STECHIOMETRIA

Ile moli ditlenku węgla powstanie w reakcji 10g tlenku żelaza (III) z węglem?

2 Fe₂O₃ + 3C → 4 Fe + 3 CO₂

2 mole Fe₂O₃ - 3 mole CO₂

M_Fe2O3 = 2×55.8 + 3×16 = 159.6 g/mol 2×159.6g Fe₂O₃ = 319.2g Fe₂O₃

319.2 g Fe₂O₃ - 3 mole CO₂

10 g Fe₂O₃ - X moli CO₂

_____________

X = 3 × 10/319.2 = 0.094 mola CO₂

Odp.: Powstanie 0.094 mola ditlenku węgla

_______________________________________________________________________

Reakcja przebiega wg równania: 4NH₃ + 5O₂ → 4 NO + 6H₂O

Obliczyć ile moli tlenu cząsteczkowego potrzeba do utlenienia 0.6 mola amoniaku.

5 moli O₂ - 4 mole NH₃

X moli O₂ - 0.6 moli NH₃

_____________________

X = 0.75 mola O₂

Odp.: Do utlenienia 0.6 mola amoniaku potrzeba 0.75 mola tlenu cząsteczkowego.

_______________________________________________________________________

Reakcja przebiega wg równania PbO₂ + 2H₂ → Pb + 2H₂O. Obliczyć, ile gramów ołowiu powstało w reakcji jeśli równocześnie otrzymano 3 g wody.

1 mol Pb - 2 mole H₂O

207.2 g Pb - 18×2 g H₂O

X g Pb - 3 g H₂O

___________________

X = 207.2 × 3/36 = 17.27 g Pb

Odp.: Gdy otrzymano 3 g wody, równocześnie powstało 17.27g ołowiu

__________________________________________________________________

Ile gramów tlenku fosforu (V) powstanie z utlenienia 0.1 mola fosforu?

4P + 5O₂ → 2P₂O₅

4 mole P - 2 mole P₂O₅

M_P2O5 = 2×31+5×16 = 142g /mol 2×142g = 284g P₂O₅

4 mole P - 284 g P₂O₅

0.1 mola P - Xg P₂O₅

________________

X = 7.1 g P₂O₅

Odp.: Z utlenienia 0.1 mola fosforu powstanie 7.1 g P₂O₅

Ile moli tlenu przereaguje z 35 dm³ wodoru (warunki normalne)

2H₂ + O₂ → 2H₂O

1 mol H₂ w warunkach normalnych zajmuje obj. 22.4 dm³, więc 2 mole H₂ zajmują objętość

22.4 dm³ × 2 = 44.8 dm³

Ze stechiometrii: 2 mole H₂ - 1 mol O₂.

44.8 dm³ H₂ - 1 mol O₂

35 dm³ H₂ - X moli O₂

_______________________

X = 0.781 mola O₂

Odp.: 0.781 mola tlenu przereaguje z 35 dm² wodoru

Oblicz wzór empiryczny związku chemicznego o następującym składzie procentowym (wagowym) ustalonym w wyniku analizy chemicznej:

sód 21.6% chlor 33.4% tlen 45.00%

: : :

masa atomowa 23 35.5 16

________ _____ _________

= 0.939 = 0.941 = 2.813

Dzielimy przez najmniejszą z tych liczb: 0.939

Otrzymujemy: 1 1.002 2.996

Biorąc pod uwagę, że w wyniku analizy otrzymujemy przybliżone wartości, ustalamy skład:

Na Cl O₃

Odp.: Szukanym związkiem jest NaClO₃

Ile gramów siarczku żelaza (II) otrzymamy, jeżeli użyjemy do reakcji 10.5 g żelaza i 7 g siarki? Ile pozostanie nie przereagowanego substratu?

Fe + S → FeS

1 mol Fe - 1 mol S

M_Fe = 55.8 g/mol M_S = 32.1g/mol

55.8 g Fe - 32.1 g S

10.5 g Fe - Xg S

_______________

X = 6.04 g S - tyle siarki potrzeba do przereagowania z całym żelazem jakie dano do dyspozycji; mamy siarki 7 g, a więc jest jej za dużo; to żelazo jest wąskim gardłem

Pozostanie nieprzereagowanego substratu (siarki):

7 g - 6.04 = 0.96 g siarki

Odp.: Pozostanie 0.96 g siarki

Ile siarczku żelaza otrzymamy?

