Temat 8 (rozdział 5.3 i 5.6 w skrypcie)
Stechiometria. Obliczanie mas i liczności reagentów (zapis reakcji)
Zadania (zad./str):
1/81; 3/81; 6/81; 7/81; 13/82; 14/82; 17/82, 39/84; 1/88; 2/88; 3/88; 7/89;
10/89; 41/92; 43/92
1*/81
Mieszanina: 2,00% SiO2, 20,94% MgCO3, 77,06% CaCO3
p[%]CO2 - ?, MCO2 = 44,01 g/mol
mmieszaniny ≡ 100 g
mMgCO3 = 20,94 g; MMgCO3 = 84,33214 g/mol
mCaCO3 = 77,06 g; MCACO3 = 100,0894 g/mol
nMgCO3 = mMgCO3/MMgCO3 = 20,94/84,33214 = 0,24830 mol (pięć cyfr znaczących)
nCaCO3 = mCaCO3/MCACO3 = 77,06/100,0894 = 0,76997 mol (pięć cyfr znaczących)
nCO2 = nMgCO3 + nCaCO3 = 0,24830 + 0,76997 = 1,01827 mol
mCO2 = nCO2∙ MCO2 = 1,01827∙44,01 = 44,812 g
p[%]CO2 = (mCO2/mmieszaniny)∙100 = 44,81% (cztery cyfry znaczące)
3*/81
Mieszanina zawiera 20,0% Fe2(SO4)3 i 50,0% NH4Fe(SO4)2∙12H2O
Fe2(SO4)3 → Fe2O3 (1)
2 NH4Fe(SO4)2∙12H2O → Fe2O3 (2)
mFe2O3 = 0,200 g, mmieszaniny = ?
MFe2(SO4)3 = 399,90 g/mol
MNH4Fe(SO4)2∙12H2O = 482,21 g/mol
MFe2O3 = 159,70 g/mol
Obliczamy masę Fe2O3 jaką można otrzymać ze 100 g mieszaniny:
m'mieszaniny =100 g zawiera 20,0 g Fe2(SO4)3 i 50,0 g NH4Fe(SO4)2∙12H2O
czyli:
n'Fe2(SO4)3 = 20,0/399,90 = 0,05001 mol (cztery cyfry znaczące)
n'NH4Fe(SO4)2∙12H2O = 50,0/482,21 = 0,1037 mol (cztery cyfry znaczące)
Ze stechiometrii przemian (1) i (2) wynika, że:
n'Fe2O3 = n'Fe2(SO4)3 + 1/2∙n'NH4Fe(SO4)2∙12H2O = 0,05001 + 0,1037/2 = 0,1020 mol
m'Fe2O3 = n'Fe2O3∙ MFe2O3 = 0,1020∙159,70 = 16,29 g
Masa otrzymywanego Fe2O3 jest wprost proporcjonalna do masy wyjściowej mieszaniny, zatem:
mmieszaniny = m'mieszaniny∙ mFe2O3/ m'Fe2O3 = 100∙0,200/16,29 = 1,23 g (trzy cyfry znaczące)
6*/81
Zn + H2SO4 = ZnSO4 + H2 (1)
Z roztworu przez krystalizację otrzymuje się ZnSO4∙7H2O
p[%]H2SO4 = 60,0%, mroztworu = ?
p[%]Zn = 80,0%, mstopu = ?
mZnSO4∙7H2O = 50,0 kg
MH2SO4 = 98,08 g/mol
MZn = 65,38 g/mol
MZnSO4∙7H2O = 287,56 g/mol
Stechiometria reakcji (1): nZn:nH2SO4:nZnSO4 = 1:1:1
Przyjmujemy, że nZn = nZnSO4 = nZnSO4∙7H2O = mZnSO4∙7H2O/ MZnSO4∙7H2O = 173,9 mol.
Zatem:
nH2SO4 = 173,9 nol, mH2SO4 = nH2SO4∙ MH2SO4 = 173,9∙98,08 = 17,06 kg
mroztworu = 100∙ mH2SO4/p[%]H2SO4 = 100∙17,06/60,0 = 28,4 kg 60,0 % roztworu H2SO4;
nZn = 173,9 mol, mZn = nZn∙ MZn = 173,9∙65,38 = 11,37 kg czystego Zn
mstopu = 100∙mZn/p[%]Zn = 100∙11,37/80,0 = 14,2 kg stopu cynku
7*/81
V = 100 cm3 20,0% H2SO4, d = 1,143 g/cm3
MH2SO4 = 98,08 g/mol
mNaOH = ?
MNaOH = 39,997 g/mol
H2SO4 + 2 NaOH = Na2SO4 + 2H2O (1)
nNaOH : nH2SO4 = 2 : 1 → nNaOH = 2∙nH2SO4
Obliczenia wyników pośrednich dokładnością czterech cyfr znaczących:
mH2SO4 = mroztworu∙p[%]/100 = V∙d∙ p[%]/100 = 100∙1,143∙20,0/100 = 22,86 g
nH2SO4 = mH2SO4/ MH2SO4 = 22,86/98,08 = 0,2331 mol
nNaOH = 2∙0,2331 = 0,4662 mol
mNaOH = nNaOH∙ MNaOH = 0,4662∙39,997 = 18,6 g NaOH (trzy cyfry znaczące)
13*/82
mstop = 20,0 g
mAgNO3 = 25,2 g
MAgNO3 = 169,89 g/mol
p[%]Ag = ?
