Chemia  ćwiczenia
Prowadzący: dr inż. Anna Hołtra
Konsultacje:
bud. D3 Åšr. 9.30  11.00 oraz Czw. 13.15  14.45
E-mail: [e-mail]
www.iios.pwr.wroc.pl>ogłoszenia>tablica ogłoszeń>Hołtra Anna, dr inż.
Literatura: Obliczenia w chemii nieorganicznej, Wydz. Chemiczny PWr, Wrocław
Kolokwium I: 3 zadania obliczeniowe z tematów: stężenia, rozcieńczenia + stechiometria
oraz prawa gazowe (1,5 godz., kalkulator) max. 18 pkt.
Kolokwium II: 3 zadania obliczeniowe z tematów: bufory, hydroliza i równowagi jonowe
(1,5 godz., kalkulator) max. 32 pkt.
Uwaga: Maksymalna ilość punktów do zdobycia z obydwu kolokwiów - 50.
Zaliczenie jest możliwe od 25 punktów pod warunkiem, że w przypadku uzyskania
wymaganego minimum punktowego tylko z drugiego kolokwium, istnieje konieczność
uzyskania z pierwszego kolokwium ilości punktów odpowiadającej poprawnemu
rozwiązaniu jednego z zadań wymaganej partii materiału.
Sposoby wyrażania stężeń
ni mol mi
Stężenie molowe (Ci lub Cm)
Ci = [ ], gdzie ni =
Vr -ru dm3 M
i
mr -ru g
oraz dr -ru = [ ], gdzie mr -ru =
"m
i
Vr -ru cm3
UÅ‚amek wagowy (wi)
mi
wi = gdzie mr-ru =
"m
i
mr-ru
Procent wagowy (wi% lub stężenie procentowe Cp)
mi
wi % = Å"100% = wi Å"100%
mr
" -ru
UÅ‚amek molowy (xi)
ni
xi = gdzie = 1
"ni
"n
i
Procent molowy (xi%)
ni
xi % = Å"100% = xi Å"100%
"n
i
Sposoby wyrażania stężeń
Procent objętościowy (Pi) - dotyczy mieszanin
Vi
Pi = Å"100% gdzie
"V = 1
i
"Vi
Stężenie molalne (mi)
ni mol
mi = [ ]
mropuszczaln ika kg
Odczyn roztworu
pcH = -log [H+]
[H+] = 10-pcH [mol/dm3]
pcH + pcOH = 14
Åšrednia masa molowa mieszaniny (w roztworze)
M =
"x Å" M
i i
W przypadku mieszaniny gazowej:
=1
M = Mmieszaniny gazu =
r-ru
"xi
"x Å" Mi
i
n
Cm =
V
Cp:
Rozcieńczenia
Cm:
- Bilans mas substancji
msub
- Bilans liczności
rozpuszczonej
C = Å"100
p
mroztwor
- Addytywność objętości
- Bilans mas roztworu
1. Roztwory zasad/kwasów o wspólnym jonie H+/OH-
KOH + NaOH + H2O roztwór końcowy
HCl + HBr + H2O roztwór końcowy
Dane: d1, V1 d2, V2 d3, V3 d4
Szukane: Cp=? Cm=? pcOH=? lub pcH=?
2. Roztwory tej samej substancji ale o różnych jej stężeniach
a) Kwas / Zasada
KOH + KOH roztwór końcowy KOH
HCl + HCl roztwór końcowy HCl
Dane: d1, V1, Cm d2, V2, Cp
Szukane: Cp=? lub Cm=?
b) Sól
CaSO4 + CaSO4 roztwór końcowy CaSO4
Dane: d1, V1, Cm d2, V2, Cp
Szukane: Cm=?
Stechiometria
Fe2O3 + 6 HCl = 2 FeCl3 + 3 H2O
1 mol 6 moli 2 mole 3 mole
nFe O3 1
2
=
nHCl 6
Uwaga: Ze znajomości stosunków licznościowych wynikających ze wzoru reakcji lub
równania reakcji określa się stosunki wagowe:
- Bilans liczności
- Bilans mas składników związków
Dzięki takiemu postępowaniu z proporcji można policzyć masę składnika związku lub
masÄ™ reagenta
Wydajność reakcji ·
·:
·
·
2NaHCO3 = Na2CO3 + CO2 + H2O
n *NaHCO n0 - nNaHCO
NaHCO3
3 3
· = Å"100 = [%]
n0 NaHCO3 n0 NaHCO3
n* - liczność (ilość) NaHCO3, która przereagowała
n0  liczność (ilość) początkowa NaHCO3
n  liczność (ilość) NaHCO3, która pozostała po reakcji nieprzereagowana
Prawa gazowe
Równanie Clapeyrona (opisujące stan gazu doskonałego):
Parametry charakteryzujÄ…ce
p·V = n·R·T
gaz:
p [ Pa = N/m2]
R = 8,314 [J/mol*K = N*m/mol*K]
V [ m3]
Warunki normalne:
T [ K]
n, m, M
pgazu = 101325 Pa
Przemiany gazowe dla dwóch
Tgazu = 273,15 K p1 Å"V1 p2 Å"V2
= = ... = const
lub więcej stanów gazu:
T1 T2
1mol gazu doskonałego = 22,41 dm3
p1 Å"V1 = p2 Å"V2 = ... = const
T = const (izotermiczna)
V1 V2
5
= = ... = const
T1 T2
p = const (izobaryczna)
Gaz HNO3 rozpuszczony w H2O (ciecz)
p1 p2
= = ... = const
HNO3 + H2O roztwór HNO3 V = const (izochoryczna)
T1 T2
Dla mieszaniny gazów z prawa Daltona (ciśnienie parcjalne pi ):
ni
pi = xi Å" p, gdzie xi =
W mieszaninach gazowych
"n
i
(2, 3 składnikowych) obowiązują:
Masa molowa mieszaniny gazowej:
n =
-Bilans liczności
"n
i
-Bilans masy m =
"m
i
M = M =
r-ru mieszaniny gazu "x Å" M
i i
- Bilans ciśnień
p = pi
"
Dysocjacja elektrolityczna 
Prawo rozcieńczeń Ostwalda
+
HCOOH = H + HCOO-
Stopień dysocjacji ą
Ä…
Ä…
Ä…
+ + +
i stała dysocjacji K
[H ][HCOO-] [H ]2 [H ]2
2
Ka = = = * = = Ck Å"Ä…
połączone są ze sobą
+
[HCOOH ] Ck - [H ] Ck
tzw. prawem
+
rozcieńczeń Ostwalda.
