Stechiometrické výpočty

Prezentace na téma: "Stechiometrické výpočty"— Transkript prezentace:

1 Stechiometrické výpočty
Seminář č. 2 Stechiometrické výpočty S p u s t i t Ing. Pavel Šiman, CSc.

2 Kolik g čistého uhličitanu draselného potřebujeme na přípravu 50 l oxidu uhličitého, necháme-li uhličitan reagovat s nadbytkem kyseliny sírové? Rel. atomové hmotnosti: C – 12,0 , O – 16,0 , K – 39,1 Počítejte s třemi platnými číslicemi. Za standardních podmínek. Další Výpočet Konec

3 Kolik g stříbra získáme úplnou redukcí z 10 g dusičnanu stříbrného?
Rel. atomové hmotnosti: N – 14,0 , O – 16,0 , Ag – 108 Počítejte s třemi platnými číslicemi. Další Předchozí Výpočet Konec

4 Do 100 ml roztoku modré skalice byl vložen železný plech o hmotnosti cca 5 g. Po úplném zreagování, kdy původně světle modrý roztok světle zezelenal, byl zjištěn hmotnostní přírůstek plechu o 0,100 g. Jaký hmotnostní zlomek modré skalice byl v původním roztoku? Rel. at. hmotnosti: H – 1,00 , O - 16,00 , S – 32,06 , Fe – 55,85 , Cu – 63,54 Počítejte se čtyřmi platnými číslicemi, výsledek na tři platné číslice. Další Předchozí Výpočet Konec

5 Elementární analýzou 2,00 g ostře páchnoucích žlutých krystalků bylo zjištěno, že obsahují 1,09 g jodu, zbytek je chlor. Jaký je vzorec a název původní sloučeniny? Rel. at. hmotnosti: Cl – 35,5 , I - 127 Počítejte s třemi platnými číslicemi. Další Předchozí Výpočet Konec

6 Elementární analýzou 2,00 g tmavozeleného prášku bylo zjištěno, že obsahuje 1,37 g chromu, zbytek je kyslík. Jaký je vzorec a název původní sloučeniny? Rel. at. hmotnosti: O – 16,0 , Cr – 52,0 Počítejte s třemi platnými číslicemi. Další Předchozí Výpočet Konec

7 Elementární analýzou 2,000 g živě červeného prášku bylo zjištěno, že obsahuje 1,815 g olova, zbytek je kyslík. Jaký je vzorec a název původní sloučeniny? Rel. at. hmotnosti: O – 16,00 , Pb – 207,2 Počítejte se čtyřmi platnými číslicemi. Další Předchozí Výpočet Konec

8 Úplným spálením 10 g bílého prášku bylo získáno 6,00 g vody a 7,47 l oxidu uhličitého. Jinou analýzou byla zjištěna relativní mol. hmotnost 180. Jaký je sumární vzorec dané látky a která látka by to mohla být (jmenujte alespoň 3 z možných)? Rel. at. hmotnosti: H – 1,00 , C – 12,0 , O – 16,0 Počítejte se třemi platnými číslicemi. Další Předchozí Výpočet Konec

9 Kolik surového pyritu (minerál, ruda, FeS2 – disulfid železnatý) potřebujeme na výrobu 100 t 96% kyseliny sírové, pokud pyrit obsahuje 10 % hlušiny a ve výrobním procesu jsou 7% celkové ztráty? Rel. at. hmotnosti: H – 1,00 , O – 16,0 , S – 32,1 , Fe – 55,8 Počítejte se třemi platnými číslicemi. Další Předchozí Výpočet Konec

10 Kolik gramů dihydrátu kyseliny šťavelové potřebujeme na neutralizaci 1 litru 2% vodného roztoku hydroxidu sodného ? Rel. at. hmotnosti: H – 1,00 , C – 12,0 , O – 16,0 , Na – 23,0 Počítejte se třemi platnými číslicemi. Poslední otázka podpory  Předchozí Výpočet Konec

11 Zpět 1 mol K2CO3 … 2x39,1 g + 12 g + 3x16 g ~ 138 g Stechiometrie:
K2CO3 + H2SO4  CO2 + H2O + K2SO4, tedy na přípravu 1 molu CO2 potřebujeme 1 mol uhličitanu. 50 l CO2 odpovídá 50 l / 22,4 l/mol ~ 2,23 mol CO2 Trojčlenka (přímá úměra): 1 mol CO2 ……… 138 g K2CO3 2,23 mol CO2 … x g K2CO3 x = 138 x 2,23 ~ 308 Odpověď: potřebujeme asi 308 g uhličitanu draselného. Zpět Ústav lékařské biochemie