MAg = 107,87 g/mol
3 Ag + 4 HNO3 = 3 AgNO3 + NO + 2H2O (1)
nAg = nAgNO3
nAgNO3 = mAgNO3/ MAgNO3 = 25,2/169,89 = 0,1483 mol
mAg = nAg∙ MAg = 0,1483∙107,87 = 16,00 g
p[%]Ag = 100∙mAg/mstop = 100∙16,00/20,0 = 80,0%
14/82
mżeliwa = 2,826 g
mMg2P2O7 = 0,555 g
MMg2P2O7 = 222,55 g/mol
MP = 30,974 g/mol
p[%]P = ?
nMg2P2O7 = 0,555/222,55 = 0,002494 mol
nP = 2nMg2P2O7 = 0,004988 mol
mP = nPMP = 0,004988∙30,974 = 0,1545 g
p[%]P = 100∙ mP/mżeliwa = 100∙0,1545/2,826 = 5,47%
17/82
mpyłu = 0,80 g (Zn + ZnO); VH2(g) = 224 cm3, T = 291 K, p = 100 kPa
Zn + H2SO4 = ZnSO4 + H2↑
ZnO + H2SO4 = ZnSO4 + H2O
Elementarny wodór powstaje tylko w reakcji H2SO4 z cynkiem.
nZn : nH2 = 1 : 1
nZn = nH2
nH2 = pVH2/RT = (102·103·224·10-6)/8,314·291 = 9,44·10-3 mol H2
MZn = 65,39 g/mol
mZn = nZnMZn = 9,44·10-3·65,39 = 0,617g Zn
p[%]Zn = (0,617/0,80)·100 = 77%
34*/84
K2PtCl6 - heksachloroplatynian(IV) potasu
p[%]Pt = ?
MK2PtCl6 = 486,012 g/mol
MPt = 195,09 g/mol
p[%]Pt = 100∙MPt/MK2PtCl6 = 100∙195,09/486,012 = 40,14%
xPt = ?
K:Pt:Cl = 2:1:6
Σni = 2+1+6 = 9
xPt = 1/9 = 0,1111
39/84
V1 = 150 cm3, cNaCl = 0,1250 mol/dm3
V2 = 25,0 cm3, cAgNO3 = 0,3075 mol/dm3
NaCl + AgNO3 = AgCl↓ + NaNO3
nNaCl = V1cNaCl = 0,150·0,1250 = 0,01875 mol
nAgNO3 = V2cAgNO3 = 0,0250·0,3075 = 0,007688 mol
nNaCl > nAgNO3, zatem AgNO3 przereaguje całkowicie, ponieważ n*NaCl : n*AgNO3 = 1:1.
Stąd: n*AgNO3 = nAgNO3 = 0,007688 mol
n*AgCl : n*AgNO3 = 1:1, zatem n*AgCl 0,007688 mol
MAgCl = 143,323 g/mol
mAgCl = n*AgCl·MAgCl = 0,007688·143,323 = 1,10 g (trzy cyfry znaczące).
Odpowiedź podana w skrypcie (1,102 g - cztery cyfry znaczące) jest nieprawidłowa!
1/88
KOH + HNO3 = KNO3 + H2O (1)
nKOH : nHNO3 = 1:1
VKOH = 30 cm3, cKOH = 0,100 mol/dm3
VHNO3 = 12 cm3, cHNO3 = ?
nKOH = nHNO3
VKOH∙cKOH = VHNO3∙ cHNO3
cHNO3 = VKOH∙cKOH/VHNO3 = 30∙0,100/12 = 0,25 mol/dm3
2/88
BaCl2 + K2SO4 = BaSO4↓ + 2KCl
nBaCl2 : nK2SO4 = 1:1
nBaCl2 = nK2SO4
VBaCl2 = 20 cm3, cBaCl2 = 0,50 mol/dm3
VK2SO4 = 250 cm3, cK2SO4 =?
nK2SO4 = VBaCl2∙ cBaCl2/VK2SO4 = 20∙0,50/250 = 0,040 mol/dm3
8*/89
2 KClO3 = 2 KCl + 3 O2 (1)
nKClO3 = 5,00 mol
Stechiometria reakcji (1):
nO2 : nKClO3 = 3 : 2
nO2 = 1,5∙ nKClO3 = 7,50 mol
41/92
marszenik = 0,1122 g, Marszenik = 197,844 g/mol, narszenik = 5,6711·10-4 mol
VKMnO4 = 27,35 cm3
As2O3 + MnO4- + H+ → AsO43- + Mn2+ + H2O
MnO4- + 8H+ +5e- = Mn2+ + 4 H2O /x4 (reakcja połówkowa redukcji)
As2O3 + 5H2O = 2AsO43- + 10H+ + 4e-/x5 (reakcja połówkowa utleniania)
5As2O3 + 4MnO4- + 9H2O = 10AsO43- + 4Mn2+ + 18H+
nKMnO4 : narszenik = 4 : 5
nKMnO4 = 4· narszenik/5 =(4·5,6711·10-4)/5 = 4,5369·10-4 mol
cKMnO4 = nKMnO4/ VKMnO4 = 4,5369·10-4/0,02375 = 0,01659 mol/dm3