Soubor prezentací: CHEMIE PRO I. ROČNÍK GYMNÁZIA CH10. Stechiometrické výpočty (výpočty z chemických rovnic) Mgr. Aleš Chupáč, RNDr. Yvona Pufferová Gymnázium, Havířov-Město, Komenského 2, p.o. Tato prezentace vznikla na základě řešení projektu OPVK, registrační číslo: CZ.1.07/1.1.24/01.0114 s názvem „Podpora chemického a fyzikálního vzdělávání na gymnáziu Komenského v Havířově“ Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky.

Stechiometrické výpočty jsou velmi důležité pro správné plánování chemických pokusů a chemických výrob používáme tam, kde potřebujeme mít přehled o množství reaktantů vstupujících do reakce a množství produktů z reakce vystupujících

Chemická rovnice vystihuje průběh chemické reakce určuje chemickou reakci po stránce kvalitativní i kvantitativní určuje hmotnostní poměry látek, které do reakce vstupují a vystupují obr. č.1 Chemická reakce

Chemické reakce vycházejí ze: Zákona zachování hmotnosti: součet hmotností reaktantů se rovná součtu hmotností produktů (počty atomů určitého druhu jsou na obou stranách rovnice stejné) výjimka: radioaktivní přeměny (i zde platí zákon zachování hmotnosti a energie)

Příklad reakce 2 NaOH + H2SO4 Na2SO4 + 2 H2O 2 mol 1 mol 1 mol 2 mol 2.23 g 98 g 142 g 2.18 g Rovnice vyjadřuje, že na neutralizaci 46 g NaOH potřebujeme 98 g 100% H2SO4. Reakcí vznikne 142 g Na2SO4 a 36 g H2O.

Pravidla pro výpočty Chemickou reakci vyjádříme vyčíslenou chemickou rovnic. 2. Zapíšeme molární hmotnosti. 3. Uvedené údaje sestavíme do úměry, kterou vyřešíme. obr. č.2 Chemik

Řešení příkladu pomocí trojčlenky Kolik g oxidu hořečnatého vznikne hořením 6 g hořčíku? Zápis chemické reakce, podtržení známé, neznámé látky 2Mg + O2 → 2MgO A B Zápis známých i neznámých veličin a = 2, b = 2, M(A=Mg) = 24 g/mol, M(B = MgO) = 40 g/mol, m(A = Mg) = 6 g, m(B = MgO) = ? Sestavení trojčlenky, výpočet ze 2 · 24 g Mg ….. 2 · 40 g MgO ze 6 g Mg …………….. x g MgO x = 6 / 48 · 80 = 10 g Odpověď Hořením 6 g hořčíku vznikne 10 g oxidu hořečnatého.

Řešení příkladu pomocí vzorce látkové množství n je definováno jako vztah mezi hmotností m, molární hmotností M : n = m/M pokud A = známá látka, B = neznámá látka, a, b = stechiometrické koeficienty nA = nB mA/a.MA = mB/b.Mb mB = b/a . Mb /MA .mA

Řešení příkladu pomocí vzorce Kolik g oxidu hořečnatého vznikne hořením 6 g hořčíku? Zápis chemické reakce, pod- tržení známé látky - A, neznámé látky - B 2Mg + O2 → 2MgO A B Zápis známých i neznámých veličin a = 2, b = 2, M(A) = 24 g/mol, M(B) = 40 g/mol, m(A) = 6 g, m(B) = ? Zápis obecné rovnice, dosazení, výpočet m(B) = b/a · M(B) / M(A) · m(A) m(B) = 2 / 2 · 40 / 24 · 6 m(B) = 1 · 240 / 24 = 10 g Odpověď Hořením 6 g hořčíku vznikne 10 g oxidu hořečnatého.

Úloha - vypočtěte Kolik g NH3 vznikne reakcí 2,8 g dusíku s vodíkem? 2. Kolik g MgO vznikne hořením 1,5 g hořčíku? (2,5 g) 3. Kolik g vodíku vznikne reakcí 50 g zinku s kyselinou chlorovodíkovou? (1,5 g)

Výpočty hmotností látek o dané koncentraci Kolik g 34 % HCl a kolik g 20 % roztoku KOH potřebujeme na přípravu 149 g KCl ( HCl = 1,17 g/cm3)? Rovnice: HCl + KOH KCl + H2O 36,5g 56g 74,5g Úměra 36,5 g HCl 100%.......74,5 g KCl 56 g KOH……..74,5 g KCl x g HCl 100%........149 g KCl x g KOH ……. 149 g KCl x = 73 g HCl 100 % x = 112 g KOH 100 % Přepočet na 34 % - nepřímá úměra 73 g HCl………………100 % 112 g KOH……..100 % x g HCl……………… 34 % x g KOH………20 % x = 214,7 g 34 % HCl x = 560 g 20 % KOH Přepočet hmotnosti na objem (u HCl) V = m/ = 214,7/1,17 = 183,5 ml 34 % HCl Odpověď: K přípravě 149 g KCl je třeba 214,7 g (183,5 ml) 34 % HCl a 560 g 20 % KOH.

Výpočty z rovnic Kolik litrů CO2 lze připravit reakcí HCl s 50 g K2CO3? M (CO2) = 44 g/mol, M (K2CO3) = 138,2 g/mol. rovnice 2 HCl + K2CO3 CO2 + 2 KCl + H2O 138,2 g 44 g úměra 138,2 g K2CO3 …………… 44 g CO2 50 g K2CO3 …………… x g CO2 x = 15,92 g CO2 výpočet molárního množství n = m/M n = 15,92/44 = 0, 36 mol CO2 přepočet na objem V = n . Vm V = 0,36 . 22,4 = 8,10 l CO2 odpověď: Reakcí lze připravit 8,10 l CO2.