[H ] = [HCOO-] = Ck Å"Ä…
+
[HCOOH ] = Ck - [H ] = Ck (1-Ä… )
c c
[Ä… Å" ][[Ä… Å" ]
+
c0 c0
zał.* Ck e" [H ]
K =
c
zał.* ą d" 1
[(1-Ä…)Å" ]
c0
c
2
Pr zy spelnionym zalozeniu mozna obliczyc : Ä… Å"
c0
+ K =
[H ] - - > pcH; Ck;Ä…
1-Ä…
gdy Ä… d" 1to :
Analogicznie prowadzi sie obliczenia dla zasady :
c
2
K = Ä… Å"
+ -
NH3 Å" H2O = NH4 + OH
c0
+ - - -
zatem
[NH4 ][OH ] [OH ]2 [OH ]2
2
Kb = = = * = = Cz Å"Ä…
-
[NH3 Å" H2O] Cz - [OH ] Cz
K
Ä… =
c
Ka lub Kb - stala dysocjacji kwasu lub zasady
c0
Ck lub Cz - stezenie molowe kwasu lub zasady
kmol
c0 - stezenies tan dardowe c0 = 1
m3
Bufory
CH COOH + KOH = CH COOK + H O
3 3 2
2 mole 1 mol
+ -
CH COOH = H + CH COO
3 3
+ -
CH COOK K + CH COO
3 3
+ - + + + +
[H ][CH COO ] [H ](Cs + [H ]) [H ]Å"Cs [H ]Å" ns
3
Ka = = = * = =
+
[CH COOH ] Ck - [H ] Ck nk
3
- +
[CH COO ] = Cs + [H ]
3
+
[CH COOK ] = Ck -[H ]
3
+
zał.*Cs e" [H ]
+
zał.*Ck e" [H ]
Pr zy spe ln ionym zalozeniu mozna obliczyc :
+
[H ] - - > pcH
Hydroliza
+
CH3COOK K + CH3COO-
-
CH3COO- + H2O = CH3COOH + OH
- - -
Kw [CH3COOH ][OH ] [OH ]2 [OH ]2
2
= Kh = = = * = = * = Cs Å" ²
-
Ka [CH3COO-] Cs -[OH ] Cs
-
[CH3COOH ] = [OH ] = Cs Å" ²
-
[CH3COO-] = Cs -[OH ] = Cs (1- ² )
-
zał.*Cs e" [OH ]
zaÅ‚.*² d"1
Pr zy speln ionym zalozeniu mozna obliczyc :
-
[OH ] - - > pcOH i pcH; ²; Cs
Równowagi jonowe
1. Rozpuszczalność soli (zwanych 2. Wytrącanie się osadu w roztworze
trudnorozpuszczalnymi) w H2O
-
2AgNO3 + K2CrO4 Ag2CrO4 +2KNO3
Zn(CN )2 Zn2+ + 2CN
R 2R
Ag2CrO4 = 2Ag+ + CrO42-
-
2R R
Ir = [Zn2+ ]Å"[CN ]2 = R Å"(2R)2 = 4R3
Ir Ag2CrO4 = [Ag+ ]2 Å"[CrO42-] = (2R)2 Å" R = 4R3
nZn(CN )2 mZn(CN )2
RZn(CN )2 = =
VH O M Å"V
2
Zn(CN )2 H2O
2
n
ëÅ‚ öÅ‚
nCrO
ëÅ‚ - öÅ‚
2
+
Ag
4
ìÅ‚ ÷Å‚
ìÅ‚ ÷Å‚
I = (CAg )2 Å" (CCrO ) = Å"
+ 2 -
j
Ag2CrO4
4
ìÅ‚ ÷Å‚
"V ìÅ‚ "V ÷Å‚
íÅ‚ Å‚Å‚
íÅ‚ Å‚Å‚
Stad mozna obliczyc : Ir;V , mZn(CN )2
H2O
Jeżeż I > Ir to osad wytraci sie w roztworze
j
Ag2CrO4 Ag2CrO4