12 Zpět 1 mol AgNO3 … 108 g + 14 g + 3x16 g = 170 g Stechiometrie:
AgNO3 (+ např. ½ Zn)  Ag (+ ½ Zn(NO3)2), tedy na získání 1 molu Ag potřebujeme 1 mol dusičnanu stříbrného. Trojčlenka (přímá úměra): 108 g Ag ……… 170 g AgNO3 x g Ag …… g AgNO3 x = 108 x 10 / 170 ~ 6,35 Odpověď: získáme asi 6,35 g stříbra. Zpět Ústav lékařské biochemie

13 Zpět 1 mol modré skalice [Cu(H2O)4]SO4.. H2O ….. ~ 249,7 g
1) Stechiometrie: CuSO4 + Fe  Cu + FeSO4, tedy 1 mol železa vyloučí 1 mol mědi. 2) Označení: a – úbytek Fe z plechu, b – hmotnost vyloučené mědi. 3) 2 rovnice o dvou neznámých: b – a = 0,1 g (přírůstek hmotnosti plechu) b / a = 63,54 / 55,85 (stech.) ~ 1,1377 ==> a = b / 1,1377 a po dosazení do 1. rovnice: b – b / 1,1377 = 0,1 g dostaneme b = 0,826 g vyloučené mědi. nebo jednodušeji pro změnu hmotnosti plechu: reakce 1 molu: Δm = 63,54 g – 55,85 g = 7,69 g tedy: ,54 g Cu …….. 7,69 g (možno místo mědi už přímo dosadit modrou skalici) b g Cu …….. 0,1 g ==> b = 0,826 g Cu 4) Trojčlenka (přímá úměra): 63,54 g Cu ……… 249,7 g modré skalice 0,826 g Cu …….. x g modré skalice x = 249,7 x 0,826 / 63,54 ~ 3,25 Koncentrace: w = 3,25 g m. skalice / 100 g roztoku = 0,0325 Odpověď: původní roztok modré skalice měl hmotnostní zlomek asi 0,0325 . Zpět Ústav lékařské biochemie

14 Zpět 2 g sloučeniny obsahují 1,09 g I a { 2 - 1,09 = } 0,91 g Cl,
tj. 0,91 / 35,5 ~ 0,0256 mol Cl a 1,09 / 127 ~ 0,00858 mol I, molární poměr Cl/I tedy je: 0,0256 / 0,00858 ~ 2,98, tedy na 1 atom jodu připadají 3 atomy chloru, což dobře odpovídá jedné z možných vzájemných sloučenin chloru a jodu - chloridu joditému. Odpověď: původní sloučenina má vzorec ICl3 a nazývá se chlorid joditý. Zpět Ústav lékařské biochemie

15 Zpět 2 g sloučeniny obsahují 1,37 g Cr a {2-1,37=} 0,63 g O,
tj. 1,37 / 52 ~ 0,0263 mol Cr a 0,63 / 16 ~ 0,0393 mol O, molární poměr O/Cr tedy je: 0,0393 / 0,0263 ~ 1,49 ~ 1,5, tedy na 1 atom chromu připadá 1,5 atomu kyslíku. Abychom zajistili celistvá čísla poměrů obou prvků, stačí vynásobit dvěma a dostaneme poměr 2 : 3, což dobře odpovídá jedné z možných vzájemných sloučenin chromu a kyslíku – oxidu chromitému. Odpověď: původní sloučenina má vzorec Cr2O3 a nazývá se oxid chromitý. Zpět Ústav lékařské biochemie

16 Zpět 2 g sloučeniny obsahují 1,815 g Pb a {2-1,815=} 0,185 g O,
tj. 1,815 / 207,2 ~ 0, mol Pb a 0,185 / 16 ~ 0,01156 mol I, molární poměr O/Pb tedy je: 0,01156 / 0, ~ 1,32, tedy na 1 atom olova připadá 1,32 atomu kyslíku. Abychom zajistili celistvý počet atomů kyslíku, stačí vynásobit (zhruba) třemi a dostaneme poměr 3 : 4, což dobře odpovídá jedné z možných vzájemných sloučenin olova a kyslíku, která je známa pod několika názvy – oxid olovnato-olovičitý, orthoolovičitan olovnatý (od „kyseliny tetrahydrogenolovičité“) nebo suřík. Odpověď: původní sloučenina má vzorec Pb3O4 (resp. Pb2PbO4) a nazývá se suřík. Poznámka: suřík se používal do základových barev na železo, neboť inhibuje korozi železa. Dnes je však toto použití zakázáno kvůli obsahu olova. Zpět Ústav lékařské biochemie

17 6 g H2O se získá spálením { 6x2/18 = } 0,667 g vodíku tj
6 g H2O se získá spálením { 6x2/18 = } 0,667 g vodíku tj. 0,667 molu vodíku 7,47 l CO2 představuje { 7,47/22,4 = } 0,333 molu CO2 resp. uhlíku, tj. { 0,333x12 = } 4 g uhlíku Na kyslík tedy zbývá { 10 – 4 – 0,667 = } 5,33 g kyslíku, tj. { 5,33/16 = } 0,333 molu kyslíku. Vydělíme-li všechna spočítaná molární množství hodnotou 0,333 a vynásobíme číslem n, dostaneme sumární vzorec: CnH2nOn. Položíme-li n=1, dostaneme m.w. = = 30. Protože však skutečná změřená m.w. = 180, musí být tedy n = 180 / 30 = 6. Výsledný sumární vzorec tedy je C6H12O6. Pokud byl původní bílý prášek sladký, jedná se patrně o jednu z hexos, což bychom museli dokázat specifickými reakcemi či vhodnými fyzikálně chemickými metodami. Odpověď: původní sloučenina má sumární vzorec C6H12O6 a může to být např. glukosa, mannosa, galaktosa, fruktosa, allosa, altrosa, gulosa, talosa, psikosa, sorbosa, tagalosa (navíc všechny v konformaci D či L), … . Zpět Ústav lékařské biochemie

18 Zpět 1 mol FeS2 ….. ~ 120 g , 1 mol H2SO4 ….. ~ 98,1 g Stechiometrie:
FeS O2  ...Fe2O3 + 2SO2 , 2SO O H2O  2H2SO4 , tedy 1 mol čistého FeS2 pyritu poskytne 2 moly 100% kyseliny sírové. (Tečkami jsou označeny pro příklad nedůležité stech. koeficienty.) Trojčlenka 1 (přímá úměra; místo g (/mol) už použijeme tuny (/Mmol)): 120 t FeS2 ……… 2 x 98,1 t kys.sírové x t FeS2 …… t 100% kys.sírové : x = 120 x 100 / 196,2 ~ 61,2 (t 100% FeS2) Trojčlenka 2 (H2SO4: 100 %  96 %, přímá úměra): 61,2 t FeS2 ……… 100 t 100% kys.sírové x t FeS2 …… t 96% kys.sírové : x = 61,2 x 96 / 100 ~ 58,8 (t 100% FeS2) Trojčlenka 3 (10 % hlušiny  90% FeS2 - pyrit, NEpřímá úměra): 58,8 t ……… 100% FeS2 x t …… % FeS2-pyrit : x = 58,8 x 100 / 90 ~ 65,3 (t 90% pyritu) Trojčlenka 4 (7% ztráty  93% výtěžek, NEpřímá úměra): 65,3 t pyritu ……… 100% výtěžek x t pyritu …… % výtěžek : x = 65,3 x 100 / 93 ~ 70,2 (t pyritu) Odpověď: za daných podmínek potřebujeme 70,2 t surového pyritu. Zpět Ústav lékařské biochemie

19 Zpět 1 mol (COOH)2 . 2H2O ….. ~ 126 g , 1 mol NaOH ….. ~ 40,0 g
1 l 2% roztoku NaOH obsahuje 20 g NaOH. Stechiometrie: 2 NaOH + (COOH)2  (COONa)2 + 2H2O, tedy na neutralizaci 2 molů NaOH potřebujeme 1 mol kyseliny šťavelové. Trojčlenka (přímá úměra): 80 g NaOH ……… 126 g kys.šťavelové 20 g NaOH …… x g kys.šťavelové : „ x = 126 x 20 / 80 = 31,5 Odpověď: na neutralizaci 1 l 2% roztoku NaOH potřebujeme 31,5 g dihydrátu kyseliny šťavelové. K úvaze: pojem „neutralizace“ znamená vznik soli a vody z kyseliny a zásady, aniž by tam zůstal přebytek jakékoli z oněch výchozích látek. Pokud by však někdo vzal tento pojem doslovně – tedy jako „vznik neutrálního roztoku (o pH=7)“, jak by se onen příklad počítal? Je totiž třeba si uvědomit, že šťavelan (oxalát) sodný je sůl hydrolyzující a její čistý vodný roztok bude reagovat mírně alkalicky. Zpět Ústav lékařské biochemie

20 Opravdu chcete skončit ?
Ne Ano