Rozwiązania zadań - temat 11

30^*/83

m_stop = 5,24 g, p[%]_Ag = 90,0% Ag; M_Ag = 107,870 g/mol

3 Ag + 4 HNO₃ = 3 AgNO₃ + NO↑ + 2 H₂O (1)

Liczności przereagowanego srebra n^*_Ag i powstałego azotanu(V) srebra n^*_AgNO3 są
w stosunku 1:1.

V_AgNO3 = 250 cm³, c_AgNO3 = 0,155 mol/dm³

Liczność srebra w stopie:

m_Ag = m_stop · p[%]_Ag/100 = 4,716 g

n^o_Ag = m_Ag/M_Ag = 4,716/107,870 =0,04372 mol

Liczność azotanu(V) srebra w roztworze:

n^*_AgNO3 =n^*_Ag = V_AgNO3 · c_AgNO3 = 0,250 · 0,155 = 0,03875 mol

Wydajność reakcji roztwarzania srebra:

η = 100(n^*_Ag/n^o_Ag) = 100·0,03875/0,04372 = 88,6% (trzy cyfry znaczące)

31^*/83

K₂Cr₂O₇ → 2 KCr(SO₄)₂ · 12H₂O (1)

Zgodnie ze schematem (1), liczności dichromianu(VI) potasu i ałunu pozostają
w stosunku stechiometrycznym 1:2.

n^*_K2Cr2O7 = ½ n^*_ałun

m_ałun = 50 kg, M_ałun = 499.42 g/mol

n^*_ałun = 100 mol

n^*_K2Cr2O7 = 50,0 mol

Wydajność procesu: η = 72%

η = 100(n^*_K2Cr2O7/n^o_K2CrO7)

n^o_K2CrO7 = 100 · n^*_K2Cr2O7/η = 100·50,0/72 = 69,4 mol

M_K2Cr2O7 = 294,21 g/mol

m_K2Cr2O7 = n^o_K2CrO7 · M_K2Cr2O7 = 69,4·294,21 =20,4 kg

m_K2Cr2O7 = 20 kg (dwie cyfry znaczące)

41^*/92

5 As₂O₃ + 4 KMnO₄ + 6 H₂SO₄ + 9 H₂O = 10 H₃AsO₄ + 4 MnSO₄ + 2 K₂SO₄ (1)

Zgodnie z równaniem reakcji, arszenik i manganian(VII) potasu reaguja w stosunku molowym n^*_arszenik : n*_manganian = 5 : 4, zatem

n^*_arszenik = 1,25 n*_manganian

m_arszenik = 0,1122 g As₂O₃, M_arszenik = 197,82 g/mol

n^*_arszenik = m_arszenik/M_arszenik = 0,1122/197,82 = 5,6718·10^-4 mol

n^*_manganian = 5,6718·10^-4/1,25 = 4,5374·10^-4 mol

V_manganian = 27,35 cm³

c_manganian = n^*_manganian/V_manganian = = 4,5374·10^-4/0,02735 = 0,01659 mol/dm³ (cztery cyfry znaczące)

18^*/82

Fe + H₂SO₄ = FeSO₄ + H₂↑ (1)

Fe₂O₃ + 3 H₂SO₄ = Fe₂(SO₄)₂ + 3 H₂O (2)

Wodór jest produktem tylko reakcji (1). Zgodnie ze stechiometrią mamy

n^*_Fe : n^*_H2 = 1:1.

m_mieszanina = 5,60 g

V_H2(gaz) = 1,50 dm³, T = 298 K, p = 100 kPa

pV_H2 = n^*_H2RT

n^*_H2 = pV_H2/RT = (100·10³·1,50·10^-3)/(8,1314·298) = 0,06054 mol

n^*_Fe = 0,06054 mol, M_Fe = 55,847 g/mol

m_Fe = n^*_Fe· M_Fe = 0,06054·55,847 = 3,381 g

p[%]_Fe = 100 m_Fe/m_mieszanina = 100·3,381/5,60 = 60,4% (trzy cyfry znaczące)

19^*/82

MgCO₃ = MgO + CO₂↑ (1)

MgO - bez zmian w trakcie prażenia

Zgodnie z równaniem (1) liczności węglanu magnezu i ditlenku węgla pozostają
w stosunku n^*_węglan : n_tlenek = 1:1.

m_mieszanina ≡ 100 g

Ubytek masy mieszaniny w wyniku prażenia:

Δm = m_CO2 = 5,00 g, M_CO2 = 44,01 g/mol

n^*_tlenek = m_CO2/M_CO2 = 5,00/44,01 = 0,1136 mol

n^*_węglan = 0,1136 mol, M_MgCO3 = 84,33 g/mol

m_węglan = n^*_węglan · M_MgCO3 = 0,1136·84,33 = 9,580 g

p[%]_węglan = 9,58% (trzy cyfry znaczące)

p[%]_tlenek = 100 - 9,58 = 90,42%

12/112

Al + 3HCl = AlCl₃ + 3/2H₂↑

n^*_HCl : n^*_Al = 3 : 1

V = 250,0 cm³, p[%] = 15,0% HCl, d = 1,060 g/cm³

pcH_k = 0,349, [H⁺]_k = 10^-0,349·c^o = 0,4477 mol/dm³ → c_{HCl, k} = 0,4477 mol/dm³

M_HCl = 36,453 g/mol; M_Al = 26,982 g/mol

n^o_HCl = (V·d·p[%])/100·M_HCl = (250·15,0·1,050)/100·36,453 = 1,090 mol

n_HCl = V· c_{HCl, k} = 0,2500·0,4477 = 0,1119 mol

n^*_HCl = n^o_HCl - n_HCl = 1,090 - 0,1119 = 0,9781 mol

n^o_Al = n^*_Al = n^*_HCl/3 = 0,9781/3 = 0,3260 mol

m_Al = n^o_{Al ·}M_Al = 0,3260·26,982 = 8,80 g Al

18/112

2H₂S + H₂SO₃ = 3S + 3H₂O (1)

m_S = 0,06412g, n_S = 0,06412/32,06 = 2,000∙10^-3 mol

p[%]_H2SO3 = 1,50%, d = 1,00 g/cm³, V = ?

M_S = 32,06 g/mol

M_H2SO3 = 82,08 g/mol

n_H2SO3 : n_S = 1:3

n_H2SO3 = n_S/3 = 6,667∙10^-4 mol

η = 90,0% → η = 0,900

n^'_H2SO3 = n_H2SO3/η =7,407∙10^-4 mol

m_H2SO3 = n^'_H2SO3∙ M_H2SO3 = 0,06088 g

V = 100∙ m_H2SO3/p[%]∙d = 6,088/1,50 = 4,05 cm³