Stechiometria, STUDIA PŁ, TECHNOLOGIA ŻYWNOŚCI I ŻYWIENIA CZŁOWIEKA, ROK I, SEM 2, CHEMIA ANALITYCZNA I OGOLNA

[ Pobierz całość w formacie PDF ]
ZADANIA Z CHEMII
Stechiometria – reakcje z nadmiarem jednego z substratów
Stechiometria – jest to metoda analizy, w której wykorzystuje się reakcje chemiczne,
a w obliczeniach analizy ilościowej – równanie reakcji chemicznej.
Z równania reakcji chemicznej odczytuje się informacje, w jakim stosunku molowym
reagują substancje.
Liczbę moli (n) substancji można obliczać i wyznaczać na cztery różne sposoby:
m
n
=
[1]
N
n
=
[2]
A
n
⋅=
[3]
m
n
=
[4]
V
gdzie:
m – masa substancji
M – masa molowa substancji
N – liczba elementów substancji
N
A
– liczba Avogadro
V
r
– objętość roztworu
c
m
– stężenie molowe substancji
V
s
– objętość substancji

V
– objętość molowa substancji
Zadanie 1.
Obliczyć masę soli powstałej w wyniku dodania do 50 cm
3
roztworu kwasu fosforowego(V)
o stężeniu 0,3 mol/dm
3
1,11 g wodorotlenku wapnia.
Dane:
V
r
= 50 cm
3
c
m
= 0,3 mol/dm
3
M
N
r
c
s
m
Ca
(
OH
)
=
1
11
g
2
M
Ca
(
OH
)
=
74
g
/
mol
2
Należy obliczyć:
m
Ca
3
(
PO
4
)
2
=
?
Rozwiązanie:
2
H
3
PO
4
+
3
Ca(OH)
2
= Ca
3
(PO
4
)
2
+ 6 H
2
O
Z równania reakcji wynika, że substraty reagują w stosunku molowym:
n
r
2
H
PO
4
=
[5]
n
r
3
Ca
OH
)
2
Ponieważ w treści zadania podane są informacje ilościowe o obu substratach reakcji, to zachodzi
podejrzenie, że jeden z substratów jest w nadmiarze.
Zadanie, zatem należy rozwiązać w dwóch etapach:
I.
Sprawdzenie, czy substraty są w ilościach stechiometrycznych
Możliwe są 3 przypadki:
1.
n
H
3
PO
4
=
2
, co oznacza, że substraty są w ilościach stechiometrycznych i masę soli,
n
3
Ca
(
OH
)
2
jaka powstanie w tej reakcji można obliczać zarówno z liczby moli pierwszego, jak też z
drugiego substratu.
2.
n
H
3
PO
4
>
2
, co oznacza, że H
3
PO
4
jest w nadmiarze i masę soli, jaka powstanie w tej
n
3
Ca
(
OH
)
2
reakcji można obliczać jedynie z liczby moli Ca(OH)
2
.
3.
n
H
3
PO
4
<
2
, co oznacza, że Ca(OH)
2
jest w nadmiarze i masę soli, jaka powstanie w tej
n
3
Ca
(
OH
)
2
reakcji można obliczać jedynie z liczby moli H
3
PO
4
.
Wykorzystując dane zadania należy obliczyć:
n
H
3
PO
4
=
V
H
3
PO
4

c
H
3
PO
4

M
Ca
(
OH
)
2
n
m
Ca
(
OH
)
Ca
(
OH
)
2
3
(
2
Wstawiając dane otrzymuje się:
n
H
3
PO
4
=
V
H
3
PO
4

c
H
3
PO
4

M
Ca
(
OH
)
2
=
0
05

0

74
=
1
n
m
1
11
Ca
(
OH
)
Ca
(
OH
)
2
2
A zatem:
n
H
3
PO
4
>
2
, co oznacza, że H
3
PO
4
jest w nadmiarze i masę soli, jaka powstanie w
n
3
Ca
(
OH
)
2
tej reakcji można obliczać jedynie z liczby moli Ca(OH)
2
.
II.
Obliczenie masy produktu z ilości substratu, który nie jest w nadmiarze
2 H
3
PO
4
+
3 Ca(OH)
2
=
Ca
3
(PO
4
)
2
+ 6 H
2
O
Z równania reakcji wynika, że:
Ca
n
3
(
PO
4
)
2
=
1
[6]
3
Ca
(
OH
)
2
Wykorzystując wielkości podane w treści zadania, równanie [6] przekształca się:
m
Ca
3
(
PO
4
)
2