Výpočty z rovnic s molárním objemem V m Pro zjednodušení uvažujeme reakce za standardních podmínek (t = 0°C, p = 101,3 kPa). Platí: 1 mol plynu za standardních podmínek zaujímá objem 22,4 l (dm3).

Příklad výpočtu molárního objemu plynu Kolik dm3 vodíku vznikne rozkladem 1 kg vody? Vodík je plyn a 1 mol zaujímá 22,4 dm3. M(H2O) = 18 g/cm3 Rovnice 2 H2O 2 H2 + O2 Úměra 2 . 18 g H2O……..2 . 22,4 dm3 H2 1000 g H2O……………… x dm3 H2 x = 2 . 22,4. 1000/ 2 . 18 = 1244,4 dm3 H2 Odpověď Rozkladem 1 kg vody vznikne 1244,4 dm3 vodíku.

Příklad výpočtu molárního objemu plynu Využíváme vztahu n = V/Vm V = objem plynu, Vm = molární objem plynu, n = počet mol Příklad: Kolik mol obsahuje 1 m3 kyslíku? Řešení: n = V/Vm n = 1000/22,4 n = 44,64 mol kyslíku Odpověď: 1 m3 kyslíku obsahuje 44,64 mol kyslíku.

Složitější výpočet Kolik l H2S vznikne a kolik ml 20 % HCl potřebujeme na rozklad 220 g FeS? Kolik g FeCl2 reakcí vznikne?  20 % HCl = 1,1 g/ cm3. Rovnice FeS + 2 HCl  FeCl2 + H2S 88 g 2.36,5 g 126,8 g 22,4 l Výpočet objemu H2S: 88 g FeS………………….. 22,4 l H2S 220 g FeS…………………….x l H2S x = 56 l H2S Výpočet množství HCl na 88 g FeS…………………73 g HCl na 220 g FeS…………………x g HCl x = 182,5 g 100 % HCl

Složitější výpočet Přepočet na 20 % HCl – nepřímá úměra 182,5 g HCl………………100 % x g HCl……………… 20 % x = 912,5 g 20 % HCl Přepočet na objem HCl V = m/ = 912,5/1,1 = 829,5 ml 20 % HCl Výpočet množství FeCl2 88 g FeS………………….126,8 g FeCl2 220 g FeS………………………..x g FeCl2 x = 317 g FeCl2 Odpověď: Vznikne 56 l H2S. Na rozklad 220 g FeS potřebujeme 829,5 ml 20 % HCl. Vznikne 317 g FeCl2.

Úloha - vypočtěte Kolik g rtuti a kolik dm3 kyslíku vznikne rozkladem 108 g HgO? rovnice 2 HgO → 2 Hg + O2 2.217g 2.201g 22,4 dm3 úměra ze 434 g HgO ........... 402 g Hg ze 108 g HgO ............ x g x = 402.108/434 = 100 g Hg výpočet objemu kyslíku ze 434 g HgO .......... 22,4 dm3 ze 108 g HgO .......... x dm3 x = 108.22,4/434 = 5,6 dm3 O2 odpověď Rozkladem 108 g HgO vznikne 100 g Hg a 5,6 dm3 O2.

Úloha - vypočtěte 1. Bismut se připravuje redukcí oxidu bismutitého vodíkem. Reakce probíhá podle rovnice: Bi2O3 + 3 H2  2Bi + 3 H2O Vypočtěte, kolik dm3 vodíku by bylo třeba pro přípravu 30 g bismutu. 2. Oxid vápenatý se získává termickým rozkladem uhličitanu vápenatého: CaCO3  CaO + CO2 Vypočti, kolik gramů CaO vznikne z 900 g CaCO3. 3. Tetrakarbonyl nikl se rozkládá při teplotě nad 230°C. Děj vyjadřuje rovnice: Ni(CO)4 Ni + 4 CO Vypočtěte, kolik gramů niklu se vyloučilo, jestliže v průběhu reakce vzniklo 80 dm3 CO. 4. Vypočtěte, kolik gramů oxidu železitého je potřeba navážit na přípravu 30 g Fe aluminotermickou reakcí: Fe2O3 + 2 Al Al2O3 + 2 Fe.

Úloha - vypočtěte Zelené rostliny mají velký význam pro život na Zemi. Při fotosyntéze produkují kromě glukózy také množství kyslíku nezbytného k dýchání. Vypočítej, kolik gramů kyslíku se uvolní přeměnou 1 kg oxidu uhličitého při fotosyntéze. 6 CO2 + 6 H2O → C6H12O6 + 6 O2 Kontrola: 727,3 g kyslíku.

Použité informační zdroje Obrázky [1] [online]. [cit. 2012-11-10]. Dostupné z http://www.komenskeho66.cz/materialy/chemie/WEB-CHEMIE9/index9.html [2] [online]. [cit. 2012-11-10]. Dostupné z http://soplustil.atlasweb.cz/stranky/g3b.htm Literatura MAREČEK, Aleš a Jaroslav HONZA. Sbírka řešených příkladů z chemie: Pro studenty středních škol. první. Brno: Proton, 1998. ISBN 80-9021402-1-6. ING.KOSINA, Ludvík a Přemysl ING.HRANOŠ. Chemické výpočty a reakce. Úvaly u Prahy: Albra, 1996. ISBN 16 - 61.

Tato prezentace vznikla na základě řešení projektu OPVK, registrační číslo: CZ.1.07/1.1.24/01.0114 s názvem „Podpora chemického a fyzikálního vzdělávání na gymnáziu Komenského v Havířově“ Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky.