Zad. 1. Obliczyć zawartość wody krystalizacyjnej w 500 g kamienia gipsowego. MCa = 40,1, Ms = 32, MH = 1, MO = 16.
RozwiÄ…zanie
Masy molowe kamienia gipsowego CaSO4" 2H2O i wody wynoszÄ… odpowiednio
M CaSO4 " 2H2O = 40,1 +32 +4" 1 +6" 16 = 172,1 g/mol
M H2O = 2" 1 + 16 = 18 g/mol
W jednej czÄ…steczce CaSO4" 2H2O zawarte sÄ… dwie czÄ…steczki wody,
stÄ…d
172,1 g - 36 g
500 g - x g
x=104,6 g
Odp.:500 g kamienia gipsowego zawiera 104,6 g wody krystalizacyjnej.
Zad. 2. Obliczyć w procentach zawartość tlenków w składniku gliny  kaolinicie o wzorze chemicznym A12O3" 2
SiO2" 2 H2O. MAl = 27, MSi = 28,1, MH = 1, MO - 16.
RozwiÄ…zanie
Jak wynika ze wzoru sumarycznego czÄ…steczki kaolinitu, przedstawionego w formie tlenkowej (nie odzwierciedlajÄ…cego
struktury zwiÄ…zku) jeden mol tego zwiÄ…zku zawiera jeden mol tlenku glinu, dwa mole tlenku krzemu, dwa mole wody. Masy
molowe poszczególnych tlenków wynoszą:
MAl2O3= 2" 27 +3" 16 = 102 g/mol,
MSiO2 = 28,1 +2" 16 = 60,1 g/mol,
MH2O = 16+2" 1 = 18 g/mol,
M A12O3" 2 SiO2" 2 H2O = 102+2" 60,1+2" 18 - 258,2 g/mol
Tak więc 258,2 g kaolinitu zawiera 102 g A12O3, 120,2 g SiO2, 36 g H2O. Wagowy udział tych tlenków w procentach wynosi
odpowiednio:
xAl2O3=(102/258,2)" 100=39,5%
xSiO2=(120,2/258,2) " 100=46,5%
xH2O=(36/258,2)" 100=14%
Odp.: Kaolinit składa się z 39,5% A12O3, 46,5% SiO2, 14,0% H2O.
Zad. 3. Ile dm3 wody nale\
y dodać, aby gaszenie (uwadnianie) 100 kg wapna palonego przebiegało w sposób
stechiometryczny ? MCa = 40,1, MH = 1, MO = 16.
Dla uproszczenia nale\
y pominąć wodę traconą przez odparowanie na skutek egzotermiczności procesu.
RozwiÄ…zanie
CaO + H2O = Ca(OH)2
Jak wynika z równania reakcji tlenek wapniowy reaguje z wodą w stosunku molowym 1:1.
Masa molowa CaO wynosi MCa = 40,1 + 16 = 56,1 g/mol
100 kg CaO stanowi nCaO =100" 103 /56,1= 1,78" 103 mol
1 mol H2O - 18 g
1,78" 103 mol H2O - x g
x=32,0" 103 g
Á= 1 g/cm3, zatem mH2O=32,0" 103 g równa siÄ™ VH2O = 32,0" 103 cm3 = 32,0 dm3
Odp.: Aby stechiometrycznie zgasić 100 kg wapna palonego nale\
y u\
yć 32,0 dm3 wody.
Zad. 4. Obliczyć, ile wapna palonego i jakÄ… objÄ™tość dwutlenku wÄ™gla (w warunkach p = 1 atm, t = 23°C) otrzyma siÄ™ z
wypalenia jednej tony wapienia, zakładając \
e z powodu zanieczyszczeń surowca oraz niecałkowitego rozkładu CaCO3
wydajność procesu wyniesie 80%. MCa = 40,1, MC = 12, MO = 16.
RozwiÄ…zanie
CaCO3 temp. CaO + CO2
W wyniku rozkładu jednego mola węglanu powstaje jeden mol tlenku wapniowego i jeden mol dwutlenku węgla. Tak więc,
biorąc pod uwagę masy molowe odpowiednich związków: MCaCO3 = 100,1 g/mol, MCaO= 56,1 g/mol, MCO2 = 44,0 g/mol, jak
równie\
to, \
e rozkładowi uległo 0,8 t węglanu, mo\
na napisać
100,1 g CaCO3 - 56,1 g CaO
800 x 103g CaCO3 - x g CaO
x=448,4 x 103 g CaO , a mCO2= 800 x 103 g CaCO3 - 448,4 x 103g CaO = 351,6 x 103g
Z prawa Avogadra wynika, \
e w warunkach normalnych, tj. przy ciśnieniu p = 0,1 MPa (1 atm) i temperaturze T = 273,16 K
(0°C) jeden mol czÄ…steczek CO2 zajmuje objÄ™tość 22,4 dm3. W rozpatrywanym procesie otrzymano
nCO2=351,6" 103 g/44g/mol=7990,9 mol
Objętość CO2 w warunkach normalnych wynosi
V = 22,4" 7990,9 = 178996,2 dm3
V = 179 m3
Dla przemiany izobarycznej, zgodnie z prawem Gay-Lussaca
V0/T0=V1/T1 , p = const,
V0=179 m3, T1=296,16 K, T0=273,16 K
V1= V0 T1/T0 = 194,1 m3
Odp.:W warunkach podanych w zadaniu objętość otrzymanego gazu wynosi 194,1 m3, a masa wapna palonego
448,4 x 103 g.
Zad. 5. Który ze związków jest bogatszy w \
elazo  syderyt FeCO3 czy piryt FeS2 ?
Rozwiązanie: Obliczamy względne masy cząsteczkowe obu związków:
MFeCO3 = 1 " 55,85 + 1 " 12,01 + 3 " 16,00 = 115,9 g/mol
MFeS2 = 1 " 55,85 + 2 " 32,06 =120,0 g/mol
Obliczamy zawartość \
elaza w syderycie
x%Fe =55,85" 100/115,9= 48,19%
Obliczamy zawartość \
elaza i siarki w pirycie:
x%Fe =55,85" 100/120,0= 46,53%
Odp.:Bogatszy w \
elazo jest syderyt.
Zad. 6. Podać skład procentowy ortoklazu w przeliczeniu na tlenki. Wzór ortoklazu K2Al2Si6016.
Rozwiązanie: Wzór ortoklazu mo\
emy przedstawić w postaci połączenia tlenkowego
K2Al2Si6O16 = K2O " A12O3 " 6SiO2 Obliczamy względne masy cząsteczkowe poszczególnych tlenków:
MK2O = 2 " 39,10+1 " 16,00 = 94,20 g/mol
MAl2O3 = 2 " 26,98+3 " 16,00 = 102,0 g/mol
MSiO2 = 1 " 28,09+2 " 16,00 = 60,09 g/mol
Względna masa1 cząsteczkowa ortoklazu wynosi
M K2Al2Si6O16=556,7 g/mol
Zawartość procentową ka\
dego z tlenków w ortoklazie obliczamy z odpowiedniego wzoru:
x% K2O = 94,20" 100% /556,7= 16,92%
x% A12O3 = 102,0" 100%/556,7 = 18,32%
x% SiO2=360,5" 100%/556,7=64,76%
Zad. 7. Ile gramów uwodnionego siarczanu cynku ZnSO4 " 6H2O mo\
na otrzymać przez rozpuszczenie w kwasie
siarkowym 130,7 g cynku ?
Rozwiązanie: Obliczamy, ile gramoatomów cynku zawiera 130,7 g tego metalu. W tym celu dzielimy masę cynku przez jego
względną masę atomową
n=130,7/65,37= 2,000 gramoatomy
Z ka\
dego gramoatomu cynku po rozpuszczeniu w kwasie otrzymamy 1 gramojon jonów cynkowych, gdy\
reakcja przebiega
według równania
Zn + 2H+ Zn2+ + H2
Z ka\
dego zaÅ› gramojonu Zn2+ mo\
emy uzyskać 1 mol uwodnionego siarczanu cynku (po odparowaniu nadmiaru wody).
Zatem z 2 gramoatomów metalicznego cynku uzyskujemy 2 mole ZnS04 " 6H2O. Aby przeliczyć to na gramy, obliczany
masÄ™ czÄ…steczkowÄ… ZnSO4 " 6H2O
MZnSO4 " 6H2O = 65,37 + 32,06 + 4 " 16,00 + 6(16,00 + 2,016) - 269,5 g/mol, a zatem 2 mole ZnSO4 " 6H2O, to 2 " 269,5 =
539,0 g.
Odp.: Przez rozpuszczenie w kwasie siarkowym 130,7 g cynku mo\
na otrzymać 539,0 g uwodnionego siarczanu cynku
ZnSO4 " 6H2O.
Zad. 8. Ile litrów tlenu zu\
ywa siÄ™ podczas spalania jednego dm3 a) etanu C2H6, b) etylenu C2H4, c) acetylenu C2H2 ?
Rozwiązanie: a) Piszemy równanie reakcji spalania etanu
2C2H6 + 7O2 4CO2 + 6H2O
Z równania tego wynika, \
e na spalenie 2 moli etanu potrzeba 7 moli tlenu. Układamy proporcję uwzględniając, \
e 1 mol
gazu zajmuje objętość 22,4 dm3 (zakładamy, \
e badane gazy zostają sprowadzone do warunków normalnych)
2 " 22,4 dm3 C2H6 reaguje z 7 " 22,4 dm3 O2
1,00 dm3 C2H6 reaguje z x dm3 O2
x = 3,5 dm3 O2
b) Piszemy równanie reakcji spalania etylenu
C2H4 + 3O2 2CO2 + 2H2O
1 " 22,4 dm3 C2H4 reaguje z 3 " 22,4 dm3 O2
1,00 dm3 C2H4 reaguje z x dm3 O2
x= 3,0 O2
Z równania widać, \
e na spalenie 1 litra etylenu potrzeba 3 litry tlenu, poniewa\
etylen reaguje z tlenem w stosunku
objętościowym 1:3.
c) Reakcja spalania acetylenu ma postać
2C2H2 + 5O2 4CO2 + 2H2O
2 " 22,4 dm3 C2H2 reaguje z 5 " 22,4 dm3 O2
1,00 dm3 C2H2 reaguje z x dm3 O2
x= 2,5 O2
Poniewa\
acetylen reaguje z tlenem w stosunku objętościowym 2:5, więc na spalenie 1 litra acetylenu potrzeba 2,5 litra tlenu.
Zad.9. Przez wypra\
enie 50 g wapienia otrzymano 20 g dwutlenku węgla. Jaka jest procentowa zawartość węglanu
wapniowego w tym wapieniu ?
RozwiÄ…zanie
MCaCO3 = 100,1 g/mol, MCO2 = 44,0 g/mol
CaCO3 temp. CaO + CO2
100,1 g CaCO3 - 44 g CO2
x g CaCO3 - 20 g CO2
x= 45,5 g CaCO3
x%=45,5" 100%/50=91%
Odp.: Zawartość procentowa CaCO3 w tym wapieniu wynosi 91%.
Zad. 10. Reakcja syntezy amoniaku z wodoru i azotu w warunkach przemysłowych przebiega z 25%-ową wydajnością.
Obliczyć, ile dm3 azotu wzięto do reakcji, je\
eli otrzymano 100 dm3 amoniaku (warunki normalne).
RozwiÄ…zanie
N2 + 3H2 2NH3
1 mol N2" 22,4 dm3  2 mol NH3 " 22,4 dm3
x dm3 N2  100 dm3 NH3
x= 50 dm3
50 dm3 N2  25%
x dm3 N2  100%
x= 200 dm3
Odp.: Nale\
y u\
yć 200 dm3 N2.
Zad. 11. StÄ™\
enie jonów wodorotlenowych w roztworze jest równe 2" 10 -3 gramojonu/dm3. Jakie jest pH roztworu?
RozwiÄ…zanie:
Z wyra\
enia na iloczyn jonowy wody wynika, \
e
pKw = pH + pOH = 14 pOH = -log 2 " 10-3 = 2,7, a więc pH = 14 - pOH == 14 - 2,7 = 11,3
Odp.: Roztwór posiada pH=11,3
Zad. 12. W roztworze mocnego kwasu stÄ™\
enie jonów wodorowych wynosi 3" 10 -2 gramojonu/dm3. Jak zmieni się pH
tego roztworu po rozcieńczeniu go wodą a) dwukrotnie, b) pięciokrotnie ?
pH1 = -log 3" 10 -2 = 1,52, pH2 = -log (3" 10 -2)/2 = 1,82, pH3 = -log (3" 10 -2)/5 = 2,22
Odp.: Po rozcieńczeniu dwukrotnym pH=1,82, a po rozcieńczeniu pięciokrotnym pH=2,22.
