CHEMIA

SiMR

Dr hab. inż. Wanda Ziemkowska

Email: [e-mail]
Tel.: [phone]

Typy reakcji chemicznych:

Reakcje analizy czyli rozkładu

A = B + C

2HgO = 2Hg + O

2

ogrzewanie

2H

2

O = 2H

2

+ O

2

elektroliza

2NaCl = 2 Na + Cl

2

elektroliza stopionej soli

Reakcje syntezy czyli łączenia

A + B = AB

4Fe + 3O

2

= 2Fe

2

O

3

spalanie w tlenie

C + O

2

= CO

2

2Cu + S = Cu

2

S spalanie w siarce

Reakcje wymiany
C + AB = CB + A AB + CD = AD + CB

Fe + 2HNO

3

= Fe(NO

3

)

2

+ H

2

ZnO + H

2

SO

4

= ZnSO

4

+ H

2

O

Podstawowe prawa chemiczne:

Prawo zachowania masy
Prawo stałości składu związków chemicznych

Prawo zachowania masy – Łomonosow i Lavoisier, 18 wiek
W układzie zamkniętym ogólna masa produktów powstających w dowolnej
reakcji chemicznej jest równa masie substratów wziętych do reakcji.
Masa układu zamkniętego, w którym przebiegają reakcje chemiczne, pozostaje stała.

Prawo sformułowano na podstawie doświadczeń, w których ogrzewano metale
z powietrzem w zamkniętych naczyniach szklanych. Ważono substancje wyjściowe
i substancje powstałe po reakcji wraz z powietrzem.
Prawo zachowania masy jest podstawą wprowadzenia równań chemicznych.

Substraty

Produkty

R e a g e n t y

Prawo stałości składu związków chemicznych

, Proust, 1799 r

Stosunek masowy pierwiastków w każdym związku chemicznym jest zawsze stały,
charakterystyczny dla danego związku i nie zależy od sposobu powstawania
tego związku.

Inne sformułowanie tego prawa:

Prawo stosunków stałych

W procesie tworzenia się związków chemicznych pierwiastki łączą się między
sobą zawsze w ściśle określonych stosunkach masowych.

Przykład: dwa pierwiastki – tlen i wodór – występują w każdej próbce wody
zawsze w stosunku wagowym 8:1. Oznacza to, że 8 g tlenu łączy się z 1 g wodoru
i tworzy się 9 g wody.

W przeciwieństwie do związków chemicznych, mieszaniny mają różny skład.
Mieszaniny mogą być utworzone z pierwiastków, związków chemicznych lub
z pierwiastków i związków. Można je rozdzielić za pomocą prostych metod
fizycznych:

Masa molowa – masa 1 mola materii wyrażona w g/mol. Liczbowo równa jest
wartości masy atomowej lub cząsteczkowej.
Np. masa atomowa żelaza Fe = 55,845, masa molowa żelaza 55,845 g/mol,
w przybliżeniu 56 g/mol
Masa cząsteczkowa dwutlenku węgla CO

2

: 12,0107 + 2•15,9994 = 44,0095,

masa molowa 44,0095 g/mol, w przybliżeniu 44 g/mol

W 1 molu znajduje się 6,022·10

23

(liczba Avogadra) atomów lub cząsteczek

substancji.

Wartościowość – liczba wiązań, które tworzy dany atom związany w cząsteczce.
W stanie niezwiązanym wartościowość pierwiastka wynosi zero.

Pojęcie wartościowości służy do ustalania wzorów sumarycznych i strukturalnych
związków chemicznych.

Podstawowe obliczenia chemiczne

Zadanie 1. Obliczyć ile moli znajduje się w 10,00 g CO

2

.

M

CO2

= 44.01 g/mol

1 mol CO

2

- 44,01 g CO

2

x moli - 10,00 g CO

2

1 mol · 10,00 g
x = ------------------------------- = 0,227 mol
44,01 g
Odpowiedź: w 10,00 g CO

2

znajduje się 0,227 mola.

Zadanie 2. Obliczyć ile cząsteczek znajduje się w 10,00 g CO

2

.

1 mol - 6,02·10

23

cząsteczek

0,227 mol - x cząsteczek
0,227 mol · 6,02·10

23

cząsteczek

x = ------------------------------------------------- = 1,37·10

23

cząsteczek

1 mol

Odpowiedź: W 10,00 g CO

2

znajduje się 1,37·10

23

cząsteczek.

Zadanie 3. Obliczyć procentową zawartość boru w minerale boraksie o wzorze
Na

2

B

4

O

7

·10H

2

O.

M

Na2B4O7·10H2O

= 2 · 22,99 + 4 · 10,81 + 7 · 16,00 + 10(2 · 1,01 + 16,00) = 381,37 g/mol

M

B

= 10,81 g/mol

381,37 g - 100%
4 • 10,81 g - x%

4 • 10,81 g · 100%
x = ------------------------- = 11,34%
381,37 g

Odpowiedź: Procentowa zawartość boru w boraksie wynosi 11,34%.

Zadanie 4. W wyniku reakcji H

2

S z SO

2

otrzymuje się S i H

2

O. Ile g siarki można

otrzymać z 5 g H

2

S zakładając, że ilość SO

2

jest wystarczająca do przereagowania

całej ilości H

2

S.

