ZADANIA I ROZWIĄZANIA STECHIOMETRIA.pdf
(
74 KB
)
Pobierz
Zadania z rozwi¹zaniami
Zad. 1.
Obliczyć zawartość wody krystalizacyjnej w 500 g kamienia gipsowego.
M
Ca
= 40,1,
M
s
=
32,
M
H
= 1, M
O
= 16.
Rozwiązanie
Masy molowe kamienia gipsowego CaSO
4
•2H
2
O i wody wynoszą odpowiednio
M
CaSO4 • 2H2O
= 40,1 +32 +4•1 +6•16 = 172,1 g/mol
M
H2O
= 2•1 + 16 = 18 g/mol
W jednej cząsteczce CaSO
4
•2H
2
O zawarte są dwie cząsteczki wody,
stąd
172,1 g - 36 g
500 g -
x
g
x=104,6 g
Odp.:500 g kamienia gipsowego zawiera 104,6 g wody krystalizacyjnej.
Zad. 2.
Obliczyć
w procentach zawartość tlenków w składniku gliny — kaolinicie o
wzorze
chemicznym A1
2
O
3
•
2
SiO
2
•
2 H
2
O.
M
Al
= 27, M
Si
= 28,1,
M
H
= 1,
M
O
-
16.
Rozwiązanie
Jak wynika ze wzoru sumarycznego cząsteczki kaolinitu, przedstawionego w formie tlenkowej (nie odzwierciedlającego
struktury związku) jeden mol tego związku zawiera jeden mol tlenku glinu, dwa mole tlenku krzemu, dwa mole wody. Masy
molowe poszczególnych tlenków wynoszą:
M
Al2O3
= 2
•
27 +3
•
16 = 102 g/mol,
M
SiO2
= 28,1 +2
•
16 = 60,1 g/mol,
M
H2O
= 16+2
•
1 = 18 g/mol,
M
A12O3
•
2
SiO2
•
2 H2O
= 102+2
•
60,1+2
•
18 - 258,2 g/mol
Tak więc 258,2 g kaolinitu zawiera 102 g A1
2
O
3
, 120,2 g SiO
2
, 36 g H
2
O. Wagowy udział tych tlenków w procentach wynosi
odpowiednio:
x
Al2O3
=(102/258,2)
•100=39,5%
x
SiO2
=(120,2/258,2)
•
100=46,5%
x
H2O
=(36/258,2)
•100=14%
Odp.: Kaolinit składa się z 39,5% A1
2
O
3
, 46,5% SiO
2
, 14,0% H
2
O.
Zad. 3.
Ile dm
3
wody naleŜy dodać, aby gaszenie (uwadnianie) 100 kg wapna palonego przebiegało w sposób
stechiometryczny ? M
Ca
= 40,1, M
H
= 1, M
O
=
16.
Dla uproszczenia naleŜy pominąć wodę traconą przez odparowanie na skutek egzotermiczności procesu.
Rozwiązanie
CaO + H
2
O = Ca(OH)
2
Jak wynika z równania reakcji tlenek wapniowy reaguje z wodą w stosunku molowym 1:1.
Masa molowa CaO wynosi M
Ca
= 40,1 + 16 = 56,1 g/mol
100 kg CaO stanowi
n
CaO
=100•10
3
/56,1= 1,78•10
3
mol
1 mol H
2
O - 18 g
1,78•10
3
mol H
2
O - x g
x=
32,0•10
3
g
r= 1 g/cm
3
, zatem m
H2O
=32,0•10
3
g równa się V
H2O
= 32,0•10
3
cm
3
= 32,0 dm
3
Odp.: Aby stechiometrycznie zgasić 100 kg wapna palonego naleŜy uŜyć 32,0 dm
3
wody.
Zad. 4.
Obliczyć, ile wapna palonego i jaką objętość dwutlenku węgla (w warunkach
p
= 1 atm,
t
= 23°C) otrzyma się z
wypalenia jednej tony wapienia, zakładając Ŝe z powodu zanieczyszczeń surowca oraz niecałkowitego rozkładu CaCO
3
wydajność procesu wyniesie 80%.
M
Ca
= 40,1,
M
C
= 12,
M
O
=
16.
Rozwiązanie
CaCO
3
temp.