1 mol Fe - 1 mol FeS M_FeS = 55.8 + 32.1 = 87.9 g/mol

55.8 g Fe - 87.9 g FeS

10.5 g Fe - X g FeS

_________________

X = 16.54 g Fe

Odp.: Otrzymamy 16.54 g FeS

Ilość FeS można też obliczyć prościej: 6.04g S + 10.5g Fe = 16.54 g FeS

Odp.: Powstanie 16.54 g FeS

_______________________________________________________________________

Ile gramów siarczku magnezu (MgS) otrzymamy, jeżeli użyjemy 9 g Mg i 10 g S?

Mg + S → MgS

1 mol Mg - 1 mol S

M_Mg = 24.3 g/mol ; M_S = 32.1 g/mol

24.3 g Mg - 32.1g S

9 g Mg - X g S

_______________

X = 11.89g siarki potrzeba, by przereagować z całym magnezem a mamy jej tylko 10 g; a więc to siarka jest wąskim gardłem

1 mol S - 1 mol MgS M_MgS = 24.3 + 32.1 = 56.4 g/mol

32.1 g S - 56.4 g MgS

10 g S - X g MgS

___________________

X = 17.54 g MgS

Odp.: Otrzymamy 17.54 g siarczku magnezu

____________________________________________________________________

Nastąpiła reakcja wymiany podwójnej. Ile gramów jodku potasu przereagowało z 15 gramami 11%-owego roztworu siarczanu (VI) miedzi (II) i ile jodku miedzi (II) powstało w wyniku reakcji? Podaj reakcję.

11 procentowy roztwór to znaczy 11g substancji rozpuszczonej w 100 g roztworu

11 g CuSO₄ - 100 g roztworu

X g CuSO₄ - 15 g roztworu

------------------------------------

X = 1.65 g CuSO₄

M_KI = 39.1 + 126.9 = 166 g/mol M_CuSO4 = 63.5 + 32.1 + 4×16 = 159.6 g/mol

2 KI + CuSO₄ → CuI₂ + K₂SO₄

2 mole KI - 1 mol CuSO₄

2×166g KI - 159.6 g CuSO₄

X g KI - 1.65 g CuSO₄

----------------------------------

X = 3.43 g KI

1 mol CuSO₄ - 1 mol CuI₂

M_CuI2 = 63.5 + 2×126.9 = 317.3 g/mol

159.6 g CuSO₄ - 317.3 g CuI₂

1.65 g CuSO₄ - X g CuI₂

-------------------------------------------

X = 3.28 g CuI₂

Odp.: Przereagowało 3.43 g jodku potasu, otrzymano 3.28 g jodku miedzi (II).

________________________________________________________________________

Obliczyć objętość gazowego wodoru (odmierzonego w warunkach normalnych) wydzielonego podczas roztwarzania aluminium w kwasie siarkowym (VI), jeżeli stężenie powstałego siarczanu (VI) glinu wynosiło 0.85 mol/dm³ . Objętość powstałego roztworu = 1.25 dm³.

2 Al + 3 H₂SO₄ → Al₂(SO₄)₃ + 3 H₂

Stężenie Al₂(SO₄)₃ wynosi 0.85 mol/dm³ 0.85 mola Al₂(SO₄)₃ - 1 dm³ roztworu

X moli Al₂(SO₄)₃ - 1.25 dm³ roztworu

-------------------------------------------

X = 1.0625 mola Al₂(SO₄)₃

Z równania stechiometrycznego: 1 mol Al₂(SO₄)₃ - 3 mole H₂

1.0625 mola Al₂(SO₄)₃ - X moli H₂

------------------------------------------------------

X = 3.1875 mola H₂

1 mol H₂ w warunkach normalnych zajmuje objętość 22.4 dm³

Zatem 3.1875 mola H₂ zajmuje objętość 22.4 dm³/mol × 3.1875 mol = 71.4 dm³

Odp.: Objętość wydzielonego gazowego wodoru odmierzonego w warunkach normalnych wynosi 71.4 dm³.