Zad. 13. Zmieszano 100 cm3 roztworu mocnego kwasu o pH1 = 1,4 i 100 cm3 roztworu tego samego kwasu o pH2 = 2,7.
Obliczyć pH3 otrzymanego roztworu.
RozwiÄ…zanie
[H+]1 =C1= 10-pH1= 10-1,4=0,04 gramojonu/dm3, [H+]2 =C2=10-pH2=10-2,7=0,002 gramojonu/dm3
Z reguły mieszania C1" V1 + C2" V2 = C3(V1+V2) ,
C3=( C1" V1 + C2" V2)/ (V1+V2)= (0,04" 0,1+0,002" 0,1)/0,2=0,021 gramojonu/dm3, pH3= - log 0,021= 1,68
Odp.: Roztwór otrzymany po zmieszaniu posiada pH3=1,68.
Zad. 14. Do jakiej objętości nale\
y rozcieńczyć 100 cm3 0,1 m roztworu HC1, aby pH roztworu wzrosło o dwie jednostki?
RozwiÄ…zanie
HCl jest mocnym kwasem, który jest w 100% zdysocjowany w roztworze stąd jego stę\
enie równa się stę\
eniu jonów
wodorowych. pH1= - log 0,1= 1. Po rozcieńczeniu pH ma wzrosnąć o dwie jednostki pH2= 1+2=3, zatem C2=10-pH2=0,001
gramojonu/dm3
C1" V1=C2" V2, V2= C1" V1/C2=0,1" 0,1 /0,001= 10 dm3.
Odp.: Roztwór nale\
y rozcieńczyć do objętości 10 dm3.
Zad. 15. Jednozasadowy kwas jest w roztworze wodnym o pH = 3 zdysocjowany w 46%-ach. Obliczyć pKa tego kwasu.
RozwiÄ…zanie
pH=3, zatem [H+]=10-pH= 0,001 gramojonu/dm3, Ä…=46%=0,46,
Ä…=[H+]/c, stÄ…d c = [H+]/Ä… = 0,001/0,46 = 0,0022 mol/dm3
Ka=Ä…2" c/(1- Ä…)=(0,46)2" 0,0022/0,54=8,6" 10-4 mol/dm3
pKq= - log Ka= - log 8,6" 10-4= 3.06
Odp.: Jednozasadowy kwas posiada pKa=3,06.
Zad. 16. Obliczyć stę\
enie jonów wodorowych w 10-1 m roztworze słabego kwasu, którego stała dysocjacji wynosi
10 -4,2 mol/dm3.
RozwiÄ…zanie
Zakładając, \
e dysocjacja kwasu jest nieznaczna, tj.
Ka=Ä…2" c/(1- Ä…), je\
eli Ä…<<1, to KaH" Ä…2" c, stÄ…d Ä…=(Ka/c)0,5 = 0,025
Ä…=[H+]/c, to [H+] = Ä…" c = 0,025" 0,1= 0,0025 gramojonu/dm3
Odp.: StÄ™\
enie jonów wodorowych wynosi [H+] = 0,0025 gramojonu/dm3
Zad. 17. Obliczyć stę\
enie jonów wodorowych i pH w roztworze kwasu mrówkowego o stę\
eniu 10 -3 m. Stała dysocjacji
kwasu mrówkowego wynosi 1,6 " 10 -4mol/dm3.
RozwiÄ…zanie:
Je\
eli posłu\
ymy się zało\
eniem takim jak powy\
ej, to otrzymamy
[H+] H" (Ka" c)0,5 = 4,0 " 10-4gramojonu/dm3 , stÄ…d pH= - log 4,0 " 10-4 = 3,4
Odp.: StÄ™\
enie jonów wodorowych wynosi [H+] = 4,0 " 10-4gramojonu/dm3, a pH=3,4.