"
CaO + CO
2
W wyniku rozkładu jednego mola węglanu powstaje jeden mol tlenku wapniowego i jeden mol dwutlenku węgla. Tak więc,
biorąc pod uwagę masy molowe odpowiednich związków: M
CaCO3
= 100,1 g/mol, M
CaO
= 56,1 g/mol, M
CO2
= 44,0 g/mol, jak
równieŜ to, Ŝe rozkładowi uległo 0,8 t węglanu, moŜna napisać
100,1 g CaCO
3
- 56,1 g CaO
800 x 10
3
g CaCO
3
-
x g
CaO
x=448,4 x 10
3
g CaO , a m
CO2
= 800 x 10
3
g CaCO
3
- 448,4 x 10
3
g CaO = 351,6 x 10
3
g
Z prawa Avogadra wynika, Ŝe w warunkach normalnych, tj. przy ciśnieniu
p =
0,1 MPa (1 atm) i temperaturze
T
= 273,16 K
(0°C) jeden mol cząsteczek CO
2
zajmuje objętość 22,4 dm
3
. W rozpatrywanym procesie otrzymano
n
CO2
=351,6
•10
3
g/44g/mol=7990,9 mol
Objętość CO
2
w warunkach normalnych wynosi
V =
22,4
•
7990,9 = 178996,2 dm
3
V
= 179 m
3
Dla przemiany izobarycznej, zgodnie z prawem Gay-Lussaca
V
0
/T
0
=V
1
/T
1
,
p
= const,
V
0
=179 m
3
, T
1
=296,16 K, T
0
=273,16 K
V
1
=
V
0
T
1
/T
0
= 194,1 m
3
Odp.:W warunkach podanych w zadaniu objętość otrzymanego gazu wynosi 194,1 m
3
, a masa wapna palonego
448,4 x 10
3
g.
Zad. 5.
Który ze związków jest bogatszy w Ŝelazo — syderyt FeCO
3
czy piryt FeS
2
?
Rozwiązanie: Obliczamy względne masy cząsteczkowe obu związków:
M
FeCO3
= 1 • 55,85 + 1 • 12,01 + 3 • 16,00 = 115,9 g/mol
M
FeS2
=
1 • 55,85 + 2 • 32,06 =120,0 g/mol
Obliczamy zawartość Ŝelaza w syderycie
x%
Fe
=55,85•100/115,9= 48,19%
Obliczamy zawartość Ŝelaza i siarki w pirycie:
x%
Fe
=55,85•100/120,0= 46,53%
Odp.:Bogatszy w Ŝelazo jest syderyt.
Zad. 6.
Podać skład procentowy ortoklazu w przeliczeniu na tlenki. Wzór ortoklazu K
2
Al
2
Si
6
0
16
.
Rozwiązanie: Wzór ortoklazu moŜemy przedstawić w postaci połączenia tlenkowego
K
2
Al
2
Si
6
O
16
= K
2
O • A1
2
O
3
• 6SiO
2
Obliczamy względne masy cząsteczkowe poszczególnych tlenków:
M
K2O
= 2 • 39,10+1 • 16,00 = 94,20 g/mol
M
Al2O3
= 2 •
26,98+3 • 16,00 = 102,0 g/mol
M
SiO2
= 1 • 28,09+2 • 16,00 = 60,09 g/mol
Względna masa
1
cząsteczkowa ortoklazu wynosi
M
K2Al2Si6O16
=556,7 g/mol
Zawartość procentową kaŜdego z tlenków w ortoklazie obliczamy z odpowiedniego wzoru:
x%
K2O
= 94,20•100% /556,7= 16,92%
x%
A12O3
= 102,0• 100%/556,7 = 18,32%
x%
SiO2
=360,5•100%/556,7=64,76%
Zad. 7.
Ile gramów uwodnionego siarczanu cynku ZnSO
4
• 6H
2
O moŜna otrzymać przez rozpuszczenie w kwasie
siarkowym 130,7 g cynku ?
Rozwiązanie: Obliczamy, ile gramoatomów cynku zawiera 130,7 g tego metalu. W tym celu dzielimy masę cynku przez jego
względną masę atomową
n=130,7/65,37= 2,000 gramoatomy
Z kaŜdego gramoatomu cynku po rozpuszczeniu w kwasie otrzymamy 1 gramojon jonów cynkowych, gdyŜ reakcja przebiega
według równania
Zn + 2H
+
"
Zn
2+
+ H
2
Z kaŜdego zaś gramojonu Zn
2+
moŜemy uzyskać 1 mol uwodnionego siarczanu cynku (po odparowaniu nadmiaru wody).
Zatem z 2 gramoatomów metalicznego cynku uzyskujemy 2 mole ZnS0
4
• 6H
2
O. Aby przeliczyć to na gramy, obliczany
masę cząsteczkową ZnSO
4
• 6H
2
O
M
ZnSO4 • 6H2O
= 65,37 + 32,06 + 4 • 16,00 + 6(16,00 + 2,016) - 269,5 g/mol, a zatem 2 mole ZnSO
4
• 6H
2
O, to 2 • 269,5 =
539,0 g.