Oblicz ile cynku można otrzymać z 300 kg rudy zawierającej a) 7.1 % ZnS, b) 1.4% ZnSO₄, c) 0.6% Zn₂SiO₄×H₂O. Uzysk cynku w każdym przypadku wynosi 76%.

Ad a) 100 g rudy - 7.1 g ZnS

300kg rudy - X kg ZnS

----------------------------------------

X = 21.3 kg ZnS

M_Zn = 65.4g/mol ; M_ZnS = 65.4 + 32.1 = 97.5 g/mol

65.4 g Zn - 97.5 g ZnS

X g Zn - 21.3 kg ZnS

--------------------------------

X = 14.29 kg Zn

14.29 kg Zn × 0.76 = 10.86 kg Zn

Ad b) 100 g rudy - 1.4 g ZnSO₄

300kg rudy - X kg ZnSO₄

----------------------------------------

X = 4.2 kg ZnSO₄

M_ZnSO4 = 65.4 + 32.1 + 64 = 161.5 g/mol

65.4 g Zn - 161.5 g ZnSO₄

X g Zn - 4.2 kg ZnSO₄

---------------------------------------

X = 1.7 kg Zn

1.7 kg Zn × 0.76 = 1.29 kg Zn

Ad c) 100 g rudy - 0.6 g Zn₂SiO₄×H₂O

300 kg rudy - X g Zn₂SiO₄ ×H₂O

---------------------------------------------------

X = 1.8 kg Zn₂SiO₄×H₂O

M _Zn2SiO4×H2O = 2×65.4 + 28.1 +16×4 + 2×1+ 16 = 240.9 g/mol

2×65.4 = 130.8 g Zn - 240.9 g Zn₂SiO₄×H₂O

X kg Zn - 1.8 kg Zn₂SiO₄×H₂O

X = 0.98 kg Zn ; 0.98 kg Zn × 0.76 = 0.74 kg Zn

Odp.: SUMARYCZNIE OTRZYMANO CYNKU: 10.86 + 1.29 + 0.74 = 12.89 kg Zn

Zmieszano 40 g 7%-ego roztworu kwasu siarkowego (VI) i 50 g 5%ego roztworu KOH. Ustalić, która substancja przereaguje całkowicie oraz obliczyć:

1/ stężenie procentowe substratu pozostałego w roztworze po reakcji

2/ stężenie procentowe siarczanu (VI) potasu powstałego w wyniku reakcji

2KOH + H₂SO₄ = K₂SO₄ + 2H₂O

7 g H₂SO₄ - 100 g roztworu

X g H₂SO₄ - 40 g roztworu

---------------------------------

X = 2.8 g H₂SO₄

5 g KOH - 100 g roztworu

X g KOH - 50 g roztworu

------------------------------------

X = 2.5 g KOH

M_KOH = 39.1 + 16 + 1 = 56.1 g/mol ; M_H2SO4 = 2×1+ 32.1+4×16 = 98.1 g/mol

2 mole KOH - 1 mol H₂SO₄

2×56.1 g KOH - 98.1 g H₂SO₄

2.5 g KOH - X g H₂SO₄

--------------------------------------

X = 2.186 g H₂SO₄ czyli potrzeba go mniej niż nam dano ( 2.8 g). Oznacza to, że ograniczającą substancją (wąskim gardłem) jest KOH.

Pozostaje nie przereagowanego H₂SO₄: 2.8 - 2.186 = 0.614 g H₂SO₄

Stężenie procentowe substratu pozostałego w roztworze obliczamy wg zależności:

Masa substancji rozpuszczonej (0.614 g H₂SO₄) dzielona przez całkowitą masę roztworu

(40 g + 50 g) mnożona przez 100:

0.614g H₂SO₄×100/ (40+50) = c_p = 0.68%

Obliczamy ilość powstałego K₂SO₄

M_K2SO4 = 39.1×2 + 32.1 + 4×16 = 174.3 g/mol

2 mole KOH - 1 mol K₂SO₄

2×56.1 g KOH - 174.3 g K₂SO₄

2.5 g KOH - X g K₂SO₄

----------------------------------

X = 3.88 g K₂SO₄

Stężenie procentowe c_p = masa substancji rozpuszczonej razy 100 podzielona przez masę roztworu: c_p = 3.88 g K₂SO₄ × 100 / (40 + 50) = 4.31 %

Odp.ad a): stężenie procentowe H₂SO₄ pozostałego w roztworze po reakcji wynosi 0.68 %; ad b) stężenie procentowe siarczanu (VI) potasu powstałego w wyniku reakcji wynosi 4.31 %.