M
Ca
OH
)
2
=
1
[7]
M

m
3
Ca
3
(
PO
4
)
2
Ca
OH
)
2
Jedyną
niewiadomą w równaniu [7] jest
m
Ca
(
PO
)
.
3
4
2
A zatem:
m
=
1

M
Ca
3
PO
4
)
2

m
Ca
(
OH
)
2
=
310

1
11
=
1
55
g
Ca
3
(
PO
4
)
2
3
M
3

74
Ca
(
OH
)
2
Zadania do samodzielnego rozwiązania:
1. Oblicz stężenie soli w roztworze otrzymanym w wyniku dodania do 100 cm
3
roztworu NaOH
o stężeniu 0,01 mol/dm
3
100 cm
3
roztworu H
2
SO
4
o stężeniu 0,01 mol/ dm
3
.
Odp.: c
soli
= 0,025 mol/dm
3
.
2. Do 50 cm
3
roztworu kwasu siarkowego (VI) o stężeniu 18,0 mol·dm
-3
wrzucono 5 g miedzi. Jaki
gaz i w jakiej objętości wydzielił się w wyniku tej reakcji? Odp.: V(SO
2
) = 1,76 dm
3
.
3. Zmieszano 50 cm
3
roztworu BaCl
2
o stężeniu 0,240 mol/dm
3
z 50 cm
3
roztworu kwasu
siarkowego o stężeniu 0,420 mol/dm
3
. Oblicz masę powstałego BaSO
4
. Odp.: m
soli
= 2,8 g.
4. Mieszanina wodoru i azotu zawiera po 20 moli gazów. Po pewnym czasie w mieszaninie
utworzyło się 6 moli NH
3
. Podaj skład końcowy mieszaniny.
Odp.: 11 moli H
2
, 17 moli N
2
, 6 moli NH
3
.
5. Zmieszano 100 cm
3
powietrza z 50cm
3
wodoru. Po spaleniu H
2
i skropleniu pary wodnej objętość
gazów wynosiła 87,2 cm
3
. Jaki procent objętościowy powietrza stanowi tlen? Odp.:%O
2
= 20,93.
6. Do syntezy amoniaku użyto mieszaniny składającej się z 70 cm
3
wodoru i 25 cm
3
azotu. W wyniku
reakcji otrzymano 24 cm
3
NH
3
. Oblicz po ile cm
3
azotu i wodoru znajduje się w mieszaninie
poreakcyjnej. Odp. 13 cm
3
N
2
, 34 cm
3
H
2
.
n
(
(
(
7. Do roztworu zawierającego 0,2 mola FeCl
3
dodano 200 cm
3
roztworu NaOH o stężeniu 1,50
mol/dm
3
. Oblicz masę wytrąconego osadu. Odp.: m = 10,7 g.
8. Do 50 cm
3
roztworu H
2
SO
4
o gęstości 1,14 g·cm
-3
o stężeniu 20 % dodano 50 cm
3
roztworu NaOH
o stężeniu 8,0 mol/dm
3
. Oblicz masę powstałej soli. Odp.: m
soli
= 16,5 g.
9. Do 25 cm
3
20% roztworu HCl o gęstości 1,10g·cm
-3
dodano 50 cm
3
roztworu NaOH o stężeniu
2,0 mol/dm
3
. Oblicz masę powstałej soli. Odp.: m
soli
= 5,85 g.
10. Przy prażeniu 10,0 ton pirytu (minerał zawierający FeS
2
) otrzymano 3500 m
3
SO
2
(warunki
normalne). Jaki procent zanieczyszczeń zawierał piryt? Odp.: %zanieczyszczeń = 6,41.
[ Pobierz całość w formacie PDF ]