Odp.: Przez rozpuszczenie w kwasie siarkowym 130,7 g cynku moŜna otrzymać 539,0 g
uwodnionego siarczanu cynku
ZnSO
4
• 6H
2
O.
Zad. 8.
Ile litrów tlenu zuŜywa się podczas spalania jednego dm
3
a) etanu C
2
H
6
, b) etylenu C
2
H
4
, c) acetylenu C
2
H
2
?
Rozwiązanie: a) Piszemy równanie reakcji spalania etanu
2C
2
H
6
+ 7O
2
"
4CO
2
+ 6H
2
O
Z równania tego wynika, Ŝe na spalenie 2 moli etanu potrzeba 7 moli tlenu. Układamy proporcję uwzględniając, Ŝe 1 mol
gazu zajmuje objętość 22,4 dm
3
(zakładamy, Ŝe badane gazy zostają sprowadzone do warunków normalnych)
2 • 22,4 dm
3
C
2
H
6
reaguje z 7 • 22,4 dm
3
O
2
1,00 dm
3
C
2
H
6
reaguje z x dm
3
O
2
x
= 3,5 dm
3
O
2
b) Piszemy równanie reakcji spalania etylenu
C
2
H
4
+ 3O
2
"
2CO
2
+ 2H
2
O
1 • 22,4 dm
3
C
2
H
4
reaguje z 3 • 22,4 dm
3
O
2
1,00 dm
3
C
2
H
4
reaguje z x dm
3
O
2
x= 3,0 O
2
Z równania widać, Ŝe na spalenie 1 litra etylenu potrzeba 3 litry tlenu, poniewaŜ etylen reaguje z tlenem w stosunku
objętościowym 1:3.
c) Reakcja spalania acetylenu ma postać
2C
2
H
2
+ 5O
2
"
4CO
2
+ 2H
2
O
2 • 22,4 dm
3
C
2
H
2
reaguje z 5 • 22,4 dm
3
O
2
1,00 dm
3
C
2
H
2
reaguje z x dm
3
O
2
x= 2,5 O
2
PoniewaŜ acetylen reaguje z tlenem w stosunku objętościowym 2:5, więc na spalenie 1 litra acetylenu potrzeba 2,5 litra tlenu.
Zad.9.
Przez wypraŜenie 50 g wapienia otrzymano 20 g dwutlenku węgla. Jaka jest procentowa zawartość węglanu
wapniowego w tym wapieniu ?
CaCO
3
temp.
"
CaO + CO
2
100,1 g
CaCO
3
- 44 g CO
2
x g
CaCO
3
- 20 g CO
2
x= 45,5 g CaCO
3
x%=45,5
•100%/50=91%
Odp.: Zawartość procentowa CaCO
3
w tym wapieniu wynosi 91%.
Zad. 10.
Reakcja syntezy amoniaku z wodoru i azotu w warunkach przemysłowych przebiega z 25%-ową wydajnością.
Obliczyć, ile dm
3
azotu wzięto do reakcji, jeŜeli otrzymano 100 dm
3
amoniaku (warunki normalne).
Rozwiązanie
N
2
+ 3H
2
"
2NH
3
1 mol N
2
• 22,4 dm
3
– 2 mol NH
3
•22,4 dm
3
x dm
3
N
2
– 100 dm
3
NH
3
x= 50 dm
3
50 dm
3
N
2
– 25%
x dm
3
N
2
– 100%
x= 200 dm
3
Odp.: NaleŜy uŜyć 200 dm
3
N
2
.
Zad. 11.
StęŜenie jonów wodorotlenowych w roztworze jest równe 2
•
10
-3
gramojonu/dm
3
. Jakie jest pH roztworu?
Rozwiązanie:
Z wyraŜenia na iloczyn jonowy wody wynika, Ŝe
pK
w
=
pH + pOH = 14 pOH = -log 2 • 10
-3
= 2,7, a więc
pH = 14 - pOH == 14 - 2,7 =
11,3
Odp.: Roztwór posiada pH=11,3
Zad. 12.
W roztworze mocnego kwasu stęŜenie jonów wodorowych wynosi 3
•
10
-2
gramojonu/dm
3
. Jak zmieni się pH
tego roztworu po rozcieńczeniu go wodą a) dwukrotnie, b) pięciokrotnie ?
pH
1
= -log 3
•
10
-2
= 1,52, pH
2
= -log (3
•
10
-2
)/2 = 1,82, pH
3
= -log (3
•
10
-2
)/5 = 2,22
Odp.: Po rozcieńczeniu dwukrotnym pH=1,82, a po rozcieńczeniu pięciokrotnym pH=2,22.
Zad. 13.
