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 - Cu2S
1 mol siarczku miedzi I (Cu2S) o masie 160 g zawiera dwa mole Cu o masie 264g = 128g Cu.
W 1500 g chalkozynu zawarta jest więc masa czystego związku:
1500 0,84% = 1260 g Cu2S co stanowi 1260 g : 160g/mol = 7,9 mola Cu2S.
5.2. Obliczenia w oparciu o równanie reakcji chemicznej
Przykład 1:
Ile gramów octanu sodu powstanie z 100 g CH3COOH i 100 g NaOH ?
Reakcja przebiega w stosunku molowym 1:1
CH3COOH + NaOH CH3COONa + H2O
1 mol 1 mol 1 mol 1 mol
stosunki wagowe wynoszą odpowiednio:
CH3COOH + NaOH CH3COONa + H2O
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 + HMnO4 ą KMnO4 + H2O
istotna jest relacja dwóch reagentów: KOH:KMnO4
MKOH = 56 g/mol i MKMnO4 = 158 g/mol.
56 g KOH ------------ 158 g KMnO4
1,316 g KOH ------------ x g soli
X= 3,71 g KMnO4
A skoro
1 mol KMnO4 ------------ 158 g
x1 mola ------------ 3,71 g
x1 = 0,0235 mola
Można otrzymać 3,71 g soli, co stanowi 0,0235 mola KMnO4.
5.2.1. Stężenie procentowe
Stężenie procentowe (procent wagowy) - podaje się liczbę gramów substancji (ms) zawartej
w 100 g roztworu:
(21)
Gdzie masa roztworu stanowi sumę masy substancji rozpuszczonej i rozpuszczalnika:
(22)
Stężenie procentowe (procent objętościowy) - określa liczbę cm3 substancji (Vs)zawartej w 100
cm3 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
dm3 roztworu (V). Na przykład 0,5 molowy roztwór zawiera 0,5 mola substancji rozpuszczonej
w 1 dm3 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:
mr= 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 = 20100 / 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 ms g substancji
ms = 3060 / 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 = 18100 / 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 cm3 25% roztworu tej
soli (d=1,14 g/ml). Obliczyć Cm i Cp otrzymanego roztworu
Rozwiązanie:
Dane dla roztworu I-go:
mr1 = 21 g, Cm1 = 3 mol/l, d1 = 1,2 g/ml
Dane dla roztworu II-go:
V2 = 50 ml = 0,05, Cp2 = 25%, d2 = 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:
V1 = mr1 : d1 czyli V1 = 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 :
n1 = Cm1 V1 = 3 mol/l 0,0175 l = 0,0525 mola
ms1 = 0,0525 mola 138 g/mol = 7,25 g
Dla roztworu II-go wyliczamy z gęstości masę roztworu i ze stężenia procentowego masę
substancji (K2CO3):
mr2 = 50 ml 1,14 g/ml = 57,0 g
ms2 = (57,0g 25%) : 100% = 14,3 g
Masę substancji w drugim roztworze zamienić trzeba na liczbę moli:
n2 = 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 Cm
Dane:
Cp=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 dm3
więc Cm = 0,05 : 0,0926 = 0,54 mol/l
Analogicznie przeliczając Cm na Cp 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).
Wyszukiwarka
Podobne podstrony:
Przyklad obliczenKonstrukcje betonowe przyklad obliczeniowy(1)(1)posadowienie fundamentu na palach cfa przykład obliczeńSX025a Przykład Obliczanie rozciąganego słupka ściany o przekroju z ceownika czterogiętego2 SGU?lka 11 1 przykład obliczeniowy(1)SX027a Przykład Obliczanie słupka ściany o przekroju z ceownika czterogiętego poddanego ściskaniu iPRZYKŁAD OBLICZENIA ŚCIANY MUROWANEJWyklad6 Przyklad Oblicz wsk niezPrzyklad obliczen 2Przykład obliczenia opłaty za wprowadzanie gazów lub pyłów do powietrza ze spalania energetycznegoprzyklad obliczania sredniajMNM mgr 2014 przyklad obliczeniowy nr 4więcej podobnych podstron