2 H

2

S

(g))

+ SO

2(g)

 3 S

(s)

+ 2 H

2

O

(c)

M

H2S

= 2 · 1,0 + 32,1 = 34,1 g/mol

M

S

= 32,1 g/mol

Z 2 moli H

2

S powstają 3 mole siarki

68,2 g H

2

S - 96,3 g S

5 g - x g S

5 g · 96,3 g
x = ------------------- = 7,1 g
68,2 g

Odpowiedź: Z 5,0 g H

2

S można otrzymać 7,1 g S.

Zadanie 5. Ile gramów sodu należy użyć w reakcji z kwasem solnym HCl
aby otrzymać 20,0 g chlorku sodu NaCl.

2 Na + 2 HCl  2 NaCl + H

2

M

Na

= 23,0 g/mol M

NaCl

= 23,0 + 35,5 = 58,5 g/mol

Z 2 moli Na powstają 2 mole NaCl.
46,0 g Na - 117,0 g NaCl
x Na - 20,0 g NaCl

46.0 g · 20,0 g
x = ---------------------- = 7,9 g Na
117,0 g

Odpowiedź: Należy użyć 7,9 g sodu.

Zadanie 6. Chlorek pewnego pierwiastka 13 grupy układu okresowego zawiera
79,68% chloru. Obliczyć masę molową tego pierwiastka i wskazać jaki
to pierwiastek.

Wzór ogólny: Me

III

Cl

3

Zakładamy, że w 100 g związku znajduje się 79,68 g Cl i 20,32 g nieznanego
pierwiastka. Obliczamy ile moli Cl znajduje się w 79,68 g Cl.
M

Cl

= 35,5 g/mol

35,5 g Cl - 1 mol
79,68 g Cl - x moli
79,68 g · 1 mol
x = -------------------- = 2,24 mola Cl
35,5 g
Z treści zadania wiadomo, że na 3 mole Cl przypada 1 mol nieznanego pierwiastka.
Obliczamy ile moli nieznanego pierwiastka znajduje się w założonych 100 g
związku M

III

Cl

3

.

3 mole Cl - 1 mol nieznanego pierwiastka
2,24 mole Cl - x moli nieznanego pierwiastka
2,24 mol · 1 mol
x = -------------------------- = 0,75 mola nieznanego pierwiastka
3 mol

20,32 g nieznanego pierwiastka - 0,75 mola nieznanego pierwiastka
x g - 1 mol

20,32 g · 1 mol
x = ------------------------- = 27,09 g
0,75 mol

Masa molowa nieznanego pierwiastka wynosi 27,09 g/mol. Sprawdzamy w układzie
okresowym pierwiastków, który pierwiastek 13 grupy ma masę atomową
najbliższą tej wartości. Jest to glin M

Al

= 26,98 u.

Odpowiedź: wzór związku AlCl

3

.

Zadania

1.W próbce siarczku chromu Cr

2

S

3

znajduje się 8 g siarki. Ile g chromu

znajduje się w tej próbce.

2. Z 5 ton rudy pirytowej zawierającej siarczek żelaza FeS

2

otrzymano

850 kg żelaza. Obliczyć zawartość FeS

2

w procentach wagowych w tej rudzie.

3. Obliczyć skład procentowy (% wag.) dwuhydrokso węglanoglinianu sodu
NaAl(OH)

2

CO

3

.

4. Obliczyć procentową zawartość tytanu (% wag.) w minerale ilmenicie FeTiO

3

.

5. Do następującej reakcji 3 Na

2

O + 2 H

3

PO

4

 2 Na

3

PO

4

+ 3 H

2

O

Użyto 10 g roztworu kwasu H

3

PO

4

, w którym kwas stanowi 50% wag.

Ile g Na

2

O trzeba do całkowitego przereagowania kwasu.

6. Reakcja spalania glinu w chlorze przebiega według następującego równania
2 Al

metal

+ 3 Cl

2

 2 AlCl

3

Ile g Al trzeba użyć aby po spaleniu w atmosferze chloru otrzymać 20 g AlCl

3

.

7. Bromek pewnego pierwiastka 2 grupy układu okresowego zawiera
86,80% bromu. Obliczyć masę molową tego pierwiastka i wskazać jaki
to pierwiastek. Odp. magnez.

8. Ile gramów tlenku fosforu(V) P

2

O

5

należy wziąć do reakcji aby w reakcji

z wodą otrzymać 8,0 g kwasu ortofosforowego H

3

PO

4

?

Odp. 5,80 g

9. Ile gramów tlenku sodu Na

2

O należy wziąć do reakcji z tlenkiem siarki(IV)

SO

2

aby otrzymać 10,0 gramów siarczanu(IV) sodu Na

2

SO

3

?

Odp. 4,92 g

10. Wyprowadzić uproszczony wzór związku o składzie:
52,14% wag. Zn, 9,58% C, 38,28% O
Odp. ZnCO

3

11. Ile moli tlenu oraz wodoru zużyje się do wytworzenia 5,41 g wody.
Odp. 0,3 mola wodoru i 0.15 mola tlenu.

Zalecany zbiór zadań:
Alfred Śliwa, Obliczenia Chemiczne zbiór zadań z chemii nieorganicznej
i analitycznej wraz z podstawami teoretycznymi. PWN.