EU peníze středním školám Název vzdělávacího materiálu: Výpočty z chemických rovnic Číslo vzdělávacího materiálu: ICT9/14 Šablona: III/2 Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT Název sady vzdělávacích materiálů: Anorganická a obecná chemie   Autor: Jakub Siegl Datum vytvoření: 1. 4. 2014 Garant (kontrola): Mgr. Šárka Kirchnerová Ročník: 1. - 4. (kvinta – oktáva) ročník gymnázia Vzdělávací oblast: Člověk a příroda Vzdělávací obor: Chemie Téma: Výukový materiál – Výpočty z rovnic Metodika/anotace: Powerpointová prezentace slouží jako výukový materiál pro třídu kvinty a jako opakování k maturitě z chemie. Jejím úkolem je objasnit způsob výpočtu množství vyjádřeného hmotností či objemem dílčích členů reakce potřebných pro uskutečnění děje. Časový rozvrh: 30 min Gymnázium Františka Křižíka a základní škola, s.r.o.

Výpočty z chemické reakce

Základní princip často se stává, že se dostaneme do situace, kdy je třeba zjistit, kolik potřebuje určité látky, chceme-li připravit produkt o známém množství význam pro laboratorní účely, pro výroby průmyslu chemického, farmakologického, kosmetického, potravinářského a dalších odvětví běžného života pro výpočet je třeba ovládat výpočty látkového množství, vyjadřování koncentrací a vyčíslování redoxních i jiných chemických reakcí postup výpočtu bude nejlepší demonstrovat na konkrétních příkladech:

Příklad 1 Vypočítejte, kolik g mědi bude potřeba na zreagování všech 35 ml koncentrované kyseliny dusičné. základem výpočtu z chemických rovnic je samozřejmě znalost reakce jako takové – je tedy třeba zaznamenat celý reakční děj: Cu + HNO3 → Cu(NO3)2 + NO2 + H2O jelikož nám jde o přesné vyjádření poměrů reagujících a vznikajících látek, je nutné reakci vyčíslit: Cu + 4HNO3 → Cu(NO3)2 + 2NO2 + 2H2O máme tak informaci o látkových poměrech – ty odpovídají: 1 : 4 : 1 : 2 : 2 nyní je potřeba získat ze známého množství (m, V), v našem případě objemu kyseliny, její látkové množství. Přestože je koncentrovaná, není její hmotnostní procento 100%, ale pouze 68%. Musíme si tedy spočítat její skutečné množství. K tomu je zapotřebí znát také hustotu 68% kyseliny, a ta odpovídá 1,41 g.dm-3. VʘHNO3 = 35 cm3 MHNO3 = 63 g . mol-1 ρʘHNO3 = 1,41 g.cm-3 m = V . ρ m ʘHNO3 = 35 . 1,41 = 49,35 g Hmotnost 100% kyseliny odpovídá: mHNO3 = mʘ . wHNO3 = 49,35 . 0,68 = 33,56 g nHNO3 = mHNO3 MHNO3 = 33,56 63 = 0,53 mol

Příklad 1 Vypočítejte, kolik g mědi bude potřeba na zreagování všech 35 ml koncentrované kyseliny dusičné. nyní známe látkové množství kyseliny a ze známých poměrů z rovnice jsme tedy schopni spočítat látkové množství všech členů reakce – nás však zají má poměr kyseliny vůči mědi: 1Cu : 4HNO3 : 1 : 2 : 2 1Cu ……….. 4HNO3 x mol ……. 0,53 mol x = 0,53 4 = 0,133 mol z látkového množství mědi jsme schopni již jednoduše spočítat její hmotnost. MCu = 63,55 g . mol-1 mCu = nCu . MCu = 0,133 . 63,55 = 8,45 g Hmotnost mědi potřebné ke zreagování veškeré kyseliny je 8,45 g.

Příklad 2 Vypočítejte, kolik dm3 oxidu uhličitého bude potřeba na přípravu 25 g vápence? Jakou hmotnost bude mít navážka hašeného vápna, obsahuje-li 24% hlušiny? opět je třeba zaznamenat celý reakční děj: Ca(OH)2 + CO2 → CaCO3 + H2O následně musíme, je-li to nutné, reakci vyčíslit. V tomto případě jsou již ale poměry vyrovnané: 1 : 1 : 1 : 1 nyní spočítáme látkové množství. Známe hmotnost vápence a také jeho molární hmotnost: mCaCO3 = 25 g MCaCO3 = 100,1 g . mol-1 nCaCO3 = mCaCO3 MCaCO3 = 25 100,1 = 0,25 mol nCaCO3 : nCO2 : nCa(OH)2 = 1 : 1 : 1 = 0,25 mol

Příklad 2 Vypočítejte, kolik dm3 oxidu uhličitého bude potřeba na přípravu 25 g vápence? Jakou hmotnost bude mít navážka hašeného vápna, obsahuje-li 24% hlušiny? objem oxidu uhličitého spočítáme velmi snadno, jelikož se jedná o plyn. Můžeme tudíž použít molární objem plynu: Vn = 22,41 dm3.mol-1 VCO2 = Vn . n = 22,41 . 0,25 = 5,6 dm3 nyní si spočítáme hmotnost hašeného vápna: MCa(OH)2 = 74,1 g . mol-1 mCa(OH)2 = nCa(OH)2 . MCa(OH)2 = 0,25 . 74,1 = 18,53 g tato hmotnost ale odpovídá 100% hydroxidu, my však máme k dispozici pouze 76% surovinu. Musíme tedy spočítat, jaká bude celková hmotnost, tedy včetně nečistot: wCa(OH)2 = 0,76 mrudy = mCa(OH)2 wCa(OH)2 = 18,53 0,76 = 24,4 g Objem oxidu uhličitého potřebného pro přípravu 25 g vápence je 5,6 dm3, navážka hašeného vápna o 76% čistotě odpovídá 24,4 g.