciu o wzór

Przykład 1.

Ile moli miedzi i ile moli siarczku miedzi (I) znajduje się w 1,5 kg chalkozynu zawierającego 16%

zanieczyszczeń?

Chalkozyn to minerał o składzie chemicznym - Cu 2 S

1 mol siarczku miedzi I (Cu 2 S) o masie 160 g zawiera dwa mole Cu o masie 2·64g = 128g Cu.

W 1500 g chalkozynu zawarta jest więc masa czystego związku:

1500 · 0,84% = 1260 g Cu 2 S co stanowi 1260 g : 160g/mol = 7,9 mola Cu 2 S.

5.2. Obliczenia w oparciu o równanie reakcji chemicznej

Przykład 1:

Ile gramów octanu sodu powstanie z 100 g CH 3 COOH i 100 g NaOH ?

Reakcja przebiega w stosunku molowym 1:1

CH 3 COOH +

NaOH → CH 3 COONa + H 2 O

1 mol

1 mol 1 mol

stosunki wagowe wynoszą odpowiednio:

CH 3 COOH + NaOH → CH 3 COONa + H 2 O

60 g

40 g 82 g

18 g

Ilość produktu zależna jest w tej sytuacji wyłącznie od ilości substratu będących w

niedomiarze . Więc ilość octanu trzeba wyliczyć ze 100 g kwasu, bo ta ilość przereaguje

całkowicie a wodorotlenek jest w nadmiarze.

Zgodnie z reakcją:

60 g kwasu - 82 g octanu

100 g kwasu - x

x = 136,7 g octanu

Przykład 2

Ile gramów nadmanganianu potasu (manganianu VII potasu) można otrzymać z 1,316 g

wodorotlenku potasu z kwasem nadmanganowym (manganowym VII). Ile to stanowi moli?

Rozwiązanie.

Z całej reakcji

KOH + HMnO 4  KMnO 4 + H 2 O

istotna jest relacja dwóch reagentów: KOH:KMnO 4

M KOH = 56 g/mol i M KMnO4 = 158 g/mol.

56 g KOH ------------ 158 g KMnO 4

1,316 g KOH ------------ x g soli

X= 3,71 g KMnO 4

A skoro

1 mol KMnO 4 ------------ 158 g

x 1 mola ------------ 3,71 g

x 1 = 0,0235 mola

Można otrzymać 3,71 g soli, co stanowi 0,0235 mola KMnO 4 .

5.2.1. Stężenie procentowe

Stężenie procentowe (procent wagowy) - podaje się liczbę gramów substancji (m s ) zawartej

w 100 g roztworu:

(21)

Gdzie masa roztworu stanowi sumę masy substancji rozpuszczonej i rozpuszczalnika:

(22)

Stężenie procentowe (procent objętościowy) - określa liczbę cm 3 substancji (V s )zawartej w 100

cm 3 roztworu.

(23)

Gdzie objętość roztworu stanowi sumę objętości substancji rozpuszczonej i rozpuszczalnika:

(24)

5.2.2. Stężenie molowe (molowość)

Stężenie molowe (molowość) - określa liczbę moli danej substancji (n) znajdującej się w 1

dm 3 roztworu (V). Na przykład 0,5 molowy roztwór zawiera 0,5 mola substancji rozpuszczonej

w 1 dm 3 roztworu:

(25)

Gdzie liczbę moli substancji rozpuszczonej można wyliczyć z masy substancji:

(26)

Rozcieńczanie, zatężanie roztworów

Przykład 1

Obliczyć stężenie procentowe roztworu otrzymanego ze zmieszania 20 soli NaCl i 140 g wody.

Rozwiązanie:

Masa roztworu jest sumą masy substancji rozpuszczonej i masy rozpuszczalnika:

m r = 20 g + 140 g = 160 g

Stąd :

w 160 g roztworu znajduje się 20 g NaCl

a w 100 g roztworu znajduje się x g soli

x = 20·100 / 160 = 12,5 g

Lub do wzoru:

Cp = (20g/160g):100% = 12,5%

Przykład 1

Do 30 g 60% roztworu dodano 50 g wody. Obliczyć stężenie procentowe otrzymanego

roztworu.

Rozwiązanie:

Oblicza się masę substancji znajdującej się w 30 g 60% -owego roztworu:

100 g roztworu zawiera 60 g substancji

30 g roztworu zawiera m s g substancji

m s = 30·60 / 100 = 18 g

Masa roztworu po dodaniu wody wynosi: 30 g + 50 g = 80 g.

Po rozcieńczeniu:

80 g roztworu zawiera dalej 18 g substancji

100 g roztworu zawiera x g substancji

x = 18·100 / 80 = 22,5 g

Otrzymany roztwór jest 22,5%-owy

Przykład 2

Ile gramów wody należy dodać do 150 g 30% roztworu, aby otrzymać 22,5% roztwór?