Zmieszano 100 cm
3
roztworu mocnego kwasu o pH
1
= 1,4 i 100 cm
3
roztworu tego samego kwasu o pH
2
= 2,7.
Obliczyć pH
3
otrzymanego roztworu.
Rozwiązanie
[H
+
]
1
=
C
1
= 10
-pH1
= 10
-1,4
=0,04 gramojonu/dm
3
,
[H
+
]
2
=
C
2
=10
-pH2
=10
-2,7
=0,002 gramojonu/dm
3
Z reguły mieszania C
1
•V
1
+ C
2
•V
2
= C
3
(V
1
+V
2
) ,
C
3
=(
C
1
•V
1
+ C
2
•V
2
)/ (V
1
+V
2
)= (0,04•0,1+0,002•0,1)/0,2=0,021
gramojonu/dm
3
, pH
3
= - log 0,021= 1,68
Odp.: Roztwór otrzymany po zmieszaniu posiada pH
3
=1,68.
Zad. 14.
Do jakiej objętości naleŜy rozcieńczyć 100 cm
3
0,1 m roztworu HC1, aby pH roztworu wzrosło o dwie jednostki?
Rozwiązanie
HCl jest mocnym kwasem, który jest w 100% zdysocjowany w roztworze stąd jego stęŜenie równa się stęŜeniu jonów
wodorowych. pH
1
= - log 0,1= 1. Po rozcieńczeniu pH ma wzrosnąć o dwie jednostki pH
2
= 1+2=3, zatem C
2
=10
-pH2
=0,001
gramojonu/dm
3
C
1
•V
1
=C
2
•V
2
, V
2
=
C
1
•V
1
/C
2
=0,1•0,1 /0,001= 10 dm
3
.
Odp.: Roztwór naleŜy rozcieńczyć do objętości 10 dm
3
.
Zad. 15.
Jednozasadowy kwas jest w roztworze wodnym o pH = 3 zdysocjowany w 46%-ach. Obliczyć
pK
a
tego kwasu.
Rozwiązanie
pH=3, zatem [H
+
]=10
-pH
= 0,001
gramojonu/dm
3
,
a=46%=0,46,
a=[H
+
]/c, stąd c = [H
+
]/a = 0,001/0,46 = 0,0022 mol/dm
3
K
a
=a
2
•c/(1- a)=(0,46)
2
• 0,0022/0,54=8,6•10
-4
mol/dm
3
pK
q
= - log K
a
= - log 8,6•10
-4
= 3.06
Odp.: Jednozasadowy kwas posiada pK
a
=3,06.
Zad. 16.
Obliczyć stęŜenie jonów wodorowych w 10
-1
m roztworze słabego kwasu, którego stała dysocjacji wynosi
10
-4,2
mol/dm
3
.
Rozwiązanie
Zakładając, Ŝe dysocjacja kwasu jest nieznaczna, tj.
K
a
=a
2
•c, stąd a=(K
a
/c)
0,5
= 0,025
a=[H
+
]/c, to [H
+
] = a
•
c = 0,025
•0,1= 0,0025
gramojonu/dm
3
Odp.:
StęŜenie jonów wodorowych wynosi
[H
+
]
= 0,0025
gramojonu/dm
3
Zad. 17.
Obliczyć stęŜenie jonów wodorowych i pH w roztworze kwasu mrówkowego o stęŜeniu 10
-3
m. Stała dysocjacji
kwasu mrówkowego wynosi 1,6 • 10
-4
mol/dm
3
.
Rozwiązanie:
JeŜeli posłuŜymy się załoŜeniem takim jak powyŜej, to otrzymamy
[H
+
]
»
(K
a
•c)
0,5
= 4,0 • 10
-4
gramojonu/dm
3
, stąd pH= - log 4,0 • 10
-4
= 3,4
Odp.:
StęŜenie jonów wodorowych wynosi
[H
+
]
= 4,0 • 10
-4
gramojonu/dm
3
, a pH=3,4.
Rozwiązanie
M
CaCO3
= 100,1 g/mol, M
CO2
= 44,0 g/mol
2
•c/(1- a), jeŜeli a<<1, to K
a
» a
Plik z chomika:
wowo27
Inne pliki z tego folderu:
przyklady_rama.doc
(147 KB)
przyklady_krata.doc
(83 KB)
przyklady_belka.doc
(236 KB)
Metoda Rittera.pdf
(36 KB)
mechanika_projekt.pdf
(7629 KB)
Inne foldery tego chomika:
arkusze maturalne
Chemia Ogolna Nieorganiczna I Organiczna Liceum
Matura Chemia Rozszerzony Arkusze Egzaminacyjne
nieorganiczna-charakterystyka pierwiastków Persona
Vademecum Chemia ebook
Zgłoś jeśli
naruszono regulamin