Ile dm³ ditlenku węgla mierzonego w warunkach normalnych trzeba przepuścić przez roztwór wodorotlenku wapnia, aby otrzymać 80 g węglanu wapnia?

CO₂ + Ca(OH)₂ = CaCO₃ + H₂O

M_CaCO3 = 40.1 + 12 + 3×16 = 100.1 g/mol

Z reakcji wynika: 1 mol CO₂ - 1 mol CaCO₃ 1 mol CO₂ - 22.4 dm³

22.4 dm³ CO₂ - 100.1 g CaCO₃

X dm³ CO₂ - 80 g CaCO₃

----------------------------------------------------------

X = 17.9 dm³ CO₂

Odp.: Trzeba przepuścić przez roztwór 17.9 dm³ CO₂

0Do 200cm³ roztworu azotanu (V) srebra (I) o stężeniu 1.5 mol/dm³ dodano nadmiar cynku i wycementowano srebro z wydajnością 98.7 %. Oblicz masę otrzymanego srebra.

2 AgNO₃ + Zn = Zn (NO₃)₂ + 2Ag

1.5 mol AgNO₃ - 1000 cm³ roztworu

X moli AgNO₃ - 200 cm³ roztworu

--------------------------------------

X = 0.3 mola AgNO₃

M_Ag = 107.9 g/mol

Z równania reakcji wynika, że 2 mole AgNO₃ - 2 mole Ag

2 mole AgNO₃ - 2×107.9 g Ag

0.3 mole AgNO₃ - X g Ag

----------------------------------------

X = 32.37 g Ag

Wydajność procesu wynosi 98.7% , a więc ilość rzeczywiście uzyskanego srebra wynosi

32.37 × 0.987 = 31.95 g Ag

Odp.: W wyniku cementacji uzyskano 31.95 g srebra.

Obliczyć ile kilogramów kwasu siarkowego (VI) otrzymano spalając 2000 kg siarki. Proces otrzymywania kwasu siarkowego (VI) przebiega według reakcji:

1/ S + O₂ → SO₂

2/ 2 SO₂ + O₂ → 2 SO₃ w obecności V₂O₅

3/ SO₃ + H₂O → H₂SO₄

Wydajność I reakcji wynosi 95%, drugiej 92%, trzeciej 98%

1/ S + O₂ = SO₂

M_SO2 = 32.1 + 2×16 = 64.1 g/mol

32.1 g S - 64.1 g SO₂

2000 kg siarki - X kg SO₂

--------------------------------------

X = 3993.8 kg SO₂

Wydajność wynosi 0.95; 3993.8 × 0.95 = 3794 kg SO₂

2/ 2 SO₂ + O₂ = 2 SO₃ w obecności V₂O₅

M_SO3 = 32.1 + 3×16 = 80.1 g/mol

2 × 64.1 g SO₂ - 2 × 80.1 g SO₃

128.2 g SO₂ - 160.2 g SO₃

3794 kg SO₂ - X kg SO₃

----------------------------------

X = 4741 kg SO₃

Wydajność wynosi 92% ; 4741 kg SO₃ × 0.92 = 4362 kg SO₃

3/ SO₃ + H₂O = H₂SO₄

80.1 g SO₃ - 98.1 g H₂SO₄

4362 kg SO₃ - X kg H₂SO₄

____________________________

X = 5342 kg H₂SO₄

Wydajność procesu wynosi 0.98 ; 5342 kg H₂SO₄ × 0.98 + 5235 kg H₂SO₄

Odp.: Spalając 2000 kg siarki otrzymamy 5235 kg kwasu siarkowego (VI).

4

---