Rozwiązanie:

W 150 g 30% roztworu znajduje się:

w 100 g roztworu - 30 g substancji

w 150 g roztworu - x g substancji

x = 150 · 30 / 100 = 45 g substancji.

Taka sama masa substancji musi znajdować się również w roztworze po rozcieńczeniu.

Jeżeli 100 g roztworu ma zawierać 22,5 g substancji

to x g roztworu zawiera 45 g substancji

x = 45 · 100 / 22,5 = 200 g roztworu po rozcieńczeniu

Masa wody to różnica mas obu roztworów: 200 g - 150 g = 50 g

Przykład 3

Ile wody należy odparować z 0,2-molowego roztworu, aby otrzymać 200 ml 0,25-molowego

roztworu?

Rozwiązanie:

W 200 ml 0,25-molowego roztworu będzie się znajdować :

w 1000 ml roztworu – 0,25 mola substancji

w 200 ml roztworu - x moli substancji

x = 200 · 0,25 / 1000 = 0,05 mola substancji.

Taka sama liczba moli substancji musi znajdować się również w roztworze przed

odparowaniem.

Jeżeli 1000 ml roztworu ma zawierać 0,2 mole substancji

to y moli tego roztworu zawierać będzie 0,05 mola substancji

y = 0,05 · 1000 / 0,2 = 250 ml roztworu przed odparowaniem.

Objętość odparowanej wody to różnica objętości obu roztworów:

250 ml - 200 ml = 50 ml

Mieszanie roztworów

Przykład 1:

Zmieszano 21 g 3-molowego roztworu węglanu potasu (d=1,2 g/ml) z 50 cm 3 25% roztworu tej

soli (d=1,14 g/ml). Obliczyć Cm i Cp otrzymanego roztworu

Rozwiązanie:

Dane dla roztworu I-go:

m r1 = 21 g, Cm 1 = 3 mol/l, d 1 = 1,2 g/ml

Dane dla roztworu II-go:

V 2 = 50 ml = 0,05, Cp 2 = 25%, d 2 = 1,14 g/ml

Aby obliczyć stężenia mieszaniny należy wyliczyć i zsumować substancję rozpuszczoną w obu

roztworach oraz przeliczyć i zsumować ilości roztworów:

Dla roztworu I-go:

V 1 = m r1 : d 1 czyli V 1 = 21 g : 1,2 d/ml = 17,5 ml = 0,0175 l

Można więc wyliczyć liczbę moli w tym roztworze oraz przeliczyć na masę substancji

wykorzystując masę molową węglanu potasu wynoszącą 138 g/mol :

n 1 = Cm 1 · V 1 = 3 mol/l · 0,0175 l = 0,0525 mola

m s1 = 0,0525 mola · 138 g/mol = 7,25 g

Dla roztworu II-go wyliczamy z gęstości masę roztworu i ze stężenia procentowego masę

substancji (K 2 CO 3 ):

m r2 = 50 ml · 1,14 g/ml = 57,0 g

m s2 = (57,0g · 25%) : 100% = 14,3 g

Masę substancji w drugim roztworze zamienić trzeba na liczbę moli:

n 2 = 14,3 g : 138 g/mol = 0,104 mola

Stężenie molowe mieszaniny wynosi więc:

Analogicznie sumujemy masy substancji i masy roztworów i wyliczamy stężenie procentowe:

Przeliczanie stężeń

Przykład 1.

2% roztwór NaOH ma gęstość d=1,08 g/ml. Obliczyć C m

Dane:

C p =2%

d=1,08 g/ml

M=40 g/mol

Obl. Cm

Rozwiązanie:

Aby obliczyć stężenie molowe potrzebna jest liczba moli (n) substancji rozpuszczonej w 1 litrze

roztworu (V).

Wartość stężenia procentowego Cp=2% pozwala przyjąć masę substancji 2 gramy w 100 g

roztworu.

Znając masę molową NaOH wynoszącą 40g/mol przelicza się masę substancji na liczbę moli a

masę 100 g roztworu na objętość wykorzystując gęstość (d)

Czyli

n= 2g : 40g/mol = 0,05 mol

V=100g : 1,08g/ml = 92,6 ml = 0,0926 dm 3

więc C m = 0,05 : 0,0926 = 0,54 mol/l

Analogicznie przeliczając C m na C p wykorzystuje się definicję stężenia molowego – czyli

określoną liczbę moli substancji rozpuszczonej w 1 litrze roztworu. Odpowiednio przeliczyć

liczbę moli na masę substancji (za pomocą M) i objętość 1000 ml na masę roztworu (za

pomocą gęstości).

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: